2019 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of a multi-dimensional and scale singularity structure in crystals and understanding of its mechanism
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
16H06416
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
上山 智 名城大学, 理工学部, 教授 (10340291)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 哲也 名城大学, 理工学部, 教授 (10583817)
岩谷 素顕 名城大学, 理工学部, 准教授 (40367735)
本田 善央 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (60362274)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | GaN / ナノワイヤ / 半導体発光材料 / LED / 半導体レーザー / 結晶成長 / ポーラス結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，本研究グループがこれまで開拓を行ってきた窒化物半導体によるマルチスケール特異構造の作製機構を理解し学問的に発展させ、さらには新機能デ バイスの創出を目指す。現在、窒化物系量子殻・ナノワイヤ結晶の作製と成長機構の理解、サブナノスケールのポーラスSiC結晶の作製と不純物レベル間の光物性評価、X線その場観 察を利用したヘテロ接合形成時の界面特異構造の形成機構解明、GaN基板内のグロースピット等、多次元かつマルチスケールの特異構造の作製と その形成メカニズ ムの解明、また光物性制御に関する研究を推進中である。現在までに、2019年度には、ナノワイヤ上に成長したGaInN系量子殻にAlGaN下地殻を挿入することによる、点欠陥のトラップと量子殻の発光効率の明確な向上の実現、p-GaN殻の形状制御、さらに量子殻への均一な電流注入を可能とするトンネル接合、n-GaN電流拡散層による埋め込み成長が可能となった。以上の結晶成長技術の進展によって、量子殻LEDにおいて電流リークのない電流―電圧特性が初めて実現できたことが大きな成果である。他方、未だp-GaN殻中のアクセプタの再不活性化により、低電圧動作が実現していないという課題が残されており、2020年度にこれを解決しなければならない。ポーラスSiCにおいては、高濃度のNおよびBをドープした蛍光SiCの陽極酸化条件を見直し、ポーラス層からの短波長発光が確認できるところまで進展が見られた。X線その場観察とGaN基板については、現在中断中で、2020年度の再開を目指している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
GaN系ナノワイヤ・量子殻の結晶成長に関する研究において、多くの結晶メカニズムへの理解、デバイス応用による性能確認が進み、高性能デバイスへの応用の可能性が見えてきた。また、ナノワイヤに関する10編の論文掲載等、多くの研究成果を挙げることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ナノワイヤ・量子殻に関しては、p-GaN殻中のアクセプタの再不活性化を抑制できる手法を見出し、低抵抗で均一な電流注入を実現する。トンネル接合・n-GaN埋め込み成長初期の最適な結晶条件（例えば極低温成長など）を再検討して、この目標を達成する予定である。ポーラスSiCに関しては、高濃度不純物を持つ蛍光SiCを用いて高効率、高演色の白色光生成を実現する。陽極酸化プロセスとパッシベーション技術の検討を行いたい。X線その晩観察は、高品質AlGaNテンプレート上低転位AlGaN層成長機構解明に応用し、初期三次元成長プロセスの理解を進める。
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[Journal Article] Characterizations of GaN nanowires and GaInN/GaN multi-quantum shells grown by MOVPE2020
Author(s)
N. Goto, W. Lu, H. Murakami, M. Terazawa, J. Uzuhashi, T. Ohkubo, K. Hono, S. Kamiyama, T. Takeuchi, M. Iwaya, I. Akasaki
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 59
Pages: SGGE05
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] MOVPE growth of n-GaN cap layer on GaInN/GaN multi-quantum shell LEDs2020
Author(s)
N. Goto, N. Sone, K. Iida, W. Lu, A. Suzuki, H. Murakami, M. Terazawa, M. Ohya, S. Kamiyama, T. Takeuchi, M. Iwaya, I. Akasaki
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Journal Title
Journal of Crystal Growth
Volume: 539
Pages: 125571
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Controlled synthesis of nonpolar GaInN/GaN multiple-quantum-shells on GaN nanowires by metal-organic chemical vapour deposition2020
Author(s)
W. Lu, N. Goto, H. Murakami, N. Sone, K. Iida, M. Terazawa, D.-P. Han, M. Iwaya, T. Tekeuchi, S. Kamiyama, I. Akasaki
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Journal Title
Applied Surface Science
Volume: None
Pages: 145271
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Improved Uniform Current Injection into Core‐Shell‐Type GaInN Nanowire LEDs by Optimizing Growth Condition and Indium‐Tin‐Oxide Deposition2019
Author(s)
N. Sone, A. Suzuki, H. Murakami, N. Goto, M. Terazawa, W. Lu , D.-P. Han, K. Iida, M. Ohya, M. Iwaya, T. Takeuchi, S. Kamiyama, I. Akasaki
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Journal Title
phys. Stat. sol. (a)
Volume: None
Pages: 1900715
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Hybrid simulation of light extraction efficiency in multi-quantum-shell NW LED2019
Author(s)
M. Terazawa, M. Ohya, K. Iida, N. Sone, A. Suzuki, K. Nokimura, M. Takebayashi, N. Goto, H. Murakami, S. Kamiyama, T. Takeuchi, M. Iwaya, I. Akasaki
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 58
Pages: SCCC17
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Fabrication and Characterization of Multi-Quantum-Shell light emitting diodes with Tunnel Junction2019
Author(s)
H. Murakami, A. Suzuki, K. Nokimura, M. Takebayashi, N. Goto, M. Terazawa, W. Lu, N. Sone, K. Iida, M. Ohya, S. Kamiyama, T. Takeuchi, M. Iwaya, I. Akasaki
Organizer
13th International Conference on Nitride Semiconductors
Int'l Joint Research
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[Presentation] Improved Uniform Current Injection into Core-shell Type GaInN Nanowire LEDs by Optimizing Growth Condition and Indium-Tin-Oxide Deposition2019
Author(s)
N. Sone, A. Suzuki, H. Murakami, K. Nokimura, Minoru Takebayashi, Nanami Goto, Mizuki Terazawa, W. Lu, K. Iida, M. Ohya, M. Iwaya, T. Takeuchi, S. Kamiyama, and I. Akasaki
Organizer
13th International Conference on Nitride Semiconductors
Int'l Joint Research
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[Presentation] Luminescent properties of coaxial InGaN/GaN multi-quantum shell with AlGaN undershell grown on GaN nanowire2019
Author(s)
W. Lu, N. Goto, N. Sone K. Iida, A. Suzuki, H. Murakami, M. Terazawa, K. Nokimura, M. Tekebayashi, M. Ohya, M. Iwaya, T. Tekeuchi, S. Kamiyama, and I. Akasaki
Organizer
E-MRS 2019 Fall Meeting
Int'l Joint Research
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[Presentation] Cathodoluminescence enhancement in InGaN/GaN multiquantum shell/GaN nanowires core structure by using AlGaN undershells2019
Author(s)
W. Lu, N. Goto, N. Sone, K. Iida, A. Suzuki, H. Murakami, M. Terazawa, K. Nokimura, M. Takebayashi, M. Ohya, M. Iwaya, T. Takeuchi, S. Kamiyama, I. Akasaki
Organizer
The 7th International Conference on Light-Emitting Devices and Their Industrial Applications
Int'l Joint Research
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