高感度STEM/EDSと3DAPによるLED解析LED Device Analysis using Sensitive STEM/EDS and APT

LEDデバイスの発光中心である量子活性井戸層(MQW)は、Inドープ層が積層された構造で、各ドープ層のIn濃度や分布が発光特性へ大きな影響を及ぼすことが知られています。しかし、Inドープ層の厚さは数nmしかなく、詳細に分析できる手法は限られています。このようなケースでは、高感度STEM/EDSおよび3次元アトムプローブ(3DAP)は有効な分析手法であり、これらの手法で評価した事例をご紹介します。

高感度EDSによるマッピング

シリコン・ドリフト型EDS検出器(SDD)4台を搭載したSTEM装置を適用することで、高感度で明瞭な元素 マッピングをご提供できます。また、短時間でデータ取得が可能なため、試料への電子線ダメージを最小限に抑えることができます。

高感度EDSによるマッピング(断面STEM像)
断面STEM像

測定時間10分

高感度EDSによるマッピング(高感度EDS像)
高感度EDS像

測定時間10分

高感度EDSによるマッピング(従来EDS像)

測定時間60分

高感度EDSによるマッピング(従来EDS像)

従来EDS像

p-GaN層中のMg分布

LEDでは、量子井戸構造の活性層をp型とn型半導体で挟んだpnダイオード構造を有し、外部電源からp型 半導体を通じてホールが供給され、n型半導体を通じて電子が供給されます。一般的なInGaN量子井戸(MQW)構造をもつLEDでは、主にMgをアクセプタとしてドープすることでp型化を実現しています。3DAP解析により、層中のMgはクラスタ化しており、局所的な分布をもっていることが分かります。

3DAPによるIn濃度の算出

3DAPによるIn濃度の算出

3DAPは、3次元データが得られるだけでなく、マトリックス効果やミキシングの影響を含まない、高精度な濃度プロファイルを提供可能です。3DAPでMQWを分析した結果、各ドープ層にInが約10atomic%の濃度でドープされていることが分かりました。

3DAPによるIn濃度の算出

等濃度面表示によるInの濃度分布評価

多様な等濃度面表示により、濃度分布の評価が可能です。

3DAPによるIn濃度の算出

[ 更新日:2022/07/21 ]

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