1999 Fiscal Year Annual Research Report

窒化物半導体量子井戸構造の光学遷移過程における励起子局在効果の研究

Research Project

Project/Area Number	11750268
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	秩父重英筑波大学, 物理工学系, 助教授 (80266907)
Keywords	窒化物半導体 / 立方晶窒化物 / InGaN混晶 / 組成不均一性 / 局在励起子 / 量子井戸 / フォトルミネッセンス / MBE
Research Abstract	1.分子線エピタキシー(MBE)法による立方晶InGaN成長 RFプラズマ源を用いて、GaAs上及び3C-SiC/Si基板上に立方晶GaNを成長させ、それをバッファとして立方晶InGaN膜を成長させた。成長条件の選択によりInNモル分率で最大50%程度までのInGaN混晶を成長できた。熱平衡に近い有機金属科学気相エピタキシャル(MOVPE)法による六法晶InGaN成長においては25%以上のInNモル分率を持つ高品質薄膜の成長は殆ど不可能に近い。一方、我々の用いたRF-MBE法ではInNの再蒸発を防げる温度において熱非平衡成長の利点を生かして成長できたと考えられる。高In組成の薄膜の表面状態はやや荒れており、六方晶相の混入が多くなる場合もあったが、成長条件の最適化により回避できるものと考えられる。低温のフォトルミネセンス測定では、In組成の増加に従って発光ピークエネルギの低エネルギシフトとブロードニングが同時に起きており、X線測定からも組成不均一性の増大が確認された。 2.フォトルミネッセンス・フォトリフレクタンス等の光学的物性評価フォトルミネセンス(PL)スペクトルにおいては1項に示したようにInNモル分率の増加に伴ない有効バンドギャップ不均一性も明らかに増大する。立方晶構造では六法晶構造で問題とされるピエゾ電界による電子-正孔の波動関数の重なりの減少は無い。したがって、観測したPLの不均一性は組成の不均一性を反映するものであると考えられる。PLとPR測定はバルク試料について行ったが、量子井戸構造についても基板をエッチングで取り除き、光吸収測定にてバンドの観測を試みた。その結果、立方晶InGaN/GaNの多重量子井戸において顕著な組成不均一性によると思われるバンドテールが形成されることがわかった。六方晶InGaN量子井戸において空間分解カソードルミネッセンス測定から数十nmスケールの組成変調が認められており、拡散長を短くしてキャリアを局在させ、発光効率の増大に寄与したものと考えている。

Research Products
(4 results)

All Other

All Publications (4 results)

[Publications] 出口隆弘、宗田孝之、秩父重英他: "Optical properties of an InGaN active layer in ultraviolet light emitting diodes"Japanese Journal of Applied Physics. 38巻9B号. L975-L977 (1999)
[Publications] 秩父重英、和田一実、中村修二他: "Evidence of localization effects in InGaN single-wuantum-well ultraviolet LEDs"Applied Physics Letters. 76巻(3/20掲載予定). (2000)
[Publications] 秩父重英、中西久幸、宗田孝之他: "Comparison of optical properties in GaN/AlGaN and InGaN/AlGaN single quantum wells"Japanese Journal of Applied Physics. 39巻4号(4/15掲載予定). (2000)
[Publications] 秩父重英、小豆畑敬、向井隆他: "Effective localization of quantum well excitons in InGaN quantum well structures with high InN mole fraction"Physica Status Solidi. (掲載予定). (2000)

1999 Fiscal Year Annual Research Report

窒化物半導体量子井戸構造の光学遷移過程における励起子局在効果の研究

Principal Investigator

秩父 重英 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (80266907)

Research Products

[Publications] 出口隆弘、宗田孝之、秩父重英 他: "Optical properties of an InGaN active layer in ultraviolet light emitting diodes"Japanese Journal of Applied Physics. 38巻9B号. L975-L977 (1999)

[Publications] 秩父重英、和田一実、中村修二 他: "Evidence of localization effects in InGaN single-wuantum-well ultraviolet LEDs"Applied Physics Letters. 76巻(3/20掲載予定). (2000)

[Publications] 秩父重英、中西久幸、宗田孝之 他: "Comparison of optical properties in GaN/AlGaN and InGaN/AlGaN single quantum wells"Japanese Journal of Applied Physics. 39巻4号(4/15掲載予定). (2000)

[Publications] 秩父重英、小豆畑敬、向井隆 他: "Effective localization of quantum well excitons in InGaN quantum well structures with high InN mole fraction"Physica Status Solidi. (掲載予定). (2000)

秩父重英筑波大学, 物理工学系, 助教授 (80266907)

[Publications] 出口隆弘、宗田孝之、秩父重英他: "Optical properties of an InGaN active layer in ultraviolet light emitting diodes"Japanese Journal of Applied Physics. 38巻9B号. L975-L977 (1999)

[Publications] 秩父重英、和田一実、中村修二他: "Evidence of localization effects in InGaN single-wuantum-well ultraviolet LEDs"Applied Physics Letters. 76巻(3/20掲載予定). (2000)

[Publications] 秩父重英、中西久幸、宗田孝之他: "Comparison of optical properties in GaN/AlGaN and InGaN/AlGaN single quantum wells"Japanese Journal of Applied Physics. 39巻4号(4/15掲載予定). (2000)

[Publications] 秩父重英、小豆畑敬、向井隆他: "Effective localization of quantum well excitons in InGaN quantum well structures with high InN mole fraction"Physica Status Solidi. (掲載予定). (2000)