紫外線高輝度発光ダイオードを用いたフルカラー発光素子の研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555102
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 酒井 士郎 徳島大学, 工学部, 教授 (20135411)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 湯浅 貴之 シャープ中研, 第一研究部, 副主任 ; 直井 美貴 徳島大学, 工学部, 助手 (90253228)
• Keywords: GaN / バルク / MOCVD / ワイドギャップ半導体 / 厚膜 / 昇華法 / 半導体レーザ / 青色発光素子

Research Abstract

窒化ガリウム(GaN)など、ワイドギャップ窒化物半導体は緑から紫外にわたる波長領域での発光素子あるいは、高温で動作する電子素子用材料として注目を集めている。本研究では、紫外線高効率発光素子を開発することを目的に研究を進めた。本年度は、主に以下の点についての研究を行った。
1、AlGaNの高品質化に関する研究MOCVDによるAlGaNの成長は、原料ガスであるNH3とTMGの混合のタイミング、成長温度、ガス流量など、非常に多くのパラメータに敏感に影響される。すでにかなりの部分は最適化が行われているが、いまだつめる部分が多くある。成長パラメータと成長層の特性との相関を明らかにする。結晶成長に当たってのもう一つの問題は基板である。現在多く使われているサファイア基板は成長を非常に複雑なものにしている。SiCは格子不整合が比較的小さいが、結晶性が悪く価格も高いので実用的でない。理想的な基板はバルクGaNである。そこでバルクGaNに関する研究を行った。
2.バルクGaNに関する研究昇華法によりサファイア基板上の厚膜成長及びバルク結晶の成長を試みた。その結果、数十分の成長により50ミクロン程度の厚膜、及び1mm弱のバルク結晶が得られた。この上に、MOCVD法にてGaNのホモエピタキシャル成長を行ったところ、サファイア基板上にヘテロエピタキシャル成長した層と比べて格段の品質のよい成長層が得られた。この成長層を光励起することにより誘導放出が確認され、結晶性の高いことが確認された。昇華法の成長メカニズムの研究を行い成長種の特定を行った。この研究結果を基にさらに大きなバルク結晶を得るための条件を明らかにした。この点を中心に来年度も引き続き研究を進めてゆく予定である。

Research Products

• [Publications] Shiro Sakai: "Electronic structure of Ga_<lx>In_xN by the tight-binding method with nearcst-neighbor s,p and d and second neighbor s and p interactions" International Conference on Silicon Carbide and Related Materials-1995. 423-424 (1995)
• [Publications] Shiro Sakai: "Growth of Bulk and Thick GaN by Sublimation Method" 1995 Fall Meeting of the MRS.Symposium AAA. (1995)
• [Publications] Shiro Sakai: "Homoepitaxial Growth of GaN on Thick GaN Substrates Prepared by Sublimation Method" Topical Workshop on III-V Nitrides. B6- (1995)
• [Publications] Shiro Sakai: "XPS Measurement of Valance Band Discontinuity at GaP/GaN Heterointerfaces" Topical Workshop on III-V Nitrides. F8- (1995)
• [Publications] Shiro Sakai: "Electronic Strutures of Group III Nitride Alloys calculated by the Tight-Binding Method" Topical Workshop on III-V Nitrides. P2- (1995)
• [Publications] Shiro Sakai: "Valence-Band-Edge Energy of Group-III Nitride Alloy Semiconductors" Jpn.J.Appl.Phys.34-No.5A. 2213-2215 (1995)
• [Publications] Shiro Sakai: "Electronic Strutures of Wurtzite GaN,InN and Their Alloy Ga_<1-x>In_xN Calculated by the Tight-Binding Method" Jpn.J.Appl.Phys.34-No.11. 5912-5921 (1995)
• [Publications] Shiro Sakai: "Stimulated Emission from a Photopumped homoepitaxial GaN Grown by MOCVD on Bulk GaN Prepared by Sublimation Method" Proc of the Topical Workshop on III-V Nitrides. SP-6 (1995)
• [Publications] Shiro Sakai: "MOCVD Growth of InAsN for Infrared Application" Proc.of the Topical Workshop on II-V Nitrides. P-29 (1995)
• [Publications] Shiro Sakai: "Photopumped Stimulated Emission from Homoepitaxial GaN Grown on Bulk GaN Prepared by Sublimation Method" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35,No.1B. Part2. L77-79 (1996)