第70回 応用物理学会 春季学術講演会
(2023.03)

AlGaN系UV-B LDのキャリア注入効率向上に向けたp層側構造の検討

Investigation of p-layer side structure for improving injection efficiency in AlGaN-based UV-B laser diodes

近藤涼輔¹,  長谷川亮太¹,  薮谷歩武¹,  松原衣里¹,  服部光希¹,  岩山章^1,2 
岩谷素顕¹,  竹内哲也¹,  上山智¹,  難波江宏一³,  三好晃平³,  三宅秀人<sup>2

1</sup>名城大学・理工, 　^2,三重大学・院・工 　³ウシオ電機(株)

R. Kondo¹, R. Hasegawa¹, A. Yabutani¹, E. Matsubara¹, K. Hattori¹, S. Iwayama^1,2,
M. Iwaya¹, T. Takeuchi¹, S. Kamiyama¹, K. Naniwae³, K. Miyoshi³, and H. Miyake<sup>2

1</sup>Fac. Sci. & Tech., Meijo Univ. ,  ²Grad. E. & E. Eng., Mie Univ.,  ³Ushio Inc.

 

AlGaN系紫外レーザダイオード(LD)は医療・工業など幅広い分野での応用が期待されている。その一方で、深紫外レーザダイオードの課題としてキャリア注入効率が低いことがあげられる[1]。本研究ではキャリア注入効率の向上に向けて分極ドーピングを適用しているp側クラッド層側の構造を検討し、依存性が確認されたのでその結果について報告する。
本実験では3種類のデバイスを同一条件で作製したAlGaNテンプレート上に作製し比較した。Fig.1にnクラッド層以降のAl組成プロファイルを示す。本実験では、EBL層およびp-AlGaN層初端のAlNモル分率を0.90, 0.77, 0.65の3水準変化させた。このウェハをデバイス加工し基板裏面からの自然放出強度を比較することによって各素子のキャリア注入効率(ηi)の依存性、さらには、デバイスシミュレータSiLENSeを用いて見積もられる結果と比較した。Fig.2および3にそれぞれのデバイスのJ-L特性およびシミュレータで見積もられるηiの電流密度依存性示す。結果として、実デバイスの結果ではEBLのAlNモル分率が低い場合ほど高い発光強度が得られている、すなわち高いηiが得られていることを示す結果が得られた。一方、シミュレーションの結果は全く逆の傾向が現れていることが確認された。この要因を調査するために実デバイスの透過電子顕微鏡観察を行ったところ、EBLに低AlNモル分率のAlGaNを用いている場合には比較的急峻な界面が得られているのに対して、EBLに高AlNモル分率のAlGaNを用いると急峻な界面が得られていないことが確認された。当日はそれらの結果も含めて報告する。

                                                      Fig.1 Al組成プロファイル





　　                                                                   Fig2. J-L特性




　                     　                           Fig3. シミュレータによるηiの電流密度依存性

Ref. 1 R. Kondo et al: Appl. Phys. Lett. 121, 253501 (2022).
[謝辞]本研究の一部は、私立大学研究ブランディング事業、科研費・基盤研究A (No. 22H00304)、JST CREST(JPMJCR16N2)、NEDO先導研究、JST A-STEP事業(JPMJTR201D)の援助によって実施されました。