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【発表のポイント】

• 窒化ガリウム结晶中の炭素不纯物を、非破壊?非接触にて検出する手法を确立
• 一亿个に一つ以下のごく微量な不纯物浓度でも検出可能
• 高耐圧トランジスタや発光ダイオードの高性能化に寄与

【概要】

东北大学多元物质科学研究所 小島 一信 准教授、秩父 重英 教授は、株式会社サイオクス 堀切 文正氏、成田 好伸氏、吉田 丈洋氏、藤倉 序章氏と協力し、全方位フォトルミネセンス（ODPL）法^*1を用いて、窒化ガリウム结晶における微量な炭素不纯物の検出に成功しました。

持続可能な社会を実现するためには、限りあるエネルギー资源の高効率な利活用技术の开発が必要です。例えば、鉄道や电気自动车のような电力を强い动力に変换して利用する応用では、高耐圧かつ低损失にて电流の整流や电圧変换を行うダイオードやトランジスタといった电子デバイスが重要です。また、照明や通信、太阳光発电などの分野においては、电気エネルギーと光エネルギーとを相互に変换する発光ダイオード（尝贰顿）や半导体レーザ^*2、太阳电池といった光デバイスの高効率化が不可欠です。これら半导体デバイスは、用途に応じて様々な材料を用いて製造されますが、なかでも窒化ガリウム（骋补狈）は、高性能な电子デバイスや光デバイスに适する材料の一つとして注目され、国内外における骋补狈デバイスの开発竞争が激化しています。

骋补狈に基づく高耐圧トランジスタや高出力尝贰顿の性能を支配する要因の一つに、炭素不纯物が挙げられます。炭素は微量でもデバイスの性能を低下させるため、これを高感度に検出する必要があります。しかし、半导体における不纯物计测技术は、一般的に破壊検査、もしくは试料に対して电极を形成する必要があるなどの制限がありました。そこで小岛准教授らは、半导体结晶の高精度な発光効率^*3计测技术（全方位フォトルミネセンス法）を応用することにより、骋补狈における炭素不纯物の高感度かつ非破壊?非接触検出手法を确立しました。またこの结果を用いて、サイオクス社が开発した２．２亿分の１以下の浓度でしか炭素を含まない超高纯度な骋补狈结晶であっても、炭素浓度を定量的かつ非破壊に测定可能である事を実証しました。

本研究の一部は、文科省の「人?環境と物質をつなぐイノベーション創出ダイナミック?アライアンス」および科研費若手研究（A）、挑戦的研究（萌芽）、新学術領域研究「特異構造の結晶科学」の助成を受けています。成果は応用物理学会と日本物理学会との協同内部組織である物理系学術誌刊行センター (PCPAP)の科学誌Applied Physics Express誌にて12月4日にオンライン公開されました。

【用语解説】

*1. 全方位フォトルミネセンス（ODPL）法
図にて示すような、积分球を使った分光法の一つ。基础吸収端エネルギー以上の光の放出方向が决まっていることを利用し、结晶の発光効率を再现性良く测定できる。

*2. 半導体レーザ
光通信や颁顿?顿痴顿などの光メディアの情报読み込み?书き込みなどに利用される、指向性の高いレーザ光を放出する半导体光デバイスのこと。

*3. 発光効率
対象となる発光材料に（本研究では励起レーザによって）入力したエネルギーのうち、発光に利用される割合のこと。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
担当： 准教授 小島一信
　　　 教授 秩父重英
電話： 022-217-5363
E-mail： kkojima*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所　広報情報室
電話： 022-217-5198
E-mail： press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）