非極性面窒化アルミニウムを用いた深紫外発光デバイスの開発

使用非极性氮化铝的深紫外发光器件的开发

• 批准号: 09J08296
• 负责人: 上野 耕平
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J08296/
• 关键词: 窒化物半導体; 固体発光素子; 窒化アルミニウム; 酸化亜鉛

AlN及びAlGaN混晶は6.0-3.4eVのバンドギャップをカバーする直接遷移型半導体であり、深紫外発光素子材料として注目されている。特に、非極性・半極性面上に成長したAlN及びAlGaN混晶はc軸方向に発生する内部電界の影響を低減可能なため、深紫外発光デバイスの高効率化が期待されている。しかしながら、従来のc軸方向への結晶成長に比べて、格子整合した基板材料がないために非極性・半極性面AlN及びAlGaN混晶の結晶成長は非常に困難であり、またその報告例も少ない。それに対して本研究では、AlN・AlGaNと同じ結晶構造をもち格子整合性の高いZnO基板とパルスレーザー堆積法による低温成長技術を組み合わせることで、高品質な非極性・半極性面AlN及びAlGaN薄膜成長が実現可能であることを見出した。また本結果に基づき、LED構造である半極性面AlGaN/AlNヘテロ構造を作製し偏光特性を評価したところ、発光波長250nm以下の深紫外領域では従来のc面上にLED構造を作製した場合と比べて表面からの光取り出しに有利な偏光特性を有していることが明らかになった。さらに実験から得られた結果を、k・p法による価電子帯バンド構造計算と照らし合わせたところ、半極性面上に深紫外LED構造を作製することで光取り出し効率が改善可能であることが裏付けられた。以上の結果から、パルスレーザー堆積法による低温成長技術と非極性・半極性面ZnO基板を利用し、これらの結晶面上にLED構造を作製することで、内部電界抑制効果に加え、素子表面からの光取り出し効率の向上が期待できることが明らかになった。

AlN and び AlGaN mixed crystal は 6.0 3.4 eV の バ ン ド ギ ャ ッ プ を カ バ ー す る direct migration type semiconductor で あ り, deep ultraviolet light 発 element material と し て attention さ れ て い る. に に, nonpolar, half polarity surface growth し た AlN and び AlGaN mixed crystal は c axis に 発 raw す る internal electricity industry の を low impact may な た め, deep ultraviolet light 発 デ バ イ ス の high rate of unseen が expect さ れ て い る. し か し な が ら, 従 の c axis へ の crystal growth に than べ て, grid integration し た substrate material が な い た め に nonpolar, half surface polarity AlN and び AlGaN mixed crystal の crystal growth は very difficult に で あ り, ま た そ の report cases of less も な い. そ れ に し seaborne て in this study で は, AlN AlGaN と じ crystal structure with を も ち grid integrated high の い ZnO substrate と パ ル ス レ ー ザ ー accumulation method に よ る low temperature growth technology group を み わ せ る こ と で, high-quality な nonpolar half surface polarity AlN and び AlGaN thin film growth が may be presently で あ る こ と を shows し た. ま た this results に づ き, LED structure で あ る half surface polarity AlGaN/AlN ヘ テ ロ tectonic を cropping し polarization feature を review 価 し た と こ ろ, below 250 nm の 発 wavelength ultraviolet area で は 従 に LED to の c surface structure を cropping し と た occasion than べ て surface か ら の light take り out し に advantage な polarizing characteristics を し て い る こ Youdaoplaceholder0 Ming ら になった. さ ら に be 験 か ら have ら れ た results を, k. p に よ る 価 electronic 帯 バ ン ド structure calculation according to ら と し close わ せ た と こ ろ に deep uv LED structure, half polarity surface を cropping す る こ と で light take り out し が sharper rate may improve で あ る こ と が in pay け ら れ た. の above results か ら, パ ル ス レ ー ザ ー accumulation method に よ る, low temperature growth technique と nonpolar half surface polarity, ZnO substrate using を し, こ れ ら の に LED crystal surface structure を cropping す る こ と で, internal electrical boundary restrain the surfaces of the unseen fruit に え, element か ら の light take り out し の が upward look forward to working rate で き る こ と が Ming ら か に な っ た.

项目成果

規則配列ナノストライプZnO基板を用いた半極性面A1Nの高品質化

使用规则排列的纳米带 ZnO 基板获得高质量的半极性面 A1N

• 发表时间: 2009
• 作者: Hattori;Y.;Kawaguchi;J;上野耕平;上野耕平
• 通讯作者: 上野耕平

Characterization of Semipolar AlGaN/AlN/ZnO (1-102) heterostructures

半极性 AlGaN/AlN/ZnO (1-102) 异质结构的表征

• 发表时间: 2009
• 作者: Hattori;Y.;Kawaguchi;J;上野耕平;上野耕平;上野耕平
• 通讯作者: 上野耕平

無極性面InAlGaN四元混晶の室温エピタキシャル成長

非极性面InAlGaN四元混晶的室温外延生长

• 发表时间: 2009
• 作者: Hattori;Y.;Kawaguchi;J;上野耕平;上野耕平;上野耕平;上野耕平;上野耕平;上野耕平
• 通讯作者: 上野耕平

Structural and Optical Properties of Nonpolar AlN(1120) Films Grown on ZnO(1120) Substrates with a Room-Temperature GaN Buffer Layer

• DOI: 10.1143/jjap.49.060213
• 发表时间: 2010-06
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: K. Ueno;A. Kobayashi;J. Ohta;H. Fujioka

ZnO基板上半極性面AlGaN/AlNヘテロ構造の作製と光学特性評価

ZnO衬底上半极性AlGaN/AlN异质结构的制备及光学性能评价

• 发表时间: 2010
• 作者: Hattori;Y.;Kawaguchi;J;林博貴;上野耕平;渡辺優;上野耕平;服部陽介;渡辺優;服部陽介・唐沢穣;上野耕平;渡辺優;服部陽介・川口潤;上野耕平
• 通讯作者: 上野耕平