革新的・ハイブリッド・タンデム型白色LED

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21686034
• Research Institution: Meijo University
• Principal Investigator: 岩谷 素顕 名城大学, 理工学部, 准教授 (40367735)
• Keywords: GaInN / タンデム構造 / レーザリフトオフ / 超格子 / 緑・赤領域 / トンネル接合 / p型GaInN / 窒化物半導体太陽電池

Research Abstract

本研究課題では、革新的なハイブリッドタンデム型LEDの実現をめざし研究を展開した。本年度は、最終目標であるハイブリッドタンデム型LEDの実現に必要な要素技術を確立することを目標に、特にGaInN超格子構造の最適化、p型GaInNの最適化、レーザリフトオフ法による基板の剥離等の技術開発を進めた。さらに、トンネル接合によるタンデム構造の実現に関してもあわせて検討した。さらに、本研究で研究を進展させた技術を太陽電池に適用し、窒化物半導体太陽電池の検討もあわせて行った。主な成果を以下に列記する
(1)GaInN超格子構造による、GaInNの厚膜化の検討...これまでの研究で、緑領域および赤色領域の発光素子を実現するためには、結晶性の向上が不可欠であることがあきらかになりつつある。その改善のために、種々の検討を行ったところ、超格子構造を用いることによって、高品質GaInNを実現できることを明らかにした
(2)p型GaInNの最適化...緑色・赤色領域の発光素子を実現するためにはp型GaInNの実現が不可欠であるため、種々の検討を行った。
(3)レーザリフトオフ法による基板の剥離技術の確立...レーザリフトオフ法による窒化物半導体の剥離技術を確立した
(4)トンネル接合の検討...トンネル接合を用いた、pnp型伝導の検討を進めた。更なる最適化が必要であるが、トンネル接合を用いて青色LEDの発光を確認した
(5)窒化物半導体太陽電池...本研究の技術をさらに発展させるため、窒化物半導体太陽電池への適用を行ったところ、世界トップレベルの性能を実現した。

Research Products

• [Journal Article] Microstructures of GaInN/GaInN Superlattices on GaN Substrates (2011)
  • Author(s): T.Sugiyama, Y.Kuwahara, Y.Isobe, T.Fujii, K.Nonaka, M.Iwaya, T.Takeuchi, S.Kamiyama, I.Akasaki, H.Amano
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: 4 Pages: 015701
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Misfit strain relaxation in m-plane epitaxy of InGaN on ZnO (2010)
  • Author(s): Z.H.Wu, K.W.Sun, Q.Y.Wei, A.M.Fischer, F.A.Ponce, Y.Kawai, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 96 Pages: 071909
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Realization of extreme light extraction efficiency for moth-eye LEDs on SiC substrate using high-reflection electrode (2010)
  • Author(s): R.Kawai, T.Kondo, A.Suzuki, F.Teramae, T.Kitano, K.Tamura, H.Sakurai, M.Iwaya, H.Amano, S.Kamiyama, I.Akasaki, M.Chen, A.Li, K.Su
  • Journal Title: pnysica status solidi (c) Volume: 7 Pages: 2180-2182
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Compensation effect of Mg-doped a- and c-plane GaN films grown by metalorganic vapor phase epitaxy (2010)
  • Author(s): D.Iida, K.Tamura, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki
  • Journal Title: Journal of Crystal Growth Volume: 312 Pages: 3131-3135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GaInN/GaN p-i-n light-emitting solar cells (2010)
  • Author(s): Y.Fujiyama, Y.Kuwahara, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki
  • Journal Title: physica status solidi (c) Volume: 7 Pages: 2382-2385
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Realization of Nitride-Based Solar Cell on Freestanding GaN Substrate (2010)
  • Author(s): Y.Kuwahara, T.Fujii, Y.Fujiyama, T.Sugiyama, M.Iwaya, T.Takeuchi, S.Kamiyama, I.Akasaki, H.Amano
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: 3 Pages: 111001
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Realization of high-conversion-efficiency GaInN based solar cells (2011)
  • Author(s): M.Iwaya, Y.Kuwahara, T.Fujii, Y.Fujiyama, T.Takeuchi, S.Kamiyama, I.Akasaki, H.Amano
  • Organizer: SPIE Photonic West
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 20110122-20110127
• [Presentation] GaInN/GaInN超格子構造を用いた窒化物半導体太陽電池の高性能化 (2010)
  • Author(s): 桑原洋介、藤山泰治、森田義己、藤井崇裕、杉山徹、岩谷素顕、上山智、天野浩、赤崎勇
  • Organizer: 窒化物ナノ・エレクトロニクス材料研究センター講演会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 20101104-20101105
• [Presentation] Microstructure of GaInN/GaInN Superlattice on GaN Substrate (2010)
  • Author(s): T.Sugiyama, Y.Kuwahara, Y.Isobe, T.Fujii, K.Nonaka, M.Iwaya, T.Takeuchi, S.Kamiyama, I.Akasaki, H.Amano
  • Organizer: International Workshop on Nitride semiconductors
  • Place of Presentation: Tampa, Florida USA
  • Year and Date: 20100919-20100924
• [Presentation] Optimization of Initial Growth of the Nonpolar m-plane and a-plane GaN Grown on LPE-GaN Substrates by Na Flux Method (2010)
  • Author(s): Y.Isobe, D.Iida, T.Sakakibara, M.Iwaya, T.Takeuchi, S.Kamiyama, I.Akasaki, H.Amano, M.Imade, Y.Kitaoka, Y.Mori
  • Organizer: International Workshop on Nitride semiconductors(IWN2010)
  • Place of Presentation: Tampa, Florida USA
  • Year and Date: 20100919-20100924
• [Presentation] High-InN-molar-fraction Nitride-based Solar Cells using GaInN/GaInN Superlattice (2010)
  • Author(s): Takahiro Fujii, Yosuke Kuwahara, Daisuke Iida, Yasuharu Fujiyama, Yoshiki Morita, Toru Sugiyama, Yasuhiro Isobe, Motoaki Iwaya, Tetsuya Takeuchi, Satoshi Kamiyama, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano
  • Organizer: International Workshop on Nitride semiconductors(IWN2010)
  • Place of Presentation: Tampa, Florida USA
  • Year and Date: 20100919-20100924
• [Presentation] Atomic Layer Epitaxy of AlN and AlGaN and Raised Pressure MOVPE for the Growth of High In-content GaInN (2010)
  • Author(s): Hiroshi Amano, Masahito Yamaguchi, Yoshio Honda, Motoaki Iwaya, Satoshi Kamiyama, Isamu Akasaki
  • Organizer: The 16th International Conference on Crystal Growth(ICCG-16)
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 20100808-20100813
• [Presentation] Homoepitaxial growth of m-plane GaN film on miscut GaN substrates grown by Na flux method (2010)
  • Author(s): Y.Isobe, D.Iida, T.Sakakibara, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, M.Imade, Y.Kitaoka, Y.Mori
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Growth of III-Nitrides
  • Place of Presentation: Montpellier, France
  • Year and Date: 20100705-20100707
• [Presentation] Fabrication of nitride-based solar cells on freestanding GaN substrate (2010)
  • Author(s): Y.Kuwahara, Y.Fujiyama, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Growth of III-Nitrides
  • Place of Presentation: Montpellier, France
  • Year and Date: 20100705-20100707
• [Presentation] Recent development and future prospects of the fabrication of GaInN-based solar cells (2010)
  • Author(s): H. Amano, T. Sugiyama, Y. Kuwahara, Y. Fujiyama, M. Iwaya, S. Kamiyama, and I. Akasaki
  • Organizer: The 37th International Conference of Compound Semiconductors
  • Place of Presentation: Takamatsu
  • Year and Date: 20100531-0604
• [Presentation] Role of stacking faults in misfit strain relaxation in m-plane InGaN quantum wells (2010)
  • Author(s): A.M.Fischer, Z.H.Wu, F.A.Ponce, R.Senda, D.Iida, M.Iwaya, H.Amano
  • Organizer: The 8th International Symposium on Semiconductor Light Emitting Devices (ISSLED2010)
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 20100516-20100521
• [Presentation] 非極性・半極性窒化物半導体の結晶成長技術 (2010)
  • Author(s): 岩谷素顕、上山智、天野浩、赤崎勇
  • Organizer: 第2回窒化物半導体結晶成長講演会
  • Place of Presentation: 三重大学(招待講演)
  • Year and Date: 20100514-20100515
• [Presentation] GaN基板を用いた窒化物太陽電池の特性評価 (2010)
  • Author(s): 桑原洋介、藤山泰治、森田義己、藤井崇裕、杉山徹、岩谷素顕、上山智、天野浩、赤崎勇
  • Organizer: 第2回窒化物半導体結晶成長講演会
  • Place of Presentation: 三重大学
  • Year and Date: 20100514-20100515
• [Patent(Industrial Property Rights)] 特許半導体素子、及び半導体素子の転位低減方法 (2010)
  • Inventor(s): 岩谷素顕、竹内哲也、上山智、天野浩、赤崎勇
  • Industrial Property Rights Holder: 名城大学
  • Industrial Property Number: 特願2010-146772
  • Filing Date: 20100600
• [Patent(Industrial Property Rights)] 特許III族窒化物系太陽電池 (2010)
  • Inventor(s): 岩谷素顕、竹内哲也、上山智、天野浩、赤崎勇
  • Industrial Property Rights Holder: 名城大学
  • Industrial Property Number: 特願2010-146771
  • Filing Date: 20100600
• [Patent(Industrial Property Rights)] 特許III族窒化物系太陽電池及びその製造方法 (2010)
  • Inventor(s): 岩谷素顕、竹内哲也、上山智、天野浩
  • Industrial Property Rights Holder: 名城大学
  • Industrial Property Number: 特願2010-146773
  • Filing Date: 20100600