InGaN / GaN多重量子ウェルのナノスケールV字型ピット

InGaN / GaN多重量子ウェルのナノスケールV字型ピット

GaNベースの発光ダイオード(LED)ソリッドステート照明は、高い変換効率、長寿命、環境への配慮などの多くの利点があるため、近年最も重要な照明技術になっています。 天然のGaN基板がないため、GaNベースのLED構造は通常、(0001)c面サファイア基板上に製造されます。 貫通転位(TD)は、サファイア基板間の格子定数と熱膨張係数の不一致によって形成される界面エネルギー差によって引き起こされます。 TDによって引き起こされる高密度の非放射再結合中心は、発光デバイスの量子効率を大幅に低下させます。 通常、開いた六角形、逆ピラミッド、および(10-11)ファセット側壁を持つV字型ピット(Vピット)は、TDに沿ったInGaN / GaN多重量子井戸(MQW)で観察できます。

1. LEDウェーハ断面のV字型ピットとは何ですか?

After successfully etched some test patterns in our GaN LED wafers, we took some SEM images of mesa cross-sections. However, we spotted an unusual shape in some of the images as follows:

最初にエッチングされたメサのSEM画像opp-GaN層は奇妙な形をしているように見える-Vピット

このようなものを見たことがありますか? あなたはそれが何であるかについて何か考えがありますか?

実際、すべてのGaN LEDウェーハが、Vピット(V字型ピット)またはV欠陥と呼ばれるLEDエピタキシーの成長中にそれを生成することはごく普通のことです。 この方法でのみ、LED構造が光を発することができます。 そして、Vピットはp-GaN層で満たされています。

V字型ピットの詳細については、以下をご覧ください。 有機金属化学蒸着によって成長させた窒化物膜におけるV字型ピットの形成

2. GaNLEDウェーハのVPitの影響

以前の研究では、LED構造に埋め込まれたMQWの下の事前ひずみ層または超格子(SLS)が層のひずみを緩和できると主張していました。 ただし、SLSペアが増えるとひずみエネルギーが蓄積されます。 次に、部分的なひずみ緩和により、Vピットが形成されます。 Vピットサイズは約200〜250nmに最適化されており、開き角は60°です。 一部の報告によると、V字型のピットは、非放射再結合の抑制や発光効率の向上など、InGaNベースのLEDで積極的な役割を果たすことができます。

一部の科学者は、界面のひずみエネルギーと転位を注意深く制御および設計することで電気的および光学的特性を改善し、それによってInGaNベースの青色LEDの効率を高めています。 高角度円形暗視野走査透過電子顕微鏡法とアトムプローブトモグラフィーの使用により、Vピットの傾斜領域に薄い量子井戸が存在することが確認されました。その厚さとIn濃度は平坦領域よりもはるかに薄いです。 これは、V字型のピット内の糸の転位が電荷の横方向の移動のエネルギー障壁として機能することを示しています。 Vピットと(1011)面から導出されたエネルギー障壁の影響について説明します。 InGaN QWのより高いVピットエネルギー障壁の高さは、TDでの非放射再結合を効果的に抑制し、それによって内部量子効率(IQE)を向上させることができます。 超格子層は、ナノレベルのVピットを操作し、最高のVピットサイズを取得して、高効率の青色波長InGaN / GaNLEDを実現するために使用されます。

詳細については、メールでお問い合わせください。 [email protected][email protected].

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