研究課題
基盤研究(B)
AlGaN窒化物混晶に希土類元素をパーセントオーダー導入したIII-N-RE混晶を発光層として用いた発光デバイスの開発と、これをSi基板上にウエハ融着法を用いて一体化することで、光電融合デバイス・システムを開発する事を目的として研究を行った。この研究を通して、以下の成果を得た。(1)イオン注入法を用いて作製したAlGaREN混晶の光学利得が、100cm^<-1>を越える非常に大きな値を有することを明らかにした。これにより、ワンチップ超小型光増幅器への展開が示された。(2)AlGaEuN中のEu励起効率が約30%であることと、400Kにおいても発光効率が低温の50%を維持可能であることを示した。(3)AlGaN/GaN異種接合トランジスタ構造にイオン注入法を用いて発光層となるGaEuN混晶層を2次元電子ガスチャネルに形成した3端子型ホットキャリア励起発光デバイスを実現した。(4)電流注入型の発光素子実現のため、MBE法を用いてAlGaEuN混晶の成長条件を確立し、単一量子井戸構造からの良好な発光特性を得た。(5)GaN/サファイアウエハにSiを直接融着させた場合、融着によりGaN層の発光強度が大きく低下する事が分かった。GaNとSiとのウエハ融着プロセスの大幅な見直しが必要である。以上の成果より、Si/GaN系光電子融合デバイス実現に向けた問題点が明らかにされ他と共に、耐温度特性に優れた発光デバイス実現の可能性が示された。
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