2007 Fiscal Year Annual Research Report
極広域分光による窒化物半導体ナノデバイス構造の精密評価
| Project Area | Optoelectronics Frontier by Nitride Semiconductor -Ultimate Utilization of Nitride Semiconductor Material Potential- |
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| Project/Area Number |
18069002
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
吉川 明彦 Chiba University, 大学院・工学研究科, 教授 (20016603)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石谷 善博 千葉大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60291481)
崔 成伯 千葉大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00361410)
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| Keywords | 窒化物半導体 / 窒化インジウム / ナノ構造光デバイス / 超格子・量子構造 / 光電子物性の赤外分光評価 / 空間・時間分解ルミネッセンス測定 / エピタキシ制御 / p型窒化インジウム |
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| Research Abstract |
(1)InN・InGaNのエピタキシ制御・物性制御と赤外分光手法による結晶性評価
(1)InN中の刃状貫通転位低減:InNで現状の最低電子濃度2×10^<17>cm^<-3>に近づくにつれ、c軸方向に連なる欠陥が主たる残留ドナであることを、赤外反射・赤外分光エリプソ測定による内部領域のプラズマ振動寿命異方性から明らかにした。ホール測定等による解析結果も同様で、刃状貫通転位密度低減が電子濃度減少と移動度向上に最重要課題であることを示した。
(2)InNのp型伝導制御実現:残留濃度低減を図ったInNにMgアクセプタ添加を行い、InNでの10^<13>cm^<-2>以上の高濃度表面・界面電荷蓄積を考慮した電解液型電圧-容量特性測定の測定原理を初めて解明し、Mg濃度1-20×10^<18>cm^<-3>の領域で正味アクセプタの存在を実証した。また、これ以上のMg濃度では複合ドナが誘起され再びn型となることも明らかにした。赤外分光評価による内部領域プラズマ振動測定の広いMg濃度範囲での系統的評価からも正孔の存在を明らかにした。また、正孔移動度が室温で15-33cm^2/Vsであることを伝導特性解析から初めて示した。
(2)InN/In_xGa_1-xN系ナノデバイス構造の設計・作製・評価
(1)疑似格子整合InN/In_0.3Ga_0.7超格子のピエゾ電界:InN井戸層厚が0.9nm以下で疑似格子整合系超格子となり、時間分解および定常PLの励起強度依存性評価から、InN中のピエゾ電界強度が約1MV/cmであることを明らかにした。
(2)超薄膜InN/GaNナノ構造での輻射寿命の解明:InN層1分子層構造で15Kでの輻射再結合寿命が0.7ns、2分子層構造で0.3nsであり、同様の発光波長400nm程度におけるInGaN/GaN量子井戸試料の代表的輻射寿命5nsに比べ短く、高効率発光素子構造としての優れた可能性を実証した。
(3)カソードルミネッセンス(CL)によるキャリアの空間・時間ダイナミクス評価システムの構築
CLで時間・空間分解ダイナミクス評価が可能となる、超高速ビームブランカーを付属したSEM-CL装置を構築した。
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