極限環境に適合する光・電子集積回路の基礎検討

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650354
• 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)
• 研究分担者: 本田 徹 工学院大学, 工学部, 助教授 (20251671)
• キーワード: GaN / 光・電子集積回路 / ヘテロ・エピタキシ / 歪制御 / マルチ・バッファ層

研究概要

1.電子デバイスに主に用いられているSi半導体と光デバイスに用いられているGaN系半導体とを一体化するためには、ヘテロ界面の制御法の確立が必要である。本研究を進めていく過程で、圧縮歪みと引っ張り歪みとを交互に加えることのできる「多重バッファ層」を導入することで、このヘテロ界面における格子定数や熱膨張係数の違いに起因する歪みを制御できることを見いだした。本年度は、この新しく見いだした「多重バッファ層」により、どの程度までSi基板上に成長したGaNやAlNの窒化物系半導体の格子欠陥が軽減できるのかを、実験的に詳しく調査した。
2.その結果、化学的エッチング法によって求めたエッチピット密度が、直接成長したGaNの場合には10^<10>以上であったものが、本研究で見いだした「多重バッファ層」を導入することで、10^6まで軽減できる事が明らかになった。本研究結果を応用して、GaInNを活性層とする発光ダイオードを試作した結果、昨年度の発光強度に比較し更に発光効率が改善された青色から緑色までの領域の電流注入によるより強い発光が認められた。更に、成長条件を最適化することで、工業的に安価なSi半導体基板上に製作した、実用的で安価な発光ダイオードの供給が可能となろう。

研究成果

• [文献書誌] M.Kurimoto,T.Takano,J.Yamamoto,Y.Ishihara,M.Horie,M.Tsubamoto and H.Kawanishi: "Growth of BGaN/AlGaN Multi-quantum-well Structure by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy"J.Crystal Growth. vol.221. 378-381 (2000)
• [文献書誌] T.Takano,M.Kurimoto,J.Yamamoto,Y.Ishihara,M.Horie and H.Kawanishi: "Improved 250nm UV PL Spectra from BAlGaN/AlN MQW on 6H-SiC Substrate by MOVPE Using TEB"Proc.Int.Warkshop on Nitride Semiconductors IPAP Conf.. Series 1. 147-149 (2000)
• [文献書誌] T.Takano,M.Kurimoto,J.Yamamoto,M.Shibata,Y.Ishihara M.Tsubamoto,T.Honda and H.Kawanishi: "Room Temperature Photoluminescence from BAlGaN-Based Double or Single Heterostructures for UV Laser Diode"Physica status Solidi Rapid Research Note (a). vol.180. 231-234 (2000)
• [文献書誌] T.Honda,M.Kurimoto,M.Shibata,and H.Kawanishi: "Excitonic emission of BGaN grown on (0001) 6H-SiC by metal-organic vapor-phase epitaxy"J.Luminescence. vol.87-89. 1274-1276 (2000)
• [文献書誌] T.Honda,M.Shibata,M.Kurimoto,M.Tsubamoto,J.Yamamoto and H.Kawanishi: "Band-Gap Energy and Effective Mass of BGaN"Jpn.J.Appl.Phys. vol.39. L2389-2393 (2000)