JP2008538164A - 金属酸化物半導体膜、構造および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
半導体デバイスの機能、能力および性能を向上させること。
【解決手段】
半導体デバイスの性能を向上させる材料および構造には、ZnBeO合金材料、ZnCdOSe合金材料、格子整合のためにMgを含有し得るZnBeO合金材料、および、BeO材料が挙げられる。ZnBeO合金系、すなわち、Zn1−xBex0におけるBeの原子分率xは、ZnOのエネルギーバンドギャップが、ZnOのエネルギーバンドギャップよりも大きな値になるまで増加するよう変化させることができる。ZnCdOSe合金系、すなわち、Zn1−YCdYOi−zSezにおけるCdの原子分率yとSeの原子分率zは、ZnOのエネルギーバンドギャップが、ZnOのエネルギーバンドギャップよりも小さい値になるまで減少するよう変動させることができる。形成された各合金は、選択されたドーパント元素を用いることによって、アンドープ、または、p型ドープ、またはn型ドープされることができる。これらの合金は、単独または組み合わせて用いられて、一定の波長値の範囲にわたって放射可能な活性フォトニック層、単一および多重量子井戸のようなヘテロ構造、並びに超格子層またはクラッド層を形成し、光半導体デバイスや電子半導体デバイスを製造することができる。このような構造は、半導体デバイスの機能、能力および性能を向上させるために利用できる。
【選択図】図1
半導体デバイスの機能、能力および性能を向上させること。
【解決手段】
半導体デバイスの性能を向上させる材料および構造には、ZnBeO合金材料、ZnCdOSe合金材料、格子整合のためにMgを含有し得るZnBeO合金材料、および、BeO材料が挙げられる。ZnBeO合金系、すなわち、Zn1−xBex0におけるBeの原子分率xは、ZnOのエネルギーバンドギャップが、ZnOのエネルギーバンドギャップよりも大きな値になるまで増加するよう変化させることができる。ZnCdOSe合金系、すなわち、Zn1−YCdYOi−zSezにおけるCdの原子分率yとSeの原子分率zは、ZnOのエネルギーバンドギャップが、ZnOのエネルギーバンドギャップよりも小さい値になるまで減少するよう変動させることができる。形成された各合金は、選択されたドーパント元素を用いることによって、アンドープ、または、p型ドープ、またはn型ドープされることができる。これらの合金は、単独または組み合わせて用いられて、一定の波長値の範囲にわたって放射可能な活性フォトニック層、単一および多重量子井戸のようなヘテロ構造、並びに超格子層またはクラッド層を形成し、光半導体デバイスや電子半導体デバイスを製造することができる。このような構造は、半導体デバイスの機能、能力および性能を向上させるために利用できる。
【選択図】図1
Description
本特許出願は、本出願人による、2005年3月30日に出願された、発明の名称が「金属酸化物半導体膜および方法(“Metal Oxide Semiconductor Films and Methods”)」(代理人整理番号MOXT−004−PR)である、米国仮特許出願第60/666,453号明細書の優先権の利益を主張するものであり、その全内容を本明細書内で記載のように、参照により本明細書に援用する。
発明の分野
本発明は、酸化亜鉛系合金の半導体材料、特に、所望のエネルギーバンドギャップの値の範囲で製造できるような材料に関する。かかる半導体材料は、半導体層、半導体構造および半導体デバイスを製造するために、および、半導体デバイスの機能と性能を向上させるために用いることができる。
本発明は、酸化亜鉛系合金の半導体材料、特に、所望のエネルギーバンドギャップの値の範囲で製造できるような材料に関する。かかる半導体材料は、半導体層、半導体構造および半導体デバイスを製造するために、および、半導体デバイスの機能と性能を向上させるために用いることができる。
発明の背景
酸化亜鉛(ZnO)の光学特性は、半導体デバイスにおける潜在用途、特に、発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)のようなフォトニック発光素子、およびフォトダイオードのようなフォトニック検出器について研究されてきた。ZnOのエネルギーバンドギャップは、室温で約3.3電子ボルト(eV)であり、このエネルギーの放出光子に対する、約376ナノメートル(nm)の波長に対応するものである。発光は、ZnOのLEDで実証され、p型材料およびn型材料を用いてダイオードが形成されてきた。ZnOは、また、UV光検出器および電界効果トランジスタ(FET)を製造することにも用いられてきた。
酸化亜鉛(ZnO)の光学特性は、半導体デバイスにおける潜在用途、特に、発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)のようなフォトニック発光素子、およびフォトダイオードのようなフォトニック検出器について研究されてきた。ZnOのエネルギーバンドギャップは、室温で約3.3電子ボルト(eV)であり、このエネルギーの放出光子に対する、約376ナノメートル(nm)の波長に対応するものである。発光は、ZnOのLEDで実証され、p型材料およびn型材料を用いてダイオードが形成されてきた。ZnOは、また、UV光検出器および電界効果トランジスタ(FET)を製造することにも用いられてきた。
ZnOには、いくつかの重要な特性があり、これによって、オプトエレクトロニクスデバイスおよびその用途にとって有望な半導体材料となっている。ZnOの励起子結合エネルギーは、GaNの26meVやZnSeの20meVに比べて大きく、60meVである。このZnOの大きな励起子結合エネルギーのため、高温で、輝度の高いコヒーレント発光/検波能力を有するZnO系デバイスの製造が期待されている。ZnOの破壊電界は極めて高く、約2×106V/cm(GaAsの破壊電界の2倍より大きい)と推定され、したがって、高出力且つ高利得のために、高い動作電圧がZnO系デバイスに印加され得ることを意味する。また、ZnOの飽和速度は、室温で3.2×107cm/秒であり、窒化ガリウム(GaN)、炭化ケイ素(SiC)、またはガリウム砒素(GaAs)の値よりも大きい。このように飽和速度が高いことは、こうした他の材料のデバイスよりもZnO系デバイスの方が高周波での用途に優れていることを意味する。
さらに、ZnOは、高エネルギー放射による放射線損傷に対して例外的に耐性がある。高エネルギー放射が原因で生じる半導体内の一般的な現象は、禁制帯内に深い中央部を形成すること、並びに、放射線生成キャリアを形成することである。これらは、デバイスの感度、応答時間および読み出しノイズに著しく影響を与える。したがって、耐放射性は、宇宙および原子炉内といった過酷な環境での操作に関するデバイスのパラメータとして非常に重要である。
材料の耐放射性の観点から、ZnOは、他の広バンドギャップ半導体よりも、宇宙での操作にはるかに適している。例えば、ZnOは、電子や陽子からの高エネルギー放射による損傷に対して、GaNよりも約100倍耐性がある。
また、ZnOの融解温度は高く、2000℃近くあり、高温環境での用途だけでなく、デバイス製造中のアニールや焼成といった成長後のプロセスにおいて、高温処理の可能性をもたらしている。
大面積のZnO単結晶ウェハ(直径75mm以下)が市販されている。転移密度の低いホモエピタキシャルZnO系デバイスを成長させることが可能である。ZnO基板上でホモエピタキシャルZnOを成長させることによって、格子不整合による応力および熱膨張の問題といった、サファイアの上でヘテロエピタキシャルGaNを成長させることに伴う問題を数多く解決するであろう。
ZnOのアクセプタ準位は、GaNの215meVに比べて浅く、129meVである。アクセプタ準位が低い値であることは、ZnO内のp型ドーパントがより容易に活性化され、それによって、各材料が同じドーパントレベル濃度である場合、ZnOのホール濃度を対応するGaNのホール濃度よりも高くするのに有用であることを意味する。ZnO系デバイスは、ウェット化学エッチング法によって製造することができる。こうした特性によって、ZnOは、遠近UV検出器、LED、LD、FETおよびその他のオプトエレクトロニクスデバイスの開発にとって最も魅力的な材料となっている。
半導体デバイスの機能、能力および性能を向上させるために、ZnOのエネルギーバンドギャップを、ZnOのエネルギーバンドギャップよりも小さい値に、またZnOのエネルギーバンドギャップよりも大きい値に変更することが望ましい。
例えば、バンドギャップエネルギーがZnOのバンドギャップエネルギーよりも大きい材料によれば、LEDデバイスおよびLDデバイスが、より短い波長で発光できる。これに対して、バンドギャップエネルギーがZnOのバンドギャップエネルギーよりも小さい材料によれば、LEDデバイスおよびLDデバイスが、より長い波長で発光できる。
バンドギャップがより大きい材料によれば、例えば、活性発光層、量子井戸、多重量子井戸、超格子、クラッド層、吸収層、透過層および受光素子といった、スペクトルの紫外線(UV)領域において機能、能力および性能が向上した半導体へテロ構造を製造することができる。このようなデバイスおよび能力として、スペクトルのUV領域で放射するLEDおよびLD、並びにソーラブラインドおよび他の用途のためのUV光検出器が挙げられる。
バンドギャップがより小さい材料によれば、例えば、活性発光層、量子井戸、多重量子井戸、超格子、クラッド層、吸収層、透過層および受光素子といった、スペクトルの可視光域において機能、能力および性能が向上した半導体へテロ構造を製造することができる。
このようなデバイスおよび能力として、スペクトルの可視光域で放射するLEDおよびLD、並びに可視光検出器が挙げられる。
このようなデバイスおよび能力として、スペクトルの可視光域で放射するLEDおよびLD、並びに可視光検出器が挙げられる。
性能、能力および機能が向上した、動作可能な、ZnO系材料から製造された半導体デバイスは、これらに限定されないが、発光体、光検出器、FET、PNダイオード、PINダイオード、NPNトランジスタ、PNPトランジスタ、透明トランジスタ、回路素子、通信ネットワーク、レーダ、センサおよび医療画像化といったデバイスおよび領域を含む、数多くの商業的且つ軍事的分野で使用されることが望ましい。
したがって、特定のエネルギーバンドギャップの値を有するように調整可能なZnO系半導体材料を提供することが有用であろう。
本発明の一つの態様として、ZnBeO半導体合金中のBeの原子分率を調整することによって、特定のエネルギーバンドギャップの値を有するよう調整可能なZnO系半導体材料を提供することが有用であろう。
また、ZnCdOSe半導体合金中のCdの原子分率とSeの原子分率とを調整することによって、特定のエネルギーバンドギャップの値を有するように調整可能なZnO系半導体材料を提供することも有用であろう。
発明の概要
本発明は、ZnBeO合金材料、ZnCdOSe合金材料、格子整合のためにMgを含有し得るZnBeO合金材料およびBeO材料などの、半導体デバイスの性能を向上させるための材料を提供することによって、上記課題を解決する。
本発明は、ZnBeO合金材料、ZnCdOSe合金材料、格子整合のためにMgを含有し得るZnBeO合金材料およびBeO材料などの、半導体デバイスの性能を向上させるための材料を提供することによって、上記課題を解決する。
ZnBeO合金系、すなわち、Zn1−xBexOにおけるBeの原子分率xは、ZnOのエネルギーバンドギャップを、ZnOのエネルギーバンドギャップよりも大きな値に増加させるために変化させることができる。
ZnCdOSe合金系、すなわち、Zn1−yCdyO1−zSezにおけるCdの原子分率yおよびSeの原子分率zは、ZnOのエネルギーバンドギャップを、ZnOのエネルギーバンドギャップよりも小さい値に減少させるために変化させることができる。
各合金は、選択されたドーパント元素を用いて、アンドープ、またはp型ドープもしくはn型ドープされることができる。
これらの合金は、単独または組み合わせて用いられて、ある波長値の範囲にわたって放射可能な活性フォトニック層、単一および多重量子井戸のようなヘテロ構造、並びに超格子層またはクラッド層を形成し、光および電子半導体デバイスを製造することができる。
これらの構造は、半導体デバイスの機能、能力および性能を向上させるために利用できる。
本発明の他の実施形態、例、特徴および態様も本明細書で開示する。
以上の説明や、本発明の他の目的、利点および特徴、並びに、本発明が達成される方法は、添付の図面と併せて、本発明の以下の詳細な説明を考慮した後に、より明らかとなるであろう。
本発明は、添付の図面の図と合わせて読まれる以下の詳細な説明によって、さらに理解される。
以上の説明や、本発明の他の目的、利点および特徴、並びに、本発明が達成される方法は、添付の図面と併せて、本発明の以下の詳細な説明を考慮した後に、より明らかとなるであろう。
本発明は、添付の図面の図と合わせて読まれる以下の詳細な説明によって、さらに理解される。
発明の詳細な説明
概要および本明細書で用いられる用語
本発明は、所望のエネルギーバンドギャップ値の範囲で製造できる酸化亜鉛系合金半導体材料に関するものであり、半導体構造およびデバイスを製造するために、また、半導体デバイスの機能と性能を向上させるために用いることができる。本発明を理解しやすくするために、発明者らは、まず、本発明の説明に関連して用いられる用語を以下に挙げて説明する。
概要および本明細書で用いられる用語
本発明は、所望のエネルギーバンドギャップ値の範囲で製造できる酸化亜鉛系合金半導体材料に関するものであり、半導体構造およびデバイスを製造するために、また、半導体デバイスの機能と性能を向上させるために用いることができる。本発明を理解しやすくするために、発明者らは、まず、本発明の説明に関連して用いられる用語を以下に挙げて説明する。
LEDまたはLDの活性層は、光が放射される半導体層と関連がある。活性層内では、n型またはp型の導電性をもつ電気キャリアが結合する。エネルギーバンドギャップの値によって、特徴的な発光の波長が決定される。
量子井戸(QW)構造または多重量子井戸(MQW)構造は、n型キャリアおよびp型キャリアが、より小さいエネルギーバンドギャップの層内に位置する確率が高まるように、隣接する層よりもエネルギーバンドギャップが小さい層を有する積層された半導体構造から構成される。フォトニック放射の特性波長は、QWまたはMQWにおいてエネルギーバンドギャップが最小の半導体材料によって決定されるものである。
超格子(SL)構造は、エネルギーバンドギャップの値が異なる半導体材料からなる第1の層と第2の層とから構成され、第1および第2の層はそれぞれ十分に薄いため、必要であれば変形して、隣接する層でエピタキシャル層を形成することができ、第1および第2の層は、異なる濃度のn型ドーパント元素を有し得る、または異なる濃度のp型ドーパント元素を有し得る。均一な組成物でできた厚い層の代わりにSL積層構造を使用すると、均一な組成物でできた半導体材料の厚い層の使用により生じ得る歪みを減らすことによって、より効率のよいデバイスを製造することができる。
LEDやLDといった半導体デバイスの性能を向上させるために、エピタキシャル積層構造に対する種々の設計が、従来技術において提案されてきた。こうした構造の中に、異なるエネルギーバンドギャップを有する材料でできた交互層で構成される半導体へテロ構造がある。かかるヘテロ構造としては、これらに限定されないが、量子井戸、多重量子井戸、超格子層、絶縁層、光反射膜および多層光反射層、金属接触層、クラッド層および基板が挙げられる。
例えば、異なるエネルギーバンドギャップを有するGaN系半導体材料を採用したヘテロ構造および隣接するエピ層が、発光半導体デバイスの特性を変更するために説明または提案されてきた。
LEDまたはLDが放射する波長の下限は、発光が生じる活性層のエネルギーバンドギャップの値を大きくすることによって、より小さくすることができる。以下に詳述するように、本発明によれば、ZnOのエネルギーバンドギャップは、適切な成長方法を用いて、ZnOを適切な材料で合金化することによって、増大させることができる。
LEDまたはLDが放射する波長の上限は、発光が生じる活性層のエネルギーバンドギャップの値を小さくすることによって、より大きくすることができる。以下に詳述するように、本発明によれば、ZnOのエネルギーバンドギャップは、適切な成長方法を用いて、ZnOを適切な材料で合金化することによって、減少させることができる。
「バンドギャップ変調」および「バンドギャップエンジニアリング」とは、エネルギーバンドギャップの値を大きくまたは小さくするために材料のバンドギャップを変えることに対して、本発明に関連して本明細書で用いる用語である。
本発明によると、バンドギャップ変調は、半導体デバイスに閉じ込められる光子およびキャリアを増加させるために用いることができる。バンドギャップ変調は、発光半導体デバイスにおける発光の波長を調整するために、および、光検出器半導体デバイスの応答特性を改善するために用いることができる。
従来技術文献には、ZnOをマグネシウム(Mg)で合金化してZnMgO、すなわちZn1−wMgwO、を形成することによって、ZnOのエネルギーバンドギャップを室温で3.99eVに増加させることが記載されている。Mgの含有量を、最大w=0.33まで増加させると、このエネルギーバンドギャップは、3.99eVに増加した。ZnO層とZnMgO層とを使用することによって、ヘテロ構造が製造される。しかし、ZnOとMgOとでは、結晶構造が異なり、格子定数が大きく異なるため、Mgの含有量がw=0.33に対応する値を超える場合には、MgOとZnOとの間に結晶相分離が生じる。MgOは、格子間隔が0.422nmの立方格子構造であり、一方、ZnOは、格子間隔が0.325nmの六方晶である。そのため、半導体デバイスにおいてエネルギーバンドギャップを最大3.3eVまで増加させ、それより大きなエネルギーバンドギャップの値にならないようにするために、ZnMgO合金の用途が制限される。
この分野でさらに研究することにより、短波長で動作可能な半導体デバイスを製造するために、バンドギャップを約3.3eVよりも大きな値に増加させることができると考えられている。成長を簡単にするために、エネルギーバンドギャップの範囲が約3.3eVから約10.6eV(約117nmの波長に対応)のエネルギーバンドギャップ値までをカバーするような一組の元素から構成される合金系を有することが望ましい。以下により詳細に説明するように、本発明は、このような合金系を可能にする。
ベリリウム酸化物(BeO)のエネルギーバンドギャップは、室温で約10.6eVであり、これは約117nmの波長に対応する。BeOは六方晶の格子構造を有する。
この分野でさらに研究することにより、長波長で動作可能な半導体デバイスを製造するために、バンドギャップを約3.3eVよりも小さな値に減少させることができると考えられている。成長を簡単にするために、エネルギーバンドギャップの範囲が約3.3eVから約1.75eV(710nmの波長に対応)のエネルギーバンドギャップ値までをカバーするような一組の元素から構成される合金系を有することが望ましい。本発明は、このような合金系を可能にする。
セレン化カドミウム(CdSe)のエネルギーバンドギャップは、約1.75eVであり、これは約710nmの波長に対応する。CdSeは、適切な成長条件を用いることにより、六角格子構造で成長することができる。
セレン化亜鉛(ZnSe)のエネルギーバンドギャップは、約2.8eVであり、これは約444nmの波長に対応する。ZnSeは、適切な成長条件を用いることにより、六角格子構造で成長することができる。ZnO、BeO、CdSe、CdOおよびZnSeは、II−VI族の化合物である。
まとめると、2つの合金系、すなわちZnBeO、つまりZn1−xBexO(xは必要に応じて0から1の間で変化する)と、ZnCdOSe、つまりZn1−yCdyO1−zSez(yは必要に応じて0から1の間で変化し、zは必要に応じて0から1の間で独立して変化する)とから構成されるZnO系合金のエネルギーバンドギャップ値は、約10.6eV〜約1.75eVの範囲にわたり、これは約117nm〜約710nmの波長範囲に対応する。
以下の説明において、ZnBeO合金という用語は、Zn1−xBexO合金を指すために用いられ、Beの原子分率xは0から1まで変化する、または特定されるとおりである。
別の表示として、ZnBeO合金という用語は、本明細書では、Zn1−xBexO合金のことを指すために用いられ、0≦x≦1、または特定されるとおりである。
同様に、ZnCdOSe合金という用語は、Zn1−yCdyO1−zSez合金のことを指すために用いられ、Cdの原子分率yは0から1まで変化し、Seの原子分率zは0から1まで独立して変化し、またはyおよびzの値は、それぞれ特定されるとおりである。
別の表示として、ZnCdOSe合金という用語は、本明細書では、Zn1−yCdyO1−zSez合金のことを指すために用いられ、独立して0≦y≦1および0≦z≦1であり、またはyおよびzの値は、それぞれ特定されるとおりである。
エネルギーバンドギャップが変調した材料の結晶品質は高いはずなので、これらの材料から製造される半導体デバイスの性能特性は高い。高機能、高能力および高性能の半導体デバイスを製造するために用いられるZnOおよびZnO合金材料は、膜成長、組成物および品質を適切に制御するための機能および能力と、アンドープの材料、p型ドープされた半導体材料およびn型ドープされた半導体材料を成長させるための、並びに、層およびこれらの層を用いたヘテロ構造を成長させるための能力とを備えた成長プロセスを必要とする。
出願人らのHBD技術
この点において、出願人らは以前に、他の態様の中でも、Asの拡散ではなく、Asドーパントを膜に注入するために、外部のAs分子ビームを用いて、p型のZnOを成長させることが可能なハイブリッドビーム蒸着(HBD)法を開発した。このHBD法は、本出願人の米国仮特許出願第60/406,500号明細書(2002年8月28日出願)、PCT/US03/27143号明細書(2003年8月27日出願)、および米国特許出願第10/525,611号明細書(2005年2月23日出願)において説明され、その各々および全てを参照により本明細書に援用する。
この点において、出願人らは以前に、他の態様の中でも、Asの拡散ではなく、Asドーパントを膜に注入するために、外部のAs分子ビームを用いて、p型のZnOを成長させることが可能なハイブリッドビーム蒸着(HBD)法を開発した。このHBD法は、本出願人の米国仮特許出願第60/406,500号明細書(2002年8月28日出願)、PCT/US03/27143号明細書(2003年8月27日出願)、および米国特許出願第10/525,611号明細書(2005年2月23日出願)において説明され、その各々および全てを参照により本明細書に援用する。
Asドープされたp型のZnO膜を製造するための出願人らによるHBD法は、ドーピングレベルを正確に制御するために用いることができる。HBDによって成長したZnO:Asの光学特性および電気的特性については、上記で引用し、参照により本明細書に援用した、本出願人による特許出願において記載されている。特に、半導体層および構造にとって、且つ、デバイスの製造にとって、十分に高いホールキャリア濃度を得ることができる。Asアクセプタの熱結合エネルギー(EA th−b)は129meVであり、これは温度依存性のホール効果測定から導き出される。PLスペクトルは、ZnO価電子帯の最大値を上回る、115meVと164meVとにそれぞれ位置する2つの異なったアクセプタ準位(EA opt−b)を示し、また、Asアクセプタへの励起子結合エネルギー(EAXb)が約12meVであることを示している。HBDによって成長したp型のZnO:As層の品質は、デバイスの製造にとっては十分に高いものである。
出願人らに関連した酸化亜鉛膜および構造
出願人らはまた、広バンドギャップ半導体材料が、高温でのデバイスの動作に有用であることに注目している。酸化亜鉛は広バンドギャップ材料であり、また、良好な耐放射特性を有する。酸化亜鉛でできた広バンドギャップ半導体膜は、現在、n型およびp型の両方のキャリア型のものが入手可能であり、これらは半導体デバイスを製造するのに十分な性質を有する。
出願人らはまた、広バンドギャップ半導体材料が、高温でのデバイスの動作に有用であることに注目している。酸化亜鉛は広バンドギャップ材料であり、また、良好な耐放射特性を有する。酸化亜鉛でできた広バンドギャップ半導体膜は、現在、n型およびp型の両方のキャリア型のものが入手可能であり、これらは半導体デバイスを製造するのに十分な性質を有する。
一例として、米国特許第6,291,085号明細書(ホワイト(White)ら著)には、p型ドープされた酸化亜鉛膜が開示されており、この膜が、FETを含む半導体デバイスに組み込まれ得る。
米国特許第6,342,313号明細書(ホワイト(White)ら著)には、正味アクセプタ濃度が少なくとも約1015アクセプタ/cm3である、p型ドープされた金属酸化膜であって、この膜が、第2族の元素(ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよびラジウム)と、第12族の元素(亜鉛、カドミウムおよび水銀)と、第2族および第12族の元素と、第12族および第16族の元素(酸素、硫黄、セレニウム、テルリウムおよびポロニウム)とからなる群から選択される元素の酸化化合物であり、p型ドーパントは、第1族の元素(水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムおよびフランシウム)、第11族の元素(銅、銀および金)、第5族の元素(バナジウム、ニオブおよびタンタル)、および第15族の元素(窒素、リン、砒素、アンチモンおよびビスマス)からなる群から選択される元素である、p型ドープされた金属酸化膜が開示されている。
米国特許第6,410,162号明細書(ホワイト(White)ら著)には、p型ドープされた酸化亜鉛膜であって、p型ドーパントが、第1族、第11族、第5族および第15族の元素から選択され、この膜は、デバイス内の材料と格子整合するための基板材料として、FETを含む半導体デバイスまたは半導体デバイスに組み込み可能である、p型ドープされた酸化亜鉛膜が開示されている。
上記参照した米国特許第6,291,085号明細書、同第6,342,313号明細書、および同第6,410,162号明細書を含む、上記参照した特許および開示内容を、参照により本明細書に援用する。
上記のように、および、本出願人による、参照により本明細書に援用した引用特許文献において説明されるように、出願人らのHBD法は、高品質の半導体材料を製造することができる。例えば、これらに限定されないが、アンドープのZnO、p型ドープされたZnO、n型ドープされたZnO、アンドープのZnBeO合金、p型ドープされたZnBeO合金、n型ドープされたZnBeO合金、アンドープのZnCdOSe合金、p型ドープされたZnCdOSe合金、n型ドープされたZnCdOSe合金が挙げられる。
また、出願人らは、以下に詳細に説明するように、本発明に関連して、次のさらなる態様にも注目している。
ZnOは、エネルギーバンドギャップの値が3.3eVの第II−VI族化合物であり、BeOは、エネルギーバンドギャップの値が10.6eVの第II−VI族化合物である。ZnOは、適切な条件下で成長すると、六方晶の結晶構造を有する。BeOは、適切な条件下で成長すると、六方晶の結晶構造を有する。ヴァーナードの法則(Vernard’s Law)を考慮すると、ZnOおよびBeOを適切な比で混合することにより、約3.3eVと約10.6eVとの間で特定のエネルギーバンドギャップの値を実現することができる。より具体的には、ヴァーナードの法則(Vernard’s Law)によれば、合金Zn0.9Be0.1Oのエネルギーバンドギャップは、ZnOに対して、約0.73eV分、約3.3eVよりも大きいはずである。
ZnOは、エネルギーバンドギャップの値が約3.3eVの第II−VI族化合物であり、CdSeは、エネルギーバンドギャップの値が約1.75eVの第II−VI族化合物である。CdSeは、適切な条件下で成長すると、六方晶の結晶構造を有する。ヴァーナードの法則(Vernard’s Law)を考慮すると、ZnOおよびCdSeを適切な比で混合することにより、約3.3eVと約1.75eVとの間で特定のエネルギーバンドギャップの値を実現することができる。
ZnOは、エネルギーバンドギャップの値が約3.3eVの第II−VI族化合物であり、ZnSeは、エネルギーバンドギャップの値が約2.8eVの第II−VI族化合物である。ZnSeは、適切な条件下で成長すると、六方晶の結晶構造を有する。ヴァーナードの法則(Vernard’s Law)を考慮すると、ZnOおよびZnSeを適切な比で混合することにより、約3.3eVと約2.8eVとの間で特定のエネルギーバンドギャップの値を実現することができる。
エネルギーバンドギャップが約10.6eVと約3.3eVとの間にあるエピタキシャル積層された材料を設計することができ、この材料は、アンドープ、p型ドープ、またはn型ドープされることができる。
エネルギーバンドギャップが約1.75eVと約3.3eVとの間にあるエピタキシャル積層された材料を設計することができ、この材料は、アンドープ、p型ドープ、またはn型ドープされることができる。
半導体デバイスの電力、効率、機能および速度は、半導体デバイス内のn型またはp型のキャリアの移動度によって制限される。SL、QWおよびMQW構造をZnOデバイスに利用することにより、半導体デバイスの性能、能力および機能を向上させるることができる。
本発明の例および実施形態
以上の説明を念頭に置き、次に、本発明の実施形態および例の説明に移る。
以上の説明を念頭に置き、次に、本発明の実施形態および例の説明に移る。
図1は、本発明の一実施形態の一例を示し、図示された例において、単結晶サファイア基板上でエピタキシャル成長した半導体ZnBeO合金層を含む。ZnBeO合金層はドープされ得るか、または、アンドープであり得る。
ZnBeOの例:
図1に示す実施形態の一例では、ZnBeO合金のエネルギーバンドギャップは約4.59eVで、これは約271nmの波長と対応しており、半導体デバイスの機能、能力、性能および適用を向上させる際の使用に適した、高い結晶品質によって特徴付けられている。
図1に示す実施形態の一例では、ZnBeO合金のエネルギーバンドギャップは約4.59eVで、これは約271nmの波長と対応しており、半導体デバイスの機能、能力、性能および適用を向上させる際の使用に適した、高い結晶品質によって特徴付けられている。
図1に示す実施形態の別の例として、本発明は、単結晶サファイア基板上に堆積されたZnBeO合金で構成されたZnO系半導体材料であって、ZnBeO合金のエネルギーバンドギャップは約4.68eVで、これは約265nmの波長に対応しており、半導体デバイスの機能、能力、性能および適用を向上させる際の使用に適した、高い結晶品質を有する、ZnO系半導体材料を含むことができる。
さらなる例として、本発明は、単結晶サファイア基板上に堆積されたZnBeO合金で構成されたZnO系半導体材料であって、ZnBeO合金のエネルギーバンドギャップは約4.86eVで、これは約256nmの波長に対応しており、半導体デバイスの機能、能力、性能および適用を向上させる際の使用に適した、高い結晶品質を有する、ZnO系半導体材料を含むことができる。
さらに別の例として、本発明は、単結晶サファイア基板上に堆積されたZnBeO合金で構成されたZnO系半導体材料であって、ZnBeO合金のエネルギーバンドギャップは約4.96eVで、これは約250nmの波長に対応しており、半導体デバイスの機能、能力、性能および適用を向上させる際の使用に適した、高い結晶品質を有する、ZnO系半導体材料を提供する。
さらなる例として、本発明は、単結晶サファイア基板上に堆積されたZnBeO合金で構成されたZnO系半導体材料であって、ZnBeO合金のエネルギーバンドギャップは約5.39eVであり、これは約230nmの波長に対応しており、半導体デバイスの機能、能力、性能および適用を向上させる際の使用に適した、高い結晶品質を有する、ZnO系半導体材料を提供する。
本発明のZnBeO実施形態の合金膜のエネルギーバンドギャップは、ZnBeO合金内のBeの原子分率を0から1まで徐々に調整することによって、おおよそ約3.3〜約10.6eVまで変化させることができる。
本発明の上述の例および実施形態は、ZnBeO合金に関して説明しているが、本発明は、他のZnBeO合金および、例えば、(これらに限定されないが)ZnCdOSe合金およびBeO材料といった他の種類のZnO合金に対して実施されてもよいことが理解されよう。
ZnCdOSeおよびBeOの例:
さらなる例として、本発明は、単結晶サファイア基板上に堆積されたZnCdOSe合金で構成されたZnO系半導体材料の形態で実施可能であり、ZnCdOSe合金は、半導体デバイスの機能、能力、性能および適用を向上させる際の使用に適した、高い結晶品質を有する。
さらなる例として、本発明は、単結晶サファイア基板上に堆積されたZnCdOSe合金で構成されたZnO系半導体材料の形態で実施可能であり、ZnCdOSe合金は、半導体デバイスの機能、能力、性能および適用を向上させる際の使用に適した、高い結晶品質を有する。
本発明のZnCdOSe合金のエネルギーバンドギャップの値は、ZnCdOSe合金内のCdの原子分率とSeの原子分率を、別々に、0から1まで調整することによって、おおよそ約3.3eV〜約1.75eVまで変化させることができる。
さらに、本発明のZnBeO合金膜のエネルギーバンドギャップは、BeOを成長させることによって、約10.6eV前後にすることができる。
本発明のさらなる態様によれば、ZnBeO合金、ZnCdOSe合金およびBeOは、例えば、これらに限定されないが、半導体ヘテロ構造、活性層、量子井戸、多重量子井戸、超格子層、絶縁層、反射膜および多層光反射層、金属接触層、クラッド層、ショットキー障壁、および基板などの有用な層および構造を形成するために、単独で、または、種々に組み合わせて、もしくはZnOまたは他の半導体材料と種々に組み合わせて用いることができ、半導体デバイスを製造するために用いることができ、半導体デバイスの機能、能力、性能および適用を向上させるために用いることができる。
本発明によれば、および、図1の例と類似して、数多くの変形が可能であり、且つ、本発明の範囲内であることが当業者には理解されよう。このような変形として、以下のいずれか、または、以下の組み合わせが一例として挙げられる。
−単結晶サファイア基板とは異なる組成物でできた材料または基板材料上で、半導体ZnBeO合金層をエピタキシャル成長させることができる、
−p型またはn型ドープされた半導体材料であるZnBeO合金層を成長させることができる、
−単結晶サファイア基板上で、ZnCdOSe層をエピタキシャル成長させることができる、
−単結晶サファイア基板とは異なる組成物でできた材料または基板材料上で、半導体ZnCdOSe層をエピタキシャル成長させることができる、
−アンドープのZnCdOSe合金層、もしくはp型またはn型ドープされた半導体材料であるZnCdOSe合金層を成長させることができる、
−単結晶サファイア基板とは異なる組成物でできた材料または基板材料上で、半導体BeO材料層をエピタキシャル成長させることができる、
−アンドープ、p型ドープ、またはn型ドープされた半導体材料であるBeO材料層を成長させることができる、
−n型ドーパントが、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、n型ZnBeO半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、第1族、第11族、第5族および第15族の元素から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、p型ZnBeO半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、砒素、リン、アンチモンおよび窒素からなる群から選択される、p型ZnBeO半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが砒素である、p型ZnBeO半導体合金材料を調製することができる、
−n型ドーパントが、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、n型ZnCdOSe半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、第1族、第11族、第5族および第15族の元素から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、p型ZnCdOSe半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、砒素、リン、アンチモンおよび窒素からなる群から選択される、p型ZnCdOSe半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが砒素である、p型ZnCdOSe半導体合金材料を調製することができる、
−格子整合層を形成するための用途に対して、ZnBeO材料に取り込まれたある原子分率のMgでZnBeO半導体材料を成長させることができ、このZnBeO膜が、アンドープ、p型ドープ、またはn型ドープのいずれかの半導体材料であり得る、
−n型ドーパントが、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、n型BeO半導体材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、第1族、第11族、第5族および/または第15族の元素から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、p型BeO半導体材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、砒素、リン、アンチモンおよび窒素からなる群から選択される、p型BeO半導体材料を調製することができる、および/または、
−p型ドーパントが砒素である、p型BeO半導体材料を調製することができる。
−単結晶サファイア基板とは異なる組成物でできた材料または基板材料上で、半導体ZnBeO合金層をエピタキシャル成長させることができる、
−p型またはn型ドープされた半導体材料であるZnBeO合金層を成長させることができる、
−単結晶サファイア基板上で、ZnCdOSe層をエピタキシャル成長させることができる、
−単結晶サファイア基板とは異なる組成物でできた材料または基板材料上で、半導体ZnCdOSe層をエピタキシャル成長させることができる、
−アンドープのZnCdOSe合金層、もしくはp型またはn型ドープされた半導体材料であるZnCdOSe合金層を成長させることができる、
−単結晶サファイア基板とは異なる組成物でできた材料または基板材料上で、半導体BeO材料層をエピタキシャル成長させることができる、
−アンドープ、p型ドープ、またはn型ドープされた半導体材料であるBeO材料層を成長させることができる、
−n型ドーパントが、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、n型ZnBeO半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、第1族、第11族、第5族および第15族の元素から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、p型ZnBeO半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、砒素、リン、アンチモンおよび窒素からなる群から選択される、p型ZnBeO半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが砒素である、p型ZnBeO半導体合金材料を調製することができる、
−n型ドーパントが、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、n型ZnCdOSe半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、第1族、第11族、第5族および第15族の元素から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、p型ZnCdOSe半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、砒素、リン、アンチモンおよび窒素からなる群から選択される、p型ZnCdOSe半導体合金材料を調製することができる、
−p型ドーパントが砒素である、p型ZnCdOSe半導体合金材料を調製することができる、
−格子整合層を形成するための用途に対して、ZnBeO材料に取り込まれたある原子分率のMgでZnBeO半導体材料を成長させることができ、このZnBeO膜が、アンドープ、p型ドープ、またはn型ドープのいずれかの半導体材料であり得る、
−n型ドーパントが、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、n型BeO半導体材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、第1族、第11族、第5族および/または第15族の元素から選択される1つの元素または2つ以上の元素である、p型BeO半導体材料を調製することができる、
−p型ドーパントが、砒素、リン、アンチモンおよび窒素からなる群から選択される、p型BeO半導体材料を調製することができる、および/または、
−p型ドーパントが砒素である、p型BeO半導体材料を調製することができる。
製造例:
このような一例において、バルク結晶から切断された研磨サファイアウェハを、基板として用いた。このウェハを、ハイブリッドビーム蒸着反応器内に置き、約750℃まで加熱した。約1×10−5トルまで減圧し、RF酸素プラズマで30分間基板を洗浄した。次に、温度を650℃まで下げた後、基板上にZnBeO層を約0.3ミクロンの厚さまで堆積した。ZeBeO半導体合金を堆積する間、Beを含んだ、熱制御されたクヌーセンセルを加熱して、ZnOを成長させるのに用いるビームと同時に基板に衝突するBe蒸気ビームを生成した。
このような一例において、バルク結晶から切断された研磨サファイアウェハを、基板として用いた。このウェハを、ハイブリッドビーム蒸着反応器内に置き、約750℃まで加熱した。約1×10−5トルまで減圧し、RF酸素プラズマで30分間基板を洗浄した。次に、温度を650℃まで下げた後、基板上にZnBeO層を約0.3ミクロンの厚さまで堆積した。ZeBeO半導体合金を堆積する間、Beを含んだ、熱制御されたクヌーセンセルを加熱して、ZnOを成長させるのに用いるビームと同時に基板に衝突するBe蒸気ビームを生成した。
(酸化亜鉛層、n型酸化亜鉛層、およびp型酸化亜鉛層、特に、砒素でドープされたp型酸化亜鉛層、を堆積するための例示的なハイブリッドビーム蒸着法(HBD)のより詳細な説明は、本出願人による米国特許第6,475,825号明細書および同第6,610,141号明細書、並びに米国仮特許出願第60/406,500号明細書、PCT/US03/27143号明細書、および米国特許出願第10/525,611号明細書の1つまたは複数に記載され、その全内容を本明細書で記載のように、その各々および全てを参照により本明細書に援用する)
次に、堆積層を備えたウェハを反応器から取り出し、遮断波長の下限が約180nmである可視紫外透過率分光計内に置いた。光透過測定値を用いて、室温でZnBeO半導体合金膜の特性を確認して、透過率対波長を測定した。
透過率対波長のデータ:
図2は、透過率をZnBeO合金膜への入射光の波長に対してプロットした、本発明のZnBeOの実施形態の例、および、ZnO膜のデータも示す。曲線Aと表示されたZnO膜に関しては、Beの原子分率はゼロである。膜成長の条件によって決定されたBeの原子分率は、曲線AからB、C、D、EおよびFへと進むに従って単調に増加し、Fと表示された曲線が、図示した中でBeの原子分率が一番高い膜に関するデータを示す。(分光計の最低波長限界能力は、約180nmである)
図2は、透過率をZnBeO合金膜への入射光の波長に対してプロットした、本発明のZnBeOの実施形態の例、および、ZnO膜のデータも示す。曲線Aと表示されたZnO膜に関しては、Beの原子分率はゼロである。膜成長の条件によって決定されたBeの原子分率は、曲線AからB、C、D、EおよびFへと進むに従って単調に増加し、Fと表示された曲線が、図示した中でBeの原子分率が一番高い膜に関するデータを示す。(分光計の最低波長限界能力は、約180nmである)
図2の凡例におけるZnBeOは、特定合金内のZnの原子分率とは異なる、いくらかの原子分率のBeを含有するZnBeO合金を示している。
本発明によると、各光透過測定曲線をデータ分析に適合させて、ZnO(透過率曲線A)のエネルギーバンドギャップの値と、ZnBeO半導体合金(透過率曲線B、C、D、EおよびF)のそれぞれのエネルギーバンドギャップの値とを決定することができる。
透過率曲線Aの場合、エネルギーバンドギャップの値は、約3.3eVであり、これは約376nmの波長に対応する。このエネルギーバンドギャップの値はZnOに対して妥当な値である。
透過率曲線Bの場合、エネルギーバンドギャップの値は、約4.59eVであり、これは約271nmの波長に対応する。このエネルギーバンドギャップの値は、いくらかの原子分率のBeを含有するZnBeO合金に対して妥当な値である。
透過率曲線Cの場合、エネルギーバンドギャップの値は、約4.68eVであり、これは約265nmの波長に対応する。これらの値は、そのBeの原子分率が、透過率曲線Bに対応するものより大きいが、透過率曲線Dに対応するものよりは小さいZnBeO合金に対して妥当な値である。
透過率曲線Dの場合、エネルギーバンドギャップの値は、約4.86eVであり、これは約256nmの波長に対応する。このエネルギーバンドギャップの値は、そのBeの原子分率が透過率曲線Cに対応するものより大きいが、透過率曲線Fに対応するものよりは小さいZnBeO合金に対して妥当な値である。
透過率曲線Eの場合、エネルギーバンドギャップの値は、約4.96eVであり、これは約250nmの波長に対応する。このエネルギーバンドギャップの値は、そのBeの原子分率が透過率曲線Dに対応するより大きいが、透過率曲線Eに対応するものよりは小さいZnBeO合金に対して妥当な値である。
透過率曲線Fについて、エネルギーバンドギャップの値は、約5.39eVであり、約230nmの波長に対応する。このエネルギーバンドギャップの値は、そのBeの原子分率が透過率曲線Dに対応するものより大きいZnBeO合金に対して妥当な値である。
本発明のさらなる例および変形例:
本発明によれば、ZnBeO半導体材料は、そのBeの原子分率が透過率曲線A〜Fに対応するBeの原子分率の間の任意の所望の値で成長することができる。
本発明によれば、ZnBeO半導体材料は、そのBeの原子分率が透過率曲線A〜Fに対応するBeの原子分率の間の任意の所望の値で成長することができる。
また、本発明によれば、ZnBeO、ZnCdOSeまたはBeO半導体材料は、ZnBeOまたはZnCdOSeの場合は、それぞれ、BeまたはCdおよびSeの原子分率が0〜1の間の任意の所望の値で成長することができる。また、ZnBeOまたはZnCdOSe半導体材料は、アンドープ、p型ドープまたはn型ドープされ、これらに限定されないが、ZnO、GaNおよびSiCを含む材料または基板上で成長し、半導体構造およびデバイスを製造するために用いるのに十分な結晶品質でできている。
本発明によれば、アンドープ、p型ドープ、およびn型ドープされた半導体材料を含む、ZnBeO半導体合金、ZnCdOSe半導体合金、および、BeO半導体材料は、単独で、または、種々に組み合わせて、もしくは、ZnOまたは他の半導体材料と種々に組み合わせて用いることができ、その結果、これらに限定されないが、半導体ヘテロ構造、活性層、量子井戸、多重量子井戸、超格子層、絶縁層、光反射膜および多層光反射層、金属接触層、クラッド層、ショットキー障壁、および基板などの層および構造を形成し、半導体デバイスを製造し、半導体デバイスの機能、能力、性能および適用を向上させる。
また、本発明によれば、アンドープ、p型ドープ、およびn型ドープされた半導体材料を含む、ZnBeO半導体合金、ZnCdOSe半導体合金、および/または、BeO半導体材料で形成することが可能な層および構造は、光子および電子的用途で用いる光および電子半導体デバイスを製造するために用いることができる。
このようなデバイスの用途として、これらに限定されないが、LED、LD、FET、PN接合、PIN接合、ショットキー障壁ダイオード、UV検出器および送信器などのデバイス、ELディスプレイ、トランジスタおよび透明トランジスタなどの用途で採用可能なトランジスタおよび透明トランジスタ、ディスプレイ、UVおよび可視送信器並びに検出器用バックライティング、高周波レーダ、生物医学的な画像化、化学化合物同定、分子同定および分子構造、ガスセンサ、撮像システム、並びに、原子、分子、気体、蒸気および固体の基礎研究が挙げられる。
本発明によれば、ZnBeOおよびZnCdOSeの半導体材料は、約117nm〜約710nmのスペクトル域の1つまたは複数の発光波長を有するLEDおよびLDを製造するために用いることができ、BeO半導体材料は、発光波長が約117nmのLEDおよびLDを製造するために用いられることができる。
さらに、本発明によれば、ZnBeOまたはBeOの半導体材料は、格子整合した層を形成するための用途に用いるため、成長の間にZnBeOまたはBeOの半導体材料に取り込まれる一定の原子分率のMgと共に成長させることができる。なお、Mgを含有するZnBeO材料またはBeO材料は、アンドープ、p型ドープまたはn型ドープされた半導体材料であり得る。
本明細書で説明した材料、層および構造は、このようなデバイスの性能、機能および能力、並びに速度を向上させるために、半導体デバイスに組み込まれることができる。
当業者には、本明細書で説明した材料、層、構造および実装において、種々の変形、追加および他の変更がなされ得ること、並びに、種々の変形は、権利請求の対象とする本発明の趣旨および範囲内で可能であることが理解されよう。本明細書で用いた用語および表現は、説明用語であって、限定用語ではなく、図示、説明した特徴の均等物、またはその一部を除外するために、このような用語および表現を用いるよう意図されない。さらに、本発明の任意の1つまたは複数の特徴および態様は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、本発明の1つまたは複数の他の特徴と組み合わせることができ、それらは、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
Claims (40)
- エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約10.6eVとの間である、ZnBeOまたはZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約3.3eVと約10.6eVとの間である、ZnBeO半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約3.3eVとの間である、ZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約10.6eVとの間である、アンドープのZnBeOおよびZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約3.3eVと約10.6eVとの間である、アンドープのZnBeO半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約3.3eVとの間である、アンドープのZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約10.6eVとの間である、p型ドープされたZnBeOまたはZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約3.3eVと約10.6eVとの間である、p型ドープされたZnBeO半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約3.3eVとの間である、p型ドープされたZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約10.6eVとの間である、n型ドープされたZnBeOおよびZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約3.3eVと約10.6eVとの間である、n型ドープされたZnBeO半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約3.3eVとの間である、n型ドープされたZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約10.6eVとの間である、p型ドープされたZnBeOまたはZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型の酸化亜鉛半導体合金材料用のドーパントが、第1族、第11族、第5族および第15族元素から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約3.3eVと約10.6eVとの間である、p型ドープされたZnBeO半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型の酸化亜鉛半導体合金材料用のドーパントが、第1族、第11族、第5族および第15族元素から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約3.3eVとの間である、p型ドープされたZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型の酸化亜鉛半導体合金材料用のドーパントが、第1族、第11族、第5族および第15族元素から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約10.6eVとの間である、p型ドープされたZnBeOまたはZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型のZnBeOまたはZnCdOSe半導体合金材料用のドーパントが、砒素、リン、アンチモンおよび窒素からなる群から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約3.3eVと約10.6eVとの間である、p型ドープされたZnBeO半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型のZnBeO半導体合金材料用のドーパントが、砒素、リン、アンチモンおよび窒素からなる群から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約3.3eVとの間である、p型ドープされたZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型のZnCdOSe半導体合金材料用のドーパントが、砒素、リン、アンチモンおよび窒素からなる群から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約10.6eVとの間である、p型ドープされたZnBeOまたはZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型のZnBeOまたはZnCdOSe半導体合金材料用のドーパントが砒素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約3.3eVと約10.6eVとの間である、p型ドープされたZnBeO半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型のZnBeO半導体合金材料用のドーパントが砒素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約3.3eVとの間である、p型ドープされたZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型のZnCdOSe半導体合金材料用のドーパントが砒素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約10.6eVとの間である、n型ドープされたZnBeOおよびZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記n型のZnBeOおよびZnCdOSe半導体合金材料用のドーパントが、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約3.3eVと約10.6eVとの間である、n型ドープされたZnBeO半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記n型のZnBeO半導体合金材料用のドーパントが、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約1.75eVと約3.3eVとの間である、n型ドープされたZnCdOSe半導体合金材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記n型のZnCdOSe半導体合金材料用のドーパントが、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - 半導体デバイスを製造する、または、半導体デバイスの性能を修正するために用いることができる、層、半導体構造、ヘテロ構造または基板を形成するために使用可能な、アンドープ、p型ドープされた、または、n型ドープされたZnBeO合金材料を含む、半導体材料。
- 半導体デバイスを製造する、または、半導体デバイスの性能を修正するために用いることができる、層、半導体構造、ヘテロ構造または基板を形成するために使用可能な、アンドープ、p型ドープされた、または、n型ドープされたZnCdOSe合金材料を含む、半導体材料。
- 半導体構造またはデバイスにおいて格子整合層を形成するために、一定の原子分率のMgを含有する、アンドープ、p型ドープされた、もしくは、n型ドープされたZnBeO半導体合金材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が約10.6eVであるBeO半導体材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が約10.6eVであり、アンドープのBeO半導体材料を含む、半導体材料または構造。
- エネルギーバンドギャップの値が約10.6eVであり、p型ドープされたBeO半導体材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型のBeO半導体材料用のドーパントが、第1族、第11族、第5族および第15族元素から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約10.6eVであり、p型ドープされたBeO半導体材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型のBeO半導体材料用のドーパントが、砒素、リン、アンチモンおよび窒素からなる群から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約10.6eVであり、p型ドープされたBeO半導体材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記p型のBeO半導体材料用のドーパントは砒素である、半導体材料または構造。 - エネルギーバンドギャップの値が、約10.6eVであり、n型ドープされたBeO半導体材料を含む、半導体材料または構造であって、
前記n型のBeO半導体材料用のドーパントが、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される少なくとも1つの元素である、半導体材料または構造。 - 半導体構造またはデバイスにおいて格子整合層を形成するために、一定の原子分率のMgを含有する、アンドープ、p型ドープされた、または、n型ドープされたBeO半導体材料を含む、半導体材料または構造。
- 半導体デバイスを製造する、または、半導体デバイスの性能を修正するために用いることができる、層、半導体構造、ヘテロ構造または基板を形成するために使用可能な、アンドープ、p型ドープされた、または、n型ドープされたBeO半導体材料を含む、半導体材料。
- 光または電子半導体デバイスを製造するために用いることができる、アンドープ、p型ドープされた、または、n型ドープされた半導体材料を含む、ZnBeO半導体合金材料で形成された層または構造を含む、半導体構造または構成。
- 光または電子半導体デバイスを製造するために用いることができる、アンドープ、p型ドープされた、または、n型ドープされた半導体材料を含む、ZnCdOSe半導体合金材料で形成された、層または構造を含む、半導体構造または構成。
- 光または電子半導体デバイスを製造するために用いることができる、アンドープ、p型ドープされた、または、n型ドープされた半導体材料を含む、BeO半導体材料で形成された層または構造を含む、半導体構造または構成。
- 半導体構造およびデバイスにおいて格子整合層を形成するために、一定の原子分率のMgを含有するZnBeOおよびBeO半導体材料で形成された層または構造を含む、半導体構造または構成であって、
前記層および構造は、アンドープ、p型ドープされた、または、n型ドープされた半導体材料を含む、半導体構造または構成。 - ZnBeOまたはZnCdOSe半導体合金材料でできた層を用意する工程を含み、前記用意する工程は、前記ZnBeOまたはZnCdOSeでできた層に、約1.75eVと約10.6eVとの間のエネルギーバンドギャップの値を与える工程を含む、半導体材料または構造の製造方法。
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