2015 Fiscal Year Research-status Report
単結晶からなる三次元サブミクロン周期構造体のエピタキシャル成長技術の開発
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15K21095
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
三宅 正男 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (60361648)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | フォトニック結晶 / 水溶液プロセス / エピタキシャル成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
三次元フォトニック結晶は、光の伝搬や発生の自在な制御を可能とする次世代の光材料として期待されているが、実用化のためには、光学特性、発光特性および電気特性の改善が必要不可欠である。これまでの三次元フォトニック結晶は、微結晶あるいはアモルファスで構成されているため、欠陥密度が高く、発光特性や電気的特性が著しく低い。これを単結晶化すれば、特性の飛躍的な改善が期待できる。そこで、本研究では、三次元構造のテンプレート内に半導体をエピタキシャル成長させることで、単結晶からなる三次元フォトニック結晶を得る技術の開発を行なっている。
半導体単結晶からなる三次元フォトニック結晶を得るため、単結晶基板上に形成したコロイド結晶の空隙内に ZnO を水溶液からエピタキシャル成長させることを試みた。実験開始当初、コロイド結晶と基板との密着性に問題があったが、酸素プラズマ処理を行なうことでこの問題を解決した。フローリアクタを用いたアンモニア水溶液からの析出プロセスにおいて、反応溶液の pH、基板温度、送液速度を制御することで、コロイド結晶の複雑な三次元の空隙を通して基板から選択的に ZnO がエピタキシャル成長する条件を明らかになった。ZnO 成長後、ポリスチレンコロイド結晶を除去することで、三次元的な周期多孔構造をもつ ZnO 層を得ることができ、これがエピタキシャル成長したものであることを X 線回折測定により確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
サブミクロンサイズの三次元の孔を通して ZnO がエピタキシャル成長する条件を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
得られた ZnO 三次元周期多孔構造体の光学特性および電気特性を明らかにするとともに、フォトニック結晶としての特性を解析する。
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| Causes of Carryover |
実験装置に使用していた部品の交換が必要となったが、当該部品は国内に在庫がなく、国外から取り寄せる必要があることが判明し、年度内の納入ができなくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
年度内に購入できなかった部品を次年度に購入する。
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