微細LEDおよび受光素子の異種基板上常温接合と光バイオテクノロジー応用

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の目的が、微小サイズの発光ダイオード(LED)および受光素子を異種基板上に常温および大気圧下で接合する技術の確立で、前年度までに窒化ガリウム(GaN)基板を用いたLEDにて数マイクロメートル程度までの微細パターニングの可能性があることを確認している。さらにSilicon-On-Insulator(SOI)基板を用いて、受光素子とし動作させる段階までの作製工程の確立を行った。2022年度の研究内容としては、SOI基板上にイオン注入によりpn接合ダイオード受光素子を作製し、電流電圧特性を評価した。パターニングの方法としては前年度まで電子線描画装置を用いていたが、簡易に実験を行うためにマスクの作製が必要でない、マスクレス紫外線露光装置を用いた。10-20マイクロメートル程度の素子構造が作製できたので、SOI基板上の素子やGaN-LEDを異種基板に接続する方法の確立を目指した。レジストを塗布した基板上にSOI基板を用いた受光素子の接合を試みたが、素子の一部分のみ接合ができたが素子全体が接合できる段階までには至っていない。接合前の素子構造の最適化、その構造を実現するための作製工程の改善、接合前の素子表面処理などを変更する必要があることが示唆された。電流電圧特性については、pn接合受光素子上に真空蒸着装置にて電極となるアルミニウムを堆積させて、露光装置にて電極パターンを形成して特性を評価したところ、高性能ではないがダイオード特性である整流特性が確認できた。