【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.21】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NR3006
利用課題名 / Title
半導体デバイスの光学特性および電気特性の評価
利用した実施機関 / Support Institute
奈良先端科学技術大学院大学 / NAIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
カソードルミネッセンス/Cathode luminescence, 窒化ガリウム/Gallium nitride, ナノカラム構造/nanocolumn, ナノワイヤ/nanowire,電子顕微鏡/ Electronic microscope,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,光デバイス/ Optical Device,電子顕微鏡/ Electronic microscope
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
赤塚 泰斗
所属名 / Affiliation
セイコーエプソン株式会社
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
小池徳貴
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
高輝度かつ低省電力動作可能なディスプレイ光源として、マイクロLEDの開発が進んでいる。特にGaInN系ナノコラムは、ナノ構造に起因する転位屈曲効果や歪み緩和効果、周期配列構造に起因する光取り出し効果により高効率な赤色発光が期待できる[1].[2]。2023年度からの取り組みで、ナノコラム1本単位の発光特性と結晶構造を紐づけた評価解析技術が進捗し、更なる高効率化に向けた施策を提案できた。本年度は、その施策の妥当性を検証するために高分解能カソードルミネッセンス検出器を用いて評価・解析を行った。
実験 / Experimental
MOVPE法にて成膜したc面サファイヤ基板上GaNテンプレートにTiマスク選択成長RF-MBE法を用いてn-GaNナノコラムを成長した。次に、GaInN/GaN超格子(SL) を介して形成した半極性(10-11)面ファセット面上にGaInN/AlGaN MQWおよびAlGaNキャップ層を成長した。この試料に対し、多機能分析走査電子顕微鏡(NR-201)を用いてカソードルミネッセンス測定を行い、ナノコラム1本単位の発光特性を取得した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1に示すバラつき改善前の評価結果からSL層にて(10-11)面以外の結晶面が混入し、隣接ナノコラム間で発光強度バラつきが生じていることが分かった。SL層の結晶面を均一化するため、層構造および各層の成長条件を検討した。その結果を図2に示す。図2中の断面TEM像より、均一な(10-11)面SL層上に活性層が形成されていることを確認した。また、CL像よりナノコラム間の発光強度バラつきが劇的に改善していることを観測した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. 不均一な結晶面上の赤色活性層(左図：断面TEM像, 右図：CL発光像)
図2. 均一な結晶面上の赤色活性層(左図：断面TEM像, 右図：CL発光像)
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
[1] H. Sekiguchi et al.:Appl. Phy Lett. 96, 231104 (2010)[2] K. Kishino and K. Yamano: IEEE J. Quantum Electron. 50, 538 (2014)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 赤塚泰斗, 石沢峻介, 掛村康人, 両角浩一, 宮澤弘, 赤坂康一郎, 富樫理恵, 岸野克巳, "半極性面GaInN活性層を有するナノコラムの発光バラつき改善" 第85回 応用物理学会秋季学術講演会(新潟) 2024年9月16~20日
- 赤塚泰斗, 石沢峻介, 掛村康人, 両角浩一, 宮澤弘, 赤坂康一郎, 富樫理恵, 岸野克巳, "半極性面GaInN活性層を有するナノコラムLEDの電流注入構造解析" 第72回 応用物理学会春季学術講演会(千葉) 2025年3月14~17日
- 赤塚泰斗, 石沢峻介, 掛村康人, 両角浩一, 宮澤弘, 赤坂康一郎, 富樫理恵, 岸野克巳, "GaInN活性層を有するナノコラムLEDの開発状況" 一般社団法人GaNコンソーシアム 2024年度 光デバイスWG研究会(名古屋) 2025年3月21日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件