2005 Fiscal Year Annual Research Report
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
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15GS0207
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鯉沼 秀臣 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, リサーチフェロー (70011187)
前田 瑞夫 理化学研究所, バイオ工学研究室, 主任研究員 (10165657)
平山 秀樹 理化学研究所, 極微テバイス工学研究室, 研究員 (70270593)
松本 祐司 フロンティア創造共同研究センター, 講師 (60302981)
川崎 宏治 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (10234056)
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| Keywords | MOCVD / AlGaN / 深紫外線 / 結晶成長 / 縦型LED / 低転位化 / レーザーリフトオフ |
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| Research Abstract |
高発光効率並び高出力化を目標に結晶の高品質化による外デバイスの部量子効率の向上と電圧効率の向上について研究を進めた。.外部量子効率向上のために、GaNにおいて10^8cm^<-2>台の貫通転位密度が実現されるMOCVDの成長プロセスを精査した結果、転位低減効果は「低温GaNバッファー層+アニール+100nm厚程度の高温成長GaN層」といったサファイヤ基板とのインターフェース直上のナノメートルオーダーの薄い部位で最も効果的に機能していることをつきとめ、AlGaN層の下地層として「薄膜GaN層」を用いる手法を提案した。その結果、Al組成30%以下のAlGaN層に対してはクラックフリー、かつ効果的に貫通転位の低減が可能になり、従来10^<12>cm^<-2>台の貫-通転位密度を2x10^9cm^<-2>に低減することに成功した。又、素子の電圧効率の向上させるためにAlGaN縦型LEDという新しいデバイス構造を提案し、それを実現するために小型かつ取り扱いが容易な固体レーザー励起のQスイッチYVO_4レーザーの第4高調波(波長266nm)を用いたレーザーリフトオフ装置を開発した。サファイヤ基板上に成長した60%のAl組成のAlGaN薄膜のレーザーリフトオフにも成功し、本手法を用いて325nm帯深紫外LEDを作製した。、波長321nmで発光しているAlGaNLEDの発光ピーク波長の注入電流依存性を調べた結果、従来の横型LEDでは電流注入の増加に対して波長が長波長側に大きくシフトしているのに対して、本研究で提案した縦型LEDではその波長シフトがより少ないことがわかり、デバイスの直列抵抗低減により発熱が抑制され、電圧効率が向上したことを裏付ける結果を得た。
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