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点欠陥制御による非輻射再結合中心の抑制と低抵抗p型AlGaNの実現

通过点缺陷控制抑制非辐射复合中心并实现低电阻p型AlGaN

基本信息

批准号：
21J15559
负责人：
赤池良太
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J15559/
关键词：
半極性 AlGaN 有機金属気相成長法有機金属気相成長

项目摘要

深紫外LEDは従来の深紫外光源である水銀ランプ等を置き換えることが期待される。また、波長230 nm以下のfar-UVC光は殺ウイルス作用があるが人体には無害ということが近年知られてきた。一方、AlGaN系深紫外LEDの効率は短波長になるにつれ低下し、波長230 nmでは外部量子効率は1%にも達していない。そこで本研究では、これら波長域での高効率な深紫外LEDの高効率化を目的としている。その方法として、半極性r面の利用が考えられる。これまでr面AlGaNにおいて、低ピット密度の平坦な表面を得るには高圧成長を行うことが必要だった。一方、高圧成長では原料ガスが基板に到達するまえに消費され、原料利用効率が悪化するという産業上見過ごせない課題を有している。そこで、産業応用を見据えて低圧(~38 Torr)下において、有機金属気相成長法にて成長条件の精査を行った。その結果、低圧下であっても、N元素源であるアンモニア流量を調節することで低ピット密度かつ表面平坦粗さのRMS値が1 nmを切る平坦なr面AlGaNが得られた。また、フォトルミネッセンス(PL)測定より、現在利用されている面であるc面上のAlGaN/AlN量子井戸と半極性r面上のそれの弱励起条件下における内部量子効率が、波長~225 nmにおいてc面上は1.6 %であるのに対し、r面上は5.4 %と3.5倍に向上することが分かった。時間分解PLも組み合わせると、その理由は輻射再結合確率がr面ではおよそ2倍に向上すること、非輻射再結合中心の密度がr面では低減されているためだと分かった。また、半極性面では成長方向の分極が小さいため、分極ドーピングによってp型層を得ることは不可能だと考えられていたが、r面のようにc面からのなす角度がほどほどの角度であれば半極性面であっても分極ドーピングが可能であることを理論的に示した。

Deep UV LED light source from the deep UV source, such as mercury, etc. Far-UVC light with wavelengths below 230 nm has been known to cause harm to the human body in recent years On the one hand, the efficiency of AlGaN deep ultraviolet LED is low at short wavelength, and the external quantum efficiency is low at 230 nm. This study aims to improve the efficiency of deep ultraviolet LEDs in the wavelength domain. The method and utilization of semipolar r plane are studied. AlGaN surface, low density, flat surface, high voltage growth, etc. A high pressure growth of raw materials for the substrate to reach the consumption, raw material utilization rate for the industry has seen the problem The growth conditions of organic metal phase growth method were carefully investigated under low pressure (~38 Torr). As a result, under low pressure, the flow rate of the N element source can be adjusted, resulting in a flat surface AlGaN with a low chip density, a flat and rough surface, and an RMS value of 1 nm. The internal quantum efficiency of AlGaN/AlN quantum wells on the c-plane and the semipolar r-plane under weak excitation conditions at wavelengths of ~225 nm is 1.6% on the c-plane and 5.4% on the r-plane. Time decomposition PL combination center, the reason for radiation recombination accuracy, r plane, 2 times, the density of non-radiation recombination center, r plane, low. A theoretical illustration of the growth direction of the semipolar plane and the polarization direction of the p-type layer.

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

低圧下での平坦な半極性r面AlGaN薄膜のMOVPE成長

低压下平面半极性r面AlGaN薄膜的MOVPE生长

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kazuki Kanda;Hisato Iwata;赤池良太，船戸充，川上養一
通讯作者：
赤池良太，船戸充，川上養一

far-UVC領域で発光する半極性r面AlGaN/AlNの時間分解PL測定による解析

使用时间分辨 PL 测量分析远 UVC 区域中发光的半极性 r 平面 AlGaN/AlN

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Zhang Youyue;Yoshino Takashi;Osako Masahiro.;Miyuki Iwasaki Katsuyuki T. Yamato John L. Bowman Takayuki Kohchi et al;赤池良太，船戸充，川上養一
通讯作者：
赤池良太，船戸充，川上養一

半極性面AlGaN量子井戸からの波長250 nm以下での高効率発光

半极面 AlGaN 量子阱在波长低于 250 nm 时实现高效发光