新しい原料分子を用いたハイドライド気相成長法による高品質ＩｎＧａＮ厚膜の成長

使用新原料分子通过氢化物气相外延生长高质量 InGaN 厚膜

基本信息

批准号：
14J05164
负责人：
平﨑貴英
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J05164/
关键词：
HVPE THVPE InGaN 厚膜成長窒化物半導体気相成長エピタキシャル成長

项目摘要

発光効率が100%かつ信頼性の高い発光ダイオードやレーザーダイオードを実現するためには、高品質なInxGa1-xN厚膜の実現が必要不可欠である。本研究では従来不可能であったInGaN厚膜実現のため、新規成長手法を用いてInGaN厚膜成長を行った。平成26年度はIn組成を0～25%まで制御することに成功したことに加え、step grade法による高品質な高In組成InGaNの成長の可能性を見出してきた。最終年度である平成27年度はこれまでに得られた知見を元に、①全In組成にわたって組成制御されたInGaN成長、②InGaN厚膜成長に関して検討を行った。全In組成にわたって組成制御されたInGaN成長の検討においては、熱力学解析によって得られた知見を元に成長条件の最適化を行った。その結果、ほぼ全In組成においてInGaNを成長することに成功した。熱力学解析の結果が示唆するように、NH3供給分圧を増加させることで高温成長時においても、よりIn組成の大きなInGaNが成長できることを明らかにした。またNH3供給分圧が大きな条件で成長したInGaNの光学特性は、一般に窒化物結晶のフォトルミネッセンス(PL)測定時に見られる深い順位に由来するブロードな発光が現れないことを明らかにした。厚膜成長においては、10μmを越えるIn組成5%のInGaN厚膜の成長に成功した。従来法によって成長したInGaNの膜厚は最大でも2μm程度であり、10μmを超えるような膜厚を持つInGaNを実現した例はこれまでにない。X線構造解析やPL測定を用いて得られたInGaN厚膜の評価を行った所、結晶品質や光学特性を維持したままInGaNの厚膜成長を達成していることが明らかとなった。この結果から、本成長手法はInGaN厚膜の成長手法として有用であることが示唆された。

为了实现具有高可靠性的100％发光二极管和激光二极管，必须实现高质量的inxga1-xn厚膜。为了实现以前在这项研究中不可能的Ingan厚膜，我们使用了一种新的生长方法来生长Ingan厚膜。除了在2014年成功控制0至25％的组合物外，我们还发现了使用步进级方法增长高质量，高质量成分Ingan的潜力。在2015年的最后一年，该公司的最后一年，基于到目前为止的知识，我们研究了1）构图控制了Ingan在作品中的成长，以及2）Ingan膜的增长。在对整个组成中控制的Ingan生长的研究中，根据通过热力学分析获得的发现，优化了生长条件。结果，我们几乎成功地将Ingan纳入了构图中。正如热力学分析的结果所表明的那样，据表明，通过增加NH3供应的部分压力，即使在高温生长下，成分较大的Ingan也可以增长。此外，在高NH3供应部分压力条件下生长的INGAN的光学性质并未显示出广泛的排放，通常在测量硝酸盐晶体的光致发光（PL）时可以看到。在厚实的膜生长中，我们成功地生长了厚的Ingan膜，成分为5％，超过10μm。通过常规方法生长的Ingan的薄膜厚度最多约为2μm，而Ingan的膜厚度超过10μm，从未实现过任何例子。当评估使用X射线结构分析和PL测量结果获得的厚的Ingan膜时，发现在保持晶体质量和光学特性的同时，获得了厚的Ingan膜。这些结果表明，这种生长方法可作为Ingan厚膜的生长方法。