2020 Fiscal Year Annual Research Report
特異構造結晶の特性を生かした新機能発光デバイスの研究
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
16H06420
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
平山 秀樹 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (70270593)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鎌田 憲彦 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (50211173)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 特異構造結晶 / 深紫外LED / THz-QCL / 結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
深紫外発光ダイオード（DUV-LED）・半導体レーザ（LD）、ならびにテラヘルツ量子カスケードレーザ（THz-QCL)などの新規波長発光デバイスは、殺菌・浄水、医療、生化学産業、高密度DVD、各種透視・非破壊検用の光源、環境計測など、幅広い分野への応用が考えられ、これらの開発はわが国の重要課題である。本研究では、特異構造結晶としてAlN結晶ピラー、短周期超格子ドープ層、原子層平坦多重超格子を開発し、これらの特異な物性を用いて、高濃度ｐ型紫外コンタクト層、低貫通転移バッファー、LED高光取り出し構造、GaN系量子カスケード構造を実現する。これらの技術を用いて、DUV-LED、LD、THz-QCLの革新的新機能デバイスを実現することを目的とする。
2020年度は、Al組成変調分極効果p型AlGaN層を用いたUVC-LDの短波長レーザ発振を試みた。分極効果p型クラッド層を有する波長280nm帯のUVC-LD構造に電流注入を行い、最大で80kA/cm2の高い電流注入密度を実現した。高電流注入の実現によりホール濃度が分極効果により実効的に増加したことが確認された。また、GaN系THz-QCL実現の基礎研究としてGaAs系THz-QCLの最高性能の検討を行った。これまでTHz-QCLの室温発振は難しいとされてきたが、我々はアイソレート3準位機構を考案し、最高動作温度340Kでレーザ発振が可能であることを解析から予測した。解析に基づきGaAs系THz-QCLを作製し4THzに於いて動作温度202Kを達成した。さらに、水平リーク遮断構造を用いて、高出力THz-QCLを実現した。ドーピングによるバンドベンディングの効果を設計に取り入れ、高出力化のために大面積メサ構造を導入することで、1.3Wのパルスピーク出力と60mWの平均出力を実現した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] High-power AlGaN UVC LEDs using PhC reflector p-contact layers2021
Author(s)
H. Hirayama, Y. Kashima, E. Matsuura, N. Maeda, M. Jo, Y. Iwaisako, T. Iwai, M. Kokubo, T. Tashiro, H. Furuta, R. Kamimura, Y. Osada, H. Takagi, Y. Kurashima and T. Nagano
Organizer
SPIE Photonic West
Int'l Joint Research / Invited
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