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論文

Light emitting FET based-on spatially selective doping of Eu in AlGaN/GaN HEMT

岡田浩*; 竹本和正*; 及川文武*; 古川雄三*; 若原昭浩*; 佐藤真一郎; 大島武

Physica Status Solidi (C), 6(Suppl.2), p.S631 - S634, 2009/05

AlGaN/GaN高電子移動度(HEMT)に希土類元素の一種であるユーロピウム(Eu)を空間選択的にイオン注入して発光電界効果トランジスタ(FET)を作製し、そのデバイス特性について調べた。この発光トランジスタは、イオン注入した希土類元素が発光中心として働くことが期待される。作製したデバイスはトランジスタとして十分にゲート制御可能な電流・電圧特性を示し、ドレイン電極に20Vの電圧を印加するとEuイオンに起因する赤色光が明瞭に観察された。また、ショットキーゲートに負の電圧を印加すると、発光強度が減少することがわかった。このような概念で設計されたデバイスは、イオン注入するイオン種を変えることによって発光波長を変えることが可能であることから、新しい多色発光デバイスとして非常に有望である。

論文

Development of optoelectronic devices for radiation environments; Improvement of luminescence capability of Tb using AlGaN

若原昭浩*; 岡田浩*; 及川文武*; 竹本和正*; 大島武; 伊藤久義

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 17, 2007/02

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAEA-Review-2006-042.pdf

耐放射線性の光エレクトロニクス素子の開発のために、Tb添加したAlGaNのフォトルミネッセンス特性を調べた。200keVのイオン注入によりTbをAlGaNへ導入し、その後、窒素とアンモニアの混合ガス中で1100 $^{circ}$ C,120秒の熱処理を行うことで結晶損傷を回復させた。時間分解フォトルミネッセンス測定より得られた発光の減衰過程を解析することで遷移過程に関して考察を行ったところ、GaNに比べAlNでは、母材からTbへのエネルギー遷移(Transfer)が増加し発光強度が増加することに加え、熱緩和による発光を阻害する過程(Back-transfer)も減少することが判明した。

口頭

Tb添加III族窒化物半導体における発光過程に関する研究

及川文武*; 若原昭浩*; 竹本和正*; 岡田浩*; 大島武; 伊藤久義

no journal, ,

希土類の内殻遷移を利用した発光デバイスの実現に向けた研究の一環として、GaNに比べて高輝度の発光が得られるAlGaNに着目し、各種希土類不純物からの発光過程に及ぼすAlの効果を調べた。イオン注入を用いてTbを導入したAlGaNを試料として用い、フォトルミネッセンス(PL)測定により発光特性の温度依存性を調べた。バンド間再結合及び非発光性エネルギー逆輸送過程を追加したレート方程式を用いてTbからの発光過程の解析を行ったところ、励起子捕獲準位からTbへのエネルギー移送緩和時間は、バンド間遷移とほぼ同じオーダーであること,Tbから非発光性再結合トラップへのエネルギー逆移送過程を考えることで温度上昇による発光特性消失が説明できることが明らかとなった。また、100K付近でTbからの逆移送緩和時間が増大する現象が、エネルギー移送に寄与するトラップ準位が複数あることで解釈できることも判明した。

口頭

Tb添加AlGaNのエネルギー移送メカニズムの解明と耐環境発光デバイスへの応用

若原昭浩*; 岡田浩*; 及川文武*; 河合洋明*; 大島武; 伊藤久義

no journal, ,

耐放射線性発光素子開発の一環として希土類添加窒化物の発光過程の考察を行った。試料はAl $_{x}$ Ga $_{1-x}$ N(x=0.2及び0.8)を用い、イオン注入によりTb(510 $^{14}$ /cm $^{2}$ )を添加した。注入後、結晶性回復のために窒素希釈アンモニア中で1100 $^{circ}$ C,120秒の熱処理を行った。時間分解フォトルミネッセンス測定より得られたTbの $^{5}$ D $_{4}$ - $^{7}$ F $_{6}$ 遷移に関する発光の減衰特性をレート方程式を用いて評価した。従来のTb内遷移に加え、母材内のバンド間遷移再結合,非輻射再結合過程を考慮したレート方程式を用いて減衰現象及びその温度依存性をフィッティングした結果、Al組成の増加により母材からTbへのエネルギー移送効率が向上すること及びTbから非輻射再結合中心へのエネルギー移送が減少することが結論できた。