DE112007002539T5

DE112007002539T5 - ZnO-Schicht und lichtemittierende Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE112007002539T5
Application number: DE112007002539T
Authority: DE
Inventors: Akio Ogawa; Michihiro Sano; Hiroyuki Kato; Hiroshi Kotani; Tomofumi Yamamuro
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-09-10
Also published as: JPWO2008050479A1; WO2008050479A1; JP5187634B2; US7728347B2; US20090236598A1

Abstract

Eine ZnO-Schicht, die mit S dotiert ist und eine Übergangsenergie aufweist, die um 0,6 eV oder größer schmäler ist als ein Bandabstand von ZnO.

Description

Bereich der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine ZnO-Schicht und eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung, und genauer eine besonders für Emission von grünem Licht geeignete ZnO-Schicht und eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung.
Stand der Technik
Hauptsächliche Trends bei grünes Licht emittierenden Dioden (LED), die gegenwärtig in praktischer Verwendung sind, sind In_xGa_1-xN-haltige LED und GaP-haltige LED.
Eine In_xGa_1-xN-haltige LED wird zum Beispiel auf einem Saphir-Substrat ausgebildet. Zum Beispiel werden nacheinander auf einer polaren (0001) Ebene eines Saphir-Substrats eine Pufferschicht, eine n-leitende GaN-Kontaktschicht, eine InGaN-Emissionsschicht, eine p-leitende GaN-Plattierschicht und eine p-leitende GaN-Kontaktschicht ausgebildet. Grüne Emission kann erhalten werden durch Verändern einer In-Zusammensetzung eines In_xGa_1-xN in der InGaN-Emissionsschicht.
Bei einer GaP-haltigen LED kann grüne Emission (z. B.: 2,25 eV bis 2,45 eV) durch Verwenden von Ga_1-xAl_xP-Halbleitermaterial erhalten werden. Diese LED ist jedoch nicht praktisch verwendbar, da Emission ein indirekter Übergang ist und eine Emissionsintensität schwach ist. Eine Emissionsleistung kann durch Dotieren von lumineszierenden Zentren in GaP vergrößert werden, die Gruppe V ersetzen und isoelektronische Fallen genannt werden. Wenn N als isoelektronische Fallen ausgewählt wird, findet gelb-grüne Emission bei einer Wellenlänge von 565 nm statt.
Eine hohe Emissionsleistung bei einer externen Quantenausbeute von etwa 50% kann für eine blaue In_xGa_1-xN-LED erhalten werden. Eine solch hohe Quantenausbeute kann jedoch nur in einem Bereich von ultraviolett in einem Bereich von 360 nm bis blau in einem Bereich von 460 nm erhalten werden, und bei dem längeren Wellenlängenbereich ist eine Ausbeute merklich verringert. Zum Beispiel weist grün in einem Bereich von 530 nm eine Ausbeute auf, die etwa die Hälfte derjenigen von blau ist. Verbessern einer Ausbeute einer grünen LED ist wichtig, wenn man Anwendungen für eine Flüssigkristallanzeige ins Auge fasst, die als Hintergrundbeleuchtung LED's der drei Primärfarben verwendet: blau einer InGaN-haltigen LED, grün einer InGaN-haltigen LED, und rot einer AlGaInP-haltigen LED.
Eine Ausbeute einer grünen LED wird verringert durch ein Phänomen, das auftritt, wenn eine Mischkristall-In-Komponente von In_xGa_1-xN, das als das Material der Emissionsschicht verwendet werden soll, erhöht ist. Durch Verwenden eines In_xGa_1-xN-Mischkristalls als dem Material der Emissionsschicht wird blaue Emission bei einer Wellenlänge von etwa 470 nm erhalten bei einer In-Zusammensetzung von etwa 20%, und grüne Emission bei einer Wellenlänge von etwa 520 nm wird erhalten bei einer In-Zusammensetzung von etwa 35%. Bei einer In-Zusammensetzung von 20% oder höher findet jedoch Phasentrennung statt. Charakteristika grüner Emission werden durch Phasentrennung verschlechtert.
Da die In_xGa_1-xN-Emissionsschicht bei der oben beschriebenen LED-Struktur dünn ist, wächst diese Schicht in Gitteranpassung zu der relativ dicken, n-leitenden GaN-Kontaktschicht. Die In_xGa_1-xN-Schicht wird daher mit Spannung bzw. Deformation im Kristall ausgebildet. In_xGa_1-xN mit einer hohen Mischkristall-In-Zusammensetzung weist eine viel größere Gitterkonstante als diejenige von GaN auf. Daher ist im Kristall der In_xGa_1-xN-Emissionsschicht, die dem Gitter der GaN-Kontaktschicht angepasst ist, Druckspannung enthalten. Aufgrund von Druckspannung wird ein piezoelektrisches Feld in der In_xGa_1-xN-Schicht erzeugt, so dass Ladungsträger (Elektronen und Leerstellen) im Kristall räumlich voneinander getrennt sind und eine Rekombinationswahrscheinlichkeit verringert ist. Dies führt zu einer verringerten internen Quantenausbeute der LED. Da eine Vorrichtung angesteuert wird, die ein piezoelektrisches Feld erzeugt, nimmt ein Ansteuerstrom zu und verschiebt sich die Emissionsfarbe zu der Seite der kürzeren Wellenlänge.
8 veranschaulicht ein Banddiagramm einer Doppelheterostruktur von GaAlP/GaP/GaAlP einer GaP-haltigen LED. Heteroübergang von GaP/Ga_1-xAl_xP weist eine Struktur vom Typ II auf. Daher kann eine GaP-haltige LED mit einer Doppelheterostruktur oder einer Quantentopfstruktur Ladungsträger nicht in eine Emissionsschicht einschließen. Es ist daher schwierig, die Emissionscharakteristika zu verbessern. Eine herkömmliche lichtemittierende Diode weist daher Homoübergang auf und ihre Emissionsleistung ist niedrig. Eine LED mit isoelektronischen N-Fallen in GaP weist Homoübergang und eine Emissionsleistung von einigen % auf und ergibt gelb-grüne Emission bei einer Wellenlänge von 565 nm bis 570 nm.
JP-A-2004-296459 offenbart eine lichtemittierende Vorrichtung unter Verwendung von mit Se oder S dotiertem ZnO als dem Material einer Emissionsschicht. Sie beschreibt, dass diese lichtemittierende Vorrichtung blaue Emission bei 420 nm ergibt (siehe z. B. Paragraph [0090]). Sie beschreibt auch, dass die lichtemittierende Vorrichtung eine Emissionswellenlänge von 370 nm bis 440 nm in Abhängigkeit von einer Se- oder S-Konzentration aufweist (siehe z. B. Paragraphen [0077] und [0091]).
Offenbarung der Erfindung
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine ZnO-Schicht mit einer neuartigen Struktur, die eine Emissions-Peak-Wellenlänge von Blau (z. B. 420 nm) oder länger aufzuweisen vermag, und eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit dieser ZnO-Schicht als eine Emissionsschicht zur Verfügung zu stellen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine ZnO-Schicht, die eine Emissions-Peak-Wellenlänge von grün (z. B. blau-grün bei einer Wellenlänge von 500 nm) aufzuweisen vermag, und eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit dieser ZnO-Schicht als ein Emissionsschicht zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine ZnO-Schicht zur Verfügung gestellt, die mit S dotiert ist und eine Übergangsenergie aufweist, die um 0,6 eV oder größer schmäler als ein Bandabstand von ZnO ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, die aufweist: eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps gegenüber dem ersten Leitfähigkeitstyp; eine Emissionsschicht angeordnet zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht, wobei die Emissionsschicht eine mit S dotierte ZnO-Schicht enthält und eine Übergangsenergie aufweist, die um 0,6 eV oder größer schmäler als ein Bandabstand von ZnO ist; eine erste Elektrode, die elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist; und eine zweite Elektrode, die elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist.
Durch Verwenden einer ZnO-Schicht, die mit S dotiert ist und eine Übergangsenergie aufweist, die um 0,6 eV oder größer schmäler als ein Bandabstand von ZnO ist, kann eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung erhalten werden, die eine Emission bei einer langen Wellenlänge von blau (z. B. 420 nm) oder länger, insbesondere Emission von blau-grün (z. B. eine Wellenlänge von 500 nm) ergibt.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein filmausbildendes System zum Ausbilden einer ZnO-Schicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
2 ist ein Graph, der PL-Spektren von ZnO-Schichten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und einem Vergleichsbeispiel darstellt.
3 ist ein Graph, der PL-Spektren von bei verschiedenen Temperaturen ausgebildeten ZnO-Schichten darstellt.
4 ist ein Graph, der PL-Spektren von ZnO-Schichten darstellt, die bei verschiedenen Werten der ZnS-Strahlen ausgebildet wurden.
5A ist eine schematische Querschnittsansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und 5B und 5C sind schematische Querschnittsansichten, die Beispiele der Struktur einer Emissionsschicht veranschaulichen.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
7 ist ein Banddiagramm einer Doppelheterostruktur von ZnMgO/ZnO/ZnMgO.
8 ist eine Bandstruktur einer Doppelheterostruktur von GaAlP/GaP/GaAlP.
Beste Weise zum Ausführen der Erfindung
Als erstes erfolgt unter Bezugnahme auf 1 eine Beschreibung eines ZnO-Schicht-Wachstumverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (ein Verfahren zum Wachstum einer ZnO-Schicht während Schwefel (S) ausgestrahlt wird). 1 ist ein schematisches Diagramm eines filmausbildenden Systems. Als das Filmausbildungsverfahren wird Molekularstrahlepitaxie (MBE) verwendet.
Eine Substratheizung 8 wird in einer Ultrahochvakuumkammer 1 angeordnet und ein Substrat 9, das als eine unterliegende Schicht für Kristallwachstum verwendet werden soll, wird durch die Substratheizung 8 gehalten. Das Substrat 9 kann ein Saphir-Substrat (Al₂O₃), ein SiC-Substrat, ein GaN-Substrat, ein ZnO-Substrat oder dergleichen sein. Um eine ZnO-Schicht mit einer guten Kristallinität auszubilden, ist ein Substrat mit geringerer Gitteranpassung bevorzugt. Es ist daher am meisten bevorzugt, ein ZnO-Substrat zu verwenden.
Es kann ein ZnO-Substrat verwendet werden, das irgendeine von einer +c-Ebene, einer –c-Ebene, einer a-Ebene und einer m-Ebene aufweist (eine ZnO-chicht kann man auf irgendeiner von der +c-Ebene, –c-Ebene, a-Ebene und m-Ebene wachsen lassen). Die Beschreibung wird unter der Annahme fortgesetzt, dass man eine ZnO-Schicht auf einer +c-Ebene eines ZnO-Substrats wachsen lässt.
Die Ultrahochvakuumkammer 1 ist mit einer Zn-Zuführungsvorrichtung (orig.: ”source gun”) 2, einer O-Zuführungsvorrichtung 3, einer ZnS-Zuführungsvorrichtung 4, einer Mg-Zuführungsvorrichtung 5, einer N-Zuführungsvorrichtung 6 und einer Ga-Zuführungsvorrichtung 7 ausgestattet. Die Zn-Zuführungsvorrichtung 2, ZnS-Zuführungsvorrichtung 4, Mg-Zuführungsvorrichtung 5 und Ga-Zuführungsvorrichtung 7 weisen Knudsen-Zellen zum Aufnehmen von festen Zn-, ZnS-, Mg- bzw. Ga-Quellen auf, und stoßen Zn-, ZnS-, Mg- bzw. Ga-Strahlen aus.
Die O-Zuführungsvorrichtung 3 und N-Zuführungsvorrichtung 6 weisen jeweils eine elektrodenlose Entladungsröhre auf, die eine Hochfrequenzwelle verwendet (z. B. 13,56 MHz). Die O-Zuführungsvorrichtung 3 und N-Zuführungsvorrichtung 6 erzeugen in den elektrodenlosen Entladungsröhren Sauerstoff- und Stickstoffgas-Radikal, und stoßen einen O-Radikal-Strahl bzw. einen N-Radikal-Strahl aus. Von den jeweiligen Zuführungsvorrichtungen ausgestoßene Strahlen können zur gleichen Zeit dem Substrat 9 zugeführt werden, um eine ZnO-Schicht mit einer erwünschten Zusammensetzung wachsen zu lassen.
Eine Vorrichtung (orig.: ”gun”) mit Reflexionsbeugung schneller Elektronen (RHEED) 10 und ein Schirm 11 zum Anzeigen eines RHEED-Bildes sind auf der Ultrahochvakuumkammer 1 angebracht. Ebenheit einer gewachsenen ZnO-Schicht wird durch ein RHEED-Bild beurteilt. Eine Vakuumpumpe 12 evakuiert das Innere der Ultrahochvakuumkammer 1. Ultrahochvakuum ist Vakuum mit einem Druck von 1 × 10^–7 Torr oder niedriger.
Es erfolgt eine Beschreibung eines ZnO-Schicht-Wachstumverfahrens. Als erstes wird ein gewaschenes Substrat 9 durch die Substratheizung 8 gehalten, die Substratoberfläche wird durch thermisches Tempern weiter gereinigt. Zum Beispiel wird thermisches Tempern durchgeführt für 30 Minuten bei 900°C im Hochvakuum von 1 × 10^–9 Torr.
Als nächstes werden gleichzeitig ein Zn-Strahl, ein O-Radikal-Strahl und ein ZnS-Strahl zu dem thermischen Tempern unterzogenen Substrat 9 ausgestrahlt, um eine ZnO-Schicht wachsen zu lassen. Zum Beispiel wird eine Temperatur der Substratoberfläche auf 700°C eingestellt und man lässt eine ZnO-Schicht auf eine Dicke von 1 μm wachsen.
Ein Zn-Strahl wird zum Beispiel ausgestrahlt unter Verwenden von Zn mit 7N-Reinheit als eine feste Quelle und mit einem Teilchenstrom von 1 × 10¹⁵ Atomen/cm²s. Ein O-Radikal-Strahl wird zum Beispiel ausgestrahlt durch Einführen von reinem Sauerstoffgas mit 6N-Reinheit in die elektrodenlose Entladungsröhre mit 1 sccm, um das Sauerstoffgas-Radikal zu erzeugen, und mit einem Teilchenstrom von 3 × 10^–5 Torr. Ein ZnS-Strahl wird zum Beispiel ausgestrahlt unter Verwenden von Einkristall-ZnS mit 5N-Reinheit als eine feste Quelle und mit einem Teilchenstrom von 5 × 10¹⁴ Atomen/cm²s. Mittels dieses Wachstumverfahrens kann eine ZnO-Schicht ausgebildet werden, die transparent ist und eine gute Ebenheit aufweist.
Anstelle einer ZnS-Zuführungsvorrichtung kann eine S-Zuführungsvorrichtung, die nur S als eine feste Quelle verwendet, verwendet werden. Schwefelverbindung, wie zum Beispiel H₂S kann als eine Schwefelquelle verwendet werden.
Als nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf 2 eine Beschreibung von Experimenten zum Messen eines Photolumineszenz-Spektrums (PL) einer ZnO-Schicht, die durch das oben beschriebene Wachstumverfahren ausgebildet wurde. Als ein Vergleichsbeispiel wurde eine Probe einer ZnO-Schicht ausgebildet, die man bei der gleichen Substrattemperatur von 700°C ohne Ausstrahlen eines ZnO-Strahls wachsen lies, und es wurde ebenfalls ein PL-Spektrum des Vergleichsbeispiels gemessen.
Ein PL-Spektrum wurde durch Bestrahlen von He-Cd-Laser (Leistung 2 mW) bei einer Wellenlänge von 325 nm zu der ZnO-Schicht gemessen und Messen eines erhaltenen Emissionsspektrums durch Spektroskopie von Photolumineszenzlicht mit einem Photomultiplier. Durch energiedispersive Röntgen-Spektroskopie (EDX) bei den Proben sowohl des Ausführungsbeispiels als auch des Vergleichsbeispiels wurde eine Zusammensetzungsanalyse durchgeführt.
2 veranschaulicht PL-Spektren von sowohl dem Ausführungsbeispiel als auch dem Vergleichsbeispiel. Eine Abszisse des Graphen stellt eine Wellenlänge mit der Einheit nm dar, und eine Ordinate stellt eine Intensität der Photolumineszenz in einer willkürlichen Einheit dar. Eine Kurve A1 stellt ein Spektrum des Ausführungsbeispiels dar, und eine Kurve B1 stellt ein Spektrum des Vergleichsbeispiels dar.
Das Spektrum des Vergleichsbeispiels zeigt an, dass eine Emissions-Peak-Wellenlänge 378 nm ist, eine Halbwertsbreite (FWHM) etwa 9 nm beträgt und kaum Emission nahe bei einer Wellenlänge von 500 nm auftritt. Im Gegensatz hierzu zeigt das Spektrum des Ausführungsbeispiels an, dass eine Emissions-Peak-Wellenlänge (Peak-Wellenlänge mit der maximalen Intensität) nahe bei 500 nm (blau-grün) existiert, eine Halbwertsbreite dieses Peaks etwa 100 nm ist, und ein Peak nahe bei einer Wellenlänge von 378 nm sehr schwach ist.
Es wurde herausgefunden, dass durch Wachsen lassen einer ZnO-Schicht unter Ausstrahlen von S eine ZnO-Schicht ausgebildet werden kann, die eine Emissions-Peak-Wellenlänge nahe bei 500 nm (z. B. in einem Bereich von 490 nm oder länger und 510 nm oder kürzer) aufweist, was länger als die Wellenlänge von 378 nm entsprechend einem Bandabstand von ZnO ist, und die ein PL-Spektrum mit eine großen Halbwertsbreite (z.B. 50 nm oder breiter) aufweist.
Es wird betrachtet, bei welchem Ausmaß eine Übergangsenergie entsprechend einer Emissions-Peak-Wellenlänge in Bezug auf einen Bandabstand von ZnO schmal wird, wenn S dotiert ist. Mittels Teilen einer durch eine nm-Einheit dargestellten Emissions-Peak-Wellenlänge durch 1240 kann eine Übergangsenergie in einer eV-Einheit abgeschätzt werden.
Eine Emissions-Peak-Wellenlänge von nicht mit Fremdbestandteilen dotiertem ZnO beträgt 378 nm entsprechend einem Bandabstand von 3,28 eV. Eine Emissions-Peak-Wellenlänge von mit S dotiertem ZnO beträgt 500 nm entsprechend einer Übergangsenergie von 2,48 eV. Eine Emissions-Peak-Wellenlänge von 490 nm entspricht einer Übergangsenergie von 2,53 eV, und eine Emissions-Peak-Wellenlänge von 510 nm entspricht einer Übergangsenergie von 2,43 eV.
Eine Emissions-Peak-Wellenlänge entsprechend einer Übergangsenergie (3,28 eV – 0,6 eV = 2,68 eV), die um 0,6 eV schmäler ist als ein Bandabstand von ZnO, ist 463 nm, wohingegen eine Emissions-Peak-Wellenlänge entsprechend einer Übergangsenergie (3,28 eV – 0,7 eV = 2,58 eV), die um 0,7 eV schmäler ist, 481 nm ist. Es ist daher möglich abzuschätzen, dass, wenn S dotiert ist, eine Übergangsenergie erhalten wird, die um 0,7 eV oder größer (wenigstens 0,6 eV oder größer) schmäler ist als diejenige von nicht mit Fremdbestandteilen dotiertem ZnO.
Bei diesem Experiment betrug sowohl bei dem Ausführungsbeispiel als auch dem Vergleichsbeispiel eine S-Konzentration der ZnO-Schicht 0,1 Atom% oder weniger (eine EDX-Nachweisempfindlichkeit oder kleiner). Die ZnO-Schicht des Ausführungsbeispiels enthielt eine so kleine Menge an S, dass EDX-Zusammensetzungsanalyse sie nicht nachweisen konnte.
Als nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf 3 eine Beschreibung von dem Experiment zum Messen von PL-Spektren von Proben, die durch das oben beschriebene, dem Ausführungsbeispiel entsprechenden Verfahren bei verschiedenen Ausbildungstemperaturen der ZnO-Schicht von 700°C, 500°C und 300°C ausgebildet wurden. Ein Teilchenstrom von ZnS wurde auf 1 × 10¹⁵ Atomen/cm²s für jede Probe eingestellt. Eine S-Konzentration in jeder ZnO-Schicht veränderte sich mit den Filmausbildungstemperaturen von 700°C, 500°C und 300°C unter der Bedingung eines konstanten Teilchenstroms von ZnO. S-Konzentrationen der bei Filmausbildungstemperaturen von 700°C, 500°C und 300°C ausgebildeten Proben betrugen 0,1 Atom% oder kleiner (Nachweisempfindlichkeit oder darunter), 0,5 Atom% bzw. 2 Atom% gemäß EDX-Zusammensetzungsanalyse.
Kurven A2, A3 und A4 in 3 zeigen Spektren bei Filmausbildungstemperaturen von 700°C (S-Konzentration von 0,1 Atom% oder kleiner), 500°C (S-Konzentration von 0,5 Atom%) bzw. 300°C (S-Konzentration von 2 Atom%) an.
Ähnlich zu der in 2 dargestellten, dem Ausführungsbeispiel entsprechenden Probe, wies die Probe bei der Filmausbildungstemperatur von 700°C (S-Konzentration von 0,1 Atom% oder kleiner) einen starken Peak bei einer Wellenlänge nahe bei 500 nm und einen schwachen Peak nahe bei einem Bandabstand (378 nm) von ZnO auf. Im Gegensatz hierzu war, obwohl die Probe bei der Filmausbildungstemperatur von 500°C (S-Konzentration von 0,5 Atom%) einen Peak bei einer Wellenlänge nahe bei 500 nm aufwies, diese Peakintensität schwach, und es trat eine breite Emission nahe bei 600 nm auf, welche Kristalldefekten zugeschrieben werden kann, und verschwindet der Peak nahe bei dem Bandabstand von ZnO.
Bei der Probe bei der Filmausbildungstemperatur von 300°C (S-Konzentration von 2 Atom%) ist die Emissionsintensität bei einer Wellenlänge nahe bei 500 nm weiter abgeschwächt, ein klarer Peak verschwindet, und eine breite Emissionsintensität bei 600 nm wird stärker als jene bei 500 nm. Ein Peak nahe bei dem Bandabstand von ZnO verschwindet.
Es wurde untersucht, ob diese Veränderung bei den optischen Charakteristika von einer Veränderung bei der Filmausbildungstemperatur oder bei der S-Konzentration abhängt. Für die Studien wurden PL-Spektren von ZnO Schichten verglichen, die man bei ZnS-Teilchenströmen von 2 × 10¹⁴ Atomen/cm²s und 1 × 10¹⁵ Atomen/cm²s bei eine festgelegten Filmausbildungstemperatur von 500°C wachsen lies.
Eine S-Konzentration der ZnO-Schicht, die bei dem ZnS-Teilchenstrom von 2 × 10¹⁴ Atomen/cm²s ausgebildet ist, war 0,1 Atom% oder kleiner (Nachweisempfindlichkeit oder darunter) gemäß EDX-Zusammensetzungsanalyse. Wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, beträgt eine S-Konzentration der bei dem ZnS-Teilchenstrom von 1 × 10¹⁵ Atomen/cm²s und einer Filmausbildungstemperatur von 500°C ausgebildeten ZnO-Schicht 0,5 Atom%.
4 stellt PL-Spektren dieser Proben dar. Kurven A5 und A6 stellen Spektren bei einer S-Konzentration von 0,1 Atom% bzw. einer S-Konzentration von 0,5 Atom% dar. Beide bei der gleichen Filmausbildungstemperatur ausgebildeten Proben weisen Peaks bei einer Wellenlänge nahe bei 500 nm auf.
Jedoch weist die Probe mit der S-Konzentration von 0,1 Atom% oder kleiner eine viel stärkere Peakintensität auf als diejenige der Probe mit der S-Konzentration von 0,5 Atom%, und weist ein PL-Spektrum ähnlich jenem der in 3 dargestellten Probe mit der Wachstumtemperatur von 700°C und einer S-Konzentration von 0,1 Atom% auf. Die optischen Charakteristika einer ZnO-Schicht verändern sich nämlich nicht mit einer Filmausbildungstemperatur sondern einer S-Konzentration.
Wenn eine S-Konzentration 0,1 Atom% oder kleiner ist, kann man annehmen, dass S in der ZnO-Schicht als Verunreinigungen vorhanden ist. Wenn eine S-Konzentration größer ist als 0,1 Atom%, kann man annehmen, dass S in der ZnO-Schicht in einem solchen Ausmaß enthalten ist, dass S eine Zusammensetzung der ZnO-Schicht verändert. Eine S-Konzentration von 0,1 Atom% oder kleiner wird als eine Konzentration im Verunreinigungsniveau bezeichnet, wohingegen eine S-Konzentration von größer als 0,1 Atom% als eine Konzentration im Zusammensetzungsniveau bezeichnet wird.
Es kann aus den unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschriebenen Experimenten entnommen werden, dass, wenn S mit einer Konzentration im Zusammensetzungsniveau dotiert wird, sich eine Peakintensität bei 500 nm verringert, sich eine Peakintensität nahe bei einem Bandabstand von ZnO ebenfalls verringert, und breite Emission nahe bei 600 nm, die Kristalldefekten zugeschrieben wird, zunimmt. Dies kann man so betrachten, dass nicht lumineszierende Zentren induziert werden. Wenn eine S-Konzentration kleiner ist als 0,5 Atom%, kann ein Spektrum mit einem klaren Peak nahe bei 500 nm erhalten werden, selbst bei einer Konzentration von S im Zusammensetzungsniveau.
Um eine starke Emission bei einer Wellenlänge nahe bei 500 nm zu erhalten und breite Emission nahe bei 600 nm zu unterdrücken ist es bevorzugt, S in die ZnO-Schicht mit einer Konzentration im Verunreinigungsniveau (0,1 Atom% oder kleiner) zu dotieren. Es wird angenommen, dass ein unterer Grenzwert einer bevorzugten S-Konzentration 0,0001 Atom% ist. Bei einer S-Konzentration unterhalb des unteren Grenzwerts wird Emission nahe bei 500 nm zu schwach, und die meiste Emission tritt bei 378 nm auf, die ZnO inhärent ist. Es kann angenommen werden, dass durch Dotieren von S mit einer Konzentration im Verunreinigungsniveau Emission von blau-grün durch isoelektronische Fallen von einer kleinen Menge an dotierten S-Atomen realisiert wird, und dass Emission bei einem tiefen Niveau verursacht wird durch Reduktion in Sauerstoffleerstellen (Vo) oder interstitiellem Zink (I_zn) und Unterdrückung von nicht lumineszierenden Zentren realisiert wird.
Isoelektronische Fallen entsprechen einem eingeschlossenen Zustand von Elektronen oder Löchern, die angezogen werden aufgrund von unterschiedlicher Elektronenaffinität in Bezug auf das Originalelement (O), was verursacht wird durch Ersetzten einer kleinen Menge an dotiertem Element (S), das die gleiche Elektronenanordnung wie jene der den Halbleiter bildenden Elemente (in diesem Fall Zn und O) aufweist, an Gitterstellen. Exzitonen in einem angeregten Zustand werden eingefangen bei Niveaus, die durch Mischen mit S ausgebildet sind. Übergang zwischen diesem Niveau und Grundzustand bildet Emission bei einer Energie aus, die geringer ist als ein Bandabstand. Emission durch isoelektronische Fallen kann ein großes Emissionsmaß selbst bei einer hohen Temperatur erzielen, da Bewegung von Exzitonen durch einen Temperaturanstieg eingeschränkt ist. [0047]
Es existiert eine Tendenz dahin, dass der Einfluss von isoelektronischen Fallen zurückgeht, wenn eine S-Konzentration zu groß wird. Obwohl angenommen wird, dass der Einfluss von isoelektronischen Fallen auch bei einer S-Konzentration von 0,5 Atom% vorhanden ist, ist der Einfluss wegen einer Zunahme der S-Konzentration klein.
Es wird erwartet, dass durch Einstellen einer S-Konzentration in der ZnO-Schicht auf eine Konzentration im Verunreinigungsniveau verhindert werden kann, dass ein Emissionsmaß durch Phasentrennung verringert wird, wie bei einer grünes Licht emittierenden Diode (LED), die InGaN verwendet.
Es wird auch erwartet, dass es durch Einstellen einer S-Konzentration auf eine Konzentration im Verunreinigungsniveau möglich ist, eine grüne LED zu realisieren, die eine hohe Emissionsleistung aufweist, da, weil die Zusammensetzung ZnO ist, ein Gitterfehlanpassungsfaktor von ZnO/MgZnO einer Doppelheterostruktur oder einer Quantentopfstruktur daran gehindert wird, kleiner zu werden als eine InGaN/GaN-Struktur, die eine große In-Zusammensetzung erfordert, und Kristallinität daran gehindert wird, durch Spannung in der Emissionsschicht, die durch Gitterfehlanpassung verursacht wird, verschlechtert zu werden. Es wird nämlich erwartet, dass eine Emissionsleistung daran gehindert wird, durch Ausbildung eines piezoelektrischen Feldes verringert zu werden. Da kein piezoelektrisches Feld ausgebildet wird, wird erwartet, dass sich Emissionsfarbe nicht verändert, die sonst durch Veränderung einer angelegten Spannung (Ansteuerstrom) verursacht werden soll.
7 ist ein Banddiagramm einer Doppelheterostruktur von ZnMgO/ZnO/ZnMgO. Ein Heteroübergang von ZnO/MgZnO weist eine Struktur vom Typ I auf. Da ein Doppelheterostruktur oder eine Quantentopfstruktur ausgebildet wird, kann daher eine Emissionsleistung verbessert werden durch Einschließen von Ladungsträgern in einer ZnO-Emissionsschicht.
Als nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf 5A bis 5C eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. 5A ist eine schematische Querschnittsansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels. Die lichtemittierende Vorrichtung enthält die mit S dotierte und in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene ZnO-Schicht in einer Emissionsschicht. Es wird das unter Bezugnahme auf 1 beschriebene filmausbildende System verwendet.
Als ein Substrat 9, das als eine darunterliegende Schicht für ein Kristallwachstum verwendet werden soll, wird ein ZnO-Substrat verwendet, das einen n-leitenden Leitfähigkeitstyp aufweist und bei dem eine +c-Ebene freiliegt. Eine lichtemittierende Vorrichtung wird auf der +c-Ebene ausgebildet. Zuerst wird ein gewaschenes Substrat 9 durch eine Substratheizung 8 gehalten, und die Substratoberfläche wird durch thermisches Tempern weiter gereinigt. Thermisches Tempern wird zum Beispiel für 30 Minuten bei 900°C durchgeführt.
Als nächstes wird eine n-leitende ZnO-Pufferschicht 20 auf dem thermischem Tempern unterzogenen Substrat 9 ausgebildet. Man lässt die n-leitende ZnO-Pufferschicht 20 durch gleichzeitiges Ausstrahlen eines Zn-Strahls und eines O-Radikal-Strahls zu dem auf 300°C bis 500°C erwärmten Substrat wachsen, und es wird Tempern für etwa 30 Minuten bei 800°C bis 900°C durchgeführt. Eine Dicke des n-leitenden ZnO-Puffers 20 beträgt bevorzugt etwa 10 nm bis 30 nm.
Als nächstes wird eine mit Ga dotierte n-leitende ZnO-Schicht 21 auf der Oberfläche der n-leitenden ZnO-Pufferschicht 20 ausgebildet. Man lässt die n-leitende ZnO-Schicht 21 durch gleichzeitiges Ausstrahlen eines Zn-Strahls, eines O-Radikal-Strahls und eines Ga-Strahls zu dem auf 500°C bis 1000°C erwärmten Substrat wachsen. Eine Dicke der n-leitenden ZnO-Schicht 21 beträgt bevorzugt 1 μm bis 2 μm, und eine Ga-Konzentration beträgt bevorzugt 1 × 10¹⁸ cm^–3 oder höher.
Als nächstes wird eine mit Ga dotierte n-leitende Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 22 auf der Oberfläche der n-leitenden ZnO-Schicht 21 ausgebildet. Man lässt die n-leitende Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 22 durch gleichzeitiges Ausstrahlen eines Zn-Strahls, eines O-Radikal-Strahls, sofern erforderlich eines Mg-Strahls, und eines Ga-Strahls zu dem Substrat wachsen, das auf eine Temperatur eingestellt ist, die niedriger ist als eine Wachstumtemperatur der n- leitenden ZnO-Schicht 21 in dem Bereich von 500°C bis 1000°C. Eine Dicke der n-leitenden Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 22 beträgt bevorzugt 100 bis 600 nm, und eine Ga-Konzentration beträgt bevorzugt 1 × 10¹⁸ cm^–3 oder höher.
Als nächstes wird eine Emissionsschicht 23 auf der Oberfläche der n-leitenden Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 22 ausgebildet. Die Emissionsschicht weist eine Quantentopfstruktur auf, die abwechselnd eine ZnO-Schicht (mit S dotierte ZnO-Schicht) des ersten Ausführungsbeispiels und eine Zn_1-xMg_xO-Schicht (0 ≤ x ≤ 1) laminierend aufweist. Um die mit S dotierte ZnO-Schicht als die Topfschicht und die Zn_1-xMg_xO-Schicht (0 ≤ x ≤ 1) als eine Sperrschicht zu verwenden, wird x entsprechend den Zusammensetzungen der Sperrschicht festgelegt.
Die Emissionsschicht 23 kann eine Struktur aufweisen, die laminierend eine Sperrschicht 23b auf einer Topfschicht 23w aufweist, wie in 5B dargestellt ist, oder kann eine mehrfache Quantentopfstruktur aufweisen, die mehrfach abwechselnd eine Topfschicht 23w und eine Sperrschicht 23b laminierend aufweist.
Man lässt die Topfschicht 23w (mit S dotierte ZnO-Schicht) durch gleichzeitiges Ausstrahlen eines Zn-Strahls, eines O-Radikal-Strahls und eines ZnS-Strahls auf das auf 500°C bis 1000°C erwärmte Substrat wachsen. Man lässt die Sperrschicht 23b (Zn_1-xMg_xO-Schicht) durch gleichzeitiges Ausstrahlen eines Zn-Strahls, eines O-Radikal-Strahls, und (sofern erforderlich) eines Mg-Strahls zu dem auf 500°C bis 1000°C erwärmten Substrat wachsen.
Die Emissionsschicht 23 kann eine einzelne mit S dotierte ZnO-Schicht mit einer Doppelheterostruktur sein.
Als nächstes wird eine p-leitende, mit N dotierte Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 24 auf der Oberfläche der Emissionsschicht 23 ausgebildet. Man lässt die p-leitende Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 24 durch gleichzeitiges Ausstrahlen eines Zn-Strahls, eines O-Radikal-Strahls, sofern erforderlich eines Mg-Strahls, und eines N-Radikal-Strahls zu dem auf 500°C bis 1000°C erwärmten Substrat wachsen. Eine Dicke der p-leitenden Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 24 beträgt bevorzugt 100 bis 300 nm, und eine N-Konzentration beträgt bevorzugt 1 × 10¹⁸ cm^–3 oder höher. Es kann die gleichmäßig mit N dotierte p-leitende Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 24 erhalten werden.
Um als Plattierschichten der Emissionsschicht 23 zu funktionieren, wird x der Zusammensetzungen der n-leitenden Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 22 und x der Zusammensetzungen der p-leitenden Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 24 festgelegt.
Zuletzt wird eine mit N dotierte p-leitende ZnO-Schicht 25 auf der Oberfläche der p-leitenden Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 24 ausgebildet. Man lässt die p-leitende ZnO-Schicht durch gleichzeitiges Ausstrahlen eines Zn-Strahls, eines O-Radikal-Strahls und eines N-Radikal-Strahls zu dem auf 500°C bis 1000°C erwärmten Substrat wachsen. Eine Dicke der p-leitenden ZnO-Schicht 25 beträgt bevorzugt 100 nm bis 200 nm, und eine N-Konzentration beträgt bevorzugt 1 × 10¹⁹ cm^–3 oder höher. Es kann die gleichmäßig mit N dotierte p-leitende ZnO-Schicht 25 erhalten werden.
Als nächstes werden Elektroden ausgebildet. Eine n-seitige Elektrode 30 wird auf dem Boden von Substrat 9 ausgebildet. Die n-seitige Elektrode 30 wird zum Beispiel ausgebildet durch Ausbilden einer Ti-Schicht mit einer Dicke von 2 nm bis 10 nm auf dem Boden des Substrats 9 und anschließendem Laminieren einer Al-Schicht mit einer Dicke von 300 nm bis 500 nm auf der Ti-Schicht.
Auf der Oberseite der p-leitenden ZnO-Schicht 25 wird eine p-seitige Elektrode 31 ausgebildet. Die p-seitige Elektrode 31 wird zum Beispiel ausgebildet durch Ausbilden einer Ni-Schicht mit einer Dicke von 0,5 nm bis 1 nm auf der p-leitenden ZnO-Schicht und anschließendem Laminieren einer Au-Schicht mit einer Dicke von 10 nm auf der Ni-Schicht. Eine Anschlusselektrode 32 wird auf der p-seitigen Elektrode ausgebildet. Die Anschlusselektrode 32 wird zum Beispiel aus eine Au-Schicht mit einer Dicke von 500 nm gemacht.
Nachdem diese Elektroden ausgebildet sind, wird ein Elektroden-Legierungsverfahren durchgeführt, zum Beispiel in einer Sauerstoffatmosphäre bei 400°C bis 800°C. Eine Legierungsverfahrensdauer beträgt zum Beispiel 1 bis 10 Minuten. Mit diesen Verfahren wird die lichtemittierende Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels hergestellt. Obwohl ein ZnO-Substrat mit einem n-leitenden Leitfähigkeitstyp als das Substrat 9 verwendet wird, kann auch ein SiC-Substrat oder ein GaN-Substrat mit einer n-leitenden Leitfähigkeit verwendet werden.
Als nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf 6 eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer lichtemittierenden Vorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels. Von dem zweiten Ausführungsbeispiel verschiedene Punkte liegen darin, dass ein isolierendes Saphir-Substrat 9a als das Substrat 9 verwendet wird, und dass sich entsprechend ein Verfahren zum Ausbilden einer Elektrode unterscheidet.
Ähnlich wie beim zweiten Ausführungsbeispiel werden Schichten aus der n-leitenden ZnO Pufferschicht 20 bei der p-leitenden ZnO-Schicht 25 auf und oberhalb des Substrats 9a ausgebildet. Ein Wafer, der mit den Schichten bis zu der p-leitenden ZnO-Schicht ausgebildet ist, wird von dem filmausbildenden System entfernt, und danach wird ein Resistfilm, ein Schutzfilm oder dergleichen ausgebildet und strukturiert, um eine Ätzmaske auszubilden, die ein vertieftes Fenster in einem Bereich aufweist, der dem Bereich entspricht, bei dem eine n-seitige Elektrode ausgebildet wird. Durch Verwendung dieser Ätzmaske werden die Schichten von der p-leitenden ZnO-Schicht 25 zur n-leitenden Zn_1-xMg_xO-Plattierschicht (0 ≤ x ≤ 1) 22 geätzt, zum Beispiel durch Nassätzen oder reaktives Ionenätzen, um dadurch die n-leitende ZnO-Schicht 21 freizulegen.
Als nächstes wird eine n-seitige Elektrode 30a ausgebildet durch Ausbilden von zum Beispiel einer Ti-Schicht mit einer Dicke von 2 nm bis 10 nm auf der Oberfläche der freigelegten n-leitenden ZnO-Schicht und Laminieren einer Al-Schicht mit einer Dicke von 300 nm bis 500 nm auf die Ti-Schicht. Nachdem die n-seitige Elektrode 30a ausgebildet ist, wird die Ätzmaske entfernt.
Als nächstes wird eine p-seitige Elektrode 31a ausgebildet durch Ausbilden von zum Beispiel einer Ni-Schicht mit einer Dicke von 0,5 nm bis 1 nm und Laminieren einer Au-Schicht mit einer Dicke von 10 nm auf die Ni-Schicht. Des Weiteren wird eine Anschlusselektrode 32a, die zum Beispiel aus einer Au-Schicht mit einer Dicke von 500 nm gemacht ist, auf der p-seitigen Elektrode 31a ausgebildet. Die p-seitige Elektrode 31a und Anschlusselektrode 32a werden ausgebildet durch Verwenden von geeigneten Masken, um so die Elektrodenmaterialien nicht auf der p-Seite auf der n-seitigen Elektrode 30a abzuscheiden.
Nachdem diese Elektroden ausgebildet sind, wird ein Elektroden Legierungsverfahren durchgeführt, zum Beispiel in einer Sauerstoffatmosphäre bei 400°C bis 800°C. Eine Dauer des Legierungsverfahrens beträgt zum Beispiel 1 bis 10 Minuten. Mit diesen Verfahren wird die lichtemittierende Vorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels hergestellt.
Wie bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ist es möglich, eine ZnO-haltige, lichtemittierende Diode herzustellen, die in der Emissionsschicht die mit einer kleinen Menge S dotierte ZnO-Schicht enthält, und eine Emissions-Peak-Wellenlänge nahe bei 500 nm (d. h. blau-grün) aufweist.
Obwohl bei den obigen Ausführungsbeispielen eine mit S dotierte ZnO-Schicht und andere Schichten durch MBE ausgebildet werden, ist ein Kristallwachstumverfahren nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann auch chemisches Aufdampfen mit Metall-organischen Verbindungen (MOCVD) verwendet werden. Bei einer Filmausbildungstemperatur von 300°C oder höher kann eine ZnO-Schicht mit einer erwünschten S-Konzentration ausgebildet werden.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen wird eine ZnO-haltige Halbleitervorrichtung auf einem ZnO-Substrat, einem SiC-Substrat, einem GaN-Substrat oder einem Saphir-Substrat hergestellt. Eine ZnO-haltige Halbleitervorrichtung kann auf einem Templatsubstrat hergestellt werden, das ausgebildet ist durch Ausbilden einer ZnO-Schicht als eine unterliegende Schicht für Kristallwachstum auf einem von ZnO verschiedenen Substrat, wie zum Beispiel einem Saphir-Substrat und einem SiC-Substrat.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen wurde ein Herstellungsverfahren für eine blau-grüne LED beschrieben. Eine blau-grüne Laser-Diode (LD) kann hergestellt werden durch Ausbilden eines Hohlraums durch Spaltung. Es können auch Produkte, die diese Vorrichtungen anwenden, hergestellt werden, einschließlich verschiedener Typen an Anzeigen, LED-Anzeige und LD-Anzeigen. Blau-grüne LED oder LD können als eine grüne Lichtquelle einer RGB-Projektor-Lichtquelle verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel ist es für Fachleute naheliegend, dass verschiedene Modifikationen, Verbesserungen, Kombinationen und dergleichen vorgenommen werden können.
Zusammenfassung der Offenbarung:
Es wird eine ZnO-Schicht bereitgestellt, die Emission mit einer längeren Wellenlänge als blau (z. B. 420 nm) erzielen kann und eine neuartige Struktur aufweist. Eine Übergangsenergie, die um 0,6 eV oder größer schmäler ist als ein Bandabstand von ZnO, kann durch Dotieren von S in eine ZnO-Schicht erhalten werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-296459 A [0009]

Claims

Eine ZnO-Schicht, die mit S dotiert ist und eine Übergangsenergie aufweist, die um 0,6 eV oder größer schmäler ist als ein Bandabstand von ZnO.
Die ZnO-Schicht nach Anspruch 1, bei der ein gemessenes Photolumineszenz-Spektrum anzeigt, dass eine Emissions-Peak-Wellenlänge im Bereich von 490 nm oder länger und 510 nm oder kürzer und eine Halbwertsbreite eines Emissionsspektrums 50 nm oder breiter ist.
Die ZnO-Schicht nach Anspruch 1, bei der S mit einer Konzentration von 0,1 Atom% oder kleiner dotiert ist.
Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung enthaltend: eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps gegenüber dem ersten Leitfähigkeitstyp; eine Emissionsschicht angeordnet zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht, wobei die Emissionsschicht eine ZnO-Schicht enthält, die mit S dotiert ist und eine Übergangsenergie aufweist, die um 0,6 eV oder größer schmäler ist als ein Bandabstand von ZnO; eine erste Elektrode, die elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist; und eine zweite Elektrode, die elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist.
Die lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die ZnO-Schicht eine Emissions-Peak-Wellenlänge in einem Bereich von 490 nm oder länger und 510 nm oder kürzer und eine Halbwertsbreite eines Emissionsspektrums von 50 nm oder breiter aufweist.
Die lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, bei der S in der ZnO-Schicht mit einer Konzentration von 0,1 Atom% oder kleiner dotiert ist.
Die lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die erste Halbleiterschicht eine erste Zn_1-xMg_xO-Schicht (0 ≤ × ≤ 1) des ersten Leitfähigkeitstyps enthält, die zweite Halbleiterschicht eine zweite Zn_1-xMg_xO-Schicht (0 ≤ x ≤ 1) des zweiten Leitfähigkeitstyps enthält, und die Emissionsschicht die ZnO-Schicht enthält und eine Doppelheterostruktur aufweist, derart dass die ZnO-Schicht zwischen der ersten und zweiten Zn_1-xMg_xO-Schicht (0 ≤ x ≤ 1) angeordnet ist.
Die lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Emissionsschicht eine Quantentopfstruktur aufweist, die abwechselnd wenigstens einmal laminierend eine Topfschicht aus der ZnO-Schicht und eine Sperrschicht aus einer Zn_1-xMg_xO-Schicht (0 ≤ x ≤ 1) aufweist.
Die lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, die weiter ein Trägersubstrat aus einem Substrat von einem von ZnO, SiC, GaN und Saphir oder ein Templat aufweist, und einen Strukturkörper, derart, dass die Emissionsschicht, die zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist, oberhalb des Trägersubstrats ausgebildet ist.
Die lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Trägersubstrat ein ZnO-Substrat mit einer +c-Ebene ist.