| 研究課題/領域番号 |
17360170
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| 研究機関 | 独立行政法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
王 学論 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 主任研究員 (80356609)
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| 研究分担者 |
小倉 睦郎 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 主任研究員 (90356717)
長宗 靖 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 主任研究員 (20218027)
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| キーワード | 発光ダイオード / 光取出し効率 / 形状基板 / 量子細線 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、V溝形基板に基づく光取出し効率の極めて高い半導体発光ダイオードの開発である。本年度では、「電流注入領域・発光領域分離型」という全く新しいタイプの発光ダイオードを提案し、その動作特性の実証を行った。この発光ダイオードの動作原理は、電流注入のためのオーミック電極をバンドギャップエネルギーの高い結晶面(V溝の傾斜面)にのみ選択的に形成し、注入されたキャリアがバンドギャップエネルギーの低い結晶面(V溝間の平坦面量子井戸およびV溝底の量子細線)に移動し、そこで発光させることによって電流注入領域と発光領域とを空間的に分離することである。これによって、従来のデバイスで問題となっていた金属電極による光の遮蔽を完全になくすことが原理的に可能になり、光の取り出し効率が著しく向上されるものと期待される。次に、AlGaAs/GaAsを材料として用い、上記発光ダイオードの作製を行った。試料は標準的な有機金属エピタキシー法を用いて周期4μmのGaAs基板上に成長した。活性層はGaAs/Al_<0.3>GaAsの単一量子井戸である。表面側のオーミック電極はセルフアライン的な手法を用いて、V溝間の平坦面および傾斜面の一部を露出させるように、V溝の一部にのみ選択的に形成した。このように作製したデバイスの発光スペクトルを測定した結果、平坦面量子井戸およびV溝底量子細線から傾斜面量子井戸よりもかなり強い発光が観測され、傾斜面から注入されたキャリアが効率よく平坦面量子井戸および量子細線に移動したことがはっきりと確認できた。室温、連続動作の条件において、サイズ1mm^2のチップから約15%の光取出し効率が得られている。これは、従来の平坦基板の場合に比べて、10倍以上高い光取出し効率である。
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