Local emission and defect of AlGaN ternary alloy by microscopic spectroscopy and efficiency reduction mechanism

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スパッタAlNテンプレート上に成長した深紫外AlGaN多重量子井戸(MQW)構造のカソードルミネッセンス(CL)強度分布像を取得し、貫通転位に対応する暗点コントラストを解析する手法を用いて実効拡散長を解析した。また、温度-励起パワー密度依存フォトルミネッセンス(PL)法により求めた内部量子効率(IQE)と比較した。量子井戸数を固定し、転位密度が同程度でIQEが異なる深紫外AlGaN MQWを比較した。スパッタAlNテンプレート厚さが異なる試料において室温のIQE はそれぞれ41～90%と見積もられた。CL強度分布像の暗点コントラストから求めた実効拡散長はIQEとの間に正の相関を有しており、IQEが高い試料において実効拡散長がより長くなることを示した。このことは、CLマッピング評価法が転位評価のみならず、点欠陥評価への利用の可能性を広げるものである。今回の評価においてスパッタAlN厚さとIQEの相関は得られておらず、点欠陥の起源についての考察には至っていないが、今後同様の評価を用いて理解を深めることが可能となるだろう。また、井戸数が異なる(3層、10層)AlGaN MQWの比較において、IQEが高い井戸数を有するMQWにおいてCL強度分布像の暗点コントラストから求めた実効拡散長が長くなる傾向が確認された。井戸数が異なるMQW試料の貫通転位密度がほぼ同じであることと併せて、MQW 上層の点欠陥が減少しIQEが増加したことが示唆された。