窒化アルミニウム系深紫外半導体における高密度励起子系の光物性評価と光機能性

氮化铝基深紫外半导体高密度激子系统的光学性质和光学功能评估

• 批准号: 19032007
• 负责人: 山田 陽一
• 金额: $ 5.57万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19032007/
• 关键词: 窒化アルミニウム; 深紫外波長領域; 励起子; 励起子分子; 振動子強度; 分極パラメータ; 励起子ポラリトン; 励起子工学; 結合エネルギー; フォトルミネッセンス; 反射スペクトル; 有効質量比

高品質窒化アルミニウム(AIN)薄膜における反射スペクトルの温度依存性の測定を行い、励起子系の基礎物性値を評価した。測定に用いた試料は、r面サファイア基板上選択横方向成長技術を用いて成長されたa面AIN薄膜である。まず、低温7Kにおいて観測された反射スペクトルに対して、ローレンツ振動子モデルを用いたフィッティング解析を行った。その結果、横型励起子共鳴エネルギーをE_T=6.0345eV, 分極パラメータを4πα=11.4×10^<-3>, 減衰定数をhГ=10.6meVとすることにより測定結果をうまくフィッティングできることが分かった。このフィッティング解析により得られた分極パラメータの値より、Lyddane-Sachs-Tellerの関係式を用いて励起子の縦型-横型分裂エネルギーを計算すると、Δ_<LT>=7.3meVを得た。さらに、励起子の振動子強度を計算すると、f=6.2×10^<-3>を得た。これらの値は、GaNにおける値(Δ_<LT>=0.9meV, f=5.4×10^<-4>)と比較すると約1桁大きく、AINは非常に大きな励起子効果を有していることが分かる。反射スペクトルにおける励起子共鳴構造は、室温においても明瞭に観測され、フィッティング解析による横型励起子共鳴エネルギーと減衰定数の温度依存性の導出を可能にした。一方、発光スペクトルの温度依存性では、反射スペクトルとの対応より、室温においても自由励起子発光線が明瞭に観測されることを明らかにした。また、100K以上の温度領域では、励起子ポラリトンの下分枝からの発光(横型励起子の発光)に加えて、上分枝からの発光(縦型励起子の発光)も観測された。この結果は、温度上昇に伴う励起子ポラリトンの下分枝から上分枝への熱的占有を反映しており、励起子の縦型-横型分裂エネルギーの値(Δ_<LT>=7.3meV)を考慮して、定量的に矛盾なく説明できる。

Measurement of temperature dependence of high quality AlN thin films on reflection and excitation properties. For the determination of AlN thin films grown on a substrate in a transverse direction, the sample is used. The temperature is 7K, the temperature is 10 K, and the temperature is 10 K. As a result, transverse excitation resonance is generated at E_T=6.0345eV, polarization is reduced to 4πα=11.4×10^<-3>, attenuation is determined at h =10.6meV. The equation of Lyddane-Sachs-Teller is used to calculate the differential polarization and the transverse polarization<LT>. In this paper, the oscillator strength of excitation is calculated, f=6.2×10 <-3>^. For example, GaN has a value of Δ_<LT>=0.9meV, f=5.4×10^<-4>. It is possible to derive the temperature dependence of the excitation resonance structure of the transverse excitation resonance and the attenuation coefficient at room temperature. On the one hand, the temperature dependence of the emission spectrum is different, and the reflection spectrum is different, and the room temperature is different from the free excitation spectrum. In the temperature range above 100K, the light emission of the lower branch of the excitation system (the light emission of the horizontal excitation system) is increased, and the light emission of the upper branch (the light emission of the horizontal excitation system) is measured. The results show that the temperature rise is accompanied by the reflection of the thermal occupation of the lower branch and the upper branch of the excitation, and the temperature rise is accompanied by the consideration of the quantitative contradiction between the excitation and the transverse split (Δ_<LT>=7.3meV).

项目成果

Photoluminescence from highly-excited AIN epitaxial layers

高激发 AlN 外延层的光致发光

• 发表时间: 2008
• 期刊: Applied Physics Letters 92(13)
• 作者: Yoichi Yamada;et.al.
• 通讯作者: et.al.

Temperature dependence of near-field photoluminescence distribution in AlGaN-based quantum wells

AlGaN 基量子阱中近场光致发光分布的温度依赖性

• 发表时间: 2007
• 作者: Hideaki Murotani;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Temperature dependence of localized exciton transitions in AlGaN ternary alloy epitaxial layers

• DOI: 10.1063/1.2975970
• 发表时间: 2008-09
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Hideaki Murotani;Y. Yamada;T. Taguchi;A. Ishibashi;Y. Kawaguchi;T. Yokogawa

AlGaN混晶薄膜における励起子の局在化

AlGaN 混晶薄膜中激子的局域化

• 发表时间: 2008
• 作者: 室谷英彰;他
• 通讯作者: 他

Internal quantum effciency of Al_xGa1_xN(O<X<1)on AIN template

AIN模板上Al_xGa1_xN(O<X<1)的内量子效率

• 发表时间: 2007
• 作者: Narihito Okada;et. al.
• 通讯作者: et. al.