研究課題
波長250nm-350nm帯の紫外高輝度発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)は、半導体白色光源、高密度光ディスク、殺菌等の医療、化学工業、公害物質の高速分解処理等、さまざまな分野での応用が大変期待されている。しかし、波長360nm以下の高輝度LED・LDは、高輝度紫外発光材料の欠如、ならびにワイドバンドギャップp-型窒化物の欠如のため、未だ実現していない。本研究は波長300-360nmの紫外領域の高輝度発光ダイオードを実現することを目的とする。そのため、ワイドバンドギャップAlGaNにInを加え、4元混晶内でのIn組成変調効果を用いることにより、300nm帯紫外常温高効率発光、および、高濃度p型ドーピングを実現し、それらの技術を用いて300-350nm帯後期度LEDを実現する。平成16年度は、平成15年度に引き続きInAlGaN4元混晶を用いたLEDの高効率化を追及した。貫通転位の大変少ない高品質GaN基板上において、波長352nm、室温CW出力7.4mWの高出力紫外LEDを実現した。このLEDからは、350nm帯表面出射型LEDとしては最高の外部量子効率1.1%が得られた。この結果から、高品質GaN基板使用の有効性が明らかになるばかりでなく、InAlGaN4元混晶が発光層としてAlGaNよりも優れている事が証明された。さらに、貫通転位密度の高いサファイア/GaNテンプレート上にも同様のLEDを作製し、出力4mW、最大外部量子効率1.02%を実現し、InAlGaN4元混晶を用いれば、貫通転位密度が高い場合でも高効率動作が可能である事を明らかにした。さらに、InAlGaN4元混晶成膜の成長温度依存性を調べ、比較的高い圧力において成長したとき不純物混入が少なく高効率発光が得られる事を明らかにした。
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