Effects of Al composition on luminescence properties of europium implanted AlGaN(0x1)

ユーロピウムドープAlGaN(0x1)の発光特性へのAl組成の効果

中西 康夫*; 若原 昭浩*; 岡田 浩*; 吉田 明*; 大島 武; 伊藤 久義; 柴田 智彦*; 田中 光浩*

Nakanishi, Yasuo*; Wakahara, Akihiro*; Okada, Hiroshi*; Yoshida, Akira*; Oshima, Takeshi; Ito, Hisayoshi; Shibata, Tomohiko*; Tanaka, Mitsuhiro*

これまで、Euを窒化物半導体へドープすることで発光特性が発現することを明らかにしているが、さらなる発光強度の増加を狙い、EuドープしたAlGaN(0x1)の発光特性とAl組成の関係を調べた。Al組成の異なるAlGaNは有機金属気相成長法により作製し、イオン注入によりEu(200keV)を導入した。注入後、結晶性回復のため、試料は窒素中で1000から1600Cの熱処理を行った。発光特性はフォトルミネッセンス(PL)及びカソードルミネッセンス(CL)により調べた。その結果、Al組成によらず全ての試料でEuの4f電子間遷移に起因する発光(621nm)が観測された。Al組成比と発光の関係を調べたところ、x=0.5付近に発光強度の最大値があることが明らかとなった。これはAl混晶により結晶場が歪み、発光強度が増加するためと解釈できる。

In our previous study, it was reported that Eu-doped Nitride semiconductors show luminescence propetires. In this study, we investigate the relationship between luminescence properties and Al composition using AlGaN(0x1). AlGaN were grown using OMVPE. Eu atoms were doped into the samples by ion implantation (200keV). After implantation, the samples were annealed to remove residual damege. Luminescence propreties of the samples were measured using photoluminescence and cathodeluminescence. As a result, luminescence at 621 nm which relates 4f-4f transition were observed for all samples (x=0 to 1). As for intensity, samples with x=0.5 show the strongest luminescence. This result can be interpreted in terms of the internal stress of crystals by the existence of Al atoms.