JP2018140914A - Laminate structure, and light-emitting diode - Google Patents

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Arimi Nakamura
有水 中村
然治 谷田部
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然治 谷田部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminate structure showing high luminous efficiency when used as a light-emitting element.SOLUTION: A laminate structure 100 has a m-face interlayer 20 containing ZnOM(0<X≤1;M is S, Se, Te or Po. When M is S, 0.5<X≤1.) and a m-face ZnSO(0.5≤Y≤1) 30 laminated in that order on a m-face sapphire substrate 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、積層構造体及び発光ダイオードに関する。   The present invention relates to a laminated structure and a light emitting diode.

近年、白熱電球や蛍光灯に代わる新たな照明器具として、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を使用した照明器具(LED照明)が普及してきている。LED照明は、既存の光源と比較して省エネルギーである他、長寿命、小型、軽量である等の様々な特長を持っている。   2. Description of the Related Art In recent years, lighting fixtures (LED lighting) using light emitting diodes (LEDs) have become widespread as new lighting fixtures that can replace incandescent bulbs and fluorescent lamps. LED lighting has various features such as energy saving compared to existing light sources, long life, small size, and light weight.

現在主流の白色LEDは、インジウム添加窒化ガリウム(InGaN)を発光層に用いた青色LEDチップに、黄色発光の蛍光体を含有させた構造を有する。補色関係にある青色と黄色との2色を混ぜ合わせることで、白色の光を得ている。
このInGaNには、希少金属であるInやGaが含まれる。また、InGaNの薄膜形成には、高純度ガスや真空プロセスを用いた有機金属化学気相成長(MOCVD : Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法が一般的に用いられている。
The current mainstream white LED has a structure in which a yellow LED is contained in a blue LED chip using indium-doped gallium nitride (InGaN) as a light emitting layer. White light is obtained by mixing two colors of blue and yellow, which are complementary colors.
This InGaN includes rare metals such as In and Ga. In addition, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method using a high-purity gas or a vacuum process is generally used for forming a thin film of InGaN.

LED等の発光素子においては、希少金属であり高価なInやGaを含まない代替材料が望まれている。これに対し、現在研究されている安価な代替材料の一つとして硫化亜鉛(ZnS)がある。このZnSは、直接遷移型のバンド構造と3.5〜3.8eVの広いバンドギャップとを有し、硫黄欠陥に起因する青色発光も確認されている。このため、ZnSは、青色LEDへの応用が期待されている。
例えば、非特許文献1には、a面サファイア基板上に、c軸に強く配向したZnO膜とZnS膜とが積層した構造体、a面サファイア基板/c面ZnO/c面ZnSが開示されている。この構造体においては、ZnOとZnSとの混晶に基づく可視域の発光が確認されている。
In light-emitting elements such as LEDs, alternative materials that are rare metals and do not contain expensive In and Ga are desired. On the other hand, zinc sulfide (ZnS) is one of inexpensive alternative materials currently being studied. This ZnS has a direct transition type band structure and a wide band gap of 3.5 to 3.8 eV, and blue light emission due to sulfur defects has also been confirmed. For this reason, ZnS is expected to be applied to blue LEDs.
For example, Non-Patent Document 1 discloses an a-plane sapphire substrate / c-plane ZnO / c-plane ZnS, which is a structure in which a ZnO film strongly oriented in the c-axis and a ZnS film are stacked on an a-plane sapphire substrate. Yes. In this structure, light emission in the visible region based on a mixed crystal of ZnO and ZnS has been confirmed.

小池一歩他,「分子線エピタキシー法によるZnS/ZnOヘテロ接合の作製と界面反応」,J.Vac.Soc.Jpn.(真空)Vol.48,No.3,2005,P127−129.Koike, K., et al., “Preparation and interface reaction of ZnS / ZnO heterojunction by molecular beam epitaxy”, J. Vac. Soc. Jpn. (Vacuum) Vol. 48, no. 3, 2005, P127-129.

LED等の発光素子における発光層は、発光効率の点から、結晶性が高く均質な層であることが必要である。これに対し、非特許文献1に記載の構造体では、発光効率が未だ不充分である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発光素子に利用した際に発光効率をより高められる積層構造体を提供することを課題とする。
A light-emitting layer in a light-emitting element such as an LED needs to be a highly crystalline and homogeneous layer from the viewpoint of light emission efficiency. On the other hand, in the structure described in Non-Patent Document 1, the light emission efficiency is still insufficient.
This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the laminated structure which can improve luminous efficiency more, when it utilizes for a light emitting element.

ZnS層がサファイア基板の極性面(c面)に積層された場合、ZnS層内部に、自発的な分極電界と、ピエゾ電界と、がc軸(積層方向)に沿って発生し、様々な悪影響を与えて発光効率が低下するという問題がある。これを解決するため、サファイア基板の非極性面(m面)にZnS結晶をエピタキシャル成長させる方法、を本発明者らは検討した。
そして、サファイア基板のm面に、非極性面であるm面酸化亜鉛結晶層を、ミストCVD法によって形成し得ることを見出した。
一方、硫化亜鉛の結晶構造には、閃亜鉛鉱構造(立方晶系)とウルツ鉱構造(六方晶系)とがあるが、酸化亜鉛はウルツ鉱構造である。本発明者らは、硫化亜鉛及び酸化亜鉛がいずれもウルツ鉱構造を有していることに着目して検討を重ねた結果、さらに、酸化亜鉛結晶上における硫化亜鉛のエピタキシーを見出した。
すなわち、m面サファイア基板上におけるm面酸化亜鉛上に、m面硫化亜鉛の結晶を成長させる技術を創作し、本発明を完成するに至った。
When the ZnS layer is stacked on the polar surface (c-plane) of the sapphire substrate, spontaneous polarization electric fields and piezoelectric fields are generated along the c-axis (stacking direction) inside the ZnS layer, and various adverse effects are caused. And the luminous efficiency is lowered. In order to solve this, the present inventors examined a method of epitaxially growing a ZnS crystal on a nonpolar surface (m-plane) of a sapphire substrate.
And it discovered that the m-plane zinc oxide crystal layer which is a nonpolar surface could be formed in m surface of a sapphire substrate by mist CVD method.
On the other hand, the zinc sulfide has a zinc blende structure (cubic) and a wurtzite structure (hexagonal), while zinc oxide has a wurtzite structure. As a result of repeated studies focusing on the fact that both zinc sulfide and zinc oxide have a wurtzite structure, the present inventors have further found zinc sulfide epitaxy on zinc oxide crystals.
That is, the inventors have created a technique for growing m-plane zinc sulfide crystals on m-plane zinc oxide on an m-plane sapphire substrate, thereby completing the present invention.

本発明の第1の態様に係る積層構造体は、m面サファイア基板上に、ZnO1−X(0<X≦1;MはS,Se,Te又はPoである。但し、MがSの場合には0.5<X≦1である。)を含有するm面中間層と、m面ZnS1−Y(0.5≦Y≦1)層と、がこの順に積層したことを特徴とする。 In the laminated structure according to the first aspect of the present invention, ZnO X M 1-X (0 <X ≦ 1; M is S, Se, Te, or Po) on an m-plane sapphire substrate. In the case of S, an m-plane intermediate layer containing 0.5 <X ≦ 1) and an m-plane ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) layer were laminated in this order. It is characterized by that.

第1の態様に係る積層構造体としては、例えば、前記m面中間層が、第1のm面中間層と第2のm面中間層とが積層してなり、前記第1のm面中間層は、前記m面サファイア基板に隣接し、多結晶体から構成される層であり、前記第2のm面中間層は、前記m面ZnS1−Y(0.5≦Y≦1)層に隣接し、単結晶体から構成される層であるものが好適に挙げられる。 As the laminated structure according to the first aspect, for example, the m-plane intermediate layer is formed by laminating a first m-plane intermediate layer and a second m-plane intermediate layer, and the first m-plane intermediate layer. The layer is adjacent to the m-plane sapphire substrate and is made of a polycrystal, and the second m-plane intermediate layer is the m-plane ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1). Suitable examples include those that are adjacent to the layer and are composed of a single crystal.

本発明の第2の態様に係る発光ダイオードは、前記第1の態様に係る積層構造体を備えたことを特徴とする。   A light-emitting diode according to a second aspect of the present invention includes the multilayer structure according to the first aspect.

本発明の積層構造体によれば、発光素子に利用した際に、非極性面を使用しているため、発光層である量子井戸層に電界が印加されず、発光効率をより高められる。   According to the laminated structure of the present invention, since a nonpolar surface is used when used in a light emitting device, an electric field is not applied to the quantum well layer, which is a light emitting layer, and the light emission efficiency is further improved.

本実施形態の積層構造体についての断面図である。It is sectional drawing about the laminated structure of this embodiment. 他の実施形態の積層構造体についての断面図である。It is sectional drawing about the laminated structure of other embodiment. ミストCVD装置(平行供給方式)の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of a mist CVD apparatus (parallel supply system). ミストCVD装置(高速回転垂直供給方式)の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of a mist CVD apparatus (high-speed rotation vertical supply system). 異なる酸化亜鉛前駆体及び基板を用いて成膜した酸化亜鉛結晶層(成膜温度700℃)のX線回折測定(θ−2θ法)の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the X-ray-diffraction measurement ((theta) -2 (theta) method) of the zinc oxide crystal layer (film-forming temperature 700 degreeC) formed into a film using a different zinc oxide precursor and a board | substrate. m面サファイア結晶の状態を示す図(図6(a))及びm面酸化亜鉛結晶の状態を示す図(図6(b))である。It is a figure (Drawing 6 (a)) which shows the state of m plane sapphire crystal, and a figure (Drawing 6 (b)) which shows the state of m plane zinc oxide crystal. 実施例の酸化亜鉛結晶層(成膜温度600℃及び650℃、基板位置25mm)についてのX線回折測定(θ−2θ法)の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the X-ray-diffraction measurement ((theta) -2 (theta) method) about the zinc oxide crystal layer (film-forming temperature 600 degreeC and 650 degreeC, substrate position 25mm) of an Example. 単結晶ZnO層上ZnS薄膜におけるX線回折測定(θ−2θ法)の結果の成膜温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the film-forming temperature dependence of the result of the X-ray-diffraction measurement ((theta) -2 (theta) method) in the ZnS thin film on a single crystal ZnO layer. 単結晶ZnO層上ZnS薄膜におけるX線回折測定(θ−2θ法)の結果のキャリアガス流量依存性を示す図(ナロースキャン曲線)である。It is a figure (narrow scan curve) which shows the carrier gas flow rate dependence of the result of the X-ray-diffraction measurement ((theta) -2 (theta) method) in the ZnS thin film on a single crystal ZnO layer. 単結晶ZnO層上ZnS薄膜におけるX線φスキャン測定結果[a面回折]を示す図である。It is a figure which shows the X-ray (phi) scan measurement result [a surface diffraction] in the ZnS thin film on a single crystal ZnO layer.

(積層構造体)
図1は、本実施形態の積層構造体についての断面図を示している。
図1に示す積層構造体100は、基板10上に中間層20と表層30とがこの順に積層したものである。
(Laminated structure)
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the laminated structure of this embodiment.
A laminated structure 100 shown in FIG. 1 is obtained by laminating an intermediate layer 20 and a surface layer 30 on a substrate 10 in this order.

<基板>
積層構造体100の基板10には、中間層20に接する表面の結晶面が非極性のm面とされた、m面サファイア基板が用いられている。
基板10の形状は、特に制限されず、例えばウェーハ形状が挙げられる。基板10がウェーハ形状である場合、その直径は、10〜300mmが好ましい。
基板10の厚さは、例えば400〜1000μmである。
<Board>
As the substrate 10 of the laminated structure 100, an m-plane sapphire substrate in which the crystal plane on the surface in contact with the intermediate layer 20 is a nonpolar m-plane is used.
The shape of the substrate 10 is not particularly limited, and examples thereof include a wafer shape. When the substrate 10 has a wafer shape, the diameter is preferably 10 to 300 mm.
The thickness of the substrate 10 is, for example, 400 to 1000 μm.

<中間層>
積層構造体100の中間層20は、基板10表面(サファイア基板のm面)と連続した結晶性を有し、表層30に接する表面の結晶面が非極性のm面とされている。すなわち、中間層20はm面中間層である。
中間層20の厚さは、例えば0.1〜3μmである。
<Intermediate layer>
The intermediate layer 20 of the laminated structure 100 has crystallinity continuous with the surface of the substrate 10 (m-plane of the sapphire substrate), and the crystal plane of the surface in contact with the surface layer 30 is a non-polar m-plane. That is, the intermediate layer 20 is an m-plane intermediate layer.
The thickness of the intermediate layer 20 is, for example, 0.1 to 3 μm.

中間層20は、ZnO1−X(0<X≦1;MはS,Se,Te又はPoである。但し、MがSの場合には0.5<X≦1である。)を含有する。
中間層20は、一層のみから形成されていてよいし、又は二層以上から形成されていてもよい。また、中間層20は、基板10側から表層30側に向かって連続的に又は段階的に、その組成が変化しているものでもよい。
中間層20の結晶性が向上するのに伴い、表層30の結晶性も向上する。これを考慮すると、表層30に接する中間層20表面の結晶性及び平坦性が高いことが好ましい。
中間層20としては、ZnO1−X(0.5<X≦1)を含有する層が好ましく、ZnO1−X(0.5<X≦1)からなる層がより好ましく、ZnOからなる層がさらに好ましい。
The intermediate layer 20 is ZnO X M 1-X (0 <X ≦ 1; M is S, Se, Te or Po. However, when M is S, 0.5 <X ≦ 1) Containing.
The intermediate layer 20 may be formed from only one layer, or may be formed from two or more layers. Further, the composition of the intermediate layer 20 may change continuously or stepwise from the substrate 10 side toward the surface layer 30 side.
As the crystallinity of the intermediate layer 20 is improved, the crystallinity of the surface layer 30 is also improved. Considering this, it is preferable that the crystallinity and flatness of the surface of the intermediate layer 20 in contact with the surface layer 30 are high.
The intermediate layer 20, a layer containing ZnO X M 1-X (0.5 <X ≦ 1) is preferably a layer consisting of ZnO X M 1-X (0.5 <X ≦ 1) is more preferred, A layer made of ZnO is more preferable.

<表層>
積層構造体100の表層30は、中間層20表面(ZnO1−Xのm面)と連続した結晶性を有している。
表層30の厚さは、例えば0.1〜5μmである。
<Surface>
The surface layer 30 of the laminated structure 100 has crystallinity continuous with the surface of the intermediate layer 20 (the m-plane of ZnO X M 1-X ).
The thickness of the surface layer 30 is, for example, 0.1 to 5 μm.

表層30は、m面ZnS1−Y(0.5≦Y≦1)層からなる。
表層30は、一層のみから形成されていてよいし、又は二層以上から形成されていてもよい。また、表層30は、中間層20側から中間層20と対向する表層30の表面30s側に向かって連続的に又は段階的に、その組成が変化しているものでもよい。
表層30の結晶性が向上するのに伴い、発光素子に利用した際に発光効率が高められる。これを考慮すると、表層30の表面30s側の結晶性、及び表面30sの平坦性が高いことが好ましい。
表層30を構成するZnS1−Y(0.5≦Y≦1)としては、Y値が大きいほど好ましく、ZnSからなる層がより好ましい。
The surface layer 30 is composed of an m-plane ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) layer.
The surface layer 30 may be formed from only one layer, or may be formed from two or more layers. In addition, the composition of the surface layer 30 may be changed continuously or stepwise from the intermediate layer 20 side toward the surface 30 s side of the surface layer 30 facing the intermediate layer 20.
As the crystallinity of the surface layer 30 is improved, the light emission efficiency is increased when it is used in a light emitting element. Considering this, it is preferable that the crystallinity on the surface 30s side of the surface layer 30 and the flatness of the surface 30s are high.
The ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) constituting the surface layer 30, preferably as Y value is larger, made of ZnS layer is more preferable.

[積層構造体の製造方法]
本実施形態の積層構造体100は、例えば、表面の結晶面がm面であるサファイア基板(基板10)上に、ZnO1−X(0<X≦1;MはS,Se,Te又はPoである。但し、MがSの場合には0.5<X≦1である。)を結晶成長させて、m面中間層(中間層20)を形成する工程(I)と、中間層20上に、ZnS1−Y(0.5≦Y≦1)を結晶成長させて、m面ZnS1−Y(0.5≦Y≦1)層(表層30)を形成する工程(II)と、を有する製造方法を用いて製造することができる。
[Manufacturing method of laminated structure]
In the laminated structure 100 of the present embodiment, for example, ZnO X M 1-X (0 <X ≦ 1; M is S, Se, Te) on a sapphire substrate (substrate 10) whose surface crystal plane is m-plane. Or a Po (provided that 0.5 <X ≦ 1 when M is S), and an m-plane intermediate layer (intermediate layer 20) is formed, and the intermediate ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) is crystal-grown on the layer 20 to form an m-plane ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) layer (surface layer 30). It can manufacture using the manufacturing method which has process (II) to do.

以下の説明において、「結晶成長させて層を形成する」ことを「成膜する」と表現する場合がある。
「ミストCVD法(ミスト化学気相成長法)」とは、原料としての溶液を所定方法で霧状(ミスト)にし、キャリアガスによって反応部に搬送し、熱化学反応により成膜する方法をいう。
In the following description, “forming a layer by crystal growth” may be expressed as “forming a film”.
The “mist CVD method (mist chemical vapor deposition method)” is a method in which a solution as a raw material is made into a mist (mist) by a predetermined method, transported to a reaction part by a carrier gas, and deposited by a thermochemical reaction. .

積層構造体100の製造は、例えばミストCVD装置を用いて行うことができる。
ミストCVD法は、特殊な装置や真空雰囲気を必要とせず、大気圧下で成膜することが可能であり、安全で安価なプロセス、省エネルギーで環境負荷が小さいという利点がある。
ミストCVD装置としては、図3に示すような平行供給方式の成膜装置、図4に示すような高速回転垂直供給方式の成膜装置が挙げられる。
The laminated structure 100 can be manufactured using, for example, a mist CVD apparatus.
The mist CVD method does not require a special apparatus or a vacuum atmosphere, can be formed under atmospheric pressure, and has an advantage that it is a safe and inexpensive process, energy saving, and a small environmental load.
Examples of the mist CVD apparatus include a parallel supply film forming apparatus as shown in FIG. 3 and a high-speed rotation vertical supply film forming apparatus as shown in FIG.

図3は、ミストCVD装置(平行供給方式)の一実施形態を示す模式図である。
図3に示す成膜装置300は、ミスト発生器310とチャンバ320とを備える。ミスト発生器310とチャンバ320とは、供給管330を介して接続されている。
ミスト発生器310は、略円筒形状であり、底部に超音波振動子312を備え、上面中央付近にミストの流出口314が設けられ、一側面中央付近にキャリアガスの流入口316が設けられている。
チャンバ320は、長軸を水平方向とする略直方体形状の石英炉からなる。その炉内には、凹形状の基板載置部322と、炉内に供給されるミストが基板載置部322の上方を水平方向に流れて炉外へ排出するように設けられた流路324と、が形成されている。チャンバ320の底面には、複数のヒータ326が配置されている。
図3において、ミスト発生器310内には原料溶液が収容され、ミストが発生しており、ミスト発生器310内で発生したミストが供給管330を流れてチャンバ320内へ供給されている。
FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of a mist CVD apparatus (parallel supply method).
A film forming apparatus 300 shown in FIG. 3 includes a mist generator 310 and a chamber 320. The mist generator 310 and the chamber 320 are connected via a supply pipe 330.
The mist generator 310 has a substantially cylindrical shape, includes an ultrasonic transducer 312 at the bottom, a mist outlet 314 near the center of the upper surface, and a carrier gas inlet 316 near the center of one side surface. Yes.
The chamber 320 is formed of a substantially rectangular parallelepiped quartz furnace having a long axis as a horizontal direction. In the furnace, a concave substrate placing part 322 and a flow path 324 provided so that mist supplied into the furnace flows horizontally above the substrate placing part 322 and is discharged out of the furnace. And are formed. A plurality of heaters 326 are disposed on the bottom surface of the chamber 320.
In FIG. 3, the raw material solution is accommodated in the mist generator 310 and mist is generated, and the mist generated in the mist generator 310 flows through the supply pipe 330 and is supplied into the chamber 320.

図4は、ミストCVD装置(高速回転垂直供給方式)の一実施形態を示す模式図である。
図4に示す成膜装置400は、ミスト発生器410と、この上方に配置されたチャンバ420とを備える。ミスト発生器410とチャンバ420とは、供給管430を介して接続されている。
ミスト発生器410は、略円筒形状であり、底部に超音波振動子412を備え、上面中央付近にミストの流出口414が設けられ、一側面中央付近にキャリアガスの流入口416が設けられている。
チャンバ420には、底面中央付近に、チャンバ420内に突出するノズル424が供給管430と連結するように設けられている。また、チャンバ420には、ノズル424と対向する上面中央付近に、回転ステージ422が配置されている。
チャンバ420は、長軸を水平方向とする略直方体形状であり、対向する一対の側面の上方にそれぞれ排気口428a、428bが設けられている。
図4において、ミスト発生器410内には原料溶液が収容され、ミストが発生しており、ミスト発生器410内で発生したミストが供給管430を流れてチャンバ420内へ供給されている。
FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment of a mist CVD apparatus (high-speed rotation vertical supply system).
A film forming apparatus 400 shown in FIG. 4 includes a mist generator 410 and a chamber 420 disposed above the mist generator 410. The mist generator 410 and the chamber 420 are connected via a supply pipe 430.
The mist generator 410 has a substantially cylindrical shape, includes an ultrasonic transducer 412 at the bottom, a mist outlet 414 near the center of the upper surface, and a carrier gas inlet 416 near the center of one side surface. Yes.
In the chamber 420, a nozzle 424 protruding into the chamber 420 is provided near the center of the bottom surface so as to be connected to the supply pipe 430. In the chamber 420, a rotation stage 422 is disposed near the center of the upper surface facing the nozzle 424.
The chamber 420 has a substantially rectangular parallelepiped shape with the long axis as the horizontal direction, and exhaust ports 428a and 428b are provided above a pair of opposing side surfaces, respectively.
In FIG. 4, the raw material solution is accommodated in the mist generator 410 and mist is generated, and the mist generated in the mist generator 410 flows through the supply pipe 430 and is supplied into the chamber 420.

工程(I):
工程(I)では、基板10上に、ZnO1−Xを結晶成長させて、中間層20を形成する。
成膜装置300(平行供給方式)を用いて成膜を行う場合、まず、ミスト発生器310内に原料溶液を収容し、また、大気圧下のチャンバ320(石英炉)内の基板載置部322に基板10を載置する。次に、ヒータ326により基板10を所定の温度にまで加熱しながら、超音波振動子312を用いて原料溶液に超音波を印加する。これにより、原料溶液が霧化し、ZnO1−X前駆体を含むミストが発生する。これと同時に、キャリアガスを流入口316からミスト発生器310内へ流入させる。そして、発生したミストを、ミスト発生器310内へ流入させたキャリアガスのガス流に乗せて、チャンバ320内の基板10上へ送る。その結果、ミストが基板10表面と熱化学反応し、基板10表面上に、ZnO1−Xを含有する結晶層が形成される。
Step (I):
In step (I), ZnO X M 1-X is grown on the substrate 10 to form the intermediate layer 20.
When film formation is performed using the film formation apparatus 300 (parallel supply method), first, the raw material solution is accommodated in the mist generator 310, and the substrate placement unit in the chamber 320 (quartz furnace) under atmospheric pressure. The substrate 10 is placed on 322. Next, an ultrasonic wave is applied to the raw material solution using the ultrasonic vibrator 312 while heating the substrate 10 to a predetermined temperature by the heater 326. Thus, raw material solution was atomized mist is generated containing ZnO X M 1-X precursor. At the same time, the carrier gas flows into the mist generator 310 from the inlet 316. Then, the generated mist is carried on the gas flow of the carrier gas that has flowed into the mist generator 310 and sent onto the substrate 10 in the chamber 320. As a result, the mist undergoes a thermochemical reaction with the surface of the substrate 10, and a crystal layer containing ZnO X M 1-X is formed on the surface of the substrate 10.

図3に示す成膜装置300の場合、基板10面に沿ってミストがキャリアガスと共に流動するため、原料の熱分解物が基板10に接触する時間を比較的長時間確保することができる。その結果、ZnO1−X前駆体が熱化学反応して生成したZnO1−Xは、基板10表面の結晶性に影響を受けながら結晶成長し、m面中間層20が形成される。 In the case of the film forming apparatus 300 shown in FIG. 3, since the mist flows along with the carrier gas along the surface of the substrate 10, it is possible to ensure a relatively long time for the thermal decomposition product of the raw material to contact the substrate 10. As a result, ZnO X M 1-X of ZnO X M 1-X precursor was formed by thermal chemical reaction, crystal growth under the influence on the crystallinity of the substrate 10 surface, m surface middle layer 20 is formed The

成膜装置400(高速回転垂直供給方式)を用いて成膜を行う場合、まず、ミスト発生器410内に原料溶液を収容し、また、基板10を回転ステージ422に保持させつつ回転させる。次に、ヒータ426により基板10を所定の温度にまで加熱しながら、超音波振動子412を用いて原料溶液に超音波を印加する。これにより、原料溶液が霧化し、ZnO1−X前駆体を含むミストが発生する。これと同時に、キャリアガスを流入口416からミスト発生器410内へ流入させる。そして、発生したミストを、ミスト発生器410内へ流入させたキャリアガスのガス流に乗せて、チャンバ420内で回転する基板10へ吹き付ける。その結果、ミストが基板10表面と熱化学反応し、基板10表面上に、ZnO1−Xを含有するm面中間層20が形成される。 When film formation is performed using the film formation apparatus 400 (high-speed rotation vertical supply method), first, the raw material solution is accommodated in the mist generator 410 and the substrate 10 is rotated while being held on the rotation stage 422. Next, ultrasonic waves are applied to the raw material solution using the ultrasonic transducer 412 while heating the substrate 10 to a predetermined temperature by the heater 426. Thus, raw material solution was atomized mist is generated containing ZnO X M 1-X precursor. At the same time, the carrier gas flows into the mist generator 410 from the inlet 416. Then, the generated mist is put on the gas flow of the carrier gas that has flowed into the mist generator 410 and sprayed onto the substrate 10 that rotates in the chamber 420. As a result, the mist undergoes a thermochemical reaction with the surface of the substrate 10, and the m-plane intermediate layer 20 containing ZnO X M 1-X is formed on the surface of the substrate 10.

図4に示す成膜装置400の場合、下方から基板10中心に対してミストを垂直方向に流しながら、基板10の回転を行うことにより、基板10面内の位置による膜質、膜厚のむらが減少し、基板10上に形成される薄膜の厚さがより均一になる。特に原料溶液濃度やキャリアガス流量、ミストを流入させるノズル位置を適宜調整することで、より高均一成膜(膜厚・膜質とも±5%以内)を容易に実現することができる。
また、成膜装置400は、ノズル424により基板10に対してミストを下方から上方へ垂直方向に供給するため、ミスト供給が不安定になる問題や、ノズル424から液だれを起こす問題を生じにくい。
また、成膜装置400においては、ノズル424が基板10との距離を可変可能であることが好ましい。基板10との距離を可変可能なノズル424であると、基板10とノズル424との距離の調整が容易になる。基板10とノズル424との距離が短いと、形成される酸化物膜の成長速度は大きくなるが、基板10内での膜厚分布が大きくなる傾向にある。基板10とノズル424の距離が長いと、酸化物膜の成長速度は小さくなるが、基板10内での膜厚分布が小さくなる傾向にある。このため、酸化物膜の成長速度と、面内均一性とのバランスを考慮して、基板10とノズル424の距離を決定すればよい。
In the case of the film forming apparatus 400 shown in FIG. 4, by rotating the substrate 10 while flowing mist vertically from the lower side with respect to the center of the substrate 10, film quality and film thickness unevenness due to the position in the surface of the substrate 10 are reduced. As a result, the thickness of the thin film formed on the substrate 10 becomes more uniform. In particular, by adjusting the concentration of the raw material solution, the flow rate of the carrier gas, and the position of the nozzle through which the mist is introduced, a more uniform film formation (within ± 5% of film thickness and film quality) can be easily realized.
Further, since the film forming apparatus 400 supplies the mist to the substrate 10 from the lower side to the upper side by the nozzle 424 in the vertical direction, the problem that the mist supply becomes unstable and the problem that the liquid dripping from the nozzle 424 does not occur easily. .
In the film formation apparatus 400, it is preferable that the distance between the nozzle 424 and the substrate 10 can be changed. When the distance between the substrate 10 and the nozzle 424 is variable, the distance between the substrate 10 and the nozzle 424 can be easily adjusted. When the distance between the substrate 10 and the nozzle 424 is short, the growth rate of the formed oxide film increases, but the film thickness distribution in the substrate 10 tends to increase. When the distance between the substrate 10 and the nozzle 424 is long, the growth rate of the oxide film decreases, but the film thickness distribution in the substrate 10 tends to decrease. Therefore, the distance between the substrate 10 and the nozzle 424 may be determined in consideration of the balance between the growth rate of the oxide film and the in-plane uniformity.

基板10上へのZnO1−Xを含有する膜の成膜温度の条件は、550〜650℃の範囲内が好ましく、590〜610℃の範囲内がより好ましい。
基板10上へのZnO1−Xを含有する膜の成膜時間の条件は、1時間以下とすることが好ましく、20分間から40分間の範囲内とすることがより好ましい。
The conditions for the film formation temperature of the film containing ZnO X M 1-X on the substrate 10 are preferably in the range of 550 to 650 ° C., more preferably in the range of 590 to 610 ° C.
The condition for the film formation time of the film containing ZnO X M 1-X on the substrate 10 is preferably 1 hour or less, and more preferably in the range of 20 minutes to 40 minutes.

原料溶液における溶媒としては、使用されるZnO1−X前駆体に対する溶解度の大きな溶媒が選択される。すなわち、ZnO1−X前駆体の種類によって、水、メタノール、エタノール等の極性溶媒;アセトン、トルエン等の非極性溶媒のうち好適な溶媒を適宜選択すればよい。この中でも、装置内の汚染が起こりづらく、環境負荷を低減でき、低コストである点で、前記原料溶液における溶媒が、水又は水を主体とする溶媒であることが好ましく、水のみであることが特に好ましい。 As the solvent in the raw material solution, a solvent having a high solubility in the ZnO X M 1-X precursor to be used is selected. That is, a suitable solvent may be appropriately selected from polar solvents such as water, methanol, and ethanol; and nonpolar solvents such as acetone and toluene, depending on the type of the ZnO X M 1-X precursor. Among these, it is preferable that the solvent in the raw material solution is water or a solvent mainly composed of water in that the contamination in the apparatus is difficult to occur, the environmental load can be reduced, and the cost is low. Is particularly preferred.

ZnO1−X前駆体としては、熱化学反応により、ZnO1−Xを生成できるものであればよい。すなわち、熱分解によりZnO1−X前駆体を生成できる化合物、キャリアガスと反応してZnO1−Xを生成できる化合物のいずれも含む。具体的には、塩化物、酢酸塩、硝酸塩、硫酸塩などの無機系前駆体;ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等の有機系前駆体に大別される。原料溶液における溶媒として水又は水を主体とする溶媒を使用する場合には、ZnO1−X前駆体は、水溶性塩であることが好ましい。本実施形態において、特に塩化亜鉛は、結晶性が高い酸化亜鉛結晶層を形成できるため、好適な前駆体の一つである。 Any ZnO X M 1-X precursor may be used as long as it can generate ZnO X M 1-X by a thermochemical reaction. That is, it includes both a compound that can generate a ZnO X M 1-X precursor by thermal decomposition and a compound that can generate ZnO X M 1-X by reacting with a carrier gas. Specifically, it is roughly classified into inorganic precursors such as chlorides, acetates, nitrates and sulfates; organic precursors such as dimethylzinc and diethylzinc. When water or a solvent mainly composed of water is used as the solvent in the raw material solution, the ZnO X M 1-X precursor is preferably a water-soluble salt. In this embodiment, zinc chloride is one of the preferred precursors because it can form a zinc oxide crystal layer with high crystallinity.

原料溶液におけるZnO1−X前駆体の濃度は、前駆体及び溶媒の種類や、基板温度等の諸条件や、目的とする中間層の厚さ、必要な結晶性等を勘案して適宜決定される。例えば、前駆体が塩化亜鉛、溶媒が水の場合には、通常、0.01〜0.5mol/Lである。
また、原料溶液は、結晶層の物性を変化させる等の目的で、ZnO1−X前駆体以外の物質を含んでいてもよい。
The concentration of the ZnO X M 1-X precursor in the raw material solution is appropriately determined in consideration of the types of the precursor and the solvent, various conditions such as the substrate temperature, the thickness of the target intermediate layer, necessary crystallinity, etc. It is determined. For example, when the precursor is zinc chloride and the solvent is water, the amount is usually 0.01 to 0.5 mol / L.
The raw material solution may contain a substance other than the ZnO X M 1-X precursor for the purpose of changing the physical properties of the crystal layer.

キャリアガスは、原料溶液を霧化して発生したミストを、ミストCVD装置の基板10上に輸送するためのガスであり、前駆体及び溶媒の種類を勘案して適宜決定される。キャリアガスとして具体的には、アルゴン等の不活性ガス、酸素、水蒸気等の酸化性ガス、窒素又はこれらのガスの混合ガスが用いられる。
キャリアガスの流量は、前駆体及び溶媒の種類や、基板温度等の諸条件や、目的とする中間層の厚さ、必要な結晶性等を勘案して適宜決定されるが、例えば7〜10L/minとすることが好ましく、7.5〜8.5L/minとすることがより好ましい。
The carrier gas is a gas for transporting the mist generated by atomizing the raw material solution onto the substrate 10 of the mist CVD apparatus, and is appropriately determined in consideration of the types of the precursor and the solvent. Specifically, an inert gas such as argon, an oxidizing gas such as oxygen or water vapor, nitrogen, or a mixed gas of these gases is used as the carrier gas.
The flow rate of the carrier gas is appropriately determined in consideration of various conditions such as the type of the precursor and the solvent, the substrate temperature, the target intermediate layer thickness, the required crystallinity, and the like. / Min, preferably 7.5 to 8.5 L / min.

工程(II):
工程(II)では、中間層20上に、ZnS1−Y(0.5≦Y≦1)を結晶成長させて、表層30を形成する。
中間層20上へのZnS1−Y(0.5≦Y≦1)の成膜は、工程(I)で使用可能な、図3に示す成膜装置300又は図4に示す成膜装置400を用い、同様にして行うことができる。
Step (II):
In step (II), ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) is grown on the intermediate layer 20 to form the surface layer 30.
The film formation of ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) on the intermediate layer 20 can be used in the step (I), or the film formation apparatus 300 shown in FIG. 3 or the film formation shown in FIG. The same can be done using the apparatus 400.

中間層20上へのZnS1−Y(0.5≦Y≦1)の成膜温度の条件は、400〜600℃の範囲内が好ましく、400〜450℃の範囲内がより好ましく、420〜430℃の範囲内がさらに好ましい。
成膜温度が、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、膜厚を維持しやすくなり、膜の平坦性が高められる。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、薄膜の結晶性が高められやすくなる。
The condition of the film formation temperature of ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) on the intermediate layer 20 is preferably in the range of 400 to 600 ° C., more preferably in the range of 400 to 450 ° C., The inside of the range of 420-430 degreeC is further more preferable.
When the film forming temperature is equal to or higher than the lower limit of the above preferable range, the film thickness can be easily maintained, and the flatness of the film is improved. On the other hand, if it is not more than the upper limit of the above preferred range, the crystallinity of the thin film is easily enhanced.

中間層20上に表層30を形成する際、キャリアガスの流量は、10L/min以下とすることが好ましく、8L/min以下とすることがより好ましく、0.2〜5L/minとすることがさらに好ましく、0.5〜3L/minとすることが特に好ましい。
キャリアガスの流量が、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、膜厚を維持しやすくなり、膜の平坦性が高められる。一方、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、薄膜の結晶性が高められやすくなる。
When forming the surface layer 30 on the intermediate layer 20, the flow rate of the carrier gas is preferably 10 L / min or less, more preferably 8 L / min or less, and preferably 0.2 to 5 L / min. More preferably, it is particularly preferably 0.5 to 3 L / min.
When the flow rate of the carrier gas is less than or equal to the upper limit value of the preferable range, the film thickness can be easily maintained, and the flatness of the film is improved. On the other hand, when it is at least the lower limit value of the above preferred range, the crystallinity of the thin film is easily enhanced.

中間層20上へのZnS1−Y(0.5≦Y≦1)の成膜時間の条件は、2時間以下とすることが好ましく、1時間以下とすることがより好ましく、20分間から40分間の範囲内とすることがさらに好ましい。 The condition for the film formation time of ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) on the intermediate layer 20 is preferably 2 hours or less, more preferably 1 hour or less, and 20 minutes. More preferably, it is within the range of 40 minutes.

本実施形態の積層構造体100においては、基板10としてm面サファイア基板上に、中間層20としてZnO1−Xを含有するm面中間層が積層し、このm面中間層上に、表層30としてm面ZnS1−Y(0.5≦Y≦1)層が積層している。
すなわち、中間層20は、サファイア基板のm面(非極性面)にZnO1−Xをエピタキシャル成長させて形成され、表層30は、中間層20のm面(非極性面)にZnS1−Yをエピタキシャル成長させて形成されている。中間層20及び表層30がいずれもm面に形成されているため、電子及び正孔のキャリア閉じ込めに不可欠な量子井戸構造において、内部電界が存在しない(非極性面を使用しているため、発光層である量子井戸層に電界が印加されない)ため、電子と正孔との結合の確率が高められる。
加えて、サファイア基板/ZnO1−Xを含有する層/ZnS1−Y層、という組成によれば、ZnO1−X結晶とサファイア結晶との格子不整合は小さく、また、ZnS1−Y結晶とZnO1−X結晶との格子不整合は、ZnS1−Y結晶とサファイア結晶との格子不整合に比べて、より小さい。さらに、ZnS1−Y結晶及びZnO1−X結晶の構造は、共に、ウルツ鉱構造(六方晶系)と考えられる。このため、ZnS1−Y(0.5≦Y≦1)層の結晶性を高められる。
したがって、本実施形態の積層構造体100によれば、発光強度を増加させることができ、発光素子に利用した際に発光効率をより高められる。
In the laminated structure 100 of the present embodiment, an m-plane intermediate layer containing ZnO X M 1-X as the intermediate layer 20 is laminated on the m-plane sapphire substrate as the substrate 10, and on the m-plane intermediate layer, As the surface layer 30, an m-plane ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) layer is laminated.
That is, the intermediate layer 20 is formed by epitaxially growing ZnO X M 1-X on the m-plane (nonpolar plane) of the sapphire substrate, and the surface layer 30 is formed on the m-plane (nonpolar plane) of the intermediate layer 20 with ZnS Y O. It is formed by epitaxially growing 1-Y . Since both the intermediate layer 20 and the surface layer 30 are formed on the m-plane, there is no internal electric field in the quantum well structure that is indispensable for carrier confinement of electrons and holes (the use of a nonpolar plane makes it possible to emit light). Since the electric field is not applied to the quantum well layer, which is a layer), the probability of coupling of electrons and holes is increased.
In addition, according to the composition of sapphire substrate / ZnO X M 1-X layer / ZnS Y O 1-Y layer, the lattice mismatch between the ZnO X M 1-X crystal and the sapphire crystal is small, The lattice mismatch between the ZnS Y O 1-Y crystal and the ZnO X M 1-X crystal is smaller than the lattice mismatch between the ZnS Y O 1-Y crystal and the sapphire crystal. Furthermore, the structures of the ZnS Y O 1-Y crystal and the ZnO X M 1-X crystal are both considered to be a wurtzite structure (hexagonal system). Therefore, the crystallinity of the ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) layer can be improved.
Therefore, according to the laminated structure 100 of the present embodiment, the light emission intensity can be increased, and the light emission efficiency can be further increased when used in the light emitting element.

ところで、現行のLEDは、窒化ガリウム材料をベースに作製され、ガリウムやインジウム等の希少金属を使用する他、一般的に有機金属化学気相成長(MOCVD)法という高純度ガスや真空雰囲気を必要とする成膜法が使用されるため、総合的に高価となる。
本実施形態の積層構造体100においては、基板10の材料に安価なサファイアを採用し、表層30の材料に、例えば豊富で安価な硫化亜鉛を採用することができる。また、積層構造体100の製造には、大気圧で成膜の可能なミストCVD法が使用される。
したがって、本実施形態の積層構造体100の適用により、従来に比べて大幅な低コスト化を図ることができる。
By the way, the current LED is manufactured based on a gallium nitride material and uses a rare metal such as gallium or indium, and generally requires a high purity gas or vacuum atmosphere called a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. Since the film forming method is used, it is expensive overall.
In the laminated structure 100 of the present embodiment, inexpensive sapphire can be used as the material of the substrate 10, and abundant and inexpensive zinc sulfide can be used as the material of the surface layer 30. Further, for manufacturing the laminated structure 100, a mist CVD method capable of forming a film at atmospheric pressure is used.
Therefore, by applying the laminated structure 100 of the present embodiment, a significant cost reduction can be achieved as compared with the conventional case.

さらに、硫化亜鉛では、欠陥準位により青色発光をすることが知られており、本発明者らにおいても、光励起の蛍光発光(フォトルミネッセンス)により青色発光を確認済みである。よって、表層30に硫化亜鉛を用いた積層構造体100にpn接合を形成すれば、低価格の青色LEDを作製することができる。   Furthermore, it is known that zinc sulfide emits blue light due to a defect level, and the present inventors have already confirmed blue light emission by photoexcitation fluorescence (photoluminescence). Therefore, if a pn junction is formed in the laminated structure 100 using zinc sulfide for the surface layer 30, a low-cost blue LED can be manufactured.

[その他実施形態]
本実施形態の積層構造体100においては、中間層を一層からなるものとして図示したがこれに限らず、上述したように二層以上からなる中間層であってもよい。
[Other embodiments]
In the laminated structure 100 of the present embodiment, the intermediate layer is illustrated as having a single layer, but the present invention is not limited to this, and may be an intermediate layer having two or more layers as described above.

図2は、他の実施形態の積層構造体についての断面図を示している。
図2に示す積層構造体200は、基板40上に中間層50と表層60とがこの順に積層したものである。中間層50は、第1の中間層51と第2の中間層52とが積層して構成されている。
基板40には、第1の中間層41に接する表面の結晶面が非極性のm面とされた、m面サファイア基板が用いられている。基板40についての説明は、図1中の基板10についての説明と同様である。
第1の中間層51は、基板40に隣接し、基板40表面(サファイア基板のm面)と連続した結晶性を有する。また、第1の中間層51は、多結晶体から構成される層(多結晶層)とされる。
第2のm面中間層52は、表層60に隣接し、単結晶体から構成される層(単結晶層)とされる。
表層60は、m面ZnS1−Y(0.5≦Y≦1)層からなる。表層60についての説明は、図1中の表層30についての説明と同様である。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of a laminated structure according to another embodiment.
A laminated structure 200 shown in FIG. 2 is obtained by laminating an intermediate layer 50 and a surface layer 60 in this order on a substrate 40. The intermediate layer 50 is configured by laminating a first intermediate layer 51 and a second intermediate layer 52.
As the substrate 40, an m-plane sapphire substrate in which the crystal plane on the surface in contact with the first intermediate layer 41 is a nonpolar m-plane is used. The description of the substrate 40 is the same as the description of the substrate 10 in FIG.
The first intermediate layer 51 is adjacent to the substrate 40 and has crystallinity that is continuous with the surface of the substrate 40 (m-plane of the sapphire substrate). The first intermediate layer 51 is a layer composed of a polycrystalline body (polycrystalline layer).
The second m-plane intermediate layer 52 is adjacent to the surface layer 60 and is a layer composed of a single crystal (single crystal layer).
The surface layer 60 is composed of an m-plane ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) layer. The description of the surface layer 60 is the same as the description of the surface layer 30 in FIG.

積層構造体200においては、中間層50を結晶状態の異なる二層(多結晶層/単結晶層)としていることにより、第2のm面中間層52の結晶性がより向上する。そして、これに伴い、表層60の結晶性もより向上する。この結果、発光素子に利用した際に発光効率がさらに高められる。  In the laminated structure 200, the crystallinity of the second m-plane intermediate layer 52 is further improved by forming the intermediate layer 50 as two layers (polycrystalline layer / single crystal layer) having different crystal states. Along with this, the crystallinity of the surface layer 60 is further improved. As a result, the luminous efficiency is further enhanced when used in a light emitting device.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these examples.

<積層構造体の製造>
≪基板上への酸化亜鉛(ZnO)結晶層の形成≫
単結晶酸化亜鉛薄膜を形成するのに有用な酸化亜鉛前駆体及び基板を選定するため、以下の実験を行った。
<Manufacture of laminated structure>
≪Formation of zinc oxide (ZnO) crystal layer on substrate≫
In order to select a zinc oxide precursor and a substrate useful for forming a single crystal zinc oxide thin film, the following experiment was conducted.

図3に示した構成を有するミストCVD装置を用いて、基板上への酸化亜鉛(ZnO)結晶層の形成を行った。酸化亜鉛前駆体として、酢酸亜鉛及び塩化亜鉛(ZnCl)を用いた。
当該ミストCVD装置において、濃度0.1mol/Lの酢酸亜鉛水溶液、又は濃度0.1mol/Lの塩化亜鉛(ZnCl)水溶液を超音波振動子によって霧化し、発生したミストを、窒素ガス(流量20L/分)によって、a面サファイア基板(2インチ基板)及びm面サファイア基板(2インチ基板)上にそれぞれ搬送し、熱化学反応させることによって成膜した。
基板温度は、基板の中心位置で測定した。尚、成膜時間は全て1時間であり、基板上にバッファ層は用いていない。成膜時の基板温度を700℃とした。
各基板上に成膜した酸化亜鉛結晶層の結晶性を、基板の中心位置でのX線回折測定(XRD)(θ−2θ法)によって評価した。この結果を図5に示す。
A zinc oxide (ZnO) crystal layer was formed on the substrate using a mist CVD apparatus having the configuration shown in FIG. Zinc acetate and zinc chloride (ZnCl 2 ) were used as the zinc oxide precursor.
In the mist CVD apparatus, a zinc acetate aqueous solution having a concentration of 0.1 mol / L or an aqueous zinc chloride (ZnCl 2 ) solution having a concentration of 0.1 mol / L is atomized by an ultrasonic vibrator, and the generated mist is nitrogen gas (flow rate) 20 L / min), each film was transferred onto an a-plane sapphire substrate (2-inch substrate) and an m-plane sapphire substrate (2-inch substrate) and subjected to thermochemical reaction to form a film.
The substrate temperature was measured at the center position of the substrate. The film formation time is all 1 hour, and no buffer layer is used on the substrate. The substrate temperature during film formation was set to 700 ° C.
The crystallinity of the zinc oxide crystal layer formed on each substrate was evaluated by X-ray diffraction measurement (XRD) (θ-2θ method) at the center position of the substrate. The result is shown in FIG.

図5は、異なる酸化亜鉛前駆体及び基板で成膜した酸化亜鉛結晶層(成膜温度700℃)のX線回折測定(θ−2θ法)の結果を示す図である。
図5から、塩化亜鉛水溶液を用いた場合、酸化亜鉛の結晶粒サイズが、酢酸亜鉛水溶液を用いた場合に比べて大きくなる傾向があること、が分かった。すなわち、酸化亜鉛前駆体としては、塩化亜鉛がより好適である。
また、図5から、a面サファイア基板を使用した場合、酸化亜鉛薄膜は、(0002)面と(10−11)面との2方向に成長していることが分かる。一方、m面サファイア基板を使用した場合、(10−10)面が単一で成長していることが分かる。
FIG. 5 is a diagram showing the results of X-ray diffraction measurement (θ-2θ method) of zinc oxide crystal layers (film formation temperature 700 ° C.) formed with different zinc oxide precursors and substrates.
From FIG. 5, it was found that when using an aqueous zinc chloride solution, the crystal grain size of zinc oxide tends to be larger than when using an aqueous zinc acetate solution. That is, zinc chloride is more preferable as the zinc oxide precursor.
Further, FIG. 5 shows that when the a-plane sapphire substrate is used, the zinc oxide thin film grows in two directions, ie, the (0002) plane and the (10-11) plane. On the other hand, when the m-plane sapphire substrate is used, it can be seen that the (10-10) plane grows as a single unit.

図6は、m面サファイア結晶の状態を示す図(図6(a))及びm面酸化亜鉛結晶の状態を示す図(図6(b))である。
基板面内回転によるφスキャン法を用いたX線回折測定の結果から、形成されたm面酸化亜鉛結晶層は、m面サファイア基板に対し、面内で結晶軸が一致していることが確認された。このことから、基板に対してエピタキシーしていることが判明した(図6(a)、図6(b)参照)。すなわち、2インチm面サファイア基板内の少なくとも一部の領域で、単結晶ZnO薄膜が形成されていることが示された。
ここで、結晶を[0002]方向に成長させLEDを形成すると、自発分極の効果からキャリアの波動関数がずれ、電子と正孔との再結合確率が低下、つまり量子効率が悪化する可能性がある。[10−10]方向に成長させた酸化亜鉛は、[0002]方向に対して垂直であり、自発分極の影響を回避できるため、量子効率の良いLEDの形成に向いている。
以上の結果から、a面又はm面サファイア基板のいずれにも結晶性の酸化亜鉛層が成膜できたが、量子効率の良いLEDの形成にとっては、m面サファイア基板がより適している、と言える。
FIG. 6 is a diagram showing a state of an m-plane sapphire crystal (FIG. 6A) and a diagram showing a state of an m-plane zinc oxide crystal (FIG. 6B).
From the result of X-ray diffraction measurement using the φ scan method by in-plane rotation of the substrate, it is confirmed that the formed m-plane zinc oxide crystal layer has the same crystal axis as that of the m-plane sapphire substrate. It was done. From this, it was found that the substrate was epitaxy (see FIGS. 6A and 6B). That is, it was shown that the single crystal ZnO thin film was formed in at least a part of the area within the 2-inch m-plane sapphire substrate.
Here, when an LED is formed by growing a crystal in the [0002] direction, the wave function of carriers shifts due to the effect of spontaneous polarization, and the probability of recombination of electrons and holes decreases, that is, quantum efficiency may deteriorate. is there. Zinc oxide grown in the [10-10] direction is perpendicular to the [0002] direction and can avoid the influence of spontaneous polarization, and thus is suitable for forming an LED with good quantum efficiency.
From the above results, although a crystalline zinc oxide layer could be formed on either the a-plane or the m-plane sapphire substrate, the m-plane sapphire substrate is more suitable for the formation of LEDs with good quantum efficiency. I can say that.

[酸化亜鉛結晶の成膜温度依存性についての評価]
図3に示した構成を有するミストCVD装置において、濃度0.1mol/Lの塩化亜鉛水溶液を超音波振動子によって霧化し、発生したミストを窒素ガス(流量20L/分)によって、m面サファイア基板(2インチ基板)上に搬送し、熱化学反応させることによって成膜した。
基板温度は、基板の中心位置で測定した。尚、成膜時間は全て1時間であり、基板上にバッファ層は用いていない。成膜時の基板温度を600℃〜850℃とし、それぞれの温度で成膜した酸化亜鉛結晶層(試料)の膜厚を、段差計を用いて評価した。
[Evaluation of film formation temperature dependence of zinc oxide crystals]
In the mist CVD apparatus having the configuration shown in FIG. 3, an aqueous zinc chloride solution having a concentration of 0.1 mol / L is atomized by an ultrasonic vibrator, and the generated mist is nitrogen gas (flow rate 20 L / min) to form an m-plane sapphire substrate. The film was transferred onto a (2 inch substrate) and subjected to a thermochemical reaction to form a film.
The substrate temperature was measured at the center position of the substrate. The film formation time is all 1 hour, and no buffer layer is used on the substrate. The substrate temperature during film formation was 600 ° C. to 850 ° C., and the film thickness of the zinc oxide crystal layer (sample) formed at each temperature was evaluated using a step gauge.

試料の膜厚は、基板位置に対して、連続的に変化しており、一定でないことが確認された。これは、ミストCVD装置では熱源に向かってミストが一方向に流れているため、ミストの加熱又は分解の進行により、基板の各位置によって酸化亜鉛の堆積速度が異なるためである。
基板温度600℃〜750℃では、基板位置が後方になるほど膜厚が厚くなっていた。これは、ミストが基板後方になるほど加熱されて、ミストの温度が上昇し、反応しやすくなったためと思われる。しかし、基板温度800℃〜850℃では、基板位置が後方になるほど膜厚が低下していた。これは、酸化亜鉛の再蒸発、又は供給原料の基板前方における消費によるものと考えられる。
It was confirmed that the film thickness of the sample changed continuously with respect to the substrate position and was not constant. This is because in the mist CVD apparatus, the mist flows in one direction toward the heat source, so that the deposition rate of zinc oxide varies depending on the position of the substrate due to the progress of heating or decomposition of the mist.
When the substrate temperature was 600 ° C. to 750 ° C., the film thickness increased as the substrate position was rearward. This is presumably because the mist was heated as it was behind the substrate, the temperature of the mist increased, and the reaction became easier. However, at a substrate temperature of 800 ° C. to 850 ° C., the film thickness decreased as the substrate position was rearward. This is believed to be due to re-evaporation of zinc oxide or consumption of feedstock in front of the substrate.

SEM表面観察の結果、600〜850℃の全ての温度条件下で、m面サファイア基板上に酸化亜鉛結晶層が形成されていること、が確認された。
また、θ−2θ法を用いたX線回折測定から、600〜850℃の全ての温度条件下で形成された酸化亜鉛層は、m面サファイア基板においてエピタキシー成長した単結晶であること、が確認された。
この代表例として、基板温度600℃のX線回折測定結果(θ−2θ法、基板位置25mm)を図7に示す。
As a result of SEM surface observation, it was confirmed that a zinc oxide crystal layer was formed on the m-plane sapphire substrate under all temperature conditions of 600 to 850 ° C.
In addition, from the X-ray diffraction measurement using the θ-2θ method, it was confirmed that the zinc oxide layer formed under all temperature conditions of 600 to 850 ° C. is a single crystal grown epitaxially on the m-plane sapphire substrate. It was done.
As a representative example, the X-ray diffraction measurement result (θ-2θ method, substrate position 25 mm) at a substrate temperature of 600 ° C. is shown in FIG.

図7において、m面酸化亜鉛を示す単一ピークが観測され、非極性面であるm面酸化亜鉛結晶層が形成されていることが確認された。
尚、面方位に関しては、c面酸化亜鉛上にLEDを製作すると、c軸方向に発生する内部電界が発光層内の電子と正孔とを空間的に分離するため、発光効率が悪化する欠点がある。今回成膜されたm面酸化亜鉛を使用してLEDを製作すれば、非極性のため内部電界を生じずに発光効率の向上が期待できる。
In FIG. 7, a single peak indicating m-plane zinc oxide was observed, and it was confirmed that an m-plane zinc oxide crystal layer which is a nonpolar plane was formed.
Regarding the plane orientation, when an LED is manufactured on c-plane zinc oxide, the internal electric field generated in the c-axis direction spatially separates electrons and holes in the light-emitting layer, and thus the luminous efficiency deteriorates. There is. If an LED is manufactured using the m-plane zinc oxide formed this time, it is non-polar so that an improvement in luminous efficiency can be expected without generating an internal electric field.

≪酸化亜鉛(ZnO)結晶層上への硫化亜鉛(ZnS)結晶層の形成≫
図3に示した構成を有するミストCVD装置を用いて、酸化亜鉛(ZnO)結晶層上への硫化亜鉛(ZnS)結晶層の形成を行った。ミストを発生させる超音波振動子には発振周波数2.4MHzのものを用い、ミストを押し流すためのキャリアガスには窒素(N)ガスを用いた。
<< Formation of a zinc sulfide (ZnS) crystal layer on a zinc oxide (ZnO) crystal layer >>
A zinc sulfide (ZnS) crystal layer was formed on a zinc oxide (ZnO) crystal layer using a mist CVD apparatus having the configuration shown in FIG. An ultrasonic vibrator having an oscillation frequency of 2.4 MHz was used as an ultrasonic vibrator for generating mist, and nitrogen (N 2 ) gas was used as a carrier gas for pushing the mist.

基板上への酸化亜鉛(ZnO)結晶層の形成:
原料として濃度0.1mol/Lの塩化亜鉛(ZnCl)水溶液を用い、成膜温度を600 ℃とし、キャリアガス流量を8L/min、成膜時間30分に設定して、サファイア基板上への酸化亜鉛(ZnO)結晶層の形成を行った。これにより、m面サファイア基板上に、ZnO結晶をエピタキシャル成長させてm面単結晶ZnO層を形成した。
Formation of a zinc oxide (ZnO) crystal layer on a substrate:
A zinc chloride (ZnCl 2 ) aqueous solution having a concentration of 0.1 mol / L was used as a raw material, the film formation temperature was set to 600 ° C., the carrier gas flow rate was set to 8 L / min, and the film formation time was 30 minutes. A zinc oxide (ZnO) crystal layer was formed. As a result, a ZnO crystal was epitaxially grown on the m-plane sapphire substrate to form an m-plane single crystal ZnO layer.

酸化亜鉛(ZnO)結晶層上への硫化亜鉛(ZnS)結晶層の形成:
硫化亜鉛(ZnS)結晶層の形成について、最適成膜条件を求めるため、成膜温度及びキャリアガス流量を変化させて成膜を行った。
ZnS結晶層の形成の際における成膜温度依存性及びキャリアガス流量依存性の評価は、いずれの場合も、X線回折測定(XRD)(θ−2θ法)による積層方向の結晶性評価、SEM観察による表面形状評価、及び段差計による膜厚測定を行った。最適成膜条件により成膜した試料については、X線φスキャン測定による面内方向の配向性評価を合わせて行った。
Formation of a zinc sulfide (ZnS) crystal layer on a zinc oxide (ZnO) crystal layer:
Regarding the formation of the zinc sulfide (ZnS) crystal layer, film formation was performed by changing the film formation temperature and the carrier gas flow rate in order to obtain the optimum film formation conditions.
In any case, the evaluation of the film formation temperature dependency and the carrier gas flow rate dependency during the formation of the ZnS crystal layer is performed by evaluating the crystallinity in the stacking direction by X-ray diffraction measurement (XRD) (θ-2θ method), SEM The surface shape was evaluated by observation, and the film thickness was measured by a step gauge. For samples formed under optimum film forming conditions, in-plane orientation evaluation by X-ray φ scan measurement was also performed.

[硫化亜鉛結晶の成膜温度依存性についての評価]
かかる評価における、硫化亜鉛(ZnS)結晶層の形成には、亜鉛源として0.1mol/LのZnCl水溶液と、硫黄源としてチオ尿素(CHS)の粉末を純水に溶かした0.5mol/Lの水溶液と、の混合溶液を用いた。このとき、混合溶液におけるZnClとCHSとの濃度比(モル比、ZnとSとの原子数比)を1:1とした。
ZnS結晶層の成膜温度を400〜600℃で変化させて評価を行った。キャリアガスを窒素ガスとし、キャリアガス流量を8L/minとし、ZnS結晶層の成膜時間を30分として評価を行った。この結果を図8に示す。
[Evaluation of film formation temperature dependence of zinc sulfide crystals]
In this evaluation, a zinc sulfide (ZnS) crystal layer was formed by dissolving 0.1 mol / L ZnCl 2 aqueous solution as a zinc source and thiourea (CH 4 N 2 S) powder as a sulfur source in pure water. A mixed solution of 0.5 mol / L aqueous solution was used. At this time, the concentration ratio (molar ratio, atomic ratio of Zn and S) of ZnCl 2 and CH 4 N 2 S in the mixed solution was set to 1: 1.
Evaluation was performed by changing the deposition temperature of the ZnS crystal layer at 400 to 600 ° C. The evaluation was performed by setting the carrier gas to nitrogen gas, the carrier gas flow rate to 8 L / min, and the deposition time of the ZnS crystal layer to 30 minutes. The result is shown in FIG.

図8は、単結晶ZnO層上ZnS薄膜におけるX線回折測定(θ−2θ法)の結果の成膜温度依存性を示す図である。
全成膜温度において、28°及び56°付近に、強い回折ピークを確認できる。これは、ウルツ鉱構造(ウルツ鉱型)を有するZnSのm面に由来するピークであるため、積層方向にウルツ鉱型ZnSのm面が成長していることを示唆する。
成膜温度450℃以上の場合、52°付近に、ウルツ鉱型ZnSの(10−13)面に起因する回折ピークを確認でき、成膜温度の上昇に伴ってこの回折ピーク強度も大きくなっている。このことから、成膜温度の上昇は、ウルツ鉱型ZnSの(10−13)面の成長を促進し、単結晶ZnO層上ZnS薄膜の積層方向配向性の悪化に寄与することが分かる。
但し、成膜温度425 ℃以下では、ウルツ鉱型ZnSの(10−13)面にピークは確認できず、ウルツ鉱型ZnSのm面に起因するピークのみとなっている。これは、単結晶ZnO層上において、成膜温度425 ℃以下でZnS薄膜の成膜を行えば、積層方向にウルツ鉱型ZnSのm面を選択的に成長させることが可能であることを示唆している。
FIG. 8 is a diagram showing the film formation temperature dependence of the result of X-ray diffraction measurement (θ-2θ method) in a ZnS thin film on a single crystal ZnO layer.
Strong diffraction peaks can be confirmed around 28 ° and 56 ° at all film forming temperatures. This is a peak derived from the m-plane of ZnS having a wurtzite structure (wurtzite type), and thus suggests that the m-plane of wurtzite ZnS is growing in the stacking direction.
When the film formation temperature is 450 ° C. or higher, a diffraction peak due to the (10-13) plane of wurtzite ZnS can be confirmed around 52 °, and the intensity of the diffraction peak increases as the film formation temperature rises. Yes. From this, it can be seen that the increase in the film formation temperature promotes the growth of the (10-13) plane of wurtzite ZnS and contributes to the deterioration of the orientation in the stacking direction of the ZnS thin film on the single crystal ZnO layer.
However, at a film forming temperature of 425 ° C. or lower, no peak can be confirmed on the (10-13) plane of the wurtzite type ZnS, and only a peak attributed to the m plane of the wurtzite type ZnS. This suggests that if a ZnS thin film is formed at a film forming temperature of 425 ° C. or less on a single crystal ZnO layer, the m-plane of wurtzite ZnS can be selectively grown in the stacking direction. doing.

[硫化亜鉛結晶の成膜における、キャリアガス流量依存性についての評価]
かかる評価における、硫化亜鉛(ZnS)結晶層の形成には、亜鉛源として0.1mol/LのZnCl水溶液と、硫黄源としてチオ尿素(CHS)の粉末を純水に溶かした0.5mol/Lの水溶液と、の混合溶液を用いた。このとき、混合溶液におけるZnClとCHSとの濃度比(モル比、ZnとSとの原子数比)を1:1とした。
ZnS結晶層の成膜温度を425℃に固定して評価を行った。キャリアガスを窒素ガスとし、キャリアガス流量を1〜8L/minと変化させ、ZnS結晶層の成膜時間を30分として評価を行った。この結果を図9に示す。
[Evaluation of carrier gas flow rate dependence in the formation of zinc sulfide crystals]
In this evaluation, a zinc sulfide (ZnS) crystal layer was formed by dissolving 0.1 mol / L ZnCl 2 aqueous solution as a zinc source and thiourea (CH 4 N 2 S) powder as a sulfur source in pure water. A mixed solution of 0.5 mol / L aqueous solution was used. At this time, the concentration ratio (molar ratio, atomic ratio of Zn and S) of ZnCl 2 and CH 4 N 2 S in the mixed solution was set to 1: 1.
Evaluation was performed with the deposition temperature of the ZnS crystal layer fixed at 425 ° C. The evaluation was carried out with nitrogen gas as the carrier gas, the carrier gas flow rate varied from 1 to 8 L / min, and the deposition time of the ZnS crystal layer as 30 minutes. The result is shown in FIG.

図9は、単結晶ZnO層上ZnS薄膜におけるX線回折測定(θ−2θ法)の結果のキャリアガス流量依存性を示す図(ナロースキャン曲線)である。
図9より、キャリアガス流量の減少に伴って、m面ZnSに由来する回折ピーク強度が増大していることが分かる。これは、キャリアガス流量の減少に伴って、ZnS薄膜の膜厚が増加していること、を示唆している。
FIG. 9 is a diagram (narrow scan curve) showing the carrier gas flow rate dependence of the result of X-ray diffraction measurement (θ-2θ method) in a ZnS thin film on a single crystal ZnO layer.
FIG. 9 shows that the diffraction peak intensity derived from m-plane ZnS increases as the carrier gas flow rate decreases. This suggests that the film thickness of the ZnS thin film increases as the carrier gas flow rate decreases.

以上説明した硫化亜鉛結晶の成膜における、成膜温度依存性及びキャリアガス流量依存性についての評価結果から、単結晶ZnO層上ZnS薄膜の最適な成膜条件を以下のように設定した。
原料:0.1mol/LのZnCl水溶液と、0.5mol/Lのチオ尿素(CHS)水溶液と、の混合溶液。当該混合溶液におけるZnClとCHSとの濃度比(モル比、ZnとSとの原子数比)1:1。
キャリアガス:窒素ガス
キャリアガスの流量:1L/min
成膜温度:425℃
成膜時間:30分
From the evaluation results of the film formation temperature dependency and the carrier gas flow rate dependency in the film formation of the zinc sulfide crystal described above, the optimum film formation conditions for the ZnS thin film on the single crystal ZnO layer were set as follows.
Raw material: A mixed solution of 0.1 mol / L ZnCl 2 aqueous solution and 0.5 mol / L thiourea (CH 4 N 2 S) aqueous solution. The concentration ratio of ZnCl 2 and CH 4 N 2 S in the mixed solution (molar ratio, atomic ratio of Zn and S) is 1: 1.
Carrier gas: Nitrogen gas Flow rate of carrier gas: 1 L / min
Deposition temperature: 425 ° C
Deposition time: 30 minutes

次に、前記の成膜条件下で形成される単結晶ZnO層上ZnS薄膜の結晶状態を評価した。この結果を図10に示す。
図10は、単結晶ZnO層上ZnS薄膜におけるX線φスキャン測定結果を示す図である。回折面はa(11−20)面である。
Next, the crystal state of the ZnS thin film on the single crystal ZnO layer formed under the above film forming conditions was evaluated. The result is shown in FIG.
FIG. 10 is a diagram showing an X-ray φ scan measurement result in the ZnS thin film on the single crystal ZnO layer. The diffractive surface is the a (11-20) plane.

サファイア基板及びZnO層の回折ピークは、共に2回対称であり、その位置が90°ずれた繰り返しパターンとなっている。
このことから、ZnO結晶は、サファイア結晶c軸とZnOのc軸とが直交するように、サファイア基板上に積層していることが分かる。これは、ZnO結晶を、サファイア結晶に対して90°回転させて4つ並べたとき,サファイア結晶との格子不整合が小さくなることに起因する。
The diffraction peaks of the sapphire substrate and the ZnO layer are both symmetrical twice, and have a repeated pattern whose positions are shifted by 90 °.
This shows that the ZnO crystal is laminated on the sapphire substrate so that the sapphire crystal c-axis and the ZnO c-axis are orthogonal to each other. This is because the lattice mismatch with the sapphire crystal is reduced when four ZnO crystals are rotated 90 ° with respect to the sapphire crystal and arranged.

ZnS層について、その回折ピークは、2回対称で、かつ、ZnO層と同じ位置にピークが現れている。これは、ZnO層上のZnSが単結晶であり、かつ、面内方向でZnOと同じ方向に配向していることを示唆している。   The diffraction peak of the ZnS layer is two-fold symmetrical and appears at the same position as the ZnO layer. This suggests that ZnS on the ZnO layer is a single crystal and is oriented in the same direction as ZnO in the in-plane direction.

図10に示される結果より、前記の成膜条件下での成膜において、単結晶m面ZnO層上にm面ZnS薄膜がエピタキシャル成長したことが分かる。すなわち、ミストCVD法を用いて、m面サファイア基板上にZnOをエピタキシャル成長させてm面ZnO層を形成し、その上にZnSをエピタキシャル成長させることによって、m面単結晶ZnS層が形成した積層構造体が得られていること、が確認された。   From the results shown in FIG. 10, it can be seen that the m-plane ZnS thin film was epitaxially grown on the single-crystal m-plane ZnO layer in the deposition under the above-described deposition conditions. That is, a laminated structure in which an m-plane single crystal ZnS layer is formed by epitaxially growing ZnO on an m-plane sapphire substrate to form an m-plane ZnO layer and epitaxially growing ZnS on the m-plane sapphire substrate using mist CVD. It was confirmed that

本発明の積層構造体は、ワイドバンドギャップ半導体のデバイス用として有用な材料であり、照明機器その他LED関連製品、パワートランジスタ等に利用することが可能である。かかる積層構造体は、例えば、室温で可視から紫外域で動作する発光デバイスの材料として有用である。当該積層構造体の適用により、発光効率の高い青色LEDの提供、並びに、その材料及び作製コストの低減化の可能性がある。   The laminated structure of the present invention is a material useful for a wide band gap semiconductor device, and can be used for lighting equipment, other LED-related products, power transistors, and the like. Such a laminated structure is useful as a material for a light-emitting device that operates in the visible to ultraviolet region at room temperature, for example. Application of the laminated structure may provide a blue LED with high light emission efficiency and reduce the material and manufacturing cost thereof.

10 基板、20 中間層、30 表層、40 基板、50 中間層、51 第1の中間層、52 第2の中間層、60 表層、100 積層構造体、200 積層構造体、300 成膜装置、310 ミスト発生器、312 超音波振動子、320 チャンバ、330 供給管、400 成膜装置、410 ミスト発生器、412 超音波振動子、420 チャンバ、422 回転ステージ、430 供給管。 10 substrate, 20 intermediate layer, 30 surface layer, 40 substrate, 50 intermediate layer, 51 first intermediate layer, 52 second intermediate layer, 60 surface layer, 100 laminated structure, 200 laminated structure, 300 film forming apparatus, 310 Mist generator, 312 ultrasonic vibrator, 320 chamber, 330 supply pipe, 400 film forming apparatus, 410 mist generator, 412 ultrasonic vibrator, 420 chamber, 422 rotary stage, 430 supply pipe.

Claims (3)

m面サファイア基板上に、
ZnO1−X(0<X≦1;MはS,Se,Te又はPoである。但し、MがSの場合には0.5<X≦1である。)を含有するm面中間層と、
m面ZnS1−Y(0.5≦Y≦1)層と、
がこの順に積層した、積層構造体。
On m-plane sapphire substrate,
M - plane containing ZnO X M 1-X (0 <X ≦ 1; M is S, Se, Te or Po. However, when M is S, 0.5 <X ≦ 1). The middle layer,
an m-plane ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) layer;
Are stacked structures in this order.
前記m面中間層は、第1のm面中間層と、第2のm面中間層と、が積層してなり、
前記第1のm面中間層は、前記m面サファイア基板に隣接し、多結晶体から構成される層であり、
前記第2のm面中間層は、前記m面ZnS1−Y(0.5≦Y≦1)層に隣接し、単結晶体から構成される層である、請求項1に記載の積層構造体。
The m-plane intermediate layer is formed by laminating a first m-plane intermediate layer and a second m-plane intermediate layer,
The first m-plane intermediate layer is a layer that is adjacent to the m-plane sapphire substrate and is made of a polycrystal.
2. The second m-plane intermediate layer according to claim 1, wherein the second m-plane intermediate layer is a layer that is adjacent to the m-plane ZnS Y O 1-Y (0.5 ≦ Y ≦ 1) layer and is made of a single crystal. Laminated structure.
請求項1又は2に記載の積層構造体を備えた、発光ダイオード。   A light emitting diode comprising the laminated structure according to claim 1.
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