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

使用氮化碳薄膜的低成本白光发光器件的研究

• 批准号: 21560379
• 负责人: 伊藤 國雄
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Tsuyama National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21560379/
• 关键词: デバイス設計; 結晶成長; 発光素子; 白色LED; 水素化窒化炭素; 演色性; 窒化炭素

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。

This study は smothering the carbon film の pn junction を be し, そ れ に よ り play high の い 発 white light color ダ イ オ ー ド を cropping し て, low future の コ ス ト white lighting の based technology を す る こ と で あ る. Youdaoplaceholder0 ために ために, <s:1> に in the year heisei 22, に of に the べる3 project <s:1> current を target refers to た た. (1) high play を color す る 発 white light element child be presently の た め 検 の growth conditions for と そ の parsing, (2) n type water element smothering the carbon film を be presently す る た め の S (sulfur) ド ー ピ ン グ の 検 beg, (3) p type water element smothering the carbon film を be presently す る た め の B (ボ ロ ン) ド ー ピ ン グ の 検 please. The following items are described in 捗を for べる. Results (1) yesterday in の よ り, Si substrate に ず first RF ス パ ッ タ method, red light 発 で の strong い water element smothering carbon film を し growth and そ の に on ECR プ ラ ズ マ CVD method で green か ら cyan light 発 の strong い water element smothering the carbon film を growth し た 2 layer growth membrane の play up color の た め の optimal condition を beg し 検 た. ま た 2 layer growth に よ る 発 light は ECR プ ラ ズ マ CVD method の み に よ る 発 light よ り cyan 発 strong light が く な る reason を parsing し た. そ の results ECR プ ラ ズ マ CVD method の growth suppression time line を う と, growth, membrane surface に お け る smothering element と carbon の than N/C お よ び C - N combined with の sp3 / sp2 を upward さ せ る こ と が, こ れ が reason で play color が に sharply upward し た こ と が.at し た (IEEE HISS で 発 table. Outstanding Research Award を received. (2) the ECR プ ラ ズ マ CVD method で water element polarization smothering the carbon film を growth す る に interstate し, H_2S (water element) ガ ス を flow し, n-type ド ー パ ン ト と な り う る か を beg し 検 た. The results of the <s:1> ホ and る <s:1> determination <s:1> of the growth membrane, and the confirmation of the <s:1> n-type membrane になって る る とが とが とが された. In the future, ド ド パ と と と <s:1> concentration control を検 to する. (3) the RF ス パ ッ タ method で water element polarization smothering the carbon film を growth す る に interstate し, C タ ー ゲ ッ ト outside に BN タ ー ゲ ッ ト も use し て, ス パ ッ タ growth line を っ た. In the growth membrane, に に Bが is inserted into って る る とが とが とが to confirm された. Youdaoplaceholder0 this time, the amount of が B <s:1> is が more くて to grow the membrane <s:1> BCN:Hとなって た た. The amount of B is をド パ パ ト ト degree になるまで minus らす growth method 検 検 discuss を続 line である.

项目成果

Study of white LED using carbon nitride grown by RF-sputtering and ECR-plasma CVD

使用 RF 溅射和 ECR 等离子体 CVD 生长的氮化碳研究白光 LED

• 发表时间: 2011
• 期刊: J.Light & Visual Environment
• 作者: 小津野将、伊藤國雄、財部健一;他
• 通讯作者: 他

白色LEDを目指した水素化窒化炭素薄膜に関する研究

白光LED用氢化碳薄膜的研究

• 发表时间: 2010
• 期刊: 第12回 IEEE HISS 論文集
• 作者: 金谷英樹、伊藤國雄;他
• 通讯作者: 他

Study of Amorphous Carbon Nitride deposited by RF sputtering

射频溅射沉积非晶氮化碳的研究

• 发表时间: 2010
• 作者: 鈴木涼;他;Tadashi Kozuno
• 通讯作者: Tadashi Kozuno

Application to White Light Emitting Device using Carbon Nitride Films

使用氮化碳膜的白光发光装置的应用

• 发表时间: 2009
• 作者: T.Mizuno;J.Takehi;S.Tanabe;坂本真一,直井亮征,齋藤勇介,佐久間洋志,石井清;Yuta Iwano
• 通讯作者: Yuta Iwano

アモルファス窒化炭素を用いた白色発光素子

使用非晶氮化碳的白光发光装置

• 发表时间: 2010