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

• 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

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。、

When the デ バ イ ス の be am に to け た before annual ま で の beg に 検 お い て, low コ ス ト solar cell へ の applicable で be performance の あ る キ ャ ス ト method に よ る more crystalline Si ウ ェ ハ を substrate と し, そ の に vertical distribution on the し た GaN department ナ ノ columnar crystal を with い た leds may form が basic に で あ る こ と を confirm し て き た. ま た, crystal Si substrate に vertical distribution to し た ナ ノ columnar crystal を have る interstate に よ り crystallization with tropism を whole え る た め の ナ ノ columnar crystal (ス テ ア リ ン グ crystallization) を growth す る が, そ の influence を beg し 検 have sharper sex を confirm し て き た. こ の よ う に し て, crystal Si substrate の ナ ノ columnar crystal に base づ く ダ イ オ ー ド に お い て rectifier features が have ら れ, various tectonic の LED を し た occasions で も 発 が too light ら れ る こ と を confirm し て い る が, の growth conditions in InGaN active と そ の 発 light feature の detailed な beg が 検 necessary で あ り, In that year, 続 quotes 続 続 そ 検 検 for を lines った. ま た, こ れ ま で form し た when the LED に お い て は element child self の resistance が や や high い た め に high current density を め る こ と が now point で difficult し い た め, when the annual は に ス テ ア リ ン グ crystallization の low resistance change に つ い て も 検 line for を っ た. When the LED is の current numerical を high め に た situations, ど の degree ま で 発 strong light を め る こ と が で き る の か を パ ル ス 駆 move way に よ る electrical 圧 measuring に よ り confirm line を っ た. パ ル ス の デ ュ ー テ ィ is lower than を め て い く こ と で こ れ ま で dc measurement で try み て き に た occasion than べ て よ り current numerical を high め て determination を い, be qualitative な 発 strong light の ま り を confirm で き た. こ の よ う に when the LED に お い て present point で ら れ て い る 発 light intensity を よ り high め る こ と が で き る possibility が み ら れ た こ と か ら, plain child self の を low resistance reduction す る た め の try み と し て ス テ ア リ ン グ crystallization の low resistance を try み, そ れ が may で あ る こ と も confirm で き た. こ れ ら に え, columnar crystal ご と に 発 light が different な る occasions や 発 light ス ペ ク ト ル の half numerical picture が hiroo く ほ ぼ full て の columnar crystal に お い て に nearly white い 発 light を す occasions indicated が あ る こ と も confirm さ れ て い る. ,

项目成果

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

• 发表时间: 2023
• 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

• 发表时间: 2020
• 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

• 发表时间: 2020
• 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

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

• 发表时间: 2021
• 作者: M. Niraula; K. Yasuda;Y. Takagi;and S. Fuji;谷口 真悟， 薛 後耀， 齋藤 宇， 齋藤 翼， 佐藤 祐一
• 通讯作者: 谷口 真悟， 薛 後耀， 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