ナノテクノロジーを用いた深紫外半導体発光デバイスの開発とその応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15GS0207
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 青柳 克信 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (70087469)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 瑞夫 東京工業大学, 理化学研究所・バイオ工学研究室, 主任研究員 (10165657) ; 荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30134638) ; 鯉沼 秀臣 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (70011187) ; 松本 祐司 東京工業大学, フロンティア創造共同センター, 講師 (60302981) ; 平山 秀樹 東京工業大学, 理化学研究所・極微デバイス研究室, 研究員 (70270593)
• Keywords: ナノテクノロジー / 深紫外 / 半導体発光デバイス / AlGaN / p型 / ドーピング / LED / ワイドバンドギャップ

Research Abstract

深紫外LEDを実現する上で必要不可欠である、ワイドバンドギャップAlGaNのp型化について検討した。高いAl組成のAlGaNでは、アクセプター準位が深くホール活性化率が低いため、高濃度Mgドーピングが必要である。そのため、高品質結晶が得られにくく、結晶欠陥によりn型になりやすい。本研究では、高Al組成p型AlGaNにおいて高いホール濃度を得るための、結晶成長条件とアニール条件を調査した。その結果、高Al組成p型AlGaNでは、これまでGaNで用いられた条件と比較し、低いV/IIIでの高温成長、および高い温度でのアニールが、高ホール濃度を得るために有効であることを見出した。この条件を用い、高Al組成(32%)のAlGaNにおいて、現在最も高いホール濃度(2×1018cm-3)を得ることに成功した。
また、結晶成長の初期低温成長AlNの膜厚の結晶性に与える効果を調べた結果、初期層の膜厚を20nmから35nmに厚くすることによりAlGaNからののPL強度が約2.5倍に増加し、結晶性が大きく向上することを明らかにした。本成長条件で、発光波長325nmのAlGaN系の多重量子井戸を有する高品質AlGaN-PN接合を作製して、LEDを構造を得た。本素子に電流中注入を行った結果、良好に発光することがわかった。今後は、この発光強度の増大、更なる短波長化を行っていく。