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2011 Fiscal Year Annual Research Report

窒化物半導体を用いた深紫外LED・深紫外LDの開発

Research Project

Project/Area Number 22760017
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

藤川 紗千恵  独立行政法人理化学研究所, テラヘルツ量子素子研究チーム, 基礎科学特別研究員 (90550327)

KeywordsAlGaN / LED / サファイア
Research Abstract

波長250-350nm帯の深紫外高輝度LEDは、医療、殺菌・浄水、生化学産業、高演色LED照明、高密度光記録、ダイオキシンやPCB、NOxガスなど公害物質の高速分解処理、バイオ工学、各種情報センシング等の大変幅広い分野での応用が期待されている。しかし、青色LEDに比べて、紫外LEDは外部量子効率が極端に低いのが現状である。本年度は、高効率深紫外線光源実現の為、サファイア基板のオフ角の傾斜方向に注目し、AlNとAlGaN系深紫外LEDの作製を行った。試料作製は、減圧有機金属気相成長法(LP-MOCVD)を用いて行った。サファイア基板は、a軸に平行なオフ角0.15°とm軸に平行なオフ角0.15°のc面サファイア基板を用いた。まず、a軸およびm軸傾斜サファイア基板上のAlN層表面状態を光学顕微鏡とAFMを用いて観察した。結果、m軸傾斜上のものはステップバンチングが観測され、a軸傾斜上のものは平坦な表面が観測できた。次に、AlGaN系LED構造を成長した。試料は、a軸傾斜サファイア基板上にアンモニアパルス供給多段AlN成長法を用いてAlN層を作製し、その上にn型AlGaN層、AlGaN/AlGaN:Si3重量子井戸層、p型AlGaN多重量子障壁層(MQB)、p型AlGaN層、p型GaNコンタクト層と成長したものを用いた。そして、電極を形成し、試料を室温連続動作において光出力・外部量子効率・EL発光スペクトルを測定した。その結果、波長272nmで光出力6.6mWで外部量子効率3.8%を観測し、高効率化を実現した。これらの結果より、a軸に平行なオフ角をもつc面サファイア基板上の成長は、容易に平坦な膜が形成でき、高効率深紫外LED実現に有用であることを明らかにした。

  • Research Products

    (13 results)

All 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] High-efficiency AlGaN deep-UV LEDs fabricated on a- and m-axis oriented c-plane sapphire substrates2012

    • Author(s)
      Sachie Fujikawa, Hideki Hirayama, Noritoshi Maeda
    • Journal Title

      physica status solidi (c)

    • DOI

      10.1002/pssc.201100453

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 284-300nm Quaternary InAlGaN based Deep Ultraviolet Light-Emitting Diodes on Si (111) Substrates2011

    • Author(s)
      S.Fujikawa, H.Hirayama
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 4 Pages: "061002-1"-"061002-3"

    • DOI

      10.1143/APEX.4.061002

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マイクロステップ制御による深紫外LEDの作製2011

    • Author(s)
      藤川紗千恵
    • Organizer
      2011年応用物理結晶工学分科会
    • Place of Presentation
      学習院大(東京都)
    • Year and Date
      2011-12-15
  • [Presentation] Si基板上InAlGaN系深紫外LEDの進展2011

    • Author(s)
      藤川紗千恵
    • Organizer
      CREST「新機能創成に向けた光・光量子科学技術」研究領域第4回公開シンポジウム光・光量子科学技術の新展開」
    • Place of Presentation
      日本科学未来館(東京都)
    • Year and Date
      2011-12-02
  • [Presentation] a軸およびm軸傾斜サファイア基板上に作製した高効率AlGaN深紫外LED2011

    • Author(s)
      藤川紗千恵
    • Organizer
      CREST「新機能創成に向けた光・光量子科学技術」研究領域第4回公開シンポジウム光・光量子科学技術の新展開」
    • Place of Presentation
      日本科学未来館(東京都)
    • Year and Date
      2011-12-02
  • [Presentation] Enhancement of Light Extraction Efficiency of Deep UV-LEDs using Photonic Nano-structures2011

    • Author(s)
      Sachie Fujikawa
    • Organizer
      The 2011 Nano Science Joint Laboratory Form
    • Place of Presentation
      理研(埼玉県和光市)
    • Year and Date
      2011-11-25
  • [Presentation] AlGaN系高効率深紫外LEDの開発2011

    • Author(s)
      藤川紗千恵
    • Organizer
      日本学術会議主催公開シンポジウム第2回先端フォトニクスの展望
    • Place of Presentation
      日本学術会議講(東京都)
    • Year and Date
      2011-10-07
  • [Presentation] InAlGaN4元混晶からの深紫外高IQEの観測と殺菌波長帯高出力LEDの実現2011

    • Author(s)
      藤川紗千恵
    • Organizer
      文部科学省科学研究費補助金特定領域研究「窒化物光半導体のフロンティア-材料潜在能力の極限発現-」
    • Place of Presentation
      東京ガーデンパレス(東京都)
    • Year and Date
      2011-08-03
  • [Presentation] High-Efficiency AlGaN Deep-UV LEDs fabricated on a- and m-axis oriented c-plane sapphire substrates2011

    • Author(s)
      Sachie Fujikawa
    • Organizer
      9th International Conference on Nitride Semicond uctors (ICNS-9)
    • Place of Presentation
      Glasgow, UK
    • Year and Date
      2011-07-13
  • [Presentation] 殺菌への実用を目指したSi基板上深紫外LEDの実現2011

    • Author(s)
      藤川紗千恵
    • Organizer
      第12回理研・分子研合同シンポジウム エクストリームフォトニクス研究
    • Place of Presentation
      理研(埼玉県和光市)
    • Year and Date
      2011-06-30
  • [Presentation] 窒化物半導体を用いた深紫外LEDの開発2011

    • Author(s)
      藤川紗千恵
    • Organizer
      第3回窒化物半導体結晶成長講演会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県春日市)(奨励賞受賞講演)
    • Year and Date
      2011-06-18
  • [Presentation] High-Efficiency AlGaN Deep-UV LEDs fabricated on a- and m-axis oriented c-plane sapphire substrates2011

    • Author(s)
      Sachie Fujikawa
    • Organizer
      5th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors (APWS-2011)
    • Place of Presentation
      Ise-Shima National Park(三重県鳥羽市)
    • Year and Date
      2011-05-25
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 発光素子及びその製造方法2011

    • Inventor(s)
      藤川紗千恵、平山秀樹、鹿嶋行雄、松浦恵里子、西原浩巳、田代貴晴、大川貴史、尹成圓
    • Industrial Property Rights Holder
      藤川紗千恵、平山秀樹、鹿嶋行雄、松浦恵里子、西原浩巳、田代貴晴、大川貴史、尹成圓
    • Industrial Property Number
      特許、特願2011-154276
    • Filing Date
      2011-07-12

URL: 

Published: 2013-06-26  

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