DE2927454A1 - Epitaxiale scheibe, insbesondere zur verwendung von licht emittierenden dioden - Google Patents

Epitaxiale scheibe, insbesondere zur verwendung von licht emittierenden dioden

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DE2927454A1 DE19792927454 DE2927454A DE2927454A1 DE 2927454 A1 DE2927454 A1 DE 2927454A1 DE 19792927454 DE19792927454 DE 19792927454 DE 2927454 A DE2927454 A DE 2927454A DE 2927454 A1 DE2927454 A1 DE 2927454A1
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Description

MITSUBISHI MONSANTO CHEMICAL COMPANY 6. Juli 1979
5-2, Marunouchi, 2-chome __._ „_
Chiyoda-ku 2245-DE
Tokyo, Japan A 1553 D/al
Beschreibung
Epitaxiale Scheibe, insbesondere zur Verwendung von Licht emittierenden Dioden
Die Erfindung betrifft eine epitaxiale Scheibe aus Galliumarsenidphosphid zur Herstellung von Licht emittierenden Dioden (LED).
Galliumarsenidphosphid GaAs., P mit einem Mischkristallverhältnis "χ" von 0,5 bis 1 wird üblicherweise auf ein Halbleitersubstrat epitaxial aufwachsen gelassen und mit Stickstoff dotiert, um isoelektronische traps zu erzeugen. Anschließend wird in der epitaxialen Schicht ein PN-tiber— gang hergestellt, wodurch die Licht emittierende Diode, nachfolgend als LED bezeichnet, entsteht, die rotes, orangefarbenes, gelbes, grünes oder dergleichen Licht mit einer Emissionspeakwellenlänge von 550 bis 650 nm emittiert. .'..-.
;
Die Ladungsträgerkonzentration in der epitaxialen oder epitaktischen Schicht des Galliumarsenidphosphid-Mischkristalls, in dessen Schicht der PN-Übergang erzeugt wird,
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1 fi 17
liegt im Bereich von 3 χ 10 bis 2 χ 10 /cm3. Eine Ladungsträgerkonzentration von 9 χ 10 bis 3 χ 10 /cm3 ist in den JOS 64488/53 und 66388/53 beschrieben. Da LED mit den vorgenannten Ladungsträgerkonzentrationen eine geringe Luminanz besitzen, ist eine relativ große elektrische Energie zur Erhöhung der Luminanz erforderlich. Es besteht jedoch ein Bedürfnis nach LED mit geringem elektrischem Energieverbrauch und großer Luminanz zur Verwendung in CMDS LSI enthaltenden Anzeigegeräten, die in jüngster Zeit große Verbreitung gefunden haben. Der elektrische Energieverbrauch der LED sollte entsprechend dem geringen elektrischen Energieverbrauch in den CMOS LSI-Schaltungen ebenfalls gering sein.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, epitaxiale Scheiben aus einem Galliumarsenidphosphid-Mischkristall oder Galliumphosphid zur Verfügung zu stellen, die zur Herstellung von LED mit großer Luminanz geeignet sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, epitaxiale Scheiben zur Verfügung zu stellen, die zur Herstellung von LED geeignet sind, die gegenüber den herkömmlichen LED einen größeren Luminanzwert, bezogen auf die angewendete Stromdichte ergeben und somit für die industriel-Ie Verwertung gut geeignet sind.
Der Erfindungsgedanke besteht darin, die Ladungsträgerkonzentration einer stickstoffdotierten epitaxialen Schicht aus einem Galliumarsenidphosphid-Mischkristall, in dem das
Mischkristall-Mischungsverhältnis 0,5 bis 1,0 beträgt, auf einen Wert herabzusetzen, der niedriger als die untere Grenze des Ladungsträgerkonzentrationsbereichs ist, der üblicherweise Anwendung findet. Es wurde gefunden, daß die Erzeugung von Kristalldefekten in der epitaxialen Schicht
"" der Mischphase aufgrund der geringen Ladungsträgerkonzentration herabgesetzt werden kann, mit dem Ergebnis, daß die Luminanz der LED verbessert wird.
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Gegenstand der Erfindung sind somit epitaxiale Scheiben, insbesondere zur Herstellung von Licht emittierenden Dioden, aus
einem einkristallinen Halbleitersubstrat und
einer epitaxialen Schicht aus einer Halbleiterverbindung, die mit Stickstoff dotiert ist und die allgemeine Formel GaAs1-P besitzt, in der das Mischkristallverhältnis χ einen Wert von 0,5 bis 1,0 besitzt, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die epitaxiale Schicht eine Konzentration an Ladungsträgern eines Leitfähigkeitstyps im Bereich von 3,5 χ 10 bis 8,8 χ 10 /cm3 besitzt.
Die Erfindung ist somit dadurch gekennzeichnet, daß man die Ladungsträgerkonzentration einer stickstoffdotierten, epitaxialen aktiven Schicht des Galliumarsenidphosphid-Mischkristalls oder von Galliumphosphid (GaAs., P , 0,54xüi)auf Werte von 3,5 χ 1015 bis 8,8 χ 1O15 Atome/cm3, vorzugsweise 5 χ 10 bis 8,6 χ 10 Atome/cm3 einstellt. Hierdurch läßt sich die Luminanz von LED um das etwa zweibis dreifache, gegenüber der Luminanz herkömmlicher LED,
erhöhen.
25
Bei dem Einkristallsubstrat kann es sich um ein Halbleitermaterial aus einem Halbleiterelement der Gruppe IV und/oder eine Halbleiterverbindung aus den Gruppen III und ¥ des periodischen Systems handeln. Der Halbleiterverbindungseinkristall wird aus einem Block aus Galliumarsenid, Galliumphosphid und dergleichen, vorzugsweise Galliumphosphid, geschnitten. Die Fläche des Halbleiterverbindung-Substrats sollte eine Orientierung der (100)-Ebene besitzen, mit oder ohne einen Abweichungswinkel, d.h., einem Winkel von unter 5° bezüglich der (100)-Ebene. Bei den Halbleiterelementen der Gruppe IV, die zusätzlich zu der Halbleiterverbindung für das Substrat verwendet werden können, handelt es sich z.B. um Silicium, Germanium und dergleichen.
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Da Substrate aus Silicium und Germanium mit großem Bereich zu niedrigen Kosten zur Verfügung stehen, ist die Herstellung von LED zu niedrigen Kosten möglich. Eine Schicht oder Schichten aus Galliumarsenidphosphid oder Galliumphosphid werden epitaxial auf die Fläche des Einkristallsubstrats aufgewachsen. Das Mischkristallverhältnis, d.h., der Wert χ der Formel GaAs1- P wird nach
I ^X Ji
Maßgabe der Emissionswellenlänge der LED innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 1,0 ausgewählt. Da es sich bei Galliumphosphid und Galliumarsenidphosphid mit dem vorgenannten Mischkristallverhältnis um einen indirekten Übergangstyp handelt, wird üblicherweise Stickstoff für die Dotierung des Galliumphosphids und Galliumarsenidphosphids verwendet, um den Emissionswirkungsgrad aufgrund der durch die Stickstoffdotierung erzeugten isoelektronischen traps zu verbessern. Der Stickstoff, der nicht als Ladungsträger wirkt,wird zurDotierung in einer Menge von mittel
8 19
χ 10 bis niedrig χ 10 /cm3 in den Scheiben der Erfindung verwendet. Die Ausdrücke "mittel" und "niedrig" bedeuten mittlere Werte bzw. niedrige Werte im Bereich von 1 bis 9. Die vorgenannte epitaxiale Schicht besitzt im allgemeinen eine Dicke von 5 bis 50^ctm. Da ein Ohm'scher Kontakt auf der Seite des Einkristall-HalbleiterSubstrats gegenüber der Seite, auf der die epitaxiale Schicht aufgewachsen wird, vorgesehen ist, besitzt das Substrat im allgemeinen eine hohe Ladungsträgerkonzentration im Bereich
17 18
von niedrig χ 10 bis niedrig χ 10 /cm3.
Es ist von Vorteil, eine epitaxiale Zwischenschicht zwischen dem Einkristall-Halbleitersubstrat und der vorgenannten epitaxialen Schicht vorzusehen, wenn das Substrat und die als aktive Schicht der LED verwendete epitaxiale Schicht unterschiedliche Gitterkonstanten besitzen. Die
epitaxiale Zwischenschicht besitzt eine Zusammensetzung der Formel GaAs-P und befindet sich zwischen dem Einkristall-Halbleitersubstrat mit einer Gitterkonstante, die nachfolgend als 1- bezeichnet ist, und der epitaxLalen
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Schicht einer Halbleiterverbindung GaAs1 P mit einer
ι —χ χ
Gitterkonstante 1_. Die Gitterkonstante der Halbleiterverbindung GaAs-P wird in der Zwischenschicht allmählich innerhalb des Bereiches von etwa I1 bis etwa 1„ verändert. Die Zwischenschicht besitzt im allgemeinen eine Dicke von 5 bis 50/ttm.
Die Zwischenschicht wird als kohärente Schicht zur Angleichung der unterschiedlichen Gitterkonstanten I1 und 1„ verwendet; z.B. des Einkristall-Galliumphosphid-Substrats und des Galliumärsenidphosphids der Formel GaAs1- P (O,5Sx£1). In der Verbindung der Formel GaAs1- P ändert sich das Mischkristallverhältnis y kontinuierlich von 1 auf einen vorbestimmten gewünschten Wert, im allgemeinen der gleiche Wert wie derjenige der epitaxialen Schicht. Die konstante Schicht, epitaxial auf das Substrat aufgewachsen, besitzt den gleichen Leitfähigkeitstyp wie derjenige des Substrats und kann eine Ladungsträgerkonzentration von 2 χ 10 bis 5 χ io /cm3 besitzen. Als konstante Zwischenschicht kann man die epitaxiale Schicht verwenden, die in der JP-PA 140443/51 (JP-OS 64488/53) beschrieben ist und folgende Verteilung der Ladungsträgerkonzentration besitzt: Die Ladungsträgerkonzentration des unteren Teils der beschrie-
benen epitaxialen Schicht ist nahezu die gleiche wie die-
17 jenige des Substrats; z.B. 1 χ 10 /cm3 oder mehr. Die Ladungstragerkonzentration des oberen Teils ist gering und
16 17
liegt im Bereich von 1 χ 10 bis 2 χ 10 /cm3.
Die epitaxiale Schicht von Galliumarsenidphosphid oder Galliumphosphid, die direkt auf das Halbleitersubstrat oder die kohärente Schicht aufgewachsen ist, enthält Ladungsträger, d.h. Elektronen, mit niedrigerer Konzentration als die Ladungsträgerkonzentration, die üblicherweise für die
aktive Schicht vom N-Typ von LED angewendet wird. Als Ergebnis der niedrigen Ladungsträgerkonzentration wird die Luminanz der LED darüber hinaus durch die Bildung isoelektronischer traps in der aktiven Schicht der LED ver-
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bessert. Durch Dotierung von Verunreinigungen vom P-Typ, z.B. von Zinkatomen, in einen oberen Teil der aktiven Schicht vom N-Typ erhält man einen Licht emittierenden PN-Übergang. Die Ladungsträgerkonzentration der Schicht vom P-Typ beträgt vorzugsweise mittel χ 10 bis niedrig
20 18
χ 10 /cm3, insbesondere niedrig χ 10 bis niedrig χ 10 / cm3. Es ist möglich, durch Herabsetzung der Ladungsträgerkonzentration in der Schicht vom N-Typ, die im PN-Übergang verwendet wird, eine epitaxiale Scheibe zu erzeugen, die zur Herstellung von LED mit hoher Luminanz und hohem Emissionswirkungsgrad geeignet ist. Die Ladungsträgeroder Defektelektronenkonzentration der Schicht vom P-Typ unterliegt an sich keiner besonderen Beschränkung; sie bewegt sich jedoch vorzugsweise innerhalb des vorgenannten Bereichs.
Die vorgenannten epitaxialen Schichten können durch ein Verfahren in flüssiger Phase hergestellt werden; sie werden jedoch vorzugsweise durch Gasphasenwachstum hergestellt. Zur Durchführung des Gasphasen-Aufwachsverfahrens bei niedriger Ladungsträgerkonzentration kann ein Trägergas, das zur Aufnahme der Komponenten des Gasphasenwachstums verwendet wird, z.B. Schwefel als Dotierungsmittel in einer Konzentration von z.B. 5 bis 200 ppm enthalten, wobei die Strömungsgeschwindigkeit relativ zu den Strömungsgeschwindigkeiten der Komponenten des Gasphasenwachstums der Halbleiterverbindung ausgewählt wird.
Die Beispiele und Kontrollbeispiele erläutern die Erfindung. Hierbei beziehen sich alle Prozent- und ppm-Angaben auf das Volumen.
In den Beispielen ist die Luminanz bzw. Leuchtdichte, entsprechend den internationalen Gepflogenheiten in FfL angegeben, wobei folgende ümrechungsbeZiehungen gelten: 1 Ft-L (foot-lambert) = 10,76 asb (Apostilb) = 3,426 cd/m2
(Candela/m ).
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Beispiel 1
Es wird ein horizontales Reaktionsgefäß aus Quarz für das epitaxiale Aufwachsverfahren, nachfolgend einfach als Reaktionsgefäß bezeichnet, mit einem lichten Durchmesser von 70 mm und einer Länge von 100 cm verwendet. Als Einkristall-Halbleitersubstrat, nachfolgend einfach als Substrat bezeichnet, dient Galliumphosphid vom N^Typ mit einer Picke von 290 Am. Das Substrat enthält Ladungsträ-
17 ger mit einer Konzentration von 7/5 χ 10 /cm3 infolge Schwefeldotierung. Streifen, die in dem Substrat während der Verformung eines Galliumphosphidblocks zu dem Substrat entstehen, werden durch mechanisches Polieren und chemisches Polieren entfernt. Die Substratorientierung ist bei einem 5 Abweichungswinkel von der (100)-Ebene zur <100>-Richtung. Das Substrat wird dann, wie vorstehend beschrieben, im Reaktionsgefäß angeordnet.
Ein Quarzschiffchen, das hoch gereinigtes metallisches Gallium (Ga) enthält, wird in dem Reaktionsgefäß angeordnet. Nachdem die Luft in dem Reaktionsgefäß durch Argon (Ar) ersetzt worden ist, wird, anstelle des Argons, Wasserstoff als Trägergas in das Reaktionsgefäß in einer Menge von 2 000 ml/min eingeleitet. Derjenige Teil des Reaktionsgefäßes, in dem das das metallische Gallium enthaltende Quarz schiffchen^ angeordnet ist, wird durch einen Elektroofen auf 75O°C erhitzt. Der Teil des Reaktionsgefäßes, in dem sich das Substrat befindet, wird auf 85O°C erhitzt.
Wenn das Reaktionsgefäß die vorgenannten Temperaturen erreicht hat> werden Stickstoffgas, hochreiner Chlorwasserstoff (HCl) und Wasserstoffgas in das Reaktionsgefäß eingespeist. Das Stickstoffgas enthält 20 ppm Schwefelwasserstoff und wird in einer Menge von 40 ml/min eingespeist. Der hochreine Chlorwasserstoff wird in einer Menge von 30 ml/min eingespeist, so daß der Galliumdampf
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auf das Substrat zugetrieben wird. Das Wasserstoffgas enthält 12 Prozent Phosphin (PH ) und wird in einer Menge von 200 ml/min eingespeist. Während die Gase in das Reaktionsgefäß eingespeist werden, wird eine Galliumphosphidschicht auf das Substrat über einen Zeitraum von 25 Minuten aufgewachsen. Diese Schicht besitzt eine Dicke von 9 /um und eine Ladungsträgerkonzentration von 5,8 χ 1O16/cm3.
Anschließend wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstoff enthaltenden Phosphins von 200 ml/min auf 150 ml/min herabgesetzt, und hierauf erfolgt Einspeisung von Wasserstoffgas, das 12 Prozent Arsin enthält, in das Reaktionsgefäß mit einer Strömungsgeschwindigkeit, die über einen Zeitraum von 130 Minuten auf 40 ml/min ansteigt. Hierbei entsteht eine epitaxiale Schicht mit einem Mischkristallverhältnis, das kontinuierlich von 1 bis 0,74 - 0,08 variiert. Nachdem das Kristallverhältnis einen Wert von etwa 0,74 erreicht hat, werden die Strömungsgeschwindigkeiten der in das Reaktionsgefäß eingespeisten Komponenten über einen Zeitraum von 150 Minuten konstant gehalten. Hierbei entsteht eine epitaxiale Schicht mit einem konstanten Mischkristallverhältnis und einer Dicke von 30 ijja.
Hierauf wird Ammoniak (NH3) mit einer Geschwindigkeit von 200 ml/min eingespeist; die Strömungsgeschwindigkeit des Stickstoffgases, das 20 ppm Schwefelwasserstoff enthält, wird auf 9 ml/min herabgesetzt, während die Strömungsgeschwindigkeiten der anderen Komponenten nicht verändert werden. Unter dieser Bedingung wird ein epitaxiales Wachstum über einen Zeitraum von 60 Minuten durchgeführt, wobei eine epitaxiale aktive Schicht entsteht,mit der eine aktive Schicht der LED gebildet werden soll. Die epitaxiale aktive Schicht besitzt eine Konzentration an Ladungsträgern bzw. Elektronen von 8,5
ischkristallverhä
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χ 1O15/cm3, ein Mischkristallverhältnis von 0,74 ± 0,08
und eine Dicke von 18yum.
Mittels Zinkphosphid (ZnP3) werden dann Phosphor und Zink in die epitaxiale Schicht aus Galliumarsenidphosphid diffundiert, die ein Mischkristallverhältnis von 0,74 ± 0,08 besitzt. Hierdurch entsteht ein PN-Übergang und somit eine LED. Es wird dann eine LED-Vorrichtung hergestellt, indem man zwei Aluminiumelektroden an beiden Seiten der LED anbringt.
Die Peakemissionswellenlänge beträgt 610 nm, und die LED emittiert somit gelblich-orangefarbenes Licht. Bei der Messung der Luminanz der LED bei einer Stromdichte von 20 A/cm2 und ohne Anwendung einer Epoxyharzbeschichtung erhält man einen Wert von 9650 Ft·L.
Beispiel 2
■ Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch die Strömungsgeschwindigkeit des Schwefelwasserstoff enthaltenden Stickstoffgases verändert wird. Hierbei ändert sich die Ladüngsträgerkonzentration der aktiven Schicht wie aus Tabelle I ersichtlich.
In Tabelle I handelt es sich bei dem Dotierungsmittel um Stickstoffgas, das 20 ppm Schwefelwasserstoff enthält. Bei der Ladüngsträgerkonzentration handelt es sich um die Konzentration der Elektronen in einer aktiven Schicht vom N-Typ.
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Tabelle I Ladungsträger
konzentration
(pro cm3)		 Luminanz
(Ft-L)
Versuch
Nr.		 Strömungsge
schwindigkeit
des Dotierungs
mittels (ml/min)		 8,5 χ 1015
4,1 χ 1015
5,2 χ 1015
8,3 χ 1015
2,2 χ 1016
1 χ 1017 		9650
6410
8210
9400
3610
3610
1
2
3
4
5 (Kontrolle)
6 (Kontrolle)		 9
2
4
9,5
2,0
90
Die hergestellte Scheibe enthält eine epitaxiale Schicht aus einem Galliumarsenidphosphid-Mischkristall, der ein Mischkristallverhältnis von 0,74 - 0,08 besitzt.
Bei der Messung der Luminanz der LED unter den Bedingungen des Beispiels 1 erhält man eine Emissionspeakwellenlänge von 610 ± 10 nm. Tabelle I zeigt, daß die Luminanz pro Stromdichte etwa 320 bis 483 Ft-L/A/cm2 gemäß der Ladungsträgerkonzentration der Erfindung, und nur 180 Ft-L/A/cm2 beim Kontrollwert (Versuch Hr.5) beträgt. Aus dem Vergleich der Versuche 4 und 5 ist ersichtlich, daß zwischen den Ladungsträgerkonzentrationen von 10 und 10 /cm3 ein Wert für die Ladungsträgerkonzentration besteht, der die Luminanz in einem Ausmaß verbessert,daß sie dreimal so groß ist, wie die Luminanz bei großer Ladungsträgerkonzentration.
Beispiel 3
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch während des Wachstums der Schicht mit konstantem Mischkristallverhältnis die Strömungsgeschwindigkeit des
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Wasserstoffgases, das 12 Prozent Phosphin enthält, von 150 auf 170 ml/min , und weiterhin die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstoffgases, das 12 Prozent Arsin enthält, von 40 auf 20 ml/min verändert wird. Infolge dieses Wachstums besitzt die gewachsene epitaxiale Schicht aus Galliumarsenidphosphid ein Mischkristallverhältnis von 0,88 i 0,08. Im Anschluß an das Wachstum dieser
GaAsO/O4-O,2OPO/8O-O,96"Schicht wird die Strömungsgeschwindigkeit des Stickstoffgases, das 20 ppm Schwefelwasserstoff enthält auf 9 ml/min eingestellt. Hierbei entsteht eine aktive Schicht vom N-Typ, die Ladungsträger, d.h. Elektronen, in einer Konzentration von 8,5 χ 15
1O15/cm3 enthält.
Die Herstellung und die Messung der Lunrinanz der LED-Vorrichtung erfolgen gemäß Beispiel 1. Die Wellenlänge der Peakemission beträgt 585 nm "und die Luminanz ist 7500 Ft-L.
Beispiel 4
Die Strömungsgeschwindigkeit des Schwefelwasserstoff enthaltenden Stickstoffgases wird gegenüber derjenigen von Beispiel 3 geändert. Die Veränderungen in den Versuchen 8 bis 12 zur Herstellung der aktiven Schicht sind aus Tabelle II ersichtlich. Hierbei ändert sich die Ladungsträgerkonzentration in der ebenfalls aus Tabelle II ersichtlichen Weise. Dotierungsmittel und Ladungsträgerkonzentrationen haben hierbei die gleiche Bedeutung wie in Tabelle I.
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Tabelle II
Versuch Nr.
Strönungsgeschwindigkeit des Dotierungsmittels (ml(min)
Ladungsträgerkonzentration
(pro cm3)
Luminanz (Ft-L)
7 8
9 10 9,5
11 (Kontrolle)
12 (Kontrolle)
8,5 χ 10
4.0 χ 10
5.1 χ 10
8,8 χ 10
2.2 χ 10
χ 10
15
15
15
15
16
16
7500 5600 6720 7160 3200 3200
Versuch Nr.7 gibt die Ergebnisse von Beispiel 3 wieder.
Die Wellenlänge des Emxssionspeaks beträgt 585 ί 15 ran. Die Luminanz ist bei einer Stromdichte von 20 A/cm2 und ohne die Epoxyharzbeschichtung gemessen.
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Claims (12)

  1. PATENT- UND RECHTSANWÄLTE
    RECHTSANWALT PATENTANWÄLTE-
    JOCHEN PAGENBERG drjub.ll μ harvard WOLFGANG A. DOST dr dt.
    UDO W. ALTENBURG orPL-F-
    GALILEIPLATZ 1, 8000 MÜNCHEN 80
    TELEFON (0 89) 98 66 64 TELEX: (05) 22 791 pad d CABLE: PADBÜRO MÜNCHEN
    Datum 6. Juli 1979
    A 1553 D/al 2245-DE
    Patentansprüche
    (Ίν Epitaxiale Scheibe, insbesondere zur Herstellung von : Licht emittierenden Dioden, mit
    einem Einkristall-Halbleitersubstrat, und 5
    einer epitaxialen Schicht aus einer mittels Stickstoff dotierten Halbleiterverbindung der allgemeinen Formel GaAs1-P , in der das Mischkristallverhält-
    nis χ einen Wert von 0,5 bis 1,0 besitzt, dadurch 10
    gekennzeichnet, daß die epitaxiale Schicht eine Konzentration von Ladungsträgern eines
    15 Leitfähigkeitstyps im Bereich von 3,5 χ 10 bis
    8,8 χ 1O15/cm3 besitzt.
  2. 2. Epitaxiale Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsträgerkonzentration 5 χ 10 bis 8,6 χ 1O15/cm3 beträgt.
  3. 3. Epitaxiale Scheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-
    909883/0912
    •ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE
    MANDATAIRES AGREES PRbS Lp OFFICE EUROPEEN DES BREVETS
    ORIGINAL INSPECTED
    kennzeichnet, daß das Einkristall-Halbleitersubstrat aus Galliumphosphid besteht.
  4. 4. Epitaxiale Scheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einkristall-Halbleitersubstrat aus Galliumarsenid besteht.
  5. 5. Epitaxiale Scheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einkristall-Halbleitersubstrat
    aus Silicium besteht.
  6. 6. Epitaxiale Scheibe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe zusätzlich eine epitaxiale Zwischenschicht aus einer Halbleiterverbindung der Formel GaAs., P zwischen dem Einkristall-Halbleitersubstrat mit einer Gitterkonstante
  7. 11 und der epitaxialen Schicht aus einer Halbleiterverbindung der Formel GaAs1- P mit einer Gitterkon-
  8. „_ stante 1„ besitzt, wobei die Gitterkonstante der Halbleiterverbindung GaAs1- P in der Zwischenschicht allmählich innerhalb des Bereiches von etwa I1 und etwa
  9. 12 verändert wird.
  10. „c 7. Epitaxiale Scheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Ladungsträgern des einen Leitfähigkeitstyps in der epitaxialen Zwischenschicht 2 χ 1O16 bis 5 χ 1O17/cm3 beträgt.
  11. on 8. Epitaxiale Scheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsträger des einen Leitfähigkeit styps Elektronen darstellen, und die epitaxiale Schicht aus der Halbleiterverbindung der Formel GaAs1- P einen Leitfähigkeitsteil vom N-Typ mit der genannten Ladungsträgerkonzentration, und einen Leitfähigkeitsteil vom P-Typ besitzt, wobei diese Teile einen lichtemittierenden PN-Übergang bilden.
  12. 909883/0912
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675709A (en) * 1982-06-21 1987-06-23 Xerox Corporation Quantized layered structures with adjusted indirect bandgap transitions
JPS60176997A (ja) * 1984-02-23 1985-09-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 低転位密度の３−５化合物半導体単結晶
JPS61291491A (ja) * 1985-06-19 1986-12-22 Mitsubishi Monsanto Chem Co りん化ひ化ガリウム混晶エピタキシヤルウエハ
JPS63162890A (ja) * 1986-12-26 1988-07-06 Mitsui Toatsu Chem Inc ｍ−ヒドロキシベンジルアルコ−ルの電解合成法
JPH01234584A (ja) * 1988-03-14 1989-09-19 Mitsui Toatsu Chem Inc 有機物の電解還元反応に用いる陽極
JPH028386A (ja) * 1988-06-27 1990-01-11 Mitsui Toatsu Chem Inc ｍ−ヒドロキシ安息香酸の電解還元法
US5445897A (en) * 1989-11-22 1995-08-29 Mitsubishi Kasei Polytec Company Epitaxial wafer and process for producing the same
JP3111644B2 (ja) * 1992-06-09 2000-11-27 三菱化学株式会社 りん化ひ化ガリウムエピタキシャルウエハ
JP3436379B2 (ja) * 1992-07-28 2003-08-11 三菱化学株式会社 りん化ひ化ガリウムエピタキシャルウエハ
JP3143040B2 (ja) * 1995-06-06 2001-03-07 三菱化学株式会社 エピタキシャルウエハおよびその製造方法
JP3355901B2 (ja) * 1995-12-27 2002-12-09 信越半導体株式会社 化合物半導体エピタキシャルウエーハ
US20020163059A1 (en) * 2000-02-17 2002-11-07 Hamerski Roman J. Device with epitaxial base
USD997944S1 (en) * 2021-08-05 2023-09-05 Cor Sanctum, LLC Anti-eavesdropping device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3398310A (en) * 1965-03-11 1968-08-20 Hewlett Packard Co Indirect energy band gap topology injection electroluminescence source
US3617820A (en) * 1966-11-18 1971-11-02 Monsanto Co Injection-luminescent diodes
DE2231926A1 (de) * 1971-06-30 1973-01-18 Monsanto Co Verfahren zur herstellung von halbleitermaterial und zur herstellung von halbleitereinrichtungen
DE2402183A1 (de) * 1973-01-18 1974-07-25 Ferranti Ltd Elektrolumineszierende vorrichtung und verfahren zu deren herstellung
US3931631A (en) * 1973-07-23 1976-01-06 Monsanto Company Gallium phosphide light-emitting diodes
DE2549787A1 (de) * 1974-12-17 1976-07-01 Ibm Verfahren zur herstellung lichtemittierender dioden
JPS5364488A (en) * 1976-11-22 1978-06-08 Mitsubishi Monsanto Chem Method of producing electric light emitting substance
JPS5366388A (en) * 1976-11-26 1978-06-13 Mitsubishi Monsanto Chem Method of producing compound semiconductor light emitting diode

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4921991B1 (de) * 1969-06-27 1974-06-05
JPS5129636B1 (de) * 1970-12-25 1976-08-26
US3873382A (en) * 1971-06-30 1975-03-25 Monsanto Co Process for the preparation of semiconductor materials and devices
US4001056A (en) * 1972-12-08 1977-01-04 Monsanto Company Epitaxial deposition of iii-v compounds containing isoelectronic impurities
US4154630A (en) * 1975-01-07 1979-05-15 U.S. Philips Corporation Method of manufacturing semiconductor devices having isoelectronically built-in nitrogen and having the p-n junction formed subsequent to the deposition process

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3398310A (en) * 1965-03-11 1968-08-20 Hewlett Packard Co Indirect energy band gap topology injection electroluminescence source
US3617820A (en) * 1966-11-18 1971-11-02 Monsanto Co Injection-luminescent diodes
DE2231926A1 (de) * 1971-06-30 1973-01-18 Monsanto Co Verfahren zur herstellung von halbleitermaterial und zur herstellung von halbleitereinrichtungen
DE2402183A1 (de) * 1973-01-18 1974-07-25 Ferranti Ltd Elektrolumineszierende vorrichtung und verfahren zu deren herstellung
US3931631A (en) * 1973-07-23 1976-01-06 Monsanto Company Gallium phosphide light-emitting diodes
DE2549787A1 (de) * 1974-12-17 1976-07-01 Ibm Verfahren zur herstellung lichtemittierender dioden
JPS5364488A (en) * 1976-11-22 1978-06-08 Mitsubishi Monsanto Chem Method of producing electric light emitting substance
JPS5366388A (en) * 1976-11-26 1978-06-13 Mitsubishi Monsanto Chem Method of producing compound semiconductor light emitting diode

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Appl. Phys. Lett." 13 (1968) 139-141 *
"IEEE Transactions on Electron Devices" ED-24 (1977) 935-943 *
"J. of Appl. Phys." 40 (15. März 1969) 1830-1838 *
"Jap. J. of Appl. Phys." 10 (1971) 1474-1475 *
"Proc. of the IEEE" 61 (1973) 862-880 *
"Solid-State Electronics" 18 (1975) S. 1019-1028 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2430668A1 (fr) 1980-02-01
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JPS581539B2 (ja) 1983-01-11
GB2025134B (en) 1983-03-02
DE2927454C2 (de) 1989-03-02
JPS559467A (en) 1980-01-23
FR2430668B1 (de) 1985-05-10
DE2927454C3 (de) 1996-06-20
US4252576A (en) 1981-02-24

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