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非極性面InGaN量子井戸構造における電子状態とキャリアダイナミクスに関する研究

Research Project

Project/Area Number 17J11367
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Crystal engineering
Research InstitutionKanazawa Institute of Technology

Principal Investigator

坂井 繁太  金沢工業大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords窒化物半導体 / 非極性面InGaN量子井戸 / 内部量子効率 / 変形ポテンシャル / 光音響・発光同時測定 / kp摂動理論 / AlGaN量子井戸
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、(1) kp摂動理論に基いて窒化物半導体の電子状態を調べる研究と、(2)光音響・発光同時測定法を用いた内部量子効率評価の信頼性の検証及び測定系の構築を並行して実施した。
(1)非極性InGaN 量子井戸の電子状態の解明に向け、InGaNの変形ポテンシャルを決定した。本研究では、価電子帯分裂エネルギーが変形ポテンシャルの異方性に敏感であるという性質を利用し、過去に報告された全ての価電子帯分裂エネルギーの実測値と、kp摂動理論に基づいた計算値が一致するように変形ポテンシャルを決定した。また、InGaNに非常に関連性の高い材料であるAlGaNの電子状態を調べる研究も付随して実施した。AlGaN量子井戸の価電子帯上端に本来離れて位置する3本のバンドが、特定の条件下において、非常に接近し、これにより価電子帯構造が大きく変調されることを明らかにした。この状況下では、量子井戸であるのにも関わらず状態密度が量子細線型のような形状になることを新たに見出した。
(2)半導体のキャリアダイナミクスの理解においては、内部量子効率(IQE)を正確に理解することが極めて大切である。報告者の所属する研究グループでは光音響・発光同時測定法を用いてIQEを評価する手法を提案しているが、本研究の対象であるInGaN量子井戸においては、活性層の厚さが数 nmと極めて薄く、光の吸収量が少ないため、同様の評価系を用いても、IQEを精度良く測定できないことが関連学会等において指摘されていた。そこで今年度は、InGaN量子井戸のIQEの測定における信頼性の検証及び評価系の構築を実施した。本研究は所属する研究グループが連携して進め、報告者はその中において、評価系構築におけるアドバイスや実験結果の解析及び解釈、外部発表における補助を努めた。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2018 2017

All Journal Article (1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] 光音響・発光同時計測によるInGaN量子井戸の内部量子効率の測定2017

    • Author(s)
      清水奈緒人, 高橋佑知, 小林玄季, 中納隆, 坂井繁太, 山口敦史, 蟹谷裕也, 冨谷茂隆
    • Journal Title

      信学技報

      Volume: 117 Pages: 1-6

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimation of internal quantum efficiency in III-nitride materials using simultaneous photo-acoustic and photoluminescence measurements2018

    • Author(s)
      Atsushi A. Yamaguchi, Naoto Shimizu, Shigeta Sakai, Takashi Nakano, Haruki Fukada, Yuya Kanitani, and Shigetaka Tomiya
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Quantum-wire-like density of states in c-plane AlGaN quantum wells in polarization-crossover composition region2017

    • Author(s)
      Shigeta Sakai, Takuto Minami, Kazunobu Kojima, Shigefusa F. Chichibu, and Atsushi A. Yamaguchi
    • Organizer
      12th International Conference on Nitride Semiconductors
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] IQE quantication of nitride semiconductors -Simultaneous photo-acoustic and photoluminescence measurements for InGaN quantum wells-2017

    • Author(s)
      Atsushi A. Yamaguchi, Takashi Nakano, Shigeta Sakai, Haruki Fukada, Yuya Kanitani, and Shigetaka Tomiya
    • Organizer
      The 5th International Conference on Light-Emitting Devices and Their Industrial Applications
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Carrier dynamics studies of III-nitride materials using photo-acoustic and photoluminescence measurements2017

    • Author(s)
      Atsushi A. Yamaguchi, Takashi Nakano, Shigeta Sakai, Haruki Fukada, Yuya Kanitani, and Shigetaka Tomiya
    • Organizer
      12th International Conference on Nitride Semiconductors
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Carrier dynamics studies of III-nitride materials using simultaneous photo-acoustic and photoluminescence measurements2017

    • Author(s)
      Atsushi A. Yamaguchi, Naoto Shimizu, Shigeta Sakai, Takashi Nakano, Haruki Fukada, Yuya Kanitani, and Shigetaka Tomiya
    • Organizer
      The11th International Symposium on Semiconductor Light Emitting Devices
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 偏光遷移領域におけるc 面AlGaN量子井戸構造の量子細線型状態密度2017

    • Author(s)
      坂井繁太, 南琢人, 小島一信, 秩父重英, 山口敦史
    • Organizer
      第77 回応用物理学会秋期学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 光音響・発光同時計測によるInGaN 量子井戸の内部量子効率の測定2017

    • Author(s)
      清水奈緒人, 高橋佑知, 小林玄季, 中納隆, 坂井繁太, 山口敦史, 蟹谷裕也, 冨谷茂隆
    • Organizer
      電子情報通信学会レーザ・量子エレクトロニクス研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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