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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。
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
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
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。
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。
岡田 浩*; 竹本 和正*; 下條 貴史*; 秦 貴幸*; 古川 雄三*; 若原 昭浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武
no journal, ,
発光素子とトランジスタを一体にした新しい窒化物半導体三端子型発光デバイスを開発し、その特性を評価した。デバイスの作製には
-Al
O
(0001)基板上に有機金属気相成長法(MOVPE)によってエピタキシャル成長したAlGaN/GaNのHEMT構造を用いた。まず、イオン注入のマスク層としてSiO層を堆積し、フォトリソグラフィーにより注入領域の窓開けを行った後に、Euを200keV, 5
10
cm
でイオン注入した。イオン注入後はNHとN混合ガス雰囲気中で1050C, 60分間のアニールを行った。その結果、作製したデバイスは、室温においてゲートバイアスによるドレイン電流制御性を含む良好なFET動作を示した。チャネルにイオン注入を行ったデバイスでは、イオン注入を行わなかったデバイスに比べるとチャネル抵抗の増大が見られ、またドレイン電極端で赤色の発光が観測された。これらの結果は衝突励起によりEuからの発光が得られたことを示しており、このような従来デバイスと異なる発光機構を持つデバイスは、放射線性損傷に強い宇宙用発光素子として期待できる。
