2015 Fiscal Year Annual Research Report
希土類添加窒化物半導体の希土類周辺構造制御による高励起効率化
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26820113
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小泉 淳 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30418735)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 希土類添加半導体 / 窒化物半導体 / ユウロピウム / 有機金属気相エピタキシャル法 / 赤色発光ダイオード / 共添加 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度、Eu添加GaNを結晶成長する際に、アクセプタ（Zn）とドナー（O）を共添加することで、Eu単独添加やEu,O共添加、Eu,Zn共添加では観測されない、新たな発光ピークを形成できることを示した。今年度は、Eu添加条件の見直しと、添加したEuによりGaN母体のバンド構造中に形成されたトラップ準位の電気的特性評価を行った。(1) 従来からGaNにEuを添加する際の成長温度は重要なパラメータであった。これまで1030℃としていた成長温度を960℃まで下げたところ、発光強度の増大が観測された。また、Znを共添加するためにさらに900℃以下まで成長温度を下げると、3価のEuイオンによる赤色発光が減少することがわかった。そこで、Euイオンの価数を調べるためにSPring-8にてX線吸収端近傍構造（X-ray absorption near edge structure: XANES）測定を行った。これまでの成長条件では、ほぼすべてのEuイオンが3価のイオンとしてドーピングされていた。しかしながら、低温成長した試料では、3価のEuイオンとともに、二価のEuイオンも形成されることがわかった。このことが低温成長における赤色発光減少の原因であると考えられる。また、酸素共添加を促進させるためにN極性GaNへのEu添加を行ったところ、これまでのGa極性GaNへのEu添加と比べてEuがドーピングされにくいことがわかった。(2) 添加したEuイオンがGaNのバンド構造に形成する欠陥準位を、トラップ準位の数を仮定しないでエミッションレートの高分解能測定を可能とするラプラスDLTS（deep-level transient spectroscopy）法により測定を行ったところ、従来の方法では非対称でブロードであったDLTS信号を3種類の欠陥準位に分離できることがわかった。3種類の欠陥準位がよく似た欠陥構造であり、それぞれの形成確率が同程度と仮定すると、直接励起でも観察されているEu-VN-VGa複合欠陥が観測されたと考えられる。
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[Journal Article] Utilization of native oxygen in Eu(RE)-doped GaN for enabling device compatibility in optoelectronic applications2016
Author(s)
B. Mitchell, D. Timmerman, J. Poplawsky, W. Zhu, D. Lee, R. Wakamatsu, J. Takatsu, M. Matsuda, W. Guo, K. Lorenz, E. Alves, A. Koizumi, V. Dierolf, and Y. Fujiwara
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 6
Pages: 8808/1-8
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] GaN/Eu添加GaNナノ構造によるEu発光効率の著しい増大2015
Author(s)
朱婉新, B. Mitchell, D. Timmerman, 小泉淳, T. Gregorkiewicz, 藤原康文
Organizer
平成27年度第2回半導体エレクトロニクス部門委員会第1回研究会
Place of Presentation
大阪工業大学うめきたナレッジセンター（大阪府・大阪市）
Year and Date
2015-07-11 – 2015-07-11
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