2001 Fiscal Year Annual Research Report
ワイドギャップ半導体における非輻射再結合機構の解明
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12450011
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
川上 養一 京都大学, 工学研究科, 助教授 (30214604)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野山 雄 松下電器産業株式会社, 先端技術研究所, 主担当(研究職)
船戸 充 京都大学, 工学研究科, 助手 (70240827)
藤田 茂夫 京都大学, 工学研究科, 教授 (30026231)
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| Keywords | ワイドキャップ半導体 / 励起子 / 輻射再結合 / 非輻射再結合 / 過渡グレーティング法 / 熱レンズ法 / 時間ダイナミクス / 空間ダイナミクス |
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| Research Abstract |
本年度は,GaN系半導体における非輻射再結合過程について,非発光過程によって生じる熱を屈折率変化として高感度でとらえる過渡回折格子(Transient Grating ; TG)法と熱レンズ(Transient Lens ; TL)法を用いて評価・解析を行った。本年度は,貫通転位と熱信号の相関を明らかにするために,サファイア基板上に通常の方法で作製した試料のみならず,横方向選択成長法の一つであるABLEG (Air-Bridged Lateral Epitaxial Growth)法による低転位密度試料の評価を行った。
(1)通常の方法で作製したGaNのTG測定を行い膜厚10μmの試料に対してk-q^2プロットから熱伝導度を決定し,2.28Wcm^<-1>K^<-1>という値を得た。これは,一般的に知られたGaNの熱伝導度1.3Wcm^<-1>K^<-1>と比べて大きく結晶性の向上に起因するものと考えられる。
(2)上記GaNとABLEG-GaNのTG/TL測定を行い,TG信号において減衰寿命の短いキャリア成分と減衰寿命の長い熱成分を分離して観測した。ABLEG-GaNにおいては,非輻射再結合によって発生する熱の成分が小さいことが明らかにされた。両者の試料で,顕微TL信号を観測し貫通転位の多い領域では低温においても発熱量が0でないことが分かった。
(3)ABLEG-GaN上に作製したIn_xGa_<1-x>N(x=1,2,3%)においてTG測定を行った。Inの添加量が増えるとTG信号の相対熱強度がx=1%で少し増えx=2%,3%では減少することが分かった。,これは,フォトルミネッセンスの積分強度のIn組成依存性とは逆の傾向であり,発光過程と非発光過程が相補的に測定できていることが実証された。
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[Publications] 川上養一, 大前邦途, 成川幸男, 中村修二, 藤田茂夫: "InGaN系半導体デバイスの発光機構"材料. 50・4. 372-375 (2001)
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[Publications] Y.Kawakami, Y.Narukawa, K.Omae, S.Nakamura, Sg.Fujita: "Pump and probe spectroscopy of InGaN multi quantum well based laser diodes Vol.82, pp.188-193, (May 2001)"Mater.Sci. and Eng.B. 82. 188-193 (2001)
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[Publications] Y.Kawakami, K.Omae, A.Kaneta, K.Okamoto, Y.Narukawa, 他: "In inhomogeneity and emission characteristics of InGaN"J.Phys. : Condensed Matter.. 13. 6993-7010 (2001)
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[Publications] K.Omae, Y.Kawakami, Sg.Fujita, Y.Kiyoku, T.Mukai: "Degenerate four-wave-mixing spectroscopy on epitaxially laterally overgrown GaN : signals from below the fundamental absorption"Appl.Phys.Lett.. 79. 2351-2353 (2001)
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[Publications] K.Okamoto, A.Kaneta, K.Inoue, Y.Kawakami, M.Terazima, 他: "Carrier dynamics in InGaN/GaN SQW structure probed by the transient grating method with subpicosecond pulsed laser"Phys.Stat.Sol.(b). 228. 81-84 (2001)
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[Publications] A.Kaneta, G.Marutsuki, K.Okamoto, Y.Kawakami, Y.Nakagawa, 他: "Spatial inhomogeneity of photoluminescence in InGaN single quantum well structures"Phys.Stat.Sol. (b). 228. 153-156 (2001)
