SCSL クラッドを用いた LD の作製

(11¯22) GaN 基板上に, InGaN/AlGaN SCSL クラッド層を用いた LD の作製を試みた. SCSLは比較的低温で成長するため, ドナー型不純物が多く取り込まれ, p型化が難しいと懸念 される. ^{光閉じ込めには}n^{型層側の閉じ込め}, つまり基板に光が逃げないことが重要であるこ とから, p型クラッド構造には従来通りのAlGaN/GaN SLを用いることとした. この構造は 臨界膜厚を超えないように設計されている. 以下ではその構造評価の結果について述べる.

6.3.1 XRD ^測定

図6.15に, この試料のXRD 2θ/ωスキャンプロファイルを示す. X線の入射面が[1¯100]を 含む配置(配置A)と, [¯1¯123]を含む場合(配置B)の2種類の配置で測定を行った. 図6.15(a) に示すように,^対称面(11¯22)^のXRD 2θ/ωスキャンプロファイルにはSCSL^{に由来するサテ} ライトピークのほかに, 活性層であるInGaN/GaN DQW由来のサテライトピークが見られ る. これらのピークは配置M, 配置C^∗ のいずれにおいても観測された. DQW由来のサテラ イトピークの位置と周期から構造を解析すると, InGaN QW^のIn^組成: 28.7%, ^井戸幅: 4.0 nmと見積もられた. この構造は理論上は約520 nmで発光する構造であり, 図5.1において目 標とした構造を作製することができた.

また, 図6.15(b), (c)に示すように, いずれの配置においても対称面(11¯22)のωスキャンで

60 65 70 75 2θ [degree]

X R D in te ns ity [a rb .u ni ts

]

SL -1^st

SL -2^nd InGaN/GaN SL -1^st

DQW

(a)

配置M 配置C*

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3

∆ω [degree]

XR D in tens ity [a rb. u nits

] GaN

SCSL AlGaN

MQW

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3

∆ω [degree]

XR D in tens ity [a rb. u nits

] GaN

SLWG AlGaN

MQW

2θ [degree]

配置M

(b) (c)

配置C*

図6.15 (11¯22) InGaN/AlGaN SCSLクラッド層を用いたLD構造の(a) XRD 2θ/ωス キャンプロファイル. 配置M,配置C^∗の2通りで測定を行った. (b) 対称面(11¯22) の配 置M, (c)配置C^∗におけるωスキャンプロファイル.

RMS: 0.93 nm

0.00 Height [nm] 4.52

[112 3]

[1100]

1 µm

図6.16 (11¯22) InGaN/AlGaN SCSLクラッド層を用いたLD構造のAFM像.

は各層のGaN に対する傾きは検出されなかったため, コヒーレント成長していることが確認 できた.

6.3.2 AFM 測定

AFM測定の結果を図6.16に示す. RMS粗さは1 nm 以下であり, 比較的平坦性は高いと 言える. また, [¯1¯123]方向に沿ったファセット構造が見られる. これは{n¯n01}^{で構成されて} いると考えられる.

6.3.3 ^断面 TEM ^測定

活性層付近の断面HR-TEM^像を図6.17^に示す. TEM測定は破壊測定であるため, ^本節に

おいてXRD, AFM, PL測定を行った試料とは異なる試料を用いた. ただし, QW以外の構造

はほぼ同じである. 各層とも, 非常に平坦なヘテロ界面を有している. 特にInGaN QW/GaN 障壁層界面が平坦であることから, 均一性の高い発光が期待される. ^また, InGaN/GaN

SLWG, InGaN/AlGaN SCSLに関しては, ほぼ設計通りの規則的な周期構造が観測されてお

り, 制御性良くLD構造の結晶成長を行うことに成功した.

PLスペクトル

室温において(11¯22)InGaN/AlGaN SCSLクラッド層を用いたLD構造のPLスペクトル を測定した. 励起光にはInGaN LD(波長 405 nm, CW) を用い, InGaN/AlGaN SCSLと

50 nm

SCSL GaN

InGaN/GaN SLWG InGaN/GaN SLWG

AlGaN EBL: 7.7 nm GaN: 18.0 nm GaN: 15.4 nm

GaN: 17.7 nm InGaN QW: 2.5 nm InGaN QW: 2.5 nm

[1100]

図6.17 (11¯22) InGaN/AlGaN SCSLクラッド層を用いたLD構造の断面HR-TEM像.

InGaN/GaN DQWが励起される条件で測定を行った. ^{その結果を図}6.18^に示す. 430 nm^付 近にInGaN/AlGaN SCSLからの発光が見られる. また, QWからの緑色発光が観測され, そ のピーク波長は552.0 nm (2.25 eV), FWHMは53.9 nm (217 meV)であった. 図3.11と比 較すると, (11¯22)InGaN QWの中では非常に均一な発光であることが分かる.