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Fabrication of quantum-dot-dispersed semiconductor films by the single process using mist CVD

使用雾气CVD单一工艺制造量子点分散半导体薄膜

基本信息

批准号：
21K04154
负责人：
原和彦
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

発光特性の向上と新たな機能付加を目的とした新しいタイプの発光材料構造として、バンドギャップの大きな半導体（バリア層）中にバンドギャップの小さいナノ粒子を分散させたナノ粒子分散半導体薄膜を提案し、ミスト化学気相法をベースとした単一プロセスにより作製することを目的とした研究である。今年度得られた成果を以下にまとめる。(1)昨年度の研究において課題であった基板面内での膜厚および組成の不均一性を解決するために、新たにファインチャネル型のリアクターを設計・導入した。これを用いることにより、ZnO系、Ga2O3系薄膜共に、膜厚の均一性が大幅に改善させることができた。また、ミストによるナノ粒子輸送についても問題ないことを確認した。(2)上述の新リアクターを用いたGa2O3薄膜の成長では、基板温度の上昇に従い結晶相がα→β→ε相の順に明確に変化した。Ga2O3系バリア層にZnOナノ粒子を分散させる場合には、バリア層の結晶相としては対称性の類似性からα相が適しているが、この結果から、α相が安定に形成される基板温度を450℃に決定できた。(3)作製したナノ粒子分散 (Zn,Mg)O薄膜を窒素雰囲気中でアニールし、その効果を調べた。実験を行った範囲においては、高温かつ高いMg原料濃度で成長させた試料において、アニールによるZnOナノ粒子からの発光増大が確認された。これは、薄膜中およびナノ粒子の内部や周囲の欠陥が取り除かれためと考えられ，アニールの有効性が示された。

A study on the structure of light-emitting materials and the application of new functions to improve light-emitting properties in particle-dispersed semiconductor thin films. This year's results are as follows: (1)In the past year, the research topic was to solve the problem of film thickness and composition unevenness in the substrate surface. The thickness uniformity of ZnO and Ga2O3 thin films is greatly improved. The problem of particle transport was identified. (2)The growth of the Ga2O3 thin film is due to the increase of the substrate temperature, and the crystal phase is changed from α to β to ε. Ga2O3-based amorphous layer ZnO particles dispersed in the substrate temperature of 450℃, the crystalline phase of the amorphous layer is symmetric, the α phase is stable, and the α phase is stable. (3)For the preparation of (Zn,Mg)O thin films with dispersed particles, the effect of the dispersion is adjusted. The increase in luminescence of ZnO particles was confirmed by the increase in temperature, high Mg raw material concentration and growth of the sample. In this way, the film can be divided into two parts: the inner part of the film and the inner part of the film.