結晶面方位変調テンプレートを用いた高スループットμLED製造プロセスの開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22145
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分30:応用物理工学およびその関連分野
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 片山 竜二 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40343115)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2021-03-31
• キーワード: μLED / 結晶面方位 / MOVPE / 表面活性化接合

研究成果の概要

本研究では、一画素分のLEDチップを一つずつ並べて実装するという現状のμLEDパネルの極めて高価な製造コストと長い製造時間を劇的に低減する、結晶工学的技術の開発を目的とした。表面活性化ウエハ接合技術を用い、複数の異なる結晶面方位を有する微小ドメインを並べた結晶面方位変調GaNテンプレートを作製し、この上にInGaN量子井戸発光層を成長した。その際、結晶中へのIn原子の取り込み効率や量子閉じ込めシュタルク効果による発光の長波長シフトが結晶面方位により顕著に異なる性状を利用することで、フルカラーμLEDの集合体の高スループット作製プロセスを実証した。

自由記述の分野

結晶工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた、結晶面方位の異なる薄膜の積層技術とこれを用いて作製する結晶面方位変調テンプレートは、現状のエピタキシャル成長技術では実現し得ない新規構造のデバイス実現への道を拓く、結晶工学分野における革新的なツールとなる。つまり、本研究で提案する技術開発は、窒化物半導体材料やμLEDのみならず、縦型パワートランジスタ、垂直共振器型レーザなど、全ての集積型デバイス・システム開発の突破口となりうることから、学術的意義のみならず革新的な省エネルギー技術を提供することで、社会に貢献できる。