ミストCVDによる量子ドット分散半導体薄膜の単一プロセス形成

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K04154
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21050:電気電子材料工学関連
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 原 和彦 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80202266)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ナノ粒子分散半導体薄膜 / 酸化亜鉛 / 酸化マグネシウム亜鉛 / 酸化ガリウム / ミスト化学気相法 / フォトルミネッセンス / カソードルミネッセンス

研究成果の概要

発光特性の向上と新たな機能付加を目的とした新しいタイプの発光材料構造として提案した、バンドギャップ（Eg）の大きな半導体中にEgの小さいナノ粒子を分散させたナノ粒子分散半導体薄膜を、ミスト化学気相法をベースとした単一プロセスにより作製することを目指し、その実現が可能であることを実証することを目的に行われた研究である。具体的には、粒径が約20 nmのZnO粒子をGa2O3または(Zn,Mg)Oに分散させた薄膜の作製に達成した。試料はZnO粒子由来の発光を示し、ZnO粒子へのキャリア閉じ込めが生じていることを示すと共に、次段階の粒子サイズの制御による量子効果の発現に期待がもたれる。

自由記述の分野

結晶光学、光物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で提案した簡易な単一作製プロセスにより、凝集しやすいという従来の量子ドット発光材料における課題解決の可能性を示し、さらにナノ粒子へのキャリア閉じ込めを確認し半導体の量子構造を作製できることを実証した。さらに、元来原料選択の自由度の大きさが特徴であったミストCVDにおいて、さらに固体粒子もミスト中に分散した状態で基板まで輸送できることを示した。これらにより、材料開発の手法を大幅に多様化でき、広く他の材料開発への貢献につながるものと期待される。