多波長光デバイス集積化のための異種材料一体化技術

多波长光器件集成的异种材料集成技术

• 批准号: 13026213
• 负责人: 神保 孝志
• 金额: $ 22.91万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13026213/
• 关键词: ヘテロエピタキシ; GaN; Si; GaAs; 発光ダイオード; 半導体レーザ; Si基板上GaAs; Si基板上GaN; 有機金属気相成長; ウエハ接着; 欠陥不活性化; 多層膜反射鏡; 多波長発光素子; Si基板; GaAs系レーザ; 量子ドットレーザ; GaInN LED; プラズマパッシベーション

種々の発光デバイスをSi基板上に集積することを目的として,GaN系及びGaAs系発光デバイスをSi基板上に作製した。GaN系ではSi基板上に高品質結晶を成長させるには高温成長AlNを緩衝層に使うと高品質結晶が得られるがAlNとSi接触部の電気抵抗が高いという問題があった。この原因として考えられていたAlNとSiのバンドオフセットを測定し,AlN層の高抵抗化の原因を確かめた。また,薄いAlNを使うことによりSi基板上GaInN LEDで従来7〜10Vであった20mA注入時の動作電圧を4.1Vまで下げることができ,発光特性も改善できた。Si基板上GaAs系素子では,初年度にSiO_2マスクの開口部から結晶成長させ,更に横方向成長させることにより240時間というレーザの動作寿命を達成した。プラズマ処理による欠陥不活性化を目指した実験を行い,PH_3系プラズマ処理が有効である可能性を確かめた。しかし,素子寿命改善のためには更に研究を進める必要がある。Si基板と発光デバイスの接着ではSeS_2を用いる接着法および新たに考案した2段階接着法により,GaAs基板上に成長させたGaAs系受光デバイスをその特性を大きく損ねることなくSi基板に接着し,GaAs基板を分離することができた。発光素子への応用は今後の課題として残った。活性領域の微細化により,欠陥を避けてデバイスを作製し素子寿命を延ばそうとする方法では初年度にInGaAsドットを活性領域とするレーザで80時間の動作寿命を得たが,その後大きな改善は得られなかった。GaInN系発光素子はSi基板上でも良好な特性を示し,実用化に近いが,Si基板上のGaAs系発光素子の実用化には更に多くの研究が必要である。

For example,GaN and GaAs are deposited on Si substrates. GaN system: high quality crystal growth on Si substrate: high temperature AlN buffer layer: high resistance of AlN contact part The reason for this is to determine the reason for the high resistance of AlN and Si. GaInN LED on Si substrate is 7 ~ 10V, operating voltage at 20mA injection is 4.1 V, light emission characteristics are improved. GaAs on Si substrate, SiO_2 crystal growth in the initial year, and more lateral growth in the second 240 hours. The possibility of inactivating PH_3 is confirmed. It is necessary to improve the life span of the child. Si substrate bonding with GaAs substrate bonding with Si substrate bonding with GaAs substrate bonding The light element is used to solve future problems. InGaAs active area miniaturization, the lack of control, the extension of the life of the element, from the beginning of the year to the end of the 80-time operation life, and the improvement of the future GaInN-based phosphors on Si substrates have good characteristics, and it is necessary to study the application of GaInN-based phosphors on Si substrates.

项目成果

B.Zhang, T.Egawa, H.Ishikawa, Y.Liu, T.Jimbo: "High-Bright InGaN Multiple-Quantum-Well Blue Light-Emitting Diodes on Si(111) Using AlN/GaN Multilayers with a Thin AlN/AlGaN Buffer Layer"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.42,No.3A. L226-L228 (2003)

B.Zhang、T.Egawa、H.Ishikawa、Y.Liu、T.Jimbo：“使用具有薄 AlN/ 的 AlN/GaN 多层的 Si(111) 上高亮度 InGaN 多量子阱蓝色发光二极管”

田口裕規: "Si基板上にSeS_2を用いて接着した高品質GaAs薄膜の作製とそのデバイス応用"電気学会論文誌E. 123・12. 553-559 (2003)

Hiroki Taguchi：“在 Si 衬底上使用 SeS_2 键合的高质量 GaAs 薄膜的制备及其器件应用”日本电气工程师协会会刊 E. 123・12（2003 年）。

G.Wang: "Passivatin of dislocations in GaAs grown on Si substrates oby phospine(PH_3) plasma exposure"Appl. Phys. Lett.. 78・22. 3363-3465 (2001)

G.Wang：“通过磷化氢(PH_3)等离子体暴露在Si衬底上生长的GaAs中的位错”Appl. 78・22 (2001)

Z.I.Kazi: "Growth of InxGal-xAs quantum dots by metal-organic chemical vapor deposition on Si substrates and in GaAs-based lasersvol.90, No.11, pp.5463-5468(Nov., 2001)"J. Appl. Phys.. 90,11. 5463-5468 (2001)

Z.I.Kazi：“通过金属有机化学气相沉积在硅基底和 GaAs 基激光器中生长 InxGal-xAs 量子点，第 90 卷，第 11 期，第 5463-5468 页（2001 年 11 月）”J.

H.Ishikawa: "Suppression of GaInN/GaN Multi-Quantum-Well Decomposition during Growth of Light-Emitting-Diode Structure, vol.40, No.11A, pp.L1170-L1172(Nov.2001)"Jpn. J. AppL Phys.. 40,11A. L1170-L1172 (2001)

H.Ishikawa：“发光二极管结构生长过程中GaInN/GaN多量子阱分解的抑制，第40卷，No.11A，第L1170-L1172页（2001年11月）”Jpn。