気相拡散支配面積選択成長による窒化物半導体集積多波長光源

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20686022
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 杉山 正和 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (90323534)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: InGaN / MOVPE / 選択成長 / 多重量子井戸 / 発光ダイオード / 波長シフト

研究概要

InGaN/GaN多重量子井戸の選択成長において,幅100μm以上の広幅マスクを用いて製膜種の気相拡散効果を有効活用し,発光波長の面内変調を可能にした.その背後にあるメカニズムをGaN,InN,InGaNバルク膜の選択成長の解析を通して明らかにした.さらに広範囲の発光波長変調を狙い,c面GaN上に成長した6角錐表面に出現する非極性面にInGaN/GaN量子井戸を成長する手法を考案し,それを利用した多色発光LEDの試作に成功した.

研究成果

• [雑誌論文] Continuous wavelength modulation of semi-polar plane InGaN/GaN MQWs based on vapor-phase-diffusion-based selective-area pyramidal growth (2011)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Fujiwara, Yoshiaki Nakano, Masakazu Sugiyama
  • 雑誌名: Physica Status Solidi A vol.208, no.5 ページ: 1203-1205
• [雑誌論文] Selectivity enhancement by hydrogen addition in selective area metal-organic vapor phase epitaxy of GaN and InGaN (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Shioda, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, Yoshiaki Nakano
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (A) vol.207, no.6 ページ: 1375-1378
• [雑誌論文] Role of vapor-phase diffusion in selective-area MOVPE of InGaN/GaN MQWs (2009)
  • 著者名/発表者名: Yuki Tomita, Tomonari Shioda, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, Yoshiaki Nakano
  • 雑誌名: J.Crystal Growth 311 ページ: 2813-2816
• [雑誌論文] Selective Area Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy of Nitride Semiconductors for Multicolor Emission (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Shioda, Yuki Tomita, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, Yoshiaki Nakano
  • 雑誌名: J.Selected Topics in Quantum Electronics(Invited Paper) Vol.15, No.4 ページ: 1053-1065
• [雑誌論文] Selective area metal-organic vapor-phase epitaxy of InN, GaN and InGaN covering whole composition range (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Shioda, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, Yoshiaki Nakano
  • 雑誌名: J.Crystal Growth 311 ページ: 2809-2812
• [雑誌論文] Optical and Structural Characterization of InGaN/GaN Multiple Quantum Wells by Epitaxial Lateral Overgrowth (2009)
  • 著者名/発表者名: Masakazu Sugiyama, Tomonari Shioda, Yuki Tomita, Takahisa Yamamoto, Yuichi Ikuhara, Yoshiaki Nakano
  • 雑誌名: Material Transactions Vol.50 No.5 ページ: 1085-1090
• [雑誌論文] Monolithically integrated InGaN-based multicolor light-emitting diodes fabricated by wide-sripe selective area metal organic vapor phase epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Shioda, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, Yoshiaki Nakano
  • 雑誌名: Applied Physics Express vol.3, no.9 ページ: 092104-1-3
• [学会発表] Continuous wavelength modulation from semi-polar InGaN/GaN MQWs with vapor-phase-diffusion-based selective-area pyramidal growth (2010)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Fujiwara, Yoshiaki Nakano, Masakazu Sugiyama
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN 2010)
  • 発表場所: Tampa, Florida, U.S.A.
  • 年月日: 20100919-20100924
• [学会発表] Continuous wavelength modulation of semi-polar plane InGaN/GaN MQWs based on vapor- phase-diffusion-based selective-area pyramidal growth (2010)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Fujiwara, Yoshiaki Nakano, Masakazu Sugiyama
  • 学会等名: International Symposium on Growth of Nitride (ISGN-3)
  • 発表場所: Montpellier, France
  • 年月日: 2010-07-05
• [学会発表] マルチスケールの成長速度分布を用いたGaN MOVPE反応メカニズムの考察(Discussion on the reaction mechanism of GaN MOVPE using (2009)
  • 著者名/発表者名: 安河内諭, 塩田倫也, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会講演予稿集,No. 1, p. 397, 31a-ZJ-18
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] InGaNのMOVPE選択成長における水素添加の効果(Effects of hydrogen addition in selective area metal-organic vapor phase epitaxy of InGaN) (2009)
  • 著者名/発表者名: 塩田倫也, 富田祐貴, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会講演予稿集,No. 1, p. 403, 31p-ZJ-3
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] 選択MOVPEにおけるInGaN量子井戸発光波長シフトに対する井戸厚の効果(Well thickness effect in luminescence wavelength from InGaN quantum wells in selective-area MOVPE) (2009)
  • 著者名/発表者名: 富田祐貴, 塩田倫也, 霜垣幸浩, 中野義昭, 杉山正和
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会講演予稿集,No. 1, p. 403, 31p-ZJ-4
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] Monolithically integrated muti-color light emitting diode fabrication by wide-stripe selective area metal-organic vapor phase epitaxy (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Shioda, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, Yoshiaki Nakano:
  • 学会等名: Abstract Book, 8th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-8), ThP97, pp. 1273-1274
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Examination of intermediate species in GaN MOVPE by selective-area growth (2009)
  • 著者名/発表者名: Masakazu Sugiyama, Satoshi Yasukochi, Tomonari Shioda, Yukihiro Shimogaki, Yoshiaki Nakano
  • 学会等名: Abstract Book, 8th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-8), TP41, pp. 630-631
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2009-10-20
• [学会発表] InGaN/GaN選択MOVPEによる可視光発光波長シフトのメカニズム (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉山正和, 塩田倫也, 富田祐貴, 霜垣幸浩, 中野義昭
  • 学会等名: 化学工学会第41回秋季大会研究発表講演要旨集,A104
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] マルチスケール解析によるGaN MOVPE反応メカニズムの検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉山正和, 安河内諭, 塩田倫也, 霜垣幸浩, 中野義昭
  • 学会等名: 化学工学会第41回秋季大会研究発表講演要旨集,A121
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 広幅マスク選択MOVPEによるInGaN量子井戸発光波長シフトのメカニズムと長波長化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉山正和, 富田祐貴, 塩田倫也, 霜垣幸浩, 中野義昭
  • 学会等名: 第1回窒化物半導体結晶成長講演会, FRI_05
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2009-05-15
• [学会発表] マルチスケール製膜速度分布を用いたGaN MOVPE反応機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉山正和, 安河内諭, 塩田倫也, 霜垣幸浩, 中野義昭
  • 学会等名: 第1回窒化物半導体結晶成長講演会,FRI05
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2009-05-15
• [学会発表] 選択成長InGaN量子井戸における気相拡散の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 富田祐貴, 塩田倫也, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭
  • 学会等名: 化学工学会第40回秋季大会,T306
  • 年月日: 20080900
• [学会発表] MOVPE選択成長におけるInN成長速度分布の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 塩田倫也, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭
  • 学会等名: 化学工学会第40回秋季大会,T307
  • 年月日: 20080900
• [学会発表] Role of vapor-phase diffusion in selective-area MOVPE of InGaN/GaN MQWs (2008)
  • 著者名/発表者名: Yuki Tomita, Tomonari Shioda, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, Yoshiaki Nakano
  • 学会等名: International Symposium on Growth of Nitride (ISGN-2)
  • 発表場所: Shuzenji, Japan
  • 年月日: 20080706-20080709
• [学会発表] Selective area metal-organic vapor-phase epitaxy of InN, GaN and InGaN covering whole composition range (2008)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Shioda, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, Yoshiaki Nakano
  • 学会等名: International Symposium on Growth of Nitride (ISGN-2)
  • 発表場所: Shuzenji, Japan
  • 年月日: 20080706-20080709
• [学会発表] MOVPE選択成長InGaNの気相拡散モデルによる解析(Vapor phase diffusion model analysis on InGaN grown by selective area metal-organic vapor phase epitaxy) (2008)
  • 著者名/発表者名: 塩田倫也, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会講演予稿集,No. 1, p. 330, 4p-CG-17
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] 選択MOVPEにおけるInGaN量子井戸発光波長シフトの起源(Origin of shift in luminescence wavelength from InGaN quantum wells in selective-area MOVPE) (2008)
  • 著者名/発表者名: 富田祐貴, 塩田倫也, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会講演予稿集,No. 1, p. 330, 4p-CG-18
  • 年月日: 20080000
• [備考] 日経産業新聞2010年12月7日p.10「多色LED1基板に東大3色同時に道」
• [備考] 日本経済新聞Webサイト「ケミカルブティック」
  • URL: http://snow.nikkeivi.co.jp/chemical-boutique/html110124/