非極性窒化物半導体の選択成長と発光デバイスへの応用に関する研究

非极性氮化物半导体的选择性生长及其在发光器件中的应用研究

基本信息

批准号：
10J08374
负责人：
馬ベイ
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、MOVPE法により非極性窒化物半導体の選択成長技術を用いて、新規デバイスを実現することを目的とする。今年度は無極性、半極性自立基板上にホモエピ成長し、InGaN/GaN多重量子井戸を成長し、自発選択成長で形成したマイクロファセットの発光特性に関する研究を行い、以下のことを明らかにした。HVPE法による高品質な厚膜結晶より切り出された無極性面、半極性面結晶を用いた。成長条件(温度、リアクタ圧力、V/III比)を調整することで、無極性と半極性自立基板上でのマスクレスのマイクロファセット(50pm以上)成長に成功した。レーザー顕微鏡を用いて、無極性面であるm面GaN基板上成長したファセット面の特定を行い、それぞれ(10-10),(1-100),(0-11O),(10-11),(01-11),(1-101),(10-1-1)と(10-1-2)面であることがわかった。さらにその上での多重量子井戸構造の試料では、低温でのCL発光の測定を行った結果、すべてのファセット面に多重量子井戸が関与した発光が観測された。試料表面に対して、傾斜を持つファセット面では、ファセットの上部と下部では、異なる波長の発光が観測され、上部が下部より長波長側での発光が確認された。波長が異なることから、Inの取り込みが異なっていることが予想される。それは質量拡散が起因する表面拡散が主な原因であると思われる。試料表面と平行しているファセットでは、中心部分と端部を比較した結果、端部のほうが長波長側での発光が観測された。それは端部が(10-10)、{10-11}面と接していて、拡散係数差に起因するものだと考えられる。

本研究的目的是利用MOVPE方法的非极性氮化物半导体选择性生长技术来实现一种新器件。今年，我们在非极性和半极性自支撑衬底上通过同质外延生长了InGaN/GaN多量子阱，并对自发选择性生长形成的微面的发光特性进行了研究，阐明了下列。我们使用通过 HVPE 方法从高质量厚膜晶体切下的非极性和半极性晶体。通过调整生长条件（温度、反应器压力、V/III比），我们成功地在非极性和半极性自支撑基底上实现了无掩模微面生长（>50 pm）。使用激光显微镜，对非极性面m面GaN基板上生长的晶面进行了识别，发现了(10-10)、(1-100)、(0-11O)、(10-11)、原来它们分别是（01-11）、（1-101）、（10-1-1）和（10-1-2）平面。此外，在具有多量子阱结构的样品中，我们测量了低温下的CL发射，结果，我们在所有方面都观察到了与多量子阱相关的发光。在相对于样品表面倾斜的刻面表面上，在刻面的顶部和底部观察到不同波长的发射，顶部发射的光的波长比底部发射的光的波长更长。由于波长不同，预计In的掺入量也会不同。看来主要原因是质量扩散引起的表面扩散。对于平行于样品表面的小面，当比较中心和边缘时，在边缘处观察到较长波长的发射。这被认为是由于边缘与(10-10)和{10-11}面接触而导致扩散系数的差异。