窒化物半導体における表面再結合過程の解明と発光効率向上に向けた基礎研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760021
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 東京工業高等専門学校
• 研究代表者: 尾沼 猛儀 東京工業高等専門学校, 一般教育科, 准教授 (10375420)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 窒化物半導体 / 表面再結合 / 窒化ガリウム / 酸化亜鉛 酸化ガリウム / 再結合ダイナミクス / 半導体物性 / 結晶工学

研究概要

本研究では、これまで窒化物半導体研究において殆ど注視されていなかった表面再結合過程に注目した。GaN基板の+c、-c表面に加え、非極性(m)表面の時間分解フォトルミネセンス測定を行い、得られた結果を、表面と結晶内部(バルク)に対するレート方程式をもとに解析したところ、表面再結合レートが表面付近のバンドベンディングにより変化することが分かった。ZnOでも同様な結果が得られたことから、これらは、窒化物(有極性)半導体特有の現象であることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Electron-beam incident-angle-resolved cathodoluminescence studies on bulk ZnO crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Onuma, T. Yamaguchi, and T. Honda
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (c) 巻: Vol. 10 (5) ページ: 869-872
  • DOI: doi:10.1002/pssc.201200598.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparativestudy of surface recombination in hexagonal GaNand ZnO surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Onuma, N. Sakai, T. Igaki, T. Yamaguchi,A. A. Yamaguchi, and T. Honda
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol. 112 (6) ページ: 0635091-7
  • DOI: doi:10.1063/1.4752429
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surfacerecombination of hexagonal GaN crystals (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Onuma, N. Sakai, T. Okuhata, A. A.Yamaguchi, and T. Honda
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (c) 巻: Vol. 8 (7-8) ページ: 2321-2323
  • DOI: doi:10.1002/pssc.201001013
  • 査読あり
• [学会発表] Temperature Dependent CathodoluminescenceSpectra of β-Ga2O3Crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Onuma, S. Fujioka, T. Yamaguchi, M. Higashiwaki, K. Sasaki, T. Masui, and T. Honda,
  • 学会等名: Conference on LED and Its Industrial Application '13 (LEDIA '13)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20130423-0425
• [学会発表] Surface Modificationof GaN Crystals and Its Effects on OpticalProperties (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, R. Amiya, T. Onuma, T.Yamaguchi, and T. Honda
  • 学会等名: Conference on LED and ItsIndustrial Application '13 (LEDIA '13)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20130423-0425
• [学会発表] Cathodoluminescence Spectra ofβ-galliumOxide Thin Film Fabricated by MolecularPrecursor Method (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Takano, H. Nagai, H. Hara, C. Mochizuki,I. Takano, T. Onuma, T. Honda, and M. Sato
  • 学会等名: Conference on LED and ItsIndustrial Application '13 (LEDIA '13)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20130423-0425
• [学会発表] Growth of ultra-thinInN/GaN quantum well with super-weakwaveguide by RF-MBE (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Honda, D. Tajimi, Y. Sugiura, T. Onuma,and T. Yamaguchi
  • 学会等名: The 17th EuropeanMolecular Beam Epitaxy Workshop (Euro-MBE2013)
  • 発表場所: Levi, Finland
  • 年月日: 20130310-0313
• [学会発表] β-Ga2O3結晶の偏光ラマンスペクトル (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾沼猛儀,藤岡秀平,山口智広,東脇正高,佐々木公平,増井建和,本田徹
  • 学会等名: 2013年春季応用物理学会(28a-G19-6)
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Band-bending around the Surfaceof Zn and O-polarity Hexagonal ZnO Crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Honda, T. Onuma, Y. Sugiura, and T.Yamaguchi
  • 学会等名: Materials Research Society, 2012 Fall Meeting,Symposium Z: ZnO and Related Materials
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 20121125-1130
• [学会発表] Incident Angle Resolved Cathodoluminescence Study of ZnO Single Crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Onuma, T. Yamaguchi, and T. Honda
  • 学会等名: The 39thInternational Symposium on CompoundSemiconductors (ISCS 2012), Santa Barbara
  • 発表場所: CA,USA
  • 年月日: 20120827-0830
• [学会発表] Incident angle resolvedcathodoluminescence study of ZnO singlecrystals (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Onuma
  • 学会等名: Electronic Materials Meeting 2012(EMM2012)
  • 発表場所: Fujikawaguchiko, Yamanashi,Japan
  • 年月日: 20120809-0810
• [学会発表] Structure and optical properties of transparentGa2O3-x3 thin films fabricated by the molecularprecursor method (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Nagai, S. Takano, H. Hara, C. Mochizuki,I. Takano, T. Onuma, T. Honda, and M. Sato
  • 学会等名: The 11th International Symposium on Advanced Technology(ISAT-Special)
  • 発表場所: Hachioji, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2012-10-30
• [学会発表] Electron-beamincident-angle-resolved cathodoluminescencestudies on bulk ZnO crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Onuma, S. Fujioka, F. Tomori, T.Yamaguchi, and T. Honda
  • 学会等名: The 11thInternational Symposium on AdvancedTechnology (ISAT-Special), Hachioji
  • 発表場所: Tokyo,Japan
  • 年月日: 2012-10-30
• [学会発表] ZnO単結晶の電子線入射角度依存カソードルミネセンス測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 尾沼猛儀,山口智広,本田徹
  • 学会等名: 2012年秋季応用物理学(13p-H7-4)
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] 酸化ガリウムのCLスペクトルの温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 尾沼猛儀,藤岡秀平,山口智広,東脇正高,佐々木公平,増井建和,本田徹
  • 学会等名: 2012年秋季応用物理学会(13a-H7-8)
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] 集積化GaN系発光素子のための超薄膜InNを挿入した弱導波路発光層の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 多次見大樹,林才人,杉浦洋平,尾沼猛儀,本田徹
  • 学会等名: 2012年秋季応用物理学会(12a-PB4-14)
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] AlおよびAlOx膜堆積が極性GaNのPL強度に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂井直之,尾沼猛儀,山口敦史,山口智広,本田徹
  • 学会等名: 2012年春季応用物理学会(16a-DP1-10)
  • 発表場所: 早稲田大学・早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 極性・非極性バルクZnO表面におけるCLスペクトルの比較 (2012)
  • 著者名/発表者名: 尾沼猛儀,大林亨,山口智広,山口敦史,本田徹
  • 学会等名: 2012年春季応用物理学会(15p-GP2-8)
  • 発表場所: 早稲田大学・早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] Basic knowledge of steady-stateand time-resolved PL (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Onuma
  • 学会等名: Electronic MaterialsMeeting 2011 (EMM2011)
  • 発表場所: Fujiyoshida,Yamanashi, Japan
  • 年月日: 20111008-1010
• [学会発表] Comparativestudy of surface recombination in hexagonal GaNand ZnO surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Onuma, N. Sakai, T. Igaki, T. Yamaguchi,A. A. Yamaguchi, and T. Honda
  • 学会等名: The 28th North AmericanConference on Molecular Beam Epitaxy(NAMBE 2011)
  • 発表場所: San Diego, California, USA
  • 年月日: 20110814-0817
• [学会発表] Recombination dynamics in polar and nonpolarGaN surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Sakai, T. Igaki, T. Onuma, A. A.Yamaguchi, T. Yamaguchi, and T. Honda
  • 学会等名: 30th Electronic MaterialsSymposium, Moriyama
  • 発表場所: Shiga, Japan
  • 年月日: 20110629-0701
• [学会発表] ZnO growth fortransparent electrodes by compound-sourceMBE (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugiura, T. Oda, S. Obata, Y. Yoshihara, T.Onuma, and T. Honda
  • 学会等名: The 5th Asia-Pacific Workshop onWidegap Semiconductors (APWS2011)
  • 発表場所: Toba,Mie, Japan
  • 年月日: 20110322-0326
• [学会発表] Surface recombination in polar andnonpolar GaN surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Sakai, T. Onuma, A. A. Yamaguchi, and T.Honda
  • 学会等名: The 5th Asia-PacificWorkshop on Widegap Semiconductors(APWS2011)
  • 発表場所: Toba, Mie, Japan
  • 年月日: 20110322-0326
• [学会発表] 六方晶GaNとZnOにおける表面再結合の比較 (2011)
  • 著者名/発表者名: 尾沼猛儀,坂井直之,井垣辰浩,山口智広,山口敦史,本田徹
  • 学会等名: 2011年秋季応用物理学会(1a-ZE-13)
  • 発表場所: 山形大学・小白川キャンパス
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 極性および非極性GaN表面における表面再結合過程 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂井直之,井垣辰浩,尾沼猛儀,山口敦史,山口智広,本田徹
  • 学会等名: 2011年秋季応用物理学会(1a-ZE-12)
  • 発表場所: 山形大学・小白川キャンパス
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 化合物原料MBE法を用いたZnO薄膜の結晶成長とその評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉浦洋平,小田拓人,小畑聡,芳原義大,尾沼猛儀,山口智広,本田徹
  • 学会等名: 2011年秋季応用物理学会(31a-N-12)
  • 発表場所: 山形大学・小白川キャンパス
  • 年月日: 2011-08-31