ピエゾ電界
【ぴえぞでんかい】

piezoelectric fields

結晶構造の歪みによって生じた圧電分極によって発生する電界。窒化インジウムガリウム（InGaN）など窒化ガリウム（GaN）系半導体を発光層にしている青色LEDや緑色LEDの外部量子効率を低下させる一因となる。LEDにとどまらず、青紫色半導体レーザーの消費電力低減技術、さらには緑色半導体レーザーを実現する技術としても注目を集めている。
たとえばInGaN系LEDの市販品では、GaN結晶の極性面であるc面（0001）を成長面とし、その法線方向（c軸）を成長軸としてInGaN層などを積層している。その際、成長軸であるc軸方向にピエゾ電界が生じてしまう。このことが原因となって発光層に注入される電子と正孔が離れ、発光に寄与する再結合確率が低下する。そのため内部量子効率が低くなり、外部量子効率の低下につながる。
c軸方向にピエゾ電界が生じるのは、InGaN層の結晶構造が歪んで圧電分極が生じるためである。InGaN層を構成する窒化インジウム（InN）とGaNのa軸方向の格子定数に差があることが原因だ。圧電分極のほかInGaN層には結晶構造上、自発分極も生じる。ただし圧電分極のほうが大きいため、自発分極による電界はピエゾ電界に比べて非常に小さい。
ピエゾ電界はc軸方向に沿って発生するので、InGaN層の成長軸をc軸方向から傾いた方向に設定すれば、成長軸方向へ及ぼすピエゾ電界の影響を弱められ、外部量子効率の向上につながる。そこで、GaN結晶のc面に垂直なa面やm面と呼ばれる非極性面、あるいはc面に対して傾いた半極性面と呼ばれる面を成長面とし、それぞれの面の法線方向を成長軸としてInGaN系LEDを作る研究が盛んになりつつある。

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日経BP社 「プロフェッショナル用語辞典　環境テクノロジー」 JLogosID : 8523708