窒化物半導体ファセット変調構造の創製と広帯域・連続スペクトル白色LEDの開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360007
• 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: 三重大学
• 研究代表者: 平松 和政 三重大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50165205)
• 研究分担者: 三宅 秀人 三重大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70209881) ; 元垣内 敦司 三重大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00303751)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: エピタキシャル成長 / 選択成長 / 非極性 / 窒化物半導体 / 発光ダイオード

研究概要

本研究では、連続広帯域スペクトルを有する白色LEDを開発することにより、「波長ばらつきの問題」と「演色性の問題」を同時に解決し、照明に適したLEDの実現を目指すことを目的として、a面GaN上への選択成長とm面の平坦なGaN膜の作製を行った。成長温度と成長圧力を制御することで、ファセットを制御した選択成長を行うことができ、さらにこの知見を利用して、m面の平坦なGaN膜を得ることができた。これらの成果を活用すれば、連続広帯域スペクトルを有する白色LEDの開発が可能になる。

研究成果

• [雑誌論文] Strain control of GaN grown on 3C-SiC/Si substrate using AlGaN buffer layer (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Fang, Y. Takaya, S. Ohuchi, H. Miyake, K. Hiramatsu, H. Asamura and K. Kawamura
  • 雑誌名: Physica Status Solidi(c)
  • DOI: DOI:10.1002/pssc.201100332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of carrier gas ratio and growth temperature on MOVPE growth of AlN (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Miyagawa, S. Yang, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Physica Status Solidi(c)
  • DOI: DOI:10.1002/pssc.201100712
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of crack-free thick AlN film on a-plane sapphire by low-pressure HVPE (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Takagi, R. Miyagawa, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Physica Status Solidi(c)
  • DOI: DOI:10.1002/pssc.201100797
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructure of AlN Grown on a Nucleation Layer on a Sapphire Substrate (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Miyagawa, S. Yang, H. Miyake, K. Hiramatsu, T. Kuwahara, M. Mitsuhara and N. Kuwano
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 5 ページ: 025501-1-025501-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orientation dependence of polarized Raman spectroscopy for nonpolar, semi-polar, and polar bulk GaN substratesr (2012)
  • 著者名/発表者名: B. Ma, D. Jinno, H. Miyake, K. Hiramatsu and H. Harima
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100 ページ: 011909-1-011909-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of High-Quality Si-Doped AlGaN by Low-Pressure Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimahara, H. Miyake, K. Hiramatsu, F. Fukuyo, T. Okada, H. Takaoka and Y. Shimahara
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 ページ: 095502-1-095502-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stress analysis of a-plane GaN grown on r-plane sapphire substrate (2011)
  • 著者名/発表者名: B. Ma, H. Miyake, K. Hiramatsu and H. Harima
  • 雑誌名: Physica Status Solidi(c) 巻: 8 ページ: 2066-2068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of AlN buffer/sapphire substrate interface for AlN growth (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Miyagawa, S. Yang, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Physica Status Solidi(c) 巻: 8 ページ: 2069-2071
  • 査読あり
• [雑誌論文] HVPE grown thick ALN on trench-patterned substrate (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Fujita, K. Okuura, H. Miyake, K. Hiramatsu and H. Hirayama
  • 雑誌名: Physica Status Solidi(c) 巻: 8 ページ: 1483-1486
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Deep-Ultraviolet-Light-Source Tube Using Si-Doped AlGaN (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimahara, H. Miyake, K. Hiramatsu, F. Fukuyo, T. Okada, H. Takaoka and Y. Shimahara
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 ページ: 042103-1-042103-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Raman Scattering Spectroscopy of Residual Stresses in Epitaxial AlN Films (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Yang, R. Miyagawa, H. Miyake, K. Hiramatsu, and H. Harima
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 ページ: 031001-1-031001-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facet control in selective area growth(SAG) of a-plane GaN by MOVPE (2010)
  • 著者名/発表者名: B. Ma, R. Miyagawa, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Material Research Society Symposium Proceedings 巻: 1201 ページ: 1202-I05-12-1-1202-I05-12-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of high quality c-plane AlN on a-plane sapphire (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Miyagawa, J. Wu, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Material Research Society Symposium Proceedings 巻: 1201 ページ: 1202-I05-02-1-1202-I05-02-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of High-Quality and Crack-Free GaN Growth on 3C-SiC/Separation by Implanted Oxygen (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Narukawa, H. Asamura, K. Kawamura, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 49 ページ: 041001-1-041001-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of the AlN Interlayer on the Distribution and Mobility of Two-Dimensional Electron Gas in AlGaN/AlN/GaN Heterojunctions (2010)
  • 著者名/発表者名: W. Hu, B. Ma, D. Li, R. Miyagawa, H. Miyake, and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 49 ページ: 035701-1-035701-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of off-cut angle of r-plane sapphire on the crystal quality of nonpolar a-plane AlN by LP-HVPE (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Wu, K. Okuura, K. Fujita, K. Okumura, H. Miyake, and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 311 ページ: 4473-4477
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Substrate Plane on the Growth of High Quality AlN by Hydride Vapor Phase Epitaxy (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Wu, K. Okuura, H. Miyake, and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 2 ページ: 111004-1-111004-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitridating r-plane sapphire to improve crystal qualities and surface morphologies of a-plane GaN grown by metalorganic vapor phase epitaxy (2009)
  • 著者名/発表者名: B. Ma, W. Hu, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 95 ページ: 121910-1-121910-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of initial stages on the crystal quality of nonpolar a-plane AlN on r-plane sapphire by low-pressure HVPE (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Wu, Y. Katagiri, K. Okuura, D. Li, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 311 ページ: 3801-3805
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of initial conditions and growth temperature on the properties of nonpolar a-plane AlN grown by LP-HVPE (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Wu, Y. Katagiri, K. Okuura, D. Li, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Physica Status Solidi(c) 巻: 6 ページ: S478-S481
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-plane electric field induced by polarization and lateral photovoltalic effect in a-plane GaN (2009)
  • 著者名/発表者名: W. Hu, B. Ma, D. Li, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 94 ページ: 231102-1-231102-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of undoped and Zn-doped GaN nanowires (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Narukawa, S. Koide, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 311 ページ: 2970-2972
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminesence study of Si-doped a-plane GaN grown by MOVPE (2009)
  • 著者名/発表者名: D. Li, B. Ma, R. Miyagawa, M. Narukawa, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 311 ページ: 2906-2909
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical properties of MOVPE-grown a-plane GaN and AlGaN (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Narukawa, R. Miyagawa, B. Ma, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 311 ページ: 2903-2905
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and electrical properties of Si-doped a-plane GaN grown on r-plane sapphire by MOVPE (2009)
  • 著者名/発表者名: B. Ma, R. Miyagawa, W. Hu, D. Li, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 311 ページ: 2899-2902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-pressure HVPE growth of crack-free thick AlN on a trench-patterned AlN template (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Katagiri, S. Kishino, K. Okuura, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 311 ページ: 2831-2833
  • 査読あり
• [学会発表] HVPE法AlN成長におけるボイドを用いた歪み・転位低減技術 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三宅秀人,平松和政
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会(招待講演)
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] 窒化物半導体における特異構造の理解と制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平松和政
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会(招待講演)
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] Ultraviolet light source using MOVPE grown Si-doped AlGaN on AlN/sapphire (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Miyake, Y. Shimahara, S. Ochiai, K. Hiramatsu, F. Fukuyo, T. Okada, H. Takaoka, H. Yoshida
  • 学会等名: E-MRS Spring Meeting(招待講演)
  • 発表場所: ニース(フランス)
  • 年月日: 2011-05-11
• [学会発表] Deep-Ultraviolet Emission Si-doped AlGaN Excited by Electron Beam (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Miyake, Y. Shimahara, S. Ochiai, K. Hiramatsu, F. Fukuyo, T. Okada, H. Takaoka and H. Yoshida
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials(ISPlasma 2011)
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2011-03-07
• [学会発表] Fabrication and characterization of binary diffractive lens with the 100μm-order-focal length (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Motogaito, K. Arakawa, Y. Nakayama, H. Miyake and K. Hiramatsu
  • 学会等名: 16th Microoptics Conference(MOC2010)
  • 発表場所: 新竹(台湾)
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] Study on Light Control and LED Lighting Application (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Hiramatsu and A. Motogaito
  • 学会等名: Korea-Japan Workshop on Semiconductor for Energy Saving and Harvesting(招待講演)
  • 発表場所: ソウル(韓国)
  • 年月日: 2010-10-11
• [学会発表] Fabrication Deep-violet Light Source using MOVPE-grown Si-doped AlGaN (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Miyake, Y. Shimahara, K. Hiramatsu, F. Fukuyo, T. Okada, H. Takaoka and H. Yoshida
  • 学会等名: Korea-Japan Workshop on Semiconductor for Energy Saving and Harvesting(招待講演)
  • 発表場所: ソウル(韓国)
  • 年月日: 2010-10-11
• [学会発表] LEDの配光制御とLED照明応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 元垣内敦司、平松和政
  • 学会等名: 日本学術振興会真空ナノエレクトロニクス第158委員会第83回研究会(招待講演)
  • 発表場所: 三重大学工学部
  • 年月日: 2010-06-24
• [学会発表] Fabrication of Deep Ultra-violet Light Source using AlGaN on AlN/sapphire (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Miyake, H. Taketomi, Y. Shimahara, K. Hiramatsu, F. Fukuyo, T. Okada, H. Takaoka and H. Yoshida
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Semiconductor Light Emitting Devices(ISSLED2010)(招待講演)
  • 発表場所: 北京(中国)
  • 年月日: 2010-05-18
• [学会発表] Fabrication of ultraviolet-C light source using MOVPE grown AlGaN layer on AlN/sapphire (2010)
  • 著者名/発表者名: Hideto Miyake
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2010(招待講演)
  • 発表場所: サンフランシスコ(米国)
  • 年月日: 2010-01-28
• [学会発表] MOVPE Growth of AlGaN with AlN Mole-Fractiom Control Layer (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Miyake, H. Taketomi, Y. Shimahara, K. Hiramatsu, et al.
  • 学会等名: The 8th International Conference on Nitride Semiconductors(招待講演)
  • 発表場所: 済州島(韓国)
  • 年月日: 2009-10-21
• [図書] 新インターユニバーシティ半導体工学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平松和政、元垣内敦司, 他4名
  • 総ページ数: 1-46
  • 出版者: (株)オーム社
• [図書] 窒化物基板および講師整合基板の成長とデバイス特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三宅秀人、宮川鈴衣奈, 他35名
  • 総ページ数: 119-127
  • 出版者: (株)シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://www.opt.elec.mie-u.ac.jp
• [備考]
  • URL: http://cute.rc.mie-u.ac.jp