導電性基板上への選択成長によるGaN系青色面発光レーザ構造の製作

导电衬底上选择性生长制造氮化镓基蓝色表面发射激光器结构

• 批准号: 09750012
• 负责人: 本田 徹
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kogakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750012/
• 关键词: 窒化ガリウム; GaN; GH-SiC; MOVPE; MOMBE; RHEED; 6H-SiC; 紫外半導体レーザ; 格子整合; 遷移確率

本研究の目的は,有機金属気相成長装置(MOVPE)を用いて,低欠陥結晶成長および面発光レーザ素子の成長を実現することである.まず、GaN系面発光レーザの電流注入に関する検討をおこなった。面発光レーザはデバイスの大きさが非常に小さいため,電流注入方法が高性能化を行う上で非常に重要である.本研究では電気的特性の良好なエピタキシャル・基板界面の制御を導入する観点から電子の注入について理論的に考察する.計算方法には、WKB近似を用いた。また、界面付近の波動関数を量子力学的に解析した。この結果、従来用いられてきたAlNおよびAlGaN混晶系では電流注入に問題があることがわかった。このため、6H-SiC基板に直接成長するGaNをエピタキシャル成長することが重要である。以上より、GaNを6H-SiC基板に直接成長することを続けて研究することにした。GaNを直接成長するためには、結晶の初期成長状態の把握およびその制御が重要となる。よって、有機金属分子線エピタキシャル成長法を結晶成長方法として採用し、高速電子線回折(RHEED)により結晶成長中にその場観察を行った。その結果、GaN薄膜中に残る歪みは基板と薄膜の格子不整合によるものよりも熱膨張係数差による影響が大きいことがわかった。これは計算結果より高性能発光デバイスの製作に問題を生じさせるものであることがわかった。また、選択成長は前出の歪みによるクラック防止に有効であると考えられる。初期的実験としてサファイア基板上にInGaNおよびGaNの選択成長を行った。この結果、成長阻害物として二酸化珪素を用いたが、三族原料のマイグレーションにより膜厚分布が生じやすく適切なV/III比が必要であることがわかった。以上により、導電性基板上への選択成長によるGaN系青色面発光レーザ構造の製作にむけ、重要な知見が得られた。

The purpose of this study is to realize the growth of low crystalline and surface luminescent elements by using organometallic vapor phase growth device (MOVPE). A discussion on the relationship between current injection and light emission in GaN system The current injection method is very important for high performance. In this paper, we investigate the theory of electron injection and control of substrate interface. Calculation method: WKB approximation. The relationship between the ratio of the interface and the quantum mechanics is analyzed. The result of this is that the current injection problem is caused by the AlN and AlGaN hybrid systems. 6H SiC substrate growth The growth of GaN on 6H-SiC substrates was studied. It is very important to control the growth state of GaN directly. The organometallic molecular wire epitaxy growth method is used as a crystal growth method, and the field observation during crystal growth is carried out using high-speed electronic wire folding (RHEED). As a result, GaN thin films have a large influence on the thermal expansion coefficient difference between the substrate and the thin film lattice. This calculation results in high performance development problems. To prevent the occurrence of a disease, the growth of the disease should be prevented. The initial stage of growth of InGaN and GaN on the substrate As a result, the growth inhibitor and the diacid resin are used in the film thickness distribution of the three groups of raw materials. The V/III ratio is necessary. The important knowledge gained in the fabrication of GaN-based cyan light-emitting structures for selective growth of conductive substrates

项目成果

T.Shirasawa, T.Honda, F.Koyama and K.Iga: "ZnO Buffer Layer Formed on Si and Sapphire Substrate for GaN-MOVPE" Mat. Res. Soc. Symp. Proc.449. 373-377 (1997)

T.Shirasawa、T.Honda、F.Koyama 和 K.Iga：“在 GaN-MOVPE 的硅和蓝宝石衬底上形成 ZnO 缓冲层”。

N.Mochida, T.Honda, T.Shirasawa, A.Inoue, T.Sakaguchi, F.Koyama and K.Iga: "Crystal Orientation Dependence of P-Type Contact Resistance of GaN" Journal of Crystal Growth. vol.189/190. 716-719 (1998)

N.Mochida、T.Honda、T.Shirasawa、A.Inoue、T.Sakaguchi、F.Koyama 和 K.Iga：“GaN P 型接触电阻的晶体取向依赖性”晶体生长杂志。

T.Shirasawa, N.Mochida, A.Inoue, T.Honda T.Sakaguchi, F.Koyama,and K.Iga: "Interface Control of GaN/AlGaN Quantum Well Structures in MoVPE Growth" Journal of Crystal Growth. vol.189/190. 124-127 (1998)

T.Shirasawa、N.Mochida、A.Inoue、T.Honda T.Sakaguchi、F.Koyama 和 K.Iga：“MoVPE 生长中 GaN/AlGaN 量子阱结构的界面控制”晶体生长杂志。

T.Honda, F.Koyama and K.Iga: "Design Consideration of GaN-Based Surface Emitting Lasas" Mat. Res. Soc. Symp. Proc.449. 1151-1159 (1997)

T.Honda、F.Koyama 和 K.Iga：“GaN 基表面发射激光激光器的设计考虑”Mat。

本田徹、白澤智恵、持田宣晃、井上彰、松谷晃宏、坂口孝浩、小山二三夫、川西英雄、伊塚健一: "GaN系面発光レーザの設計と製作技術に関する基礎検討" 電子情報通信学会論文誌 C-II. J81-C-II. 97-104 (1998)

Toru Honda、Chie Shirasawa、Nobuaki Mochida、Akira Inoue、Akihiro Matsutani、Takahiro Sakaguchi、Fumio Koyama、Hideo Kawanishi、Kenichi Izuka：“基于 GaN 的表面发射激光器的设计和制造技术的基础研究” 研究所学报电子、信息和通信工程师。J81-C-II。