2009 Fiscal Year Annual Research Report
赤色～赤外域AlGaInN系光デバイス基盤技術の開拓
| Project Area | Optoelectronics Frontier by Nitride Semiconductor -Ultimate Utilization of Nitride Semiconductor Material Potential- |
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| Project/Area Number |
18069010
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
岸野 克巳 Sophia University, 理工学部, 教授 (90134824)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊池 昭彦 , 理工学部, 准教授 (90266073)
野村 一郎 , 理工学部, 准教授 (00266074)
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| Keywords | AlGaInN / 窒化物半導体 / ナノコラム / 光源技術 / 結晶成長 / InN / 選択成長 / 分子線エピタキシー |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、窒化物半導体光デバイスの適応域を赤色～近赤外域まで拡張するための基盤技術の開発である。窒化物半導体の長波長化は、(Al)InGaN結晶のIn組成の増加によって実現可能だが、同時にIn組成揺らぎの増大、格子不整合の増加によるピエゾ電界による電子と正孔の波動関数の空間的分離および結晶欠陥の増加など、発光効率を著しく低下させる問題が顕在化する。本研究では、これらの問題をナノ結晶効果で解決することを目指している。GaNナノコラムは、直径数十～数百nmの独立した柱状結晶であり、結晶中に貫通転位を殆ど含まず、ナノ結晶表面近傍におけるヘテロ界面の歪緩和効果やナノ結晶を規則配列による組成揺らぎの人為的な制御の可能性が期待されている。
本年度は、(1)規則配列InGaNナノコラムのコラム径を変化させると発光色を青から赤まで制御可能であることを発見しており、この現象がInGaN成長時にコラム側面に供給される元素の拡散脱離モデルで説明可能であることを示した。(2)InGaN量子井戸を内在した周期構造ナノコラムの二次元分布帰還(DFB)効果を用いて、緑色域までの光励起誘導放出を観測した。(3)ナノ加工による高In組成InGaN量子井戸の歪み緩和機構の理解と発光効率の向上を系統的な実験により明らかにした。(4)極狭波長幅微小開口自己形成ナノコラムLEDを試作し、狭線幅電流注入発光を得た。(5)Moマスクを用いたサファイア基板上へのInNの規則配列制御技術を確立し、高品質InN結晶を得ることに成功した。
これらの成果を得て、ナノ結晶を用いた窒化物半導体による赤色から近赤外域における長波長光デバイス実現に向けた明瞭な方向性を示した。
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