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紫外線エピタキシャルウエハ技術開発概論

UVLEDは有機金属化学気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)を使用してサファイア基板上にLED構造のエピタキシャル層を成長している。

図は、典型的なチップ構造の断面図である。

青色LEDは、InGaNを発光層とし、In組成を変化することで、その発光波長は赤外から紫外まで変化する。発光効率は波長400~420nmで最大になり、それより長波長側で緩やかに減少し、短波長側では、380nm以下で急激に減少する。GaN系の最短波長は、GaNのバンドギャップ3.4eV(365nm)であるので、更に短波長化するためにはAlN6.2eV(200nm)を利用して四元混晶AlInGaN系を用いる。

サファイア基板上にはバッファ層、n型GaNコンタクト層、DH構造のキャリア閉じ込め層には、活性層よりバンドギャップの広いAlGaNで活性層を挟み、p型GaNコンタクト層、最後に透明電極を形成する。

380nm以下で急激に効率が劣化する原因は、InGaN層の組成不均一が減少して転位の影響を受け始めること、及びGaNが波長370nm以下の光を吸収するためである。したがって効率改善のためには、「活性層のIn組成不均一の増大」「転位密度の低減」「GaNによる吸収の低減」が必要である。

LED図

UV‐LEDの出力推移

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