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| 日本罗姆试制出使用GaN结晶非极性面的发光二极管 |
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作者：佚名 来源：转载 发布日期：2007-9-17
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日本罗姆试制出使用GaN结晶非极性面的发光二极管（LED），并公布了LED的特性以及生成结晶的方法。该成果已于2007年3月27日～30日在日本青山学院大学相模原校园举办的“第54届应用物理学相关联合演讲会”上发表（演讲编号：30a-ZM-7）。在发表中，还介绍了此前该公司成功实现连续振荡的非极性蓝紫色半导体激光器（参阅本站报道）。
通常，蓝色LED以及蓝紫色半导体激光器之类的InGaN类发光元件，是在称为GaN结晶c面的极性面上形成元件。非极性面为c面法线方向的面。如果在非极性面上制作发光元件，便可减弱导致发光效率降低的原因之一的压电电场，因此发光效率有望得以提高。当利用极性面时，由于InN的光栅常数大于GaN的光栅常数，因此InGaN层上就会产生压电分极，从而出现压电电场。由于压电电场使注入的电子与空穴在空间上分离、再结合的几率减小，因此内部量子效率下降。
罗姆非极性LED的特点是大幅减少了层压缺陷。据介绍，此次能够防止出现层压缺陷，是因为去掉了在晶圆前表面平坦部分生成结晶所必需的AlN缓冲层。此前，AlN层一直是产生层压缺陷的原因。该公司的非极性LED采用GaN底板，利用m面作为生成面。使用与m面几乎平行的GaN底板的面，并将生成时的V族与III族的原料供给量比（V/III比）定为1000～3000，这样一来，虽然取消了AlN的缓冲层，但仍成功地保持了结晶的平坦性。
新LED在20mA驱动时的光输出为4mW，外部量子效率为7%。发光波长为453nm。元件尺寸为300μm见方。已确认可在最高100mA的电流下驱动，从罗姆演讲时使用的幻灯片来看，此时的光输出约为16mW。虽然20mA驱动时的外部量子效率，尚不到美国加州大学圣塔巴巴拉分校（University of California，Santa Barbara，UCSB） 教授中村修二的研究小组所开发出的非极性LED的38.9%，但罗姆的发光波长较长（参阅本站报道）。中村等人开发的LED的发光波长约为407nm。业界普遍认为，发光层上使用InGaN的LED的波长越长，提高外部量子效率就越难。这是因为，波长越长，添加In的比率就越高，InGaN层内产生的压电电场就会增强，从而使内部量子效率降低。
难以实现长波长化，这一问题在半导体激光器上同样存在。因此，绿色半导体激光器至今仍未开发成功。该公司的目标是力争使其开发的非极性激光器实现长波长化，将绿色半导体激光器变为现实。 |
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