JP2967122B2 - ZnSe semiconductor light emitting device - Google Patents
ZnSe semiconductor light emitting deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、表示用発光素子
に利用し、室温で純青色発光させるための青色発光ダイ
オードなどのZnSe半導体発光素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ZnSe semiconductor light emitting device such as a blue light emitting diode for emitting pure blue light at room temperature, which is used for a light emitting device for display.
【0002】[0002]
【従来の技術】ZnSe系の青色発光素子は、自己補償
効果などにより低抵抗のp型結晶が得られないこと、構
成元素の蒸気圧が高いことなどの理由により、GaPや
GaAs系の緑から赤色の波長域をカバーする発光素子
の製造方法のような、熱平衡状態での液相成長による結
晶成長法でpn接合を形成することが困難である。この
ような青色発光素子のZnSeデバイスは、非平衡な低
温成長で導電制御が可能な有機金属化学気相成長法(以
下、「MOCVD法」という。)などの気相成長法や分
子線エピタキシー(以下、「MBE」という。)などを
用いて、MIS(Metal Insulator Semiconductor )構
造またはpn接合を形成する方法が多く採られている。2. Description of the Related Art A ZnSe-based blue light-emitting device has a lower resistance than a GaP or GaAs-based green light source because a low-resistance p-type crystal cannot be obtained due to a self-compensation effect or the like and the vapor pressure of constituent elements is high. It is difficult to form a pn junction by a crystal growth method based on liquid phase growth in a thermal equilibrium state, such as a method for manufacturing a light emitting element that covers a red wavelength region. Such a ZnSe device of a blue light emitting element is formed by a vapor phase growth method such as a metal organic chemical vapor deposition method (hereinafter, referred to as a “MOCVD method”) capable of controlling conductivity by non-equilibrium low-temperature growth or molecular beam epitaxy. Hereinafter, a method of forming a MIS (Metal Insulator Semiconductor) structure or a pn junction by using, for example, "MBE") has been widely adopted.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の成長方法では、格子定数がZnSeに近い
GaAs結晶などを基板とするため、格子不整合によっ
て格子欠陥が生じたり、バッファ層を加えた多層構造に
しなければならなかった。そのために、ZnSeデバイ
ス製造工程は複雑で、高い生産コストが要求されるなど
の解決すべき課題があった。However, in the conventional growth method as described above, a GaAs crystal or the like having a lattice constant close to that of ZnSe is used as a substrate. Therefore, a lattice defect occurs due to lattice mismatch, or a buffer layer is added. Had to be multi-layered. Therefore, the ZnSe device manufacturing process is complicated, and there are problems to be solved such as a high production cost is required.
【0004】さらに、Se溶媒を用いた液相成長によっ
てだけでもp型及びn型が実現されるが、この場合はど
ちらを後成長にしても成長界面でのキャリア同士の補償
が生じて厚いI層が生じやすいために、一方の導電型に
高いキャリア密度が実現されても注入効率を向上させる
ことが難しいという新たな解決課題が生じていた。Further, p-type and n-type can be realized only by liquid phase growth using a Se solvent. In this case, even if either of them is post-grown, compensation of carriers at the growth interface occurs and a thick I-type is formed. Since a layer is easily formed, a new problem has arisen in that it is difficult to improve the injection efficiency even if a high carrier density is realized in one conductivity type.
【0005】本発明はこのような従来の技術における課
題を解決するものであり、簡単なデバイス構造で注入効
率がよく、室温で純青色発光ができるZnSe半導体発
光素子を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a ZnSe semiconductor light emitting device which has a simple device structure, has a high injection efficiency, and can emit pure blue light at room temperature. .
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明のZnSe半導体発光素子
は、少なくともSeを溶媒主成分とした液相成長法によ
って形成したZnSeのp型成長層と、ZnSeのp型
成長層上に有機金属化学気相成長法によって形成したn
型層とを備え、p型成長層とn型層とによりpn接合を
形成する構成としている。In order to achieve the above object, a ZnSe semiconductor light emitting device according to the first aspect of the present invention comprises a p-type ZnSe formed by a liquid phase growth method using at least Se as a solvent main component. Growth layer and n formed on the p-type growth layer of ZnSe by metalorganic chemical vapor deposition
A p-type growth layer and an n-type layer to form a pn junction.
【0007】さらに、請求項2に記載の発明のZnSe
半導体発光素子は、Seを溶媒主成分として蒸気圧制御
温度差法によって製造したZnSeのp型結晶の基板
と、基板上にSeを溶媒主成分として蒸気圧制御温度差
法を用いたエピタキシャル成長によって形成したp型成
長層と、p型成長層の表面に少なくとも有機金属気相成
長法により注入層として形成したn+ 層とを備え、p型
成長層とn+ 層とによりpn接合を形成する構成として
いる。Further, the ZnSe according to the second aspect of the present invention.
The semiconductor light emitting device is formed by a substrate of a ZnSe p-type crystal manufactured by vapor pressure control temperature difference method using Se as a solvent main component and epitaxial growth on the substrate using vapor pressure control temperature difference method with Se as a solvent main component. A p-type growth layer, and an n + layer formed at least on the surface of the p-type growth layer as an injection layer by metal organic chemical vapor deposition, wherein a pn junction is formed by the p-type growth layer and the n + layer And
【0008】また、請求項3に記載の発明のZnSe半
導体発光素子は、少なくともSeを溶媒主成分とした液
相成長法によって形成したZnSeのp型成長層と、Z
nSeのp型成長層上にZnを溶媒主成分とする熱処理
拡散法によって形成したn型拡散層と、n型拡散層の表
面に有機金属気相成長法により形成したn+ ZnSe層
のオーミックコンタクト層とを備え、p型成長層とn型
拡散層とによりpn接合を形成する構成としている。A ZnSe semiconductor light emitting device according to a third aspect of the present invention includes a ZnSe p-type growth layer formed by a liquid phase growth method using at least Se as a solvent main component, and a ZnSe semiconductor light emitting device.
Ohmic contact between an n-type diffusion layer formed on a p-type growth layer of nSe by a heat treatment diffusion method using Zn as a main component and an n + ZnSe layer formed on the surface of the n-type diffusion layer by metal organic chemical vapor deposition And a p-type growth layer and an n-type diffusion layer to form a pn junction.
【0009】また、請求項4に記載の発明のZnSe半
導体発光素子は、上記構成に加え、Seを溶媒主成分と
して蒸気圧制御温度差法によって製造したZnSeのp
型結晶の基板上に、p型成長層をSeを溶媒主成分とし
て蒸気圧制御温度差法を用いたエピタキシャル成長によ
って形成し、p型成長層とn型拡散層とによりpn接合
を形成する構成としている。In addition, the ZnSe semiconductor light emitting device according to the invention described in claim 4 is characterized in that, in addition to the above configuration, the ZnSe semiconductor light emitting device is made of ZnSe manufactured by a vapor pressure control temperature difference method using Se as a solvent main component.
A structure in which a p-type growth layer is formed on a substrate of a type crystal by epitaxial growth using Se as a solvent as a main component and a vapor pressure control temperature difference method, and a pn junction is formed by the p-type growth layer and the n-type diffusion layer. I have.
【0010】さらに、請求項5に記載の発明のZnSe
半導体発光素子は、ZnSeのpn接合にあって、少な
くともp型成長層をSeを溶媒主成分とし、I族元素の
Se、S化合物或いは窒化物をp型不純物として添加
し、Znの蒸気圧をSe溶媒上へ印加する蒸気圧制御温
度差液相成長法によって形成する構成としている。Further, the ZnSe according to the fifth aspect of the present invention.
In a semiconductor light emitting device, in a pn junction of ZnSe, at least a p-type growth layer is mainly composed of Se as a solvent main component, and a group I element Se, S compound or nitride is added as a p-type impurity, and the vapor pressure of Zn is reduced. It is configured to be formed by a vapor pressure controlled temperature difference liquid phase growth method applied onto the Se solvent.
【0011】上記のように構成されたZnSe半導体発
光素子では、発光層となるZnSeのp型成長層とn型
層とで良好なpn接合を形成し、また、ZnSe基板上
のZnSeのp型成長層とn+ 層とでpn接合を形成し
た場合、n+ 層は注入層及びコンタクト層となる。した
がって、ZnSe半導体発光素子に順方向の電流を流す
と、n型層或いはn+ 層から多数キャリアの電子がp型
成長層に送り込まれ、ホール(正孔)と再結合して光が
発生し、この光が外部へ放出される。この光は、室温で
発光波長471nm、半値幅8.1nmの特性を示し、
純青色発光する。[0011] In the ZnSe semiconductor light emitting device configured as described above, a good pn junction is formed between the ZnSe p-type growth layer and the n-type layer serving as the light-emitting layer, and the ZnSe p-type on the ZnSe substrate is formed. When a pn junction is formed between the growth layer and the n + layer, the n + layer becomes an injection layer and a contact layer. Therefore, when a forward current is applied to the ZnSe semiconductor light emitting device, majority carrier electrons are sent from the n-type layer or the n + layer to the p-type growth layer, and recombine with holes to generate light. This light is emitted to the outside. This light has a characteristic of an emission wavelength of 471 nm and a half width of 8.1 nm at room temperature,
Emit pure blue light.
【0012】さらにZnSeのp型成長層とn型拡散層
とで形成したpn接合に対して、オーミックコンタクト
層により電極とのコンタクト抵抗がさがるので、キャリ
アの注入効率が高い。Further, the ohmic contact layer lowers the contact resistance with the electrode with respect to the pn junction formed by the ZnSe p-type growth layer and the n-type diffusion layer, so that the carrier injection efficiency is high.
【0013】また、ZnSeのp型成長層の表面を平坦
に形成し、この平坦な表面に直接n型拡散層を形成し
て、結晶の残留ダメージ層を低減する。したがって、本
発明のZnSe半導体発光素子では、表面の平坦なZn
Seのp型成長層上に直接n型層を形成できるので、結
晶欠陥による非発光中心がなく、注入効率が極めて大き
い。さらに、ZnSe半導体発光素子の構造が単純なp
n接合からなる発光デバイス構造を実現できる。Further, the surface of the ZnSe p-type growth layer is formed flat, and the n-type diffusion layer is formed directly on this flat surface to reduce the crystal residual damage layer. Therefore, in the ZnSe semiconductor light emitting device of the present invention, Zn
Since the n-type layer can be formed directly on the Se p-type growth layer, there is no non-emission center due to crystal defects, and the injection efficiency is extremely large. Further, the structure of the ZnSe semiconductor light emitting device is simple p-type.
A light emitting device structure including an n-junction can be realized.
【0014】また、本発明のZnSe半導体発光素子で
は、GaAsなどの異種化合物を基板として使用しな
い、いわゆるホモ構造で形成されるデバイスであるた
め、結晶成長時に格子不整合による結晶欠陥の発生がな
い。Further, the ZnSe semiconductor light emitting device of the present invention is a device having a so-called homo structure in which a heterogeneous compound such as GaAs is not used as a substrate, so that crystal defects due to lattice mismatch during crystal growth do not occur. .
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、図示した実施形態に基づき
本発明を詳細に説明する。図1は、本発明によって製造
されたZnSe半導体発光素子の構成を示す断面図であ
る。このZnSe半導体発光素子10は、ZnSeを主
成分とするpn接合デバイス構造を有している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a ZnSe semiconductor light emitting device manufactured according to the present invention. This ZnSe semiconductor light emitting device 10 has a pn junction device structure mainly composed of ZnSe.
【0016】図1において、ZnSe半導体発光素子1
0は、Na2 S,Na2 Se,LiN3 などのp型不純
物を添加して製造されたp型ZnSe基板1と、この基
板上にNa2 S,Na2 Se,LiN3 などを添加して
エピタキシャル成長されたp型ZnSe成長層2と、こ
のp型ZnSe成長層2上に形成されたn型拡散層3
と、このn型拡散層3上にMOCVDにより成長された
n+ オーミックコンタクト層4と、p型ZnSe基板1
の裏面に形成されたp+ コンタクト層5とを有してお
り、このp+ コンタクト層5にp側電極6を形成し、n
+ オーミックコンタクト層4にp側電極6より面積の狭
いn側電極7を形成している。このn側電極7は、光を
効率よく取り出すために最適な形状にするのが望まし
く、例えばp側電極6に対応した穴あき電極であっても
よい。なお、p型ZnSe成長層2は5〜30μm、n
型拡散層3は0.5〜2μm、n+ オーミックコンタク
ト層4及びp+ オーミックコンタクト層5は10〜20
0Å程度に形成されている。In FIG. 1, a ZnSe semiconductor light emitting device 1
0, Na 2 S, Na 2 Se , and p-type ZnSe substrate 1 which is prepared by adding a p-type impurity such as LiN 3, Na 2 S, Na 2 Se, or the like is added LiN 3 on the substrate -Grown p-type ZnSe growth layer 2 and n-type diffusion layer 3 formed on p-type ZnSe growth layer 2
And an n + ohmic contact layer 4 grown by MOCVD on the n-type diffusion layer 3 and a p-type ZnSe substrate 1
And a p + contact layer 5 formed on the back surface of the p + contact layer 5. A p-side electrode 6 is formed on the p + contact layer 5,
An n-side electrode 7 having a smaller area than the p-side electrode 6 is formed on the ohmic contact layer 4. It is desirable that the n-side electrode 7 has an optimal shape for efficiently extracting light. For example, a perforated electrode corresponding to the p-side electrode 6 may be used. The p-type ZnSe growth layer 2 has a thickness of 5 to 30 μm,
Type diffusion layer 3 is 0.5 to 2 μm, and n + ohmic contact layer 4 and p + ohmic contact layer 5 are 10 to 20 μm.
It is formed at about 0 °.
【0017】次に、ZnSe半導体発光素子10の製造
方法について説明する。ZnSe半導体発光素子10
は、蒸気圧制御温度差法(以下、「TDM・CVP法」
という。)による液相エピタキシャル成長法とMOCV
D法を組み合わせて製造される。p型バルクZnSe単
結晶を得る方法については、本発明者が既に蒸気圧制御
法を提案し、Znの蒸気圧を制御したZnSeの液相成
長法を特公昭60−37077号公報、特公昭60−4
2199号公報、特公昭60−570759号公報及び
特公昭61−28640号公報等で開示し、p型または
高抵抗の結晶完全性の優れた基板が得られている。ま
た、Seを溶媒主成分とした液相成長によってpn接合
デバイスを得るための方法を、特公平7−83139号
公報に開示している。これによれば、良好な結晶性から
なるpn接合デバイスが実現できる。Next, a method for manufacturing the ZnSe semiconductor light emitting device 10 will be described. ZnSe semiconductor light emitting device 10
Is the vapor pressure control temperature difference method (hereinafter, “TDM / CVP method”)
That. ) And MOCV
It is manufactured by combining Method D. Regarding a method for obtaining a p-type bulk ZnSe single crystal, the present inventor has already proposed a vapor pressure control method, and has described a liquid phase growth method of ZnSe in which the vapor pressure of Zn is controlled by JP-B-60-37077 and JP-B-6060. -4
No. 2,199, Japanese Patent Publication No. 60-570759, Japanese Patent Publication No. 61-28640, and the like, a p-type or high-resistance substrate excellent in crystal perfection has been obtained. A method for obtaining a pn junction device by liquid phase growth using Se as a solvent main component is disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-83139. According to this, a pn junction device having good crystallinity can be realized.
【0018】先ず、p型ZnSe基板1は、p型不純物
としてI族元素のSe,Sの化合物或いは窒化物であ
る、例えばNa2 S,Na2 Se,LiN3 などを添加
して、Seを溶媒主成分とした蒸気圧制御温度差法によ
る粒界成長を伴う熱処理成長によって作製したZnSe
のp型バルク結晶を、結晶面(111)でウエハ状に切
り出して元基板とした。First, the p-type ZnSe substrate 1 is added with a p-type impurity such as Na 2 S, Na 2 Se, LiN 3 or the like, which is a compound or nitride of a Group I element Se, S, and the like. ZnSe prepared by heat treatment growth with grain boundary growth by vapor pressure controlled temperature difference method with solvent as main component
The p-type bulk crystal was cut into a wafer at the crystal plane (111) to obtain an original substrate.
【0019】次に、このp型ZnSe基板1上に、同じ
くSeを溶媒主成分として上記p型不純物を添加して、
成長温度900〜1100℃でp型ZnSe成長層2を
エピタキシャル成長させる。この場合、p型不純物とし
て、Na2 SまたはLiN3が最適である。ただし、こ
のp型エピタキシャル成長法は、上記TDM・CVP法
に限らず、徐冷法やディップ法などでも可能であるが、
最も結晶性の良い結晶が得られやすい点から、TDM・
CVPを用いるのが望ましい。Next, on the p-type ZnSe substrate 1, the above-mentioned p-type impurity is added by using Se as a solvent as a main component.
A p-type ZnSe growth layer 2 is epitaxially grown at a growth temperature of 900 to 1100 ° C. In this case, Na 2 S or LiN 3 is optimal as the p-type impurity. However, this p-type epitaxial growth method is not limited to the above TDM / CVP method, but can be a slow cooling method or a dipping method.
From the point that crystals with the best crystallinity are easily obtained, TDM
It is desirable to use CVP.
【0020】さらに、Gaを2〜10%添加したZn溶
液を用いて、このp型ZnSe成長層2の表面にn型拡
散層3を形成する。これは、例えば内径6〜10φの石
英アンプルにZnを約1g、Ga20〜100mgを投
入して、真空引きしながら600℃〜800℃の温度で
溶かし合わせて合金化し、その後、p型単結晶をZn溶
液に接触させた状態で真空中で封じきり、550℃〜7
60℃の範囲で5〜30分間熱処理してp型単結晶の表
面層へGaを拡散させることで、キャリア密度5x10
16〜1x1017cm-3程度で深さ1μm未満のn型層領
域を形成することができる。Further, an n-type diffusion layer 3 is formed on the surface of the p-type ZnSe growth layer 2 using a Zn solution containing 2 to 10% of Ga. This means that, for example, about 1 g of Zn and 20 to 100 mg of Ga are introduced into a quartz ampoule having an inner diameter of 6 to 10 φ, melted and alloyed at a temperature of 600 to 800 ° C. while evacuating, and then a p-type single crystal is formed. 550 ° C.-7, sealed in vacuum while in contact with Zn solution
By performing a heat treatment at 60 ° C. for 5 to 30 minutes to diffuse Ga into the surface layer of the p-type single crystal, a carrier density of 5 × 10 5
An n-type layer region having a depth of about 16 to 1 × 10 17 cm −3 and a depth of less than 1 μm can be formed.
【0021】このn型拡散層3は、従来の方法では拡散
時間が2時間程度、拡散温度が700℃以上であったの
に対して、本発明のZnSe半導体発光素子では5〜3
0分程度とかなり短時間でよく、さらに拡散温度も60
0℃程度の低温でよい。このようにして成長させるとn
型反転したp層の高抵抗化を極力抑えることができる。
しかし、その結果、キャリアの注入量の点で若干希薄に
なったn層を補強するため、次に示すように、より低温
で高いキャリア密度が得られるMOCVD法によりn+
コンタクト層を成長させることによって、電極とのコン
タクトが改善され、高い注入効率が得られるようにな
る。The n-type diffusion layer 3 has a diffusion time of about 2 hours and a diffusion temperature of 700 ° C. or higher in the conventional method, while the ZnSe semiconductor light emitting device of the present invention has a diffusion time of 5 to 3 hours.
It takes a very short time of about 0 minutes, and the diffusion temperature is 60
A low temperature of about 0 ° C. is sufficient. When grown in this way, n
It is possible to minimize the increase in the resistance of the p-layer whose type has been inverted.
However, as a result, in order to reinforce the n-layer which is slightly diluted in terms of the amount of injected carriers, as shown below, n +
By growing the contact layer, the contact with the electrode is improved, and high injection efficiency can be obtained.
【0022】次に、n型不純物としてジエチルヨウソ
(DEI)など、ソースガスとしてジエチルセレン(D
ESe)、ジエチルジンク(DEZn)などを用いてM
OCVD法によってn+ オーミックコンタクト層4を成
長させる。このn+ オーミックコンタクト層4のキャリ
ア密度は1018cm-3以上である。なお、十分に結晶性
が良く高いキャリア密度を持つn層は、電子注入層とし
て使えるので、上記n+ オーミックコンタクト層4をp
型ZnSe成長層2の上に直接形成して注入層としたn
+ 層としてもよい。このMOCVD法によって、n+ オ
ーミックコンタクト層4は熱処理によって拡散層3が変
質しないようなn拡散より低い温度で、高いキャリア密
度を確実に得ることができる。Next, n-type impurities such as diethyl iodine (DEI), and diethyl selenium (D
ESe), diethyl zinc (DEZn), etc.
An n + ohmic contact layer 4 is grown by OCVD. The carrier density of this n + ohmic contact layer 4 is 10 18 cm −3 or more. Since the n-layer having sufficiently high crystallinity and high carrier density can be used as an electron injection layer, the n + ohmic contact layer 4 is
Formed directly on the ZnSe type growth layer 2 to form an injection layer
+ It may be a layer. By the MOCVD method, the n + ohmic contact layer 4 can reliably obtain a high carrier density at a temperature lower than the n-diffusion such that the diffusion layer 3 is not deteriorated by the heat treatment.
【0023】次いで、n+ オーミックコンタクト層4の
形成と同様にして、1〜2x1018cm-3程度のp+ コ
ンタクト層5を、MOCVD法によりDESe及びDE
Znをソースガスにし、p型ドーパントとして三弗化窒
素(NF3 )などを用いて成長させる。Next, in the same manner as the formation of the n + ohmic contact layer 4, a p + contact layer 5 of about 1 to 2 × 10 18 cm -3 is
It is grown using Zn as a source gas and nitrogen trifluoride (NF 3 ) as a p-type dopant.
【0024】そして、成長基板を取り出し、Auまたは
Au系合金(Au−Pd,Au−Ptなど)を用いて真
空蒸着法によりp側電極6とn側電極7を形成する。こ
れらの金属電極を、キャリア密度が1016cm-3代のp
型ZnSe基板やエピタキシャル層に形成しても十分に
コンタクトが取れないので、上記n+ オーミックコンタ
クト層4やp+ コンタクト層5を形成している。Then, the growth substrate is taken out, and a p-side electrode 6 and an n-side electrode 7 are formed by a vacuum evaporation method using Au or an Au-based alloy (Au-Pd, Au-Pt, etc.). These metal electrodes are used as a carrier having a carrier density of 10 16 cm −3
Since a sufficient contact cannot be obtained even when formed on a type ZnSe substrate or an epitaxial layer, the n + ohmic contact layer 4 and the p + contact layer 5 are formed.
【0025】なお、TDM・CVP法による液相エピタ
キシャル成長では、p型結晶成長用のドーパントとし
て、上記Na2 S,Na2 Se,LiN3 などを用いて
p基板上にエピタキシャル成長させるが、成長温度90
0℃〜1100℃、Zn蒸気圧1.7〜13.0atm
の範囲で設定して、成長結晶の化学量論的組成を制御し
ている。In the liquid phase epitaxial growth by the TDM / CVP method, epitaxial growth is performed on a p substrate using the above-mentioned Na 2 S, Na 2 Se, LiN 3 or the like as a dopant for growing a p-type crystal.
0 ° C to 1100 ° C, Zn vapor pressure 1.7 to 13.0 atm
And the stoichiometric composition of the grown crystal is controlled.
【0026】図2はSeを溶媒としてTDM・CVP法
により液相エピタキシャル成長させたp型成長層の不純
物添加量に対する不純物密度の関係を示している。Na
2 Seは最も高い不純物密度が得られるが、Na2 S、
LiN3 などと比べて成長表面のモホロジーがやや凹凸
になる傾向があるので、その上にn型層を形成する場合
は研磨・ポリッシング工程が必要になり、それによるダ
メージ層を完全に除去しなければならない。FIG. 2 shows the relationship between the amount of impurities added and the impurity density of a p-type growth layer which is liquid phase epitaxially grown by TDM / CVP using Se as a solvent. Na
2 Se has the highest impurity density, but Na 2 S,
Since the morphology of the growth surface tends to be slightly uneven compared to LiN 3 etc., a polishing / polishing step is required when an n-type layer is formed thereon, and the damaged layer due to it must be completely removed. Must.
【0027】それに対して、Na2 S、LiN3 を添加
した場合は、成長表面平滑性は良好になるので、成長面
上に直接n型層を形成できるため、結晶表面の残留ダメ
ージ層によって発生した格子欠陥による非発光センター
の増加を招くことはない。この点からも結晶面(11
1)切り出し基板の研磨ダメージによる結晶性の劣化に
関しては、p型エピタキシャル成長初期のメルトバック
や熱処理効果による回復が期待できるので、結晶面(1
11)pタイプ基板に直接n型層を形成する方法による
pn接合よりも注入効率の向上効果が大きい。On the other hand, when Na 2 S and LiN 3 are added, the growth surface smoothness is improved, so that an n-type layer can be formed directly on the growth surface, so that it is generated by the residual damage layer on the crystal surface. There is no increase in the number of non-light emitting centers due to the lattice defect. From this point, the crystal face (11
1) Regarding the deterioration of the crystallinity due to the polishing damage of the cut substrate, it is possible to expect the recovery by the melt back and the heat treatment effect at the initial stage of the p-type epitaxial growth.
11) The effect of improving the injection efficiency is greater than that of a pn junction obtained by forming an n-type layer directly on a p-type substrate.
【0028】次に、ZnSe半導体発光素子10の作用
について説明する。図3は本発明のZnSe半導体発光
素子に、順方向に電流を流した時の発光波長特性を示す
図である。ZnSe半導体発光素子10に順方向に電流
を流すと、n型拡散層3から多数キャリアの電子がp型
ZnSe成長層2に送り込まれ、ホール(正孔)と再結
合して光が発生し、この光が外部へ放出される。図3に
示すように、この光は室温で、発光波長471nm、半
値幅8.1nmの特性を示し、純青色発光が実現してい
る。Next, the operation of the ZnSe semiconductor light emitting device 10 will be described. FIG. 3 is a diagram showing emission wavelength characteristics when a current is applied to the ZnSe semiconductor light emitting device of the present invention in a forward direction. When a current flows in the ZnSe semiconductor light emitting device 10 in the forward direction, electrons of majority carriers are sent from the n-type diffusion layer 3 to the p-type ZnSe growth layer 2 and recombined with holes (holes) to generate light, This light is emitted to the outside. As shown in FIG. 3, at room temperature, this light has characteristics of an emission wavelength of 471 nm and a half-value width of 8.1 nm, and a pure blue light emission is realized.
【0029】このように本発明では、p型ZnSe基板
1を用い、熱平衡状態下での液相エピタキシャル成長に
よってp型ZnSe成長層2を形成しているが、このp
型ZnSe成長層2は比較的高い不純物密度を有してお
り、また、成長中の蒸気圧制御の効果により成長した結
晶の結晶性も良好なので、発光層として使うことができ
る。As described above, in the present invention, the p-type ZnSe substrate 1 is used, and the p-type ZnSe growth layer 2 is formed by liquid phase epitaxial growth under thermal equilibrium.
Since the type ZnSe growth layer 2 has a relatively high impurity density and the crystallinity of the grown crystal is good due to the effect of controlling the vapor pressure during growth, it can be used as a light emitting layer.
【0030】また本発明では、ドーパントとしてNa2
SやLiN3 を用いて、p型ZnSe成長層をエピタキ
シャル成長させているので、表面の平滑性がきわめて良
くなり、そのため、p型ZnSe成長層上に直接n型拡
散層を成長させることができる。In the present invention, Na 2 is used as a dopant.
Since the p-type ZnSe growth layer is epitaxially grown using S or LiN 3 , the surface smoothness is extremely improved, so that the n-type diffusion layer can be grown directly on the p-type ZnSe growth layer.
【0031】したがって、本発明により形成したZnS
e半導体発光素子では、結晶表面の残留ダメージ層によ
って発生した格子欠陥による非発光中心の増加がなくな
り、p型基板に直接n型層を形成する従来のデバイスよ
りも、注入効率が極めて高くなる。Therefore, the ZnS formed according to the present invention
In the e-semiconductor light emitting device, the increase in non-light emitting centers due to lattice defects caused by the residual damage layer on the crystal surface is eliminated, and the injection efficiency is extremely higher than that of a conventional device in which an n-type layer is directly formed on a p-type substrate.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のZnSe半導体発光素子は、注入効率がよく、室温で
発光波長471nm、半値幅8.1nmの純青色発光が
できるという効果を有する。As is clear from the above description, the ZnSe semiconductor light emitting device of the present invention has an effect that the injection efficiency is good and pure blue light emission with a light emission wavelength of 471 nm and a half width of 8.1 nm can be performed at room temperature.
【図1】本発明によるZnSeのpn接合デバイス構造
の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a ZnSe pn junction device structure according to the present invention.
【図2】Seを溶媒とした、p型エピタキシャル成長に
おけるSe溶媒への不純物の添加量と不純物密度の関係
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the amount of impurities added to a Se solvent and the impurity density in p-type epitaxial growth using Se as a solvent.
【図3】本発明によるZnSeのpn接合デバイスの発
光特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the light emission characteristics of a ZnSe pn junction device according to the present invention.
1 p型ZnSe基板 2 p型ZnSe成長層 3 n型拡散層 4 n+ ZnSeコンタクト層 5 p+ ZnSeコンタクト層 6 p側電極 7 n側電極Reference Signs List 1 p-type ZnSe substrate 2 p-type ZnSe growth layer 3 n-type diffusion layer 4 n + ZnSe contact layer 5 p + ZnSe contact layer 6 p-side electrode 7 n-side electrode
Claims (5)
成長法によって形成したZnSeのp型成長層と、この
ZnSeのp型成長層上に有機金属化学気相成長法によ
って形成したn型層とを備え、 上記p型成長層と上記n型層とによりpn接合を形成し
た、ZnSe半導体発光素子。1. A ZnSe p-type growth layer formed by a liquid phase growth method using at least Se as a solvent main component, and an n-type layer formed on the ZnSe p-type growth layer by a metal organic chemical vapor deposition method. A ZnSe semiconductor light emitting device, comprising: a pn junction formed by the p-type growth layer and the n-type layer.
差法によって製造したZnSeのp型結晶の基板と、こ
の基板上にSeを溶媒主成分として蒸気圧制御温度差法
を用いたエピタキシャル成長によって形成したp型成長
層と、このp型成長層の表面に少なくとも有機金属気相
成長法により注入層として形成したn + 層とを備え、 上記p型成長層と上記n+ 層とによりpn接合を形成し
た、ZnSe半導体発光素子。2. A vapor pressure control temperature comprising Se as a main component of a solvent.
A substrate of a ZnSe p-type crystal manufactured by the difference method;
Pressure controlled temperature difference method with Se as the main solvent on the substrate
-Type growth formed by epitaxial growth using GaN
Layer and at least a metal organic vapor phase on the surface of the p-type growth layer.
N formed as an injection layer by a growth method +A p-type growth layer and the n-type growth layer.+Form a pn junction with the layers
And a ZnSe semiconductor light emitting device.
成長法によって形成したZnSeのp型成長層と、この
ZnSeのp型成長層上にZnを溶媒主成分とする熱処
理拡散法によって形成したn型拡散層と、このn型拡散
層の表面に有機金属気相成長法により形成したn+ Zn
Se層のオーミックコンタクト層とを備え、 上記p型成長層と上記n型拡散層とによりpn接合を形
成した、ZnSe半導体発光素子。3. A ZnSe p-type growth layer formed by a liquid phase epitaxy method using at least Se as a solvent main component, and a heat treatment diffusion method using Zn as a solvent main component on the ZnSe p-type growth layer. an n-type diffusion layer, and n + Zn formed on the surface of the n-type diffusion layer by metal organic chemical vapor deposition.
A ZnSe semiconductor light emitting device comprising: an ohmic contact layer of a Se layer; and a pn junction formed by the p-type growth layer and the n-type diffusion layer.
差法によって製造したZnSeのp型結晶の基板上に、
前記p型成長層をSeを溶媒主成分として蒸気圧制御温
度差法を用いたエピタキシャル成長によって形成し、こ
のp型成長層と前記n型拡散層とによりpn接合を形成
したことを特徴とする、請求項3に記載のZnSe半導
体発光素子。4. On a substrate of a ZnSe p-type crystal manufactured by a vapor pressure control temperature difference method using Se as a solvent main component,
The p-type growth layer is formed by epitaxial growth using a vapor pressure control temperature difference method using Se as a solvent main component, and a pn junction is formed by the p-type growth layer and the n-type diffusion layer. The ZnSe semiconductor light emitting device according to claim 3.
くとも前記p型成長層を前記Seを溶媒主成分とし、I
族元素のSe、S化合物或いは窒化物をp型不純物とし
て添加し、Znの蒸気圧を前記Se溶媒上へ印加する蒸
気圧制御温度差液相成長法によって形成したことを特徴
とする、請求項1、2又は3に記載のZnSe半導体発
光素子。5. In the ZnSe pn junction, at least the p-type growth layer contains Se as a solvent main component, and
5. The method according to claim 4, wherein a group element Se, S compound or nitride is added as a p-type impurity, and the Zn is formed by a vapor pressure controlled temperature difference liquid phase growth method in which a vapor pressure of Zn is applied onto the Se solvent. 4. The ZnSe semiconductor light emitting device according to 1, 2, or 3.
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