2014 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 / 結晶成長 / ナノボイド / 紫外線発光素子 / 光取り出し効率 / 回折レンズ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体深紫外発光デバイス（LED、電子線励起素子）は、殺菌、光触媒、浄化、レーザナイフなど医療・環境分野に不可欠であるが、発光効率、発光出力、信頼性が極めて低いことが実用化の障害となっている。この原因は、AlN, AlGaNの①結晶欠陥（転位、点欠陥、歪）、②低い紫外光取出し効率、③低い配光制御性（偏光特性、伝搬特性）にある。本研究では、上記問題を根本的に解決するために、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」を目的として電子線励起の高効率深紫外発光デバイスの実現を目指した。平成26年度は深紫外発光素子の試作を行うために必要となる高品質AlGaN量子井戸構造を得るための条件について調べた。
まず、AlN/SapphireとAlGaN MQWsとの間に3種の構造の緩衝層を用い、これらの構造でのAlGaN MQWsの結晶性・発光特性を評価した。CL発光強度と(10-12)回折のX線ロッキングカーブ(XRC)半値幅(FWHM)の評価結果からAlN成長層と高Al組成AlGaN層2層を導入することで、結晶性が最も良好で、発光強度が最大であることが明らかとなった。次に、AlGaN量子井戸構造の作製条件に関する検討を行った。AlGaN成長温度を変化させて発光ピーク波長の検討を行ったところ、温度が上昇するに従い発光波長が短波長化している。これは高い温度では、Gaの取り込み量が減少し、Al組成が増加したことが原因である。また、温度上昇に伴いCL発光強度も減少している。これはAl組成が上昇することにより価電子帯のバンドが結晶場分離帯(CH)からヘビーホール(HH)へと遷移していくことによる発光特性の変化が原因である。
以上の結果から、電子線励起の高効率深紫外発光デバイスを実現するための指針を得ることができた。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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