ようこそ光半導体研究室へ

ZnTeは直接遷移型半導体で室温でのバンドギャップが2.26eVであることから、波長550nmの緑色発光ダイオード(LED)への応用が期待されている半導体材料です。本研究室では、長年、本材料のバルク単結晶成長、エピタキシャル成長と発光素子応用に関する研究に取り組んできています。すでに市販GaP緑色LEDと同レベルの発光効率を有するLEDを実現しており、現在、さらに高効率化を実現すべく、各種研究に取り組んでいます。
　　　　　　

アルミニウムを酸性電解液中で陽極酸化すると、表面に多孔性の酸化皮膜が生成します。この酸化皮膜（陽極酸化ポーラスアルミナ）は広範囲にわたって自己組織化的に微細で規則的なナノポーラス（微細孔）構造を形成します。細孔配列の規則性と孔径は、陽極酸化に用いる酸の種類や印加電圧に依存しています。　本研究では、この陽極酸化ポーラスアルミナを半導体ナノ構造形成のテンプレートとして使用して、InN、ZnTeなど種々の化合物半導体のナノ構造を形成し、特性評価を進めています。
　　　　　

ZnTeは2次の非線形性を有する電気光学結晶であり、テラヘルツ電磁波の発生、検出用結晶として広く使用されています。広い帯域幅を有するテラヘルツ波を発生するためには、ZnTe結晶を薄くすることが必要で、一般的には、バルク結晶を研磨することで作製されています。しかしながら、コストが高いこと、イメージングに必要な大面積結晶を得ることが困難などの問題があります。本研究では、テラヘルツ電磁波用のZnTe結晶を得るために、透明な結晶基板上にZnTe薄膜のヘテロエピタキシャル成長を行っています。
　　　

III族窒化物半導体は、短波長発光デバイス、耐環境型電子デバイス，高効率太陽電池用材料として期待されています。本研究では、シンプルな装置かつ低温で成長可能な反応性スパッタリング法を用いた薄膜成長を進めています。現在までに、GaN、InN、AlN、Al1-xInxN薄膜のエピタキシャル成長に成功し、それらの成長特性や膜特性を明らかにしています。

Highly mismatched alloys (HMAs) are a class of materials whose fundamental properties are dramatically modified through the substitution of host atoms with an element of very much different electronegativity. In ZnTe, the incorporation of a small amount of isoelectronic oxygen leads to the formation of a narrow, oxygen-derived band located in the band gap of ZnTe. The three absorption edges of ZnTeO cover the entire solar spectrum providing a material envisioned for the multi-band, single junction, high efficiency photovoltaic devices. This research aims to clarify the fundamental properties of ZnTe based HMA for realizing the intermediate band solar cells.

　　　　　　

Cu2ZnSn(S,Se)4系材料は、地球上に豊富に存在する元素で構成されることから、次世代の低コスト高効率太陽電池材料として期待されています。本研究室では、多源蒸着法によりCZTSe薄膜を作製し、その物性評価と太陽電池への応用に関する研究を進めています。

以下のpdfに上記の研究内容も含め、各種テーマをまとめています。