非極性面窒化アルミニウムを用いた深紫外発光デバイスの開発

使用非极性氮化铝的深紫外发光器件的开发

• 批准号: 09J08296
• 负责人: 上野 耕平
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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-09J08296/
• 关键词: 窒化物半導体; 固体発光素子; 窒化アルミニウム; 酸化亜鉛

AlN及びAlGaN混晶は6.0-3.4eVのバンドギャップをカバーする直接遷移型半導体であり、深紫外発光素子材料として注目されている。特に、非極性・半極性面上に成長したAlN及びAlGaN混晶はc軸方向に発生する内部電界の影響を低減可能なため、深紫外発光デバイスの高効率化が期待されている。しかしながら、従来のc軸方向への結晶成長に比べて、格子整合した基板材料がないために非極性・半極性面AlN及びAlGaN混晶の結晶成長は非常に困難であり、またその報告例も少ない。それに対して本研究では、AlN・AlGaNと同じ結晶構造をもち格子整合性の高いZnO基板とパルスレーザー堆積法による低温成長技術を組み合わせることで、高品質な非極性・半極性面AlN及びAlGaN薄膜成長が実現可能であることを見出した。また本結果に基づき、LED構造である半極性面AlGaN/AlNヘテロ構造を作製し偏光特性を評価したところ、発光波長250nm以下の深紫外領域では従来のc面上にLED構造を作製した場合と比べて表面からの光取り出しに有利な偏光特性を有していることが明らかになった。さらに実験から得られた結果を、k・p法による価電子帯バンド構造計算と照らし合わせたところ、半極性面上に深紫外LED構造を作製することで光取り出し効率が改善可能であることが裏付けられた。以上の結果から、パルスレーザー堆積法による低温成長技術と非極性・半極性面ZnO基板を利用し、これらの結晶面上にLED構造を作製することで、内部電界抑制効果に加え、素子表面からの光取り出し効率の向上が期待できることが明らかになった。

AlN和AlGaN混晶是带隙为6.0-3.4eV的直接跃迁半导体，作为深紫外发光器件的材料而受到关注。特别是，在非极性/半极性面上生长的AlN和AlGaN混晶有望提高深紫外发光器件的效率，因为它们可以减少c轴方向上产生的内部电场的影响。然而，与传统的c轴方向晶体生长相比，由于缺乏晶格匹配的衬底材料，非极性/半极性面AlN和AlGaN混晶的晶体生长极其困难，且鲜有报道。相比之下，在本研究中，我们将采用与AlN/AlGaN相同晶体结构的ZnO衬底和采用脉冲激光沉积的高晶格匹配和低温生长技术来生产高质量的非极性/半极性AlN和AlGaN薄膜。我们发现增长是可能的。基于这一结果，我们制作了半极性AlGaN/AlN异质结构，即LED结构，并评估了其偏振特性。我们发现，在发射波长为250 nm以下的深紫外区域，它与传统的LED结构不同。相比之下，在 c 面上制造的传统 LED 结构已表明其具有有利于从表面提取光的偏振特性。此外，当我们将实验获得的结果与使用 k/p 方法计算的价带结构进行比较时，我们发现通过在半极性表面上创建深紫外 LED 结构可以提高光提取效率。基于上述结果，通过使用脉冲激光沉积和非极性/半极性平面ZnO基板的低温生长技术在这些晶面上制造LED结构，除了抑制内部电场之外，还可以显然，可以预期光提取效率的提高。

项目成果

半極性面AlGaN/AlN/ZnOヘテロ構造の特性評価

半极性 AlGaN/AlN/ZnO 异质结构的表征

• 发表时间: 2009
• 作者: Hattori;Y.;Kawaguchi;J;上野耕平;上野耕平;上野耕平;上野耕平;上野耕平;上野耕平;上野耕平
• 通讯作者: 上野耕平

ZnO基板上半極性面AlGaN/AlNヘテロ構造の作製と光学特性評価

ZnO衬底上半极性AlGaN/AlN异质结构的制备及光学性能评价

• 发表时间: 2010
• 作者: Hattori;Y.;Kawaguchi;J;林博貴;上野耕平;渡辺優;上野耕平;服部陽介;渡辺優;服部陽介・唐沢穣;上野耕平;渡辺優;服部陽介・川口潤;上野耕平
• 通讯作者: 上野耕平

規則配列ナノストライプZnO基板を用いた半極性面A1Nの高品質化

使用规则排列的纳米带 ZnO 基板获得高质量的半极性面 A1N

• 发表时间: 2009
• 作者: Hattori;Y.;Kawaguchi;J;上野耕平;上野耕平
• 通讯作者: 上野耕平

Characterization of Semipolar AlGaN/AlN/ZnO (1-102) heterostructures

半极性 AlGaN/AlN/ZnO (1-102) 异质结构的表征

• 发表时间: 2009
• 作者: Hattori;Y.;Kawaguchi;J;上野耕平;上野耕平;上野耕平
• 通讯作者: 上野耕平

無極性面InAlGaN四元混晶の室温エピタキシャル成長

非极性面InAlGaN四元混晶的室温外延生长

• 发表时间: 2009
• 作者: Hattori;Y.;Kawaguchi;J;上野耕平;上野耕平;上野耕平;上野耕平;上野耕平;上野耕平
• 通讯作者: 上野耕平