青・紫外域発光素子用BAlGaInN/GaN系多層膜と量子井戸の形成とデバイス化

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光波長集積・及びその操作の中で青・紫外域に対応する発光素子を実現するためのBAlGaInN系多層膜と量子井戸構造結晶の実現が本研究に課せられた研究課題であった。本研究では、高品質な窒化物半導体による多層膜あるいは量子井戸構造結晶を製作するためには、ヘテロ界面における歪みを出来るだけ少なくすることが必要であるとの観点と、窒化物半導体特有の「ポラリティー制御」との観点から、結晶成長技術を改良しうる手法を確立した。すなわち、エピタキシャル基板とGaN半導体のエピタキシャル成長層の間に「多重バッファ層」を挿入し、ヘテロ界面における歪みの制御を可能とした。次に、このバッファ層上に表面平坦性に優れ、また、結晶性、光学特性ともに優れたGaN薄膜が成長出来るようになった。また、このように歪みを制御したGaN結晶では、その発光特性が格段に改善されることも実験的に示し、本研究の今後の発展に必要となる基礎技術を確立した。このように確立した技術を適用し、BAlGaN/AlN-MQW構造結晶を成長し、250nmにおける室温PL発光が達成された。