Huge Bandgap-Bowing Effect in III-V-N Type Nitride Alloy Semiconductors and its Applications

III-V-N型氮化物合金半导体的巨大带隙弯曲效应及其应用

基本信息

  • 批准号:
    11450003
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.73万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research project has realized III-V-N type nitride alloy semiconductors such as GaAsN, GaPN, InAsN, GaAsPN, InGaAsN and InGaPN, with N concentrations far beyond the thermodynamic equilibrium limit using metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) and molecular beam epitaxy (MBE) as efficient epitaxial growth methods. Epitaxial growth conditions have been established for alloy layers with high structural and optical qualities which are reasonably applicable to devices. Structural properties such as compositional inhomogeneity and defects have been clarified in relation to N concentrations and growth conditions. It has been found that optical properties near the band edge are significantly affected by localized states which are originated by isolated or clustered N atoms at diluted N concentration regions. It has been found that huge bandgap bowing effect is a characteristic feature common in all the III-V-N type alloys. The bandgap bowing parameters have been established for each III-V-N ternary and quaternary alloy. Quantum-well structures involving III-V-N type alloys have been investigated, and shown that with a proper choice of heterostructure will give an efficient electron confinement to quantum wells due to higher band offsets.
本研究计划利用金属有机物气相磊晶(MOVPE)与分子束磊晶(MBE)等有效磊晶成长方法,已实现氮浓度远超过热力学平衡极限之III-V-N型氮化物合金半导体,例如GaAsN、GaPN、InAsN、GaAsPN、InGaAsN与InGaPN。外延生长条件已经建立了合金层具有高的结构和光学质量,这是合理适用于设备。结构特性,如成分的不均匀性和缺陷已被澄清有关的N浓度和生长条件。研究发现,在稀氮浓度区,孤立或成团的氮原子所产生的局域态对带边附近的光学性质有显著的影响。已经发现,巨大的带隙弯曲效应是所有III-V-N型合金中共同的特征。已经建立了每个III-V-N三元和四元合金的带隙弯曲参数。已经研究了涉及III-V-N型合金的量子阱结构,并且表明,通过适当选择异质结构,由于更高的带偏移,将对量子威尔斯提供有效的电子限制。

项目成果

期刊论文数量(65)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
尾鍋研太郎(共著、小間篤 編): "実験物理学講座 第4巻"丸善. 301 (2000)
小锅健太郎(合著者、驹敦编):《实验物理教程第4卷》丸善301(2000年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
尾鍋研太郎(分担執筆): "III-V-N型窒化物混晶(「III族窒化物半導体」赤崎勇編)"培風館. 19 (1999)
小锅健太郎(共同作者):“III-V-N型氮化物混合晶体(“III族氮化物半导体”,赤崎勇编辑)”Baifukan 19(1999)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
A.Nishikawa: "MBE Growth and Photoreflectance Study of GaAsN Alloy Films Grown on GaAs(001)"Journal of Crystal Growth. (to be published). (2003)
A.Nishikawa:“GaAs(001) 上生长的 GaAsN 合金薄膜的 MBE 生长和光反射研究”晶体生长杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
F.H.Zhao: "Influence of Si Doping on Optical Properties of Cubic GaN Grown on GaAs (001) Substrates by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy"IPAP Conf.Series. 1. 70-73 (2000)
F.H.Zhao:“硅掺杂对金属有机气相外延在 GaAs (001) 衬底上生长的立方氮化镓光学性能的影响”IPAP Conf.Series。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
F.Nakajima, S.Sanorpim, E.Takuma, R.Katayama, H.Ichinose, K.Onabe, Y.Shiraki: "Microstructures, defects, and localization luminescence in InGaAsN alloy films"phys.stat.sol.(c). 0(7). 2778-2781 (2003)
F.Nakajima、S.Sanorpim、E.Takuma、R.Katayama、H.Ich​​inose、K.Onabe、Y.Shiraki:“InGaAsN 合金薄膜的微观结构、缺陷和局域化发光”phys.stat.sol.(c)
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    $ 9.73万
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