2003 Fiscal Year Annual Research Report
非発光再結合準位分布の2波長励起による汎用定量分光計の開発
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14350002
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
鎌田 憲彦 埼玉大学, 工学部, 助教授 (50211173)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本多 善太郎 埼玉大学, 工学部, 助手 (30332563)
染谷 隆夫 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (90292755)
荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30134638)
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| Keywords | フォトルミネッセンス / 非発光再結合準位 / GaN / 紫外・青色発光材料 / 量子井戸構造 |
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| Research Abstract |
本年度研究計画及び興味深い現象の観測に基づき、下記の通り研究を行った。
(1)時分解2波長励起PL測定系の整備
試料冷却用コールドヘッドを新たに導入し、励起及び観測光学系を改良して15K〜300K間での測定が可能な2波長励起フォトルミネッセンス分光装置を整備した。
(2)PA-MBE成長量子井戸構造の評価と構造最適化
プラズマMBE成長GaN系半導体量子井戸の2波長励起フォトルミネッセンス測定を進めた。禁制帯内励起効果の積層構造依存性を検討した結果、まずGaN/Al_<0.12>Ga_<0.88>N量子井戸構造では十分なバッファ層(780nm厚のAl_<0.50>Ga_<0.50>N)の挿入及びSi添加、またGaN/Al_<0.43>Ga_<0.57>N量子井戸構造では量子井戸周期(すなわちヘテロ界面数)の増大により、発光層の結晶性が改善されることがわかった。さらにSiを障壁層のみに選択ドープしたGaN/Al_<0.43>Ga_<0.57>N量子井戸構造は、移動度が高い上に発光効率にも優れることを実証した。GaN/AlGaN系ではGaAs/AlGaAs系よりも障壁ポテンシャルを高く設定出来、量子井戸層への電子蓄積が容易となる点が重要である。このためSi添加により結晶成長界面のマイグレーションが進み欠陥が低減する効果と合わせて、GaN/AlGaN系選択ドープ構造は有望と考えられる。
(3)欠陥生成前後の2波長励起フォトルミネッセンス観測
GaN/Al_<0.12>Ga_<0.88>N量子井戸構造の測定途中で、不可逆的なPL強度低下と禁制帯内励起効果の減少を観測した。これは紫外光励起による新たな欠陥準位の生成を初めて捉えたものであり、学問的価値が高い。欠陥生成前後の測定結果を検討し、新たな準位を従来の2準位モデルに組み込むことによってこの現象を説明し得ることを明らかにした。
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[Publications] H.Klausing, N.Kamata, T.Someya, Y.Arakawa et al.: "Improved quality of plasma assisted MBE-grown GaN/AlGaN quantum wells revealed by two-wavelength excited photoluminescence"Techn.Digest, 5^<th> Int.Conf. on Nitride Semiconductors. 5. 253 (2003)
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[Publications] N.Kamata, H.Klausing, T.Someya, Y.Arakawa et al.: "Effect of modulation-doping on luminescence properties of plasma assisted MBE-grown GaN/AlGaN quantum well"10^<th> Int.Conf.on Defects : Recognition, Imaging and Physics in Semiconductors. 10. 35 (2003)
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[Publications] H.Klausing, N.Kamata, T.Someya, Y.Arakawa et al.: "Improved quality of plasma assisted MBE-grown GaN/AlGaN quantum wells revealed by two-wavelength excited photoluminescence"Phys.Stat.Sol. (c). 0. 2658-2661 (2003)
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[Publications] N.Kamata, H.Klausing, T.Someya, Y.Arakawa et al.: "Effect of modulation-doping on luminescence properties of plasma assisted MBE-grown GaN/AlGaN quantum well"The European Phys.J.-Applied Physics. (in Print). (2004)
