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

• 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

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．

は, smothering compound semiconductor InGaN を ベ ー ス と し た 単 light color 発 デ バ イ ス の high rate of unseen を purpose と し て, department of InGaN 発 light デ バ イ ス を, オ フ Angle を つ け た special な し, the non-polar surface substrate に cropping そ の crystallization quality の を up previously う も の で あ る. Beginning this year は め に slightly tilted 22} {11 - GaN substrate の detailed design を 検 for し, (1-100] direction に 1 degree, 3 degrees, five degrees tilt い た substrate を be interstate に substrate メ ー カ ー に cropping い た だ き, そ の surface state を ノ マ ル ス キ 顕 micromirror お よ び interatomic force 顕 micromirror に よ っ て review 価 し た. そ の results, オ フ Angle に masato わ ら ず atomic レ ベ ル で が な flat surfaces ら れ て い る こ と を confirm し た. After また chemical mechanical grinding, the stage is で で, the surface is モフォロジ <s:1> に フ フ フ, the angle-dependent く is not く, the に is flat であった. に, こ れ ら の on substrate の に GaN film を エ ピ タ キ シ ャ ル growth し オ フ Angle の unseen fruit を 検 card す る こ と を try み た. After し か し な が ら, growing の surface state が 悪 く, crystal growth に not quite で あ る こ と が.at し た た め, substrate メ ー カ ー と optimal processing conditions の を into め る こ と と し た. One party で, オ フ Angle を つ け る don't の ア プ ロ ー チ と し て, サ ー マ ル リ フ ロ を ー method using い て マ イ ク ロ ス ケ ー ル の convex レ ン ズ structure を form す る こ と を try み た. こ れ に よ り, bureau of に オ が フ Angle variations change す る マ イ ク ロ tectonic を base board face に cropping で き た. The 続 て て, and the て <s:1> ロ ロ structurally, the にGaNホモエピタキシャ および film およびInGaN light-emitting layer <s:1> crystallizes and grows into を rows った. Youdaoplaceholder0 そ results, the characteristic なInGaN light-emitting layer <s:1> light-emitting wavelength distribution が is found in られた. す な わ ち, オ フ Angle を つ け る crystal orientation (と [1-100] [11-2-3] direction) に 応 じ て が 発 wavelength variations し, center says sexual seaborne な マ イ ク ロ レ ン ズ で different parties within the structure of な wavelength distribution が confirm さ れ た.

项目成果

サーマルリフロー法を用いたInGaN系多波長発光構造の作製とLEDデバイス動作

采用热回流法制造 InGaN 多波长发光结构和 LED 器件操作

• 发表时间: 2022
• 作者: 松田祥伸;船戸充;川上養一
• 通讯作者: 川上養一

Multiwavelength emission from InGaN quantum wells on GaN microlens structures

GaN 微透镜结构上 InGaN 量子阱的多波长发射

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Matsuda;S. Funato;M. Funato;and Y. Kawakami
• 通讯作者: and Y. Kawakami

InGaN-based LEDs on GaN microlens arrays for multi-wavelength emission

GaN 微透镜阵列上的 InGaN 基 LED 用于多波长发射

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Matsuda;S. Funato;M. Funato;and Y. Kawakami
• 通讯作者: and Y. Kawakami

発光スペクトルの電気制御を目指したInGaN系多波長発光構造の設計と作製

以电控发射光谱为目的的InGaN基多波长发光结构的设计与制造

• 发表时间: 2023
• 作者: 松田祥伸;宮脇啓嘉;船戸充;川上養一
• 通讯作者: 川上養一

自在な発光波長集積を目指したInGaN系多面体構造における局所的オフ角制御

InGaN多面体结构中的局部偏角控制旨在实现灵活的发射波长集成

• 发表时间: 2023
• 作者: 梅本隆之介;松田祥伸;船戸充;川上養一
• 通讯作者: 川上養一