ケミカル・リフト・オフを活用した縦型超高輝度紫外LEDへの展開

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360001
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 八百 隆文 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 客員教授 (60230182)
• 研究分担者: 後藤 武生 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 研究支援者 (10004342) ; 藤井 克司 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 客員准教授 (80444016) ; 李 賢宰 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 寄附研究部門研究員 (10584063)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 窒化物半導体 / LED / 紫外LED / ケミカル・リフト・オフ

研究概要

高い発光強度が必要な照明等のLED構造は縦型LED構造が望ましいが、絶縁体であるサファイアを基板として用いるため縦型構造作製が難しい。この問題解決として、我々は金属バッファー層とケミカル・リフト・オフ(CLO)技術によりサファイア基板を剥離して縦型高輝度紫外LEDを開発した。即ち、サファイア基板上に金属バッファーを用いて高品質GaNのMOVPE成長が実現し、GaN上に近紫外(385nm帯)発光InGaN/GaN/AlGaNLED構造を試作した。発光層InyGa1-yN/GaN量子井戸(QW)層中のIn組成の精密制御ならびにLEDの構造の最適化によりLED特性の大幅な向上も実現した。要するに、CLO法による縦型高輝度深紫外発光LED開発のフィージビリティーを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of the inclination direction of vicinal m-plane sapphire substrates on the crystal quality of m-plane GaN film (2011)
  • 著者名/発表者名: Cho, Y ; Choi, S ; Kil, GS ; Lee, HJ ; Yao, T ; Yoo, J ; Kwon, J ; Chang, J
  • 雑誌名: JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH 巻: 325 ページ: 85-89
  • 査読あり
• [雑誌論文] Misoriented grains with a preferential orientation in a-plane oriented GaN layers (2011)
  • 著者名/発表者名: Tokumoto, Y ; Lee, HJ ; Ohno, Y ; Yao, T ; Yonenaga, I
  • 雑誌名: JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH 巻: 334 ページ: 80-83
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of composition modulation in In-rich InxGa1-xN layer with high In content (x similar to 0. 67) (2011)
  • 著者名/発表者名: Jeong, M ; Lee, HS ; Han, SK ; Shin, EJ ; Hong, SK ; Lee, JY ; Song, JH ; Yao, T
  • 雑誌名: PHYSICA STATUS SOLIDI A-APPLICATIONS AND MATERIALS SCIENCE 巻: 208 ページ: 2737-2740
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation between structural and optical properties of a-plane GaN films grown on r-plane sapphire by metal organic chemical-vapor deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: Jung, M ; Chang, J ; Lee, H ; Ha, JS ; Park, JS ; Park, S ; Fujii, K ; Yao, T ; Kil, GS ; Lee, S ; Cho, M ; Whang, S
  • 雑誌名: JOURNAL OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY B 巻: 28 ページ: 623-626
  • 査読あり
• [雑誌論文] An empirical equation including the strain effect for optical transition energy of strained and fully relaxed GaN films (2010)
  • 著者名/発表者名: Lee, SW ; Ha, JS ; Lee, HJ ; Lee, HJ ; Goto, H ; Hanada, T ; Goto, T ; Fujii, K ; Cho, MW ; Yao, T
  • 雑誌名: JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS 巻: 43 ページ: 175101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of Polytypes to Control Crystallographic Orientation of GaN (2010)
  • 著者名/発表者名: Lee, HJ ; Yao, T ; Kim, C ; Chang, J
  • 雑誌名: CRYSTAL GROWTH & DESIGN 巻: 10 ページ: 5307-5311
  • 査読あり
• [雑誌論文] Leakage current improvement of nitride-based light emitting diodes using CrN buffer layer and its vertical type application by chemical lift-off process (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujii K, Lee S, Ha JS, Lee HJ, Lee HJ, Lee SH, Kato T, Cho MW, Yao T
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 94 ページ: 2420108
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray photoelectron spectroscopy study on the CrN surface grown on sapphire substrate to control the polarity of ZnO by plasma-assisted molecular beam epitaxy (2009)
  • 著者名/発表者名: Chang JH, Jung MN, Park JS, Park SH, Im IH, Lee HJ, Ha JS, Fujii K, Hanada T, Yao T, Murakami Y, Ohtsu N, Kil GS
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 255 ページ: 8582-8586
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lattice strain in bulk GaN epilayers grown on CrN/sapphire template (2009)
  • 著者名/発表者名: Lee SW, Ha JS, Lee HJ, Lee HJ, Goto H, Hanada T, Goto T, Fujii K, Cho MW, Yao T
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 94 ページ: 082105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydride vapor phase epitaxy of GaN on the vicinal c-sapphire with a CrN interlayer (2009)
  • 著者名/発表者名: Lee HJ, Ha JS, Lee HJ, Lee SW, Lee SH, Goto H, Hong SK, Cho MW, Yao T, Fujito K, Shimoyama K, Namita H, Nagao S
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 311 ページ: 470-473
  • 査読あり
• [学会発表] Photo-electro-chemical properties of GaN (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujii, K., Goto, T., Yao, T.
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductor 2010
  • 発表場所: Tampa、Florida、USA.
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Growth of free-standing GaN substrates (Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: HJ Lee, SW Lee, JS Ha, C Kim, JH Chang, K. Fujii, and T. Yao
  • 学会等名: SPIE Photonics West
  • 発表場所: The Moscone Center, San Francisco, USA
  • 年月日: 2010-01-25
• [図書] 発光ダイオード (2011)
  • 著者名/発表者名: 八百隆文、藤井克司、神門賢二
  • 総ページ数: 352
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] Oxide and Nitride Semiconductors (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Yao and S. K. Hong
  • 総ページ数: 517
  • 出版者: Springer
• [備考]
  • URL: http://www.ir.tohoku.ac.jp/yao