Development basic technology for red to infrared optical devices using AlInGaN system

2008 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Optoelectronics Frontier by Nitride Semiconductor -Ultimate Utilization of Nitride Semiconductor Material Potential-
• Project/Area Number: 18069010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: KISHINO Katsumi Sophia University, 理工学部, 教授 (90134824)
• Project Period (FY): 2006 – 2010
• Keywords: AlGaInN / 窒化物半導体 / ナノコラム / 結晶成長 / InN / 分子線エピタキシー / 光源技術

Research Abstract

インジウム-窒素(InN)半導体のバンドギャップ波長が赤外波長域(1-9μm)にあることが判明して以来、窒化物半導体デバイス研究は新しい局面に入り、紫外から赤外全域に動作波長を拡大しつつ、新材料による革新的な光デバイス創成への期待が高まっている。
本研究ではInN系半導体(InN、InGaN、Al InNなど)からなる新しい光デバイスを構想し、極限ナノ・ヘテロ制御技術を駆使して、従来の窒化物の限界点を打破し、緑色～赤外域(0.5～2μm)AlGaInN系半導体光デバイスの基盤技術を開拓して、InNナノエレクトロニクスの発展に資する。
研究目標として、
(1) InNの高品質化
(2) InN/In(Ga, Al)Nヘテロ制御の克服
(3) InGaN、InAlN内のIn組成揺らぎ低減
(4) 貫通転位の低減
(5) p型In(Ga)Nの実現、
(6) ピエゾ効果による発光効率低下の改善を掲げ、これらの基盤技術の確立によって、高輝度赤色ナノコラムLED、赤外レーザ/LED、量子準位間遷移・超高速光スイッチなど実現への道を拓く。分子線エピタキシー(MBE)を利用して「半歩先の極限の成長技術」を追求し、新技術のナノコラム効果の適用、Si基板上への光デバイス作製を視野に入れながら研究を進める。

Research Products

• [Journal Article] Improved Ti-mask selective-area growth (SAG) by rf-plasma-assisted molecular beam epitaxy demonstrating extremely uniform GaN nanocolumn arrays (2009)
  • Author(s): K. Kishino, H. Sekiguchi, A. Kikuchi
  • Journal Title: Journal of Crystal Growth 311(7) Pages: 2063-2068
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ti-mask selective-area growth of GaN by RF-plasma-assisted molecular-beam epitaxy for fabricating regularly arranged InGaN/GaN nanocolumns (2008)
  • Author(s): H. Sekiguchi, K. Kishino, A. Kikuchi
  • Journal Title: Applied Physics Express 1 No.12 Pages: 124002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Growth of high-In-content InAlN nanocolumns on Si (111) by RF-plasma-assisted molecular-beam epitaxy (2007)
  • Author(s): J. Kamimura, T. Kouno, S. Ishizawa, A. Kikuchi, K. Kishino
  • Journal Title: Journal of Crystal Growth 300(1) Pages: 160-163
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Selective area growth of GaN nanocolumns on Si (111) and GaN (0001) surfaces with Al and Ti nanopatterns by rf-plasma assisted MBE (2008)
  • Author(s): K. Kishino, A. Kikuchi, S. Ishizawa, H. Sekiguchi, T. Hoshino
  • Organizer: 7th International Workshop on Epitaxial Semiconductors on Patterned Substrates and Novel Index Surfaces'(ESPS-NIS)
  • Place of Presentation: Marseille, France
  • Year and Date: 20080421-20080424
• [Patent(Industrial Property Rights)] 半導体素子およびその製造方法 (2008)
  • Inventor(s): 岸野克巳、菊池昭彦、関口寛人
  • Industrial Property Rights Holder: 上智学院
  • Industrial Property Number: 工業所有権(特許)・特願2008-224129
  • Filing Date: 2008-09-01