1997 Fiscal Year Annual Research Report
シリコン基板上の窒化ガリウム青色面発光型レーザーに関する研究
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09650049
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
江川 孝志 名古屋工業大学, 極微構造デバイス研究センター, 助教授 (00232934)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神保 孝志 名古屋工業大学, 極微構造デバイス研究センター, 教授 (80093087)
梅野 正義 名古屋工業大学, 工学部, 副学長 (90023077)
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| Keywords | 窒化ガリウム / 有機金属気相成長 / AlGaN / InGaNダブルヘテロ構造 / 自由励起子 / 束縛励起子 / 面発光レーザー / n型窒化ガリウム / P型窒化ガリウム |
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| Research Abstract |
有機金属気相成長(MOCVD)法により低温堆積緩衝層技術を用いてサファイア基板C面(0001)上へGaN層の成長を行った。530℃でGaN緩衝層(低温GaN)を30nm堆積し、その後1050℃でGaNを成長すると平坦な膜が得られ、表面モホロジーには、クラックやピットは観察されず鏡面状であった。ニ結晶X線回折法を用いた結果より、GaN薄膜のピークの半値幅が214arcsecであった。4.2KでのPL測定から自由励起子発光(Aエキシトン、Bエキシトン)、ドナー束縛励起子(I_2)そしてアクセプター束縛励起子(ABE)からの発光スペクトルが観測された。また、最も強い発光が観察された自由励起子発光(Aエキシトン)のピークエネルギーは3.488eVでその半値幅は3A^^・と狭い。狭いPLスペクトルの半値幅、自由励起子発光、I_2そしてアクセプター束縛励起子発光が観測されたことは、光学的特性に優れたGaN薄膜であることを示唆している。
Siド-ピングを行ったn-GaN層のホール効果測定の結果では、300Kにおいて移動度:585cm^2/Vs、キャリア濃度:1.1x10^<17>cm^<-3>及び130Kにおいて移動度:1500cm^2/Vs、キャリア濃度:5.4x10^<16>cm^<-3>の結果を得た。Mgド-ピングを行ったp-GaN層を800℃の窒素雰囲気中で30分間アニールを行ったところ、キャリア濃度が1.2x10^<18>cm^<-3>という値を得た。以上の結果は、サファイア基板上に高品質でかつpn制御性に優れたGaNが成長できていることを示しているものである。
AlGaN/InGaNのダブルヘテロ構造の発光ダイオードを試作した。30℃において注入電流30mAで光出力0.17mW、微分量子効率0.2%、発光波長440nm、半値幅63nmで3000時間の安定動作を示した。
以上の研究結果をもとにして、今後Si基板上に面発光レーザーを試作する予定である。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] H.Ishikawa et al.: "Pd/GaN Schottky diode with a barrier height of 1.5 eV and a reasonably effective Richardson coefficient" Jpn. J. Appl. Phys.37・1AB. L7-L9 (1998)
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[Publications] T.Egawa et al.: "Characteristics of InGaN/AlGaN light-emitting diodes on sapphire substrates" J. Appl. Phys.82・11. 5816-5821 (1997)
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[Publications] G.Yu et al.: "Optical properties of wurtzite structure GaN on sapphire around fundamental absorption edge (0.78-4.77eV) by spectroscopic ellipsometry and the optical transmission method" Appl. Phys. Lett.70・24. 3209-3211 (1997)
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[Publications] G.Yu et al.: "Polarized reflectance spectroscopy and spectroscopic ellipsometry determination of the optical anisotropy of gallium nitride on sapphire" Jpn. J. Appl. Phys.36・8A. L1029-L1031 (1997)
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[Publications] G.Y.Zhao et al.: "Energy-gap narrowing in a current injected InGaN/AlGaN surface light emitting diode" Appl. Phys. Lett.71・17. 2424-2426 (1997)
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[Publications] T.Ito et al.: "Fabrication of flat end mirror etched by focused ion beam for GaN-based blue-green laser diode" Jpn. J. Appl. Phys.36・12B. 7710-7711 (1997)
