酸化亜鉛ナノロッドPN接合ダイオードの作製および紫外光LEDへの応用

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本研究では、酸化亜鉛(ZnO)ナノロッドPN接合ダイオードの二次元配列からなるUV-LEDを作製することを目的とする。研究は、P形酸化亜鉛ナノロッドの作製・評価、ナノロッドPN接合ダイオードの作製・評価、UV-LEDの作製・評価から構成される。平成24年度までに、ZnOナノロッドの水熱法での作製法を確立し、電子ビーム露光でレジストのパターンを作製し、100nm角の穴にZnOナノロッドを選択的に成長することができた。また、p形ZnOナノロッドの作製は適当なドーパントを含む溶液が水熱法では見つからず、p形伝導を示すNioのナノロッドを水熱法で作製することを試みたところ、ナノロッドではなく、ポーラス層が形成された。NiO薄膜は、深紫外光で励起してもバンド端発光は見られないが、ナノポーラス層は、強いバンド端発光を示した。ナノポーラスNioがp形伝導を示すか不明であったが、ZnOナノロッドを作製した後、溶液を変え、NiOを水熱法で作製したところ、下地のZnOナノロッドは走査型電子顕微鏡観察では、見当たらなくなった。NiOとZnOが混合してしまったように思えたが、上部と下部電極を形成し、I-V特性を測定したところpnダイオードを示唆する整流性が得られた。しかし、逆方向のリーク電流が大きく、NiO/ZnOのヘテロ界面が良好に形成さているかは疑問であり、今後下地のZnOナノロッドに影響を与えないようにNiOの作製条件を最適化し、NiO/ZnOヘテロ接合pnダイオードを作製する。ZnOナノロッドの水熱法による作製において、容器の底にGaN基板を置いたところ、上部とは異なり、GaN上に垂直に成長するのではなく、不規則にナノロッドが横たわるように堆積した。この試料にバンドギャップ以下のエネルギーの光を照射したところバンド端発光が見られ、欠陥を介した二光子吸収が新たに見られた。