2001 Fiscal Year Annual Research Report
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13026213
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
神保 孝志 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (80093087)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 靖彦 名古屋工業大学, 工学研究科, 助手 (50314084)
曽我 哲夫 名古屋工業大学, 工学研究科, 助教授 (20197007)
江川 孝志 名古屋工業大学, 極微構造デバイス研究センター, 教授 (00232934)
梅野 正義 中部大学, 工学部, 教授 (90023077)
石川 博康 名古屋工業大学, 極微構造デバイス研究センター, 助手 (20303696)
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| Keywords | 多波長発光素子 / Si基板 / GaAs系レーザ / 量子ドットレーザ / GaInN LED / ウエハ接着 / プラズマパッシベーション |
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| Research Abstract |
多波長発光素子集積化技術の開発を目的として,Si基板上にGaAs系,GaN系の発光素子を作製する技術を研究した。
Si基坂上にGaAsを成長させ,この上にSiO_2をマスクとしてGaAsをストライプ状に選択成長させた。更に途中で成長温度を下げ横方向に成長させることによりSiO_2マスク上にGaAsの連続幕を得た。マスク上のGaAs結晶は低欠陥密度で,この結晶上に作製したGaAs/AlGaAsSQWレーザは室温連続発振寿命試験で200時間以上の寿命を示した。
Si基板上にGaAsを成長させ,この上にSKモード成長でInGaAsの量子ドットレーザを試作し,動作寿命として80時間以上を得た。この方法では結晶の欠陥密度低減法は従来どおりの方法なので,結晶内欠陥密度は従来のものと同一である。活性領域をドット化したことにより,ドットには欠陥を含むものと含まないものが生じ,欠陥を含むドットは劣化して発光しなくなるが,欠陥を含まないドットが長時間発光している。従来のドロップレット法による成長より,ドットサイズを小さくすることができたので長寿命化が達成できた。
Si基板上にAIGaN/AINを中間層としてGaNを成長させ,更に3重のGa_<0.87>In_<0.13>N(3nm)/Ga_<0.99>In_<0.01>N(5nm)量子井戸活性層をもつLEDを試作した。波長430nmで良好な発光が見られたがSi基板に電極を作製した素子は電気抵抗が約1kΩと高く実用化に向けては電気抵抗低減が課題である。
Si基板上のヘテロエピタキシャル成長では基板と成長層の格子定数や熱膨張係数の違いにより,成長層に多くの結晶欠陥が発生し,発光素子の特性を劣化させる。そこで,高品質薄膜結晶をSi基板に接着することを試みた。GaAs結晶はGaAs基板にAlAs層を挟んで成長させ,成長層をSi基板に接着後AlAs層を選択エッチングすることによりSi基板にGaAs薄膜を残した。GaNはサファイア基板上に成長させ,同様に接着し,接着後の基板分離はXeClレーザ光パルスにより分離した。いずれも接着にSeS_2を用い,基板分離まで成功し,得られた薄膜結晶のホトルミネッセンス特性が優れていることを確認したが,接着部の電気抵抗が高く発光素子の実現にまでは至らなかった。
Si基板上のGaAsをH_2プラズマやPH_3プラズマで処理することにより結晶欠陥を電気的に不活性かする実験を行った。ホトダイオードの特性は改善できたが,発光素子の特性改善は見られなかった。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] G.Wang: "Passivatin of dislocations in GaAs grown on Si substrates oby phospine(PH_3) plasma exposure"Appl. Phys. Lett.. 78・22. 3363-3465 (2001)
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[Publications] Z.I.Kazi: "Realization of GaAs/AlGaAs Lasers on Si Substrates Using Epitaxial Lateral Overgrowth by Metalorganic Chemical Vapor Deposition"Jpn. J. AppL Phys.. 40,8. 4903-4906 (2001)
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[Publications] Z.I.Kazi: "Growth of InxGal-xAs quantum dots by metal-organic chemical vapor deposition on Si substrates and in GaAs-based lasersvol.90, No.11, pp.5463-5468(Nov., 2001)"J. Appl. Phys.. 90,11. 5463-5468 (2001)
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[Publications] H.Ishikawa: "Suppression of GaInN/GaN Multi-Quantum-Well Decomposition during Growth of Light-Emitting-Diode Structure, vol.40, No.11A, pp.L1170-L1172(Nov.2001)"Jpn. J. AppL Phys.. 40,11A. L1170-L1172 (2001)
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[Publications] T.Egawa: "InGaN multiple-quantum-well green light-emitting diodes on Si grown by metalorganic chemical vaor depositionvol"J. Appl. Phys.. 91.1. 528-530 (2002)
