透明フレキシブル発光ダイオード(LED)の開発

ヘッドアップディスプレイに代表されるように、透明なディスプレイは近未来のインテリジェントディスプレイに求められる要件であり、例えば、車、航空機のフロントガラス、ヘルメット等に使用することで、普段は透明で、必要に応じて緊急情報、地図などの情報を前方の風景に重ね合わせて表示することが可能となる。その発展形、完成形は、湾曲面にも対応でき、折りたたんでも使えるデバイスである。本研究では、「透明フレキシブルLED(発光ダイオード)の開発」を行うことも目的としている。本年度の具体的成果は以下の通りである。(1)ZnO膜の低温形成:ナノ構造を有する基板上へのマグネトロンスパッタ法によるZnO膜の低温(200℃以下)成膜を行った。基板には透明フレキシブルなアリライトを用いた。平坦な基板では、光学顕微鏡観察で多数のクラックが発生しているのが確認されたが、ナノ構造基板では、クラックのない膜が形成された。この結果から、透明フレキシブル基板への成膜には、ナノ構造形成が有効であることが明らかにされた。(2)膜の結晶性制御とP/N制御法の確立:マグネトロンスパッタ法で成膜されたC-ZnO膜についてP型特性を確認するため、ホール効果測定を行った。P型特性を呈する試料もあるものの、P型特性は安定せず、経時変化を呈する試料、あるいはN型を呈するものが多々見られた。2次イオン質量分析(SIMS)測定、ラマン分光分析の結果、Cと量と同程度のNの混入が認められた。Nの含有量は後熱処理によって減少するものの、激減させることは難しく今後である。(3)バンドギャップ制御:通常はZnO成膜時に異種元素のドープを行うのが通常であるが、成膜されたZnO膜へのCをはじめとする異種元素を供給しながらのArイオン照射によってもドープが可能であった。

ヘッドアップディスプレイに代表されるように、透明なディスプレイは近未来のインテリジェントディスプレイに求められる要件であり、例えば、車、航空機のフロントガラス、ヘルメット等に使用することで、普段は透明で、必要に応じて緊急情報、地図などの情報を前方の風景に重ね合わせて表示することが可能となる。その発展形、完成形は、湾曲面にも対応でき、折りたたんでも使えるデバイスである。本研究では、「透明フレキシブルLED(発光ダイオード)の開発」を行うことも目的としている。本年度の具体的成果は以下の通りである。(1)ZnO膜の低温形成:ナノ構造を有する基板上へのマグネトロンスパッタ法によるZnO膜の低温(200℃以下)成膜を行った。基板には透明フレキシブルなアリライトを用いた。平坦な基板では、光学顕微鏡観察で多数のクラックが発生しているのが確認されたが、ナノ構造基板では、クラックのない膜が形成された。この結果から、透明フレキシブル基板への成膜には、ナノ構造形成が有効であることが明らかにされた。(2)膜の結晶性制御とP/N制御法の確立:マグネトロンスパッタ法で成膜されたC-ZnO膜についてP型特性を確認するため、ホール効果測定を行った。P型特性を呈する試料もあるものの、P型特性は安定せず、経時変化を呈する試料、あるいはN型を呈するものが多々見られた。2次イオン質量分析(SIMS)測定、ラマン分光分析の結果、Cと量と同程度のNの混入が認められた。Nの含有量は後熱処理によって減少するものの、激減させることは難しく今後である。(3)バンドギャップ制御:通常はZnO成膜時に異種元素のドープを行うのが通常であるが、成膜されたZnO膜へのCをはじめとする異種元素を供給しながらのArイオン照射によってもドープが可能であった。