Research Abstract


Fabrication of full-color InGaN-based light-emitting diodes on amorphous substrates by pulsed sputtering

2014年6月23日 Scientific Reports 4 : 5325 doi: 10.1038/srep05325

InGaN系発光ダイオード(LED)は、白熱電球からの置き換えが可能な高効率光源として広く受け入れられてきた。しかし、製造工程において有機金属気相エピタキシー法で単結晶ウェハ上にInGaNをエピタキシャル成長させるというコストのかかる方法が用いられるため、InGaN系LEDの応用は小型デバイスに限られている。大面積基板上にスパッタリングを行うなどの低コストなエピタキシャル成長プロセスを利用できれば、大面積InGaN発光ディスプレーを作製できるであろう。今回我々は、パルススパッタリング法で非晶質SiO2上にGaN (0001)膜とInGaN (0001)膜を成長し、多層グラフェン緩衝層を用いると、非晶質基板上であっても高度にc軸配向したGaN膜の成長が可能であることを見いだした。また、赤色、緑色、青色のInGaN系LEDを作製し、それらが正常に動作することを確認した。スパッタリング法で非晶質基板上にフルカラーInGaN系LEDを作製できたことから、将来、非晶質基板上に大面積発光ディスプレーを実現させるために、今回の手法が非常に有望であることが明らかになった。

孫 政佑1, 太田 実雄1, 上野 耕平1, 小林 篤1 & 藤岡 洋1,2

  1. 東京大学 生産技術研究所
  2. 科学技術振興機構 CREST
InGaN-based light-emitting diodes (LEDs) have been widely accepted as highly efficient light sources capable of replacing incandescent bulbs. However, applications of InGaN LEDs are limited to small devices because their fabrication process involves expensive epitaxial growth of InGaN by metalorganic vapor phase epitaxy on single-crystal wafers. If we can utilize a low-cost epitaxial growth process, such as sputtering on large-area substrates, we can fabricate large-area InGaN light-emitting displays. Here, we report the growth of GaN (0001) and InGaN (0001) films on amorphous SiO2 by pulsed sputtering deposition. We found that using multilayer graphene buffer layers allows the growth of highly c-axis-oriented GaN films even on amorphous substrates. We fabricated red, green, and blue InGaN LEDs and confirmed their successful operation. This successful fabrication of full-color InGaN LEDs on amorphous substrates by sputtering indicates that the technique is quite promising for future large-area light-emitting displays on amorphous substrates.