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

基本信息

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

项目摘要

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．

在整个可见范围内，基于氮化物半导体的高效LED的开发被认为是下一代微LED显示器的重要问题。这项研究的重点是ScalmGo4，该级别与（0.17）GA（0.83）n在（0001）平面上相匹配，旨在开发基于Ingan的LED，以在该基板上发出高效率的绿色至红色域。通常，在（0,17）GA（0.83）中，n单层膜的厚度为100 nm，已在ScalmGo4底物上形成，并用作量子井发光层的基础层。在该底层上，在（x）ga（1-x）n/in（0.17）ga（0.83）n量子井结构（x> 0.17）和p-gAN接一个地形成一个LED结构，并通过注射电流以700 nm的波长成功获得了发射。但是，在驾驶额定额定值为20 mA时，在几十万中，光发射输出率很低，我们相信需要解决许多问题以改善这一点。这些因素之一是，今年，我们专注于Ingan和ScalmGo4底物之间的接口，并发现INGAN层的结晶度和平坦度可以通过控制改善，我们还检查了此机理。具体而言，发现只有氮化物半导体的Al原材料被喂入底物上时，就形成了相对较高的结晶度Aln界面层，从而改善了其上方的（IN）GAN生长层的性质。在改进的Ingan层上制造了Ingan/Ingan量子井，并确认随着底座的改善，发射强度增加。我们还研究了董事会本身的特征。 GAN是在ScalmGo4底物上生长的晶体，其结晶度（撕裂脱位密度）和经经量化。我们提出了一个参数集，该参数集复制了翘曲gan膜厚度依赖性的实验。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

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
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. Funato;Keita Maehara;Y. Matsuda;T. Ozaki;Y. Kawakami
通讯作者：
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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