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InGaN系半導体光材料のナノポテンシャル制御とデバイス応用

InGaN基半导体光学材料的纳米电位控制及器件应用

基本信息

批准号：
22K14613
负责人：
松田祥伸
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14613/
关键词：
窒化物半導体半極性面マイクロ構造発光ダイオード

项目摘要

本研究は，窒化物半導体InGaNをベースとした単色発光デバイスの高効率化を目的として，InGaN系発光デバイスを，オフ角をつけた特殊な非極性面基板に作製し，その結晶品質の向上を狙うものである．本年度は，始めに微傾斜{11-22}GaN基板の詳細設計を検討し，[1-100]方向に1度，３度，５度傾いた基板を実際に基板メーカーに作製いただき，その表面状態をノマルスキ顕微鏡および原子間力顕微鏡によって評価した．その結果，オフ角に関わらず原子レベルで平坦な表面が得られていることを確認した．また化学機械研磨後の段階では，表面モフォロジーにオフ角依存性は無く同様に平坦であった．次に，これらの基板の上にGaN薄膜をエピタキシャル成長し，オフ角の効果を検証することを試みた．しかしながら，成長後の表面状態が悪く，結晶成長に不十分であることが判明したため，基板メーカーと加工条件の最適化を進めることとした．一方で，オフ角をつける別のアプローチとして，サーマルリフロー法を用いてマイクロスケールの凸レンズ状構造を形成することを試みた．これにより，局所的にオフ角が変化するマイクロ構造を基板面内に作製できた．続いて，マイクロ構造上にGaNホモエピタキシャル膜およびInGaN発光層の結晶成長を行った．その結果，特徴的なInGaN発光層の発光波長分布が見られた．すなわち，オフ角をつける結晶方位([1-100]と[11-2-3]方向)に応じて発光波長が変化し，中心対称性なマイクロレンズ構造内で異方的な波長分布が確認された．

This study aims to improve the efficiency of semiconductor InGaN, and to improve the crystal quality of InGaN based semiconductor. This year, the detailed design of GaN substrate with micro-tilt (11-22) was discussed, and the substrate was tilted at 1 degree, 3 degree, and 5 degree in the [1-100] direction. As a result, the atom is flat and the surface is flat. After chemical mechanical polishing, the step is flat. Next, the GaN film on the substrate was grown. The surface state after growth is not very good, the crystal growth is not very good, and the processing conditions of the substrate are optimized A side of the square, the angle of the angle of the angle of The structure of the base plate is composed of two parts. The crystal growth of GaN thin film and InGaN light emitting layer on the surface of the substrate. As a result, the characteristic wavelength distribution of light emitted from InGaN light emitting layer can be seen. The crystal orientation ([1-100] and [11-2-3] directions) is determined by the wavelength variation of the emitted light, and the wavelength distribution of the different directions within the structure is confirmed by the central symmetry.