Visible, long wavelength LEDs based on In-rich InGaN on ScAlMgO4 substrates

基于 ScAlMgO4 基板上富 InGaN 的可见光长波长 LED

• 批准号: 21H04661
• 负责人: 船戸 充
• 金额: $ 26.87万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04661/
• 关键词: 結晶成長; InリッチInGaN; ScAlMgO4; 可視長波長LED; 高効率化

窒化物半導体をベースとした可視全域での高効率LEDの開発は，次世代マイクロLEDディスプレイのために不可欠な課題と位置付けられている．本研究は，(0001)面でIn(0.17)Ga(0.83)Nと格子整合するScAlMgO4に着目し，この基板上に緑色から赤色域にて高効率発光するInGaN系LEDを開発することを目的としている．従来，厚み数100 nmの In(0,17)Ga(0.83)N単層膜をScAlMgO4基板上に形成し，量子井戸発光層の下地層としている．この下地層の上にIn(x)Ga(1-x)N/In(0.17)Ga(0.83)N量子井戸構造 (x>0.17)，p-GaNを順次作製しLED構造としたところ，波長700 nmで発光を電流注入で得ることに成功した．ただし，発光出力は，定格20 ｍA駆動時に数十nWと低く，これを改善するために，クリアすべき課題が多数存在する状況だと考えている．その一つとして，本年度は，InGaNとScAlMgO4基板の界面に注目し，その制御によってInGaN層の結晶性や平坦性が改善できることを見出すとともにそのメカニズムを検討した．具体的には，窒化物半導体のAl原料のみを基板上に供給すると比較的結晶性の高いAlN界面層が形成され，それにより，その上の(In)GaN成長層の特性が改善することがわかった．改善したInGaN層上にInGaN/InGaN量子井戸を作製し，下地の改善に伴い発光強度が増大することを確認した．また，基板そのものの特性も検討を進めた．GaNをScAlMgO4基板に結晶成長し，その結晶性(貫通転位密度)や反りを定量した．反りGaN膜厚依存性の実験を再現するパラメータセットを提案した．

Smothering compound semiconductor を ベ ー ス と し た visual global で の high working rate LED の open 発 は, next generation マ イ ク ロ LED デ ィ ス プ レ イ の た め に not owe と な subject position pay け ら れ て い る. は, this study (0001) surface で (0.17) In Ga (0.83) N と grid integration す る ScAlMgO4 に mesh し, こ の substrate に green か ら red domain に て high working rate 発 light す る InGaN LED を open 発 す る こ と を purpose と し て い る. From 従, a 単 layer film with a thickness of み number 100 nm <s:1> In(0,17)Ga(0.83)N単 is formed on the をScAlMgO4 substrate に, and the formation of the と, て, て and る beneath the quantum well luminescent layer 従. こ の formation の way of に In Ga (1 - x) (x) N/(0.17) In Ga (0.83) N opens quantum well structure (x > 0.17), p - GaN を し LED the progressive cropping structure と し た と こ ろ, wavelength of 700 nm で 発 を current injection で must る こ と に successful し た. た だ し 発 light output は, freeze when 20 mA 駆 move に dozens of nW と low く こ れ を improve す る た め に, ク リ ア す べ き subject が most existing す る condition だ と exam え て い る. そ の a つ と し て, this year は InGaN と ScAlMgO4 substrate の に attention し interface, そ の suppression に よ っ て の InGaN layer crystalline や flatness が improve で き る こ と を shows す と と も に そ の メ カ ニ ズ ム を beg し 検 た. Specific に は, smothering compound semiconductor の Al raw material の み を substrate に supply す る と comparison of crystalline の high い AlN interface layer が さ れ, そ れ に よ り, そ の の on (In) GaN growth layer の features が improve す る こ と が わ か っ た. Improving the を fabrication of the にInGaN/InGaN quantum well on the たInGaN layer に, and improving the に accompanied by an increase in the <s:1> luminous intensity が する する とを confirms the た on the ground. Youdaoplaceholder0, substrate そ <s:1> <s:1> characteristics 検 検 seek を into めた. GaNをScAlMgO4 substrate に crystalline growth, そ <s:1> crystalline (through 転 site density)や anti-を quantitative た た. Anti-gan-film thickness dependence <s:1> experiment を reproduces するパラメ タセットを タセットを タセットを proposal た た.

项目成果

ScAlMgO4基板上への可視発光ダイオードの作製

ScAlMgO4 衬底上可见光发光二极管的制备

ScAlMgO4 as a promising substrate for InGaN-based long wavelength emitters: demonstration of far-red LEDs

• DOI: 10.1117/12.2649997
• 发表时间: 2023-03
• 作者: M. Funato;Keita Maehara;Y. Matsuda;T. Ozaki;Y. Kawakami

Polar-plane-free faceted InGaN polychromatic emitters with fast carrier recombination processes

具有快速载流子复合过程的无极性平面多面 InGaN 多色发射极

• 发表时间: 2022
• 作者: M. Funato;Y. Matsuda;Yoichi Kawakami
• 通讯作者: Yoichi Kawakami

Optical anisotropy of (11-23) semipolar InGaN quantum wells homoepitaxially grown on GaN substrates

GaN衬底上同质外延生长的(11-23)半极性InGaN量子阱的光学各向异性

• DOI: 10.1063/5.0081815
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: M. Funato;Y. Matsuda;K. Mori;A. A. Yamaguchi;H. Goto;Y. Sumida;Y. Ishihara;and Y. Kawakami
• 通讯作者: and Y. Kawakami

ScAlMgO4基板上での窒化物半導体のMOVPEと赤色発光素子

ScAlMgO4衬底上的氮化物半导体MOVPE及红光发光器件

• 发表时间: 2022
• 作者: 船戸充;川上養一
• 通讯作者: 川上養一