| 研究課題/領域番号 |
17560312
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
中村 有水 熊本大学, 工学部, 教授 (00381004)
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| 研究分担者 |
久保田 弘 熊本大学, 衝撃・極限環境研究センター, 教授 (20170037)
中田 明良 熊本大学, 工学部, 助教授 (60302650)
中 良弘 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 助手 (30305007)
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| キーワード | 結晶成長 / 光源技術 / 電子デバイス・機器 / 半導体物性 |
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| 研究概要 |
本研究の最終的な目的は、マスクレス露光装置を小型化することにより多重化を行い、低コストで高いスループット実現することにある。具体的には、同装置の構成要素である「液晶によるパターン形成部分」と「紫外光源用ランプ」の代わりに、「多数の短波長発光ダイオード」を2次元的に配列し、これらを独立制御する。今回の科研費交付期間(2年)内においては、短波長発光ダイオードの形成と、その2次元アレイ化(10×10個程度)及び各発光ダイオードの独立制御によるパターン形成までを実証することを目標としている。
そこで、今年度は、まず短波長発光ダイオードの形成を目指して、紫外発光材料と電荷注入層の開発を行い、また、同発光材料の評価系構築のため、カソードルミネッセンス装置の立上げを行った。具体的には、紫外発光材料として酸化亜鉛(ZnO)、N型電荷注入層として酸化スズ(SnO_2)、P型電荷注入層として酸化ニッケル(NiO)の形成を試みた。本研究における方針は低コスト化であるため、材料薄膜を形成する基板、及び形成方法を低コスト化することが重要である。そのため、格子整合基板上における単結晶の成長(エピタキシー)ではなく、シリコン基板または石英ガラス基板上における多結晶の形成を行った。ここでは、発光層である酸化亜鉛を、それよりバンドギャップの大きいN型及びP型電荷注入層で挟んだ構造にしたが、それは電子と正孔を発光層内に閉じ込め、発光効率を向上させるためである。また、薄膜形成法としても、低コスト化を考慮し、亜鉛、スズ、ニッケルなどの抵抗加熱蒸着と、その後の酸素雰囲気中における熱処理という方法を試みた。その結果、酸化亜鉛においては、一般に報告されている値と同様、波長380nmにおける発光が、今回立ち上げたカソードルミネッセンス装置により確認された。しかるに、発光強度はまだ微弱なため、形成方法・形成条件とも改善が必要である。また、N型電荷注入層として形成した酸化スズは、導電率0.1Ωcm、透過率60〜70%という結果が得られ、P型電荷注入層として形成した酸化ニッケルは、導電率1000Ωcm、透過率60〜80%という結果が得られ、こちらも更なる改善が必要である。
来年度の第一目標は、これらの材料物性の改善を行い、紫外発光層とN型・P型電荷注入層を組み合わせ、低コストで高効率な紫外発光ダイオードを形成することである。第二目標として、この紫外発光ダイオードを2次元アレイ化し、独立制御によるリソグラフィーを実現する予定である。
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