权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

AlGaN/AlN量子井戸を用いた高効率深紫外発光素子の作製

利用AlGaN/AlN量子阱制备高效深紫外发光器件

基本信息

批准号：
10F00368
负责人：
川上養一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,窒化物半導体AlGaN系の量子井戸構造により,波長350nm以下の紫外光源を得ようとするものである.この波長域の光は,LSIプロセス,キュアリング,表面改質,殺菌・消毒など,われわれの生活を支える幅広い分野で既に必要不可欠な光である.従来,水銀ランプやフッ素・塩素系のエキシマランプなどが用いられてきたが,低い発光効率,高い環境負荷の構成元素,短い寿命などが問題とされている.したがって,深紫外領域で,高効率,長寿命,低環境負荷の光源を半導体で実現することができれば,エネルギー問題や環境問題の解決に向けて大きく貢献しうるものと考えている.このAlGaN量子井戸構造に関して,本年度は以下の成果を得た.(1)高品質なAlN基板の入手が困難であることから,サファイア(0001)基板上へのヘテロエピタキシーを行った.サファイア基板の表面に現れる分子層ステップの位置に,貫通刃状転位列が形成されることが透過電子顕微鏡観察により明らかになった.その原因が,サファイア(0001)面の原子配列にあると予測し,偶数分子ステップを導入することにより転位列が消滅できることを予測した.それを実験的に証明するためにサファイア基板のオフ角の選定,熱処理条件の最適化を図り,その上に成長したAINにおいて実際に転位列が消滅していることを示した.(2)サファイア基板の窒化による高品質化を試みた.窒化により3ミクロン程度の厚膜でもクラックの発生が抑制出来ることがわかり,その波及効果として厚膜化により転位密度が低減することが実験的に示された.その原因として,窒化されたサファイア上ではAlNが初期成長過程において三次元成長するため,三次元成長核が合体するときに空孔が発生し,それがクラックを引き起こす歪吸収部として機能することを見出した.(3)Siをn型不純物として添加し,電気的および光学的特性を評価した.電気的には,Si添加に伴い抵抗が減少することが確認できた.光学的には,Si添加に伴う歪の変化が発光ピーク位置の変化として観察された.イオン半径が異なる材料の導入に伴う変化であると考えられ,電気特性とも合わせ,Siがドーピングされたことを示している.不純物添加による点欠陥(非輻射再結合中心)の抑制効果はクリアには観察されなかった.(4)転位密度と発光特性の関連を評価するために,さまざまな転位密度のサンプルを準備し,そのフォトルミネッセンス強度を比較した.その結果,転位密度が10^8/cm^2以下であれば,発光強度に大きな影響はないことが分かった.上記,窒化サファイア基板は有力な手法であることが確認された.(5)AlGaN量子井戸におけるポテンシャル揺らぎを評価した.揺らぎの最小において局在したキャリアが高効率発光に寄与することを実験的に示した.

In this paper, quantum well structure of AlGaN semiconductor is studied, and ultraviolet light source with wavelength below 350nm is obtained. The wavelength domain of light,LSI, optical spectrum, surface modification, disinfection, optical spectrum, optical spectrum. In the future, mercury is a constituent element with low luminous efficiency, high environmental load and short life. In the field of deep ultraviolet, high efficiency, long life and low environmental load, the light source and semiconductor are realized, and the problems of production and environmental problems are solved. This year, we achieved the following results in connection with AlGaN quantum well structures. (1)High quality AlN substrates are difficult to start with. The position of the molecular layer on the surface of the substrate was observed by electron microscopy. The reason for this is that the atomic arrangement of the (0001) plane is predicted, and the even molecules are introduced into the (0001) plane. The heat treatment conditions are optimized, and the growth of AIN in the process of heat treatment is eliminated. (2)High quality testing of substrate The thickness of the thick film is 3 degrees, and the generation of the thick film is suppressed. The reason for this is that AlN is growing in the early stage of its growth, and the three-dimensional growth nucleus is growing in the early stage of its growth. (3)Si The n-type impurity is added to the material, and the electrical and optical properties are evaluated. In addition, it is confirmed that the resistance decreases with the addition of Si. Optically,Si addition is accompanied by a change in the position of light emission. The introduction of different radii of silicon into the atmosphere The inhibition effect of impurity addition on the spot defect (non-radiative recombination center) was investigated. (4)The relationship between the density and the emission characteristics is evaluated. The density of the light source is prepared and the intensity of the light source is compared. As a result, the density of light is less than 10^8/cm^2, and the intensity of light is greatly affected. Note that the base plate is not strong enough. (5)AlGaN quantum wells are evaluated. The minimum number of cases in the case of high efficiency light transmission is indicated by the number of cases in the case of high efficiency light transmission.