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2012 年度 実績報告書

次世代発光デバイス用新材料および量子ドット構造への光照射劣化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 22560012
研究機関金沢工業大学

研究代表者

上田 修  金沢工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50418076)

研究分担者 山口 敦史  金沢工業大学, 工学部, 教授 (60449428)
佐久間 芳樹  独立行政法人物質・材料研究機構, 先端フォトニクス材料ユニット, グループリーダー (60354346)
研究期間 (年度) 2010-10-20 – 2013-03-31
キーワード発光デバイス / 量子ドット / 信頼性 / 結晶成長 / 電子顕微鏡 / 劣化 / 格子欠陥 / 転位
研究概要

平成24年度は、本研究の目的に沿って下記の4項目の研究を行った。
(1) 化合物半導体薄膜材料の光照射劣化の研究1: GaInNAs/GaAs量子井戸構造(継続):GaInNAs量子井戸(In組成33%, N組成0.6%(試料A)及び1.3%(試料B))/(001)GaAsに対し、赤外PL評価可能な装置(光源: DPSSレーザ、波長532 nm)により照射した。パワー密度: 126-3910kW/cm2、照射時間:0-30分の条件での照射により以下の結果を得た。試料A: 低パワー密度では発光効率が向上したが、高パワー密度では、発光効率は減少した; 試料B: 低パワー密度発光効率が向上し、1000kW/cm2以上ではその向上率は減少した。また、断面TEMにより、発光効率が大きく低下した試料の量子井戸近傍に、歪みを伴った欠陥が観察された。
(2) 同上2: 不純物ドープAlInGaAs単層膜(継続):p, n型AlInGaAs/(001)InP単層膜に(1)と同じ装置により光照射したが、いずれの試料に関しても、パワー密度3910kW/cm2、照射時間0-10分では、顕著な発光効率の変化は見られなかった。
(3) 同上3: GaN/InGaN/GaN構造(新規): p-GaNクラッド層/アンドープInGaN活性層の2層構造を用いて照射実験(光源: 半導体レーザ、波長375 nm)を行った。パワー密度数100 kW/cm2、照射時間2時間では、殆ど劣化は見られなかった。
(4)量子ドット構造への光照射劣化の研究(新規):InPキャップ層/InAsドット/InP構造への光照射実験(30分の照射)を(1)と同じ装置で行った。パワー密度2300kW/cm2以上では、PL強度は初期に少し増加し、その後緩やかに減少し、また、それ以下では、PL強度が緩やかに(1-1.5%)減少した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] 半導体発光デバイスの劣化解析と劣化抑制2013

    • 著者名/発表者名
      上田 修
    • 雑誌名

      IEICE Fundamentals Review

      巻: Vol. 4 ページ: 294-304

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 信頼性と人材育成-発光デバイスの例-2013

    • 著者名/発表者名
      上田 修
    • 雑誌名

      日本信頼性学会誌

      巻: Vol. 35 ページ: 89-97

    • 査読あり
  • [学会発表] 半導体発光デバイスの信頼性研究

    • 著者名/発表者名
      上田 修
    • 学会等名
      電子情報通信学会信頼性研究会~総論と1990年代以降のトピックス~
    • 発表場所
      東北大学電気通信研究所
    • 招待講演
  • [学会発表] 光デバイスの信頼性・劣化研究の40年と今後の課題

    • 著者名/発表者名
      上田 修
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 招待講演
  • [学会発表] 半導体発光デバイスの再結合促進欠陥反応による劣化

    • 著者名/発表者名
      上田 修
    • 学会等名
      日本物理学会第22回格子欠陥フォーラム
    • 発表場所
      神奈川県三浦市マホロバ・マインズ三浦
    • 招待講演
  • [図書] 2013化合物半導体技術大全 第2編第9章第2節 信頼性試験・劣化解析2013

    • 著者名/発表者名
      上田 修
    • 総ページ数
      144-154
    • 出版者
      株式会社電子ジャーナル
  • [図書] Materials and Reliability Handbook for Semiconductor Optical and Electron Devices, Chapter 2 Failure Analysis of Semiconductor Optical Devices2012

    • 著者名/発表者名
      Osamu Ueda
    • 総ページ数
      19-53
    • 出版者
      Springer
  • [図書] Materials and Reliability Handbook for Semiconductor Optical and Electron Devices, Chapter 4 Reliability and Degradation of III-V Optical Devices Focusing on Gradual Degradation2012

    • 著者名/発表者名
      Osamu Ueda
    • 総ページ数
      87-122
    • 出版者
      Springer

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公開日: 2014-07-24  

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