大口径シリコン基板上の四元混晶窒化ガリウム系発光・電子デバイスに関する研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18360169
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 江川 孝志 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (00232934)
• 連携研究者: 神保 孝志 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (80093087) ; 石川 博康 名古屋工業大学, 工学研究科, 准教授 (20303696)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 有機金属気相成長法 / 四元混晶半導体 / 窒化物半導体 / 発光ダイオード / 量子井戸 / フォトルミネッセンス / X線回折 / 高電子移動度トランジスター

研究概要

高温成長させてAlGaN/AlN中間層と歪超格子を用いてSi基板上に高品質のGaN層を総膜厚6μmまで成長できた。AlN/Siの界面における伝導帯のバンド不連続と価電子帯のバンド不連続はそれぞれ2.3±0.4eV、2.8±0.4eVと求められた。発光波長310nm付近のInAlGaN量子井戸構造を作製した。InAlGaN/GaN HEMTではしきい値電圧が0.21Vのノーマリオフ特性が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Influence of pulse width on electroluminescence and junction temperature of AlInGaN deep ultraviolet light-emitting diodes (2008)
  • 著者名/発表者名: J. C. Zhang, Y. H. Zhu, T. Egawa, S.Sumita, M. Miyoshi and M. Tanaka
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. Vol.92, No.19 ページ: 191917-1-191917-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] AlInN-based ultraviolet photodiode grwon by metal organic chemical vapor deposition (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Senda, H. Jiang and T. Egawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. Vol.92, No.20 ページ: 203507-1-203507-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] AlN/AlGaN/GaN MIS-HEMTs with recessed source/drain Ohmic contact (2008)
  • 著者名/発表者名: S. L. Selvaraj, T. Ito, Y. Terada and T. Egawa
  • 雑誌名: phys. Stat. Sol. (c)5, No.9 ページ: 2988-2990
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trap states in n-GaN grown on AlN/sapphire template by MOVPE (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ito, M. Yoshikawa, A. Watanabe andT. Egawa
  • 雑誌名: phys. Stat. Sol. (c)5, No.9 ページ: 2998-3000
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metalorganic Chemical Vapor Deposition and Material Characterization of Lattice-Matched InAlN/GaN Two-Dimensional Electron Gas Heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Miyoshi, Y. Kuraoka, M. Tanaka and T. Egawa
  • 雑誌名: Applied Physics Express Vol.1, No.8 ページ: 081102-1-081102-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integration of Photonic Crystals on GaN-Based Blue LEDs Using Silicon Mold Substrates (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Orita, Y. Takase, Y. Fukushima, M. Usuda, T. Ueda, S. Takigawa, T. Tanaka, D. Ueda and T. Egawa
  • 雑誌名: IEEE J. Quantum Electronics Vol.44, No.10 ページ: 984-989
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of electrical properties in GaN grown on Si(111) and c-sapphire substrate by MOVPE (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ito, Y. Nomura, S. L. Selvaraj and T. Egawa
  • 雑誌名: J. Crystal Growth Vol.310 ページ: 4896-4899
  • 査読あり
• [雑誌論文] AlN/AlGaN/GaN metal-insulator-semiconductor high-electron-mobility transistor on 4 in. silicon substrate for high breakdown characteristics (2007)
  • 著者名/発表者名: S. L. Selvaraj, T. Ito, Y. Terada and T. Egawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. Vol.90, No.17 ページ: 173506-1-173506-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum-well and localized state emissions in AlInGaN deep ultraviolet light-emittng diodes (2007)
  • 著者名/発表者名: J. C. Zhang, Y. H. Zhu, T. Egawa, S. Sumiya, M. Miyoshi and M. Tanaka
  • 雑誌名: ,Appl. Phys. Lett. Vol.91, No.22 ページ: 221906-1-221906-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] GaN growth on 150-mm-diameter (111) Si substrates (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Ubukata, K. Ikenaga, N. Akutsu, A. Yamaguchi, K. Matsumoto, T. Yamazaki and T. Egaw
  • 雑誌名: J. Crystal Growth Vol.298 ページ: 198-201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Al composition dependent properties of quaternary AlInGaN Schottky diodes (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Liu, H. Jiang, T. Egawa, B. Zhang and H. Ishikawa
  • 雑誌名: J. Appl. Phys Vol.99, No.12 ページ: 123702-1-123702-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Quaternary AlInGaN/GaN Heterostructure Field Effect Transistors on Sapphire Substrate (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Liu, T. Egawa H. Jiang, B. Zhang and H. Ishikawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys Vol.45, No.7 ページ: 5728-5731
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of drain current density by inserting 3 nm Al layer in the gate of AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors on 4 in. silicon (2006)
  • 著者名/発表者名: S. L. Selvaraj, T. Egawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. Vol.89, No.19 ページ: 193508-1-193508-3
  • 査読あり
• [学会発表] GaN-Based LEDs Grown on Si by MOCVD (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Egawa
  • 学会等名: Materials research society (MRS) spring meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ
  • 年月日: 2008-03-26
• [学会発表] Present status of MQW InGaN-based LED on Si substrate (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Egawa
  • 学会等名: First International Conference on White LEDs and Solid State Lighting
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-11-28
• [学会発表] Highly Efficient GaN-Based LEDs with Photonic Crystals Replicated from Patterned Si Substrates (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Egawa
  • 学会等名: 2006 IEEE International Electron Devices Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ
  • 年月日: 2006-12-13
• [学会発表] Realization of normally-off quaternary AlInGaN/GaN HEMT on sapphire substrate (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Egawa
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2006-10-23
• [図書] 高周波半導体材料・デバイスの新展開 (2006)
  • 著者名/発表者名: 江川孝志, 他26名
  • 総ページ数: 99-107
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://www.nitech.ac.jp/gene_inf/g60/g60_050/RENDES.html
• [産業財産権] 半導体装置およびその製造方法 (2008)
  • 発明者名: 江川孝志、山本信幸、杉本重幸
  • 権利者名: 国立大学法人 名古屋工業大学、中部電力株式会社
  • 産業財産権番号: 特許,権特願2008-178786
  • 出願年月日: 2008-07-09
  • 外国
• [産業財産権] 発光素子 (2007)
  • 発明者名: 江川孝志、角谷茂明、柴田智彦、三好実人、田中光浩
  • 権利者名: 国立大学法人 名古屋工業大学、日本ガイシ(株)
  • 産業財産権番号: 特許,権特願2007-002511
  • 出願年月日: 2007-01-10
  • 外国
• [産業財産権] 発光素子 (2006)
  • 発明者名: 江川孝志、伊藤統夫
  • 権利者名: 国立大学法人 名古屋工業大学、同和鉱業(株)
  • 産業財産権番号: 特許,権特願2006-209136
  • 出願年月日: 2006-07-31
  • 外国