| 研究領域 | 窒化物光半導体のフロンティア-材料潜在能力の極限発現- |
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| 研究課題/領域番号 |
18069002
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
吉川 明彦 千葉大学, 工学部, 教授 (20016603)
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| 研究分担者 |
石谷 善博 千葉大学, 工学部, 助教授 (60291481)
崔 成伯 千葉大学, 工学部, 助手 (00361410)
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| キーワード | 窒化物半導体 / 窒化インジウム(InN) / ナノ構造光デバイス / 超格子・量子井戸 / バンドパラメータ / 光電子物性の赤外分光評価 / 分光エリプソメトリ / 表面・界面物性 / エピタキシ制御 / 貫通転位 |
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| 研究概要 |
(1)高InNモル比InGaNの残留電子濃度解析と不均一性を考慮したバンドパラメータ解析
(1)GaNテンプレート上へのIII族極性InNエビ膜中の貫通転位を系統的に解析し、10^8cm^<-2>程度存在するらせん成分貫通転位が表面スパイラルヒロックの原因であり、10^<10>cm^<-2>程度存在する刃状成分貫通転位が3-5x10^<17>cm^<-3>程度存在する残留ドナの主な起源である可能性を示した。
(2)200cm^<-1>までの赤外反射分光および分光エリプソメトリにより、空間的不均一性(表面・エビ膜と基板界面・結晶コラム界面・バルク本体)のある薄膜試料で、各部位を区別して、その電子濃度・移動度の解析可能な手法を開発した。
(3)高InNモル比InGaN混晶の真性領域のバンドギャプを求め、その混晶湾曲因子が0.7eVから1.4eVの範囲にあることを示した。
(4)InNのp型伝導制御へ向け、Mgドープを系統的に検討し、付着係数がほぼ1で、Mg固相濃度10^<20>cm^<-3>程度までドープできることを示した。ホール効果測定では全てn型であったが、Mgドープによるアクセプタ準位(〜60meV)の補償効果で、電子濃度はまず減少した。しかし、Mgドープ濃度が高くなると再び高いn型伝導を示し、複合ドナ準位が形成されることを示唆した。
(2)高格子不整合InN/In_xGa_<1-x>N系でのナノデバイス構造特性と光・電子物性の特徴の検討
(5)III族極性結晶成長下での精密表面ストイキオメトリ制御が、表面・界面の平坦性と組成均一性に優れたInN/InGaN多重量子井戸構造の形成に必要であることを示し、x=0.7の多重量子井戸で井戸幅が約1nm以下で疑似格子整合性が実現された。
(6)井戸幅0.5から1.5nmの多重量子井戸で圧電分極電界が10^6V/cmのオーダであり、室温フォトルミネッセンス波長が1.42から1.81μmまで制御可能であることを示した。
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