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近藤 正樹*; 岡田 浩*; 関口 寛人*; 若原 昭浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武
no journal, ,
AlGaN/GaN高移動度トランジスタ(HEMT)構造の3端子発光素子は、多数キャリアによって励起された希土類元素の内殻遷移によって発光するため、耐放射線性に優れた極微細発光素子としての応用が期待されているが、発光効率などの改善が課題となっている。今回、シングルヘテロ構造又はダブルヘテロ構造のAlGaN/GaN HEMT 3端子発光素子をEuイオン注入によって作製し、その発光特性を調べた。作製したデバイスからは、ソース・ドレイン間にバイアス電圧を加えることにより明瞭な赤色の発光が得られ、これは発光スペクトルの解析から、Euイオンの
D
F
遷移によるものであることがわかった。また、ダブルヘテロ構造では、シングルヘテロ構造に比べてEuイオン注入前後のチャネル抵抗が大きく変化しており、ダブルヘテロ構造にすることで電流の閉じ込めが行われて、発光効率の改善や動作電圧の低減が可能であることが明らかとなった。
岡田 浩*; 近藤 正樹*; 関口 寛人*; 若原 昭浩*; 大島 武; 佐藤 真一郎
no journal, ,
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。
岡田 浩*; 岡田 雄樹*; 関口 寛人*; 若原 昭浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武
no journal, ,
耐放射線性デバイスの開発においては、デバイスの照射効果を理解するだけでなく、デバイスを構成する個々の材料の照射効果を明らかにする必要がある。今回は、耐放射線性窒化物半導体デバイスの開発に必要な知見を得るために、LED(Light Emittnig Diode)構造を持つp型及びn型窒化ガリウム(GaN)の陽子線照射による電気抵抗変化を調べた。380keV陽子線を1
cm
照射すると、電気抵抗値がn型GaNでは約10倍しか増加しないのに対し、p型GaNでは10
倍に増加したことから、GaNデバイスの照射劣化は正孔捕獲準位の生成が強く影響していることが示唆された。
岡田 浩*; 岡田 雄樹*; 関口 寛人*; 若原 昭浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武
no journal, ,
窒化ガリウム(GaN)などの窒化物半導体は、広いバンドギャップに加えて機械的、化学的安定性を有していることから、宇宙空間などの苛酷環境下で動作するデバイスへの応用が期待されている。今回は、GaN系発光デバイスの耐放射線性を調べるために、n型層およびp型層に380keV陽子線照射を行い、照射前後での電気抵抗の変化を調べた。n型層では110
cm照射後でも抵抗値に変化がないのに対し、p型層では110cm照射後に明らかな抵抗増加が起こり、110
cm照射後には6桁以上の抵抗増加が生じた。これは、p型層の正孔密度が10
cm
程度とn型層の電子密度に比べて1桁以上低いことに起因していると考えられる。このような結果は過去に我々が報告したフォトルミネッセンス強度の変化と良い一致を示しており、両者は同一の照射効果に起因している可能性がある。