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発光効率が100%かつ信頼性の高い発光ダイオードやレーザーダイオードを実現するためには、高品質なInxGa1-xN厚膜の実現が必要不可欠である。本研究では従来不可能であったInGaN厚膜実現のため、新規成長手法を用いてInGaN厚膜成長を行った。平成26年度はIn組成を0～25%まで制御することに成功したことに加え、step grade法による高品質な高In組成InGaNの成長の可能性を見出してきた。最終年度である平成27年度はこれまでに得られた知見を元に、①全In組成にわたって組成制御されたInGaN成長、②InGaN厚膜成長に関して検討を行った。
全In組成にわたって組成制御されたInGaN成長の検討においては、熱力学解析によって得られた知見を元に成長条件の最適化を行った。その結果、ほぼ全In組成においてInGaNを成長することに成功した。熱力学解析の結果が示唆するように、NH3供給分圧を増加させることで高温成長時においても、よりIn組成の大きなInGaNが成長できることを明らかにした。またNH3供給分圧が大きな条件で成長したInGaNの光学特性は、一般に窒化物結晶のフォトルミネッセンス(PL)測定時に見られる深い順位に由来するブロードな発光が現れないことを明らかにした。
厚膜成長においては、10μmを越えるIn組成5%のInGaN厚膜の成長に成功した。従来法によって成長したInGaNの膜厚は最大でも2μm程度であり、10μmを超えるような膜厚を持つInGaNを実現した例はこれまでにない。X線構造解析やPL測定を用いて得られたInGaN厚膜の評価を行った所、結晶品質や光学特性を維持したままInGaNの厚膜成長を達成していることが明らかとなった。この結果から、本成長手法はInGaN厚膜の成長手法として有用であることが示唆された。
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