2004 Fiscal Year Annual Research Report
無転位III-V-N混晶-シリコン融合システムのデバイスプロセス
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15002007
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
米津 宏雄 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (90191668)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
若原 昭浩 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (00230912)
古川 雄三 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (20324486)
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| Keywords | III-V-N混晶 / デバイスプロセス / InGaPN / 電気伝導度制御 / 格子整合 / 発光効率 / InGaPN / GaPNダブルヘテロ構造LED / 光-電子融合シスデム |
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| Research Abstract |
本研究の課題は次の三点から成る。(1)III-V-N混晶の光・電子物性の解明と高品質化、(2)Si-III-V-N混晶のデバイスプロセス、(3)光-電子融合システムの検討と単位回路の作製。
(1)については、窒素(N)源として広く用いられている、プラズマセルから放出されるNイオンを除去することによって、発光効率が向上することが明らかになった。また、格子整合条件下で成長することによって、N原子の取り込み効率が高くなり、深い順位も減ることが見出された。GaPNの電気伝導度制御については、n形、p形共に可能となった。室温近傍でのキャリアの移動度は、n形ではTeドープ、Sドープ共にイオン散乱によって、p形ではMgドープにおいて格子散乱によって支配されることが明らかになった。InGaPNについては、Siに格子整合する条件下でバンドギャップの組成依存性を明らかにし、4%以上のN組成において直接遷移型の要素が強まることが推察された。また、In-N結合の空間的不均一により、バンドギャップの空間的不均一が生じることが見出された。
(2)、(3)については、2成長室型MBE装置を用いてSi層を成長し、原子層レベルで制御された表面を得ることができた。このSi層に、前年度に確立したプロセス技術を用いてMOSトランジスタを作製できることがわかった。さらに、このMBE装置から大気に曝すことなくIII-V-N層の成長が可能な有機金属気相成長装置を設計・導入し,基礎的な成長条件の把握を始めた。発光素子については、Si基板上に格子整合した無転位のInGaPN/GaPNダブルヘテロ構造LEDを初めて実現し、室温でピーク波長660nmの赤色発光を得た。また、電子回路との融合のために、微小LEDの作製プロセスを構築した。
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