2016 Fiscal Year Annual Research Report
窒化物半導体におけるプラズモン誘導光透過現象と紫外発光デバイス光制御への応用
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15H03556
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
平松 和政 三重大学, 工学研究科, 教授 (50165205)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三宅 秀人 三重大学, 地域イノベーション学研究科, 教授 (70209881)
元垣内 敦司 三重大学, 工学研究科, 准教授 (00303751)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 窒化物半導体 / 紫外線発光素子 / 窒化アルミニウム / 表面プラズモン / プラズモン誘導光透過 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
短波長紫外域（300nm以下）の半導体固体光源は、殺菌、光触媒、バイオ、計測など医療・環境分野に不可欠であるが、発光効率、発光出力、信頼性が低いことが普及化への障害となっている。この主原因は、発光層のAlGaNの①低抵抗p形、②光取出し効率向上、③偏光特性制御の課題が未解決であることにある。一方、研究代表者は2層形金属ワイヤグリッド偏光子（2WGP）を用いた表面プラズモンによる異常光透過（ここではプラズモン誘導光透過と呼ぶ）を実証した。この成果を紫外光源の課題解決に適用する。研究目的は、①原子レベル平坦性を有する極性・非極性AlGaN高品質結晶作製、② AlGaN結晶上の2WGPによるプラズモン誘導光透過の実現、③偏光制御、高効率を有する高性能紫外域光デバイスの実現を目指す。今年度はAlN緩衝層を用いた高品質AlN厚膜の作製、組成変調AlGaN多重量子井戸構造の作製、1次元回折格子構造を利用した表面プラズモン共鳴による光誘導透過について研究を行った。
AlN緩衝層を用いた高品質AlN厚膜の作製においては、サファイア基板上にAlN緩衝層を成長させ、これを高温アニールすることで良好な結晶性を持つAlN緩衝層が得られ、この緩衝層に高温AlN厚膜を成長させることで、高品質なAlN厚膜の作製に成功した。
組成変調AlGaN多重量子井戸構造の作製においては、サファイア基板上に成長したAlN層に井戸層と障壁層の混晶組成を二次関数的に変調させたAlGaN多重量子井戸構造を作製することができ、強いカソードルミネッセンス発光を得ることができた。
表面プラズモンの研究では、ガラス基板上に金属1次元回折格子を用いた表面プラズモンセンサーやワイヤーグリッド偏光子を作製し、周期構造や入射角度による透過率の制御ができることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高品質なAlN基板及びAlGaN多重量子井戸構造を作製できることにめどがついた。また、金属1次元回折格子を用いることでプラズモン誘導光透過の実証もできた。
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| Strategy for Future Research Activity |
AlN基板上AlGaN多重量子井戸構造と金属1次元回折格子構造を組み合わせることで、プラズモン誘導光透過現象を利用した紫外発光デバイスを目指す予定である。
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