窒化物半導体による紫外光(UV)レーザへの発展

• Project/Area Number: 14655008
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied materials science/Crystal engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 芳井 熊安 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30029152)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安武 潔 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80166503) ; 垣内 弘章 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10233660) ; 大参 宏昌 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00335382)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2004: ¥200,000 (Direct Cost: ¥200,000); Fiscal Year 2003: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2002: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 窒化物半導体 / AlN / レーザ / 紫外光 / PA-MBE / エピタキシャル成長 / Al_xGa_<1-x>N

Research Abstract

本研究はラジカルソースMBE(Molecular Beam Epitaxy)装置を用い、III-V族窒化物半導体であるAlN単結晶薄膜をSi(111)基板上にエピタキシャル成長させ、紫外光半導体レーザをはじめ、紫外光発光・受光素子、への発展を目指す。
●AlN薄膜の成長条件の最適化により、Si(111)基板上へのエピタキシャル成長を実現し、CL(Cathdoluminescence)測定による光学特性では、結晶欠陥に起因する380nm付近の発光(Violet band)も示すが、室温にてAlNのバンド端からの発光214nm発光を確認した。
●発光素子として必要な活性層としてAl_xGa_<1-x>Nを作成し、Ga含有率の比率に対応した発光が得られ、特にAlが約90%・Gaが約10%と高濃度Al時に233nmのバンド端発光が得られた。Ga混合比を増すと380nm付近の発光(Violet band)が弱まりバンド端発光が優先的し高輝度発光することが確認され、250nm〜300nmまでの任意の波長の発光が実現できた。
●デバイス化に必要なAlN層のPN制御の試み、N型P型とも現在GaNに用いられているSiおよびMgを用い、ともにその効果は認められた。