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半極性面窒化物半導体を用いた発光デバイスに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14J03143
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関名古屋大学

研究代表者

久志本 真希  名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード半極性面窒化物半導体 / 高In組成 / 長波長 / 半極性窒化物半導体 / Si基板上レーザー / 縦モード
研究実績の概要

本年度は長波長化に向けたSi基板上高In組成(1-101)InGaN発光層の作製について行った。
従来長波長で発光するInGaNでは、低温成長ならびに下地GaNとの格子不整合によって結晶品質が低下し、発光効率が非常に低い問題があった。そこで従来とは異なる結晶面である(1-101)面を用いたInGaN発光層の作製を目指した。この結晶面はIn取り込み効率が良いため他の結晶面に比べ高温で成長が可能である。さらに(1-101)面を含む非極性面は、従来の結晶面とは異なる緩和機構を持つことから、格子不整合の影響を低減可能である。
これらの特長を持つ(1-101)面GaN上に従来の成長速度の数倍でInGaNを成長した結果、In取り込み効率の上昇により高温で成長可能で、成長レートが早いにもかかわらず平坦性の良い結晶の作製に成功した。
次に更なる長波長化のため意図的にInGaN層を緩和させ、上記で述べた緩和機構を利用した長波長化を試みた。その結果、成長温度やIn原料を変化させることなく、InGaN層の膜厚の増加により長波長化することに成功した。この手法で長波長化すると、従来とは異なり発光強度が低下することなく長波長化が可能であった。
最後にこの意図的に緩和したInGaN層を発光層下に挿入した発光層を提案した。実際に緩和したInGaN層上にInGaN/GaN発光層を成長した結果、緩和したInGaN層を挿入した発光層は未挿入の発光層に比べ長波長化し、発光強度が上昇するという結果が得られた。
以上より長波長で発振するSi基板上LD作製に向け、発光層の結晶性向上ならびに発光効率の向上に成功した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Growth of semipolar (1-101) high-indium-content InGaN quantum wells2016

    • 著者名/発表者名
      Maki Kushimoto, Yoshio Honda, Hiroshi Amano
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 5S ページ: 05FA10-05FA10

    • DOI

      10.7567/jjap.55.05fa10

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optically pumped lasing properties of (1-101) InGaN/GaN stripe multiquantum wells2015

    • 著者名/発表者名
      Maki Kushimoto
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 8 号: 2 ページ: 022702-022702

    • DOI

      10.7567/apex.8.022702

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 半極性(1-101)GaNストライプ結晶上 高In組成InGaN成長2015

    • 著者名/発表者名
      久志本真希、本田善央、天野浩
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Si 基板上(1-101)InGaN ストライプレーザー作製に向けた共振器構造2015

    • 著者名/発表者名
      久志本真希、本田善央、天野浩
    • 学会等名
      第7 回窒化物半導体結晶成長講演会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-05-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Growth and characterization of semipolar (1-101)high-indium-content quantum wells on Si(001)2015

    • 著者名/発表者名
      Maki Kushimoto, Yoshio Honda, Hiroshi Amano
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Growth of III-Nitrides
    • 発表場所
      Hamamatsu, Japam
    • 年月日
      2015-05-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lasing Properties of (1-101) InGaN/GaN Stripe Cavity Structure on Patterned (001) Si Substrate2015

    • 著者名/発表者名
      Maki Kushimoto, Yoshio Honda, Hiroshi Amano
    • 学会等名
      The 3th International Conference on Light-Emitting Devices and
    • 発表場所
      Yokohama,Japan
    • 年月日
      2015-04-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lasing properties of (1-101) InGaN/GaN stripe cavity structure2015

    • 著者名/発表者名
      Maki Kushimoto
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Light-Emitting Devices and Their Industrial Applications (LEDIA'15)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Japan
    • 年月日
      2015-04-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] (001)Si基板上半極性面InGaN光共振器の誘導放出特性2015

    • 著者名/発表者名
      久志本真希
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス、神奈川
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical gain spectra of (1–101) InGaN stripe cavity structures on a patterned (001) Si substrate2014

    • 著者名/発表者名
      Maki Kushimoto
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors(IWN2014)
    • 発表場所
      WrocŁaw, Poland
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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