JP2997689B2 - ダブルヘテロ接合型半導体発光素子 - Google Patents
ダブルヘテロ接合型半導体発光素子Info
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Description
本発明は、可視短波長を有する発光が得られるダブル
ヘテロ接合型半導体発光素子に関する。
ヘテロ接合型半導体発光素子に関する。
【従来の技術】 従来、第１の導電型を有する半導体結晶基板上に、第
１の導電型を有する第１のクラッド層としての第１の半
導体結晶層と、第１の導電型を与える不純物または第１
の導電型とは逆の第２の導電型を与える不純物のいずれ
も意図的に導入させていないか導入させているとしても
十分低い濃度でしか導入させていず且つ上記第１の半導
体結晶層に比し狭いエネルギバンドギャップを有する活
性層としての第２の半導体結晶層と、第２の導電型を有
し且つ上記第２の半導体結晶層に比し広いエネルギバン
ドギャップを有する第２のクラッド層としての第３の半
導体結晶層とがそれらの順に積層されている構成を有す
る半導体積層体が形成され、そして、半導体結晶基板の
半導体積層体側とは反対側の面上に第１の電極層がオー
ミックに付され、また、半導体積層体側とは反対側の面
上に第２の電極層がオーミックに付されているダブルヘ
テロ接合型半導体発光素子が提案されている。 このような構成を有する従来のダブルヘテロ接合型半
導体発光素子によれば、第１及び第２の電極層間に、所
要の電源を所要の極性で接続すれば、半導体積層体の活
性層としての第２の半導体結晶層に電流が注入され、そ
れによって、活性層としての第２の半導体結晶層で、そ
のエネルギバンドギャップに応じた波長を有する発光が
得られ、その光が、活性層としての第２の半導体結晶層
内を第１及び第２のクラッド層としての第１及び第３の
半導体結晶層によって閉じ込められて伝播し、活性層と
しての第２の半導体結晶層の端面から外部に放射され
る。 また、上述した構成を有する従来のダブルヘテロ接合
型半導体発光素子によれば、上述した光の放射が得られ
るとき、上述したように活性層としての第２の半導体結
晶層で発光した光が、第１及び第２のクラッド層として
の第１及び第３の半導体結晶層によって閉じ込められる
とともに、活性層としての第２の半導体結晶層に注入さ
れる電流にもとずく、活性層としての第２の半導体結晶
層におけるキャリアも第１及び第２のクラッド層として
の第１及び第３の半導体結晶層によって閉じ込められる
ため、上述した光の放射を高い効率で得ることができ
る。
１の導電型を有する第１のクラッド層としての第１の半
導体結晶層と、第１の導電型を与える不純物または第１
の導電型とは逆の第２の導電型を与える不純物のいずれ
も意図的に導入させていないか導入させているとしても
十分低い濃度でしか導入させていず且つ上記第１の半導
体結晶層に比し狭いエネルギバンドギャップを有する活
性層としての第２の半導体結晶層と、第２の導電型を有
し且つ上記第２の半導体結晶層に比し広いエネルギバン
ドギャップを有する第２のクラッド層としての第３の半
導体結晶層とがそれらの順に積層されている構成を有す
る半導体積層体が形成され、そして、半導体結晶基板の
半導体積層体側とは反対側の面上に第１の電極層がオー
ミックに付され、また、半導体積層体側とは反対側の面
上に第２の電極層がオーミックに付されているダブルヘ
テロ接合型半導体発光素子が提案されている。 このような構成を有する従来のダブルヘテロ接合型半
導体発光素子によれば、第１及び第２の電極層間に、所
要の電源を所要の極性で接続すれば、半導体積層体の活
性層としての第２の半導体結晶層に電流が注入され、そ
れによって、活性層としての第２の半導体結晶層で、そ
のエネルギバンドギャップに応じた波長を有する発光が
得られ、その光が、活性層としての第２の半導体結晶層
内を第１及び第２のクラッド層としての第１及び第３の
半導体結晶層によって閉じ込められて伝播し、活性層と
しての第２の半導体結晶層の端面から外部に放射され
る。 また、上述した構成を有する従来のダブルヘテロ接合
型半導体発光素子によれば、上述した光の放射が得られ
るとき、上述したように活性層としての第２の半導体結
晶層で発光した光が、第１及び第２のクラッド層として
の第１及び第３の半導体結晶層によって閉じ込められる
とともに、活性層としての第２の半導体結晶層に注入さ
れる電流にもとずく、活性層としての第２の半導体結晶
層におけるキャリアも第１及び第２のクラッド層として
の第１及び第３の半導体結晶層によって閉じ込められる
ため、上述した光の放射を高い効率で得ることができ
る。
上述した構成を有する従来のダブルヘテロ接合型半導
体発光素子においては、上述したように発光を得ること
ができるが、その発光が緑色光乃至青色光でなる可視短
波長を有する光で得られるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子は、活性層としての第２の半導体結晶層を構成す
る半導体材料として、ZnSe、GaNなどの可視短波長を有
する発光が可能なエネルギバンドギャップを有する半導
体材料が知られていることによって、活性層としての第
２の半導体結晶層をそのような半導体材料で構成したと
しても、その場合に、第１及び第３の半導体結晶層が第
２の半導体結晶層とともに半導体結晶基板と格子整合し
ていること、第１のクラッド層としての第１の半導体結
晶層及び第２のクラッド層としての第３の半導体結晶層
が比較的低い比抵抗を呈していることとを同時に十分満
足させる半導体結晶基板、及び第１及び第３の半導体結
晶層を構成する半導体材料が見出されていなかったこと
から、ほとんど実現されていなかった。 よって、本発明は、緑色光乃至青色光でなる可視短波
長を有する発光が得られる、新規なダブルヘテロ接合型
半導体発光素子を提案せんとするものである。
体発光素子においては、上述したように発光を得ること
ができるが、その発光が緑色光乃至青色光でなる可視短
波長を有する光で得られるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子は、活性層としての第２の半導体結晶層を構成す
る半導体材料として、ZnSe、GaNなどの可視短波長を有
する発光が可能なエネルギバンドギャップを有する半導
体材料が知られていることによって、活性層としての第
２の半導体結晶層をそのような半導体材料で構成したと
しても、その場合に、第１及び第３の半導体結晶層が第
２の半導体結晶層とともに半導体結晶基板と格子整合し
ていること、第１のクラッド層としての第１の半導体結
晶層及び第２のクラッド層としての第３の半導体結晶層
が比較的低い比抵抗を呈していることとを同時に十分満
足させる半導体結晶基板、及び第１及び第３の半導体結
晶層を構成する半導体材料が見出されていなかったこと
から、ほとんど実現されていなかった。 よって、本発明は、緑色光乃至青色光でなる可視短波
長を有する発光が得られる、新規なダブルヘテロ接合型
半導体発光素子を提案せんとするものである。
本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子は、
従来提案されているダブルヘテロ接合型半導体発光素子
の場合と同様に、第１の導電型を有する半導体結晶基
板上に、第１の導電型を有する第１のクラッド層として
の第１の半導体結晶層と、第１の導電型を与える不純物
または第１の導電型とは逆の第２の導電型を与える不純
物のいずれも意図的に導入させていないか導入させてい
るとしても十分低い濃度でしか導入させていず且つ上記
第１の半導体結晶層に比し狭いエネルギバンドギャップ
を有する活性層としての第２の半導体結晶層と、第２の
導電型を有し且つ上記第２の半導体結晶層に比し拡いエ
ネルギバンドギャップを有する第２のクラッド層として
の第３の半導体結晶層とがそれらの順に積層された構成
を有する半導体積層体が形成され、そして、上記半導
体結晶基板の上記半導体積層体側とは反対側の面上に第
１の電極層がオーミックに付され、また、上記半導体
積層体の上記半導体結晶基板側とは反対側の面上に第２
の電極層がオーミックに付されている構成を有する。 しかしながら、本発明によるダブルヘテロ接合型半導
体発光素子は、このような構成を有するダブルヘテロ接
合型半導体発光素子において、上記半導体結晶基板が
ZnTeでなり、また、上記第１、第２及び第３の半導体
結晶層が、ともにMgxZn1-xTe（ただし、、０＜ｘ＜１）
でなり、ただし、上記第２の半導体結晶層のMgxZn1-x
Teにおけるｘが、上記第１及び第３の半導体結晶層のMg
xZn1-xTeにおけるｘに比し小さな値を有する。
従来提案されているダブルヘテロ接合型半導体発光素子
の場合と同様に、第１の導電型を有する半導体結晶基
板上に、第１の導電型を有する第１のクラッド層として
の第１の半導体結晶層と、第１の導電型を与える不純物
または第１の導電型とは逆の第２の導電型を与える不純
物のいずれも意図的に導入させていないか導入させてい
るとしても十分低い濃度でしか導入させていず且つ上記
第１の半導体結晶層に比し狭いエネルギバンドギャップ
を有する活性層としての第２の半導体結晶層と、第２の
導電型を有し且つ上記第２の半導体結晶層に比し拡いエ
ネルギバンドギャップを有する第２のクラッド層として
の第３の半導体結晶層とがそれらの順に積層された構成
を有する半導体積層体が形成され、そして、上記半導
体結晶基板の上記半導体積層体側とは反対側の面上に第
１の電極層がオーミックに付され、また、上記半導体
積層体の上記半導体結晶基板側とは反対側の面上に第２
の電極層がオーミックに付されている構成を有する。 しかしながら、本発明によるダブルヘテロ接合型半導
体発光素子は、このような構成を有するダブルヘテロ接
合型半導体発光素子において、上記半導体結晶基板が
ZnTeでなり、また、上記第１、第２及び第３の半導体
結晶層が、ともにMgxZn1-xTe（ただし、、０＜ｘ＜１）
でなり、ただし、上記第２の半導体結晶層のMgxZn1-x
Teにおけるｘが、上記第１及び第３の半導体結晶層のMg
xZn1-xTeにおけるｘに比し小さな値を有する。
本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子は、
見掛上、半導体結晶基板、及び第１、第２及び第３の半
導体結晶層を構成している半導体材料の何たるかを問わ
ない限り、前述した従来のダブルヘテロ接合型半導体発
光素子の場合と同様の構成を有する。 このため、本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子の場合も、前述した従来のダブルヘテロ接合型半
導体発光素子の場合と同様に、第１及び第２の電極層間
に、所要の電源を所要の極性で接続すれば、半導体積層
体の活性層としての第２の半導体結晶層を電流が注入さ
れ、それによって活性層としての第２の半導体結晶層で
そのエネルギバンドギャップに応じた波長を有する発光
が得られ、その光が、活性層としての第２の半導体結晶
層内を第１及び第２のクラッド層としての第１及び第３
の半導体結晶層によって閉じ込められて伝播し、活性層
としての第２の半導体結晶層の端面から外部に放射され
る。 また、本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素
子によれば、前述した従来のダブルヘテロ接合型半導体
発光素子の場合と同様に、上述した光の放射が得られる
とき、上述したように活性層としての第２の半導体結晶
層で発光した光が、第１及び第２のクラッド層としての
第１及び第３の半導体結晶層によって閉じ込められると
ともに、活性層としての第２の半導体結晶層に注入され
る電流にもとずく、活性層としての第２の半導体結晶層
におけるキャリアも、第１及び第２のクラッド層として
の第１及び第３の半導体結晶層によって閉じ込められる
ため、上述した光の放射を高い効率で得ることができ
る。 しかしながら、本発明によるダブルヘテロ接合型半導
体発光素子の場合、活性層としての第２の半導体結晶
層、及び第１及び第２のクラッド層としての第１及び第
３の半導体結晶層が、ともにMgxZn1−xTeでなり、そし
て、MgxZn1-xTeは、そのｘの値に対し、ｘの値が０であ
る場合の約2.3eVの値からｘの値が大になるのに応じて
直線的に大きな値（例えばｘ＝0.6の場合、約3.0eVの
値）になるエネルギバンドギャップを有することから、
活性層としての第２の半導体結晶層が、緑色光乃至青色
光でなる可視短波長を発光し得るエネルギバンドギャッ
プを有している。 また、活性層としての第２の半導体結晶層のMgxZn1-x
Teにおけるｘが、第１及び第２のクラッド層としての第
１及び第３の半導体結晶層のMgxZn1-xTeにおけるｘに比
し小さい値を有することから、第１及び第２のクラッド
層としての第１及び第３の半導体結晶層が、活性層とし
ての第２の半導体結晶層に比し広いエネルギバンドギャ
ップを有している。 さらに、半導体結晶基板のZnTeが、第１、第２及び第
３の半導体結晶層のMgxZn1-xTeにおけるｘが０である場
合の半導体材料であることから、第１、第２及び第３の
半導体結晶層と半導体結晶基板とが、互に格子整合する
に十分な互にほぼ等しい格子定数を有する。 また、第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層
が、MgxZn1-xTeでなることによって、第１の導電型を与
える不純物を比較的高濃度に導入させることができ、よ
って、第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層
を、比較的低い比抵抗を有するものとすることができ
る。 さらに、第２のクラッド層としての第３の半導体結晶
層が、第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層の
場合に準じて、MgxZn1-xTeでなることによって、第１の
導電型を与える不純物を比較的高濃度に導入させること
ができ、よって、第２のクラッド層としての第３の半導
体結晶層を、比較的低い比抵抗を有するものとすること
ができる。 以上のことから、本発明によるダブルヘテロ接合型半
導体発光素子によれば、第１及び第２のクラッド層とし
ての第１及び第３の半導体結晶層が、活性層としての第
２の半導体結晶層とともに、半導体結晶基板と格子整合
していること、第１のクラッド層としての第１の半導体
結晶層及び第２のクラッド層としての第３の半導体結晶
層がともに比較的低い比抵抗を呈していることとを同時
に十分満足して、緑色光の至青色光でなる可視短波長を
有する発光を得ることができる。
見掛上、半導体結晶基板、及び第１、第２及び第３の半
導体結晶層を構成している半導体材料の何たるかを問わ
ない限り、前述した従来のダブルヘテロ接合型半導体発
光素子の場合と同様の構成を有する。 このため、本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子の場合も、前述した従来のダブルヘテロ接合型半
導体発光素子の場合と同様に、第１及び第２の電極層間
に、所要の電源を所要の極性で接続すれば、半導体積層
体の活性層としての第２の半導体結晶層を電流が注入さ
れ、それによって活性層としての第２の半導体結晶層で
そのエネルギバンドギャップに応じた波長を有する発光
が得られ、その光が、活性層としての第２の半導体結晶
層内を第１及び第２のクラッド層としての第１及び第３
の半導体結晶層によって閉じ込められて伝播し、活性層
としての第２の半導体結晶層の端面から外部に放射され
る。 また、本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素
子によれば、前述した従来のダブルヘテロ接合型半導体
発光素子の場合と同様に、上述した光の放射が得られる
とき、上述したように活性層としての第２の半導体結晶
層で発光した光が、第１及び第２のクラッド層としての
第１及び第３の半導体結晶層によって閉じ込められると
ともに、活性層としての第２の半導体結晶層に注入され
る電流にもとずく、活性層としての第２の半導体結晶層
におけるキャリアも、第１及び第２のクラッド層として
の第１及び第３の半導体結晶層によって閉じ込められる
ため、上述した光の放射を高い効率で得ることができ
る。 しかしながら、本発明によるダブルヘテロ接合型半導
体発光素子の場合、活性層としての第２の半導体結晶
層、及び第１及び第２のクラッド層としての第１及び第
３の半導体結晶層が、ともにMgxZn1−xTeでなり、そし
て、MgxZn1-xTeは、そのｘの値に対し、ｘの値が０であ
る場合の約2.3eVの値からｘの値が大になるのに応じて
直線的に大きな値（例えばｘ＝0.6の場合、約3.0eVの
値）になるエネルギバンドギャップを有することから、
活性層としての第２の半導体結晶層が、緑色光乃至青色
光でなる可視短波長を発光し得るエネルギバンドギャッ
プを有している。 また、活性層としての第２の半導体結晶層のMgxZn1-x
Teにおけるｘが、第１及び第２のクラッド層としての第
１及び第３の半導体結晶層のMgxZn1-xTeにおけるｘに比
し小さい値を有することから、第１及び第２のクラッド
層としての第１及び第３の半導体結晶層が、活性層とし
ての第２の半導体結晶層に比し広いエネルギバンドギャ
ップを有している。 さらに、半導体結晶基板のZnTeが、第１、第２及び第
３の半導体結晶層のMgxZn1-xTeにおけるｘが０である場
合の半導体材料であることから、第１、第２及び第３の
半導体結晶層と半導体結晶基板とが、互に格子整合する
に十分な互にほぼ等しい格子定数を有する。 また、第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層
が、MgxZn1-xTeでなることによって、第１の導電型を与
える不純物を比較的高濃度に導入させることができ、よ
って、第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層
を、比較的低い比抵抗を有するものとすることができ
る。 さらに、第２のクラッド層としての第３の半導体結晶
層が、第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層の
場合に準じて、MgxZn1-xTeでなることによって、第１の
導電型を与える不純物を比較的高濃度に導入させること
ができ、よって、第２のクラッド層としての第３の半導
体結晶層を、比較的低い比抵抗を有するものとすること
ができる。 以上のことから、本発明によるダブルヘテロ接合型半
導体発光素子によれば、第１及び第２のクラッド層とし
ての第１及び第３の半導体結晶層が、活性層としての第
２の半導体結晶層とともに、半導体結晶基板と格子整合
していること、第１のクラッド層としての第１の半導体
結晶層及び第２のクラッド層としての第３の半導体結晶
層がともに比較的低い比抵抗を呈していることとを同時
に十分満足して、緑色光の至青色光でなる可視短波長を
有する発光を得ることができる。
【実施例１】 次に、第１図を伴って、本発明によるダブルヘテロ接
合型半導体発光素子の第１の実施例を述べよう。 第１図に示す本発明によるダブルヘテロ接合型半導体
発光素子は、前述した従来のダブルヘテロ接合型半導体
発光素子の場合と同様に、第１の導電型としての例えば
ｐ型を有する半導体結晶基板１上に、第１の導電型とし
てのｐ型を有する第１のクラッド層としての第１の半導
体結晶層２と、第１の導電型としてのｐ型を与える不純
物または第２の導電型としてのｎ型を与える不純物のい
ずれも意図的に導入させていないか導入させているとし
ても十分低い濃度でしか導入させていない活性層として
の第２の半導体結晶層３と、第２の導電型としてのｎ型
を有する第２のクラッド層としての第２の半導体結晶層
４とがそれらの順に積層されている構成を有する半導体
積層体５が形成されている。 また、前述した従来のダブルヘテロ接合型半導体発光
素子の場合と同様に、半導体結晶基板１の半導体積層体
５側とは反対側の面上に第１の電極層６がオーミックに
付され、また、半導体積層体５の半導体結晶基板１側と
は反対側の面上に第２の電極層７がオーミックに付され
ている。 しかしながら、第１図に示す本発明によるダブルヘテ
ロ接合型半導体発光素子は、半導体結晶基板１がZnTeで
なる。 また、半導体積層体５を構成している第１、第２及び
第３の半導体結晶層２、３及び４が、ともにMgxZn1−xT
eでなる。 ただし、この場合、第１及び第２のクラッド層として
の第１及び第３の半導体結晶層２及び４のMgxZn1-xTeに
おけるｘが、ともに例えば0.5でなり、そして、活性層
としての第２の半導体結晶層３のMgxZn1-xTeにおけるｘ
が、第１及び第２のクラッド層としての第１及び第３の
半導体結晶層２及び４ののMgxZn1-xTeにおけるｘの値0.
5に比し小さな例えば0.25の値を有し、従って、第１及
び第２のクラッド層としての第１及び第３の半導体結晶
層２及び４が、Mg0.5Zn0.5Teでなり、また、活性層とし
ての第２の半導体結晶層３が、Mg0.25Zn0.75Teでなる。 また、第１のクラッド層としてのｐ型を有する第１の
半導体結晶層２は、それにLi、Ｎ、Ｐ、AsまたはSbが導
入されていることによってｐ型を有し、また、第２のク
ラッド層としてのｎ型を有する第３の半導体結晶層４
は、それにAl、Ga、ＩまたはClが導入されていることに
よって、ｎ型を有している。なお、活性層として第２の
半導体結晶層３がｐ型またはｎ型を有する場合、そのｐ
型またはｎ型は上述した不純物を導入することによって
得られる。 なお、上述した半導体結晶層２、３及び４は、分子線
エピタキシャル成長法、有機金属気相成長法などのそれ
自体は公知の方法によって形成し得る。 以上が、本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光
素子の第１の実施例の構成である。 このような本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子は、見掛上、半導体結晶基板１、及び第１、第２
及び第３の半導体結晶層２、３及び４を構成している半
導体材料の何たるかを問わない限り、前述した従来のダ
ブルヘテロ接合型半導体発光素子の場合と同様の構成を
有する。 このため、第１図に示す本発明によるダブルヘテロ接
合型半導体発光素子の場合も、前述した従来のダブルヘ
テロ接合型半導体発光素子の場合と同様に、第１及び第
２の電極層６及び７間に、所要の電源を所要の極性（本
例の場合、第２の電極層７側を正とする）で接続すれ
ば、半導体積層体５の活性層としての第２の半導体結晶
層３に電流が注入され、それによって活性層としての第
２の半導体結晶層３でそのエネルギバンドギャップに応
じた波長を有する発光が得られ、その光が、活性層とし
ての第２の半導体結晶層３内を第１及び第２のクラッド
層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び４によっ
て閉じ込められて伝播し、活性層としての第２の半導体
結晶層３の端面から外部に放射される。 また、第１図に示す本発明によるダブルヘテロ接合型
半導体発光素子によれば、前述した従来のダブルヘテロ
接合型半導体発光素子の場合と同様に、上述した光の放
射が得られるとき、上述したように活性層としての第２
の半導体結晶層３で発光した光が、第１及び第２のクラ
ッド層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び４に
よって閉じ込められるとともに、活性層としての第２の
半導体結晶層３に注入される電流にもとずく、活性層と
しての第２の半導体結晶層３におけるキャリアも、第１
及び第２のクラッド層としての第１及び第３の半導体結
晶層２及び４によって閉じ込められるため、上述した光
の放射を高い効率で得ることができる。 しかしながら、第１図に示す本発明によるダブルヘテ
ロ接合型半導体発光素子の場合、活性層としての第２の
半導体結晶層３、及び第１及び第２のクラッド層として
の第１及び第３の半導体結晶層２及び４が、ともにMgxZ
n1-xTeでなり、そして、MgxZn1-xTeは、そのｘの値に対
し、ｘの値が０である場合の約2.3eVの値からｘの値が
大になるのに応じて直線的に大きな値（例えばｘ＝0.6
の場合、約3.0eVの値）になるエネルギバンドギャップ
を有するが、活性層としての第２の半導体結晶層３がMg
0.25Zn0.75Teでなり、そのMg0.25Zn0.75Teが約2.53eVの
エネルギバンドギャップを有することから、活性層とし
ての第２の半導体結晶層３が、青色光でなる可視短波長
を発光し得るエネルギバンドギャップを有している。 また、活性層としての第２の半導体結晶層３のMgxZn
1-xTeにおけるｘの値（0.25）が、第１及び第２のクラ
ッド層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び４の
MgxZn1-xTeにおけるｘの値（0.5）に比し小さい値を有
していて、第１及び第２のクラッド層としての第１及び
第３の半導体結晶層２及び４がともにMg0.5Zn0.5Teでな
ることから、第１及び第２のクラッド層としての第１及
び第３の半導体結晶層２及び４が、活性層としての第２
の半導体結晶層３に比し広いエネルギバンドギャップを
有している。 さらに、半導体結晶基板１のZnTeが、第１、第２及び
第３の半導体結晶層２、３及び４のMgxZn1-xTeにおける
ｘが０である場合の半導体材料であることから、第１、
第２及び第３の半導体結晶層２、３及び４と半導体結晶
基板１とが、互に格子整合するに十分な互にほぼ等しい
格子定数を有する。 また、第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層
２が、MgxZn1-xTeでなることによって、第１の導電型と
してのｎ型を与える上述した不純物を比較的高濃度に導
入させることができ、よって、第１のクラッド層として
の第１の半導体結晶層２を、比較的低い比抵抗を有する
ものとすることができる。 さらに、第２のクラッド層としての第３の半導体結晶
層４が、第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層
２の場合に準じて、MgxZn1-xTeでなることによって、第
１の導電型としてのｐ型を与える不純物を比較的高濃度
に導入させることができ、よって、第２のクラッド層と
しての第３の半導体結晶層４を、比較的低い比抵抗を有
するものとすることができる。 以上のことから、第１図に示す本発明によるダブルヘ
テロ接合型半導体発光素子によれば、第１及び第２のク
ラッド層としての第１及び第３の半導体結晶層が、活性
層としての第２の半導体結晶層３とともに半導体結晶基
板１と格子整合していること、第１のクラッド層として
の第１の半導体結晶層２及び第２のクラッド層としての
第３の半導体結晶層４が比較的低い比抵抗を呈している
こととを同時に十分満足して、青色光でなる可視短波長
を有する発光を得ることができる。
合型半導体発光素子の第１の実施例を述べよう。 第１図に示す本発明によるダブルヘテロ接合型半導体
発光素子は、前述した従来のダブルヘテロ接合型半導体
発光素子の場合と同様に、第１の導電型としての例えば
ｐ型を有する半導体結晶基板１上に、第１の導電型とし
てのｐ型を有する第１のクラッド層としての第１の半導
体結晶層２と、第１の導電型としてのｐ型を与える不純
物または第２の導電型としてのｎ型を与える不純物のい
ずれも意図的に導入させていないか導入させているとし
ても十分低い濃度でしか導入させていない活性層として
の第２の半導体結晶層３と、第２の導電型としてのｎ型
を有する第２のクラッド層としての第２の半導体結晶層
４とがそれらの順に積層されている構成を有する半導体
積層体５が形成されている。 また、前述した従来のダブルヘテロ接合型半導体発光
素子の場合と同様に、半導体結晶基板１の半導体積層体
５側とは反対側の面上に第１の電極層６がオーミックに
付され、また、半導体積層体５の半導体結晶基板１側と
は反対側の面上に第２の電極層７がオーミックに付され
ている。 しかしながら、第１図に示す本発明によるダブルヘテ
ロ接合型半導体発光素子は、半導体結晶基板１がZnTeで
なる。 また、半導体積層体５を構成している第１、第２及び
第３の半導体結晶層２、３及び４が、ともにMgxZn1−xT
eでなる。 ただし、この場合、第１及び第２のクラッド層として
の第１及び第３の半導体結晶層２及び４のMgxZn1-xTeに
おけるｘが、ともに例えば0.5でなり、そして、活性層
としての第２の半導体結晶層３のMgxZn1-xTeにおけるｘ
が、第１及び第２のクラッド層としての第１及び第３の
半導体結晶層２及び４ののMgxZn1-xTeにおけるｘの値0.
5に比し小さな例えば0.25の値を有し、従って、第１及
び第２のクラッド層としての第１及び第３の半導体結晶
層２及び４が、Mg0.5Zn0.5Teでなり、また、活性層とし
ての第２の半導体結晶層３が、Mg0.25Zn0.75Teでなる。 また、第１のクラッド層としてのｐ型を有する第１の
半導体結晶層２は、それにLi、Ｎ、Ｐ、AsまたはSbが導
入されていることによってｐ型を有し、また、第２のク
ラッド層としてのｎ型を有する第３の半導体結晶層４
は、それにAl、Ga、ＩまたはClが導入されていることに
よって、ｎ型を有している。なお、活性層として第２の
半導体結晶層３がｐ型またはｎ型を有する場合、そのｐ
型またはｎ型は上述した不純物を導入することによって
得られる。 なお、上述した半導体結晶層２、３及び４は、分子線
エピタキシャル成長法、有機金属気相成長法などのそれ
自体は公知の方法によって形成し得る。 以上が、本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光
素子の第１の実施例の構成である。 このような本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子は、見掛上、半導体結晶基板１、及び第１、第２
及び第３の半導体結晶層２、３及び４を構成している半
導体材料の何たるかを問わない限り、前述した従来のダ
ブルヘテロ接合型半導体発光素子の場合と同様の構成を
有する。 このため、第１図に示す本発明によるダブルヘテロ接
合型半導体発光素子の場合も、前述した従来のダブルヘ
テロ接合型半導体発光素子の場合と同様に、第１及び第
２の電極層６及び７間に、所要の電源を所要の極性（本
例の場合、第２の電極層７側を正とする）で接続すれ
ば、半導体積層体５の活性層としての第２の半導体結晶
層３に電流が注入され、それによって活性層としての第
２の半導体結晶層３でそのエネルギバンドギャップに応
じた波長を有する発光が得られ、その光が、活性層とし
ての第２の半導体結晶層３内を第１及び第２のクラッド
層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び４によっ
て閉じ込められて伝播し、活性層としての第２の半導体
結晶層３の端面から外部に放射される。 また、第１図に示す本発明によるダブルヘテロ接合型
半導体発光素子によれば、前述した従来のダブルヘテロ
接合型半導体発光素子の場合と同様に、上述した光の放
射が得られるとき、上述したように活性層としての第２
の半導体結晶層３で発光した光が、第１及び第２のクラ
ッド層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び４に
よって閉じ込められるとともに、活性層としての第２の
半導体結晶層３に注入される電流にもとずく、活性層と
しての第２の半導体結晶層３におけるキャリアも、第１
及び第２のクラッド層としての第１及び第３の半導体結
晶層２及び４によって閉じ込められるため、上述した光
の放射を高い効率で得ることができる。 しかしながら、第１図に示す本発明によるダブルヘテ
ロ接合型半導体発光素子の場合、活性層としての第２の
半導体結晶層３、及び第１及び第２のクラッド層として
の第１及び第３の半導体結晶層２及び４が、ともにMgxZ
n1-xTeでなり、そして、MgxZn1-xTeは、そのｘの値に対
し、ｘの値が０である場合の約2.3eVの値からｘの値が
大になるのに応じて直線的に大きな値（例えばｘ＝0.6
の場合、約3.0eVの値）になるエネルギバンドギャップ
を有するが、活性層としての第２の半導体結晶層３がMg
0.25Zn0.75Teでなり、そのMg0.25Zn0.75Teが約2.53eVの
エネルギバンドギャップを有することから、活性層とし
ての第２の半導体結晶層３が、青色光でなる可視短波長
を発光し得るエネルギバンドギャップを有している。 また、活性層としての第２の半導体結晶層３のMgxZn
1-xTeにおけるｘの値（0.25）が、第１及び第２のクラ
ッド層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び４の
MgxZn1-xTeにおけるｘの値（0.5）に比し小さい値を有
していて、第１及び第２のクラッド層としての第１及び
第３の半導体結晶層２及び４がともにMg0.5Zn0.5Teでな
ることから、第１及び第２のクラッド層としての第１及
び第３の半導体結晶層２及び４が、活性層としての第２
の半導体結晶層３に比し広いエネルギバンドギャップを
有している。 さらに、半導体結晶基板１のZnTeが、第１、第２及び
第３の半導体結晶層２、３及び４のMgxZn1-xTeにおける
ｘが０である場合の半導体材料であることから、第１、
第２及び第３の半導体結晶層２、３及び４と半導体結晶
基板１とが、互に格子整合するに十分な互にほぼ等しい
格子定数を有する。 また、第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層
２が、MgxZn1-xTeでなることによって、第１の導電型と
してのｎ型を与える上述した不純物を比較的高濃度に導
入させることができ、よって、第１のクラッド層として
の第１の半導体結晶層２を、比較的低い比抵抗を有する
ものとすることができる。 さらに、第２のクラッド層としての第３の半導体結晶
層４が、第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層
２の場合に準じて、MgxZn1-xTeでなることによって、第
１の導電型としてのｐ型を与える不純物を比較的高濃度
に導入させることができ、よって、第２のクラッド層と
しての第３の半導体結晶層４を、比較的低い比抵抗を有
するものとすることができる。 以上のことから、第１図に示す本発明によるダブルヘ
テロ接合型半導体発光素子によれば、第１及び第２のク
ラッド層としての第１及び第３の半導体結晶層が、活性
層としての第２の半導体結晶層３とともに半導体結晶基
板１と格子整合していること、第１のクラッド層として
の第１の半導体結晶層２及び第２のクラッド層としての
第３の半導体結晶層４が比較的低い比抵抗を呈している
こととを同時に十分満足して、青色光でなる可視短波長
を有する発光を得ることができる。
【実施例２】 次に、本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素
子の第２の実施例を述べよう。 本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子は、
見掛上、半導体結晶基板１、及び第１、第２及び第３の
半導体結晶層２、３及び４を構成している半導体材料の
何たるかの詳細を問わない限り、第１図を伴って上述し
た本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子の場
合と同様の構成を有する。従って、図示詳細説明はしな
い。 しかしながら、本発明によるダブルヘテロ接合型半導
体発光素子の第２の実施例は、第１及び第２のクラッド
層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び４のMgxZ
n1-xTeのｘが、0.5であり、また、活性層としての第２
の半導体結晶層３のMgxZn1-xTeのｘが、0.25であること
によって、第１及び第２のクラッド層としての第１及び
第３の半導体結晶層２及び４がMg0.5Zn0.5Teでなり、ま
た、活性層としての第３の半導体結晶層３がMg0.25Zn
0.75Teでなる第１図で上述した本発明によるダブルヘテ
ロ接合型半導体発光素子の第１の実施例の場合に代え、
第１及び第２のクラッド層としての第１及び第３の半導
体結晶層２及び４のMgxZn1-xTeのｘが、0.4であり、従
って、第１及び第２のクラッド層としての第１及び第３
の半導体結晶層２及び４が、Mg0.4Zn0.6Teでなり、ま
た、活性層としての第２の半導体結晶層３のMgxZn1-xTe
のｘが0.1であり、従って、活性層としての第２の半導
体結晶層３が、Mg0.1Zn0.9Teでなることを除いて、第１
図で上述した本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子の第１の実施例の場合と同様の構成を有する。 以上が、本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光
素子の第２の実施例の構成である。 このような本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子によれば、それが、上述した事項を除いて、第１
図で上述した本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子と同様の構成を有するので、第１図で上述した本
発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子の場合と
同様に、光の放射を高い効率で得ることができる。 しかしながら、本発明によるダブルヘテロ接合型半導
体発光素子の第２の実施例の場合、活性層としての第２
の半導体結晶層３、及び第１及び第２のクラッド層とし
ての第１及び第３の半導体結晶層２及び４が第１図で上
述した本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子
の場合と同様にMgxZn1−xTeでなるが、活性層としての
第２の半導体結晶層３がMg0.1Zn0.9Teでなり、そのMg
0.1Zn0.9Teが約2.3eVのエネルギバンドギャップを有す
ることから、活性層としての第２の半導体結晶層３が緑
色光でなる可視短波長を発光し得るエネルギバンドギャ
ップを有している。 また、第１及び第２のクラッド層としての第１及び第
３の半導体結晶層２及び４がともにMg0.4Zn0.6Teでなる
ことから、第１及び第２のクラッド層としての第１及び
第３の半導体結晶層２及び４が、活性層としての第２の
半導体結晶層３に比し広いエネルギバンドギャップを有
している。 さらに、半導体結晶基板１が、第１図で上述した本発
明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子の場合と同
様に、ZnTeでなることから、第１、第２及び第３の半導
体結晶層２、３及び４と半導体結晶基板１とが、第１図
で上述した本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光
素子の場合と同様に、互に格子整合するに十分な互にほ
ぼ等しい格子定数を有する。 また、第１及び第２のクラッド層としての第１及び第
３の半導体結晶層２及び４が、第１図で上述した本発明
によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子の場合と同様
にMgxZn1−xTeでなることから、ｎ型及びｐ型を与える
不純物を、第１図で上述した本発明によるダブルヘテロ
接合型半導体発光素子の場合と同様に比較的高濃度にそ
れぞれ導入させることができ、よって、第１及び第２の
クラッド層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び
４を、第１図で上述した本発明によるダブルヘテロ接合
型半導体発光素子の場合と同様に、比較的低い比抵抗を
有するものとすることができる。 以上のことから、本発明によるダブルヘテロ接合型半
導体発光素子の第２の実施例によれば、第１及び第２の
クラッド層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び
４が、活性層としての第２の半導体結晶層３とともに半
導体結晶基板１と格子整合していること、第１のクラッ
ド層としての第１の半導体結晶層２及び第２のクラッド
層としての第３の半導体結晶層４が比較的低い比抵抗を
呈していることとを第１図で上述した本発明によるダブ
ルヘテロ接合型半導体発光素子の場合と同様に、同時に
十分満足し、しかしながら緑色光でなる可視短波長を有
する発光を得ることができる。 なお、上述においては、本発明によるダブルヘテロ接
合型半導体発光素子の２つの実施例を示したに留まり、
第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層２と半導
体結晶基板１との間に第１の導電型としてのｐ型を有す
るバッファ層としてのZnTe乃至MgZnTe系でなる半導体結
晶層が介挿されていたり、第２のクラッド層としての第
３の半導体結晶層３と電極層７との間にn+型を有する電
極付用層としてのZnTe乃至MgZnTe系でなる半導体結晶層
が介挿されていたりする構成とすることもでき、また、
上述した実施例において、ｐ型をｎ型、ｎ型をｐ型と読
み替えた構成とすることもでき、その他、本発明の精神
を脱することなしに、種々の変型、変更をなし得るであ
ろう。
子の第２の実施例を述べよう。 本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子は、
見掛上、半導体結晶基板１、及び第１、第２及び第３の
半導体結晶層２、３及び４を構成している半導体材料の
何たるかの詳細を問わない限り、第１図を伴って上述し
た本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子の場
合と同様の構成を有する。従って、図示詳細説明はしな
い。 しかしながら、本発明によるダブルヘテロ接合型半導
体発光素子の第２の実施例は、第１及び第２のクラッド
層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び４のMgxZ
n1-xTeのｘが、0.5であり、また、活性層としての第２
の半導体結晶層３のMgxZn1-xTeのｘが、0.25であること
によって、第１及び第２のクラッド層としての第１及び
第３の半導体結晶層２及び４がMg0.5Zn0.5Teでなり、ま
た、活性層としての第３の半導体結晶層３がMg0.25Zn
0.75Teでなる第１図で上述した本発明によるダブルヘテ
ロ接合型半導体発光素子の第１の実施例の場合に代え、
第１及び第２のクラッド層としての第１及び第３の半導
体結晶層２及び４のMgxZn1-xTeのｘが、0.4であり、従
って、第１及び第２のクラッド層としての第１及び第３
の半導体結晶層２及び４が、Mg0.4Zn0.6Teでなり、ま
た、活性層としての第２の半導体結晶層３のMgxZn1-xTe
のｘが0.1であり、従って、活性層としての第２の半導
体結晶層３が、Mg0.1Zn0.9Teでなることを除いて、第１
図で上述した本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子の第１の実施例の場合と同様の構成を有する。 以上が、本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光
素子の第２の実施例の構成である。 このような本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子によれば、それが、上述した事項を除いて、第１
図で上述した本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発
光素子と同様の構成を有するので、第１図で上述した本
発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子の場合と
同様に、光の放射を高い効率で得ることができる。 しかしながら、本発明によるダブルヘテロ接合型半導
体発光素子の第２の実施例の場合、活性層としての第２
の半導体結晶層３、及び第１及び第２のクラッド層とし
ての第１及び第３の半導体結晶層２及び４が第１図で上
述した本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子
の場合と同様にMgxZn1−xTeでなるが、活性層としての
第２の半導体結晶層３がMg0.1Zn0.9Teでなり、そのMg
0.1Zn0.9Teが約2.3eVのエネルギバンドギャップを有す
ることから、活性層としての第２の半導体結晶層３が緑
色光でなる可視短波長を発光し得るエネルギバンドギャ
ップを有している。 また、第１及び第２のクラッド層としての第１及び第
３の半導体結晶層２及び４がともにMg0.4Zn0.6Teでなる
ことから、第１及び第２のクラッド層としての第１及び
第３の半導体結晶層２及び４が、活性層としての第２の
半導体結晶層３に比し広いエネルギバンドギャップを有
している。 さらに、半導体結晶基板１が、第１図で上述した本発
明によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子の場合と同
様に、ZnTeでなることから、第１、第２及び第３の半導
体結晶層２、３及び４と半導体結晶基板１とが、第１図
で上述した本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光
素子の場合と同様に、互に格子整合するに十分な互にほ
ぼ等しい格子定数を有する。 また、第１及び第２のクラッド層としての第１及び第
３の半導体結晶層２及び４が、第１図で上述した本発明
によるダブルヘテロ接合型半導体発光素子の場合と同様
にMgxZn1−xTeでなることから、ｎ型及びｐ型を与える
不純物を、第１図で上述した本発明によるダブルヘテロ
接合型半導体発光素子の場合と同様に比較的高濃度にそ
れぞれ導入させることができ、よって、第１及び第２の
クラッド層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び
４を、第１図で上述した本発明によるダブルヘテロ接合
型半導体発光素子の場合と同様に、比較的低い比抵抗を
有するものとすることができる。 以上のことから、本発明によるダブルヘテロ接合型半
導体発光素子の第２の実施例によれば、第１及び第２の
クラッド層としての第１及び第３の半導体結晶層２及び
４が、活性層としての第２の半導体結晶層３とともに半
導体結晶基板１と格子整合していること、第１のクラッ
ド層としての第１の半導体結晶層２及び第２のクラッド
層としての第３の半導体結晶層４が比較的低い比抵抗を
呈していることとを第１図で上述した本発明によるダブ
ルヘテロ接合型半導体発光素子の場合と同様に、同時に
十分満足し、しかしながら緑色光でなる可視短波長を有
する発光を得ることができる。 なお、上述においては、本発明によるダブルヘテロ接
合型半導体発光素子の２つの実施例を示したに留まり、
第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層２と半導
体結晶基板１との間に第１の導電型としてのｐ型を有す
るバッファ層としてのZnTe乃至MgZnTe系でなる半導体結
晶層が介挿されていたり、第２のクラッド層としての第
３の半導体結晶層３と電極層７との間にn+型を有する電
極付用層としてのZnTe乃至MgZnTe系でなる半導体結晶層
が介挿されていたりする構成とすることもでき、また、
上述した実施例において、ｐ型をｎ型、ｎ型をｐ型と読
み替えた構成とすることもでき、その他、本発明の精神
を脱することなしに、種々の変型、変更をなし得るであ
ろう。
第１図は、本発明によるダブルヘテロ接合型半導体発光
素子の第１の実施例を示す略線的断面図である。 １……半導体結晶基板 ２……第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層 ３……活性層としての第２の半導体結晶層 ４……第２のクラッド層としての第３の半導体結晶層 ５……半導体積層体 ６、７……電極層
素子の第１の実施例を示す略線的断面図である。 １……半導体結晶基板 ２……第１のクラッド層としての第１の半導体結晶層 ３……活性層としての第２の半導体結晶層 ４……第２のクラッド層としての第３の半導体結晶層 ５……半導体積層体 ６、７……電極層
Claims (1)
- 【請求項１】第１の導電型を有する半導体結晶基板上
に、第１の導電型を有する第１のクラッド層としての第
１の半導体結晶層と、第１の導電型を与える不純物また
は第１の導電型とは逆の第２の導電型を与える不純物の
いずれも意図的に導入させていないか導入させていると
しても十分低い濃度でしか導入させていず且つ上記第１
の半導体結晶層に比し狭いエネルギバンドギャップを有
する活性層としての第２の半導体結晶層と、第２の導電
型を有し且つ上記第２の半導体結晶層に比し拡いエネル
ギバンドギャップを有する第２のクラッド層としての第
３の半導体結晶層とがそれらの順に積層されている構成
を有する半導体積層体が形成され、 上記半導体結晶基板の上記半導体積層体側とは反対側の
面上に第１の電極層がオーミックに付され、 上記半導体積層体の上記半導体結晶基板側とは反対側の
面上に第２の電極層がオーミックに付されている構成を
有するダブルヘテロ接合型半導体発光素子において、 上記半導体結晶基板がZnTeでなり、 上記第１、第２及び第３の半導体結晶層が、ともにMgxZ
n1-xTe（ただし、０＜ｘ＜１）でなり、ただし、上記第
２の半導体結晶層のMgxZn1-xTeにおけるｘが、上記第１
及び第３の半導体結晶層のMgxZn1-xTeにおけるｘに比し
小さな値を有することを特徴とするダブルヘテロ接合型
半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25657890A JP2997689B2 (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | ダブルヘテロ接合型半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25657890A JP2997689B2 (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | ダブルヘテロ接合型半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04133478A JPH04133478A (ja) | 1992-05-07 |
| JP2997689B2 true JP2997689B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=17294582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25657890A Expired - Fee Related JP2997689B2 (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | ダブルヘテロ接合型半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2997689B2 (ja) |
-
1990
- 1990-09-26 JP JP25657890A patent/JP2997689B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04133478A (ja) | 1992-05-07 |
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