2004 Fiscal Year Annual Research Report
II-VI,III-V族ワイドバンドギャップ半導体発光デバイスの劣化機構解明と制御
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16360008
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
安東 孝止 国立大学法人鳥取大学, 工学部, 教授 (60263480)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 晃 国立大学法人鳥取大学, 工学部, 助教授 (70183001)
阿部 友紀 国立大学法人鳥取大学, 工学部, 助手 (20294340)
松岡 隆志 NTT(株), 物性科学基礎研究所・量子物性研究部, 主幹研究員
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| Keywords | ワイドギャップ半導体光デバイス劣化機構 / ミクロ点欠陥による素子劣化 / ミクロ点欠陥増殖・移動 / ZnSe白色LEDの劣化と制御 / GaN系発光デバイスのミクロ点欠陥挙動 / 電子的欠陥反応 / ミクロ点欠陥制御による短波長光デバイスの長寿命化 |
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| Research Abstract |
ZnSe系、およびGaN系発光デバイスのAging-試験(Slow-Mode劣化)とミクロ欠陥挙動
本年度は、ZnSe系発光デバイス(_緑色および白色LED)、GaN系紫外LED(AlInGaN-GaN)の詳細なaging-testの実験を行い、素子の輝度・効率劣化について、種々の条件に於ける詳細なデータを収集した。本aging-testと並行して劣化の原因となるミクロ点欠陥の反応(増殖・拡散+凝縮(マクロなdark-spot化)過程をトレース(in-situ測定)し、以下の知見を得た:
(a)II-VI ZnSe系青緑LD・白色LED、III-V系GaN紫外線LED素子のミクロ欠陥増殖の精密評価
発光素子のaging-test過程で、素子のp型クラッド層においてのみ、顕著な欠陥増殖+拡散(活性層側)が発生し、II-VIデバイスでは、それらが活性層で再凝縮してマクロ化(dark-spot化)することを検証。GaN系素子では、暗点形成はなく、微小な暗電流の増加を誘発する。ZnSe, GaN系素子の劣化モードの顕著な差は、:ミクロ欠陥種の反応性(熱-電子的増殖レート)とマクロ-ミクロ欠陥の相互作用(マクロによるミクロの吸収)の強さの明確な差が発現している。
(b)ZnSe系白色LEDのミクロ点欠陥の制御I(素子の歪制御)
ZnSe系緑色LEDおよび白色LED素子のミクロ点欠陥(HO-Center : N原子複合欠陥)の反応(特に生成過程)は素子加工プロセス(チップ工程と熱処理工程)での加工歪が直接の要因であることを検証した。加工歪を低減したプロセスの改良で、HO欠陥の発生と増殖を90%制御しうることを見出し、素子の実用化への基礎技術(第一ステージ)を確立した。
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