窒化炭素薄膜を用いた低コスト白色発光素子に関する研究

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本研究は窒化炭素薄膜のpn接合を実現し、それにより演色性の高い白色発光ダイオードを作製して、将来の低コスト白色照明の基礎技術を確立することである。そのために、平成22年度は次に述べる3項目の実現を目指した。(1)高演色性を有する白色発光素子実現のための成長条件検討とその解析、(2)n型水素化窒化炭素薄膜を実現するためのS(硫黄)ドーピングの検討、(3)p型水素化窒化炭素薄膜を実現するためのB(ボロン)ドーピングの検討。以下各項目の進捗を述べる。(1)昨年の結果より、Si基板上に先ずRFスパッタ法で赤色発光の強い水素化窒化炭素薄膜を成長し、その上にECRプラズマCVD法で緑色から青色発光の強い水素化窒化炭素薄膜を成長した2層成長膜の演色性向上のための最適条件を検討した。また2層成長による発光はECRプラズマCVD法のみによる発光より青色発光が強くなる原因を解析した。その結果ECRプラズマCVD法の成長時間制御を行うと、成長膜表面における窒素と炭素の比N/CおよびC-N結合のsp3/sp2比を向上させることが出来、これが原因で演色性が大幅に向上したことが判明した(IEEE HISSで発表。優秀研究賞を受賞)。(2)ECRプラズマCVD法で水素化窒化炭素薄膜を成長するに際し、H_2S(硫化水素)ガスを流し、n型ドーパントとなりうるかを検討した。成長膜のホール測定の結果、膜はn型になっていることが確認された。今後はドーパンとの濃度制御を検討する。(3)RFスパッタ法で水素化窒化炭素薄膜を成長するに際し、Cターゲット以外にBNターゲットも使用して、スパッタ成長を行った。成長膜中にはBが入っていることが確認された。ただ今回はBの量が多くて成長膜はBCN:Hとなっていた。Bの量をドーパント程度になるまで減らす成長法の検討を続行中である。