| 研究課題/領域番号 |
21K04147
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
山田 永 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60644432)
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| 研究分担者 |
熊谷 直人 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (40732152)
山田 寿一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, ラボ研究主幹 (20358261)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 六方晶窒化ホウ素 / AlGaN / UV-LED / MOCVD / 残留不純物 / 格子緩和 / 貫通転位 / ジボラン / 歪み緩和 / 光反射 / AlGaN系LED / トップエミッション型 / 紫外光域 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
紫外光域の高輝度光源実現のため、六方晶窒化ホウ素（h-BN）を用いたトップエミッション型AlGaN系LED構造をMOCVDで一貫成長にて行う。AlGaN系LEDの4つの課題（格子整合する基板が存在しない、正孔注入効率が低い、電子オーバーフロー、低Al組成AlGaNやGaNに吸収される）を解決するため、AlGaN歪み緩和・光反射超格子層およびAlGaNとの正孔障壁が低いh-BN正孔注入層を用いる。これらをMOCVD一貫成長にて行うことで急峻な界面と残留不純物の低減が可能となるため高効率LEDが実現できる。この新しい紫外光域トップエミッション型LED構造の作製及び高効率化の実証を行う。
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| 研究成果の概要 |
発光層よりも大きなバンドギャップを有する六方晶窒化ホウ素（h-BN）を用いたトップエミッション型AlGaN系LED構造をMOCVDで一貫成長にて行い、紫外光域の高輝度光源実現を目指した。AlN下地上に表面平坦性を維持したまま、完全に格子緩和かつ280nm帯で>80%の反射率を有するAlGaN歪み緩和・光反射層の成膜に成功し、その上に成膜したAlGaN-MQWsは室温で強いPL発光が観測され、その半値幅は5nmであった。またh-BN膜の残留不純物として原料、MOCVD部材からの混入起源を同定し、C濃度、O濃度、Si濃度を2桁減少させることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現状のAlGaN系UV-LEDが直面している4つの課題（格子整合する基板が存在しない、正孔注入効率が低い、電子オーバーフロー、低Al組成AlGaNやGaNに吸収される）に対して、本研究はボトルネック解消となる一つのアプロ―チを示した。AlN下地上に表面平坦性を維持したまま、完全に格子緩和するAlGaN成膜技術はUV-LEDのみならずVCSEL、さらには電子デバイスへの応用が期待できるものであり、学術的・社会的意義がある。
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