2013 Fiscal Year Annual Research Report
窒化物半導体のナノボイドエピタキシーと深紫外光の発光制御
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24360008
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
平松 和政 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50165205)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三宅 秀人 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70209881)
元垣内 敦司 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00303751)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 窒化物半導体 / 選択横方向成長 / AlN / 導電性 / カソードルミネッセンス / 紫外線発光 |
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| Research Abstract |
本研究では、ナノボイド（空隙）エピタキシーにより、「高品質AlN、AlGaNの結晶成長技術の構築」と「深紫外光の制御」を目的として、(1)ナノボイドエピタキシー技術の確立、(2)ナノボイドによる結晶品質の更なる向上、(3)ナノボイド構造による紫外光制御の確立を実施することで、電子線励起の高効率深紫外発光デバイスの実現を目指す。本年度はナノボイドエピタキシーによる結晶品質の向上と紫外線配光制御を目的として、周期溝加工を施したAlN/サファイア基板上に選択横方向成長によるボイド形成技術を用いて高品質AlNの結晶成長と光学的特性評価を行なった。
減圧MOVPE法により、成長温度1450 ℃で、CH3SiH3流量を1～30 sccm、成長圧力は30 Torrでn型AlNの結晶成長を行なった。光学顕微鏡像からCH3SiH3流量0～30 sccmに対してクラックフリーであり、良好な表面平坦性を有していた。表面原子間力顕微鏡像からはSi-doped AlNはnon-doped AlNと同様に原子ステップが見られたが、non-doped AlNではステップが線状であるのに対し、Si-doped AlNではステップが入り組んだ形状をしているのが観察された。次にSi-doped AlN膜の光学特性を調べるために、10Kでカソードルミネッセンス測定を行った。non-doped AlNに対してSi-doped AlNでは波長210nm付近でバンド端による発光強度が大きく増大した。特に3 sccmの試料はnon-doped AlNの約10倍であった。
以上の結果より、周期溝加工AlN/サファイア基板上へAlN成長を行い、ボイドを形成して結晶成長を行なうことで、表面平坦性が良好で、波長210nm付近で強いバンド間紫外線発光が得られるような高品質Si添加AlN成長層が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ボイド形成技術を用いて、高品質AlNを得ることができるところまでは達成したので、今後はAlGaNの成長を行ない、紫外線発光素子の実現を目指していきたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度までに得られたボイド形成技術を用いた高品質AlN層上に、電子線励起紫外線発光素子に必要なAlGaN/AlN量子井戸構造を作製し、紫外線発光特性を調べることを平成26年度に行なう予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
結晶成長に必要な消耗品が、予定していた金額より少額で研究ができたため。
結晶成長に必要な消耗品類の他、光学特性評価に必要な光学部品類などの購入に充てる
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