2007 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 | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
青柳 克信 Ritsumeikan University, COE推進機構, 教授 (70087469)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平山 秀樹 理化学研究所, テラヘルツ量子素子研究チーム, チームリーダー (70270593)
井上 振一郎 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (20391865)
松本 祐司 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (60302981)
鯉沼 秀臣 東京大学, 大学院・新領域創成学研究科, 教授 (70011187)
武内 道一 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 研究員 (60284585)
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| Keywords | 縦型深紫外LED / 良質AlGaN / 表面核生成機構 / 量子ドットAlInGaN / 非線型フォトニック結晶 / 高効率深紫外波長変換 / フラックス法 / p型ZnO |
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| Research Abstract |
深紫外発光素子の有用性は我々が提唱して提唱して以来その重要性がますます認識されてきているが、それを実現するにはまだ多くの解決すべき課題が残されている。しかし本年度は本研究プロジェクト最終年度であることもふまえ、従来全く検討されてこなかったサファイア基板上のAlGaN単結晶の形成過程を明らかにすることを試み、その機構を解明することが分かった。特にエリプソメーター並びに反りメーターの結晶成長中のその場観測により、結晶の微少な初期核形成からその横方向拡大による中大核形成とその後の平坦化過程をとることが良質なAlGaN結晶を得る重要な要素であると同時に、基板の結晶成長中の反りが結晶性に大きく影響しそれを抑える手法が重要であることが分かった。我々はその反りを押さえる方法を明らかにし良質な結晶を選ることに成功した。又大出力の深紫外発光素子を実現するためには縦型構造のデバイス構造形成が必要不可欠であるが、我々は深紫外領域で初めて0.5ミクロン核の縦型構造LEDを作製することに成功し280nm縦型LEDの開発に成功した。又量子ドットを用いたInAlGaN材料で量子ドット型としては最短波長の335nmのLEDの発光に成功した。また深紫外領域のレーザーの実現も重要であるが我々はHe-Cdレーザーに取って代わる非線形フォトニック結晶をLiNbO3で初めて実現しHe-Cdレーザーの発振波長である325nmのレーザーのフォトニックレーザーの実現に成功した。これはまだ表面取り出し法であるが通常の非線形効果の300倍以上の非線形性を得ることに成功し未来のHe-Cdレーザーに置き換わる小型固体レーザー実現への道を開いた。また深紫外光源の他の材料としてZnOが考えられているが我々はその中でも高濃度p型ZnOの実現が困難であることに注目し、新たにフラックス法を導入することにより新たな方法でp型ZnOの作製に成功した。これは将来の高濃度p型ZnO実現につながるものである。又深紫外波長のバイオ、環境への応用に関し具体的な検討をおこない、高出力深紫外LEDの実現が急務であることが明らかになってきた。
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