フォノン輸送過程解析に基づく窒化物系光半導体のデバイス物理解明

基于声子输运过程分析的氮化物基光半导体器件物理阐明

• 批准号: 13J04851
• 负责人: 今井 大地
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J04851/
• 关键词: 窒化インジウム; 窒化ガリウム; 短周期超格子; 窒化物半導体; 非輻射性電子・正孔再結合; フォノン; 電子-格子相互用

半導体発光素子の非発光性電子・正孔再結合や量子井戸型太陽電池の光電流取り出し過程など、光半導体の素子動作効率は電子系とフォノン系の相互作用に大きく影響される。本研究の目的はそれら電子、フォノン系の輸送過程や相互作用を制御することで、素子動作効率向上を図る新たな素子構造の提案、検証である。前年度まで単層膜での解析が中心であったが、最終年度は素子応用へ向けた展開を加速させることに重点をおき所属機関を変更した。また電子・フォノン系バンドエネルギーを制御する新たな構造として、1分子層(ML)-InN/n ML-GaN短周期超格子(SPS)(n:整数)に着目した。本構造はGaN層の薄膜化による隣接1ML-InN層間でのエネルギーバンドの繋がりにより、混晶的に振る舞うことが予測されている。理論的には同等In組成の3元InGaN混晶よりも小さなバンドエネルギーが報告されているが未だ実験的報告はない。そこでまずは、SPSによる混晶的バンド制御の実証により、電子・フォノン輸送制御構造応用への有効性の検証を行い、次に太陽電池構造作製による素子応用へ向けた検証を行った。GaNバリア層厚の異なる1ML-InN/n-ML GaN SPS (n=40-4 ML)において、フォトルミネッセンス(PL)、PL励起測定(PLE)、吸収測定によりバンド構造を調査した。GaN層厚が7 ML以上では、SPSのバンドは非結合量子井戸的であったが、4 MLではこれよりも低エネルギー側に連続的なバンドの形成が観測され、混晶的振る舞いを実験的に証明した。本結果は、GaN層厚制御だけでキャリア輸送制御構造が設計可能であることを示す。SPS(n=4ML)を光吸収層とした太陽電池構造では、スペクトル応答測定により擬似混晶による光応答が観測され、2V以上の良好な解放電圧を示した。これは、本構造がデバイスグレードの素子作製に十分耐え得ることを示す。今後、フォノンバンドについて解析を進めれば、電子・フォノン輸送制御構造応用へ向けた更なる進展が望める。

The semi-phosphorescence photon non-phosphorescence electron positive hole combined with the quantum well type Taiyuan cell optical current extraction process, the optical hemispheric element action rate, the electron system interaction is very important. The purpose of this study is to improve the process of interaction between electronic and mechanical devices, and to increase the rate of action to improve the proposal for the creation of new materials. In the previous year, the center of the film analysis center was in the market, and the most annual vegetarian was used to speed up the development of key equipment. Electronic devices are used to control the production of new devices, 1 molecular (ML)-InN/n ML-GaN short-period superlattice (SPS) (n: integer). In this system, the GaN thin film device is used to connect the 1ML-InN film and the mixed crystal vibrator and dance device. The theoretical equivalent of In is composed of 3-yuan InGaN mixed crystal, small and medium-sized InGaN mixtures. The equipment of the hybrid crystal of the microwave and SPS devices is used to make and control the equipment, and the electronic equipment is sent to the system to make and control the system. The system is used in the manufacturing industry, and the sub-battery is used to make the device to the manufacturer. The GaN device is thicker than the 1ML-InN/n-ML GaN SPS (n = 40-4 ML). The device is called the PL, the PLL excitation Test (PLE), and the suction Test. The thickness of the GaN is more than 7 ML, the thickness of the SPS is not combined with the quantum well, and the connection of the 4 ML is thicker than that of the quantum well. The results of this paper show that the GaN system is responsible for the design of the system and the system. SPS (n=4ML) photosensitive devices are used in the battery to build the equipment, to determine the performance of the mixed-crystal light, and to show that the battery is good at 2V or above. This book is designed to show that you are very patient when you are very patient. In the future, in the future, the electronic equipment system will be used to improve the performance of the system.

项目成果

InNの非輻射再結合過程におけるフォノン輸送特性の影響

声子输运特性对InN非辐射复合过程的影响

• 发表时间: 2013
• 作者: 今井大地;石谷善博;王新強;吉川明彦
• 通讯作者: 吉川明彦

InNの非輻射キャリア再結合過程に対するキャリア・フォノン輸送特性

InN非辐射载流子复合过程的载流子-声子输运特性

• 发表时间: 2014
• 作者: 今井大地;石谷善博;森田健;馬蓓;王新強;草部一秀;吉川明彦
• 通讯作者: 吉川明彦

Effects of Carrier Transport and Local Lattice Temperature on Nonradiative Recombination processes in InN Films

载流子传输和局部晶格温度对 InN 薄膜非辐射复合过程的影响

• 发表时间: 2013
• 作者: Daichi Imai;Yoshihiro Ishitani;Xinqiang Wang;Kazuhide Kusakabe;and Akihiko Yoshikawa
• 通讯作者: and Akihiko Yoshikawa

High indium content (InN)m/(GaN)n SPSs on relaxed InGaN templates

松弛 InGaN 模板上的高铟含量 (InN)m/(GaN)n SPS

• 发表时间: 2015
• 作者: Ke Wang;Kazuhide Kusakabe;Daichi Imai;and Akihiko Yoshikawa
• 通讯作者: and Akihiko Yoshikawa

Analysis of nouradiative carrier recombination processes in InN films by mid-infrared spectroscopy

中红外光谱分析 InN 薄膜中的无辐射载流子复合过程

• DOI: 10.1007/s11664-013-2550-y
• 发表时间: 2013
• 期刊: Journal of Electronic Materials
• 影响因子: 2.1
• 作者: Daichi Imai;Yoshihiro Ishitani;Masayuki Fujiwra;X. Q. Wang;Kazuhide Kusakabe;and Akihiko Yoshikawa
• 通讯作者: and Akihiko Yoshikawa