窒化物半導体による紫外光(UV)レーザへの発展

本研究はラジカルソースMBE(Molecular Beam Epitaxy)装置を用い、III-V族窒化物半導体であるAlN単結晶薄膜をSi(111)基板上にエピタキシャル成長させ、紫外光半導体レーザをはじめ、紫外光発光・受光素子、への発展を目指す。●AlN薄膜の成長条件の最適化により、Si(111)基板上へのエピタキシャル成長を実現し、CL(Cathdoluminescence)測定による光学特性では、結晶欠陥に起因する380nm付近の発光(Violet band)も示すが、室温にてAlNのバンド端からの発光214nm発光を確認した。●発光素子として必要な活性層としてAl_xGa_<1-x>Nを作成し、Ga含有率の比率に対応した発光が得られ、特にAlが約90%・Gaが約10%と高濃度Al時に233nmのバンド端発光が得られた。Ga混合比を増すと380nm付近の発光(Violet band)が弱まりバンド端発光が優先的し高輝度発光することが確認され、250nm〜300nmまでの任意の波長の発光が実現できた。●デバイス化に必要なAlN層のPN制御の試み、N型P型とも現在GaNに用いられているSiおよびMgを用い、ともにその効果は認められた。

本研究はラジカルソースMBE(Molecular Beam Epitaxy)装置を用い、III-V族窒化物半導体であるAlN単結晶薄膜をSi(111)基板上にエピタキシャル成長させ、紫外光半導体レーザをはじめ、紫外光発光・受光素子、への発展を目指す。●AlN薄膜の成長条件の最適化により、Si(111)基板上へのエピタキシャル成長を実現し、CL(Cathdoluminescence)測定による光学特性では、結晶欠陥に起因する380nm付近の発光(Violet band)も示すが、室温にてAlNのバンド端からの発光214nm発光を確認した。●発光素子として必要な活性層としてAl_xGa_<1-x>Nを作成し、Ga含有率の比率に対応した発光が得られ、特にAlが約90%・Gaが約10%と高濃度Al時に233nmのバンド端発光が得られた。Ga混合比を増すと380nm付近の発光(Violet band)が弱まりバンド端発光が優先的し高輝度発光することが確認され、250nm〜300nmまでの任意の波長の発光が実現できた。●デバイス化に必要なAlN層のPN制御の試み、N型P型とも現在GaNに用いられているSiおよびMgを用い、ともにその効果は認められた。