ナノワイヤ付ZnOナノロッド結晶の創製と紫外ナノオプティックス素子への応用

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の目的は,受け入れ研究者らが見出した「ナノ微粒子支援堆積法」(NPADまたはNAPLD)を,ナノ構造ZnOナノワイヤ結晶の合成に適用してナノワイヤピグテイル付ZnOナノ結晶の創製技術を確立し,その構造的および光学的特性を明らかにして,紫外ナノオプティックス素子開発の基礎を確立することである.具体的には,NPADの最適化によりZnOナノ結晶作製技術を確立し,作製したZnOナノ結晶の光励起によるレーザー発振特性を明らかにして,ZnOナノ結晶を利用した光電子素子への応用の基礎を確立する.平成19年度までに,NPAD法を用いて,触媒を用いることなく基板に垂直にZnOナノワイヤを成長させることに成功するとともに,作製条件を制御して単位面積当たりのZnOナノワイヤの密度を制御する手法を確立した.さらに,このZnOナノワイヤをビィルディングブロックとして,p型GaNおよびn型ZnOを組み合わせてヘテロpn接合を作製し,ヘテロpn接合から電気励起による紫外発光に成功している.これらの結果から,垂直に成長したZnOナノワイヤを超音波リンスにより基板から取り出し,n型ZnO薄膜とp型GaN薄膜の間にナノワイヤが平行になるように配置する構造では,単一ナノワイヤでの電気励起によるレーザー発振の可能性を指摘した.そこで,平成20年度は,ZnOナノワイヤを直接基板に水平に成長させる可能性について実験的に検討した.その結果,事前に大気中1000℃でアニールしたa-カットサファイア基板を用いることで,ZnOナノワイヤを基板に水平に成長させることに成功した.これは,アニールしたa-カットサファイア基板では,c面が基板に垂直なステップとして現われ,ZnOナノワイヤはc面に垂直に成長する特性があることによる.