Light emitting synthesizer : aiming to create the ultimate lighting devices

发光合成器：旨在打造终极照明装置

• 批准号: 20H05622
• 负责人: 川上 養一
• 金额: $ 359.01万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05622/
• 关键词: 発光シンセサイザー; 半導体3次元構造; 次世代照明; 深紫外フォトニクス; 光空間無線通信; 発光高効率化

発光シンセサイザー実現は，テーラーメイド照明，可視光通信(Li-Fi)，およびマイクロLEDディスプレイ等の応用に大きなインパクトが期待されている．われわれは，半導体3次元構造からの多波長発光制御がそのためのキーテクノロジーとして捉え研究を推進している．GaNテンプレート上にストライプ上のSiO2マスクを形成し，その上に有機金属気相エピタキシー（MOVPE）による選択再成長を行うことによって形成したInGaN系3次元マルチファセット構造制御に関する研究を推進し成果をあげてきた．一方で，マルチファセット構造ではエネルギー的に安定な結晶面が現れやすく，３次元構造の自在制御という点で課題があることも事実である．そこで，ここ数年間は新たな多波長発光構造の作製にも取り組んでいる．具体的には，MOVPEによるInGaN成長時のIn取り込み効率の結晶面方位依存性に着目し，連続的にオフ角が変化する凸レンズ形状のInGaN系マイクロレンズ構造の有用性を発見するとともに，一昨年はその作製に成功している．また昨年は，上記構造からの多波長発光機構の解明と多波長LED動作の実証などの実績を上げた．これら成果は，基板面との傾斜角が10°以下と非常に緩やかな三次元構造であっても，多波長制御が可能であることを示しており．選択成長法では現れにくい不安定面も利用できる点，トップダウン的な高度な加工技術を必要としない点，比較的平坦な構造であるためにLED作製プロセスが容易である点などから，今後のさらなる発展が期待できる．また，InGaN/GaN試料にSiO2薄膜を製膜し，紫外レーザーを照射し続けることで，プラズモニクスと同様の著しい高効率化が達成できることを見出した．この方法により，金属を用いることによるプラズモニクスの難点をすべて解決できる可能性があり，実用レベルでの高効率LEDへの展開が期待できる．

発 light シ ン セ サ イ ザ ー be は, テ ー ラ ー メ イ ド lighting, visible light communication (Li - Fi), お よ び マ イ ク ロ LED デ ィ ス プ レ イ etc. の 応 with に big き な イ ン パ ク ト が expect さ れ て い る. わ れ わ れ は, semiconductor 3 dimensional structure か ら の multiwavelength 発 light suppression が そ の た め の キ ー テ ク ノ ロ ジ ー と し て catch を え research advance し て い る. On GaN テ ン プ レ ー ト に ス ト ラ イ プ の on SiO2 マ ス ク を し formation, そ の に on organic metal 気 phase エ ピ タ キ シ ー (MOVPE) に よ る sentaku to grow を line う こ と に よ っ て form し た InGaN is three yuan マ ル チ フ ァ セ ッ ト tectonic suppression に masato す を propulsion し る research を あ げ て き た. One party で, マ ル チ フ ァ セ ッ ト tectonic で は エ ネ ル ギ ー に stability な crystal surface が now れ や す く, 3 dimensional structure の comfortable suppression と い う point で subject が あ る こ と も things be で あ る. Youdaoplaceholder0 そ で で, <s:1> new たな multi-wavelength emission structures were fabricated over several years に and a set of んで んで る る was obtained. Specific に は, MOVPE に よ る の InGaN grew up In take り 込 み sharper rate の crystal plane orientation dependence に mesh し, even 続 に オ が フ Angle variations change す る convex レ ン ズ shape の InGaN department マ イ ク ロ レ ン ズ tectonic の usefulness を 発 see す る と と も に, YiZuo years は そ の cropping に successful し て い る. Youdaoplaceholder0 last year また, the above record shows the construction of ら, the multi-wavelength emission mechanism, the explanation of と, the action of multi-wavelength LED, the evidence of な, the performance of を, and the above げた. は こ れ ら results, base board face と の Angle が under 10 ° と very に slow や か な three yuan structure で あ っ て も, multiwavelength suppression が may で あ る こ と を shown し て お り. Sentaku growth method で は now れ に く い unrest surface も using で き る points, ト ッ プ ダ ウ ン な highly な processing technology を necessary と し な い point, compare the flat な tectonic で あ る た め に leds for making プ ロ セ ス が easy で あ る point な ど か ら, future の さ ら な る 発 exhibition が expect で き る. ま た, InGaN/GaN sample に SiO2 film membrane し を system, ultraviolet レ ー ザ ー を irradiation し 続 け る こ と で, プ ラ ズ モ ニ ク ス と with others の the し い high rate of unseen が reached で き る こ と を shows し た. こ の way に よ り, metal を い る こ と に よ る プ ラ ズ モ ニ ク ス の difficulties を す べ て solve で き る possibility が あ り, be use レ ベ ル で の high working rate LED へ の expand が expect で き る.

项目成果

The Institute of High Pressure Physics(ポーランド)

高压物理研究所（波兰）

Tuning of Localized Surface Plasmon Resonance in Green Wavelength Region and High-Efficiency Light Emission in Nitride Semiconductors

绿光波长区域局域表面等离子体共振的调谐和氮化物半导体的高效发光

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Kamei;S. Kaito;T. Matsuyama;K. Wada;M. Funato;Y. Kawakami;K. Okamoto
• 通讯作者: K. Okamoto

{11-22}面GaN基板上InGaN系マイクロレンズ構造における異方的な発光波長分布

{11-22}面GaN衬底上InGaN微透镜结构的各向异性发射波长分布

• 发表时间: 2023
• 作者: 松田祥伸;船戸充;川上養一
• 通讯作者: 川上養一

時間分解二光子光電子分光法によるInGaN (0001)の表面キャリア寿命測定

使用时间分辨双光子光电子能谱测量 InGaN (0001) 的表面载流子寿命

• 发表时间: 2023
• 作者: 市川修平;松田祥伸;道上平士郎;毎田修;船戸充;川上養一;小島一信
• 通讯作者: 小島一信

Anisotropic emission wavelength distribution of InGaN quantum wells on GaN microlens structures formed on semipolar (-1-12-2) plane

半极性（-1-12-2）面上形成的 GaN 微透镜结构上 InGaN 量子阱的各向异性发射波长分布

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Matsuda;M. Funato;and Y. Kawakami
• 通讯作者: and Y. Kawakami