光子モード制御を用いたＥｕ添加ＧａＮ赤色ＬＥＤの高輝度化

采用光子模式控制的高亮度 Eu 掺杂 GaN 红光 LED

• 批准号: 15J00887
• 负责人: 稲葉 智宏
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00887/
• 关键词: Eu添加GaN; 希土類添加半導体; 微小光共振器; ユーロピウム; 窒化ガリウム; 微小共振器

本年度は①「Eu添加GaNの発光メカニズムの解明」と、②「微小共振器を用いたEu添加GaN赤色LEDの発光強度増大とそのメカニズムの解明」に取り組んだ。具体的な内容を以下に示す。① Eu添加GaNの発光強度を増大させる指針を得るためには、発光メカニズムに対する深い理解が不可欠である。前年度、通常は解析されない時間分解フォトルミネッセンスの立ち上がり成分に注目し、Eu添加GaNの発光メカニズムに基づいた解析式を導出・適用することでエネルギー輸送過程の解明に成功した。また、解析で得られた値より、Euの発光遷移確率(W_Eu)が発光過程のボトルネックであることが判明した。今年度は、成長条件を変化させた試料の解析を行うことで、Eu添加GaNの発光メカニズムのさらに詳細な理解を試みた。その結果、Eu添加GaNの発光効率と発光強度は、GaNからEuへのエネルギー輸送レート、GaN母体での非輻射遷移レート、Eu発光サイト数、W_Euなどにより決定されることを、初めて定量的に明らかにした。② 微小共振器中では光の状態密度が変調されることで、発光遷移確率や発光の結合モード定数の増大が期待される。そこで、前年度は導電性AlInN/GaN DBRの成長条件を確立し、微小共振器構造を有するLEDを作製した結果、4.6倍の積分発光強度増大に成功した。そこで今年度は、微小共振器構造を有するLEDに対して詳細な解析を行った。結果として、GaNと空気界面の臨界角以下の発光成分が増大したために、光取り出し効率が向上したことが確認された。これは、時間領域有限差分法による計算結果とも、定性的に一致した。積分発光強度は4.6倍の増大、発光遷移確率は1.06倍の増大であったため、光取り出し効率は4.3倍の増大に成功した。

は (1) this year "Eu add GaN の 発 light メ カ ニ ズ ム の interpret" と, (2) "small resonator を with い た Eu add GaN red leds の 発 light intensity raised large と そ の メ カ ニ ズ ム の interpret" に group take り ん だ. The specific content of な を is shown in に す below. (1) Eu add GaN の 発 light intensity を raised large さ せ を る Pointers to る た め に は 発 light メ カ ニ ズ ム に す seaborne る deeper understanding が い not owe で あ る. Before year, usually は analytic さ れ な い time breakdown フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス の stand on ち が り composition に attention し, Eu add GaN の 発 light メ カ ニ ズ ム に base づ い た analytical を export, applicable す る こ と で エ ネ ル ギ の ー conveying process and interpret に successful し た. ま た, analytical で ら れ た numerical よ り, Eu の 発 light migration of probabilistic (W_Eu) が 発 light process の ボ ト ル ネ ッ ク で あ る こ と が.at し た. Our は "を, growth conditions - the さ せ た sample line analytical を の う こ と で, Eu add GaN の 発 light メ カ ニ ズ ム の さ ら に な detailed understanding を try み た. そ の results, Eu adding GaN の 発 light working rate と 発 light intensity は, GaN か ら Eu へ の エ ネ ル ギ ー conveying レ ー ト, GaN maternal で の non radiation transfer レ ー ト, Eu 発 light サ イ ト number, W_Eu な ど に よ り decided さ れ る こ と を, early め て quantitative に Ming ら か に し た. (2) in the small resonator で の は light density が - adjustable さ れ る こ と で 発 light migration of probabilistic や 発 light の combination モ ー ド destiny の raised large が expect さ れ る. そ こ で, former annual は conductivity AlInN/GaN DBR を established し の growth conditions, small resonator structure を す る LED を cropping し た results, 4.6 times の integral 発 light intensity raised に successful し た. そ こ で our は, tiny resonator structure を す る LED に し seaborne detailed analytical を な line っ て た. Results と し て, GaN と empty の 気 interface under critical Angle の 発 light component が raised large し た た め に, light take り し が sharper rate upward し た こ と が confirm さ れ た. <s:1> れ による, the calculation results of the finite difference method in the time domain による と <e:1>, qualitative に consistency による た. Integral 発 light intensity は の raised 4.6 times, 発 light migration rate 1.06 times は の really raised large で あ っ た た め, light take り し sharper rate 4.3 times は の raised に successful し た.

项目成果

GaN系ナノ光デバイスに向けたAlInNの厚膜成長

用于 GaN 基纳米光学器件的 AlInN 厚膜生长

• 发表时间: 2017
• 作者: 稲葉智宏;児島貴徳;藤原康文
• 通讯作者: 藤原康文

Enhanced light output from Eu-doped GaN red LED by a microcavity

通过微腔增强 Eu 掺杂 GaN 红光 LED 的光输出

• 发表时间: 2017
• 作者: T. Inaba;K. Shiomi;T. Kojima;and Y. Fujiwara
• 通讯作者: and Y. Fujiwara

微小共振器によるEu添加GaNの発光モード制御

使用微腔控制 Eu 掺杂 GaN 的发射模式

• 发表时间: 2016
• 作者: 稲葉智宏;児島貴徳;小泉淳;藤原康文
• 通讯作者: 藤原康文

ＡｌＩｎＮ膜および２次元フォトニック結晶共振器とこれらの製造方法ならびに半導体発光素子

AlInN膜、二维光子晶体谐振器及其制造方法以及半导体发光器件

• 发表时间: 2017

Demonstration of red vertical-microcavity LEDs with Eu-doped GaN as an active layer

以掺铕 GaN 作为有源层的红色垂直微腔 LED 演示

• 发表时间: 2018
• 作者: K. Shiomi;T. Inaba;J. Tatebayashi;and Y. Fujiwara
• 通讯作者: and Y. Fujiwara