高品質AlGaN結晶の成長と紫外・深紫外発光デバイス

2010 年度 研究成果報告書

• 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-
• 研究課題/領域番号: 18069009
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 工学院大学
• 研究代表者: 川西 英雄 工学院大学, 工学部, 教授 (70016658)
• 連携研究者: 本田 徹 工学院大学, 工学部, 教授 (20251671) ; 長谷川 文夫 工学院大学, 工学部, 教授 (70143170)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: 窒化物半導体 / 深紫外半導体レーザ / p型不純物 / 炭素 / AlGaN / 交互供給法

研究概要

AlGaN系半導体は、人類が利用できる可能性のある半導体としては最もワイドバンドギャップな半導体の一つである。しかしながら、世界的な科学・技術レベルから見ても、未開拓な半導体であった。AlGaN系半導体には、次に示す二つの点で未解決な為である。
(1)発光効率に優れた半導体結晶を如何にして得るか、
(2)電気伝導性制御に優れた不純物半導体となるために、最適な添加不純物がない。本研究では、(1)には、「交互供給法」と命名した新規な結晶成長技術を提案し、これを解決した。また、(2)には、本研究の最終年度に、Al組成の高いAlGaNに対しても有効な新規なp型不純物を発見するとともに、それを利用したp-n接合を世界で初めて実現した。

研究成果

• [雑誌論文] AlGaN系深紫外半導体レーザの現状と課題 (2010)
  • 著者名/発表者名: 川西英雄
  • 雑誌名: Micro-optics News 28No1 ページ: 7-11
• [雑誌論文] Structure and properties of Deep-UV ATGaN MQW laser (2008)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kawanishi
  • 雑誌名: 2008 Int.Nano-Optoelectronics Workshop, iNOW 2008 in Cooperation With Int.Global-COE Summer School (Photonics Integration-Core Electronics : PTCE) and 31st Int.Symposium on Optical Communications, art. No.4634427 ページ: 36-37
• [雑誌論文] Investigation on Conductivity at the Gan/ATN/SiC Subsrate interface for Vertical Nitraide Power FETs (2008)
  • 著者名/発表者名: Yuu Wakamiya, Fumio Hasegawa, Hideo Kawanishi
  • 雑誌名: Physics Status Solidi, (C) No.6 ページ: 1505-1507
• [雑誌論文] Improvement of Crystal Quality of n-AlGaN by Alternate-Source-Feeding Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Isono, Eiichiro Niikura, Koichi Murakawa, Fumio Hasegawa, Hideo Kawanishi
  • 雑誌名: Japan J.Appl.Phys. Vol.46, No.9A ページ: 5711-5714
• [雑誌論文] Reduction of Threading Dislocations in AlGaN/AIN/SiC Epitaxial Layers by Controlled Strain with (AIN/GaN) Multibuffer-layer Structure (2007)
  • 著者名/発表者名: Kouichi Murakawa, Eiichiro Niikura, Fumio Hasegawa, Hideo Kawanishi
  • 雑誌名: Japan.J.Appl.Phys. Vol.46, No.6A ページ: 3301-3304
• [雑誌論文] Tm-mode lasing and anisotropic polarization properties of AlGaN multiple quantum well lasers in deep-ultraviolet spectral region (2007)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kawanishi, Masanori Senuma, Takeaki Nukui
  • 雑誌名: Proceeding of SPIE Photonics West 2007 Vol.6473 ページ: 64731D
• [雑誌論文] Improvement of crystal quality of AIN and AlGaN epitaxial layers by controlling the strain with the (AIN/GaN) multi-buffer layer (2007)
  • 著者名/発表者名: Eiichiro Niikura, Kouichi Murakawa, Fumio Hasegawa, Hideo Kawanishi
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth Vol.298 ページ: 345-348
• [雑誌論文] Experimental energy difference between heavy- or light-hole valence band and crystal-field split-off-hole valence band in Al_xGaN_<1-x>N (2006)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kawanishi Eiichiro Niikura, Mao Yamamoto, Shoichiro Takeda
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. Vol.89, No.25 ページ: 251107-1-251107-3
• [雑誌論文] Extremely weak surface emission from (0001) c-plane AlGaN multiple quantum well structure in deep-ultraviolet spectral region (2006)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kawanishi Masanori Senuma, Mao Yamamoto, Eiichiro Niikura, Takeaki Nukui
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. Vol.89, No.8 ページ: 081121-1-081121-3
• [雑誌論文] Anisotropic polarization characteristics of lasing and spontaneous surface and edge emissions from deep-ultraviolet (λ=240mm) AlGaN multiple-quantum-well lasers (2006)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kawanishi, Masanori Senuma, Takeaki Nukui
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. Vol.89, No.4 ページ: 041126-1-041126-3
• [雑誌論文] 深紫外AlGaN多重量子井戸半導体レーザー光の光学的異方特性 (2006)
  • 著者名/発表者名: 川西英雄、瀬沼正憲、貫井猛晶
  • 雑誌名: 日本光学会(応用物理学会)光学 35巻、5号 ページ: 265-267
• [学会発表] Carbon-doped p-type (0001)plane AlGaN (Al=0.06 to 0.50) with high hole density (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kawanishi, Tatsuya Tomizawa
  • 学会等名: WOCSDTCE-2011
  • 発表場所: Catania, Italia
  • 年月日: 2011-05-31
• [学会発表] Carbon-doped high hole-density (0001)plane AlGaN epitaxial layer grown by LP Metal-Organic Vapor Phase pitaxy (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kawanishi, Tatsuya Tomizawa
  • 学会等名: APWS-2011
  • 発表場所: Toba, Japan.
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] Acceptor Energy Level of Carbon in p-type AlGaN (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kawanishi, Tatsuya Tomizawa
  • 学会等名: APWS-2011
  • 発表場所: Toba, Japan.
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] Achievement of high hole-density by carbone-doped (0001) plane AlGaN epitaxial layerfor optical device applications (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kawanishi, Tatsuya Tomizawa
  • 学会等名: 2011 German-Japanese-Spain Joint Workshop on Frontier Photonics and Electronic material and Devices
  • 発表場所: Granada, Spain.
  • 年月日: 2011-05-17
• [学会発表] Crystal quality control of AlN template grown on SiC substrate using (AlN/GaN) multi-buffer layer and alternate source-Feeding Mo-VPE (2008)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kawanishi, Tomohito Takeda, Yusuke Tsutagawa, Fumio Hasegawa
  • 学会等名: 2^<nd> International Symposium on Growth of III-Nitrides (ISGN-2), Mo-49
  • 発表場所: Shuzenji, Shizuoka, Japan
  • 年月日: 20080706-20080709
• [図書] Mechanical and Thermal Properties of Wide Semiconductors(Wide Bandgap Semiconductor(2.2.4節及び6.2.8節を分担)) (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Yoshikawa, Hasegawa
  • 総ページ数: 70-77(415-417)
  • 出版者: Springer
• [図書] ワイドギャップ半導体光・電子デバイス((2.2.4節)(及び5.2.7節を分担)) (2006)
  • 著者名/発表者名: 高橋、吉川、長谷川
  • 総ページ数: 89-98(384-387)
  • 出版者: 共立出版
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.ns.kogakuin.ac.jp/~wwc1048/
• [産業財産権] 窒化物半導体結晶の成長法、成長装置、および、プログラム (2009)
  • 発明者名: 橋本英喜、堀内明彦、川西英雄
  • 権利者名: 本田技研工業、川西英雄
  • 産業財産権番号: 特許,特許番号10-0895654
  • 取得年月日: 2009-04-23
  • 外国