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

向定制白光 LED 方向发展无极面 InGaN-LED

• 批准号: 19J11599
• 负责人: 松田 祥伸
• 金额: $ 1.09万
• 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: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11599/
• 关键词: 窒化物半導体; 多色発光LED; 有機金属気相成長法; 三次元構造

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．

这项研究全面研究了所有内容，从无极性平面垂直三维LED的晶体生长到设备表征，并旨在获得实现全症状导体LED的准则，这些LED可以以物理极限效率合成任意的混合颜色。在这个财政年度，我们旨在建立无极性3D LED的制造条件，并评估基本设备特征。首先，针对LED结构的晶体生长条件优化了P型层的掺杂条件。这是因为初步研究表明，C-平面底物上的常规P型掺杂条件不能应用于本研究中使用的半极性表面（-1-12-2）。 （-1-12-2）通过适当控制基于扁平膜LED结构的MG掺杂剂的流速和生长压力来确定掺杂条件。此外，将这种条件应用于三维LED结构，并确认了小平面上的PN连接。此外，当将与常规平膜相同的过程条件应用于电极形成过程时，确认了三维结构的电极分离问题，并确定了允许通过优化避免电极分离的过程条件。在上述研究之后，制造了无极性垂直的三维LED，并在室温下评估了设备特性。结果，在当前注入条件下，确认了由不同的发光颜色引起的多色发光特性。此外，尽管其特性不如正常（-1-12-2）扁平膜LED，但它也具有出色的整流特性。因此，建立了足够的掺杂条件以进行LED操作。此外，作为另一个考虑因素，我们试图通过混合不同的三维形状来控制发射光谱，并且由于检测发射光谱调制的结果，证明了无极性三维LED的发射光谱可控性。

项目成果

Fabrication of polar-plane-free faceted InGaN LED structures with polychromatic emission properties

具有多色发射特性的无极面多面 InGaN LED 结构的制造

• 发表时间: 2019
• 作者: Y. Matsuda;M. Funato and Y. Kawakami
• 通讯作者: M. Funato and Y. Kawakami

Experimental study on semipolar (-1-12-2) LEDs toward polar-plane-free faceted InGaN LEDs on (-1-12-2)

半极性 (-1-12-2) LED 向 (-1-12-2) 上无极面多面 InGaN LED 的实验研究

• 发表时间: 2019
• 作者: Y. Matsuda;M. Funato and Y. Kawakami
• 通讯作者: M. Funato and Y. Kawakami

Polar-Plane-Free Faceted InGaN-LEDs toward Next Generation White Light Sources

面向下一代白光源的无极性面多面 InGaN-LED

• 发表时间: 2019
• 作者: 松田祥伸;松田祥伸;松田祥伸;前田一樹;松田祥伸;前田一樹;前田一樹;松田祥伸
• 通讯作者: 松田祥伸

極性面フリーな三次元InGaN-LEDのデバイスプロセス検討

无极平面3D InGaN-LED器件工艺研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 松田祥伸;船戸充;川上養一
• 通讯作者: 川上養一

Electrically Driven Polar-Plane-Free Faceted InGaN LEDs with Polychromatic Emission Characteristics

具有多色发射特性的电驱动无极面 InGaN LED

• 发表时间: 2020
• 作者: 松田祥伸