NTT物性科学基礎研究所

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2012年04月12日

半導体デバイスの利用範囲を大きく広げる
世界初のGaN系半導体剥離プロセスを開発

~ 紫外光を有効活用できる太陽電池、薄い発光ダイオード作製などへの適用に期待 ~

NTT物性科学基礎研究所は、現在発光ダイオード(LED)などに広く使用されている窒化ガリウム(以下GaN)系半導体薄膜素子を成長用サファイア基板から簡単に剥離するプロセスの開発に成功しました。

今回の技術を用いることにより、2μm(0.002mm)厚といった非常に薄いGaN系半導体薄膜素子を低コストで作製することが可能になります。本技術により、可視光を透過し紫外線のみを効率よく吸収する特性を持つ太陽電池の開発や200μm(0.2mm)程度の薄い発光ダイオード(LED)の作製など、GaN系半導体薄膜材料の応用範囲が大きく広がることが期待されます。

なお、本成果は、英国科学雑誌「Nature」4月12日号に掲載されました。
 

ニュースリリース
薄膜材料研究グループ

研究の背景
GaN系半導体は、無線通信やパワーエレクトロニクスで使用される高出力電子デバイス、信号機・照明などに使用される可視光デバイスなどの半導体材料として広く使われています。 現在、これらの様々なデバイスは、成長用サファイア基板上に積層したGaN系半導体薄膜素子を加工して作られています。成長用基板は、薄膜素子を積層および加工する際の土台となるものであり厚みが0.5mm程度必要となる事から、薄い太陽電池や薄いLEDを作製しようと試みても、成長用基板の厚みがLED全体の厚みとなってしまう問題がありました。

研究の成果
NTT物性科学基礎研究所は、長年にわたり開発・蓄積してきた窒化物半導体薄膜に関する積層技術をベースに、MeTRe法(メートル法:Mechanical Transfer using a Release layer)という成長用基板から薄膜を剥離する方法を世界で初めて開発しました。 MeTRe法を用いると、成長用基板から薄膜素子の品質を保持したまま簡単に剥離し(図1)、プラスチック等のフレキシブルな基板に貼り付けることが可能になります(図2)。 今後は剥離する薄膜素子の面積を大きくすると共に、窓や乗り物に貼り付けて使う太陽電池への応用や既存デバイスの特性改善などの実証に取り組んでいきます。

図1
図1:剥離された薄いLEDからの青色発光

fig_2.jpg 図2:ラミネート膜で包んだLED
プラスチック等のフレキシブルな基板にもLEDを転写できることを実証