JPH01248610A - Zinc selenide - Google Patents

Zinc selenide

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JPH01248610A
JPH01248610A JP63077839A JP7783988A JPH01248610A JP H01248610 A JPH01248610 A JP H01248610A JP 63077839 A JP63077839 A JP 63077839A JP 7783988 A JP7783988 A JP 7783988A JP H01248610 A JPH01248610 A JP H01248610A
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zn5e
epitaxial film
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zinc selenide
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JP63077839A
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Katsuhiro Akimoto
秋本 克洋
Takao Miyajima
孝夫 宮嶋
Yoshifumi Mori
森 芳文
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Abstract

PURPOSE:To obtain a p-type zinc selenide by incorporating therein oxygen (O) as a dopant. CONSTITUTION:An n-type gallium arsenide (GaAs) substrate 2 is, for example, disposed in a molecular beam epitaxie (MBE) device 1. The substrate 2 is irradiated with Zn, Se and ZnO molecular beams generated from Knudsen cells C1-C3 for forming deposition sources of the Zn, Se and ZnO thereby to form an O- doped ZnSe epitaxial film 3 on the substrate 2. Thus, the film 3 which has been difficult to be obtained heretofore can be provided.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セレン化亜鉛(Zn5e)に関し、特に、そ
の伝導型の制御に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to zinc selenide (Zn5e), and particularly to control of its conductivity type.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明のセレン化亜鉛は、ドーパントとして酸素を含有
し、これによってp型のセレン化亜鉛を得ることができ
る。
The zinc selenide of the present invention contains oxygen as a dopant, thereby making it possible to obtain p-type zinc selenide.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

Zn5eはII−Vl族化合物半導体の一種であり、青
色の発光素子材料として注目されている。このZn5s
は通常の結晶成長ではn型のものしか得られず、二のた
め従来よりP型のZn5eを得る試みが種々なされてい
る。従来、このp型Zn5eを得るためのp型ドーパン
トとして、リチウム(Li)、ナトリウム(Na) 、
ヒ素(As)、リン(P)、窒素(N)等の使用が試み
られている。
Zn5e is a type of II-Vl group compound semiconductor and is attracting attention as a material for blue light emitting devices. This Zn5s
Only n-type Zn5e can be obtained by normal crystal growth, and for this reason various attempts have been made to obtain P-type Zn5e. Conventionally, lithium (Li), sodium (Na),
Attempts have been made to use arsenic (As), phosphorus (P), nitrogen (N), and the like.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、Li及びNaは■結晶中で動きやすい、
■結晶の格子間サイトに入りドナーとして働く等の欠点
がある。また、As及びPはアクセプタ準位が深いため
、そのドープ量を多くする必要があり、この結果いわゆ
るS A (self−activated)欠陥(Z
n空孔と不純物との複合欠陥)が発生しやすいという欠
点がある。さらに、Nはアクセプタ準位は約110me
Vと比較的浅いが、このNはZn5eの結晶成長時に結
晶中に取り込まれる率が小さく、ドーピングしにくいと
いう欠点がある。具体例を挙げると、成長時のN分圧が
I X 10−’Torr程度でも、Zn5e中のN濃
度は10−鳳5〜10゛鳳−cm−’程度である。
However, Li and Na are easily mobile in the crystal.
■It has drawbacks such as entering the interstitial sites of the crystal and acting as a donor. Furthermore, since As and P have deep acceptor levels, it is necessary to increase their doping amount, resulting in so-called self-activated (SA) defects (Z
It has the disadvantage that compound defects (combined defects of n-vacancies and impurities) are likely to occur. Furthermore, the acceptor level of N is about 110me
Although the depth is relatively shallow compared to V, this N has a drawback that the ratio of N incorporated into the crystal during crystal growth of Zn5e is small and it is difficult to dope. To give a specific example, even if the N partial pressure during growth is about I x 10-' Torr, the N concentration in Zn5e is about 10-5 to 10' Torr.

以上のように、従来使用が試みられているp型ドーパン
トはいずれも問題があり、この結果、p型のZn5eを
得ることは困難であった。
As described above, all of the p-type dopants that have been attempted to be used in the past have had problems, and as a result, it has been difficult to obtain p-type Zn5e.

従って本発明の目的は、p型のZn5eを得ることにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to obtain p-type Zn5e.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、ドーパントとして酸素(0)を含有するセレ
ン化亜鉛(ZnSe)である。
The present invention is zinc selenide (ZnSe) containing oxygen (0) as a dopant.

〔作用] 上記した手段によれば、酸素(0)はセレン(Se)と
等原子価のドーパントであることから、そのアクセプタ
準位は約90meVと浅い。このため、ドーパントとし
ての酸素のドープ量を減少させることができるので、S
A大欠陥発生しにくくなる。また、この酸素は結晶中で
動きにくく、しかも結晶成長時に結晶中に取り込まれや
すい。
[Function] According to the above-described means, since oxygen (0) is a dopant with an equivalency as selenium (Se), its acceptor level is as shallow as about 90 meV. Therefore, since the amount of oxygen doped as a dopant can be reduced, S
A Major defects are less likely to occur. Furthermore, this oxygen is difficult to move in the crystal, and moreover, it is easily incorporated into the crystal during crystal growth.

以上により、p型のセレン化亜鉛を得ることができる。Through the above steps, p-type zinc selenide can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図に示すように、本実施例においては、超高真空状
態に保たれた分子線エピタキシー(MBE)装置l内に
例えばn型のガリウムヒ素(GaAs )基板2を配置
し、それぞれZnSSe及びZnOの蒸発源を構成する
クヌードセンセル(Knudsen Ce1l)CI、
CI及びC3により発生されるZn、 Se及びZnO
の分子線を上記GaAs基板2に照射する。これによっ
て、このGaAs基板2上に0ドープのZn5eエピタ
キシヤル膜3が成長される。なお、このMBE装置1の
ベース圧力は例えばi o−10〜10−”Torr、
基板温度は例えば250″C程度である。また、クヌー
ドセンセルC1、CI及びC3の標準的な温度はそれぞ
れ例えば250°C1130°C及び700″Cである
。この場合、ZnOの分圧は例えばI X 10−’T
orr程度である。また、成長時間は例えば2時間であ
り、これによって成長されるZn5eエピタキシヤル膜
3の膜厚は例えば3μm程度である。
As shown in FIG. 1, in this example, an n-type gallium arsenide (GaAs) substrate 2, for example, is placed in a molecular beam epitaxy (MBE) apparatus l maintained in an ultra-high vacuum state, and ZnSSe and Knudsen cell (Knudsen Ce1l) CI, which constitutes the evaporation source of ZnO,
Zn, Se and ZnO generated by CI and C3
The GaAs substrate 2 is irradiated with the molecular beam. As a result, a zero-doped Zn5e epitaxial film 3 is grown on the GaAs substrate 2. Note that the base pressure of this MBE apparatus 1 is, for example, i o-10 to 10-''Torr,
The substrate temperature is, for example, about 250"C. The standard temperatures of the Knudsen cells C1, CI and C3 are, for example, 250C, 1130C and 700"C, respectively. In this case, the partial pressure of ZnO is, for example, I x 10-'T
It is about orr. Further, the growth time is, for example, 2 hours, and the thickness of the Zn5e epitaxial film 3 grown thereby is, for example, about 3 μm.

第2図は、上述のようにして成長された0ドープZn5
eエピタキシヤル膜3のフォトルミネッセンススペクト
ルの一例を示す、また、第3図は、イオン注入されたN
をドーパントとして用いたNドープZn5eエピタキシ
ヤル膜のフォトルミネッセンススペクトルの一例を示し
、第2図との比較のために測定されたものである。これ
らのフォトルミネッセンススペクトルは、励起光源とし
てHe−Cdレーザー(波長3250人)を用いて測定
されたものであり、測定は4にで行われた。これらのフ
ォトルミネッセンススペクトルにおいて、ピークaは束
縛励起子(エキシトン)による発光であり、ピークbは
いわゆるドナー−アクセプタ遷移による発光である。な
お、このピークbよりも長波長(低エネルギー)側に現
れているピークc ”−eはいわゆるフォノンレプリカ
である。
Figure 2 shows zero-doped Zn5 grown as described above.
FIG. 3 shows an example of the photoluminescence spectrum of the e-epitaxial film 3.
An example of the photoluminescence spectrum of an N-doped Zn5e epitaxial film using Zn5e as a dopant is shown, and was measured for comparison with FIG. These photoluminescence spectra were measured using a He-Cd laser (wavelength: 3250 nm) as an excitation light source, and the measurements were carried out in 4 days. In these photoluminescence spectra, peak a is light emission due to bound excitons, and peak b is light emission due to so-called donor-acceptor transition. Note that the peak c''-e appearing on the longer wavelength (lower energy) side than the peak b is a so-called phonon replica.

第2図と第3図とを比較すると、ピークbは第3図では
波長約4600人に現れているのに対し、第2図では波
長4550人付近に現れており、約50人(エネルギー
に換算して約27meV程度)だけ短波長(高エネルギ
ー)側にシフトしているのがわかる。このことは、0ド
ープZn5eエピタキシ中ル膜3中の0のアクセプタ準
位がNドープZn5eエピタキシヤル膜中ONのアクセ
プタ準位よりも約27meV程度浅いことを示す。従っ
て、Oのアクセプタ準位は約90meV程度と浅い。
Comparing Figures 2 and 3, peak b appears at a wavelength of about 4,600 people in Figure 3, whereas it appears at a wavelength of around 4,550 people in Figure 2, and about 50 people (at an energy level). It can be seen that the wavelength is shifted to the shorter wavelength (higher energy) side by about 27 meV (converted to about 27 meV). This indicates that the acceptor level of 0 in the 0-doped Zn5e epitaxial film 3 is about 27 meV shallower than the acceptor level of ON in the N-doped Zn5e epitaxial film. Therefore, the acceptor level of O is as shallow as about 90 meV.

このようにアクセプタ準位が浅いことがら、0のドープ
量を減少させることができ、従ってこの分だけSA大欠
陥発生しにくくなる。
Since the acceptor level is shallow in this way, the amount of 0 doping can be reduced, and therefore the SA large defect is less likely to occur.

次に、第4図は上述のようにして成長された0 ゛ドー
プZn5eエピタキシャル膜3中の0の分布プロファイ
ルを二次イオン質量分析(SIMS)により測定した結
果を示す。なお、−次イオンとしてはCs″″を用いた
Next, FIG. 4 shows the results of measuring the zero distribution profile in the zero doped Zn5e epitaxial film 3 grown as described above by secondary ion mass spectrometry (SIMS). Note that Cs″″ was used as the negative ion.

この第4図より、基板温度250″Cで2時間のエピタ
キシャル成長条件では、Zn5eエピタキシヤル膜3中
の0は成長中にほとんど拡散していないと考えられる。
From FIG. 4, it is considered that under the epitaxial growth conditions of 2 hours at a substrate temperature of 250''C, almost no 0 in the Zn5e epitaxial film 3 is diffused during growth.

すなわち、Zn5eエピタキシャル膜3中のOは動きに
くいことがわかる。また、二次イオンC”O−)  の
強度が9.3X10’ c/sであることから、このZ
n5eエピタキシヤル膜3中の0の濃度は約3. 6 
X 10 ”c′m−’であることがわかる。本実施例
においては、ZnOの分圧が上述のようにI X 10
−’Torr程度と低いにもかかわらずこのように高濃
度に0をドーピングすることができ、従ってドーピング
が容易であることがわかる。
That is, it can be seen that O in the Zn5e epitaxial film 3 is difficult to move. Also, since the intensity of the secondary ion C''O-) is 9.3X10' c/s, this Z
The concentration of 0 in the n5e epitaxial film 3 is approximately 3. 6
It can be seen that X 10 "c'm-'. In this example, the partial pressure of ZnO is I
It can be seen that 0 can be doped at such a high concentration despite being as low as -'Torr, and therefore doping is easy.

以上より、本実施例によるZn5eエピタキシヤル膜3
はp型ドーパントとしてOを含有しているので、従来得
ることが困難であったp型のZn5eエピタキシヤル膜
3を得ることができる。
From the above, the Zn5e epitaxial film 3 according to this example
Since it contains O as a p-type dopant, it is possible to obtain a p-type Zn5e epitaxial film 3, which has been difficult to obtain in the past.

以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本発
明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

例えば、上述の実施例においてはMBE法によりZn5
eエピタキシヤル膜3の成長を行っているが、この成長
法としては有機金属気相成長(MOCVD)法を用いる
ことも可能である。また、0を供給するための原料とし
てOtを用いることも可能である。さらに、上述の実施
例で用いたn型GaAs基板2の代わりにp型GaAs
基板を用いることが可能であることは勿論、例え&fG
e基板を用いることも可能である。
For example, in the above example, Zn5
Although the e-epitaxial film 3 is grown, it is also possible to use a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method as this growth method. It is also possible to use Ot as a raw material for supplying 0. Furthermore, a p-type GaAs substrate 2 was used instead of the n-type GaAs substrate 2 used in the above embodiment.
Of course, it is possible to use a substrate, for example &fG
It is also possible to use an e-board.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ドーパントとして酸素を含有している
ので、アクセプタ準位が浅く、従ってドープ量を減少さ
せることができることによりSA大欠陥発生しにくくな
るとともに、この酸素は結晶中で動きに(く、しかもド
ーピングを容易に行うことができる。これによって、p
型のセレン化亜鉛を得ることができる。
According to the present invention, since oxygen is contained as a dopant, the acceptor level is shallow and the amount of doping can be reduced, making it difficult to generate large SA defects. Moreover, doping can be easily performed.
type of zinc selenide can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例によるp型Zn5eエピタキ
シャル膜の成長方法を説明するための断面図、第2図は
第1図に示す方法により成長された0ドープZn5eエ
ピタキシヤル膜のフォトルミネッセンススペクトルの一
例を示すグラフ、第3図はNドープZn5eエピタキシ
ヤル膜のフォトルミネッセンススペクトルの一例を示す
グラフ、第4図は第1図に示す方法により成長されたO
ドープZn5eエピタキシャル膜中の0の分布プロファ
イルをSIMSにより測定した結果を示すグラフである
。 図面における主要な符号の説明 1:MBE装置、 2:GaAs基板、 3:Zn5e
エピタキシヤル膜、 C,〜C1:クヌードセンセル。 代理人   弁理士 杉 浦 正 知 −鴬抛)列 第1図 4350.00  4462.50  4575.00
  4687.50  4800.00シ皮長(λ) 7オトルミ狛ン乞ンススベクトlし 4350.00   4462.50   4575.
00   46J37.50   480C100シ戻
長(入) フォYルミλツ℃ンススベクYル
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a method of growing a p-type Zn5e epitaxial film according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a photoluminescence diagram of a zero-doped Zn5e epitaxial film grown by the method shown in FIG. A graph showing an example of the spectrum, FIG. 3 is a graph showing an example of the photoluminescence spectrum of an N-doped Zn5e epitaxial film, and FIG. 4 is a graph showing an example of the photoluminescence spectrum of an N-doped Zn5e epitaxial film.
3 is a graph showing the results of measuring the distribution profile of 0 in a doped Zn5e epitaxial film by SIMS. Explanation of main symbols in the drawings 1: MBE device, 2: GaAs substrate, 3: Zn5e
Epitaxial film, C, ~ C1: Knudsen cell. Agent Patent Attorney Masaru Sugiura (Tomo - Ogura) Column 1 4350.00 4462.50 4575.00
4687.50 4800.00 Skin length (λ) 7 Otorumi Komabei Suvekkutshi 4350.00 4462.50 4575.
00 46J37.50 480C100 Return length (in)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  ドーパントとして酸素を含有することを特徴とするセ
レン化亜鉛。
Zinc selenide characterized by containing oxygen as a dopant.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04234136A (en) * 1990-08-24 1992-08-21 Minnesota Mining & Mfg Co <3M> Doping method of group iib - via semicon- conductor, transistor constituted of doped iib - via semiconductor

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JPH04234136A (en) * 1990-08-24 1992-08-21 Minnesota Mining & Mfg Co <3M> Doping method of group iib - via semicon- conductor, transistor constituted of doped iib - via semiconductor

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