新規半極性結晶面上での窒化物半導体緑色レーザの開発

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19206036
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 船戸 充 京都大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70240827)
• 研究分担者: 川上 養一 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30214604)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 薄膜 / 量子構造 / 窒化物半導体 / 緑色レーザ / 半極性結晶面 / 発光効率 / 偏光

研究概要

新しい結晶面である半極性(11-22)面上に,InGaN/GaN量子井戸をベースとするレーザ構造を作製することを目標とし,その結晶成長,光物性評価を行った.結晶成長条件の探索により,レーザ構造に必要な各層の作製条件を確立した.また,光学異方性としては,量子井戸の構造に依存せずTE偏光しており,面内の偏光方向は,In組成が小さいとき[1-100],30%を超えて大きくなるとき[-1-123]方向であることを初めて見出した.

研究成果

• [雑誌論文] 半極性(11-22)面上InGaN量子井戸の光学特性と緑色レーザー実現の可能性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 船戸充, 上田雅也, 小島一信, 川上養一
  • 雑誌名: レーザー研究 38 ページ: 255-260
  • 査読あり
• [雑誌論文] Weak carrier/exciton localization in InGaN quantum wells for green laser diodes fabricated on semi-polar {20-21} GaN substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, A. Kaneta, Y. Kawakami, Y. Enya, K. Nishizuka, M. Ueno, T. Nakamura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 3 ページ: 021002/1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical properties of InGaN/GaN nanopillars fabricated by postgrowth chemically assisted ion beam etching (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawakami, A. Kaneta, L. Su, Y. Zhu, K. Okamoto, M. Funato, A. Kikuchi, K. Kishino
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 107 ページ: 023522/1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical anisotropy control of non-c-plane InGaN quantum wells (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kojima, H. Kamon, M. Funato, Y. Kawakami
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 48 ページ: 080201/1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth characteristics of AlN on sapphire substrates by modified migration-enhanced epitaxy (2009)
  • 著者名/発表者名: R.G. Banal, M. Funato, Y. Kawakami
  • 雑誌名: J. Crystal Growth 311 ページ: 2834-2836
  • 査読あり
• [雑誌論文] Positive binding energy of a biexciton confined in a localization center formed in a single InxGa1-xN/GaN quantum disk (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Bardoux, A. Kaneta, M. Funato, Y. Kawakami, A. Kikuchi, K. Kishino
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 79 ページ: 155307/1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emission color tunable light-emitting diodes composed of InGaN multifacet quantum wells (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, K. Hayashi, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, T. Mukai
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 93 ページ: 021126/1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monolithic polychromatic light-emitting diodes based on InGaN microfacet quantum wells toward tailor-made solid-state lighting (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, T. Kondou, K. Hayashi, S. Nishiura, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, T. Mukai
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 1 ページ: 011106/1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization switching phenomena in semipolar InxGa1-xN/GaN quantum well active layers (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Ueda, M. Funato, K. Kojima, Y. Kawakami, Y. Narukawa, T. Mukai
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 78 ページ: 233303/1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitonic properties of polar, semipolar, and nonpolar InGaN/GaN strained quantum wells with potential fluctuations (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, Y. Kawakami
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 103 ページ: 093501/1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulated emission at 474 nm from an InGaN laser diode structure grown on a (11-22) GaN substrate (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Kojima, M. funato, Y. Kawakami, S. Masui, S. Nagahama, T. Mukai
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 91 ページ: 251107/1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical gain spectra for near UV to aquamarine (Al, In) GaN laser diodes (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Kojima, U.T. Schwarz, M. Funato, Y. Kawakami, S. Nagahama, T. Mukai
  • 雑誌名: Optics Express 15 ページ: 7730-7736
• [雑誌論文] Efficient green emission from (11-22) InGaN/GaN quantum wells on GaN microfacets probed by scanning near field optical microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawakami, K. Nishizuka, D. Yamada, A. Kaneta, M. Funato, Y. Narukawa, T. Mukai
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 90 ページ: 261912/1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison between optical gain spectra of InxGa1-xN/In0. 02Ga0. 98N laser diodes emitting at 404 nm and 470 nm (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Kojima, M. funato, Y. Kawakami, H. Braun, U.T. Schwarz, S. Nagahama, T. Mukai
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. A 204 ページ: 2108-2111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescence and optical reflectance investigation of semipolar and nonpolar GaN (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Kojima, M. Ueda, M. Funato, Y. Kawakami
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. B 224 ページ: 1853-1856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanisms of metalorganic vapor phase epitaxy of InGaN quantum wells on GaN microfacet structures (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Ueda, K. Hayashi, T. Kondou, M. Funato, Y. Kawakami, Y. Narukawa, T. Mukai
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. C 4 ページ: 2826-2829
  • 査読あり
• [雑誌論文] Additive color mixture of emission from InGaN/GaN quantum wells on structure-controlled GaN microfacets (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Ueda, T. Kondou, K. Hayashi, M. Funato, Y. Kawakami, Y. Narukawa, T. Mukai
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 90 ページ: 171907/1-3
  • 査読あり
• [学会発表] GaNにおけるquasi-cubic近似の破綻と新たに予見される無極性面および半極性面GaN/AlGaN量子井戸構造の特異な光学異方性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石井良太, 金田昭男, 船戸充, 川上養一
  • 学会等名: 第57回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Semipolar III-nitride semiconductors for visible light emitters (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, Y. Kawakami
  • 学会等名: 27th Physics Congress, Samahang Pisika ng Pilipinas
  • 発表場所: Tagaytay, Philippine (plenary)
  • 年月日: 2009-12-28
• [学会発表] Semipolar (11-22)-oriented InGaN/GaN LEDs and their optical properties (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawakami, M. Ueda, A. Kaneta, M. Funato
  • 学会等名: The 2nd Intern. Conf. on White LEDs and Solid State Lighting
  • 発表場所: Taipei, Taiwan(invited)
  • 年月日: 2009-12-16
• [学会発表] Semipolar (11-22)-oriented InGaN/GaN quantum wells (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, Y. Kawakami
  • 学会等名: Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition
  • 発表場所: Shanghai, China(invited)
  • 年月日: 2009-11-03
• [学会発表] Polarization anisotropy in semipolar/polar nitride semiconductor quantum wells (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, Y. Kawakami
  • 学会等名: 8th Intern. Conf. on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Jeju, Korea(invited)
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] AlリッチAlGaN系量子井戸の光物性-InGaN系量子井戸と比較して- (2009)
  • 著者名/発表者名: 川上養一, 船戸充
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山(Invited)
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] 交互供給法によるAlNおよびAlGaN量子井戸の作製と評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 船戸充, 川上養一
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山(Invited)
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Characterization and control of recombination process in nitride semiconductors (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawakami, A. Kaneta, M. Ueda, M. Funato
  • 学会等名: E-MRS Spring meeting 2009
  • 発表場所: Strasbourg, France(Invited)
  • 年月日: 2009-06-11
• [学会発表] Multi-color light-emitting diodes based on GaN micro-structures (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, Y. Kawakami, Y. Narukawa, T. Mukai
  • 学会等名: SPIE Photonic West
  • 発表場所: San Jose, California, USA(Invited)
  • 年月日: 2009-01-29
• [学会発表] Monolithic polychromatic InGaN light-emitting diodes based on micro-facet structures (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, Y. Kawakami
  • 学会等名: Intern. Meeting on Information Display, Intern. Display Manufacturing, Conf. and Asia Display2008
  • 発表場所: Ilsan, Korea(Invited)
  • 年月日: 2008-10-16
• [学会発表] Polarization anisotropy in semipolar InGaN/GaN quantum well active layers (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Ueda, M. Funato, Y. Narukawa, T. Mukai, Y. Kawakami
  • 学会等名: Intern. workshop on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Montreux, Switzerland(Invited)
  • 年月日: 2008-10-09
• [学会発表] 非極性面InGaN量子井戸レーザの光学特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小島一信, 船戸充, 川上養一, 枡井真吾, 長濱慎一, 向井孝志
  • 学会等名: 第55回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 千葉(Invited)
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] Light emitting devices based on semipolar-oriented InGaN/GaN quantum wells (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawakami, M. Ueda, M. Funato, Y. Narukawa, T. Mukai
  • 学会等名: The 14th Intern. Display Workshops
  • 発表場所: Sapporo, Japan(invited)
  • 年月日: 2007-12-07
• [学会発表] Local Spectroscopic Investigations on Semipolar InGaN-Based Nanostructures and Their Application to LEDs (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawakami, A. Kaneta, K. Nishizuka, M. Ueda, K. Kojima, M. Funato, Y. Narukawa, T. Mukai
  • 学会等名: 7th Intern. Conf. on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA(Invited)
  • 年月日: 2007-09-19
• [学会発表] Blue, green, and amber InGaN/GaN light-emitting diodes on semipolar {11-22} GaN bulk substrates (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, T. Kosugi, M. Takahashi, T. Mukai
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌(Invited)
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] 半極性{11-22}GaNバルク基板上InGaN/GaN量子井戸活性層の偏光特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 上田雅也, 船戸充, 川上養一, 成川幸男, 向井孝志
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌(Invited)
  • 年月日: 2007-09-06
• [学会発表] 高In組成InGaNの輻射・非輻射再結合過程の解明と制御 (2007)
  • 著者名/発表者名: 川上養一, 船戸充, 金田昭男, 上田雅也, 小島一信, 成川幸男, 向井孝志
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌(Invited)
  • 年月日: 2007-09-05
• [学会発表] Developments of semipolar (11-22) InGaN/GaN quantum wells and light emitting diodes (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, M. Ueda, Y. Kawakami, Y. Narukawa, T. Mukai
  • 学会等名: The 26th Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: 滋賀(Invited)
  • 年月日: 2007-07-06
• [図書] 窒化物基板および格子整合基板の成長とデバイス特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 船戸充, 川上養一
  • 総ページ数: 104-118
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] Assessment and Modification of Recombination Dynamics in InxGa1-xN-Based Quantum Wells, Advances in Light Emitting Materials, Materials Science Forum (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawakami, A. Kaneta, M. Funato
  • 総ページ数: 249-274
  • 出版者: Trans Tech Publications
• [図書] Semipolar InGaN/GaN quantum wells for highly functional light emitters, Nitrides with Nonpolar Surfaces:Growth, Properties, and Devices edited by Tanya Paskova (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Funato, Y. Kawakami, Y. Narukawa, T. Mukai
  • 総ページ数: 385-411
  • 出版者: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
• [備考]
  • URL: http://www.optomater.kuee.kyoto-u.ac.jp/
• [産業財産権] 窒化物半導体レーザ素子 (2007)
  • 発明者名: 小島一信, 川上養一, 船戸充, 長濱愼一, 枡井真吾
  • 権利者名: 京都大学,日亜化学工業(株)
  • 産業財産権番号: 特許権・2007-239326
  • 出願年月日: 2007-09-14