| 研究課題/領域番号 |
14205006
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
応用物性・結晶工学
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| 研究機関 | 独立行政法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
平山 秀樹 独立行政法人理化学研究所, 石橋極微デバイス工学研究室, 先任研究員 (70270593)
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| 研究分担者 |
岩井 荘八 理化学研究所, 半導体工学研究室, 先任研究員 (40087474)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
53,300千円 (直接経費: 41,000千円、間接経費: 12,300千円)
2004年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2003年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2002年度: 29,380千円 (直接経費: 22,600千円、間接経費: 6,780千円)
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| キーワード | InAlGaN4元混晶 / ワイドバンドギャップ / MOCVD法 / In組成変調 / 紫外LED / フォトルミネッセンス / 貫通転位密度 / 紫外高効率発光 / 紫外半導体レーザ / 貫通転移密度 / GaN基板 / 交互供給成長法 / 内部量子効率 / MOCVD成長 / Mgドーピング / 交互供給法 / 深紫外LED / 電流注入 |
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| 研究概要 |
波長250nm-350nm帯の紫外高輝度発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)は、半導体白色光源、高密度光ディスク、殺菌等の医療、化学工業、公害物質の高速分解処理等、さまざまな分野での応用が大変期待されている。しかし、波長360nm以下の高効率LED・LLは、高輝度紫外発光材料の欠如、ならびにワイドバンドギャップP-型窒化物の欠如のため、未だ実現していない。本研究は波長300-360nmの紫外領域の高輝度発光ダイオードを実現することを目的とする。そのため、ワイドバンドギャップAlGaNにInを加え、4元混晶内でのIn組成変調効果を用いることにより、300nm帯紫外常温高効率発光、および、高濃度P型ドーピングを実現し、それらの技術を用いて300-350nm帯高効率LEDを実現する。
本研究では、まず、InAlGaN4元混晶の高品質結晶作製および量子井戸構造最適化を行い、波長280-380nmの広い紫外波長域において内部量子効率10%以上の室温高効率発光を実現した。特に、波長330nm帯では、青色発光と同様の内部量子効率50%以上を達成し、紫外LED、LDへの応用の重要性を実証した。InAlGaNを発光層に用いた波長308-312nm(国内最短波長)の紫外LEDを作製し、室温においてサブミリワットの高輝度発光を得た。さらに、貫通転位の少ない高品質GaN基板上にInAlGaN量子井戸LEDを作製し、波長352m、室温CW出力7.4mWの高出力紫外LEDを実現した。このLEDからは、350nm帯表面出射型LEDとしては最高の外部量子効率1.1%が得られた。これらの結果から、InAlGaN4元混晶が発光層としてAlGaNよりも優れている事が実証され、今後、高効率紫外LED、LDの発光層として大変重要である事を明らかにした。
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