非極性面InGaN量子井戸構造における電子状態とキャリアダイナミクスに関する研究

非极性InGaN量子阱结构电子态和载流子动力学研究

• 批准号: 17J11367
• 负责人: 坂井 繁太
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kanazawa Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J11367/
• 关键词: 窒化物半導体; 非極性面InGaN量子井戸; 内部量子効率; 変形ポテンシャル; 光音響・発光同時測定; kp摂動理論; AlGaN量子井戸

本研究では、(1) kp摂動理論に基いて窒化物半導体の電子状態を調べる研究と、(2)光音響・発光同時測定法を用いた内部量子効率評価の信頼性の検証及び測定系の構築を並行して実施した。(1)非極性InGaN 量子井戸の電子状態の解明に向け、InGaNの変形ポテンシャルを決定した。本研究では、価電子帯分裂エネルギーが変形ポテンシャルの異方性に敏感であるという性質を利用し、過去に報告された全ての価電子帯分裂エネルギーの実測値と、kp摂動理論に基づいた計算値が一致するように変形ポテンシャルを決定した。また、InGaNに非常に関連性の高い材料であるAlGaNの電子状態を調べる研究も付随して実施した。AlGaN量子井戸の価電子帯上端に本来離れて位置する3本のバンドが、特定の条件下において、非常に接近し、これにより価電子帯構造が大きく変調されることを明らかにした。この状況下では、量子井戸であるのにも関わらず状態密度が量子細線型のような形状になることを新たに見出した。(2)半導体のキャリアダイナミクスの理解においては、内部量子効率(IQE)を正確に理解することが極めて大切である。報告者の所属する研究グループでは光音響・発光同時測定法を用いてIQEを評価する手法を提案しているが、本研究の対象であるInGaN量子井戸においては、活性層の厚さが数 nmと極めて薄く、光の吸収量が少ないため、同様の評価系を用いても、IQEを精度良く測定できないことが関連学会等において指摘されていた。そこで今年度は、InGaN量子井戸のIQEの測定における信頼性の検証及び評価系の構築を実施した。本研究は所属する研究グループが連携して進め、報告者はその中において、評価系構築におけるアドバイスや実験結果の解析及び解釈、外部発表における補助を努めた。

This study is based on (1) the study of electronic state modulation of compound semiconductors based on kp kinetic theory, and (2) the construction of a system for the simultaneous measurement of internal quantum efficiency by photoacoustic and optical methods. (1)The electronic state of nonpolar InGaN quantum wells is determined by the direction of the solution and the shape of InGaN quantum wells. In this study, we use the properties of electron fragmentation to determine the consistency of electron fragmentation calculations. The electronic state of AlGaN, a highly relevant material, has been studied. AlGaN quantum wells are located at the upper end of the electron band. Under certain conditions, the electron band structure is very close to the upper end of the electron band. In this case, quantum wells are formed in the density of states, quantum fine lines are formed in the shape of new particles, and quantum wells are formed in the density of states. (2)The understanding of semiconductor is very important, and the internal quantum efficiency (IQE) is very important. The reporter's research team proposed a method for evaluating the use of photoacoustic and optical emission simultaneous measurement methods. The results of this study include: InGaN quantum well thickness, active layer thickness of several nm, optical absorption of less, same evaluation system, IQE measurement accuracy of good, correlation society, etc. This year, the reliability test and evaluation system construction of InGaN quantum wells were carried out. This study includes the following aspects: the research team, the reporter, the analysis and explanation of the results of the evaluation system, and the support of the external report.

项目成果

偏光遷移領域におけるc 面AlGaN量子井戸構造の量子細線型状態密度

极化过渡区c面AlGaN量子阱结构的量子线型态密度

• 发表时间: 2017
• 作者: 坂井繁太;南琢人;小島一信;秩父重英;山口敦史
• 通讯作者: 山口敦史

光音響・発光同時計測によるInGaN量子井戸の内部量子効率の測定

通过同步光声和发光测量测量 InGaN 量子阱的内量子效率

• 发表时间: 2017
• 期刊: 信学技報
• 作者: 清水奈緒人;高橋佑知;小林玄季;中納隆;坂井繁太;山口敦史;蟹谷裕也;冨谷茂隆
• 通讯作者: 冨谷茂隆

Quantum-wire-like density of states in c-plane AlGaN quantum wells in polarization-crossover composition region

偏振交叉复合区 c 面 AlGaN 量子阱中的类量子线态密度

• 发表时间: 2017
• 作者: Shigeta Sakai;Takuto Minami;Kazunobu Kojima;Shigefusa F. Chichibu;and Atsushi A. Yamaguchi
• 通讯作者: and Atsushi A. Yamaguchi

光音響・発光同時計測によるInGaN 量子井戸の内部量子効率の測定

通过同步光声和发光测量测量 InGaN 量子阱的内量子效率

• 发表时间: 2017
• 作者: 清水奈緒人;高橋佑知;小林玄季;中納隆;坂井繁太;山口敦史;蟹谷裕也;冨谷茂隆
• 通讯作者: 冨谷茂隆

Estimation of internal quantum efficiency in III-nitride materials using simultaneous photo-acoustic and photoluminescence measurements

使用同步光声和光致发光测量估算 III 族氮化物材料的内量子效率

• 发表时间: 2018
• 作者: Atsushi A. Yamaguchi;Naoto Shimizu;Shigeta Sakai;Takashi Nakano;Haruki Fukada;Yuya Kanitani;and Shigetaka Tomiya
• 通讯作者: and Shigetaka Tomiya