2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study on light-emitting Si-based thin films
| Project/Area Number |
26390073
|
|---|
| Research Institution | Gunma University |
|---|
Principal Investigator |
三浦 健太 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40396651)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 微細周期構造 / 発光 / 光取り出し効率 / スパッタリング |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
シリコン(Si)系光学材料を発光デバイスに応用しようとする場合，その光取り出し効率の改善が大きな課題となる。これを解決するための手段として，本研究では，フォトニック結晶(Photonic Crystal，以下PhC)構造の適用を試みる。最近，発光ダイオード(LED)にPhC構造を導入して光取り出し効率を向上させる試みがなされている。LEDからの発光は，空気との境界で全反射される成分が存在するため，これが観測される発光強度の低下につながるが，境界にPhC構造を付与することによって，全反射される成分の一部が回折波として透過するようになり，光取り出し効率を改善させることができる。
平成28年度は，その基礎検討として，発光材料としてのn型酸化亜鉛(ZnO)薄膜（膜厚約1μm）をp型Si基板上にスパッタリング法で成膜し，更にその試料の表面に，簡便な二光束干渉露光法およびリフトオフ法を組み合わせた独自のプロセス（プラズマエッチング無し）により，ZnOスパッタ膜からなる一次元微細周期構造（周期：約1.4μm）を，深さ約350nmとして初めて形成した。二光束干渉露光法を用いた微細周期構造作製プロセスにおいて，従来，リフトオフ法の適用は難しいとされていたが，我々は，フォトレジストの厚さや露光条件（露光強度および露光時間），ZnOスパッタ膜の膜厚などを最適化することでこれを実現した。この微細周期構造の効果を確認するため，作製した試料のフォトルミネッセンススペクトルを，励起光源としてHe-Cdレーザー（波長325nm）を用いて測定したところ，微細周期構造の有無にかかわらず波長390～400nm付近に発光ピークが観測された一方で，微細周期構造が有る場合は，無い場合に比べ，観測される発光ピーク強度が約6倍にまで向上することを確認できた。
|
