窒化物半導体を用いた深紫外LED・深紫外LDの開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22760017
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 藤川 紗千恵 独立行政法人理化学研究所, テラヘルツ量子素子研究チーム, 基礎科学特別研究員 (90550327)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: DUV-LED / AlN / AlGaN / sapphire / MOCVD

研究概要

サファイアオフ角a軸傾斜基板を用いて高品質AlNの作製、AlGaN量子井戸領域へのSiモジュレーションドーピングにより内部量子効率改善、多重障壁バリア層導入による電子注入効率の向上、各膜厚や膜質の最適化等を行った。その結果、安易に良質なAlN表面平坦な膜を形成できることを明らかにし、波長270nmにおいて最高光出力33mW、最高外部量子効率約4%と世界最高レベルの深紫外LEDを実現した。

研究成果

• [雑誌論文] High-Efficiency AlGaN Deep-UV LEDs fabricated on a-and m-axis oriented c-plane sapphire substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Fujikawa, H. Hirayama and N. Maeda
  • 雑誌名: physica status solidi(c) 巻: Vol.9, Issue 3-4 ページ: 790-793
  • 査読あり
• [雑誌論文] 284-300nm Quaternary InAlGaN based Deep Ultraviolet Light-Emitting Diodes on Si(111) Substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Fujikawa, H. Hirayama
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 ページ: 061002
  • 査読あり
• [雑誌論文] m軸およびa軸オフ角C面サファイア基板上のAlN結晶成長の特徴と高出力AlGaN深紫外LEDの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田哲利,藤川紗千恵,平山秀樹
  • 雑誌名: 信学技報 巻: vol.111, no.292 ページ: 107-112
  • 査読あり
• [雑誌論文] 応用物理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平山秀樹、藤川紗千恵、塚田悠介、鎌田憲彦
  • 雑誌名: AlGaN系深紫外LEDの進展と展望 巻: 4月号
• [学会発表] マイクロステップ制御による深紫外LEDの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵,平山秀樹,前田哲利
  • 学会等名: 公益社団法人応用物理学会結晶工学分科会主催2011年・年末講演会
  • 発表場所: 学習院,東京
  • 年月日: 2011-12-15
• [学会発表] a軸およびm軸傾斜サファイア基板上に作製した高効率AlGaN深紫外LED (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵,前田哲利,平山秀樹
  • 学会等名: CREST「新機能創成に向けた光・光量子科学技術」研究領域第4回公開シンポジウム「光・光量子科学技術の新展開」
  • 発表場所: 日本科学未来館
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] Si基板上InAlGaN系深紫外LEDの進展 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵,平山秀樹
  • 学会等名: CREST「新機能創成に向けた光・光量子科学技術」研究領域第4回公開シンポジウム「光・光量子科学技術の新展開」
  • 発表場所: 日本科学未来館
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] Enhancement of Light Extraction Efficiency of Deep UV-LEDs using Photonic Nano-structures (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Fujikawa, H. Hirayama, Y. Kajima
  • 学会等名: The 2011 Nano Science Joint Laboratory Form
  • 発表場所: RIKEN
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] AlGaN系高効率深紫外LEDの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵
  • 学会等名: 日本学術会議主催公開シンポジウム第2回先端フォトニクスの展望
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-10-07
• [学会発表] InAlGaN4元混晶からの深紫外高IQEの観測と殺菌波長帯高出力LEDの実現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵,平山秀樹
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金特定領域研究「窒化物光半導体のフロンティア-材料潜在能力の極限発現-」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-08-03
• [学会発表] High-Efficiency AlGaN Deep-UV LEDs fabricated on a-and m-axis oriented c-plane sapphire substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Fujikawa, H. Hirayama, N. Maeda
  • 学会等名: 9th International Conference on Nitride Semiconductors(ICNS-9)
  • 発表場所: Glasgow UK
  • 年月日: 2011-07-13
• [学会発表] 殺菌への実用を目指したSi基板上深紫外LEDの実現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵、平山秀樹
  • 学会等名: 第12回理研・分子研合同シンポジウムエクストリームフォトニクス研究
  • 発表場所: 理研
  • 年月日: 2011-06-30
• [学会発表] 窒化物半導体を用いた深紫外LEDの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵,平山秀樹
  • 学会等名: 第3回窒化物半導体結晶成長講演会
  • 発表場所: 九州大
  • 年月日: 2011-06-18
• [学会発表] High-Efficiency AlGaN Deep-UV LEDs fabricated on a-and m-axis oriented c-plane sapphire substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Fujikawa, H. Hirayama and N. Maeda
  • 学会等名: 5th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors(APWS-2011)
  • 発表場所: Toba, Mie
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] a軸方向傾斜c面サファイア上に作製した高効率深紫外LED (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵,平山秀樹,前田哲利
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] InAlGaN4元混晶を用いた280nm帯殺菌用途深紫外LEDの進展 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵,平山秀樹
  • 学会等名: 新機能創成に向けた光・光量子科学技術,研究領域光・光量子科学技術の進展開第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: 日本科学未来館
  • 年月日: 2010-11-26
• [学会発表] Si基板上280nm帯InAlGaN深紫外LED (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵,平山秀樹
  • 学会等名: 窒化物ナノ・エレクトロニクス材料研究センター講演会
  • 発表場所: 東北大
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] First Achievement of Deep-UV LED on Si substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Fujikawa, H. Hirayama
  • 学会等名: 2010 IEEE International Semiconductor Laser Conference
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] Realization of InAlGaN-based deep UV LEDs on Si(111) substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Fujikawa, H. Hirayama
  • 学会等名: International Workshop on Nitride semiconductors(IWN2010)
  • 発表場所: Tampa, Florida, U. S. A.
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Si基板上280nm帯InAlGaN深紫外LED (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵,平山秀樹
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 280nm-band InAlGaN deep-UV LED on Silicon(111) substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Fujikawa, H. Hirayama
  • 学会等名: Third International Symposium on Growth ofIII-Nitrides(ISGN-3)
  • 発表場所: Montpellier, France
  • 年月日: 2010-07-05
• [学会発表] Si基板上280nm帯InAlGaN深紫外LEDの実現 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵,平山秀樹
  • 学会等名: 第2回窒化物半導体結晶成長講演会「窒化物半導体結晶成長の新しい流れ」
  • 発表場所: 三重大
  • 年月日: 2010-05-14
• [学会発表] InAlGaN4元混晶を用いた高出力深紫外LEDの実現 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤川紗千恵
  • 学会等名: 日本学術会議主催公開シンポジウム先端フォトニクスの展望
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-04-09
• [産業財産権] 発光素子及びその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 平山秀樹、藤川紗千恵、鹿嶋行雄、松浦恵里子、西原浩巳、田代貴晴、大川貴史、尹成圓
  • 権利者名: 平山秀樹、藤川紗千恵、鹿嶋行雄、松浦恵里子、西原浩巳、田代貴晴、大川貴史、尹成圓
  • 産業財産権番号: 特許、2011-154276
  • 出願年月日: 2011-07-12