2020 Fiscal Year Annual Research Report
AlGaN系超高効率紫外発光素子の実現に向けたキャリア再結合過程の解明と制御
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16H02332
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
船戸 充 京都大学, 工学研究科, 准教授 (70240827)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川上 養一 京都大学, 工学研究科, 教授 (30214604) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電気・電子材料 / 結晶工学 / 紫外光源技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ワイドギャップ半導体AlGaNを用いた深紫外(波長：210~300 nm)領域での超高効率な発光を目指し，非輻射再結合過程の解明・抑制と輻射再結合過程の増強を実現することを目標としている．
AlGaN系発光素子では，深い準位の要因となるAl空孔が形成されやすい．それを回避する最も極端な構造として発光層からAlを排した1分子層GaN/AlN量子井戸構造があり，一昨年度までにその作製方法を確立した．一方，微傾斜基板上AlN表面には10 nm程度の分子ステップが現れ，そこに作製したAlGaN量子井戸構造では非輻射再結合が抑制されることも本研究により明らかとなっている．これらを組み合わせて，微傾斜基板上に1分子層GaN/AlN量子井戸を作製したところ，弱励起下で内部量子効率が改善し，同程度の波長で発光する従来のAlGaN量子井戸と比べたとき，非輻射再結合確率が一桁程度抑制できることがわかった．
基板の微傾斜について，どのような角度および方位が望ましいのか系統的に調べた．具体的には，1度あるいは3度の傾斜を，AlNのa軸からm軸方位まで10度刻みで形成し，その上にAlGaN量子井戸を作製した．分子ステップの形態と密度により，少なくとも本研究の作製条件では，a軸から10度回転した方位に3度傾斜させることが発光強度の観点から望ましいことがわかった．
一方，AlNバルク結晶の新しい結晶成長法として，Alと窒素ガスによる成長を検討している．その波及効果として，有機金属気相成長法によって作製したp型AlGaN上に，Al，窒素，プロパンを供給すると，表面に1 nm程度のAlC系化合物が形成され，それが正孔注入層として機能することをすでに実証している．本年度は，バンドラインナップを光電子分光法で検討し，AlC系化合物自体がp型伝導を担っていることを確認した．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Influence of substrate misorientation on the emission and waveguiding properties of a blue (In,Al,Ga)N laser-like structure studied by synchrotron radiation microbeam X-ray diffraction2021
Author(s)
Kafar A., Sakaki A., Ishii R., Stanczyk S., Gibasiewicz K., Matsuda Y., Schiavon D., Grzanka S., Suski T., Perlin P., Funato M., Kawakami Y.
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Journal Title
Photonics Research
Volume: 9
Pages: 299～299
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Above 25 nm emission wavelength shift in blue-violet InGaN quantum wells induced by GaN substrate misorientation profiling: towards broad-band superluminescent diodes2020
Author(s)
Kafar A., Ishii R., Gibasiewicz K., Matsuda Y., Stanczyk S., Schiavon D., Grzanka S., Tano M., Sakaki A., Suski T., Perlin P., Funato M., Kawakami Y.
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Journal Title
Optics Express
Volume: 28
Pages: 22524～22524
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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