Fabrication of high hole density p-type nitride semiconductor film crystal using alternating xrdoping techniques and its applications

交替xr掺杂技术制备高空穴密度p型氮化物半导体薄膜晶体及其应用

基本信息

项目摘要

The demands for high-intensity ultraviolet (UV) laser diodes (LDs) and light-emitting diodes (LEDs) are increasing for the application of high-efficiency lighting, biochemical and medical fields or high-density optical storages. GaN and III-nitride compound semiconductors are attracting considerable attention as candidate materials for the realization of UV-LDs and LEDs. However, it is difficult to achieve high-efficiency deep UV-LEDs or LDs using nitride-based materials because of the difficulty in obtaining High-Al-content p-type AlGaN. The purpose of this work is to achieve high-hole-density for wide-bandgap p-type AlGaN using an alternating co-doping technique, and to develop high-efficiency deep UV LEDs or LDs operating in the wavelength between 250-350 nm.First, we have demonstrated high-hole-density for Si/Mg co-doped GaN epitaxial filmes fabricating using alternating gas supply method. We obtained significant increase of hole density by introducing Si-doping concentration in Mg-doped GaN. Then, we fabricated high-Al-content Mg-doped AlGaN using alternating gas supply method. We obtained hole-conductivity for extremely high Al content (46-53%) Mg-doped AlGaN by using the alternating gas supply method. We have also observed the reduction of activation energy by introducing Si/Mg co-doping into AlGaN. We fabricated 310 nm-band InAlGaN-based deep UV light-emitting diodes (LEDs) with high-Al-content (53%) p-type AlGaN grown with the alternating gas supple method. We have achieved sub-milliwatt output power under RT pulsed operation in the wavelength between 308-314 nm.
高效照明、生化和医疗领域或高密度光存储的应用对高强度紫外(UV)激光二极管(LD)和发光二极管(LED)的需求不断增加。 GaN 和 III 族氮化物化合物半导体作为实现 UV-LD 和 LED 的候选材料引起了广泛关注。然而,由于难以获得高Al含量的p型AlGaN,因此使用氮化物基材料很难实现高效的深UV-LED或LD。这项工作的目的是利用交替共掺杂技术实现宽带隙 p 型 AlGaN 的高空穴密度,并开发工作波长在 250-350 nm 之间的高效深紫外 LED 或 LD。首先,我们展示了使用交替供气方法制造的 Si/Mg 共掺杂 GaN 外延薄膜的高空穴密度。通过在Mg掺杂的GaN中引入Si掺杂浓度,我们获得了空穴密度的显着增加。然后,我们采用交替供气法制备了高Al含量的Mg掺杂AlGaN。我们通过使用交替供气方法获得了极高Al含量(46-53%)Mg掺杂AlGaN的空穴电导率。我们还观察到通过在 AlGaN 中引入 Si/Mg 共掺杂可以降低活化能。我们制造了 310 nm 波段的 InAlGaN 基深紫外发光二极管 (LED),其具有采用交替供气法生长的高 Al 含量 (53%) p 型 AlGaN。我们在 308-314 nm 波长的 RT 脉冲操作下实现了亚毫瓦输出功率。

项目成果

期刊论文数量(84)
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p型半導体を用いた紫発光素子
使用p型半导体的紫光发光装置
  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
InAlGaN4元混晶を用いた330nm帯高効率紫外LED
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H.Katayama-Yoshida;K.Sato
  • 通讯作者:
    K.Sato
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y.K.Xhou
  • 通讯作者:
    Y.K.Xhou
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2002
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H.Hirayama;H.Hirayama
  • 通讯作者:
    H.Hirayama
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