2009 Fiscal Year Annual Research Report
InAlGaN窒化物4元混晶を用いた紫外高効率発光デバイスの研究
| Project Area | Optoelectronics Frontier by Nitride Semiconductor -Ultimate Utilization of Nitride Semiconductor Material Potential- |
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| Project/Area Number |
18069014
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
平山 秀樹 The Institute of Physical and Chemical Research, テラヘルツ量子素子研究チーム, チームリーダー (70270593)
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| Keywords | 深外LED / AIGaN / InAIGaN / 内部量子効率 / 外部量子効率 / 貫通転位密度 / 結晶成長 / AINテンプレート |
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| Research Abstract |
波長250nm-350nm帯の紫外高効率発光ダイオード(LED)は、半導体白色照明、浄水・殺菌、医療分野、生物分野等、幅広い分野での応用が期待されている。しかし、波長が360nmより短い紫外領域においては、高輝度紫外発光材料の欠如、ワイドバンドギャップp-型半導体の欠如、ならびに高品質AIN(窒化アルミニウム)基板の欠如等のため、未だ高効率LEDは実現していない。本研究では、発光層に高効率紫外発光可能なInAlGaN4元混晶を用い、さらにAINバッファーの高品質化と高濃度p型化を実現することにより、250-350nm帯高効率紫外LEDの実現を目指している。
本年度は、InAIGaN4元混晶およびAIGaNを用いた紫外LEDの短波長化と高出力化をさらに進めた。「アンモニアパルス供給多層成長法」を用いたAIN結晶の低転位化と大面積均一化をさらに進め、3×10^8cm^<-2>の低い刃状転位密度を4インチサイズの面積で均一に実現することに成功した。また、短波長紫外LEDで大きな問題となっている電子注入効率を改善するために、多重量子障壁(MQB : Multiquantum Barrier)を初めて紫外LEDに導入し、大幅な効率改善と出力向上を実現した。出力は、これまでの最高値2.2mWを約7倍上回り15mWを達成した。EQEはこれまでの0.4%から約4倍増加し1.5%が得られた。電子注入効率は、推定で22%から83%まで増加しており、MQBの導入で非常に高い値が実現された。さらに、AIN-LEDで問題となっている、横方向放射による光取り出し効率の低下に関して、Al組成が80%以上の高Al組成AIGaNを発光層に用いた220nm帯紫外LEDで検証を行い、Al組成83%を用いた222nmAlGaN量子井戸LEDに於て通常の垂直放射特性を観測した。
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Research Products
(54 results)
