酸化亜鉛電界効果ドーピングと紫外発光素子

氧化锌场效应掺杂及紫外发光器件

• 批准号: 15685011
• 负责人: 大友 明
• 金额: $ 16.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15685011/
• 关键词: 酸化亜鉛; 電界効果トランジスタ; 電子デバイス・機器; 結晶工学; 光物性; 発光ダイオード; 透明エレクトロニクス; ワイドギャップ半導体

本研究の目標は、p型酸化亜鉛の形成技術の確立と紫外発光素子の開発である。第一の目標を電界効果ドーピングによって実現するというのが研究計画の一番大きな特徴であった。しかし、むしろさらに困難であると考えていた不純物ドーピングによって再現性の高いp型酸化亜鉛の作製技術を確立することに成功した(1)。これに続いて、第二の目標である発光素子の開発にも成功した(2)。さらに世界最高移動度(70cm^2/Vs)の酸化亜鉛電界効果トランジスタの開発も行った(3)。結果的には、当初の計画とは異なる方法で予想以上の成果が得られた。それぞれの研究内容の詳細を以下にまとめる。(1)反復温度変調法の開発によって、窒素ドーピングによるp型化に成功した。パルスレーザ堆積法と半導体レーザ加熱を用いて低温高濃度ドープ層と高温低濃度ドープ層を繰り返し成長する方法で非平衡欠陥を低減しキャリアの補償を抑制することができた。平成15年度に確立した原子層平坦バッファー層技術との併用で高い再現性が得ることに成功した(Nature Materialsに報告)。(2)酸化亜鉛p-i-n接合を作製し、ホモ接合としては世界初の成功例となる電流注入による青色発光を室温で観測した。(3)格子整合基板上に成長した酸化亜鉛単結晶薄膜がチャネル層、基板そのものが下部ゲート構造として働くトランジスタを作製し、ヘテロ界面が高移動度チャネルとして機能することを確かめた(Advanced Materialsに報告)。電界効果ドーピングによって単極性材料の価電子制御を可能にする汎用性のある技術は極めて重要と捉えており、本研究で得られた知見をもとに取り組む予定である。

The purpose of this study is to establish the formation technology of p-type acidified lead and to develop ultraviolet emitters. The realization of the first goal on a computer platform in the electrical industry is a major feature of this research project. The process of producing highly reproducible p-type acidified lead was successfully established. The second goal is to successfully develop the photon (2). The world's highest mobility (70cm^2/Vs) of the acid lead lead electrode results in the development of the technology (3). The result is that the original plan is different from the original method. The details of the study are as follows. (1)The development of the repetitive temperature adjustment method was successful in p-type conversion. The method of semiconductor deposition is used to reduce the temperature of the semiconductor layer. In 2015, the atomic layer flattening technology was successfully established and used together (Nature Materials Report). (2)Acidizing lead p-i-n bonding is the first successful example in the world. (3)Lattice integration substrate growth on the acid lead crystal thin film layer, substrate and the lower part of the structure and structure of the control, the interface has high mobility and function (Advanced Materials Report) The results of this study are useful for the determination of the potential for electronic control of polar materials.

项目成果

Hall and field-effect mobilities of electrons accumulated at a lattice-matched ZnO/ScAlMgO_4 heterointerface

晶格匹配 ZnO/ScAlMgO_4 异质界面处积累的电子的霍尔迁移率和场效应迁移率

• 发表时间: 2004
• 期刊: Advanced Materials 16
• 作者: J.Nishii et al.;S.F.Chichibu et al.;A.Tsukazaki et al.;T.I.Suzuki et al.
• 通讯作者: T.I.Suzuki et al.

Exciton–polariton spectra and limiting factors for the room-temperature photoluminescence efficiency in ZnO

• DOI: 10.1088/0268-1242/20/4/009
• 发表时间: 2005-04
• 期刊: Semiconductor Science and Technology
• 影响因子: 1.9
• 作者: S. Chichibu;A. Uedono;A. Tsukazaki;T. Onuma;M. Zamfirescu;A. Ohtomo;A. Kavokin;G. Cantwell;C. Litton;T. Sota;Masashi Kawasaki

Repeated temperature modulation epitaxy for p-type doping and light-emitting diode based on ZnO

• DOI: 10.1038/nmat1284
• 发表时间: 2005-01-01
• 期刊: NATURE MATERIALS
• 影响因子: 41.2
• 作者: Tsukazaki, A;Ohtomo, A;Kawasaki, M
• 通讯作者: Kawasaki, M

F.M.Hossain, A.Ohtomo et al.: "Modeling and simulation of polycrystalline ZnO thin film transistors"Journal of Applied Physics. 94. 7768-7777 (2003)

F.M.Hossain、A.Ohtomo 等人：“多晶 ZnO 薄膜晶体管的建模和仿真”应用物理学杂志。

J.Nishii, A.Ohtomo et al.: "High mobility thin film transistor with transparent ZnO channels"Japanese Journal of Applied Physics. 42. L347-L349 (2003)

J.Nishii、A.Ohtomo 等人：“具有透明 ZnO 通道的高迁移率薄膜晶体管”日本应用物理学杂志。