半導体低次元マイクロナノ構造を基盤とした可視光発光デバイス、特に500〜600 nm波長帯の黄緑色光源は、高い発光効率、長寿命、低消費電力などの特長から、超高解像度ディスプレイや照明、単一分子センサーやイメージングなどの分野で広く応用されている。高性能低次元黄緑色発光デバイスは、発光材料の作製、デバイス構造、並びに発光デバイスの「Green/yellow gap」と「Efficiency droop」などの問題により深刻な制限を受けており、低次元マイクロナノ構造黄緑色発光デバイスの開発と応用に大きな影響を与えている。本研究では、単一のガリウムドープ酸化亜鉛（ZnO:Ga）マイクロワイヤーとp型InGaN基板を用いてヘテロ接合基黄光発光ダイオードを作製した。出力波長は約580 nmで、半値全幅は約50 nmである。注入電流の増加に伴い、スペクトルのピーク位置と半値全幅はほとんど変化せず、InGaN系光源で一般的に見られる量子スターク効果は観測されなかった。デバイスの対応する色座標は常に黄色領域内に位置している。さらに重要なのは、高電流注入下でもデバイスの外部量子効率は大きく低下しなかったことである。単一のZnO:GaマイクロワイヤーおよびInGaNの光励起発光スペクトルと、n‐ZnO:Ga/p‐InGaNヘテロ接合のエネルギーバンド構造理論を組み合わせることで、本作製デバイスの発光はZnO:GaマイクロワイヤーとInGaN接合部界面でのキャリアの放射再結合によるものであり、デバイスのドロップ効果が著しく抑制されていると推測できる。実験結果は、n‐ZnO:Gaマイクロワイヤー/p‐InGaNヘテロ接合が高性能・高輝度の低次元黄光発光ダイオードの製造に使用できることを示している。

黄光発光ダイオード;ガリウムドープ酸化亜鉛マイクロワイヤー;インジウムガリウム窒化物;外部量子効率;ドロップ効果