2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the origin and function of high-energy emission around dislocations in III-nitride quantum well structures by nanoscopic spectroscopy
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19K04490
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
倉井 聡 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (80304492)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | III族窒化物混晶半導体 / 量子井戸構造 / 転位 / ポテンシャル障壁 / 内部量子効率 / オフ角制御 / カソードルミネッセンスマッピング法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スパッタAlNテンプレート上に成長した井戸数の異なるAlGaN多重量子井戸(MQW)構造の内部量子効率(IQE)を評価し、井戸数がIQE に与える影響を考察した。MQW 構造の井戸幅、障壁層幅はそれぞれ2 nm、3 nm、MQW の層数は3 層と10 層とした。温度-励起強度依存フォトルミネッセンス(PL)測定より得られた効率曲線からIQE を求めた。IQE はMQW 数が10層の試料において増加し、MQW 層が高品質化したことがわかった。また、貫通転位密度がスパッタAlNテンプレートより一桁高いMOVPE-AlNテンプレート上MQWにおいてもMQW数増大に伴うIQEの増加が見られ、IQEの増加率が高かった。同じテンプレートでは貫通転位密度は同程度であったことから、MQW数増加に対するIQE改善に点欠陥が影響していると考えた。そこで、MQW数が異なるスパッタAlNテンプレート上AlGaN MQWに対して、CL強度分布像における暗点コントラストを解析することにより、実効拡散長と最大コントラストを評価したところ、MQW数が3層の試料において実効拡散長が短いことが分かった。このことはMQW数が3層のMQWにおいて点欠陥濃度が高いことを示唆しており、MQW 数の増大によってMQW 上層の点欠陥が減少しIQEが増加したと考えられた。さらに、テンプレートの違いによるIQE増大率の差は、貫通転位を介した点欠陥の拡散を示唆しており、貫通転位密度の低減が活性層中の点欠陥抑制にも同時に有効であると考えられる。
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