規則配列InGaNナノコラム結晶による三原色窒化物LEDの一体集積化

InGaN系LEDは紫色から赤外域までと広範囲に渡り発光色をカバーするため、非常に魅力的である。フルカラーディスプレイなどへの応用の観点から窒化物半導体を用いたRGB発光LEDの一体集積化は重要な課題であると考えられるが、未だ実現されていない。我々はこの解決方法として、ナノコラム結晶の利用を提案した。ナノコラムは結晶中に殆ど貫通転位を含まないことから優れた発光特性を示す。これまでの研究で、自己組織的に形成したInGaN量子井戸ナノコラムLEDにおいて、青色から赤色までの様々な色の直径数μm以下のスポットが隣接して発光する多色発光現象を見出した。この現象は、自己形成ナノコラムでは形状の不均一に起因して1本1本の発光特性が異なるためであると考えられ、ナノコラムの位置と形状を制御すれば近接領域に発光色の異なるナノLEDを形成可能性であることを示唆している。Tiマスク選択成長法を見出し、世界で初めてRF-MBE法における選択成長技術を確立し、ナノコラムの規則配列化を実現した。この技術を用いて直系95nmから270nmの異なる直径を有するナノコラムを同一基板上に集積化させた。ナノコラムの発光特性を評価し、直径に伴う青色から赤色への発光色変化を見出した。またそのメカニズムを明らかにした。この技術を用いることで従来の技術では実現不可能であった同一基板上へのRGB三原色窒化物LEDの一体集積化の可能性を示唆した。またRGBナノLED作製の研究過程として、規則配列ナノコラムを用いた青色LEDの作製に成功した。また緑色領域である波長506nmで内部量子効率74.9%と高い値が得られ、ナノコラム結晶を用いることによる窒化物半導体の高効率化を示した。

InGaN系LEDは紫色から赤外域までと広範囲に渡り発光色をカバーするため、非常に魅力的である。フルカラーディスプレイなどへの応用の観点から窒化物半導体を用いたRGB発光LEDの一体集積化は重要な課題であると考えられるが、未だ実現されていない。我々はこの解決方法として、ナノコラム結晶の利用を提案した。ナノコラムは結晶中に殆ど貫通転位を含まないことから優れた発光特性を示す。これまでの研究で、自己組織的に形成したInGaN量子井戸ナノコラムLEDにおいて、青色から赤色までの様々な色の直径数μm以下のスポットが隣接して発光する多色発光現象を見出した。この現象は、自己形成ナノコラムでは形状の不均一に起因して1本1本の発光特性が異なるためであると考えられ、ナノコラムの位置と形状を制御すれば近接領域に発光色の異なるナノLEDを形成可能性であることを示唆している。Tiマスク選択成長法を見出し、世界で初めてRF-MBE法における選択成長技術を確立し、ナノコラムの規則配列化を実現した。この技術を用いて直系95nmから270nmの異なる直径を有するナノコラムを同一基板上に集積化させた。ナノコラムの発光特性を評価し、直径に伴う青色から赤色への発光色変化を見出した。またそのメカニズムを明らかにした。この技術を用いることで従来の技術では実現不可能であった同一基板上へのRGB三原色窒化物LEDの一体集積化の可能性を示唆した。またRGBナノLED作製の研究過程として、規則配列ナノコラムを用いた青色LEDの作製に成功した。また緑色領域である波長506nmで内部量子効率74.9%と高い値が得られ、ナノコラム結晶を用いることによる窒化物半導体の高効率化を示した。