非極性面III族窒化物半導体を用いた高効率緑色発光素子実現のための研究

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昨年度は、非極性面p型GaInNを用いて、低温成長で高正孔濃度のp型層の作製の検討を行った。p型GaInNはp型GaNと比べて、低温成長で正孔濃度が1x10^<18>cm^<-3>を超えるp型伝導を得ることが可能である。p型層の正孔濃度が高くなることで、活性層への正孔の供給が向上し、緑色LEDの高効率化が期待できる。本年度は、ピエゾ電界の抑制が可能な非極性面を利用し、p型GaInNを用いた緑色LEDの作製を行い、その有用性を検討した。50mA注入時におけるp型GaInNを用いた緑色LEDの発光強度は、従来構造のp型GaNのみを用いた緑色LEDと比較すると、約1.3倍向上した。しかしながら、p型GaInNを用いた緑色LEDにおいては、5mAまでの発光が著しく低く、低電流注入時におけるリーク電流が大きいことを確認した。リーク電流の低減が可能となれば、さらなる発光強度の向上に期待できる。このリーク電流の原因を考察するために、固相中のMgの再分布について検討した。Mgの再分布をSIMS測定によって調べることで、Mg濃度および成長速度が与える影響を検討した。Mg濃度の多い試料では、低注入電流時においてのリーク電流が多くなることを確認した。また、成長速度が遅い場合も同様にリーク電流が増大することを確認した。Mgの固相拡散を抑制させるためには、p型GaInNのMg濃度を低くするか、もしくは成長速度を上げて短時間でp型層を成長させることが重要であることが明らかとなった。