ワイドバンドギャップ半導体光デバイス用超格子共鳴トンネル電極の実用開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750011
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 阿部 友紀 鳥取大学, 工学部, 助手 (20294340)
• Keywords: 共鳴トンネル効果 / 半導体超格子 / ZnSe系ワイドギャップ半導体 / MBE成長

Research Abstract

II-VI族化合物ワイドバンドギャップ半導体光デバイス用の超格子トンネル電極の実用化を目的として、ZnTe/ZnSe超格子の理論設計および分子線エピタキシー(MBE)による超格子トンネル電極の作製、および各種光デバイスへの応用を行った。以下に、主要な成果を記述する。
(1)昨年度までに得られた超格子トンネル電極構造をレーザダイオードへ適用し、10kA/cm^2以上の大電流密度を実現した。しかしながら、電極接触抵抗(〜10^<-2>Ωcm^2)によるジュール熱が原因となる素子劣化などの問題も顕在化し、今後更なる低接触抵抗化が必要であることが判明した。
(2)超格子トンネル電極を、基板であるGaAsとエピタキシャル成長層であるZnSeの間に挿入することにより、今まで実現が困難であったp型GaAs-p型ZnSe間の障壁を解消することが可能となった。その結果、p型GaAs基板を用いた光検出素子の実現により表面吸収損失の主要因を取り除くことができ、特に短波長紫外線領域での感度が大きく向上した。(波長300nmにおいて量子効率〜40%)
今後、電流注入時の理論解析を詳細に行うことで、超格子各層(ZnSe・ZnTe)の膜厚、周期数を含めた超格子構造の最適化を行い、大電流密度が必要となるレーザダイオードの実用化へ向けて、更なる低接触抵抗化を目指す。また、p型GaAs基板上のデバイス作製技術をレーザダイオード・発光ダイオードなどの発光デバイスへ展開していく。

Research Products

• [Publications] T.Abe, Y.Ohmura, K.Sasaibe, H.Kasada, K.Ando: "New blue-ultraviolet PIN photodiodes of II-VI widegap compounds ZnSSe using p-type GaAs substrates grown by molecular beam epitaxy"phys.stat.sol.(c). 1・4. 1054-1057 (2004)
• [Publications] T.Abe, Y.Ohmura, K.Sasaibe, H.Kasada, K.Ando: "Enhanced quantum-confined Stark effect in ZnSe/ZnMgSSe asymmetric coupled quantum wells for blue-ultraviolet optical modulators"phys.stat.sol.(c). 1・4. 1058-1061 (2004)
• [Publications] M.Adachi, K.Ando, T.Abe, S.Tsutsumi, N.Inoue, H.Kasada, K.Katayama, T.Nakamura: "Slow mode degradation mechanism of ZnSe based white LEDs"phys.stat.sol.(b). 241・3. 455-462 (2004)