非単結晶基板上のⅢ族窒化物ナノ柱状結晶形成と高性能大面積面状発光デバイスへの応用

非单晶衬底上III族氮化物纳米柱状晶体的形成及其在高性能大面积平面发光器件中的应用

基本信息

批准号：
20K04614
负责人：
佐藤祐一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04614/
关键词：
窒化物半導体半導体

项目摘要

当該デバイスの実現に向けた前年度までの検討において、低コスト太陽電池への適用で実績のあるキャスト法による多結晶Siウェハを基板とし，その上に垂直配向したGaN系ナノ柱状結晶を用いたLED形成が基本的に可能であることを確認してきた。また，多結晶Si基板上に垂直配向したナノ柱状結晶を得る際により結晶配向性を整えるためのナノ柱状結晶（ステアリング結晶）を成長するが，その影響を検討し有効性を確認してきた。このようにして，多結晶Si基板上のナノ柱状結晶に基づくダイオードにおいて整流特性が得られ，各種構造のLEDを形成した場合でも発光が得られることを確認しているが，InGaN活性領域の成長条件とその発光特性の詳細な検討が必要であり，当該年度は引き続きその検討を行った。また，これまで形成した当該LEDにおいては素子自体の抵抗がやや高いために電流密度を高めることが現時点で難しいため，当該年度は特にステアリング結晶の低抵抗化についても検討を行った。当該LEDの電流値を高めた場合に，どの程度まで発光を強めることができるのかをパルス駆動方式による電流電圧特性測定により確認を行った。パルスのデューティ比を低めていくことでこれまで直流測定で試みてきた場合に比べてより電流値を高めて測定を行い，実質的な発光の強まりを確認できた。このように当該LEDにおいて現時点で得られている発光強度をより高めることができる可能性がみられたことから，素子自体の抵抗を低減するための試みとしてステアリング結晶の低抵抗化を試み，それが可能であることも確認できた。これらに加え，柱状結晶ごとに発光色が異なる場合や発光スペクトルの半値幅が広くほぼ全ての柱状結晶において白色に近い発光を示す場合があることも確認されている。、

在上一年的实现这一设备的研究中，我们已经证实，使用铸造方法使用多晶Si Wafers形成LED，这些方法已证明适用于低成本的太阳能电池，并使用基于GAN的纳米颜色晶体在其顶部垂直方向面向。此外，当获得在多晶Si底物上垂直定向的纳米柱晶体时，就会生长纳米柱晶体（方向性晶体）以调节晶体方向，并已经确认了这些晶体的效果及其有效性。通过这种方式，已经证实，基于多晶Si底物上的纳米柱晶体可以在二极管中获得整流特性，即使形成各种结构的LED，也可以获得光发射。但是，必须详细检查INGAN活动区域及其发光特性的生长条件，并且在本财政年度继续进行研究。此外，由于元素本身的电阻在迄今为止形成的LED中略有高，因此很难增加当前的密度，因此在这个财政年度，我们还考虑了降低转向晶体的电阻。我们检查了通过使用脉冲驱动方法测量电流和电压特性来增加LED的电流值时，可以检查光发射的程度。通过降低脉搏的占空比，与目前尝试进行直流测量的情况相比，电流值增加了，并且确认了排放的大幅增加。结果，发现可以以这种方式进一步提高当前的发光强度，并且可以通过尝试通过降低转向晶体的电阻来降低设备本身的电阻来实现这一点。除此之外，已经证实，每个柱状晶体的发射颜色可能会有所不同，并且发射光谱的一半宽度可能很宽，几乎所有柱状晶体都可以发出接近白色的光。，，，，

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Study on preparations of GaN-based nanopillar light-emitting diodes directly on non-singlecrystalline and non-polished substrates

非单晶、非抛光衬底上直接制备GaN基纳米柱发光二极管的研究

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuichi Sato;Shingo Taniguchi;Houyao Xue;Jinyang Li;Taisei Tsuji;and Tsubasa Saito
通讯作者：
and Tsubasa Saito

非単結晶基板上GaNナノ柱状結晶へのMgドープとフォトルミネセンス特性

非单晶衬底上GaN纳米柱状晶体的Mg掺杂及光致发光特性

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yukinaga Shimoda;Kota Hayashi;Daisuke Ito;and Makoto Nakamura;工藤孝人;谷口真悟，齋藤宇，薛後耀，齋藤翼，佐藤祐一
通讯作者：
谷口真悟，齋藤宇，薛後耀，齋藤翼，佐藤祐一

ステアリング結晶を形成した多結晶Si基板上への InNナノ柱状結晶の成長

InN纳米柱状晶体在多晶硅衬底上的生长并形成转向晶体

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ren Furumoto;Daisuke Yasunobu;Kenjiro Nishikawa;Eisuke Hanada and Takato Kudou;薛後耀，白石孝輝，飯塚洋介，谷口真悟，齋藤宇，齋藤翼，佐藤祐一
通讯作者：
薛後耀，白石孝輝，飯塚洋介，谷口真悟，齋藤宇，齋藤翼，佐藤祐一

Growth and characterization of InN nanopillar-crystals on steering-crystal-formed multi-crystalline Si substrates

InN 纳米柱晶体在转向晶体形成的多晶硅衬底上的生长和表征

DOI：
10.1016/j.jcrysgro.2021.126310
发表时间：
2021
期刊：
Journal of Crystal Growth
影响因子：
1.8
作者：
Xue Houyao;Shiraishi Koki;Izuka Yosuke;Saito Sora;Taniguchi Shingo;Saito Tsubasa;Sato Yuichi
通讯作者：
Sato Yuichi

多結晶Si基板上へのGaN系LEDの形成と白色発光

多晶硅衬底上GaN基LED的形成及白光发射