JP6450061B2 - 赤色発光半導体素子とその製造方法 - Google Patents
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Description
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を用いた赤色発光半導体素子の製造方法であって、
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を母体材料として、有機金属気相エピタキシャル法を用いて、900〜1100℃の温度条件の下で、EuまたはPrを、Ga、InあるいはAlと置換するように添加した活性層を、p型層とn型層の間に、p型層とn型層の形成と一連の形成工程において形成するに際して、
EuまたはPrと共に、MgまたはAlを添加する
ことを特徴とする赤色発光半導体素子の製造方法である。
前記母体材料に添加される元素が、Euであることを特徴とする第1の技術に記載の赤色発光半導体素子の製造方法である。
Euが、Eu{N[Si(CH3)3]2}3またはEu(C11H19O2)3により供給されることを特徴とする第2の技術に記載の赤色発光半導体素子の製造方法である。
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を母体材料に用いた赤色発光半導体素子であって、
基板上に、p型層とn型層に挟まれた活性層を有しており、
前記活性層は、GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶に、E
uまたはPrが、Ga、InあるいはAlと置換するように添加して形成され、さらに、EuまたはPrと共に、MgまたはAlが添加された活性層である
ことを特徴とする赤色発光半導体素子である。
前記活性層において、Mgの添加量が、1×1018〜1×1020cm−3であることを特徴とする第4の技術に記載の赤色発光半導体素子である。
前記活性層において、Alの添加量が、0原子%を超え40原子%を超えないことを特徴とする第4の技術に記載の赤色発光半導体素子である。
光出力が、100μW以上であることを特徴とする第4の技術ないし第6の技術のいずれかに記載の赤色発光半導体素子である。
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を用いた赤色発光半導体素子であって、
基板上に、p型層とn型層に挟まれた活性層を有しており、
前記活性層は、GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶に、EuまたはPrが、Ga、InあるいはAlと置換するように添加して形成され、さらに、EuまたはPrと共に、Mgが1×1018〜1×1020cm−3添加された活性層であり、
光出力が100μW以上であることを特徴とする赤色発光半導体素子である。
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を用いた赤色発光半導体素子であって、
基板上に、p型層とn型層に挟まれた活性層を有しており、
前記活性層は、GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶に、EuまたはPrが、Ga、InあるいはAlと置換するように添加して形成され、さらに、EuまたはPrと共に、Alが0原子%を超え40原子%を超えない量添加された活性層であり、
光出力が100μW以上であることを特徴とする赤色発光半導体素子である。
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を用いた赤色発光半導体素子の製造方法であって、
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を母体材料として、有機金属気相エピタキシャル法を用いて、900〜1100℃の温度条件の下で、EuまたはPrを、Ga、InあるいはAlと置換するように添加した活性層を、p型層とn型層の間に、p型層とn型層の形成と一連の形成工程において形成するに際して、
EuまたはPrと共に、不純物としてMgを添加して、
光出力が100μW以上の赤色発光半導体素子を製造する
ことを特徴とする赤色発光半導体素子の製造方法である。
前記母体材料に添加される元素が、Euであることを特徴とする請求項1に記載の赤色発光半導体素子の製造方法である。
Euが、Eu{N[Si(CH 3 ) 3 ] 2 } 3 またはEu(C 11 H 19 O 2 ) 3 により供給されることを特徴とする請求項2に記載の赤色発光半導体素子の製造方法である。
図1に本実施の形態における赤色発光半導体素子の基本的な構造を示す。図1において、10はGaN母材にEuおよび不純物共添加元素が添加されたEu、不純物共添加GaN層、20はアンドープGaN層、30はGaNバッファ層、40はサファイア基板である。
本実験例においては、不純物共添加元素としてMgが共添加されたEu、Mg共添加GaN層が活性層として形成された赤色発光半導体素子を作製し、その発光強度を測定した。
最初に、有機金属気層成長法(OMVPE法)を用いて、サファイア基板40上にGaNバッファ層(厚さ30nm)30を成長させた。
別途、比較のために、上記と同じ条件で、活性層としてEuしか添加されていないEu添加GaN層を有する赤色発光半導体素子を作製した。
次に、得られた各赤色発光半導体素子について、ヘリウム・カドミウムレーザーを用いて、各活性層からのフォトルミネッセンススペクトル(PLスペクトル)を測定した(室温)。
本実験例においては、不純物共添加元素としてAlが共添加されたEu、Al共添加GaN層が活性層として形成された赤色発光半導体素子を作製し、その発光強度を測定した。
実験例1と同様にして、サファイア基板40上にGaNバッファ層(厚さ30nm)30、およびアンドープGaN層(厚さ3.4μm)20を成長させた。
別途、比較のために、成長圧力を100kPaとした他は上記と同じ条件で、活性層としてEuしか添加されていないEu添加GaN層を有する赤色発光半導体素子を作製した。
次に、得られた各赤色発光半導体素子について、実験例1と同様に、PLスペクトルを測定した(室温)。
20 アンドープGaN層
30 GaNバッファ層
40 サファイア基板
Claims (3)
- GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を用いた赤色発光半導体素子の製造方法であって、
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を母体材料として、有機金属気相エピタキシャル法を用いて、900〜1100℃の温度条件の下で、EuまたはPrを、Ga、InあるいはAlと置換するように添加した活性層を、p型層とn型層の間に、p型層とn型層の形成と一連の形成工程において形成するに際して、
EuまたはPrと共に、不純物としてMgを添加して、
光出力が100μW以上の赤色発光半導体素子を製造する
ことを特徴とする赤色発光半導体素子の製造方法。 - 前記母体材料に添加される元素が、Euであることを特徴とする請求項1に記載の赤色発光半導体素子の製造方法。
- Euが、Eu{N[Si(CH3)3]2}3またはEu(C11H19O2)3により供給されることを特徴とする請求項2に記載の赤色発光半導体素子の製造方法。
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