2018 Fiscal Year Annual Research Report
High performance and controlling optical polarization for unpolar optical devices using hetero middle layer
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16K17514
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
岡田 成仁 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (70510684)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 非極性面GaN / LED / 偏光特性 / InGaN多段ヘテロ中間層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非極性面を用いたGaN系デバイスは、例えば液晶用LEDとして光の活用効率を大幅に改善が可能となる。以上のように、『偏光特性を制御した発光デバイス』は窒化物半導体の新機能デバイスとして期待されている。しかしながら、非極性面は数多くの問題を抱えている。ヘテロ成長により引き起こされる欠陥導入を引き起こしやすい問題を抱えており、非極性面を用いた発光デバイスの性能を十分に引き出すためには、高品質非極性面GaNの利用、ヘテロ成長における欠陥導入の抑制が必須であり、本研究では非極性面を用いた発光デバイスの性能を十分に引き出すことの出来るInGaNヘテロ中間層を導入する。さらにInGaNの下地層は変更特性を制御するうえでも重要な役割を果たす。
本研究ではInGaN多段ヘテロ中間層を発光効率の高いデバイス作製のために導入しその効果を調査した。また、非極性面GaNをより普及させるための高品質非極性面GaN基板の作製を試みた。以下に実績の概要を示す。(1) ヘテロ中間層上発光デバイスの偏光特性解明について完全緩和したInGaNを用いた場合はその構造に関わらず偏向特性に影響がないことが明らかとなり、偏向特性の制御にはInGaN下地層の最適化およびMQWの最適化が必要であることが明らかとなった。(2) ヘテロ中間層の欠陥発生臨界膜厚・組成の同定、および構造最適化についてInGaN多段ヘテロ中間層を用いた場合にはどの組成によらず、高品質のInGaNを下地のGaN層の品質を受け継いだ形で作製できることが明らかとなり、高品質InGaN膜作製技術を確立することができた。(3) 高品質非極性面GaN成長における欠陥挙動メカニズム解明について高品質非極性面GaN成長には高品質GaNを用いることにより達成でき、積層欠陥はテンプレートの品質と同レベル、転位密度は膜厚とともに低減できることが明らかとなった。
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