界面ダイポールを利用した酸化物半導体のP型化による青色・紫外発光ダイオードの作製

利用界面偶极子将氧化物半导体转化为 P 型制造蓝光/紫外发光二极管

• 批准号: 11J01162
• 负责人: 矢嶋 赳彬
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J01162/
• 关键词: 界面ダイポール; 酸化物半導体; ショットキー接合; 発光ダイオード; ペロブスカイト酸化物; バンドオフセット; パルスレーザー堆積法; 国際情報交換; アメリカ; 酸化物界面; ワイドギャップ半導体; 界面エンジニアリング

多彩な電子物性を示すペロブスカイト酸化物の界面において、界面ダイポールによるバンドオフセット制御技術を確立し、さらに界面ダイポールを利用した半導体のP型化による青色・紫外発光ダイオードを作製することを目的として研究を行っている。本年度は特に、前年度の研究で確立した界面ダイポールによるバンドオフセット制御技術を活用することで、半導体のP型化による青色・紫外発光ダイオードの作製に取り組んだ。前年度の研究で、SrRuO_3/Nb:SrTiO_3界面に挿入されたイオン電荷はSrRuO_3金属の遮蔽電荷との間に界面ダイポールを作製し、ショットキー障壁高さを変化させることを明らかにした。このショットキー障壁高さを増大させてSrTiO_3のバンドギャップ3.2eVに近づければ、界面近傍で局所的にSrTiO_3をP型化し、全体としてPN接合を作製できると考えた。まず最も単純な手法として界面にできる限り多くの負電荷を挿入することが考えられる。しかし実際には負のイオン電荷を挿入すればするほど、正の電荷を持つ酸素欠損が生じたり構造が乱れたりして、挿入電荷の効果が抑制されることが判明した。一方で、La_<0.5>Sr_<0.5>TiO_3/Nb:SrTiO_3金属半導体界面に負電荷を挿入することで形成されるショットキー接合は(図1a,b)、高圧酸素アニールを施すことで2.7eVまでショットキー障壁高さを上昇させることが分かった。実際には高圧酸素アニールによってLa_<0.5>Sr_<0.5>TiO_3薄膜は一部酸化され金属特性が劣化するが、それによってむしろLa_<0.5>Sr_<0.5>TiO_3内部の電荷遮蔽距離が長くなったために大きな界面ダイポールを作製できたのではないかと考えている。この2.7eVの障壁高さを有するショットキー接合のエレクトロルミネッセンスを測定したが、発光は見られなかった。この測定は試料作製の1カ月後に行ったが、その時点ですでに電流電圧特性は変化し大きなリーク電流を生じていた。このことから、発光が見られなかったのは試料が何らかの理由で劣化したことが一因だと考えられる。

The electronic properties of multi-color semiconductor materials are shown in the interface, and the interface control technology is established. The interface control technology is used to control the p-type semiconductor materials. This year's research in the past year has established the interface between the semiconductor and the green and ultraviolet emission technology. In the past year, the research on SrRuO_3/Nb:SrTiO_3 interface has been carried out, and the interface between SrRuO_3 and Nb: SrTiO_3 metal has been controlled. The barrier height of SrTiO_3 increases, and the SrTiO_3 is p-shaped and p-bonded near the interface. The most pure method is to limit the number of negative charges in the interface. The negative and positive charges are introduced into the structure, and the negative and positive charges are retained. A <0.5><0.5>negative charge is introduced into the interface of La_ Sr_ TiO_3/Nb:SrTiO_3 metal semiconductor, and the junction is formed. The junction is (1a,b) and the barrier height is increased by 2.7eV. In fact, some of the high-voltage phosphor La_<0.5>Sr_<0.5>TiO_3 thin films deteriorate the metal properties, and <0.5><0.5>the charge shielding distance inside La_ Sr_ TiO_3 thin films is long. The barrier height of the 2.7 eV is measured and the light emission is detected. The measurement of the current voltage characteristics of the sample after 1 month of operation The reason for the deterioration of the test sample is that the test sample has been damaged.

项目成果

Artificial Interface Dipoles at Oxide Heterointerfaces

氧化物异质界面处的人工界面偶极子

• 发表时间: 2012
• 作者: T.Yajima;et al.
• 通讯作者: et al.

Controlling Band Alignments by Engineering Interface Dipoles at Oxide Heterointerfaces

通过氧化物异质界面处的工程界面偶极子控制能带排列

• 发表时间: 2011
• 作者: S.Okuma;A.Motohashi;H.Y.Hwang
• 通讯作者: H.Y.Hwang

Direct Observation of a Nano-Scale Built-In Potential in LaAlO_3/Nb;SrTiO_3(001) Heterostructures

直接观察LaAlO_3/Nb;SrTiO_3(001)异质结构中的纳米级内建电势

• 发表时间: 2011
• 作者: Masakazu ASAHARA;Masaharu MOTOKAWA;Masayuki Tsuneki;Masayuki Tsuneki;Masayuki Tsuneki;Masayuki Tsuneki;常木雅之;常木雅之;常木雅之;Masayuki Tsuneki;常木雅之;常木雅之;矢嶋赳彬;矢嶋赳彬;Takeaki Yajima;Takeaki Yajima
• 通讯作者: Takeaki Yajima

ペロブスカイト酸化物ヘテロ界面における界面ダイポールを用いたバンドオフセット制御

使用钙钛矿氧化物异质界面的界面偶极子控制能带偏移

• 发表时间: 2012
• 期刊: PF News
• 作者: Masakazu ASAHARA;Masaharu MOTOKAWA;Masayuki Tsuneki;Masayuki Tsuneki;Masayuki Tsuneki;Masayuki Tsuneki;常木雅之;常木雅之;常木雅之;Masayuki Tsuneki;常木雅之;常木雅之;矢嶋赳彬
• 通讯作者: 矢嶋赳彬

酸化物ショットキー接合における界面ダイポール少制御とメタルベーストランジスタの作製

氧化物肖特基结中的界面偶极子控制和金属基晶体管的制造

• 发表时间: 2012
• 作者: Masakazu ASAHARA;Masaharu MOTOKAWA;Masayuki Tsuneki;Masayuki Tsuneki;Masayuki Tsuneki;Masayuki Tsuneki;常木雅之;常木雅之;常木雅之;Masayuki Tsuneki;常木雅之;常木雅之;矢嶋赳彬;矢嶋赳彬
• 通讯作者: 矢嶋赳彬