| Project/Area Number |
19K04490
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
Kurai Satoshi 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (80304492)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 窒化インジウムガリウム / 窒化アルミニウムガリウム / 量子井戸構造 / 転位 / ポテンシャル障壁 / 空間分解分光 / カソードルミネッセンスマッピング法 / 近接場光学顕微分光法 / III族窒化物混晶半導体 / 内部量子効率 / オフ角制御 / オフ角 / 顕微分光 / GaInN / 貫通転位 |
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| Outline of Research at the Start |
青・緑色InGaNおよび深紫外AlGaN量子井戸構造における貫通転位近傍のバンドギャップエネルギーの空間的変調について顕微分光学的手法を用いた評価を行い、貫通転位起因のバンドギャップ変調領域の形成機構、その均一性および発光効率への寄与を明らにする。バンドギャップ変調が試料内で均一に形成されているかどうかについて検証する。また、それらの構造が貫通転位へのキャリア流入を妨げるポテンシャル障壁として有効に機能するかどうかをマクロスコピックPL評価による内部量子効率との比較により明確化する。
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| Outline of Final Research Achievements |
InGaN quantum well (QW) and AlGaN QW structures were characterized using micro-spectroscopy. The origin of the multiple high-energy emission peaks observed in the photoluminescence (PL) spectra of InGaN QWs is attributed to the in-plane inhomogeneity in the quantum well. In addition, a positive correlation between the potential barrier height and the PL emission intensity was found, indicating the usefulness of the potential barrier for the improvement of efficiency. Furthermore, we found the difference in potential barrier height due to different underlying layer structures and pointed out its relation between lattice strain. In AlGaN QWs on off-cut substrates, the relationship between off-cut angle and luminescence efficiency was investigated in detail, and it was shown that the superposition of defect regions and carrier-localized regions decreases the efficiency.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、InGaN QWにおいて貫通転位近傍に自己形成されるポテンシャル障壁の形成機構について考察し、量子井戸面内の不均一性の存在やVピット形成下地層(超格子層、MT-GaN層)の効果が示された。また、ポテンシャル障壁の高さと発光強度、IQEに正の相関が見られ、発光効率改善への有用性も明らかとなった。さらにAlGaN QWにおいて貫通転位が密集した欠陥領域とキャリア局在領域が重畳したことがIQE低下の要因であることを示した。いずれも欠陥領域とキャリア局在領域の制御が発光効率の改善に重要であり、この機構・機能に関するいくつかの知見が得られ、さらなる構造の改善や活用が期待される。
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