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

利用稀土元素共掺杂氧化物半导体制作高显色性白光二极管

基本信息

批准号：
22K04188
负责人：
郭其新
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04188/
关键词：
化合物半導体希土類元素

项目摘要

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。

在这项研究中，我们的目标是实现一种具有高显色性的新型高效白光发光二极管，并旨在阐明稀土元素共掺杂到宽禁带氧化物半导体中的激发机制。具体来说，我们采用脉冲激光沉积方法建立了同时掺杂稀土元素Eu、Er和Tm的Ga2O3混合晶体薄膜的高质量生长技术，以阐明电子态。。此外，通过使用同步加速器光改变激发波长的光致发光方法，我们阐明了发射光谱与基质材料中掺入的稀土原子浓度、局域结构等之间的关系，并研究了能量通过阐明稀土元素掺杂发光的传输机制，我们的目标是建立一种控制共掺杂元素的方法，以实现具有优异显色性能的高效白光发射。 2020财年，我们利用脉冲激光沉积制备了稀土Eu、Er和Tm掺杂的Ga2O3薄膜，并利用同步加速器光激发光致发光阐明了所获得薄膜的发光强度的温度依赖性。此外，我们利用生长的掺杂Eu、Er和Tm的Ga2O3薄膜成功制造了白光发光二极管。其中部分研究成果发表在国际期刊《应用物理快报》上。此外，他还在2022年举行的第十一届全球材料科学与工程会议上做特邀报告，介绍了自己的研究成果。