| 研究課題/領域番号 |
24246011
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 独立行政法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
王 学論 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 上級主任研究員 (80356609)
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| 研究分担者 |
天野 建 独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 主任研究員 (10392581)
今村 裕志 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノスピントロニクス研究センター, 研究チーム長 (30323091)
小倉 睦郎 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (90356717)
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| 研究期間 (年度) |
2012-05-31 – 2015-03-31
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| キーワード | 半導体物性 / 光物性 / 先端機能デバイス |
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| 研究概要 |
高い空間指向性を持つ発光ダイオード(LED)の実現は様々な応用分野において強く望まれている。我々は微小リッジ構造におけるエバネッセント光の結合現象の研究において、発光領域をリッジ構造の中心付近に局在させることによって、自然放出光はリッジに直交する面内において高い指向性を持って放出される現象を見出した。本研究は、上記現象を3次元微小錐台構造に発展させたものであり、その目的は発光領域が構造の中心付近に局在された微小錐台構造を作製し、エバネッセント光の結合現象を2次元的に発現させることによって、発光が全ての方向において高い空間指向性を持ち、しかも目的・応用に応じて空間指向性をある程度自由に設計できる革新的高効率LEDを開発することである。
平成24年度では、主に微小リッジ・錐台の作製に必要な微細加工プロセスの開発を行った。具体的に、リッジ構造に関して、選択ウェットエッチング・再成長プロセスを用いて幅100nm程度のストライプ状のInAs/GaAs量子ドット層をGaAsリッジ構造の中心付近に±100nm程度の精度で配置させることに成功した。作製した試料の発光特性をフォトルミネセンス法で評価したところ、量子ドット層の発光強度がその位置がリッジ構造の中心からずれるにつれて弱くなっていく傾向が観測された。この結果はFDTDシミュレーションと一致しており、リッジストライプの垂直方向において指向性が実現されていることを示唆する。
微小錐台構造に関して、AlGaInPおよびGaNの二つの材料系についてICPドライエッチングを用いた作製プロセスの開発を行った。その結果、AlGaInPの場合、Al酸化物やInClx堆積物の影響により、平滑な傾斜面を有する錐台の作製が困難であることが判明した。これに対して、GaNの場合、エバネッセント光の結合効果の発現が十分可能な微小錐台の作製に成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初予定していたICPドライエッチング法によるAlGaInP錐台構造の作製は、傾斜面が荒れやすい問題が判明し、実現できていない。一方、当初予定していなかったGaN系材料について、リフローさせたフォトレジストをマスクに用いて、平滑な傾斜面を持つ微小錐台構造の作製に成功した。また、平成25年度に予定していた高密度InAs/GaAs量子ドット系微小リッジ・錐台構造の作製を前倒して実施し、ほぼ予定通りの成果が得られている。以上から、本課題はおおむね順調に進展進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
リッジ構造に関して、InAs/GaAs高密度量子ドット試料を用いて、活性層の微小領域化およびリッジ中心への配置に成功しているので、今後、角度分解フォトルミネセンスによる指向性の確認を行うと同時に、電流注入デバイスの試作を開始する。
また、錐台構造に関して、Al酸化膜やInClx堆積物による影響のないInAs/GaAs系量子ドットおよびGaN/InGaN量子井戸を中心に進めていくことを考えている。
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