Development of Polar-Plane-Free Faceted InGaN-LEDs toward Tailor-Made White LEDs

本研究は，極性面フリーな縦型三次元LEDの結晶成長からデバイス特性評価までを包括的に研究し，物理限界の効率で任意の混合色を合成できるオール半導体LED実現への指針を得ることが目的である．当該年度において，極性面フリーな三次元LEDの作製条件の確立と，その基本的なデバイス特性を評価することを目指した．始めに，LED構造の結晶成長条件について，p型層のドーピング条件の最適化を行った．初期検討において，本研究で用いる(-1-12-2)半極性面には，従来のc面基板上のp型ドーピング条件を適用出来ないことが明らかになったためである．(-1-12-2)平坦膜LED構造をベースに，Mgドーパントの流量および成長圧力を適切に制御することにより，ドーピング条件を確立した．また，この条件を三次元LED構造に適用し，ファセット面上でのpn接合の形成を確認した．また，電極形成プロセスについて，従来の平坦膜と同様のプロセス条件を適用したところ，三次元構造特有の電極分離の問題が確認されたため，最適化によって電極分離が回避できるプロセス条件を確立した．以上の検討の後，極性面フリーな縦型三次元LEDを作製し，デバイス特性を室温下で評価した．結果として，各ファセット面の異なる発光色に起因した多色発光特性が，電流注入条件で確認された．また，通常の(-1-12-2)平坦膜LEDに特性は劣るものの，良好な整流性も確認された．よって，LED動作に十分なドーピング条件を確立出来た．また，追加の検討として，異なる三次元形状の混合による発光スペクトル制御を試みた結果，所望の発光スペクトル変調が確認され，極性面フリーな三次元LEDにおける発光スペクトル制御性が実証された．

本研究は，極性面フリーな縦型三次元LEDの結晶成長からデバイス特性評価までを包括的に研究し，物理限界の効率で任意の混合色を合成できるオール半導体LED実現への指針を得ることが目的である．当該年度において，極性面フリーな三次元LEDの作製条件の確立と，その基本的なデバイス特性を評価することを目指した．始めに，LED構造の結晶成長条件について，p型層のドーピング条件の最適化を行った．初期検討において，本研究で用いる(-1-12-2)半極性面には，従来のc面基板上のp型ドーピング条件を適用出来ないことが明らかになったためである．(-1-12-2)平坦膜LED構造をベースに，Mgドーパントの流量および成長圧力を適切に制御することにより，ドーピング条件を確立した．また，この条件を三次元LED構造に適用し，ファセット面上でのpn接合の形成を確認した．また，電極形成プロセスについて，従来の平坦膜と同様のプロセス条件を適用したところ，三次元構造特有の電極分離の問題が確認されたため，最適化によって電極分離が回避できるプロセス条件を確立した．以上の検討の後，極性面フリーな縦型三次元LEDを作製し，デバイス特性を室温下で評価した．結果として，各ファセット面の異なる発光色に起因した多色発光特性が，電流注入条件で確認された．また，通常の(-1-12-2)平坦膜LEDに特性は劣るものの，良好な整流性も確認された．よって，LED動作に十分なドーピング条件を確立出来た．また，追加の検討として，異なる三次元形状の混合による発光スペクトル制御を試みた結果，所望の発光スペクトル変調が確認され，極性面フリーな三次元LEDにおける発光スペクトル制御性が実証された．