蒼族窒化物半導体量子ドットLED・レーザの開発研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555083
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 田中 悟 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (80281640)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂口 春典 日本電線(株), アドバンスロサーチセンター, センター長 ; 只友 一行 三菱電線工業(株), フォトニック研究所, 主席研究員 ; 熊野 英和 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (70292042)
• Keywords: 量子ドット / 紫外線LED / LD / アンチサーファクタント / 窒化物半導体 / 空間配列

Research Abstract

紫外線域の発光デバイスの実現のために,紫外線の広い領域で発光可能なIII族窒化物系半導体による量子ドット発光ダイオード(LED)或いはレーザーを作製することを最終目的とした。初年度においては,量子ドット作製手法として我々が提案している窒化物表面の原子レベル構造改質法である「アンチサーファクタント法」を用い,SiC基板や汎用基板であるサファイア上でのGaN (InGaN)量子ドットの構造制御(サイズ・密度等)を試みた.下地であるAlGaN表面の原子レベルでの構造制御(ステップ構造)は均一なサイズ,配列のためには非常に重要であることがわかった.本年度は,まず量子ドットの発光特性の改善のために下地AlGaNの更なる原子レベル平坦化やアンチサーファクタント供給条件の最適化を行った.下地AlGaN層の表面平坦性は,基板表面によって大きな影響を受けることから,AlGaN薄膜品質(表面も含む)の基板であるSiC表面のステップ・テラス構造依存性も明らかにした.更にデバイス構造実現のためにp-AlGaN, p-GaNを含んだドーピング制御及びドット埋め込み条件およびデバイス構造の最適化(膜厚やAlGaNのAl組成比等),積層量子,ドット構造の可能性等に関する知見を得た.最終的にGaN量子ドットを含む発光ダイオード構造を作製し,電流注入(室温,連続注入)によって紫外線領域(〜359nm)からの発光を得た.実用化のためには更なる発光効率の改善が必要であるが,量子ドットが短波長発光デバイスに有効であることが示され,今後の展開が期待される.

Research Products

• [Publications] J Brault, S.Tanaka, E.Sarigiannidou, J.-L.Rouviee, B.Daudin, G.Feulilet, H.Nakagawa: "Spatial ordering of GaN quantum dots grown on vicinal AIN surfaces"Journal of Applied Physics. 93・5. 3108-3110 (2003)
• [Publications] 青柳克信, 田中悟: "科学フロンティアーナノマテリアル最前線"化学同人. 7 (2002)