青・紫外域発光素子用BAlGaInN/GaN系多層膜と量子井戸の形成とデバイス化

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13026222
• 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: 坂口 孝浩 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (70215622) ; 本田 徹 工学院大学, 工学部, 助教授 (20251671)
• キーワード: 窒化物半導体 / 超格子 / 量子井戸 / 半導体レーザ

研究概要

光波長集積・及びその操作の中で青・紫外域に対応する発光素子を実現するためのBAlGaInN系多層膜と量子井戸構造結晶の実現が本研究に課せられた研究課題であった。本研究では、高品質な窒化物半導体による多層膜あるいは量子井戸構造結晶を製作するためには、ヘテロ界面における歪みを出来るだけ少なくすることが必要であるとの観点と、窒化物半導体特有の「ポラリティー制御」との観点から、結晶成長技術を改良しうる手法を確立した。すなわち、エピタキシャル基板とGaN半導体のエピタキシャル成長層の間に「多重バッファ層」を挿入し、ヘテロ界面における歪みの制御を可能とした。次に、このバッファ層上に表面平坦性に優れ、また、結晶性、光学特性ともに優れたGaN薄膜が成長出来るようになった。また、このように歪みを制御したGaN結晶では、その発光特性が格段に改善されることも実験的に示し、本研究の今後の発展に必要となる基礎技術を確立した。
このように確立した技術を適用し、BAlGaN/AlN-MQW構造結晶を成長し、250nmにおける室温PL発光が達成された。

研究成果

• [文献書誌] 高野, 川西, 栗本, 石原, 堀江: "Improved Optical Quality of BAlGaN/AlN MQW Structure Grown on 6H-Sic Substrate by Controlling Residual ・・・・"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 639. G12.9.1-G12.9.6 (2001)
• [文献書誌] 本田, 川西: "Emission Characteristics of GaN-Based EL Device with AC Operation"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 639. G11.13.1-G11.13.6 (2001)
• [文献書誌] 本田, 佐藤, 橋本, 川西: "GaN Growth by Compound Source MBE Using GaN Powder"Phys.Stat.Sol.(a). 188.2. 587-590 (2001)
• [文献書誌] 高野, 栗本, 山本, 川西: "Epitaxial growth quality BAlGaN quaternary lattice matched to AlN on 6H-Sic substrate ・・・・"(印刷中).