低直列抵抗シリコン上窒化物半導体発光素子の研究

硅基低串联电阻氮化物半导体发光器件的研究

• 批准号: 14750009
• 负责人: 石川 博康
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750009/
• 关键词: Si基板; AlGaN; AlN中間層; GaN; AlN; Si; 直列抵抗; LED; 伝導帯不連続量; XPS

AlGaN/AlN中間層を用いたSi基板上GaN系青色・緑色発光ダイオード(LED)は、直列抵抗が極めて高く(約1kΩ)、素子劣化が顕著である。この原因としてSi基板と窒化物半導体間のヘテロ障壁が高いことが挙げられる。昨年度の研究において、AlNとSi間の伝導帯不連続量ΔEcは2.3±0.4eVという極めて大きな値であることが明らかになった。直列抵抗を減少するためにはAlNの厚さを数nm程度にする必要がある。本年度は厚さ数nmのAlN層を用いたSi基板上LEDを作製し、特性を調べた。有機金属気相成長(MOCVD)法によりSi(111)基板上に,LED構造を成長した。1180℃にて成長した極薄AlGaN/AlN(30nm/2.5nm)中間層を介し、20周期のAlN/GaN(5/25nm)多層膜、n形GaN (0.2μm)、15周期のGaInN多重量子井戸、P形AlGaN(20nm)・p形GaN(0.2μm)を順次成長した。半透明p形電極としてNi/Au、エピ面側n形電極としてTi/Al/Ni/Au、Si基板側裏面n形電極としてAuSb/Au電極を蒸着しLEDとした。X線回折測定の結果、AlN/GaN多層膜構造からのサテライトピークが明瞭に観察され、良好な周期構造と平坦性が得られた。カソードルミネッセンス測定の結果、Inの組成揺らぎを反映した像が得られ、良好な発光特性を有していることがわかった。電流-電圧特性より20mA時の駆動電圧および微分直列抵抗を調べたところ、エピ面側n電極では3.7Vおよび33Ω、裏面側n電極では4.2Vおよび42Ωという値が得られた。エピ面側と裏面側との差は少なく、薄いAlGaN/AlN中間層を用いることにより垂直方向に電流を流した場合の駆動電圧を低減できた。

In AlGaN/AlN, the color of GaN on Si substrate is cyan (LED), the resistance in line is very high (about 1k Ω), and the deterioration of vegetarian is very important. The reason is that the Si substrate asphyxiates the barrier between the semiconductors, and the high temperature causes the failure. In the last year of the study, the AlN Si experiment has shown that the amount of Ec is 2.3 ±0.4eV. This is the most important thing. In-line resistance: less, AlN, thicker, more nm, less necessary. This year, the thickness of the nm AlN uses the LED on the Si substrate as the thickness, and the characteristics are different. The organic metal phase growth (MOCVD) method is applied to the Si substrate, and the LED is used to grow the substrate. The thin AlGaN/AlN (30nm/2.5nm) grown at 1180 ℃, 20-cycle AlN/GaN (5/25nm) multilayer films, n-shaped GaN (0.2 μ m), 15-cycle GaInN multiple quantum wells, P-shaped AlGaN (20nm) p-shaped gan (0.2 μ m) secondary growth. The semitransparent p-shaped cathode Ni/Au, the thin surface n-shaped cathode Ti/Al/Ni/Au, the Si substrate n-shaped cathode and the AuSb/Au cathode steam the LED cathode. The results of the X-ray refraction test, the AlN/GaN multi-film production system, the detection system, the good cycle and the flatness test results. In this paper, the results of the test results, the results of the In system, the results of the test results, the results of the test results, The characteristics of current and electricity have many advantages, such as 20mA, automotive, differential in-line resistance, high voltage, low voltage, low voltage, high voltage, low voltage, low voltage, high voltage, high voltage, high On the other hand, there is less difference between the two sides. In the thin AlGaN/AlN, the electric current is used in the vertical direction. The electric current is in the same direction as the electric engine.

项目成果

石川博康: "Si上GaN系高輝度発光ダイオード"レーザー学会学術講演会第23回年次大会講演予稿集(平成15年1月30日、浜松). 165 (2003)

Hiroyasu Ishikawa：“Si上的GaN基高亮度发光二极管”日本激光学会第23届年会论文集（2003年1月30日，Hamamatsu）165（2003）。

H.Ishikawa: "Valence-Band Discontinuity at the AlN/Si Interface"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 6413-6414 (2003)

H.Ishikawa：“AlN/Si 界面的价带不连续性”Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 6413-6414 (2003)

H.Ishikawa: "Growth of GaN on 4-inch Si substrate with a thin AlGaN/AlN intermediate layer"Phys.Stat.Sol. (c). 2177-2180 (2003)

H.Ishikawa：“具有薄 AlGaN/AlN 中间层的 4 英寸 Si 衬底上的 GaN 生长”Phys.Stat.Sol。