新機軸基板剥離式縦型深紫外発光素子に関する研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360013
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 武内 道一 立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, 准教授 (60284585)
• 研究分担者: 黒内 正仁 立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, ポストドクトルフェロー (10452187)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 深紫外発光素子 / 結晶成長 / III族窒化物半導体 / 量子井戸 / AlN / AlGaN / 縦型発光素子 / レーザーリフトオフ

研究概要

基板をはく離することで電極対向面配置型の縦型深紫外LED作製し、大面積化を行うことを目的として研究である。青色LEDに用いられている既存の技術ではサファイア基板とエピGaN層界面をレーザーリフトオフ法ではく離していたのだが、深紫外LEDではサファイア基板とAlN層界面をはく離せねばならない。AlN層はく離に適した成長膜構造開発とともに、結晶の高品質化に努め、数mW超の発光に成功した。サファイア基板以外にもSi基板を用いた試行により、結晶の高品質化、クラック抑制を達成し、ウェットエッチングでSi基板はく離が可能かを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] III-Nitride epitaxy on atomically controlled surface of sapphire substrate with slight misorientation (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Aida, S. W. Kim, K. Sunakawa, N. Aota, K. Koyama, M. Takeuchi, and T. Suzuki
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 51 ページ: 025502
  • 査読あり
• [雑誌論文] High hole carrier concentration realized by alternative co-doping technique in metal organic chemical vapor depositioN (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Aoyagi, M. Takeuchi, S. Iwai, and H. Hirayama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 99 ページ: 112110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inactivation of Bacterial Viruses in Water Using Deep Ultraviolet Semiconductor Light-Emitting Diode (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Aoyagi, M. Takeuchi, K. Yoshida, M. Kurouchi, N. Yasui, N. Kamiko, T. Araki and Y. Nanishi
  • 雑誌名: J. Environ. Eng 巻: 137 ページ: 1215
  • 査読あり
• [雑誌論文] AlGaN channel HEMTs on AlN buffer layer with sufficiently low off-state drain leakage current (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Nanjo, M. Takeuchi, A. Imai, M. Suita, T. Oishi, Y. Abe, E. Yagyu, T. Kurata, Y. Tokuda and Y. Aoyagi
  • 雑誌名: ELECTRONICS LETTERS 巻: 94 ページ: 1346
  • 査読あり
• [学会発表] ウェハそりを制御した厚膜AlNテンプレート上の265nm帯深紫外LEDの作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒内正仁, 武内道一, 青柳克信
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、新宿区(東京都)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] マイクロプラズマを用いた深紫外発光素子の原理実証研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒瀬範子, 黒内正仁, 武内道一, 青柳克信
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、新宿区(東京都)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] InN overgrowth through in situ AlN nano-mask on sapphire substrate (2012)
  • 著者名/発表者名: 王科, 荒木努, 武内道一, 山口智広, 名西やすし
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、新宿区(東京都)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 極性混在AlN上へのAlGaN量子ドット状キャリア局在構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武内道一, 黒内正仁, 黄恩淑, 青柳克信
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、新宿区(東京都)
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] Recent progress in our AlGaN deep UV LEDs-over 6 mW operation(Invited) (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Takeuchi, M. Kurouchi, Y. Aoyagi
  • 学会等名: The 8th SNU-Ritsumeikan University Joint Workshop on Compound Semiconductors
  • 発表場所: ソウル(韓国)
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] 市販MOCVD装置によるAlGaN系深紫外LEDとその素子応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 武内道一、黒内正仁、青柳克信
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学、山形市(山形県)
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] 成長レート増加によるAlN成長中のウェハそり低減 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒内正仁、武内道一、青柳克信
  • 学会等名: 第72会応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学、山形市(山形県)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Over 1 mW Emission Achieved by Polarity-Inversion MOCVD Growth for AlGaN-Based Deep UV LEDs(λ265 nm) (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Takeuchi, M. Kurouchi, Y. Aoyagi
  • 学会等名: 9th International Conference on Nitride Semiconductors(ICNS-9)
  • 発表場所: グラスゴー(英国)
  • 年月日: 2011-07-13
• [学会発表] Suppression of wafer curvature increment during AlN groth by increasing growth rate (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒内正仁、武内道一、青柳克信
  • 学会等名: 30th Electronic Materials Symposium(EMS30)
  • 発表場所: ラフォーレ琵琶湖、守山市(滋賀県)
  • 年月日: 2011-06-30
• [学会発表] AlGaN系深紫外発光素子対応半導体層のMOCVD成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 武内道一
  • 学会等名: 第52回CVD研究会
  • 発表場所: 京都私学会館、京都市(京都府)
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] III-Nitride based deep UV light emitting devices for environmental issues(Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Takeuchi
  • 学会等名: The 7th Scientific Conference of University of Science
  • 発表場所: ホーチミンシティ(ベトナム)
  • 年月日: 2010-11-26
• [学会発表] Growth and Application of AlGaN Deep UV LEDs-Water Purification and Ozone Sensing-(Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Takeuchi, K. Yoshida, M. Kurouchi, T. Araki, Y. Nanishi, Y. Aoyagi
  • 学会等名: The 6th SNU-Ritsumeikan Joint Workshop on Compound Semiconductors
  • 発表場所: ソウル(韓国)
  • 年月日: 2010-11-10
• [学会発表] 水殺菌、およびオゾン検知へのAlGaN系深紫外LEDの実応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 武内道一、吉田薫、黒内正人、荒木努、名西.之、青柳克信
  • 学会等名: 窒化物ナノ・エレクトロニクス材料研究センター講演会GaN系プラネットコンシャスデバイス・材料の現状
  • 発表場所: 東北大学、仙台市(宮城県)
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] 深紫外LEDによる水処理・オゾンセンサー(Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: 武内道一
  • 学会等名: 第三回窒化物半導体の高品質結晶成長とその素子応用
  • 発表場所: 東北大学、仙台市(宮城県)
  • 年月日: 2010-10-25
• [学会発表] Formation of Three-dimensional AlN Structure for Initial Growth by Annealing AlN Buffer Layer (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kurouchi, Misaichi Takeuchi, Yoshinobu Aoyagi
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors 2010(IWN2010)
  • 発表場所: タンパ(米国)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Crack-free AlGaN/AlN Templates Grown on Si(111) Substrates by In-situ Void Formation Technique (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Takeuchi, Y. Aoyagi
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors 2010(IWN2010)
  • 発表場所: タンパ(米国)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 極性混在AlNバッファ層のアニール処理による新しい核形成法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒内正仁, 武内道一, 黄恩淑, 青柳克信
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎市(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 深紫外線LEDを用いたオゾン濃度測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田薫、黒内正仁、武内道一、荒木努、名西.之、菅野裕靖、阿彦由美、中村広隆、青柳克信
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 発表場所:長崎大学、長崎市(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Field Plate構造を適用したAlGaN channel HEMTの特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 南條拓真、武内道一、今井章文、鈴木洋介、塩沢勝臣、吹田宗義、阿部雄次、柳生栄治、吉新喜市、青柳克信
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎市(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] III族窒化物半導体深紫外光源による水処理(Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: 武内道一、黒内正人、青柳克信、安井宣仁、神子直之
  • 学会等名: 第13回日本水環境学会シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学、京都市(京都府)
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] Water Sterilization by AlGaN base DUV Light Emitting Diodes (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida, M, Kurouchi, M. Takeuchi, N. Yasui, N. Kamiko, Y. Nanishi, T. Araki, and Y. Aoyagi
  • 学会等名: 29th Electronic Materials Symposium(EMS29)
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺、伊豆市(静岡県)
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] AlNボイド形成法によるSi基板上へのクラックフリーAlGaN層成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 武内道一、林洋平、荒木努、名西やすし、青柳克信
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学、平塚市(神奈川県
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] AlGaN-based deep UV light emitting devices for environment issues(Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Takeuchi
  • 学会等名: MICINN-JST JointWorkshop on "Nanoscience and New Materials for Environmental Challenges"
  • 発表場所: マドリード(スペイン)
  • 年月日: 2010-03-11
• [学会発表] SiドープAlGaNの反りと結晶成長(Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: 武内道一
  • 学会等名: 第2回窒化物半導体の高品質結晶成長と素子応用
  • 発表場所: 東北大学、仙台市(宮城県)
  • 年月日: 2009-12-22
• [学会発表] Drivability Enhancement of AlGaN Channel HEMTs (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Nanjo, M. Takeuchi, A. Imai, M. Suita, T. Oishi, Y. Abe, E. Yagyu, T. Kurata, Y. Tokuda, Y. Aoyagi
  • 学会等名: 8th International Conference on Nitride Semiconductors(ICNS-8)
  • 発表場所: 済州島(韓国)
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] Investigation of AlN MOCVD Growth by Two-light-Beam in-situ Monitoring System (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Takeuchi, Y. Aoyagi
  • 学会等名: 8th International Conference on Nitride Semiconductors(ICNS-8)
  • 発表場所: 済州島(韓国)
  • 年月日: 2009-10-19
• [学会発表] 高出力深紫外縦型半導体発光素子の開発と水浄化への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 武内道一、青柳克信
  • 学会等名: 第12回日本水環境学会シンポジウム
  • 発表場所: お茶の水女子大、文京区(東京都)
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] 超格子はく離層を用いたAlGaN系レーザリフトオフ法によるダメージの評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋聡, 武内道一, 荒木努, 名西やすし, 青柳克信
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学、富山市(富山県)
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] AlGaN量子井戸構造に対するIII族元素を用いたポストアニール効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田薫, 武内道一, 荒木努, 名西やすし, 青柳克信
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学、富山市(富山県)
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] AlN MOCVD成長の二光束成長その場観察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 武内道一, 青柳克信
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学、富山市(富山県)
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] AlN～AlGaN系窒化物半導体による大面積縦型発光素子のための結晶成長技術の確立(Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: 武内道一
  • 学会等名: 第1回窒化物半導体の高品質結晶成長と素子応用
  • 発表場所: 東北大学、仙台市(宮城県)
  • 年月日: 2009-07-31
• [学会発表] Designing of multiple quantum well structures to increase emission intensity from AlGaN LEDs (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kurouchi, Y. Hayashi, M. Takeuchi, T. Araki, Y. Nanishi, and Y. Aoyagi
  • 学会等名: 28th Electronic Materials Symposium(EMS28)
  • 発表場所: ラフォーレ琵琶湖、守山市(滋賀県)
  • 年月日: 2009-07-10
• [学会発表] Discussion about the growth model of AlN flow-modulation MOCVD (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Takeuchi and Y. Aoyagi
  • 学会等名: 28th Electronic Materials Symposium(EMS28)
  • 発表場所: ラフォーレ琵琶湖、守山市(滋賀県)
  • 年月日: 2009-07-10
• [学会発表] AlN～AlGaN MOCVD成長その場観察-縦型深紫外発光素子実現にむけて-(Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: 武内道一、青柳克信
  • 学会等名: 日本結晶成長学会ナノエピ分科会第1回窒化物半導体結晶成長講演会
  • 発表場所: 東京農工大学、小金井市(東京都)
  • 年月日: 2009-05-16
• [産業財産権] AlN層の製造方法およびAlN層 (2011)
  • 発明者名: 武内道一、青柳克信
  • 権利者名: 立命館大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-151137
  • 出願年月日: 2011-07-07
• [産業財産権] 結晶成長方法および半導体素子 (2011)
  • 発明者名: 青柳克信、武内道一、上田吉裕、太田征孝
  • 権利者名: 立命館大学、シャープ
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-042479
  • 出願年月日: 2011-02-28
• [産業財産権] オゾン濃度測定装置 (2011)
  • 発明者名: 吉田薫、武内道一、青柳克信、中村広隆、菅野裕晴、阿彦由美、菅野勝靖
  • 権利者名: (有)光電鍍工業、(独)都立産業技術研究センタ-、(学)立命館
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-038925
  • 出願年月日: 2011-02-24