Development of Polar-Plane-Free Faceted InGaN-LEDs toward Tailor-Made White LEDs

向定制白光 LED 方向发展无极面 InGaN-LED

• 批准号: 19J11599
• 负责人: 松田 祥伸
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11599/
• 关键词: 窒化物半導体; 多色発光LED; 有機金属気相成長法; 三次元構造

本研究は，極性面フリーな縦型三次元LEDの結晶成長からデバイス特性評価までを包括的に研究し，物理限界の効率で任意の混合色を合成できるオール半導体LED実現への指針を得ることが目的である．当該年度において，極性面フリーな三次元LEDの作製条件の確立と，その基本的なデバイス特性を評価することを目指した．始めに，LED構造の結晶成長条件について，p型層のドーピング条件の最適化を行った．初期検討において，本研究で用いる(-1-12-2)半極性面には，従来のc面基板上のp型ドーピング条件を適用出来ないことが明らかになったためである．(-1-12-2)平坦膜LED構造をベースに，Mgドーパントの流量および成長圧力を適切に制御することにより，ドーピング条件を確立した．また，この条件を三次元LED構造に適用し，ファセット面上でのpn接合の形成を確認した．また，電極形成プロセスについて，従来の平坦膜と同様のプロセス条件を適用したところ，三次元構造特有の電極分離の問題が確認されたため，最適化によって電極分離が回避できるプロセス条件を確立した．以上の検討の後，極性面フリーな縦型三次元LEDを作製し，デバイス特性を室温下で評価した．結果として，各ファセット面の異なる発光色に起因した多色発光特性が，電流注入条件で確認された．また，通常の(-1-12-2)平坦膜LEDに特性は劣るものの，良好な整流性も確認された．よって，LED動作に十分なドーピング条件を確立出来た．また，追加の検討として，異なる三次元形状の混合による発光スペクトル制御を試みた結果，所望の発光スペクトル変調が確認され，極性面フリーな三次元LEDにおける発光スペクトル制御性が実証された．

本研究旨在全面研究无极性平面的垂直三维LED从晶体生长到器件特性评估的各个方面，并为实现能够在物理极限下高效合成任何混合颜色的全半导体LED提供指导。是目的。在本财年，我们的目标是建立制造无极性三维LED的条件并评估其基本器件特性。首先，针对LED结构的晶体生长条件，我们优化了p型层的掺杂条件。这是因为初步研究表明，c 面衬底上的常规 p 型掺杂条件不能应用于本研究中使用的 (-1-12-2) 半极性面。 (-1-12-2)基于平膜LED结构，通过适当控制Mg掺杂剂流量和生长压力来确定掺杂条件。我们还将这些条件应用于三维 LED 结构，并确认在小面表面上形成了 pn 结。此外，当将与传统平板膜相同的工艺条件应用于电极形成工艺时，我们确认了三维结构特有的电极分离问题，因此我们通过优化建立了可以避免电极分离的工艺条件。经过上述研究，我们制作了一种无极面的垂直三维LED，并评估了器件的室温特性。结果，在电流注入条件下确认了由于每个面的不同发光颜色而产生的多色发光特性。此外，虽然特性不如普通的(-1-12-2)平板薄膜LED，但已证实具有良好的整流性能。因此，我们能够为 LED 运行建立足够的掺杂条件。此外，作为一项额外的研究，我们尝试通过混合不同的三维形状来控制发射光谱，结果证实了所需的发射光谱调制，并且实现了无极平面三元中发射光谱的可控性。展示了立体LED。

项目成果

Electrically Driven Polar-Plane-Free Faceted InGaN LEDs with Polychromatic Emission Characteristics

具有多色发射特性的电驱动无极面 InGaN LED

• 发表时间: 2020
• 作者: 松田祥伸

Fabrication of Polar-Plane-Free Faceted InGaN LED Structures with Polychromatic Emission Properties

具有多色发射特性的无极性面多面 InGaN LED 结构的制造

• 发表时间: 2019
• 作者: 松田祥伸

Polar-Plane-Free Faceted InGaN-LEDs toward Next Generation White Light Sources

面向下一代白光源的无极性面多面 InGaN-LED

• 发表时间: 2019
• 作者: 松田祥伸

Experimental Study on Semipolar (-1-12-2) LEDs toward Polar-Plane-Free Faceted InGaN LEDs on (-1-12-2)

半极性 (-1-12-2) LED 向 (-1-12-2) 上无极性面刻面 InGaN LED 的实验研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 松田祥伸

Exploring the growth procedures for polar-plane-free faceted InGaN-LED structures

探索无极面多面 InGaN-LED 结构的生长程序

• 发表时间: 2019
• 作者: 松田祥伸