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

2004 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): 鯉沼 秀臣 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (70011187) ; 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) ; 平山 秀樹 東京工業大学, 理化学研究所・極微デバイス工学研究室, 研究員 (70270593) ; 松本 祐司 東京工業大学, フロンティア創造共同研究センター, 助手 (60302981) ; 川崎 宏治 東京工業大学, 助手 (10234056)
• Keywords: 深紫外 / 半導体発光デバイス / ナノテクノロジー / Al N / Al GaN

Research Abstract

前年度に作製したAlGaN系波長325nmの深紫外発光ダイオード(LED)の発光強度の増大について検討を加えた。まず、LEDを作製する上でのバッファー層の結晶性の向上について検討した。下地を従来の低温AINから、GaNに換え結晶成長の条件を検討した結果、Alの組成を増やした状態においても、転位の数の少ない、すなわち、高品質なAlGaN膜を得ることに成功した。次にAlGaN層の高濃度p形化の検討を行った結果、10の18乗台を超える高濃度のキャリア濃度を実現する事に成功した。
これに加えて、デバイス構造から高発光強度化の検討を行った。まず、最初にデバイスの素子抵抗を増加させる要因の一つである、n形層の低抵抗化を検討した。抵抗を高くする主な要因は、p形電極とn形電極の横方向距離であるので、セルフアライン法で電極間距離を低減させる手法を見出した.また、従来ドーピングしないバッファー層のn形ドーピングを行い素子抵抗を下げる工夫を施した。加えて、従来のAlGaN系デバイスとは異かる新しい素子構造を提案し、その特性向上について検討した。従来型のサファイヤ基板上にLEDをのせた横型伝導のLED構造とは異なり、絶縁層であるサファイヤ基板をレーザーリフトオフ方により剥離して導電性のGaAs基板に交換し、透明電極をとおして深紫外光を取り出すタイプのLEDを試作した。縦方向に電流を流せるので発光層を最大限に利用でき、高い発光強度が期待可能である。プロセスの向上を図ることで、従来にない高効率、高発光強度の深紫外LEDが実現可能である。