ELO-AlNテンプレートを用いたSi基板上AlGaN 系UV-LED の256nm 発光

摘要

我々は，横方向成長法（ELO）により形成したAlN テンプレートを用いて，Si基板上に256-278nm 帯で発光する深紫外発光ダイオード（深紫外LED）の作製に成功した．Si基板上のAlNテンプレートでは，通常，SiとAlNとの格子定数差，及び，熱膨張係数差の関係から，大きな引張応力が印加され，クラックの発生，及び，貫通転位密度（TDD）の増加が課題となっている．そこで，本研究では，ELOとアンモニアパルス多段成長法とを組み合わせた結果，クラックを抑制した，膜厚4μm でTDD が低いELO-AlN テンプレートを開発した．さらに，このELO-AlN／Siテンプレート上に作製したAlGaN 系深紫外LED は，280nm 以下の短波長をシングルピークで発光し，Si基板上の低コスト深紫外LEDの実現，さらには，Siを中心とした半導体回路と同じチップ上への搭載も期待される．%We demonstrated 256-278 nm AlGaN-based deep-ultraviolet (DUV) light-emitting diodes (LEDs) on Si substrates by using epitaxial lateral overgrowth (ELO) AlN templates. A 4-μm-thick ELO-A1N layer grown in a striped pattern along the < 10-10> direction can be coalesced successfully. Low-threading-dislocation-density AlN templates were achieved on Si wafers by a combination of the ELO and NH3 pulsed-flow multilayer growth methods. Single-peaked AlGaN LEDs with wavelengths shorter than 280 nm were achieved by fabricating them on ELO-AlN templates on Si. These low-cost AlGaN-based DUV LEDs on Si substrates are expected to be integrated on the same chips with Si-based electrical circuits.