局所電流注入による窒化物半導体の発光効率分布可視化手法の開発

开发利用局部电流注入可视化氮化物半导体发光效率分布的方法

• 批准号: 21K14545
• 负责人: 上杉 謙次郎
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14545/
• 关键词: 窒化物半導体; 顕微分光; 深紫外発光ダイオード; 原子間力顕微鏡

III族窒化物半導体を用いた発光素子の中でも特にAlGaNをベースとした深紫外発光ダイオード(DUV-LED)は殺菌用紫外線光源として注目されているが、発光効率の低さが社会実装を妨げている。既存の手法では、電流注入動作時のLEDのミクロな発光効率分布を正確に評価できず、評価結果を素子設計と結晶成長条件へフィードバックすることが困難であることが一因であると考えられる。本研究は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いた局所電流注入型の顕微エレクトロルミネッセンス測定手法を確立し、DUV-LEDの電流注入動作時の発光効率分布を、電流密度分布の影響なく高空間分解能で可視化することを目的とする。2022年度は、昨年度設計し作製に着手した試料ホルダが完成し、関連する電気的・光学的計測器類と併せてAFMへの組み込みを実施した。AFM本来の試料ステージに対して重量のある試料ホルダを載せることでAFM形状像の劣化が懸念されたが、適切な走査条件においてノイズやドリフトのない良好な形状像の取得に成功した。p-GaN層に接触させたカンチレバーからDUV-LEDに対して電流注入を実施し、カンチレバーを定点接触させた状態で電流掃引にてダイオードライクなIVカーブの取得に成功した。並行して測定対象となるDUV-LEDの高品質化も実施した。本年度は活性層直下のn-AlGaNの表面平坦化に取り組み、ステップテラス構造の蛇行に起因するピット形成の抑制を達成しつつ導電率の向上も確認した。これまでにカソードルミネッセンスによってピットが暗点となることが確認されていたため、ピットの排除は転位等の結晶欠陥に由来する非発光再結合中心をより明瞭に可視化するうえで意義ある成果である。

Group III compound semiconductors are used in the middle of the luminescent element, especially AlGaN, which is used as a deep ultraviolet light emitting diode (DUV-LED). The existing methods are difficult to evaluate correctly the luminous efficiency distribution of LEDs during current injection operation. In this study, the measurement method of current injection micro-optical system using atomic force micro-mirror (AFM) was established, and the distribution of luminance and the influence of current density distribution during current injection of DUV-LED were studied. In 2022, the design of the system began to complete, the electrical and optical sensors and the AFM system were implemented. The AFM original sample size is equal to the sample weight, and the AFM shape image is deteriorated. The AFM shape image is successfully obtained under the appropriate conditions. P-GaN layer contacts are made by DUV-LED and current injection is carried out successfully. High quality of DUV-LED for parallel measurement This year, the formation of a thin layer of n-AlGaN directly under the active layer was suppressed due to the formation of a thin layer of n-AlGaN directly under the active layer. The center of non-luminous recombination, the center

项目成果

スパッタアニールAlN上GaN/AlN 2次元正孔ガス構造の電気特性評価と微細構造解析

溅射退火AlN上GaN/AlN二维空穴气体结构的电性能评估和微观结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 西村 海音;中西 悠太;林 侑介;藤平 哲也;Chaudhuri Reet;Cho Yongjin;Xing Huili (Grace);Debdeep Jena;上杉 謙次郎;三宅 秀人;酒井 朗
• 通讯作者: 酒井 朗

スパッタアニールAlNテンプレート上UV-C AlGaN量子井戸成長

溅射退火 AlN 模板上的 UV-C AlGaN 量子阱生长

• 发表时间: 2021
• 作者: 石原頌也;窪谷茂幸;正直花奈子;上杉謙次郎;肖世玉;三宅秀人
• 通讯作者: 三宅秀人

ＩＩＩ族窒化物発光デバイス、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャルウエハ、ＩＩＩ族窒化物発光デバイスを作製する方法

III族氮化物发光器件、III族氮化物外延片、III族氮化物发光器件的制造方法

• 发表时间: 2021

AlNテンプレート上へのAlGaNチャネルHEMT作製と電気的特性評価

AlN模板上AlGaN沟道HEMT的制作及电特性评估

• 发表时间: 2021
• 作者: Filchito Renee G. Bagsican;Iwao Kawayama;Hironaru Murakami;and Masayoshi Tonouchi;森 隆一・上杉謙次郎・窪谷茂幸・正直花奈子・三宅秀人
• 通讯作者: 森 隆一・上杉謙次郎・窪谷茂幸・正直花奈子・三宅秀人

2層極性反転AlN横型擬似位相整合チャネル導波路を用いた230 nm遠紫外第二次高調波発生

使用双层极性反转 AlN 横向准相位匹配通道波导产生 230 nm 远紫外二次谐波

• 发表时间: 2022
• 作者: 本田啓人;正直花奈子;上杉謙次郎;三宅秀人;芹田和則;村上博成;斗内政吉;上向井正裕;谷川智之;片山竜二
• 通讯作者: 片山竜二