2019 Fiscal Year Annual Research Report
Quantification of the point defect concentration in gallium nitride based on measurement of the absolute quantum efficiency of radiation
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17H04809
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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 | 窒化ガリウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、発光量子効率測定に基づいた、窒化ガリウム（GaN）結晶の点欠陥定量計測法を確立することを目標としている。紫外～可視波長領域にて動作する発光素子の構成材料として注目を集めているGaNは、パワー素子の構成材料としても魅力的である。GaNの室温における物性は、貫通転位密度が低減されつつある現在、少数キャリア捕獲中心ないしは非輻射再結合中心として振舞う「点欠陥」により支配されている状況にあると言える。特に、一立方センチメートル当たり10の16乗個を下回るような低い点欠陥濃度であっても、その影響が無視できないことが分かってきた。したがって、GaN自立結晶の更なる品質向上のためには、点欠陥の濃度と種別を高感度計測できる手法の開発が急務である。本研究提案ではこの要求に応えるべく、室温環境下における発光量子効率測定に基づいた、高感度・電極フリー・非破壊・非接触を特徴とする点欠陥定量計測方法を確立する。
本年度は、前年度までの成果を結集し、GaN自立結晶の定量的評価を行った。発光量子効率と非輻射再結合中心濃度とを結びつける分析方法を用い、最終到達地点である非輻射性の点欠陥濃度の定量に成功した。これに留まることなく、GaN自立結晶における炭素不純物濃度の定量にも挑戦し、一立方センチメートル当たり10の15乗個を下回るような低い濃度域においても定量の可能性を見出すことができた。さらに、GaN以外の材料（有機・無機ハイブリッドペロブスカイト半導体）への展開も行った。さらに、結晶サイズ制限を取り除き、大型ウェハでも発光量子効率の計測が可能な装置や、極低温下における発光量子効率の計測装置の発明にもいたり、当初予定以上の研究成果を得ることができた。
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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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Research Products
(21 results)
