1999 年度実績報告書

青-紫外光化合物半導体レーザーの寿命劣化機構解明に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号	10650011
研究機関	鳥取大学
研究代表者	安東孝止鳥取大学, 工学部, 教授 (60263480)
研究分担者	阿部友紀鳥取大学, 工学部, 助手 (20294340) 松浦興一鳥取大学, 工学部, 助教授 (70029122)
キーワード	青-緑色半導体レーザー / ZnSe系半導体 / LD素子劣化機構 / ミクロ欠陥増殖 / 過渡容量分光技術 / 深い欠陥準位
研究概要	II-VI族系青色半導体レーザーの寿命・劣化機構--ミクロ欠陥増殖による劣化-- ZnSe系II-VI族青色半導体LD素子の重要な課題は素子寿命・劣化の問題を克服することである、本研究は素子中の転位・積層欠陥等のマクロ欠陥を除去した高品質LD素子が示す遅いモードの劣化(最終段階のミクロ欠陥による増殖:100-400時間オーダ)のメカニズムを検討し、ミクロ欠陥増殖効果が劣化の主要因であることを解明した: 実験手法:実験試料はZnSe-ZnCdSe単一量子井戸を活性層、ZnMgSSe層を光閉じこめ層とするSCH構造青緑色LED及びLD素子を使用。実際のLD素子動作条件におけるミクロ欠陥(準位)増殖は過渡容量分光手法(DLTS,ICTS,TSCAP法)を併用して検出した。また欠陥の電気的活性度(欠陥の非発光再結合特性)は新しく開発したDouble-Carrier-PuseDLTS実験(欠陥による電子・正孔非発光再結合の検証)により進めた。劣化メカニズム: (i)素子中にマクロ欠陥を含むLD素子の劣化機構:マクロ欠陥はLDの動作条件では通電電流により単独で増殖し急速な素子劣化(数時間)を誘発する(この条件ではミクロ欠陥増殖は生じない) (ii)マクロ欠陥がないLD素子の劣化機構: 非常にゆっくりとした劣化(100時間以上の動作寿命)が進行する:このslow-modeの劣化の主要因はp型ZnMgSSeクラッド層中のミクロ欠陥準位(H0-H1欠陥)の増殖に起因している。 (iii)ミクロ欠陥濃度は100時間動作後では初期濃度(10^<14>cm^<-3>台)の数百倍となりキャリア補償領域に達してくる。 [素子寿命との関係及び制御手法]ミクロ欠陥増殖が最終的な素子寿命を制限する形態として(a)ミクロ欠陥単独による素子絶縁化,(b)マクロ欠陥への構造遷移の二つの可能性がある。この劣化機構から、寿命改善には、ミクロ欠陥の起源となる結晶中の不活性窒素(N^*)の活性化(アクセプタ化)が有効な手法と判定した。

研究成果

(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] M.Adadhi,K.Ando et.al.: "Microscopic Defect Induced Slow-Mode Degradation in II-VI based Blue-Grenn Laser Diodes"Proceedings of the 9th Int.Conf.on II-VI Compounds,Kyoto,Japan 1999,Nov.1-4. 279-279 (1999)
[文献書誌] H.C,Lee,K.Ando et.al.,: "Efficient Blue-Green Light Emiting Diodes of ZnSSe;Te/ZnMgSSe DH Grown by Molecular-Beam-Epitaxy"Proceedings of the 9th lnt.Conf.on II-VI Compounds,Kyoto,Japan 1999,Nov.1-5. 125-125 (1999)
[文献書誌] K.Yoshino,K.Ando et.al.: "Photoliminescence and Photoacoustic Spectra of N-doped ZnSe Epitaxial Layers Grown by Molecular-Bean-Epitaxy"Proceedings of the 9th lnt.Conf.on II-VI Compounds,Kyoto,Japan 1999,Nov.1-5. 73-73 (1999)
[文献書誌] K.Yoshino,K.Ando et.al.: "Nonradiative Carrier-Recombination in p-type ZnSeFilms Grown by Molecular-Beam-Epitaxy"phys.stat.sol.(b). 210. 491-495 (1998)
[文献書誌] 山口勉、安東孝止、他: "II-VI族ワイドバンドギャップ化合物半導体結晶の微視的欠陥とキャリア拡散長"電子情報通信学会論文誌C-II. J81-C-II. 33-41 (1998)
[文献書誌] K.Ando,T.Yamaguchi et.al.,: "Defect Center Characteristics of Wide-bandgap II-VI and III-V Blue-laser Materials"Proceedings of the SPIE Conf.on Physics and Simulation of Optoelectronic Deviceses,Sa Jonose,Ca,USA jan.1998. Vol.3283. 60-68 (1998)

1999 年度 実績報告書

青-紫外光化合物半導体レーザーの寿命劣化機構解明に関する研究

研究代表者

安東 孝止 鳥取大学, 工学部, 教授 (60263480)

研究成果

[文献書誌] M.Adadhi,K.Ando et.al.: "Microscopic Defect Induced Slow-Mode Degradation in II-VI based Blue-Grenn Laser Diodes"Proceedings of the 9th Int.Conf.on II-VI Compounds,Kyoto,Japan 1999,Nov.1-4. 279-279 (1999)

[文献書誌] H.C,Lee,K.Ando et.al.,: "Efficient Blue-Green Light Emiting Diodes of ZnSSe;Te/ZnMgSSe DH Grown by Molecular-Beam-Epitaxy"Proceedings of the 9th lnt.Conf.on II-VI Compounds,Kyoto,Japan 1999,Nov.1-5. 125-125 (1999)

[文献書誌] K.Yoshino,K.Ando et.al.: "Photoliminescence and Photoacoustic Spectra of N-doped ZnSe Epitaxial Layers Grown by Molecular-Bean-Epitaxy"Proceedings of the 9th lnt.Conf.on II-VI Compounds,Kyoto,Japan 1999,Nov.1-5. 73-73 (1999)

[文献書誌] K.Yoshino,K.Ando et.al.: "Nonradiative Carrier-Recombination in p-type ZnSeFilms Grown by Molecular-Beam-Epitaxy"phys.stat.sol.(b). 210. 491-495 (1998)

[文献書誌] 山口勉、安東孝止、他: "II-VI族ワイドバンドギャップ化合物半導体結晶の微視的欠陥とキャリア拡散長"電子情報通信学会論文誌C-II. J81-C-II. 33-41 (1998)

[文献書誌] K.Ando,T.Yamaguchi et.al.,: "Defect Center Characteristics of Wide-bandgap II-VI and III-V Blue-laser Materials"Proceedings of the SPIE Conf.on Physics and Simulation of Optoelectronic Deviceses,Sa Jonose,Ca,USA jan.1998. Vol.3283. 60-68 (1998)

1999 年度実績報告書

安東孝止鳥取大学, 工学部, 教授 (60263480)