RF-MBE法を用いたGaN/AlGaN紫外ナノコラムLEDの成長と評価

摘要

GaNナノコラムは直径100nm程度の互いに独立した柱状結晶で、結晶中に貫通転位を含まないため優れた発光特性を有する。 本研究ではGaN/AlGaN量子ディスクを内在したナノコラム構造によって紫外ナノコラムLEDを作製した。 Ni/Au半透明電極を形成して電気特性及び注入発光特性の評価を行ったところ、立ち上がり電圧4.0Vの明瞭なダイオード特性、さらにピーク波長354nmの紫外発光を得た。 マクロ領域(φ=500μm)とミクロ領域(φ=50μm)からのEL発光スペクトルを比較したところ、ミクロ領域ではマクロ領域よりも狭いEL半値幅が得られた。 これは、それぞれのナノコラムでのGaN量子ディスクの厚さと直径のばらつきに起因するものと考えられる。 一方、p型AlGaNのAl組成を8.8、13.1、25.1と変化させてLEDを成長したところ、Al組成25.1の場合にEL半値全幅の減少が見られた。 これは電子障壁層があるにもかかわらずp-AlGaN層に電子がオーバーフローしている可能性を示唆する結果であり、電子障壁層の最適化が必要であることを示している。 今後は、規則配列による形状均一化とデバイス構造の最適化によって、半値幅が狭い高効率なLEDが作製されるものと期待される。