低次元構造のIII族窒化物による極限機能デバイスの試作研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07505012
• 研究機関: 名城大学
• 研究代表者: 赤さき 勇 名城大学, 理工学部, 教授 (20144115)
• 研究分担者: 天野 浩 名城大学, 理工学部, 講師 (60202694)
• キーワード: GaInN多重量子井戸 / 高精度X線回折 / AlInN / 集束イオンビームエッチング / 紫色レーザーダイオード

研究概要

本研究は、III族窒化物を用いて2次元のみならず、1次元または0次元など低次元構造を作製する事により極限の性能を引き出し、その量子的基礎物性を評価すると共に、短波長発受光極限、高温動作極限、高速動作極限など、III族窒化物半導体の極限を極め、また、それを各種デバイスに応用し、極限機能半導体デバイスを試作する事を目的とする。
本年度は、GaInN/GaN多重量子井戸構造の層厚及びウェル層の組成不均一性について、高精度X線回折装置及び顕微PL装置を用いて評価を行った。その結果、層厚不均一性は1分子層よりはるかに少なく、また、組成不均一性についても最大1%以内と、極めて均一である事を初めて見出した。一方、GaInNは膜厚の増加と共に結晶ねじれが大きくなり、ある臨界の膜厚以上でPLピーク波長の分離が生じる事もわかった。これは、GaNとGaInNの格子不整合に起因する問題と思われる。格子不整合の解決する一手段として、ある組成でGaNに格子整合するAlInN混晶の成長を試み、実際にGaNに格子整合する付近で結晶品質が最も良くなる事を初めて見出した。
更にGaInN系多重量子井戸を活性層に持つレーザーダイオードにおいて、超微細加工性に優れる集束イオンビームエッチング装置を用いた共振器ミラーの端面加工を行い、初めて紫色室温パルス発振に成功した。

研究成果

• [文献書誌] W.Li, P.Bergman, B.Monemar, H.Amano, I.Akasaki: "Photoluminescence decay dynamics in and InGaN/GaN/AlGaN single quantum well" Journal of Applied Physics. 81. 1005-1007 (1997)
• [文献書誌] I.Akasaki and H.Amano: "Crystal growth and conductivity control of group III nitride semiconductors and their application to short wavelength light emitters" Japanese Journal of Applied Physics. 36. 5393-5408 (1997)
• [文献書誌] I.Akasaki and H.Amano: "Progress and prospect of group-III nitride semiconductors" Journal of Crystal Growth. 175/176. 29-36 (1997)
• [文献書誌] S.Chichibu, T.Azuhata, T.Sota, H.Amano, I.Akasaki: "Optical Properties of tensile-strained wurtzite GaN epitaxial layers" Applied Physics Letters. 70. 1-3 (1997)
• [文献書誌] T.Takeuchi, H.Takeuchi, S.Sota, H.Sakai, H.Amano, I.Akasaki: "Quantum-confined Stark effect due to piezoelectric fields in GaInN strained quantum wells" Japanese Journal of Applied Physics. 36. L382-L385 (1997)
• [文献書誌] T.Takeuchi, S.Sota, M.Katsuragawa, M.Komori, H.Takeuchi, H.Amano, I.Akasaki: "Optical properties of strained AlGaN and GaInN on GaN" Japanese Journal of Applied Physics. 36. L177-L179 (1997)
• [文献書誌] I.Akasaki and H.Amano: "Semiconductors and Semimetals Vol.48 Chapter 7,Organometallic Vapor-Phase Epitaxy of Gallium Nitride for High Brightness Blue Light-Emitting Diodes" Academic Press, 469 (1997)
• [文献書誌] I.Akasaki and H.Amano: "Semiconductors and Semimetals Vol.50 Chapter 15,Lasers" Academic Press, 517 (1998)