2014 Fiscal Year Annual Research Report
窒化物半導体の変調エピタキシャル成長と深紫外発光制御
| Project/Area Number |
24560010
|
|---|
| Research Institution | Mie University |
|---|
Principal Investigator |
三宅 秀人 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70209881)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平松 和政 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50165205)
直井 弘之 和歌山工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (10373101)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 窒化アルミニウム / MOVPE / AlGaN / 多重量子井戸 / 深紫外光源 / 電子線励起 / 組成変調 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
AlNとAlGaN多重量子井戸構造との間の緩衝層の検討、AlGaN量子井戸構造の作製条件に関する検討を行った。
AlN成長層と高Al組成のAlGaN 2層とSiドープAlxGa1-xNを緩衝層として成長させた構造について結晶性と発光特性を調べた。AlN/Sapphireテンプレート上に成長温度1450℃で100nm、200nm、1200nmとAlN成長層の膜厚変化させた時、AlN成長層の膜厚を増加すると活性層であるAlGaN MQWでの結晶性が改善することを示した。10 Kと300 Kでのスペクトルの積分強度比(I300K/I10K)は58%であった。これよりAlN成長層を緩衝層として用いることで、発光強度も増加することを明らかにした。
成長温度を上げることによってGaが脱離する割合が増加し、GaNの取り込み量が減少しAlGaN MQWのAl組成が上昇し251～228 nmと短波長化した。さらに、短波長化するに伴って発光強度が低くなっていく傾向となった。これは発光特性がTM偏光へと変わりc軸に平行の発光強度が弱くなり、c軸に垂直な光が増加したことが原因である。井戸層と障壁層のバンドギャップの差が小さく量子閉じ込めが低下したと考えられる。
AlxGa1-xN多重量子井戸(MQW)の井戸層と障壁層の各々の混晶組成を二次関数的に変調することにより電子と正孔の重なり積分を向上させ、発光効率改善を試みた。井戸層幅：2nm、障壁層幅：7nmの場合のAlGaN量子井戸ではsplit-offバンドの固有値は得られず、井戸の三角ポテンシャルで電子の波動関数の位置は、ほぼ固定される。一方、ホールの波動関数は井戸のプロファイルが平坦化されるに従って、オーバーラップが0.85と改善した。
|
