2022年01月13日

北大「水と光」だけで半導体ナノ構造作製に成功

【カテゴリー】：ファインケミカル 【関連企業・団体】：北海道大学

北海道大学大学院 工学研究院の渡辺精一教授らの研究グループは13日、水と光のみを用いた水中結晶光合成（SPSC）という新たに開発した手法により、良質な界面からなる3次元半導体（ヘテロエピタキシャル）構造の作製に成功したと発表した。水と光のみを用いた半導体ナノ構造の作製に成功した。 　 　また、これを用いて異種の半導体界面で起こる特異な光機能発現の機構を解明するため、電子顕微鏡と計算解析（第一原理計算）を使った原子レベルの構造解析、電子分布、光物性の詳細解析を行い、界面での特異な電子構造の存在も明らかにした。 これまで異種半導体界面では多くの研究が行われ、界面の電子（電位）状態を表す特異性としてフェルミ準位の固定（ピニング）効果が知られていたが、これが界面上での格子欠陥によるものか、界面ダイポールとよばれる電子分布の分極的なふるまいによるものかは不明だった。 　研究グループは、紫外光を利用した水中結晶光合成法により、良質な異種界面（ヘテロエピタキシャル）構造を作製することに成功し、これを用いて、たとえ原子配列の整合性が良い界面における場合でも、界面を挟んだ対称性が破れ、不整合な電荷密度分布（ICCD）が生じていることを明らかにした。 　 　これにより、界面ダイポールの効果とそれに伴う見かけ上の疑似的欠陥生成現象により、固有の界面エネルギー準位が形成され、優れた光機能性が発現していることを解明した。作製した3次元半導体デバイスは、特に可視光域での優れた光特性を示すため、今後は太陽光を利用したエネルギーデバイス材料としての応用が期待できる。 　同研究成果は，2022年1月7日公開の「Applied Materials Today」誌にオンライン掲載された。 ニュースリリース参照 https://www.hokudai.ac.jp/news/2022/01/led-1.html