非極性面III族窒化物半導体を用いた高効率緑色発光素子実現のための研究

利用非极性III族氮化物半导体实现高效绿光发光器件的研究

• 批准号: 09J07654
• 负责人: 飯田 大輔
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Meijo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J07654/
• 关键词: MOVPE; 非極性; GaN; GaInN; p型伝導; SIMS; 加圧成長法; 有機金属化合物気相成長法; p型; 正孔濃度; イオン化エネルギー

昨年度は、非極性面p型GaInNを用いて、低温成長で高正孔濃度のp型層の作製の検討を行った。p型GaInNはp型GaNと比べて、低温成長で正孔濃度が1x10^<18>cm^<-3>を超えるp型伝導を得ることが可能である。p型層の正孔濃度が高くなることで、活性層への正孔の供給が向上し、緑色LEDの高効率化が期待できる。本年度は、ピエゾ電界の抑制が可能な非極性面を利用し、p型GaInNを用いた緑色LEDの作製を行い、その有用性を検討した。50mA注入時におけるp型GaInNを用いた緑色LEDの発光強度は、従来構造のp型GaNのみを用いた緑色LEDと比較すると、約1.3倍向上した。しかしながら、p型GaInNを用いた緑色LEDにおいては、5mAまでの発光が著しく低く、低電流注入時におけるリーク電流が大きいことを確認した。リーク電流の低減が可能となれば、さらなる発光強度の向上に期待できる。このリーク電流の原因を考察するために、固相中のMgの再分布について検討した。Mgの再分布をSIMS測定によって調べることで、Mg濃度および成長速度が与える影響を検討した。Mg濃度の多い試料では、低注入電流時においてのリーク電流が多くなることを確認した。また、成長速度が遅い場合も同様にリーク電流が増大することを確認した。Mgの固相拡散を抑制させるためには、p型GaInNのMg濃度を低くするか、もしくは成長速度を上げて短時間でp型層を成長させることが重要であることが明らかとなった。

去年，我们研究了使用非极性p型GaInN通过低温生长生产高空穴浓度的p型层。与p型GaN相比，p型GaInN在低温下生长时可以实现空穴浓度超过1x10^<18>cm^-3>的p型导电。通过增加p型层中的空穴浓度，改善对有源层的空穴供应，有望提高绿色LED的效率。今年，我们使用可抑制压电场的非极性表面的p型GaInN制造了绿色LED，并研究了其实用性。与仅使用传统结构的p型GaN的绿色LED相比，使用p型GaInN的绿色LED在50mA注入下的发射强度提高了约1.3倍。然而，在使用p型GaInN的绿色LED中，我们确认到5mA的发光量极低，并且在低电流注入期间漏电流很大。如果能够减少漏电流，则可以期待发光强度的进一步提高。为了考虑这种漏电流的原因，我们研究了固相中镁的重新分布。通过使用 SIMS 测量检查镁的重新分布，我们检查了镁浓度和生长速率的影响。已证实，在具有高 Mg 浓度的样品中，在低注入电流下漏电流增加。还证实了当增长速度慢时漏电流同样增加。已经明确，为了抑制Mg的固相扩散，降低p型GaInN中的Mg浓度或者提高生长速度以在短时间内生长p型层是重要的。

项目成果

GaInN-Based Solar Cells Using Strained-Layer GaInN/GaInN Superlattice Active Layer on a Freestanding GaN Substrate

• DOI: 10.1143/apex.4.021001
• 发表时间: 2011-02-01
• 期刊: APPLIED PHYSICS EXPRESS
• 影响因子: 2.3
• 作者: Kuwahara, Yousuke;Fujii, Takahiro;Amano, Hiroshi
• 通讯作者: Amano, Hiroshi