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本研究は、ナノインプリント技術を窒化物半導体に適用し、発光デバイスの高性能化を目指すものである。前年度の結果をもとに、ナノパターン加工サファイア基板上高品質窒化物結晶作製技術の検討後、基板界面および表面ナノ加工窒化物発光・受光デバイス作製と評価の検討を行った。ナノインプリント技術により深さ百ナノメータ程度、数百ナノメータの周期構造を窒化物系発光ダイオードのサファイア基板界面および発光ダイオード表面に施したデバイスに対する発光特性評価を行った。特に、前年度明らかとなった微細構造を有するデバイス発光特性が特徴的な直線状発光することを受けて、発光特性の3次元的空間分布測定を実施した。実験の結果、通常のプレーナー型発光ダイオードでは、デバイス膜厚に大きく依存した内部反射による干渉効果が空間分布に反映されるのに対し、数百ナノメートル周期をもつ発光ダイオードデバイスでは、プレーナー型とは異なる配向特性が観測された。発光波長依存性等を検討した結果、ナノ微細凹凸による光散乱、周期構造による回折効果および凹凸による屈折現象が発光空間分布に特徴的な構造を示す事が明らかになった。これらの効果により、ナノ周期構造発光ダイオードの光出力が通常プレーナー型発光ダイオードより増大することが説明できる。また、最適なナノ周期構造周期と深さをもつ発光ダイオードの作製により配向制御が可能であることを示していると考えられる。
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