JPH02122565A - ｐ型ＺｎＳｅに対するオーミック電極形成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は化合物半導体を用いた青色発光素子の作製法に
おいてｐ型ＺｎＳｅに対するオーミック電極形成法に関
するものである。

（従来の技術） ＺｎＳｅは直接遷移型半導体であり、青色発光材料とし
てを７視されているが、残留不純物や結晶中の欠陥によ
りアクセプタが補償されるためｐ型伝導膜を得ることは
長い間困難とされてきた。最近になって、分子ビームエ
ピタキシー、有機金属気相成長法などのような新しい結
晶薄膜成長技術の進歩によりｐ型伝導ＺｎＳｅの成長が
可能となり、ＺｎＳｅによるｐｎ接合の作製も試みられ
るようになった。そこで素子作製上オーミック電極の形
成が重要となったが、ｐ型ＺｎＳｅに対する電極として
金（＾Ｕ）の蒸着膜が試みに使用されているが、この方
法では良好なオーミック特性が得られない、なぜならば
、ＺｎＳｅはアクセプタが極めて補償され易い性質を有
する半導体であり、また金のＺｎＳｅ中への固容度が低
いため、単純に蒸着した金を加熱によりＺｎＳｅと合金
化してもオーミンクな特性を有するｐ°伝導に変換する
ことはできない。

（発明が解決しようとする課題） 上述の問題を避けるために、ｐ型ＧａＡｓ基板上にｐ型
ＺｎＳｅ、　　ｎ型ＺｎＳｅの順に積層し、ｐ型ＧａＡ
ｓ基板とｎ型ＺｎＳｅ上にオーミック電極を形成する方
法が採用されている。しかし、この構造では、ｐ型Ｇａ
ＡｓとＰ型ＺｎＳｅ界面の価電子帯の不連続が正孔に対
する障壁となるうえ、電界印加によりＧａＡｓ基板より
ＧａがＺｎＳｅ中に拡散し易いなどの問題があった。

このため、素子の動作電圧が７−１０Ｖと高く、その特
性が経時変化を示すなど信頼性に欠けるものであった。

第５図は従来のＺｎＳｅ青色発光素子の構造印及びバン
ドダイアグラム（Ｑを示す、（４図においてｐ型ＧａＡ
ｓ基板上に、ｐ型ＺｎＳｅ、ついでｎ型ＺｎＳｅが形成
され、かつ基板にＡｕ−Ｚｎ電極、ｎ型ＺｎＳｅにＩｎ
−＾Ｕ電極が形成されている構造を示す。

本発明は、上記従来技術の欠点を解決し、ｐ型ＺｎＳｅ
に対する良好なオーミック電極形成法を提供することに
より、ＺｎＳｅを用いた高発光効率の青色発光素子を実
現することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、ＺｎＴｅが金を用い
て容易にオーミック電極が形成できるｐ型半導体である
ことに着目し、ｐ型ＺｎＳｅにまずＴｅあるいはＳｓ　
−Ｔｅ合金を蒸着し、アニールすることで表面付近をＺ
ｎＳｅＴｇの混晶とするか、あるいはｐ型ＺｎＳｅ上に
Ｐ型ＺｎＳｅＴｅあるいはＺｎＴｅをエピタキシャル成
長した後、さらにＺｎＴｅ中でアクセプタとなるｓｂを
含む金を蒸着し、再度アニールによりオーミック電極と
することを最も主要な特徴とする。

（作用） 本発明は従来技術がｐ型ＺｎＳｅ上に直接会を蒸着して
いた点で異なっており、Ｔｅ　−Ｓｓ系金合金膜用いて
、ｐ型ＺｎＳｅｇＩ表面に薄いＺｎＴｅＳｅ混晶層を形
成することによって良好なオーミック電極が容易に得ら
れる。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまでも
ない。

（実施例１） 第１図に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に３５０
°Ｃの基板温度でＤ　Ｅ　Ｚ　（（ＣｚＨｓ）　ｚＺｎ
）とＨ，Ｓｅを原料として有機金属気相成長法で、ドー
パントの原料であるＮＨ，を用いてアクセプタである窒
素を含むｐ型ＺｎＳｅ　（キャリア濃度ｐ　−１０１＆
ｃｍ−”、　　４　ｎ）を作製した後、該ＺｎＳｅを２
００℃にしてＴｏ−３ｓ　（Ｓｅ１０％）を１０００人
蒸着し、３５０°Ｃで１０分間加熱してアロイ化する。

さらに、その上にＡｕ−３ｂ　（Ｓｂ　１％）を２００
０人蒸着した後４００°Ｃ１３０分間、水素気流中で熱
処理して電極とした。なお、基板表面のｐチャンネルの
影響を取り除くため、ノンドープＺｎＳｅバツフアＮ（
厚さｏ、ａｎ）を使用している。

第２図は、このようにして得られた試料の表面に設けた
、２箇所の電極（Ａ、Ｂ）間で測定した電流−電圧特性
を示す。電流と電圧が直線関係にあり、オーミンクな特
性を示していることがわかる。この電流−電圧特性から
求めたｐ型ＺｎＳｅ膜の比抵抗は５０Ωｃ１１でホール
測定の結果とよく一致している。

この場合、ＳｅとＴｅを含む合金膜のＴｅ組成が５０％
以上であることを特徴とする。

↑ｅ−３ｅ合金の代わりに、ＺｎＴｅ結晶を上記と同様
に蒸着した場合にもオーミック電極が得られることを確
認している。

（実施例２） 第３図は、本発明による青色発光素子の構造印およびバ
ンドダイアグラム（ロ）を示す、実施例１と同様な有機
金属気相成長法により、ｎ型ＧａＡｓ基板（ｎ〜１０”
ｃｍ−３）上にヨウ素を添加したｎ型ＺｎＳｅ（厚さ２
ｎ、　ｎ〜１０１７ｃｍ−３）　、窒素を添加シタＰ型
ＺｎＳｅ　（厚さ３　ｎ、　　ｐ　〜１０”ｃＩｌｂ−
３）の順に積層して素子を作製した。なおｎ型ＧａＡｓ
基板に対してＡｕ−Ｇｅ電極を設け、ｐ型ＺｎＳｅに対
してはＳｅ　−Ｔｅ層、ついでＡｕ−３ｂｌｉｉを設は
電極とする。ヨウ素の原料としてはヨウ化エチル（Ｃｚ
ＨｓＩ）を用いた。この素子構造では（ロ）に示すよう
に、ｎ型ＧａＡｓ基板とｎ型ＺｎＳｅ膜との間に伝導帯
の不連続がほとんど存在せず、伝導電子は障壁により阻
止されることなくＺｎＳｅのｐｎ接合部へ注入される。

また、ＧａＡｓ基板よりＧａが拡散してきたとしても、
Ｇａはドナーであるためｎ型ＺｎＳｅ中では問題になら
ない。

一方、正孔はｐ型ＺｎＳｅ層上に設けられたオーミック
電極よりＺｎＳｅのｐｎ接合部へ供給され、伝導帯の電
子と再結合し、高効率な青色発光を得られる。また正札
に対しても障壁が存在しないため、素子特性も良好で信
頼性の高いものとなっている。

なお、この素子において、ｎ型ＧａＡｓ基板へのオーミ
ック電極としてはＡｕ−Ｇｅ　（Ｇｅ　：　１０％）を
蒸着し、水素気流中で４００°Ｃ３０秒間、熱処理をし
て電極とした。Ｐ型ＺｎＳｅに対するオーミンク電極は
実施例１の通りにして得た。

第４図は前記の素子の動作特性を示している。

動作電圧は２．５■で、バンドダイアグラムから予想さ
れる値とよく一致している。その特性も安定しており、
素子としての信頼性も高い。青色発光強度も５倍程増し
ている。

（実施例３） 実施例１と同様に半絶縁性ＧａＡｓ基板上にｐ型ＺｎＳ
’３　（Ｐ　〜１０”ｃｍ−’）を積層した後、さらに
ＤＥＺ。

ＨｌＳｅ、　　Ｄ　ＥＴｅ　（（ＣＪｓ）ｔＴｅ）を原
料として基板温度４５０°Ｃで窒素添加ｐ型ＺｎＴＦ１
ｘＳｅ＋−ｘ　（厚さ２０００人ｘ　＝０．６５）を有
機金属気相成長法により積層した。

このｐ型ＺｎＴｅ、Ｓｅ　＋　−１１層はキャリア濃度
（１０”Ｃｍ−’）のｐ゛層になっている。その上にＡ
ｕ−５ｂ　（Ｓｂ　：　１％）を２０００人蒸着した後
４００°Ｃ，３０秒間、水素気流中で熱処理することで
電極とした。

この場合、Ｔｅ　（！：　Ｓｓを含む亜鉛化合物膜（Ｚ
ｎＴｅ、Ｓｅｌの組成が少なくともｘ　＞０．５の範囲
であることを特徴とする。

この表面に設けた２箇所の電極間で得られた電流−電圧
特性は実施例１において得られたのと同様の特性を示し
、良好なオーミック電極がこの方法によっても得られる
ことが確認された。

（発明の効果） このように本発明によれば、Ｔｅ　−Ｓｅ系合金膜を用
いてｐ型ＺｎＳｅ膜表面に薄いＺｎＴｅＳｅ混晶層を形
成することにより、ｐ型ＺｎＳｅに対する良好なオーミ
ック電極が得られ、その結果、ＺｎＳｅ青色発光素子の
特性および、信頼性が大幅に向上し、発光効率も増大す
る効果がある０本発明が利用される分野は表示素子およ
び光デイスク媒体などへの書き込み用光源などで利用範
囲は広い。

【図面の簡単な説明】

、） 第１図は実施例１においてオーミック特性を確認するた
めに作られた素子の構造を示す、第２図は第１図の素子
の表面電極間の電流−電圧特性を示す。第３図は本発明
を利用して作られた発光素子の構造およびバンドダイア
グラムを示す、第４図は第３図の素子の動作特性を示す
。第５図は従来のＺｎＳｅ青色発光素子の構造およびバ
ンドダイアグラムを説明する図である。 特許出願人　　日本電信電話株式会社 代理人　弁理士　　高　山　敏　夫（外１名）第 図 第 図 第３図 （イ） （ロ） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ｐ型伝導ＺｎＳｅ半導体を用いた発光素子を作製する
   工程において、ｐ型ＺｎＳｅに対するオーミック電極を
   形成する際に、前記ＺｎＳｅ上にまずＴｅとＳｅを含む
   合金膜あるいはＴｅとＳｅを含む亜鉛化合物膜を形成し
   た後、熱処理を行い、引き続き電極として使用する金属
   である微量のＶｂ族元素を含む金（Ａｕ）を蒸着するこ
   とを特徴とするｐ型ＺｎＳｅに対するオーミック電極形
   成法。