AlGaN系縦型高効率深紫外発光デバイスの研究

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本研究は深紫外波長領域での発光デバイスを作製するために必要なAlGaNエピタキシャル結晶の成長技術を確立し深紫外領域での縦型構造電流注入高出力発光デバイスを作製するための基礎技術を確立することを目指すものである。本研究でもっとも困難なところは品質のよいAlGaNエピタキシャル結晶薄膜を成長すること、並びに縦型構造にするために基板の剥離技術の開発、並びに良好な電極形成技術を作り出すことである。本研究では縦型構造の発光素子が高出力に極めて適しているためにまず、必要不可欠な基板剥離技術を確立することにあった。本研究ではレーザー剥離技術を新たに確立し大面積での基板剥離技術を確立した。これは大きさとして1cm^2にも及ぶもので世界でも累をみないものであり、2インチの全基板剥離の可能性を示すものであった。又AlGaN結晶成長においては超格子バッファー層を挿入し高品質結晶を得ることに成功した。又電極においては特にp側電極に対し低接触抵抗の電極形成に成功し、これらを総合して波長として280nm台の電流注入発光に成功した。この波長は医療における殺菌、あるいは水や有害物質であるPCBの光分解反応に必要不可欠の波長である。この成功により現在300ミクロンの大きさの縦型発光素子をcm級に拡大し大出力電流注入発光素子の実現の可能性を明らかにした。又実験の中で深紫外発光素子では電子のオーバーフロー問題が重要であることが明らかになり計算機シュミレーションにより最適デバイス設計を試み電子のオーバーフロー効果を減少させることが出来る素子構造を明らかにした。又用いる発光層の超格子層設計も従来法より2から3倍高効率で発光できる構造を見いだした。