高純度GaN結晶の光にくさの主要因は炭素の含有割合で異なることを阪大が確認

具体的には、炭素濃度を意図的に変化させた複数のGaN結晶に対し、ODPL法による発光効率測定を実施。その結果、炭素を含む割合が数億分の1(炭素濃度では1014cm-3台前半)でわずかに変化しても、発光効率が高感度に変化することが判明。住友化学が開発した、8.8億分の1以下の濃度でしか炭素を含まない高純度なGaN結晶であっても、炭素濃度を計測することができることが確認されたという。

また、炭素濃度と非発光性再結合頻度の関係を考慮すると、炭素を含む割合が2.5億分の1(炭素濃度では3.5×1014cm-3)以下になると、GaNにおける非発光(光りにくさ)の主要因が炭素から原子空孔に切り替わることも確認したとする。

研究チームでは今回の成果について、結晶の破壊や電極の形成などの複雑な工程を必要とせず、GaN結晶に光を当てるだけで微量の炭素濃度が瞬時に定量できることを示すものであり、今後のGaNデバイスの信頼性向上に寄与するだけでなく、計測結果をウェハ製造工程にフィードバックすることで、さらなる高純度GaN結晶の開発・製造を加速させるものとしている。
（波留久泉）