イオン注入によりEuを添加したAlGaN/GaN系三端子発光デバイスの検討

Eu-implanted AlGaN/GaN light emitting devices by ion implantation

岡田 浩*; 近藤 正樹*; 関口 寛人*; 若原 昭浩*; 大島 武; 佐藤 真一郎

Okada, Hiroshi*; Kondo, Masaki*; Sekiguchi, Hiroto*; Wakahara, Akihiro*; Oshima, Takeshi; Sato, Shinichiro

有機金属気相成長法によりシリコン基板上にシングルヘテロ型及びダブルヘテロ型高電子移動度トランジスタ(HEMT)構造を持つAlGaN/GaNデバイスを作製し、Euをイオン注入したのちNとNHの混合雰囲気中で高速熱処理(RTA)を行い、ソース・ドレイン電極及びゲート電極を形成した。両デバイスの電気特性を比較したところ、シングルへテロ型デバイスでは注入前に比べて1桁以上、ダブルへテロ型デバイスでは4, 5桁コンダクタンスが低下し、ダブルへテロ型デバイスではEuイオン注入によるチャネルコンダクタンスの減少が顕著となることがわかった。シングルへテロ型の場合、Euイオン注入により高抵抗化した二次元電子ガス層の下を迂回するような電流経路が存在するが、ダブルへテロ型ではこうした迂回路が下側のAlGaN層で閉ざされるため、同程度のEuドーズ量に対して顕著なチャネルの高抵抗化が観測されたものと思われる。効率的な発光デバイスを実現するためにはダブルヘテロ型の方が好ましいが、Euイオン注入による照射欠陥の抑制とプロセス条件の最適化が必要であることも併せて判明した。

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