JP2900493B2 - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JP2900493B2 JP2900493B2 JP9061590A JP9061590A JP2900493B2 JP 2900493 B2 JP2900493 B2 JP 2900493B2 JP 9061590 A JP9061590 A JP 9061590A JP 9061590 A JP9061590 A JP 9061590A JP 2900493 B2 JP2900493 B2 JP 2900493B2
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- Japan
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- light emitting
- silicon
- mixed crystal
- light
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体を用いた近赤外光の発光素子に関す
るものである。
るものである。
従来、近赤外領域の発光素子は、その主な使用対象が
光通信用であることから、光通信用発光素子と総称さ
れ、材料としては、1.2〜1.6μｍの波長帯では、InP基
板にエピタキシャル成長されたIn1-xGaxAsyP1-xが知ら
れている。
光通信用であることから、光通信用発光素子と総称さ
れ、材料としては、1.2〜1.6μｍの波長帯では、InP基
板にエピタキシャル成長されたIn1-xGaxAsyP1-xが知ら
れている。
しかしながら、In1-xGaxAsyP1-xのような化合物半導
体では、各成分の組成比を正確にコントロールしなけれ
ばならない、ダブルヘテロ構造のような複雑な素子構造
を取らなければならない、発光線の半値幅が広い、とい
った問題点があった。
体では、各成分の組成比を正確にコントロールしなけれ
ばならない、ダブルヘテロ構造のような複雑な素子構造
を取らなければならない、発光線の半値幅が広い、とい
った問題点があった。
本発明は、従来技術のこのような欠点を解消し、簡単
な素子構造で、作製方法が簡単であり、発光線の半値幅
の狭い近赤外領域の発光素子を提供することを目的とす
る。
な素子構造で、作製方法が簡単であり、発光線の半値幅
の狭い近赤外領域の発光素子を提供することを目的とす
る。
本発明は、シリコン基板と、この基板上にエピタキシ
ャル成長したシリコンとゲルマニウムの混晶とで、転位
を有するpn接合を形成し、pn接合部分に生じた転位を介
した電子とホールの再結合の際に放出される近赤外光を
利用することを特徴とする発光素子である。また、この
転位に起因するいくつかの発光線のうち、特定の波長だ
けの発光線だけを取り出すために、シリコン基板上にエ
ピタキシャル成長させるシリコンとゲルマニウムの混晶
の混晶比を変えて、フィルターで光の出射面を覆うこと
を特徴とするものである。
ャル成長したシリコンとゲルマニウムの混晶とで、転位
を有するpn接合を形成し、pn接合部分に生じた転位を介
した電子とホールの再結合の際に放出される近赤外光を
利用することを特徴とする発光素子である。また、この
転位に起因するいくつかの発光線のうち、特定の波長だ
けの発光線だけを取り出すために、シリコン基板上にエ
ピタキシャル成長させるシリコンとゲルマニウムの混晶
の混晶比を変えて、フィルターで光の出射面を覆うこと
を特徴とするものである。
シリコン基板上に、シリコンとゲルマニウムの混晶を
エピタキシャル成長させると、成長条件に応じて、界面
に転位が発生する。転位を導入したシリコンにおいて
は、この転位に起因して、1.2〜1.6μｍの波長領域に、
第２図に示すように、D1,D2,D3,D4と名付けられた４本
の鋭い発光線が観測される。これらの発光線は転位の部
分で、電子とホールが再結合することによって放出され
る光であり、転位の種類や密度によって、その強度や半
値幅が決定される。シリコン基板上にシリコンとゲルマ
ニウムの混晶をエピタキシャル成長した時に発生する転
位の場合には、非常に強い発光が観測される。また、エ
ピタキシャル成長させるシリコンとゲルマニウムの混晶
比によって発生する転位の種類が変わるので、適当な条
件の下では、D1〜D4の中の特定の発光性のみが強く現れ
る。本発明においては、シリコン基板上に、シリコンと
ゲルマニウムの混晶をエピタキシャル成長させて、その
時の成長条件を制御することによって界面に転位を発生
させる。この基板とエピタキシャル膜とでpn接合を形成
する。このようなpn接合に電圧を加えると、電子とホー
ルはpn接合部分で、転位を介して再結合をして近赤外光
を放出するので、近赤外の発光素子として使うことがで
きる。エピタキシャル成長させるシリコンとゲルマニウ
ムの混晶比を適当に調整する、あるいはこの素子の表面
を、特定波長よりも短波長の光をカットする近赤外領域
の干渉フィルターで覆うことによって、D1〜D4の発光線
のうち特定の線のみが強く発光するようにできる。
エピタキシャル成長させると、成長条件に応じて、界面
に転位が発生する。転位を導入したシリコンにおいて
は、この転位に起因して、1.2〜1.6μｍの波長領域に、
第２図に示すように、D1,D2,D3,D4と名付けられた４本
の鋭い発光線が観測される。これらの発光線は転位の部
分で、電子とホールが再結合することによって放出され
る光であり、転位の種類や密度によって、その強度や半
値幅が決定される。シリコン基板上にシリコンとゲルマ
ニウムの混晶をエピタキシャル成長した時に発生する転
位の場合には、非常に強い発光が観測される。また、エ
ピタキシャル成長させるシリコンとゲルマニウムの混晶
比によって発生する転位の種類が変わるので、適当な条
件の下では、D1〜D4の中の特定の発光性のみが強く現れ
る。本発明においては、シリコン基板上に、シリコンと
ゲルマニウムの混晶をエピタキシャル成長させて、その
時の成長条件を制御することによって界面に転位を発生
させる。この基板とエピタキシャル膜とでpn接合を形成
する。このようなpn接合に電圧を加えると、電子とホー
ルはpn接合部分で、転位を介して再結合をして近赤外光
を放出するので、近赤外の発光素子として使うことがで
きる。エピタキシャル成長させるシリコンとゲルマニウ
ムの混晶比を適当に調整する、あるいはこの素子の表面
を、特定波長よりも短波長の光をカットする近赤外領域
の干渉フィルターで覆うことによって、D1〜D4の発光線
のうち特定の線のみが強く発光するようにできる。
次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明による近赤外発光素子の素子構造の例
を示したものである。第１図において、１はｎ型のシリ
コン基板、２は基板上にエピタキシャル成長させたｐ型
のシリコンとゲルマニウムの混晶、３は転位の発生した
pn接合部分、４と５は電極、６はフィルターである。第
１図において、電極４に正、電極５に負の電圧を加える
ことによって、ｎ型シリコン中の電子、ｐ型のシリコン
とゲルマニウムの混晶中のホールはそれぞれpn接合部分
へ集まり、転位を介して再結合をし、光を放出する。第
１図ではpn接合の端面で光を取り出すようになってお
り、フィルター６によってD1〜D4の発光線のうち、特定
の発光線のみが放出される。第１図の構造において、電
極を透明にすることによって面発光型の素子とすること
も可能である。
を示したものである。第１図において、１はｎ型のシリ
コン基板、２は基板上にエピタキシャル成長させたｐ型
のシリコンとゲルマニウムの混晶、３は転位の発生した
pn接合部分、４と５は電極、６はフィルターである。第
１図において、電極４に正、電極５に負の電圧を加える
ことによって、ｎ型シリコン中の電子、ｐ型のシリコン
とゲルマニウムの混晶中のホールはそれぞれpn接合部分
へ集まり、転位を介して再結合をし、光を放出する。第
１図ではpn接合の端面で光を取り出すようになってお
り、フィルター６によってD1〜D4の発光線のうち、特定
の発光線のみが放出される。第１図の構造において、電
極を透明にすることによって面発光型の素子とすること
も可能である。
第２図は、シリコン基板上に、シリコンとゲルマニウ
ムの混晶をエピタキシャル成長させた試料のフォトルミ
ネッセンススペクトルである。1.2〜1.6μｍの波長領域
に、D1,D2,D3,D4という転位に起因する４本の発光線が
観測される。これらの発光線のうち、特にD1とD2は、発
光強度が大きく、半値幅も20nm程度で、現在、光通信用
発光素子として使われているIn1-xGaxAsyP1-xの面発光
の場合の半値幅60〜100nmに比較して狭い。第３図は、
エピタキシャル成長させるシリコンとゲルマニウムの混
晶比を変えた場合のフォトルミネッセンススペクトルで
あり、成長条件によって特定の発光線のみが強く現れる
ことを示す図である。
ムの混晶をエピタキシャル成長させた試料のフォトルミ
ネッセンススペクトルである。1.2〜1.6μｍの波長領域
に、D1,D2,D3,D4という転位に起因する４本の発光線が
観測される。これらの発光線のうち、特にD1とD2は、発
光強度が大きく、半値幅も20nm程度で、現在、光通信用
発光素子として使われているIn1-xGaxAsyP1-xの面発光
の場合の半値幅60〜100nmに比較して狭い。第３図は、
エピタキシャル成長させるシリコンとゲルマニウムの混
晶比を変えた場合のフォトルミネッセンススペクトルで
あり、成長条件によって特定の発光線のみが強く現れる
ことを示す図である。
以上説明したように、本発明によれば、簡単な素子構
造で、作製方法が簡単であり、半値幅の狭い近赤外領域
の発光素子が提供される。
造で、作製方法が簡単であり、半値幅の狭い近赤外領域
の発光素子が提供される。
第１図は本発明による近赤外発光素子の素子構造の例を
示した図、第２図は、シリコン基板上に、シリコンとゲ
ルマニウムの混晶をエピタキシャル成長させた試料のフ
ォトルミネッセンススペクトルを示す図、第３図は、エ
ピタキシャル成長させるシリコンとゲルマニウムの混晶
比を変えた場合のフォトルミネッセンススペクトルを示
す図である。 １…ｎ型シリコン基板、２…基板上にエピタキシャル成
長させたｐ型のシリコンとゲルマニウムの混晶、３…転
位の発生したpn接合部、４…電極、５…電極、６…フィ
ルター。
示した図、第２図は、シリコン基板上に、シリコンとゲ
ルマニウムの混晶をエピタキシャル成長させた試料のフ
ォトルミネッセンススペクトルを示す図、第３図は、エ
ピタキシャル成長させるシリコンとゲルマニウムの混晶
比を変えた場合のフォトルミネッセンススペクトルを示
す図である。 １…ｎ型シリコン基板、２…基板上にエピタキシャル成
長させたｐ型のシリコンとゲルマニウムの混晶、３…転
位の発生したpn接合部、４…電極、５…電極、６…フィ
ルター。
Claims (3)
- 【請求項１】シリコン基板と、この基板上に設けたシリ
コンとゲルマニウムの混晶とで、転位を有するpn接合を
形成したことを特徴とする発光素子。 - 【請求項２】請求項１に記載の発光素子において、シリ
コン基板上に形成したシリコンとゲルマニウムの混晶の
混晶比が転位に起因するいくつかの発光線のうちの特定
の波長の光だけを強く発光させる混晶比であることを特
徴とする発光素子。 - 【請求項３】請求項１に記載の発光素子において、光の
射出面にフィルターを設けたことを特徴とする発光素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061590A JP2900493B2 (ja) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061590A JP2900493B2 (ja) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03289183A JPH03289183A (ja) | 1991-12-19 |
| JP2900493B2 true JP2900493B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=14003393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9061590A Expired - Lifetime JP2900493B2 (ja) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2900493B2 (ja) |
-
1990
- 1990-04-05 JP JP9061590A patent/JP2900493B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03289183A (ja) | 1991-12-19 |
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