【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.19】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23OS1069

利用課題名 / Title

光活性化ガスセンサ用マイクロLEDの作製

利用した実施機関 / Support Institute

大阪大学 / Osaka Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

デバイス・センサー関連材料, プラズマエッチング

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

田畑 博史

所属名 / Affiliation

大阪大学大学院工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

藤井耕太郎

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

山田

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

OS-111：リアクティブイオンエッチング装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

光活性化ガスセンサは、応答活性化に光を利用するガスセンサであり、次世代の低消費電力型ガスセンサとして注目されている。本研究は、マイクロLED上に原子層物質の一種であるMoS₂薄膜ガスセンサを搭載した光源・センサ一体型デバイスの開発を目指しており、そのためのセンサ搭載用マイクロLEDの作製プロセスにおいて、SiO₂絶縁膜で覆われたアノード、カソード電極にコンタクトをとる必要があり、SiO₂膜に貫通窓を形成するために、ARIM設備のリアクティブエッチング（RIE）装置を利用した。

実験 / Experimental

１．SiO₂絶縁膜（60 nm）で覆われたGaNベースのLED基板上に対して、フォトリソグラフィ法でエッチング領域を規定するレジストパターンを形成した。
２．次に、RIE装置によるドライエッチングでSiO₂膜にコンタクト窓を形成した。
３．レジスト除去後、フォトリソグラフィとスパッタリングにより、アノード・カソード電極を形成し、マイクロLEDを作製した。
４．作製したLEDの整流特性と発光特性を評価し、正常にコンタクトが取れていることを確認した。
２のプロセスをARIM設備を利用して行った。

結果と考察 / Results and Discussion

エッチングはCHF₃/Arガスを用いて出力100W、プロセス時間170秒の条件で行われた。エッチング後に電極を形成した後のマイクロLED素子の光学顕微鏡写真を図１に示す。また、作製したマイクロLEDの電流電圧(I-V)特性と発光の様子を図2に示す。I-V特性では、順方向電圧2.8 V付近から急激な電流の立ち上がりがみられ、正常なダイオード動作が確認された。また、この電流の立ち上がりに伴ってLED発光がみられた。このことから、LED素子に対して正常に電流注入が行われており、今回のエッチング条件でSiO₂膜を貫通させることに成功していることが確認された。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図１　エッチング後に電極を形成した後のマイクロLEDの光学顕微鏡写真

図２　マイクロLEDの電流電圧特性と発光の様子

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

本研究はJSPS科研費 JP23H01805の助成を受けたものです。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 田畑博史、市川修平、藤井耕太郎、西村周、石原聡啓、藤原康文、片山光浩、"μLED/MoS2一体型ガスセンサを用いた低消費電力NO2センシング" 第84回応用物理学会秋季学術講演会（熊本）、令和5年9月21日（口頭発表）

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件