2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of bright red light-emitting devices by elucidation and control of light-emitting mechanism in rare-earth-doped nitride semiconductors
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24226009
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤原 康文 大阪大学, 工学研究科, 教授 (10181421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 博 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (30133929)
児島 貴徳 大阪大学, 工学研究科, 助教 (70725100)
寺井 慶和 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (90360049)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 希土類元素 / エネルギー伝達機構 / 局所構造 / オプトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者は、従来のLEDとは全く発光原理が異なる、ユウロピウム(Eu)添加GaNを用いた窒化物半導体赤色LEDの開発に、世界に先駆けて成功している。本研究では、Eu励起機構の解明と制御に立脚して、日本発オリジナルである「Eu添加窒化物半導体を用いた赤色LED」の高輝度化を達成することを目指している。
今年度に得られた成果は下記の通りである。（１）＜課題A：GaN母体からEuへのエネルギー輸送時間の実測＞ TIA測定において、Eu発光中心に依存した特徴的な光励起キャリアの超高速な緩和が観測された。 （２）＜課題B：Euに起因するトラップの同定＞ DLTS測定により、Eu,Si共添加試料において、Eu単独添加GaN試料で観測されるトラップBの近傍に、活性化エネルギーが類似した４種類の電子トラップが出現することを明らかにした。また、２波長励起PL測定により、欠陥が関与したEu発光中心を介して、励起効率の高いEu発光中心へエネルギー伝達が生じることを明らかにした。 （３）＜課題C：GaN中に形成された高品質なInGaN量子井戸へのEu添加＞ InGaNへ多層のEuデルタドーピングを施すことにより、Eu発光の高輝度化に成功した。 （４）＜課題D:高輝度なEu赤色発光を示すEu含有自己組織化なの超構造の形成【課題４】＞ 第一原理計算と多階層連結シミュレーションに基づいて、希土類金属原子をドープしたGaNのスピノダールナノ分解による自己組織化ナノ超構造のデザインを行い、実証実験との良い一致を確認した。（５）＜課題E：LEDの高輝度化の実証＞ ダブルDBR構造を有する微小光共振器において、光取り出し効率が10倍、増大することを明らかにした。LEDを構成する他の層や電極の最適化を並行して行うことにより、電流注入下で世界最高輝度のEu発光を得ることに成功した。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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