JP2001068726A - 発光サイリスタ - Google Patents
発光サイリスタInfo
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- JP2001068726A JP2001068726A JP23811099A JP23811099A JP2001068726A JP 2001068726 A JP2001068726 A JP 2001068726A JP 23811099 A JP23811099 A JP 23811099A JP 23811099 A JP23811099 A JP 23811099A JP 2001068726 A JP2001068726 A JP 2001068726A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダブルへテロ構造を持ったｐｎｐｎ発光サイ
リスタにおいて、発光効率の低下を抑える。 【解決手段】 基板１０は、ＧａＡｓよりなり、不純物
はＺｎであり、第１層１２は、厚さ５００ｎｍのＧａＡ
ｓよりなり、不純物はＺｎであり、第２層１４は、厚さ
５００ｎｍのＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓよりなり、不純物は
Ｚｎであり、第３層１６は、厚さ２００ｎｍのＡｌ0.13
Ｇａ0.87Ａｓよりなり、不純物はＳｉである。第２層の
Ｚｎの濃度を２×１０17／ｃｍ3 とし、第３層のＳｉの
濃度１×１０18／ｃｍ3 よりも低くする。
リスタにおいて、発光効率の低下を抑える。 【解決手段】 基板１０は、ＧａＡｓよりなり、不純物
はＺｎであり、第１層１２は、厚さ５００ｎｍのＧａＡ
ｓよりなり、不純物はＺｎであり、第２層１４は、厚さ
５００ｎｍのＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓよりなり、不純物は
Ｚｎであり、第３層１６は、厚さ２００ｎｍのＡｌ0.13
Ｇａ0.87Ａｓよりなり、不純物はＳｉである。第２層の
Ｚｎの濃度を２×１０17／ｃｍ3 とし、第３層のＳｉの
濃度１×１０18／ｃｍ3 よりも低くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光サイリスタ、
特にｐｎｐｎ構造の発光サイリスタに関する。
特にｐｎｐｎ構造の発光サイリスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】ダブルヘテロ構造を持ったｐｎｐｎ発光
サイリスタ、すなわち図１に示すようにｐ型基板１０を
用い、このｐ型基板上に、ｐ型の第１層１２、ｐ型の第
２層１４、ｎ型の第３層１６、ｐ型の第４層１８、ｎ型
の第５層２０、ｎ型の第６層２２をエピ成長させたサイ
リスタは、図２に示すように、基板側のｐｎｐトランジ
スタ３０と基板とは反対側のｎｐｎトランジスタ３２と
の組み合わせであると考えられる。すなわち、アノード
がｐｎｐトランジスタ３０のエミッタに、カソードがｎ
ｐｎトランジスタ３２のエミッタに、ゲートがｎｐｎト
ランジスタ３２のベースにそれぞれ相当する。それぞれ
のトランジスタ３０，３２の電流増幅率の組み合わせに
よって、サイリスタの保持電流などが決まる。すなわ
ち、保持電流を小さくするには、それぞれのトランジス
タの電流増幅率を大きくする必要がある。電流増幅率α
は、エミッタ注入効率γ，輸送効率β，コレクタ接合な
だれ増倍率Ｍ，固有コレクタ効率α* の積で与えられ
る。このうち、エミッタ注入効率γを大きくするために
は、エミッタの不純物濃度はベースの不純物濃度よりも
高く設計される。
サイリスタ、すなわち図１に示すようにｐ型基板１０を
用い、このｐ型基板上に、ｐ型の第１層１２、ｐ型の第
２層１４、ｎ型の第３層１６、ｐ型の第４層１８、ｎ型
の第５層２０、ｎ型の第６層２２をエピ成長させたサイ
リスタは、図２に示すように、基板側のｐｎｐトランジ
スタ３０と基板とは反対側のｎｐｎトランジスタ３２と
の組み合わせであると考えられる。すなわち、アノード
がｐｎｐトランジスタ３０のエミッタに、カソードがｎ
ｐｎトランジスタ３２のエミッタに、ゲートがｎｐｎト
ランジスタ３２のベースにそれぞれ相当する。それぞれ
のトランジスタ３０，３２の電流増幅率の組み合わせに
よって、サイリスタの保持電流などが決まる。すなわ
ち、保持電流を小さくするには、それぞれのトランジス
タの電流増幅率を大きくする必要がある。電流増幅率α
は、エミッタ注入効率γ，輸送効率β，コレクタ接合な
だれ増倍率Ｍ，固有コレクタ効率α* の積で与えられ
る。このうち、エミッタ注入効率γを大きくするために
は、エミッタの不純物濃度はベースの不純物濃度よりも
高く設計される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ｐ型不純物
であるＺｎの拡散速度は非常に速く、エピ成膜中にもｎ
型の層に拡散していき、ｎ型不純物を補償してしまう。
このため、アノード層（第１層１２および第２層１４）
のＺｎ濃度がｎゲート層（第３層１６）の不純物Ｓｉの
濃度よりも大きいと、界面付近のＳｉがほとんど補償さ
れてしまい、トランジスタの輸送効率βを下げてしま
う。また、非発光中心を作り、発光効率低下を招くとい
う問題がある。
であるＺｎの拡散速度は非常に速く、エピ成膜中にもｎ
型の層に拡散していき、ｎ型不純物を補償してしまう。
このため、アノード層（第１層１２および第２層１４）
のＺｎ濃度がｎゲート層（第３層１６）の不純物Ｓｉの
濃度よりも大きいと、界面付近のＳｉがほとんど補償さ
れてしまい、トランジスタの輸送効率βを下げてしま
う。また、非発光中心を作り、発光効率低下を招くとい
う問題がある。
【０００４】本発明の目的は、このような問題を解決し
た発光サイリスタを提供することにある。
た発光サイリスタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ダブル
ヘテロ構造を持ったｐｎｐｎ発光サイリスタにおいて、
少なくともｎゲート層に近いアノード層の部分の不純物
の濃度を、ｎゲート層の不純物の濃度より低くしたこと
を特徴とする。
ヘテロ構造を持ったｐｎｐｎ発光サイリスタにおいて、
少なくともｎゲート層に近いアノード層の部分の不純物
の濃度を、ｎゲート層の不純物の濃度より低くしたこと
を特徴とする。
【０００６】ｐｎｐｎ構造の発光サイリスタが、例え
ば、ｐ型基板上に、ｐ型の第１層、ｐ型の第２層、ｎ型
の第３層、ｐ型の第４層、ｎ型の第５層、ｎ型の第６層
がエピ成長されている場合、このような発光サイリスタ
は、基板側のｐｎｐトランジスタと基板とは反対側のｎ
ｐｎトランジスタの組み合わせである。
ば、ｐ型基板上に、ｐ型の第１層、ｐ型の第２層、ｎ型
の第３層、ｐ型の第４層、ｎ型の第５層、ｎ型の第６層
がエピ成長されている場合、このような発光サイリスタ
は、基板側のｐｎｐトランジスタと基板とは反対側のｎ
ｐｎトランジスタの組み合わせである。
【０００７】本発明によれば、第１層，第２層の不純物
濃度を、第３層の不純物濃度以下にすることにより、第
３層への不純物拡散を制限する。なお、ｐｎｐトランジ
スタのエミッタ−ベース接合はヘテロ接合となっている
ため、エミッタの不純物濃度がベースの不純物濃度より
も低くなってもエミッタ注入効率γはほとんど影響を受
けず、ほぼ１を保つことができる。
濃度を、第３層の不純物濃度以下にすることにより、第
３層への不純物拡散を制限する。なお、ｐｎｐトランジ
スタのエミッタ−ベース接合はヘテロ接合となっている
ため、エミッタの不純物濃度がベースの不純物濃度より
も低くなってもエミッタ注入効率γはほとんど影響を受
けず、ほぼ１を保つことができる。
【０００８】
【０００９】
【実施例１】図１のｐｎｐｎ構造において、第１層１
２，第２層１４の濃度のみを変化させた発光サイリスタ
を作製した。表１に、基板および各層の組成，膜厚，不
純物，不純物濃度を示す。
２，第２層１４の濃度のみを変化させた発光サイリスタ
を作製した。表１に、基板および各層の組成，膜厚，不
純物，不純物濃度を示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】基板１０は、ＧａＡｓよりなり、不純物は
Ｚｎである。
Ｚｎである。
【００１２】第１層１２は、厚さ５００ｎｍのＧａＡｓ
よりなり、不純物はＺｎである。
よりなり、不純物はＺｎである。
【００１３】第２層１４は、厚さ５００ｎｍのＡｌ0.3
Ｇａ0.7 Ａｓよりなり、不純物はＺｎである。
Ｇａ0.7 Ａｓよりなり、不純物はＺｎである。
【００１４】第３層１６は、厚さ２００ｎｍのＡｌ0.13
Ｇａ0.87Ａｓよりなり、不純物はＳｉである。
Ｇａ0.87Ａｓよりなり、不純物はＳｉである。
【００１５】第４層１８は、厚さ８００ｎｍのＡｌ0.13
Ｇａ0.87 Ａｓよりなり、不純物はＺｎである。
Ｇａ0.87 Ａｓよりなり、不純物はＺｎである。
【００１６】第５層２０は、厚さ５００ｎｍのＡｌ0.3
Ｇａ0.7 Ａｓよりなり、不純物はＳｉである。
Ｇａ0.7 Ａｓよりなり、不純物はＳｉである。
【００１７】第６層２２は、厚さ３０ｎｍのＧａＡｓよ
りなり、不純物はＳｉである。
りなり、不純物はＳｉである。
【００１８】不純物濃度は、表１に示すように、４種類
，，，のものを作製した。表１の〜におい
て、第３層〜第６層の不純物濃度は同じである。すなわ
ち、第３層のＳｉの不純物濃度は１×１０18／ｃｍ3 、
第４層のＺｎの不純物濃度は１×１０17／ｃｍ3 、第５
層のＳｉの不純物濃度は３×１０18／ｃｍ3 、第６層２
２のＳｉの不純物濃度は、３×１０18／ｃｍ3 である。
一方、では、第１層および第２層のＺｎの不純物濃度
を、２×１０17／ｃｍ3 とした。では、第１層および
第２層のＺｎの不純物濃度を、２×１０18／ｃｍ3 とし
た。では、第１層および第２層のＺｎの不純物濃度
を、５×１０17／ｃｍ3 とした。では、第１層および
第２層のＺｎの不純物濃度を、１×１０18／ｃｍ3 とし
た。
，，，のものを作製した。表１の〜におい
て、第３層〜第６層の不純物濃度は同じである。すなわ
ち、第３層のＳｉの不純物濃度は１×１０18／ｃｍ3 、
第４層のＺｎの不純物濃度は１×１０17／ｃｍ3 、第５
層のＳｉの不純物濃度は３×１０18／ｃｍ3 、第６層２
２のＳｉの不純物濃度は、３×１０18／ｃｍ3 である。
一方、では、第１層および第２層のＺｎの不純物濃度
を、２×１０17／ｃｍ3 とした。では、第１層および
第２層のＺｎの不純物濃度を、２×１０18／ｃｍ3 とし
た。では、第１層および第２層のＺｎの不純物濃度
を、５×１０17／ｃｍ3 とした。では、第１層および
第２層のＺｎの不純物濃度を、１×１０18／ｃｍ3 とし
た。
【００１９】明らかに、，の場合には、第１層，第
２層の不純物濃度が、第３層のＳｉの不純物濃度以下に
はなっていない。
２層の不純物濃度が、第３層のＳｉの不純物濃度以下に
はなっていない。
【００２０】以上の〜の不純物濃度を有する発光サ
イリスタについて、その電流−光出力特性を調べた。得
られた電流−光出力特性を図３に示す。第１，２層のＺ
ｎ濃度が第３層のＳｉ濃度より十分に低いの発光サイ
リスタでは、発光量が最も高くなっている。また、の
発光サイリスタでは、発光量が次に高くなっている。と
ころが、第１，２層のＺｎ濃度が第３層のＳｉ濃度と同
じ、あるいは第３層のＳｉ濃度よりも低い，の発光
サイリスタでは、発光量が順次低くなっている。このこ
とから、第１，２層のＺｎ濃度を第３層のＳｉ濃度より
低く設定すれば、第１，第２層から第３層への不純物拡
散が制限される結果、発光効率が低下しないことがわか
る。
イリスタについて、その電流−光出力特性を調べた。得
られた電流−光出力特性を図３に示す。第１，２層のＺ
ｎ濃度が第３層のＳｉ濃度より十分に低いの発光サイ
リスタでは、発光量が最も高くなっている。また、の
発光サイリスタでは、発光量が次に高くなっている。と
ころが、第１，２層のＺｎ濃度が第３層のＳｉ濃度と同
じ、あるいは第３層のＳｉ濃度よりも低い，の発光
サイリスタでは、発光量が順次低くなっている。このこ
とから、第１，２層のＺｎ濃度を第３層のＳｉ濃度より
低く設定すれば、第１，第２層から第３層への不純物拡
散が制限される結果、発光効率が低下しないことがわか
る。
【００２１】
【実施例２】実施例１では、第１層１２と第２層１４の
不純物（Ｚｎ）濃度を、第３層１６のＳｉ濃度より低く
すると効果があることが示されたが、第１層および第２
層の濃度を低下させると、これらの層の抵抗が増大し、
サイリスタの性能に影響を与える。これを避けるため
に、図４に示すように、実施例１において第２層１４を
２つの層４２，４３に分割した発光サイリスタを作製し
た。各層の不純物濃度（設定濃度）は表２に示す通り設
定した。分割した第２層のうち、第３層１６側の上層４
３の濃度のみ２×１０16／ｃｍ3 と低くし、下層４２は
２×１０18／ｃｍ 3とした。他の層の濃度は実施例１同
様である。
不純物（Ｚｎ）濃度を、第３層１６のＳｉ濃度より低く
すると効果があることが示されたが、第１層および第２
層の濃度を低下させると、これらの層の抵抗が増大し、
サイリスタの性能に影響を与える。これを避けるため
に、図４に示すように、実施例１において第２層１４を
２つの層４２，４３に分割した発光サイリスタを作製し
た。各層の不純物濃度（設定濃度）は表２に示す通り設
定した。分割した第２層のうち、第３層１６側の上層４
３の濃度のみ２×１０16／ｃｍ3 と低くし、下層４２は
２×１０18／ｃｍ 3とした。他の層の濃度は実施例１同
様である。
【００２２】成長後の各層の不純物濃度を二次イオン質
量分析法によって評価した結果（実測濃度）表２中に示
した。評価結果によると、第２層上層４３中央付近の濃
度は設定値より高い４×１０17／ｃｍ3 となっているこ
とがわかった。これは成長中にＺｎが下層から拡散した
ためである。
量分析法によって評価した結果（実測濃度）表２中に示
した。評価結果によると、第２層上層４３中央付近の濃
度は設定値より高い４×１０17／ｃｍ3 となっているこ
とがわかった。これは成長中にＺｎが下層から拡散した
ためである。
【００２３】この構造の発光サイリスタの電流−光特性
は実施例１のとほぼ同様であった。したがって第２層
の第３層に近い部分の濃度が低ければ効果があることが
示された。
は実施例１のとほぼ同様であった。したがって第２層
の第３層に近い部分の濃度が低ければ効果があることが
示された。
【００２４】
【表２】
【００２５】以上の２つの実施例では、ｐ型基板を用い
た場合を示しているが、ｎ型基板の場合も、アノード層
の不純物濃度をｎゲート層の不純物濃度よりも低くすれ
ばよい。また、ここでは、拡散の起こりやすいＺｎにつ
いて説明したが、他種の不純物についても同様の効果が
ある。すなわち、第５，６層のｎ型不純物濃度について
も適用可能である。
た場合を示しているが、ｎ型基板の場合も、アノード層
の不純物濃度をｎゲート層の不純物濃度よりも低くすれ
ばよい。また、ここでは、拡散の起こりやすいＺｎにつ
いて説明したが、他種の不純物についても同様の効果が
ある。すなわち、第５，６層のｎ型不純物濃度について
も適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、ダブルヘテロ構造を持
ったｐｎｐｎ発光サイリスタにおいて、少なくともｎゲ
ート層に近いアノード層の部分の不純物の濃度を、ｎゲ
ート層の不純物の濃度より低くしているので、アノード
層の不純物がｎゲート層へ拡散するのが制限されるの
で、発光効率の低下を抑えることができる。
ったｐｎｐｎ発光サイリスタにおいて、少なくともｎゲ
ート層に近いアノード層の部分の不純物の濃度を、ｎゲ
ート層の不純物の濃度より低くしているので、アノード
層の不純物がｎゲート層へ拡散するのが制限されるの
で、発光効率の低下を抑えることができる。
【図１】ｐｎｐｎ発光サイリスタの構造の第１の実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図２】ｐｎｐｎ発光サイリスタの等価回路図である。
【図３】発光サイリスタの電流−光出力特性を示す図で
ある。
ある。
【図４】ｐｎｐｎ発光サイリスタの構造の第２の実施例
を示す図である。
を示す図である。
１０ ｐ型基板 １２ ｐ型の第１層 １４ ｐ型の第２層 １６ ｎ型の第３層 １８ ｐ型の第４層 ２０ ｎ型の第５層 ２２ ｎ型の第６層 ３０ ｐｎｐトランジスタ ３２ ｎｐｎトランジスタ ４２，４３ 第２層の分割層
Claims (4)
- 【請求項１】ダブルヘテロ構造を持ったｐｎｐｎ発光サ
イリスタにおいて、 少なくともｎゲート層に近いアノード層の部分の不純物
の濃度を、ｎゲート層の不純物の濃度より低くしたこと
を特徴とする発光サイリスタ。 - 【請求項２】基板がｐ型層で、前記基板上に、ｐ型層，
ｎ型層，ｐ型層，ｎ型層の順序でエピタキシャル膜層が
積層されていることを特徴とする請求項１記載の発光サ
イリスタ。 - 【請求項３】基板がｎ型層で、前記基板上に、ｎ型層，
ｐ型層，ｎ型層，ｐ型層の順序でエピタキシャル膜層が
積層されていることを特徴とする請求項１記載の発光サ
イリスタ。 - 【請求項４】前記アノード層の不純物は、Ｚｎであるこ
とを特徴とする請求項１，２または３記載の発光サイリ
スタ。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23811099A JP2001068726A (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 発光サイリスタ |
| CNB2004100462897A CN1322597C (zh) | 1999-08-23 | 2000-08-04 | 发光闸流晶体管及自扫描型发光装置 |
| CNB00801728XA CN1262022C (zh) | 1999-08-23 | 2000-08-14 | 发光闸流晶体管及自扫描型发光装置 |
| KR1020017005084A KR100664457B1 (ko) | 1999-08-23 | 2000-08-14 | 발광 사이리스터 및 자기 주사형 발광 장치 |
| US09/830,036 US6825500B1 (en) | 1999-08-23 | 2000-08-14 | Light-emitting thyristor and self-scanning light-emitting device |
| EP00951986A EP1150359A1 (en) | 1999-08-23 | 2000-08-14 | Light-emitting thyristor and self-scanning light-emitting device |
| KR1020067018530A KR100730506B1 (ko) | 1999-08-23 | 2000-08-14 | 발광 사이리스터 및 자기 주사형 발광 장치 |
| PCT/JP2000/005442 WO2001015243A1 (fr) | 1999-08-23 | 2000-08-14 | Thyristor electroluminescent et dispositif electroluminescent a auto-balayage |
| CA002348632A CA2348632A1 (en) | 1999-08-23 | 2000-08-14 | Light-emitting thyristor and self-scanning light-emitting device |
| TW089116984A TW465124B (en) | 1999-08-23 | 2000-08-22 | Light-emitting thyristor and self-scanning light emitting device |
| US10/831,000 US7009221B2 (en) | 1999-08-23 | 2004-04-23 | Light-emitting thyristor and self-scanning light-emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23811099A JP2001068726A (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 発光サイリスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001068726A true JP2001068726A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17025336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23811099A Pending JP2001068726A (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-25 | 発光サイリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001068726A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10305870A1 (de) * | 2003-02-13 | 2004-08-26 | BÄR, Hans | Digital steuerbare Leuchtdioden für aktive Matrix-Displays |
| JP2006080560A (ja) * | 2005-10-31 | 2006-03-23 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 光結合パワー半導体素子 |
| EP2106003A2 (en) | 2008-03-26 | 2009-09-30 | Oki Data Corporation | Semiconductor light emitting apparatus, optical print head and image forming apparatus |
| US8564013B2 (en) | 2011-03-25 | 2013-10-22 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Light-emitting thyristor, light source head, and image forming apparatus |
| JP2015084391A (ja) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | 富士ゼロックス株式会社 | 半導体発光素子、光源ヘッド、及び画像形成装置 |
| JP2015109417A (ja) * | 2013-10-25 | 2015-06-11 | 富士ゼロックス株式会社 | 半導体発光素子、光源ヘッド、及び画像形成装置 |
| JP2019110230A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 株式会社沖データ | 半導体装置、発光素子チップ、光プリントヘッド、及び画像形成装置 |
-
1999
- 1999-08-25 JP JP23811099A patent/JP2001068726A/ja active Pending
Cited By (10)
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| US8304792B2 (en) | 2008-03-26 | 2012-11-06 | Oki Data Corporation | Semiconductor light emitting apparatus and optical print head |
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