青・紫外域発光素子用BAlGaN系多層膜と量子井戸の形成とデバイス化

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平成13年度で得た研究成果を基礎にして、平成14年度は発光デバイスの製作へと研究を進めた。(AlN/GaN)多重バッファ層構造により発光デバイスの活性領域にある残留歪みを制御し、多重量子井戸構造による330nm域の発光ダイオードを試作し、エッジエミッション構造では、片端面からの最大光出力約0.2mWの光出力がとなった。この時の注入電流は200mAであった。このエッジエミッションの場合の光出力を面発光型の発光ダイオードの場合に換算すると2-2.4mWの光出力に相当することになる。この値は、この波長域における光出力としては高く、今後、更なるエピタキシャル成長結晶の高品質化と、デバイス構造の最適化を実施することで十分な改善が期待できるものである。一方、ホウ素を含むBAlGaNでは、電流注入型発光デバイスを実現するための導電性制御を試みた、2%のホウ素を含むBGaNでは、n型半導体については導電性が制御できつつある。このときの添加不純物はSiであった。一方、p型半導体については、不純物としてMgを用いて試みてきたが、現在のところ十分なp型半導体は達成されていない。この結果を踏まえ、光励起による発光およびレーザ発振を試みており、発光強度は大きく改善されつつある。特に、本年度には、この材料の屈折率が実験から測定されたことから、光導波路の設計もできるようになり、半導体デバイスの構造を議論できるようになったことは大きな進歩であった。更に、平成13年度の研究成果の中で特に本研究の大きな成果の一つである(AlN/GaN)多重バッファ層構造を改良し、その上に高品質な超格子構造を製作できるようになったことから、高反射率を有する多重反射膜(マイクロ共振器構造)を達成するための基礎技術は達成された。