JP2585252B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JP2585252B2 JP2585252B2 JP6421887A JP6421887A JP2585252B2 JP 2585252 B2 JP2585252 B2 JP 2585252B2 JP 6421887 A JP6421887 A JP 6421887A JP 6421887 A JP6421887 A JP 6421887A JP 2585252 B2 JP2585252 B2 JP 2585252B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、亜鉛カルコゲナイドを用いた半導体発光素
子に関する。
子に関する。
（従来の技術） 青色発光素子として従来より、SiCを用いたもの、GaN
を用いたもの等が試作されている。しかし、SiCを用い
たものは発光効率が低く、またGaNを用いたものは結晶
性が悪いため実用上充分な歩留りが得られない、等の問
題がある。
を用いたもの等が試作されている。しかし、SiCを用い
たものは発光効率が低く、またGaNを用いたものは結晶
性が悪いため実用上充分な歩留りが得られない、等の問
題がある。
またII−VI族化合物を用いた発光素子のうち、硫黄
（Ｓ）またはセレン（Se）を含む亜鉛（Zn）カルコゲナ
イド（ZnSSe）を材料としたものが、青色発光素子とし
て有望視され、各所で研究されている。しかしこの材料
では、良質のｐ型結晶が得られない、外部発光効率が低
い、等の理由でやはり未だ実用に耐えるものは得られて
いない。
（Ｓ）またはセレン（Se）を含む亜鉛（Zn）カルコゲナ
イド（ZnSSe）を材料としたものが、青色発光素子とし
て有望視され、各所で研究されている。しかしこの材料
では、良質のｐ型結晶が得られない、外部発光効率が低
い、等の理由でやはり未だ実用に耐えるものは得られて
いない。
（発明が解決しようとする問題点） 以上のように従来、実用上充分な発光効率を持つ青色
発光素子は得られていない。
発光素子は得られていない。
本発明はこの様な問題を解決し、亜鉛カルコゲナイド
を用いたpn接合により高い青色発光効率を実現した半導
体発光素子を提供することを目的とする。
を用いたpn接合により高い青色発光効率を実現した半導
体発光素子を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明にかかる発光素子は、ＳまたはSeを含亜鉛カル
コゲナイドを用いたpn接合発光素子であって、ｐ型結晶
層のキャリア濃度をｎ型層のそれより１桁以上高くし、
かつｐ型層の厚みを1.4μｍ以下に設定して、ｐ型層側
を光取出し側としたことを特徴とする。
コゲナイドを用いたpn接合発光素子であって、ｐ型結晶
層のキャリア濃度をｎ型層のそれより１桁以上高くし、
かつｐ型層の厚みを1.4μｍ以下に設定して、ｐ型層側
を光取出し側としたことを特徴とする。
（作用） 本発明の構成とすれば、空乏層はｎ型層により広がる
から、pn接合に順バイアスしたとき、ｎ型結晶層からｐ
型結晶層への電子注入に対して、ｐ型結晶層からｎ型結
晶層への正孔注入が支配的になる。そしてこの種の半導
体結晶ではｎ型結晶層の方が結晶性がよく、ｎ型層側で
発光再結合させた方がよい。以上の結果本発明により高
い発光効率が得られる。このように、ｎ層中へ電荷を注
入するほど高濃度のｐ型層は青色領域の吸収が大きく、
吸収係数は7000cm-1程度であることを本発明者らは見出
した。また本発明ではｐ型層を薄くしてｐ型層側を光取
出し側としているため、結晶による光吸収が少なく高い
外部発光効率が得られる。更にｐ型層は薄いため、これ
を例えばエピタキシャル成長する場合、成長時間を短く
することができ、アクセプタ不純物がｎ型層に拡散する
ことによる発光特性の劣化を最小限に抑制することがで
き、これも発光効率向上に寄与する。
から、pn接合に順バイアスしたとき、ｎ型結晶層からｐ
型結晶層への電子注入に対して、ｐ型結晶層からｎ型結
晶層への正孔注入が支配的になる。そしてこの種の半導
体結晶ではｎ型結晶層の方が結晶性がよく、ｎ型層側で
発光再結合させた方がよい。以上の結果本発明により高
い発光効率が得られる。このように、ｎ層中へ電荷を注
入するほど高濃度のｐ型層は青色領域の吸収が大きく、
吸収係数は7000cm-1程度であることを本発明者らは見出
した。また本発明ではｐ型層を薄くしてｐ型層側を光取
出し側としているため、結晶による光吸収が少なく高い
外部発光効率が得られる。更にｐ型層は薄いため、これ
を例えばエピタキシャル成長する場合、成長時間を短く
することができ、アクセプタ不純物がｎ型層に拡散する
ことによる発光特性の劣化を最小限に抑制することがで
き、これも発光効率向上に寄与する。
ここで本発明者らは、ｐ型層を薄くするほど発光効率
が高くなる傾向にあることを見出しており、特にｐ型層
の厚さが1.4μｍ以下になると発光効率が大幅に向上す
ることを確認している。また本発明者らは、ｐ型層のキ
ャリア濃度を高くするほど発光効率が高くなる傾向にあ
ることを見出しており、特にｐ型層のキャリア濃度がｎ
型層のそれよりも１桁以上高くなると発光効率が大幅に
向上することを確認している。
が高くなる傾向にあることを見出しており、特にｐ型層
の厚さが1.4μｍ以下になると発光効率が大幅に向上す
ることを確認している。また本発明者らは、ｐ型層のキ
ャリア濃度を高くするほど発光効率が高くなる傾向にあ
ることを見出しており、特にｐ型層のキャリア濃度がｎ
型層のそれよりも１桁以上高くなると発光効率が大幅に
向上することを確認している。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。
第１図は一実施例の発光素子構造である。第２図
（ａ）〜（ｃ）はこの素子の製造工程断面図である。製
造工程に従って説明すると先ず、GaAs基板11にMOCVD法
によりｎ型ZnSe層12を成長させ、続いてMOCDVD法により
ｐ型ZnSe層13を成長させる（第２図（ａ））。ｎ型層12
は、不純物として塩素を５×1014/cm3含むもので、成長
温度500℃で５μｍ成長し、ｐ型層13は不純物としてLi
を１×1017/cm3含むもので、成長温度350℃で0.4μｍ成
長する。この後ZnSe層を選択的にエッチングしてｎ型Zn
Se層12を露出させる（第２図（ｂ））。そしてｐ型ZnSe
層13表面にAu膜によりオーミック電極15を形成し、ｎ型
ZnSe層12の表面にGaを含むIn膜を蒸着し300℃で熱処理
してオーミック電極14を形成して完成する（第２図
（ｃ））。
（ａ）〜（ｃ）はこの素子の製造工程断面図である。製
造工程に従って説明すると先ず、GaAs基板11にMOCVD法
によりｎ型ZnSe層12を成長させ、続いてMOCDVD法により
ｐ型ZnSe層13を成長させる（第２図（ａ））。ｎ型層12
は、不純物として塩素を５×1014/cm3含むもので、成長
温度500℃で５μｍ成長し、ｐ型層13は不純物としてLi
を１×1017/cm3含むもので、成長温度350℃で0.4μｍ成
長する。この後ZnSe層を選択的にエッチングしてｎ型Zn
Se層12を露出させる（第２図（ｂ））。そしてｐ型ZnSe
層13表面にAu膜によりオーミック電極15を形成し、ｎ型
ZnSe層12の表面にGaを含むIn膜を蒸着し300℃で熱処理
してオーミック電極14を形成して完成する（第２図
（ｃ））。
この実施例のpn接合発光素子は高い発光効率の青色発
光を示した。
光を示した。
第３図は、この実施例の素子の発光スペクトルを従来
例と比較して示す。従来例は、ｐ型ZnSe結晶にGaを拡散
してｎ型層を選択的に形成したものである。この実施例
の素子では従来例に比べて青色部の発光効率が１桁以上
高くなっている。
例と比較して示す。従来例は、ｐ型ZnSe結晶にGaを拡散
してｎ型層を選択的に形成したものである。この実施例
の素子では従来例に比べて青色部の発光効率が１桁以上
高くなっている。
本発明は上記実施例に限られるものではない。例え
ば、実施例ではZnSe結晶を用いたが、本発明は硫黄を含
むZnSSe系結晶を用いた場合にも適用できる。また光取
出し側表面にZnS,SiO2等の窓材を形成してもよい。不純
物としても、ｎ型不純物としてBr,IなどのVII族元素又
はAl,InなどのIII族元素を用いることができる。結晶成
長法としてもMOCVD法の他、MBE法等を用いることがで
き、また薄いｐ型層は熱拡散法やイオン注入法を用いて
形成してもよい。
ば、実施例ではZnSe結晶を用いたが、本発明は硫黄を含
むZnSSe系結晶を用いた場合にも適用できる。また光取
出し側表面にZnS,SiO2等の窓材を形成してもよい。不純
物としても、ｎ型不純物としてBr,IなどのVII族元素又
はAl,InなどのIII族元素を用いることができる。結晶成
長法としてもMOCVD法の他、MBE法等を用いることがで
き、また薄いｐ型層は熱拡散法やイオン注入法を用いて
形成してもよい。
その他本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
して実施することができる。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、ＳまたはSeを含む
亜鉛カルコゲナイド結晶を用いたpn接合発光素子におい
て、ｐ型層を薄くかつ高濃度として、ｐ型層側を光取出
し側とすることにより、発光効率の高い青色発光が得ら
れる。
亜鉛カルコゲナイド結晶を用いたpn接合発光素子におい
て、ｐ型層を薄くかつ高濃度として、ｐ型層側を光取出
し側とすることにより、発光効率の高い青色発光が得ら
れる。
第１図は本発明の一実施例の発光素子を示す図、第２図
（ａ）〜（ｃ）はその製造工程を示す断面図、第３図は
その発光スペクトルを従来例と比較して示す図である。 11……GaAs基板、12……ｎ型ZnSe結晶層（Clドープ）、
13……ｐ型ZnSSe結晶層（Liドープ）、14……オーミッ
ク電極、15……オーミック電極。
（ａ）〜（ｃ）はその製造工程を示す断面図、第３図は
その発光スペクトルを従来例と比較して示す図である。 11……GaAs基板、12……ｎ型ZnSe結晶層（Clドープ）、
13……ｐ型ZnSSe結晶層（Liドープ）、14……オーミッ
ク電極、15……オーミック電極。
Claims (1)
- 【請求項１】硫黄またはセレンの少なくとも一方を含む
亜鉛カルコゲナイド半導体からなるpn接合を持つ発光素
子において、基板側をｎ型層、光取出し側をｐ型層と
し、ｐ型層のキャリア濃度をｎ型層のそれより１桁以上
高くし、かつｐ型層の厚みを1.4μｍ以下に設定したこ
とを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6421887A JP2585252B2 (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6421887A JP2585252B2 (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63232379A JPS63232379A (ja) | 1988-09-28 |
| JP2585252B2 true JP2585252B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=13251736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6421887A Expired - Fee Related JP2585252B2 (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2585252B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5911688A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 青色発光素子 |
| JPS6247175A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Seiko Epson Corp | 半導体発光装置の製法 |
-
1987
- 1987-03-20 JP JP6421887A patent/JP2585252B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63232379A (ja) | 1988-09-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |