InGaN LEDs on Si grown by MOCVD(半導体レーザ及び光パッシブコンポネント, 及び一般)

概要

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InGaN系発光ダイオードは、主に低温成長緩衝層を用いた二段階成長法によりサファイア基板上に作製されている。本研究では,有機金属気相成長法により高温成長した薄膜のAIGaN/AlN中間層を用いることによりSi基板上に高品質のInGaN LEDを試作した。成長したSi基板上のInGaN LEDの表面モフォロジーは、クラックは無く鏡面であった。AlGaN/AlN/Siトンネル接合の形成により動作電圧を4.1V、直列抵抗を30Ωこ低減できた。比較のために作製したサファイア基板上の同構造のLEDでは、動作電圧が3.3V、直列抵抗が25Ωであった。また、20mAの注入電流での光出力は、サファイア基板上のLEDの半分であった。これは、活性層で生じた光の一部分がSi基板で吸収されたためであり、活性層とSi基板の間に半導体多層膜反射鏡を挿入することにより、光出力の増加が期待できる。また、高電流注入領域では、サファイア基板上のLEDは、発熱のため光出力が減少する。これに対して、Si基板上LEDでは、高電流注入領域においても光出力は増加した。この原因は、Si基板の熱伝導率が1.5W/cmKとサファイア基板よりも約4倍大きいためであると考えられる。
2003-12-12