多段階高温成長法による半極性AlN仮想基板の低転位化と深紫外発光ダイオードの研究

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K05297
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分30010:結晶工学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 定 昌史 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (20400020)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: AlGaN / 半極性面 / PL / EL

研究成果の概要

多段階高温成長法と外部アニール処理を組みあわせることで(11-22)AlN仮想基板の低転位化を行い、欠陥密度を2桁減少することに成功した。高品質AlN仮想基板上に(11-22)AlGaN量子井戸を作製し、室温で明瞭なUVC発光を得た。さらにUVBでの電流注入発光も達成した。(10-13)面の高品質化にも成功し、室温におけるUVB領域での量子井戸発光を光励起、電流注入の両方において実現した。

自由記述の分野

半導体量子構造

研究成果の学術的意義や社会的意義

深紫外光は殺菌をはじめとした幅広い用途を持つため、小型で堅牢、波長可変といった特性を持つLEDを用いた深紫外光源が実現できれば社会の様々な場面で役に立つことが期待される。深紫外LEDの高性能化アプローチの1つとして、半極性面を用いた結晶成長が注目されているが、従来は結晶性が低く満足な特性は得られていなかった。本研究では成長方法を工夫することにより結晶の高品質化を実現し、深紫外波長域において半極性面デバイスで初の室温動作を達成した。本結果は今後の半極性面デバイス実用化へ大きく前進したものといえる。