2018 年度研究成果報告書

顕微分光法によるGaInN混晶半導体のポテンシャル障壁の定量解析と高効率化モデル

研究課題

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研究課題/領域番号	16K06264
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	電子・電気材料工学
研究機関	山口大学
研究代表者	倉井聡山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (80304492)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	顕微分光 / InGaN / 量子井戸構造 / ポテンシャル障壁 / 貫通転位
研究成果の概要	近接場光学顕微分光法を用いて、c面サファイア基板上に作製されたInGaN量子井戸(QW)構造において、貫通転位を起点とした表面ピットに形成される局所的な高エネルギー発光の空間分布を評価した。低温測定により青・緑色QWにおいて暗領域と高エネルギー発光位置に相関が見られることを明らかにし、欠陥位置にエネルギー障壁(高さ200～300 meV)が自己形成されることを直接的に観察した。派生的にカソードルミネッセンス法によりAlGaN QW構造における貫通転位近傍においても局所的高エネルギー発光を観察した。この場合表面ピットは観察されておらず、InGaN系とは異なるメカニズムによる可能性を示した。
自由記述の分野	半導体工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究では、下地構造の異なる青色QW、青色に比べ効率の低い緑色QWおよび深紫外AlGaN QWにおいて貫通転位近傍に自己形成される特異なエネルギー障壁の観察および障壁高さの定量評価を行った。貫通転位近傍にエネルギー障壁が形成され、キャリアが欠陥において非発光となるのを抑制することが青色LEDの高効率化に有用とされており、観測された発光エネルギーの空間分布がデバイスの発光効率改善に繋がる可能性を示した。