| 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 / ジボラン / 歪み緩和 / 光反射 / 残留不純物 / AlGaN系LED / MOCVD / 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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| 研究実績の概要 |
本研究は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ことを特徴とする。現状AlGaN系LEDは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）がある。本研究は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とでこれら課題の解決を目指している。AlGaN発光層は歪みが緩和され、発光層から下面に発光した光は光反射層で上面に反射され、上面に発光した光はバンドギャップが大きいh-BNを透過する。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の実現が期待できる。
2023年度はAlGaN歪み緩和・光反射層上に成膜したn-AlGaN層の透過電子顕微鏡観察を行い、貫通らせん転位、貫通刃状転位の分類と密度を算出することで、歪み緩和と格子緩和の関係を調査した。h-BNへのMgドーピングを試みたが、目標とするMg濃度は得られず、h-BNを用いたトップエミッション型AlGaN系LED構造は電流注入による発光は実現できなかったものの、AlGaN歪み緩和・光反射層上に80%以上の反射率を有する高発光効率のAlGaN/AlGaN-MQWs成膜技術を確立するに至った。
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