希土類元素同時ドープ酸化物半導体を用いた高演色性白色ダイオードの創製

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本研究では、高い演色性を持つ新しい高効率白色発光ダイオードの実現を目指し、ワイドギャップ酸化物半導体に同時ドープされた希土類元素の励起機構の解明を目的としている。具体的には、パルスレーザー堆積法を用いて赤・緑・青色発光を示す希土類元素Eu・ Er・ Tmを同時にドープしたGa2O3混晶膜の高品質成長技術を確立し、希土類原子周辺の局所構造、電子状態を解明する。また、シンクロトロン光による励起波長が可変なフォトルミネッセンス法を用いて、発光スペクトルと母体材料に取込まれた希土類原子の濃度、局所構造等との関係を明らかにし、希土類元素ドープ発光のエネルギー輸送機構を解明することにより、演色性に優れた高効率白色発光実現のための共ドープ元素の制御方法の確立を目指している。令和４年度は、パルスレーザー堆積法により、希土類Eu, Er, TmドープGa2O3薄膜を作製し、シンクロトロン光励起フォトルミネセンス法を用いて、得られた薄膜の発光強度の温度依存性を明らかにした。また、成長されたEu, Er, Tm同時ドープのGa2O3薄膜を用いて、白色発光ダイオードの作製に成功した。これらの研究成果の一部は、国際論文誌Applied Physics Expressに公表した。また、2022年に開かれたThe 11th Global Conference on Materials Science and Engineering国際会議で招待講演を行い、研究成果を紹介した。