2019 Fiscal Year Annual Research Report
Developement and application of spatio-time-resolved cathodoluminescence for wide bandgap nanostructures
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17H02907
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
秩父 重英 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80266907)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小島 一信 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (30534250)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 時間空間同時分解分光 / フェムト秒電子線 / カソードルミネッセンス / 電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体量子構造や蛍光体において、ナノメートル領域で起こる発光の動的観測を実現するには、空間分解能と時間分解能を併せ持つ分光計測系が必要である。我々は、禁制帯幅が大きい物質にも電子-正孔対を励起することができるフェムト秒パルスレーザ励起フェムト～ピコ秒パルス光電子銃を構築して走査型電子顕微鏡(SEM)に組み込み、パルス電子線をナノメートル台の微小領域に集束する、日本に唯一の時間・空間同時分解カソードルミネッセンス(ＳＴＲＣＬ)測定系の高空間分解能化と高感度化を行っている。そしてこの装置を用い、ボイド等の構造欠陥や積層欠陥（面欠陥）、転位等の線欠陥、点欠陥が非輻射再結合寿命に与える影響と、ナノ構造サイズが輻射再結合寿命に与える影響を明らかにする研究を行ってきた。R1年度は最終年度であるためSTRCL装置の更なる高性能化とマテリアル計測に集中し、以下の成果を得た。
①フェムト秒パルスレーザ励起光電子銃の高輝度化のため、表面入射型金電極の裏面に排熱ホルダを装着して冷却効率を高め、電極直下で前年度比2倍の光電子強度を得た。
②リターディング機構の安定化と最適化を行い、跳ね返し電圧として最大2kV程度までの安定動作を確認した。その結果、空間分解能を損なわず、表面近傍のSEM像の解像度が向上した。
③ZnO/MgZnOナノ構造体、極性面および非極性面AlN、AlInN混晶薄膜、AlGaNナノ構造や六方晶BNのSTRCL計測を行い、深紫外線波長領域での時間空間同時分解分光データを得、各々の材料や構造体に特有の発光物理現象に関する新たな知見を得た。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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