2004 Fiscal Year Annual Research Report
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16350105
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
谷口 尚 独立行政法人物質・材料研究機構, 物質研究所, 主席研究員 (80354413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邊 賢司 独立行政法人物質・材料研究機構, 物質研究所, 主任研究員 (20343840)
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| Keywords | 六方晶窒化ホウ素単結晶 / 直接遷移型ワイドバンドギャップ紫外線発光素子 / カソードルミネッセンス / 高圧下温度差法 / 室温レーザー発振 |
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| Research Abstract |
波長200nm近傍の新規高輝度深紫外線発光素子材料開発は、情報記録分野、殺菌等による環境保全等の需要に向けて重要な課題である。本研究課題では、近年本研究代表者らにより見出された六方晶窒化ホウ素(hBN)単結晶の深紫外線発光素子としての機能を引き出すべく、高純度結晶の創製と、その光物性を明らかにすることを目的としている。
高純度hBN単結晶はアルカリ土類金属のホウ窒化物を溶媒とした、高圧下温度差法により2〜5万気圧,1400〜1700℃の圧力・温度範囲で、40〜120時間の育成時間の元で合成した。合成装置は物質・材料研究機構、物質研究所のベルト型高圧装置(FB60H)を使用し、試料と育成溶媒はグローブボックス内の清浄な窒素雰囲気下でモリブデン製カプセルに充填し、高圧処理に供した。回収した試料は酸処理により洗浄し、カソードルミネッセンス、フォトルミネッセンス等の観測、光吸収測定、SIMS不純物分析等により評価した。
平成16年度の主たる成果を以下に記す。
(1)BN単結晶の高圧合成条件を吟味し、バンド端の発光挙動を呈する高純度結晶の合成条件を明らかにするとともに、特に結晶の紫外線(UV)発光特性に及ぼす酸素、炭素不純物の影響を明らかにした。
(2)得られた高純度hBN単結晶のUV発光特性、光吸収、自由励起子の発光寿命等の評価を通じて、hBNがバンドギャップ5.9eVの直接遷移型半導体であることを見出した。
(3)高純度hBN単結晶を劈開し、平行平板状とした上で電子線を照射し、励起電流密度と自由励起子発光強度の相関を調べた結果、一定のしきい値を超えたところで発光強度の増大とスペクトル幅の減少などレーザー発振に特有の現象が見出された。電子線励起により、室温において固体発光素子としては最短波長の215nm近傍におけるレーザー発振が見出されたことになる。
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Research Products
(7 results)
