高輝度・長寿命ナノクリスタルシリコン発光層の作製

高亮度、长寿命纳米晶硅发光层的制备

• 批准号: 16710092
• 负责人: 辻 琢人
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Takuma National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16710092/
• 关键词: 青色発光; 赤色発光; 結晶欠陥; ナノクリスタルシリコン; 高周波スパッタ; 原子状水素; 結晶欠陥の低減; 結晶欠陥の不活性化

量子サイズ効果によるナノクリスタルシリコン(nc-Si)の発光は、その結晶粒径をナノメートル単位で制御することにより得られる。本研究では、昨年度立ち上げた高周波マグネトロンスパッタ装置、及び熱アニール装置を用いてnc-Si発光層の作製を試みた。具体的な作製方法として、シリコン酸化膜(SiO_2)上にシリコン(Si)基板を載せたものをターゲットとして、SiO_2とSiを同時スパッタリングすることにより、Si基板上にSiO_2-Si層を形成し、SiO_2層内に粒径が数nm程度の微小なアモルファスシリコン(a-Si)を埋め込んだ。SiO_2-Si層堆積後、SiO_2層中のa-Siを結晶化するために不純物の混入などの恐れのない高真空中(〜2×10^<-4>[Pa])で熱処理することによりa-Siの結晶化を試み、SiO_2層中にナノクリスタルシリコン(nc-Si)の形成を行った。SiO_2層中のnc-Siの結晶化は、X線回折により検証し、Si(111)が優先的に結晶化していると推定された。このように作製されたnc-Si発光層の光学的特性をカソードルミネッセンスで評価した。その結果、波長450[nm](青色)、650[nm](赤色)に強い発光スペクトルが観測された。また、それらの発光より発光強度が半分程度ではあるものの550[nm](緑色)付近にも発光が観測された。これらの発光のそれぞれの強度を自在に制御することができれば、多色光源の発光層への応用が期待できる成果が得られた。また、450[nm]、650[nm]の発光スペクトルの半値全幅(FWHM)は、これまでにnc-Siから得られている発光スペクトルと比較して半分以下程度と非常にシャープな発光を示した。このようにして高周波マグネトロンスパッタ法を用いて作製したnc-Si発光層の長寿命・高輝度化を、昨年度設計・自作した原子状水素生成セルを用いて、層中の結晶欠陥を低減することにより試みた。しかしながら、作製したnc-Si発光層を原子状水素雰囲気で熱処理しても大幅な発光強度の増大や結晶欠陥の不活性化は、まだ明確には観察されていない。今後、更に原子状水素の照射条件を最適化し、発光強度の増大、結晶欠陥の不活性化を試みる。

Quantum サ イ ズ unseen fruit に よ る ナ ノ ク リ ス タ ル シ リ コ ン (nc - Si) の 発 は, light そ の crystalline grain size を ナ ノ メ ー ト ル 単 a で suppression す る こ と に よ り must ら れ る. This study で は, last year made ち げ た high frequency マ グ ネ ト ロ ン ス パ ッ タ device, and heat び ア ニ ー を ル device with い て nc - Si 発 を try the light layer の cropping み た. Methods the specific な cropping と し て, シ リ コ ン acidification membrane (SiO_2) に シ リ コ ン (Si) substrates を load せ た も の を タ ー ゲ ッ ト と し て, SiO_2 と Si を also ス パ ッ タ リ ン グ す る こ と に よ り, Si substrate に SiO_2 - Si を form し, SiO_2 layer に size が several small な の nm level Youdaoplaceholder0 ファスシリコ ファスシリコ を (a-Si)を buried め込んだ. SiO_2 - Si, SiO_2 layer after layer accumulation の a - Si を crystallization す る た め に impurity content の mixed with な ど の fear れ の な い high vacuum (~ 2 x 10 ^ < - > 4 / Pa) で hot 処 Richard す る こ と に よ り a - Si の crystallization を み, SiO_2 layer に ナ ノ ク リ ス タ ル シ リ コ ン の formation (nc - Si) Youdaoplaceholder0 lines った. SiO_2 layer の nc - Si の crystallization は, X-ray inflexion に よ り 検 し, Si (111) が priority に crystallization し て い る と presumption さ れ た. <s:1> <s:1> ように ように fabricating されたnc-Si light-emitting layer <s:1> optical properties をカソ ド ド スで ネッセ ネッセ ネッセ スで スで review 価 た た. Youdaoplaceholder0 そ results, wavelengths 450[nm](cyan), 650[nm](red)に strong そ emission スペ ト が観 が観 measurement された. ま た, そ れ ら の 発 light よ り 発 light intensity が half degree で は あ る も の の 550 (nm) (green) paying nearly に も 発 light が 観 measuring さ れ た. こ れ ら の 発 light の そ れ ぞ れ の strength を comfortable に suppression す る こ と が で き れ ば, polychromatic light source の 発 light layer へ の 応 with が expect で き が る achievements have ら れ た. ま た, 450 (nm), 650 (nm) の 発 light ス ペ ク ト ル の half numerical picture (FWHM) は, こ れ ま で に nc - Si か ら have ら れ て い る 発 light ス ペ ク ト ル と compare し て below half degree と very に シ ャ ー プ な 発 light を shown し た. こ の よ う に し て high frequency マ グ ネ ト ロ ン ス パ ッ を タ method with い て cropping し た nc - Si 発 の long life, light layer of micromixer mixing effect degrees を, yesterday, the annual design made し た atomistic water element generated セ ル を with い て, layer の crystallization owe 陥 を low cut す る こ と に よ り try み た. し か し な が ら, cropping し た nc - Si 発 light layer water を atomic element 雰 囲 気 で hot 処 Richard し て も sharply な 発 light intensity の raised や crystallization owe 陥 の activeness は, ま だ clear に は 観 examine さ れ て い な い. In the future, further efforts will be made to optimize the <s:1> irradiation conditions of に atomic water molecules を, increase the luminous intensity <e:1>, and reduce the crystallization by 陥 and <s:1> to inactivate.

项目成果

高周波スパッタ法によるナノクリスタルシリコン発光層の作製

高频溅射法制备纳米晶硅发光层

• 发表时间: 2005
• 期刊: 2005電気関係学会四国支部連合大会
• 作者: K.Fujimoto;T.Murofushi;辻琢人
• 通讯作者: 辻琢人

Cathodeluminescence from Nanocrystalline Silicon Embedded in Silicon Oxide layer by RF Magnetron Sputtering

通过射频磁控溅射嵌入氧化硅层中的纳米晶硅的阴极发光

• 发表时间: 2005
• 期刊: Korea-Japan Joint Workshop on advanced Semiconductor Processes and Equipments
• 作者: K.Fujimoto;T.Murofushi;辻琢人;T.Tsuji
• 通讯作者: T.Tsuji

Selective epitaxial growth of GaAs on Si with strained short-period superlattices by molecular beam epitaxy under atomic hydrogen irradiation

原子氢辐照下分子束外延在 Si 上选择性外延生长具有应变短周期超晶格的 GaAs

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Vacuum Science and Technology B 22・3
• 作者: K.Fujimoto;T.Murofushi;辻琢人;T.Tsuji;Takuto TSUJI
• 通讯作者: Takuto TSUJI