InAlGaN窒化物4元混晶を用いた紫外高効率発光デバイスの研究

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: 18069014
• 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: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 平山 秀樹 独立行政法人理化学研究所, テラヘルツ量子素子研究チーム, チームリーダー (70270593)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: 深紫外LED / AlGaN / InAlGaN4元混晶 / 内部量子効率 / 貫通転位密度 / 結晶成長 / 外部量子効率 / 注入効率

研究概要

波長250nm-350nm帯の深紫外発光ダイオード(LED)は、殺菌、浄水、医療分野、白色照明、生物分野などの幅広い分野での応用が期待されている。本研究では、パルス供給結晶成長法を用いた窒化アルミニウム(AlN)の低貫通転位密度の低減、InAlGaN窒化物4元混晶を用いた高内部量子効率発光層の実現、多重量子障壁を用いた電子リーク抑制による注入効率の改善など行うことにより、高効率深紫外LEDを実現した。

研究成果

• [雑誌論文] Marked Enhancement in the Efficiency of Deep-Ultraviolet AlGaN Light-Emitting Diodes by Using a Multiquantum-Barrier Electron Blocking Layer (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Hirayama, Y.Tsukada, T.Maeda, N.Kamata
  • 雑誌名: Appl.Phys.Express 3 ページ: 031002
• [雑誌論文] 222-282nm AlGaN and InAlGaN based high-efficiency deep-UV-LEDs fabricated on high-quality AlN on sapphire (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Hirayama, N.Noguchi, S.Fujikawa, J.Norimatsu, T.Takano, K.Tsubaki, N.Kamata
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (a) 206 ページ: 1176-1182
• [雑誌論文] 227 nm AlGaN light-emitting diode with 0.15 mW output power realized using thin quantum well and AlN buffer with reduced threading dislocation density (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Hirayama, N.Noguchi, T.Yatabe, N.Kamata
  • 雑誌名: Appl.Phys.Express 1 ページ: 051101
• [雑誌論文] 231-261nm AlGaN deep-ultraviolet light-emitting diodes fabricated on AlN multilayer buffers grown by ammonia pulse-flow method on sapphire (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Hirayama, T.Yatabe, N.Noguchi, T.Ohashi, N.Kamata
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 91 ページ: 071901
• [備考] 受賞
• [備考] 第43回市村学術賞功績賞 平山秀樹 「AlGaN系精密結晶成長技術の開拓と深紫外LEDの先駆的研究」、2011年4月
• [備考] 第24回日本IBM科学賞エレクトロニクス部門 平山秀樹 「AlGaN系半導体結晶の高品質化と深紫外LEDの先導的開発」、2010年11月
• [備考] IWN国際会議ベストポスター賞 M.Akiba, H.Hirayama, Y.Tsukada N.Maeda and N.Kamata "Efficiency Enhancement in AlGaN Deep-UV LEDs using High-Reflectivity Al-based p-type Electrode"、2010年9月
• [備考] 新聞その他報道など
• [備考] 2007年9月21日、朝日新聞「紫外線発光ダイオード開発」
• [備考] 2008年7月7日、日刊工業新聞「殺菌用紫外線LED世界最高出力」
• [備考] 2010年2月26日、毎日新聞「殺菌力強いLED、紫外光実用化レベルへ」
• [産業財産権] 窒化物半導体多重量子構造を有する発光素子及びその製造方法 (2010)
  • 発明者名: 平山秀樹
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権番号: 2010-038912
  • 出願年月日: 2010-02-24
• [産業財産権] 光半導体発光素子及びその製造方法 (2010)
  • 発明者名: 平山秀樹、大橋智昭、鎌田憲彦
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権番号: 4538476
  • 取得年月日: 2010-06-25