近接場光学顕微鏡によるInGaN/GaN単一量子井戸構造の発光強度飽和マッピング

摘要

InGaN発光ダイオードにおける，注入キャリア数の増加に対して，光出力が線形に増加しない原因を解明するために，本研究では，横方向選択成長GaNテンプレート上に作製された青色および緑色発光InGaN単一量子井戸において，キャリア密度を変化させた時の発光強度分布の変化について，近接場光学顕微鏡を用いて観測した.その結果，青色発光InGaNでは，発光強度の飽和現象がおきにくいことが分った.一方，緑色発光InGaNでは，著しい発光強度の飽和現象が見られた.これは，青色発光InGaNでは，キャリアが局在準位から非局在準位へオーバーフローするものの，非頼射再結合中心の周囲にポテンシャルバリアがあるため，キャリアが非頼射再結合中心に捕らえられにくいためであることが分った.それに対して，緑色発光InGaNでは，高エネルギー準位から低エネルギー準位へとキャリアが拡散し，非頼射再結合するキャリアの割合が増加しているためであることが分った.%The spatially resolved photoluminescence mappings under the various carrier densities are performed to clarify the phenomena of PL intensity saturation in blue and green emitting InGaN/GaN single quantum wells (SQWs) on epitaxially laterally overgrown GaN template at room temperature by a scanning near-field microscopy (SNOM). It has been found that there is little saturation of PL intensity when the carrier density is increased in blue emitting QW. On the other hand, the PL intensity is saturated in green emitting QW. In the blue emitting QW, the SNOM data show that while the localization states are filled by highly photogenerated carriers and/or excitons and that are diffused from localization states to delocalization ones, the capture probability to nonradiative recombination centers (NRCs) are suppressed because NRCs are surrounded by high potential barrier. However, the carrier and/or excitons are captured easily into the NRCs because they are closely correlated with lower energy band probably due to In-rich clustering in the green emitting QW and the migration from the high energy band to low energy band is enhanced under the highly photoexcited condition.