Development of ultraviolet bright light-emitting diodes using quaternary InAlGaN

使用四元InAlGaN开发紫外光亮发光二极管

基本信息

批准号：
14205006
负责人：
HIRAYAMA Hideki
金额：
$ 34.11万
依托单位：
RIKEN
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

The demands for high-intensity ultraviolet(UV) laser diodes(LDs) and light-emitting diodes(LEDs) are increasing in the fields of high-density optical storage or high-efficiency lighting or biochemical and medical fields. GaN and III-nitride compound semiconductors are attracting considerable attention as candidate materials for the realization of UV-LDs and LEDs. The purpose of our work is to develop high-intensity UV-LEDs or LDs operating in the 250-350 nm wavelength range.We have demonstrated high-efficiency UV emission from quaternary InAlGaN-based quantum wells(QWs) in the wavelength range between 290-375 nm at room temperature(RT) using the In-segregation effect. Emission fluctuations in the submicron region due to In-segregation were clearly observed for quaternary InAlGaN epitaxial layers. An internal quantum efficiency as high as 15% was estimated for a quaternary InAlGaN-based single quantum well(SQW) at RT. Such high efficiency UV emission can even be obtained on high threading-dislocation density buffers. We fabricated 310 nm-band deep UV light-emitting diodes(LEDs) with quaternary InAlGaN active regions. We achieved sub-milliwatt output power under RT pulsed operation for 308-314 nm LEDs. We also demonstrated a high output power of 7.4 mW from a 352 nm quaternary InAlGaN-based LED fabricated on a GaN substrate under RT CW operation. The maximum external quantum efficiency(EQE) of the 352 nm InAlGaN-based LED was 1.1%, which is the highest EQE ever obtained for 350 nm-band UV LEDs with top-emission geometry. From these results, the advantages of the use of quaternary InAlGaN for 300-350nm-band UV emitters was revealed.

高密度光存储或高效照明或生化和医疗领域对高强度紫外（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。我们工作的目的是开发在 250-350 nm 波长范围内工作的高强度 UV-LED 或 LD。我们已经证明了基于四元 InAlGaN 的量子阱 (QW) 在 290 nm 波长范围内的高效 UV 发射-375 nm，室温 (RT)，利用 In 偏析效应。对于四元 InAlGaN 外延层，可以清楚地观察到由于 In 偏析而导致的亚微米区域的发射波动。据估计，基于四元 InAlGaN 的单量子阱 (SQW) 在室温下的内量子效率高达 15%。甚至可以在高线位错密度缓冲器上获得如此高效的紫外线发射。我们制造了具有四元 InAlGaN 有源区的 310 nm 波段深紫外发光二极管 (LED)。我们在 RT 脉冲操作下实现了 308-314 nm LED 的亚毫瓦输出功率。我们还展示了在 RT CW 操作下在 GaN 衬底上制造的 352 nm 四元 InAlGaN 基 LED 的 7.4 mW 高输出功率。 352 nm InAlGaN 基 LED 的最大外量子效率 (EQE) 为 1.1%，这是具有顶部发射几何形状的 350 nm 波段 UV LED 所获得的最高 EQE。从这些结果中，揭示了使用四元 InAlGaN 作为 300-350 nm 波段 UV 发射器的优势。

项目成果

期刊论文数量（59）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

InAlGaN4元混晶を用いた330nm帯高効率紫外LED

采用InAlGaN四元混晶的330nm波段高效紫外LED

DOI：
发表时间：
2002
期刊：
日本結晶成長学会誌 29
影响因子：
0
作者：
H.Katayama-Yoshida;平山秀樹
通讯作者：
平山秀樹

Growth and Annealing Condition of high Al Content p-type AlGaN for deep UV-LEDs

用于深紫外 LED 的高铝含量 p 型 AlGaN 的生长和退火条件

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Phys.Stat.Sol.(c) 201
影响因子：
0
作者：
T.Obata
通讯作者：
T.Obata

Quaternary InAlGaN based deep UV LED with high-Al-content P-type AlGaN

基于四元 InAlGaN 的高 Al 含量 P 型 AlGaN 深紫外 LED

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng. 5359
影响因子：
0
作者：
T.Asano;B;-S.Song;Y.Akahane and S.Noda;Y.Kono;H.Hirayama
通讯作者：
H.Hirayama

Advantage of GaN substrates in InAlGaN quaternary ultraviolet-light-emitting diodes

GaN衬底在InAlGaN四元紫外发光二极管中的优势

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Jpn.J.Appl.Phys 43
影响因子：
0
作者：
H.Hirayama;K.Akita
通讯作者：
K.Akita

Marked enhancement of 320-360 nm UV emission in quaternary InxAlyGal-x-yN with In-segregation effect

具有 In 偏析效应的四元 InxAlyGal-x-yN 的 320-360 nm 紫外发射显着增强

DOI：
发表时间：
2002
期刊：
Appl. Phys. Lett. vol.80, no.2
影响因子：
0
作者：
H.Hirayama;T.Yamabi;A.Kinoshita;Y.Enomoto;A.Hirata;T.Araki;Y.Nanishi;Y.Aoyagi
通讯作者：
Y.Aoyagi