| 研究課題/領域番号 |
17K17800
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
久志本 真希 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (50779551)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | InGaN / 半極性 / GaNonSi / 発光デバイス |
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| 研究実績の概要 |
窒化物半導体で用いられている(0001)GaNとは異なる(1-101)面上に作製したInGaN薄膜により，(0001)GaNでは実現が難しい黄色～赤色で発光する発光デバイスの作製を目指している．
平成30年度では、チルト層を用いたInGaN発光層の詳細な解析，およびチルトによる緩和を用いずに長波長化の可能性について検討した．
前者では半極性面にInGaN層を積層していくと緩和により結晶面が傾いたInGaN(チルト)層となるが，このInGaN/GaN界面にミスフィット転位が成長面内に発生することおよび，積層欠陥が成長方向に発生することを明らかとした．また，積層欠陥部分ではIn組成が選択的に減少していることがわかり，これにより従来の結晶面とは異なる緩和過程を明らかにし，欠陥周辺が結果的にエネルギーポテンシャルが高くなっていることにより，発光強度が大きく低減されないことが示唆された．
後者では同じ結晶面を用いて，新たに下地のGaN結晶の形状を制御することによって，In組成を部分的に増大させ長波長化が可能であることを発見した．こちらの手法では，選択成長を用いることでエッジ付近へのInの拡散を用いたことで，発光層部分の体積を小さくし光閉じ込めが高くなることや結晶欠陥を低減されていることが示唆される．実際にほかの領域に比べ端面からの発光強度も高いことが判明した．以上のことからInの高組成かの課題の解決策の１つとなりうり，InGaN系デバイスの発光波長の長波長化に有効な手段であるといえる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度はInGaNチルト層における発光層の詳細を解析したことにより，緩和と発光強度の上昇についての検討を行った．これにより緩和過程および，発光層の詳細が判明したことから，今後のさらなる発光強度の向上に向けて必要不可欠な知見を得たと考えられる．加えて来年度の電気特性評価に向けた評価系構築を行ったことから，来年度の電気特性評価へと移行する準備も実施できた．
また当初の計画のInGaNチルト層を用いた発光層の作製だけでなく，新たな下地GaN層の形状制御による発光層形成手法について検討した．下地GaN結晶の形状により，結晶の端部に選択的にIn組成の高い領域が作製できることが判明した．また，この領域は結晶端面から観察すると他の領域に比べ非常に強い発光が実際にIn組成の向上ができることを明らかとした．
以上のように，本年度はInGaNチルト層を用いた発光層の効果検討及び，新たな手法の開発がし，InGaN系長波長発光デバイスの作製に進展が見られた．
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度はInGaNチルト層を用いた発光層による電気特性評価，電流注入による発光特性評価にむけ，デバイスプロセスの構築およびデバイス作製に取り組む．本結晶は10um周期の凹凸のある結晶であることから，これに対応したデバイス作製技術の構築が必要不可欠である．デバイスプロセスの構築後実際に発光デバイスを作製し，電気特性および，EL特性の評価を実施予定である．IV,EL特性だけでなく，チルト層の影響を検討するため，断面におけるエミッション顕微鏡評価等により，電流注入の詳細について検討できるか検討予定である．
加えて下地GaN層の形状制御による，選択的にIn組成を向上させた発光層の長波長化についても検討を実施する．GaN下地結晶の形状制御によるのInGaN発光層形成への影響についておよび，長波長化に向けIn組成向上に向けた結晶成長条件の検討を行う．以上のことから発光強度の高い長波長InGaN発光層の成長を目指す．
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