| 研究課題/領域番号 |
20K05348
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| 研究機関 | 工学院大学 |
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研究代表者 |
山口 智広 工学院大学, 先進工学部, 教授 (50454517)
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| 研究分担者 |
佐々木 拓生 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 主幹研究員 (90586190)
村上 尚 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90401455)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | In系窒化物半導体 / ヘテロエピタキシャル成長 / ヘテロ界面 / 分子線エピタキシー（MBE） / X線その場観察 / 薄膜 / ナノコラム |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、In系窒化物半導体ヘテロエピタキシャル成長におけるヘテロ界面制御技術の構築を目的としている。この「ヘテロ界面」には、成長結晶を高品質に保った状態で格子緩和された基板との界面、および、格子緩和のない高品質結晶からなる量子構造の界面を含むものとする。In系窒化物半導体ヘテロエピタキシャル成長時の界面領域における格子歪み・格子緩和、結晶欠陥の発生とその低減プロセス、界面での原子の置換反応、混晶組成揺らぎの動的挙動の理解と制御技術の構築を通して、ヘテロ界面の制御されたIn系窒化物半導体マトリックス構造を製作し、高い内部量子効率を有する赤色発光の実現をめざしている。
今年度は、昨年度のGaN下地層上およびInGaN下地層上赤色発光InGaN/InGaN MQWにおけるInGaN下地層の有効性に加え、InGaN下地層の厚さ・緩和状態がMQW構造の緩和状態や光学特性に及ぼす影響を加えることにより、より包括的な調査を行った。それにより、InGaN下地層上MQWの方が、下地層からの歪みの影響を軽減できるため高いIn組成を実現できること、量子井戸領域での緩和を抑制できると発光層でのIn揺らぎを軽減できるため純色性を向上できること、平坦膜を実現しやすいことの利点を持つ一方で、緩和に伴う結晶欠陥の影響により発光強度が減少することを確認した。このように、InGaN下地層の高品質化の重要性を改めて示す結果が得られた。
その課題に対し、InGaN下地層高品質化の１つのアプローチとして、規則配列InGaNナノコラムを採用し、InGaNナノコラム下地層上InGaN/InGaN MQWの製作を行った。赤色発光を示した膜構造と類似条件で製作したナノコラムMQWでは、波長600 nmの発光波長ではあったものの、低温PL測定により10%の内部量子効率が実現されたことを確認した。
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