JPH03112177A - Semiconductor heterojunction structure - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、耐環境性、高速、高出力、青色〜紫外発光
素子用半導体デバイスとして強い期待が寄せられている
ダイヤモンドのヘテロ接合に関する。The present invention relates to a diamond heterojunction, which has high expectations as a semiconductor device for environmental resistance, high speed, high output, and blue to ultraviolet light emitting elements.
ダイヤモンドは広い禁制帯幅（５，５ｅＶ）を持ち、大
きい電子移動度（２０００ｃｍ” ／ Ｖｓｅｃ）を示
す。熱的、化学的に安定な材料である。ダイヤモンドは
絶縁体として広く利用されているが、半導体にすれば、
別の広い用途が開けるはずである。
半導体ダイヤモンドは耐環境デバイス、優れた高速、パ
ワー用デバイス、或は青色発光素子材料として強く期待
されている。
半導体素子として利用できるためには、低抵抗のｐ型、
ｎ型半導体が得られ、かつこれらのｐｎ接合が容易に形
成できなければならない。
半導体ダイヤモンドには天然バルク、高圧合成バルク、
および気相合成薄膜がある。
ｐ型ダイヤモンドはホウ素ＣＢ）をドープすることによ
り比較的低抵抗のものが得られる。
ｎ型ダイヤモンドはリン（Ｐ）、リチウム（Ｌｌ）をド
ープすることにより得られるが、高抵抗になる。低抵抗
のｎ型ダイヤモンドは未だ得られていない。
ダイヤモンドの半導体デバイスを製作する上で最も期待
されるのは、気相合成法によるダイヤモンド薄膜である
。気相合成法は、原料ガスをなんらかの手段で励起し、
加熱した基板の近傍で気相反応をおこさせ基板の上に反
応生成物を堆積させ薄膜を形成するものである。励起手
段は、熱、プラズマ、光等がある。プラズマによるもの
はさらにプラズマを励起する手段により、ＲＦグロー放
電、マイクロ波、直流放電などに分けられる。
ダイヤモンドの場合、特にマイクロ波プラズマＣＶＤ法
により、単結晶ダイヤモンド基板の上に良質の単結晶ダ
イヤモンド薄膜を成長させることができる。
現在、気相合成法によるｐ型ダイヤモンドと、ＷｌＡｌ
等の金属との接合を利用したショットキーダイオードな
どの試作が行われている。ダイヤモンドのｐｎ接合は作
られていない。Diamond has a wide forbidden band width (5.5 eV) and exhibits large electron mobility (2000 cm"/Vsec). It is a thermally and chemically stable material. Diamond is widely used as an insulator. , for semiconductors,
It should open up a wide range of other uses. Semiconductor diamond has strong expectations as a material for environmentally resistant devices, excellent high speed and power devices, and blue light emitting devices. In order to be used as a semiconductor device, low resistance p-type,
An n-type semiconductor must be obtained and these pn junctions must be easily formed. Semiconductor diamonds include natural bulk, high-pressure synthetic bulk,
and vapor-phase synthetic thin films. By doping p-type diamond with boron (CB), a diamond with relatively low resistance can be obtained. N-type diamond can be obtained by doping with phosphorus (P) and lithium (Ll), but it has high resistance. Low resistance n-type diamond has not yet been obtained. The most promising method for producing diamond semiconductor devices is diamond thin films produced by vapor phase synthesis. In the gas phase synthesis method, the raw material gas is excited by some means,
A thin film is formed by causing a gas phase reaction in the vicinity of a heated substrate and depositing reaction products on the substrate. Excitation means include heat, plasma, light, etc. Those using plasma are further divided into RF glow discharge, microwave, DC discharge, etc., depending on the means for exciting the plasma. In the case of diamond, high-quality single-crystal diamond thin films can be grown on single-crystal diamond substrates, particularly by microwave plasma CVD. At present, p-type diamond is produced by vapor phase synthesis, and WlAl
Prototypes such as Schottky diodes are being manufactured using bonding with other metals. Diamond pn junctions have not been made.
現在のところ、半導体デバイスに利用できるような良質
の低抵抗のｎ型ダイヤモンドは得られていない。このた
めｐｎ接合が不要なショットキーダイオードや、ＭＥＳ
ＦＥＴなどのユニポーラデバイスの試作がなされている
だけである。
ｎ型ダイヤモンド必要となるｐｎ接合ダイオード、バイ
ポーラトランジスタ、Ｊ−ＦＥＴ 、剥ｌ５ＦＥＴ等の
デバイスは殆ど研究されていない。
このように良質の低抵抗ｎ型ダイヤモンドを作ることか
できないので、優れた可能性を秘めた半導体ダイヤモン
ドデバイスの応用範囲が著しく狭められている。
優れた物性を持ちながらｎ型の得られない半導体ダイヤ
モンドにｐｎ接合を形成することが本発明の目的である
。At present, high-quality, low-resistance n-type diamond that can be used in semiconductor devices has not been obtained. For this reason, Schottky diodes that do not require pn junctions, and MES
Only unipolar devices such as FETs have been prototyped. Devices that require n-type diamond, such as pn junction diodes, bipolar transistors, J-FETs, and peeled 5FETs, have hardly been studied. Since it is only possible to produce high-quality, low-resistance n-type diamond, the range of applications for semiconductor diamond devices, which have excellent potential, is significantly narrowed. An object of the present invention is to form a pn junction in semiconductor diamond, which has excellent physical properties but cannot be of n-type.
本発明の半導体ヘテロ接合構造は、ｐ型ダイヤモンド結
晶にｎ型立方晶窒化ホウ素結晶を接合したことを特徴と
する。
これによりｐｎ接合を作る。ｐ型はダイヤモンドで、ｎ
型が立方晶窒化ホウ素結晶である。立方晶窒化ホウ素結
晶の方が、ダイヤモンドより禁制帯の幅が広い。半導体
ダイヤモンドのヘテロｐｎ接合が得られるので多様な半
導体デバイスを作ることが出来る。特に青色〜紫色発光
ダイオードなどを作るのに有用である。The semiconductor heterojunction structure of the present invention is characterized in that an n-type cubic boron nitride crystal is joined to a p-type diamond crystal. This creates a pn junction. P-type is diamond, n
The type is cubic boron nitride crystal. Cubic boron nitride crystals have a wider forbidden band than diamond. Since a hetero pn junction of semiconductor diamond can be obtained, a variety of semiconductor devices can be made. It is particularly useful for making blue to violet light emitting diodes.
前述のようにダイヤモンドは低抵抗のｎ型が得られてい
ない。
一方立方品窒化ホウ素結晶（ｃ−ＢＮ）は広い禁制帯幅
（約７．５ｅＶ）を持ち、ｐ型、ｎ型ドーピングの可能
な材料である。
そこでｐ型ダイヤモンドと、ｎ型ｃ−ＢＨの接合を形成
することによって広禁制帯幅のヘテロｐｎ接合が得られ
るはずである。
窒化ホウ素ＢＮはダイヤモンドに似た性質を持っている
。炭素は立方晶のダイヤモンド構造をとるときダイヤモ
ンドとなるが、多くはヘキサゴナル構造をとりグラファ
イトとなる。アモルファスの炭素膜も作られる。
これと同じように、窒化ホウ素ＢＮも
■ｃ−ＢＮ（立方晶窒化ホウ素）
■ヘキサゴナルＢＮ
六角形の結晶構造でこれが上下方向には層状になってい
る。
■ｔ−ＢＮ（乱層構造）
局所的に見ればＢ、Ｎがつながっているが結晶構造をと
らない。ヘキサゴナル構造がさらに乱れた構造である。
■ａ−ＢＮ （アモルファス）
基板の温度によってアモルファスになることもある。
このようにＢＮといっても色々な構造を取り、製法、温
度、圧力によって生成物が異なる。ＢＨの薄膜を作る場
合、基板はＳｌ、または金属が用いられる。多くの場合
ヘキサゴナル構造のＢＮができるが、製法を工夫すると
立方晶窒化ホウ素（Ｃ−ＢＮ）が出来る。炭素Ｃと、窒
化ホウ素ＢＮとを比べると、構造的には、ヘキサゴナル
ＢＮがグラファイトに、ｃ−ＢＮがダイヤモンドに対応
するといえる。
ＢＮもダイヤモンドと同じように、耐環境性にすぐれた
材料である。硬度はダイヤモンドについで高い。
ｐ型ダイヤモンドとｃ−ＢＮの接合を形成する場合、ダ
イヤモンドとｃ−ＢＮの界面特性の良否が問題になる。
ダイヤモンドは格子定数ａ ＝ ３．５８７人のダイヤ
モンド型、ｃ−ＢＮは格子定数ａ ＝ ３．８１５人の
閃亜鉛鉱型の結晶構造を持つ。格子定数の不整合は１．
３％で小さい。また閃亜鉛鉱型の構造で２種類の元素を
同じ元素で置き換えるとダイヤモンド型になる。格子不
整合が小さく、構造が似ているので、ダイヤモンド／ｃ
−ＢＨの接合が良好な界面特性が得られる。
ｐ型ダイヤモンドとｎ型ｃ−ＢＮのヘテロｐｎ接合のバ
ンド図を第１図に示す。
右側がｐ型ダイヤモンド、左側がｎ型ｃ−ＢＮである。
ｐ型ダイヤモンドの伝導帯１と価電子帯２が、ヘテロ接
合界面６の近傍で、下向きに彎曲する。 ｎ型ｃ−ＢＨ
の伝導帯３と、価電子帯４が、ヘテロ接合界面８の近傍
で上向きに彎曲している。
フェルミ準位５はｐ型ダイヤモンドでは価電子帯２の近
くにあり、ｎ型ｃ−ＢＮでは伝導帯３の近くにある。第
１図で、（ａ）は零バイアス時、（ｂ）は順バイアス時
、（Ｃ）は逆バイアス時のバンド図である。
零バイアス時はフェルミ準位が同一の高さにある。ただ
しｃ−ＢＮの方が禁制帯幅が広いので、ヘテロ接合界面
６でバンドの不連続が起こる。
順バイアス時には（ｂ）のように、ｐ型ダイヤモンドに
正、ｎ型ｃ−ＢＮには負の電圧が印加されるので、ｎ型
ｃ−ＢＮのフェルミ準位が上がり、伝導帯１．３や価電
子帯２．４のレベル差が小さくなる。電流が右から左へ
、ｐ型ダイヤモンドから正孔がｎ型ｃ−ＢＮへ注入され
る。ｎ型Ｃ−ＢＮから電子がｐ型ダイヤモンドに注入さ
れる。
接合の近傍で発光あるいは非発光性の遷移により電子、
正孔が再結合する。また空乏層幅が狭くなる。
逆バイアス時には（Ｃ）のように、ｐ型ダイヤモンドに
負、ｎ型ｃ−ＢＮに正の電圧が印加されるので、フェル
ミ準位はｐ型ダイヤモンドの側で上がる。キャリヤに対
するバリヤが高くなって、電流が抑制される。また空乏
層幅が拡がる。
このようにｐ型ダイヤモンドとｎ型ｃ−ＢＮのヘテロｐ
ｎ接合を作製することによって、■整流性
■バイアスによる空乏層幅の制御
が可能となる。
この他にもヘテロ接合特有の性質も現れる。
この系のような広禁制帯幅半導体の接合は過去に報告が
ない。全く新規なヘテロ接合である。
本発明のｐ型ダイヤモンドと、ｎ型ｃ−ＢＮのヘテロ接
合を利用することによって、優れた耐環境性、高速、高
出力、青色〜紫色発光用半導体デバイスを実現すること
ができる。As mentioned above, low resistance n-type diamond has not been obtained. On the other hand, cubic boron nitride crystal (c-BN) has a wide forbidden band width (approximately 7.5 eV) and is a material capable of p-type and n-type doping. Therefore, by forming a junction between p-type diamond and n-type c-BH, a hetero pn junction with a wide forbidden band width should be obtained. Boron nitride BN has properties similar to diamond. When carbon has a cubic diamond structure, it becomes diamond, but most carbon has a hexagonal structure, forming graphite. Amorphous carbon films are also produced. Similarly, boron nitride BN also has a hexagonal crystal structure (c-BN (cubic boron nitride)) and hexagonal crystal structure (layered in the vertical direction). ■t-BN (turbostratic structure) B and N are connected locally, but they do not form a crystal structure. The hexagonal structure is more disordered. ■a-BN (amorphous) It may become amorphous depending on the temperature of the substrate. In this way, BN has various structures, and the products produced differ depending on the manufacturing method, temperature, and pressure. When making a BH thin film, the substrate is made of Sl or metal. In most cases, BN with a hexagonal structure is produced, but if the manufacturing method is improved, cubic boron nitride (C-BN) can be produced. Comparing carbon C and boron nitride BN, it can be said that hexagonal BN corresponds to graphite and c-BN to diamond in terms of structure. Like diamond, BN is also a material with excellent environmental resistance. Its hardness is second only to diamond. When forming a junction between p-type diamond and c-BN, the quality of the interfacial properties between the diamond and c-BN becomes an issue. Diamond has a diamond type crystal structure with a lattice constant a = 3.587 people, and c-BN has a zinc blende type crystal structure with a lattice constant a = 3.815 people. The lattice constant mismatch is 1.
It is small at 3%. Also, if two types of elements are replaced with the same element in a zincblende structure, it becomes diamond-shaped. Because the lattice mismatch is small and the structure is similar, diamond/c
-BH bonding provides good interface characteristics. FIG. 1 shows a band diagram of a heteropn junction between p-type diamond and n-type c-BN. The right side is p-type diamond, and the left side is n-type c-BN. The conduction band 1 and valence band 2 of p-type diamond curve downward near the heterojunction interface 6. n-type c-BH
The conduction band 3 and the valence band 4 are curved upward near the heterojunction interface 8. Fermi level 5 is near valence band 2 in p-type diamond and near conduction band 3 in n-type c-BN. In FIG. 1, (a) is a band diagram at zero bias, (b) is a band diagram at forward bias, and (C) is a band diagram at reverse bias. At zero bias, the Fermi levels are at the same height. However, since c-BN has a wider forbidden band width, band discontinuity occurs at the heterojunction interface 6. During forward bias, as shown in (b), a positive voltage is applied to the p-type diamond and a negative voltage is applied to the n-type c-BN, so the Fermi level of the n-type c-BN rises and the conduction band reaches 1.3. The level difference in valence band 2.4 becomes smaller. As the current flows from right to left, holes are injected from p-type diamond into n-type c-BN. Electrons are injected from n-type C-BN into p-type diamond. Electrons due to luminescent or non-luminescent transitions near the junction,
Holes recombine. Also, the width of the depletion layer becomes narrower. During reverse bias, as shown in (C), a negative voltage is applied to the p-type diamond and a positive voltage is applied to the n-type c-BN, so the Fermi level rises on the p-type diamond side. The barrier to carriers is raised and the current is suppressed. Also, the width of the depletion layer expands. In this way, the hetero p of p-type diamond and n-type c-BN
By producing an n-junction, it becomes possible to control (1) rectifying properties (2) and (2) control the width of the depletion layer using bias. In addition to this, properties unique to heterojunctions also appear. There have been no reports of junctions in wide bandgap semiconductors like this system. This is a completely new heterojunction. By utilizing the heterojunction of p-type diamond and n-type c-BN of the present invention, it is possible to realize a semiconductor device with excellent environmental resistance, high speed, high output, and blue to violet light emission.
本項では、ｎ型ｃ−ＢＮ／ｐ型ダイヤモンドのヘテロ接
合の応用例として、ｐｎ接合ダイオードについて述べる
。
高圧合成ｎ型ｃ−ＢＮ基板（Ｓｌドープ、抵抗率１０３
ΩＣ１１１１Ｘ ２＋１１ｆｆｌ、厚さ５００μｍ）上
にｐ型ダイヤモンド層（Ｂドープ、抵抗率２００ＣＩ１
１１厚さ１ ｅｔａ）を成長させた。
ｎ型ｃ−ＢＮ基板の裏面にＡｕ５Ｉの電極を、ｐ型ダイ
ヤモンドの上面にＴＩの電極を設けた。
このヘテロｐｎ接合ダイオードの断面図を第２図に示す
。ｎ型ｃ−ＢＮ基板１１の上にｐ型ダイヤモンド成長層
１２がある。ｎ型ｃ−ＢＮ基板１１の裏面に、Ａｕ５Ｉ
電極１４が付けてあり、ｐ型ダイヤモンド成長層１２の
上にＴＩ電極１３がある。
いずれもオーミック接続する電極である。
ｐ型ダイヤモンド成長層１２は、ｃ−ＢＮ基板の上にマ
イクロ波プラズマＣＶＤ法により形成した。この時の成
長条件は、
原料ガス ＣＨ４、ＨＱ１ＢｌＩＨ４１ＣＨ４′
ａ度 ８％
Ｂ／Ｃ１５０ｐｐｍ
ガス圧力 ４０ Ｔｏｒｒ
基板温度 ９００℃
マイクロ波出力 ３５０Ｗ
であった。
Ｔ１１ＡｕＳ１電極は蒸着法によって形成した。
このようにして作製したヘテロ接合ダイオードの電流−
電圧特性を測定した。この結果を第３図に示す。ここで
ＴＩ電極が正、Ａｕ５１電極が負の極性の場合を正電圧
とする。横軸が電圧（Ｖ）、縦軸が電流である。実線が
室温、破線が３００℃、点鎖線が５００℃での測定結果
である。
このｐｎ接合ダイオードは良好なダイオード特性を示し
た。特に５００℃の高温でも十分な整流性が得られてい
る。これは従来にない高温動作デバイスの実現を示すも
のである。
とのヘテロ接合ダイオードに順方向に電圧を印加すると
順方向に電流が流れた。そして青色の光が生じた。青色
発光は広い禁制帯幅に対応する。
第４図に印加電圧−発光特性のグラフを示す。
青色発光のスペクトルは４４Ｏｎｍ付近にピークを持っ
ていた。約４ｖの印加電圧で発光し始める。
室温で８ｖの電圧を印加した時には、１５〜２０ｗ＋ｃ
ｄという高輝度が得られた。
この輝度は青色発光ダイオードとして従来報告されてい
る最高値（１２ｍｃｄ １８ Ｈ−ＳＩＣＬＥＤ ）を
上回るものである。
このように高い輝度が得られた原因として下記のことが
考えられる。
■ ｐｎ接合の形成により、順バイアス時に少数キャリ
ヤの注入が著しく促進される。この少数キャリヤの注入
は半導体発光における最重要の条件である。
従来のダイヤモンド５ｃｈｏｔｔｋｙダイオードでも順
バイアス時に発光が観測されるが、著しく輝度が低い。
これは５ｃｈｏｔｔｋｙ接合では電流が主として多数キ
ャリヤによって運ばれ、少数キャリヤの注入が極めて少
ないからである。本発明の場合は少数キャリヤが注入さ
れることによりペテロ接合界面のダイヤモンド側で電子
正孔の再結合が起こり強い発光が起こる。
■ ペテロ接合により、ホールは禁制帯幅の狭いダイヤ
モンド領域に閉じ込められる。従ってｎ型ｃ−ＢＮ領域
からｐ型ダイヤモンド領域に注入される電子との発光再
結合が著しく増大する。
ここではｎ型ｃ−ＢＮ基板上にｐ型ダイヤモンド層を成
長させた場合に付いて述べたが、逆にｐ型ダイヤモンド
基板上にｎ型ｃ−ＢＮ層を成長させた構造でも良い。
ここでは一方を基板とし他方を薄膜としているが、両方
とも薄膜であってもよい。この場合は金属、またはＳ１
基板上にｐ型ダイヤモンド層、ｎ型ｃ−ＢＮ層を付ける
、基板と第１層の間はオーミック接続にする必要がある
。
本発明のｐｎ接合構造は、この他にバイポーラトランジ
スタ、翼ｌ５ＦＥＴ等へ応用することも可能である。こ
れらに応用すればダイヤモンドの特性を生かした、高速
、高出力、耐環境性の高い優れた半導体デバイスを製作
することができる。This section describes a pn junction diode as an application example of an n-type c-BN/p-type diamond heterojunction. High-voltage synthetic n-type c-BN substrate (Sl-doped, resistivity 103
A p-type diamond layer (B-doped, resistivity 200 CI1
11 thickness (1 eta) was grown. An Au5I electrode was provided on the back surface of the n-type c-BN substrate, and a TI electrode was provided on the top surface of the p-type diamond. A cross-sectional view of this hetero pn junction diode is shown in FIG. There is a p-type diamond growth layer 12 on an n-type c-BN substrate 11 . Au5I is placed on the back side of the n-type c-BN substrate 11.
An electrode 14 is attached, and a TI electrode 13 is located on the p-type diamond growth layer 12. Both are electrodes that make an ohmic connection. The p-type diamond growth layer 12 was formed on a c-BN substrate by microwave plasma CVD. The growth conditions at this time are: Raw material gas CH4, HQ1BlIH41CH4'
A degree: 8% B/C: 150 ppm Gas pressure: 40 Torr Substrate temperature: 900° C. Microwave output: 350 W. The T11AuS1 electrode was formed by a vapor deposition method. Current of the heterojunction diode fabricated in this way -
The voltage characteristics were measured. The results are shown in FIG. Here, the case where the TI electrode has positive polarity and the Au51 electrode has negative polarity is defined as a positive voltage. The horizontal axis is voltage (V) and the vertical axis is current. The solid line shows the measurement results at room temperature, the broken line shows the measurement results at 300°C, and the dotted chain line shows the measurement results at 500°C. This pn junction diode showed good diode characteristics. In particular, sufficient rectification performance was obtained even at a high temperature of 500°C. This represents the realization of an unprecedented high-temperature operating device. When a voltage was applied in the forward direction to the heterojunction diode, current flowed in the forward direction. Then a blue light appeared. Blue emission corresponds to a wide forbidden band width. FIG. 4 shows a graph of applied voltage versus light emission characteristics. The blue emission spectrum had a peak around 44 Onm. It starts emitting light with an applied voltage of about 4V. When applying a voltage of 8V at room temperature, 15 to 20W+C
A high brightness of d was obtained. This brightness exceeds the highest value (12 mcd 18 H-SICLED) conventionally reported for a blue light emitting diode. The following may be the reason why such high brightness was obtained. (2) The formation of a pn junction significantly promotes the injection of minority carriers during forward bias. This injection of minority carriers is the most important condition for semiconductor light emission. Although light emission is observed in the conventional diamond 5 Chottky diode when forward biased, the brightness is extremely low. This is because in a 5chottky junction, the current is mainly carried by majority carriers, and the injection of minority carriers is extremely small. In the case of the present invention, the injection of minority carriers causes recombination of electrons and holes on the diamond side of the Peter junction interface, resulting in strong light emission. ■ Due to the Peter junction, holes are confined to the diamond region with a narrow forbidden band width. Therefore, radiative recombination with electrons injected from the n-type c-BN region into the p-type diamond region increases significantly. Although a case has been described here in which a p-type diamond layer is grown on an n-type c-BN substrate, a structure in which an n-type c-BN layer is grown on a p-type diamond substrate may also be used. Here, one is a substrate and the other is a thin film, but both may be thin films. In this case metal or S1
A p-type diamond layer and an n-type c-BN layer are placed on the substrate, and it is necessary to make an ohmic connection between the substrate and the first layer. The pn junction structure of the present invention can also be applied to bipolar transistors, winged I5FETs, and the like. If applied to these applications, it is possible to make excellent semiconductor devices that take advantage of diamond's properties and have high speed, high output, and high environmental resistance.
以上説明したように、本発明はｐ型ダイヤモンドとｎ型
ｃ−ＢＮのヘテロｐｎ接合を形成する。
これによりかつてない広い禁制帯幅のｐｎ接合が得られ
る。
具体的な効果としては、
■優れた物性を持ちながら、低抵抗のｎ型が得られなか
ったダイヤモンド半導体の応用範囲を著しく拡大するこ
とができる。
■禁制帯幅の差の大きいペテロ接合が得られるので、青
色〜紫外発光強度が増大する。
等があげられる。
この結果、本ヘテロ接合構造によって、優れた耐環境、
高出力、高速、青色〜紫外発光用半導体デバイスを実現
する事ができる。As explained above, the present invention forms a hetero pn junction between p-type diamond and n-type c-BN. As a result, a pn junction with an unprecedentedly wide forbidden band width can be obtained. Specific effects include: (1) The range of applications of diamond semiconductors, which have excellent physical properties but have not been available as low-resistance n-type semiconductors, can be significantly expanded. (2) Since a Peter junction with a large difference in forbidden band width is obtained, the blue to ultraviolet emission intensity increases. etc. can be mentioned. As a result, this heterojunction structure provides excellent environmental resistance and
High output, high speed, blue to ultraviolet light emitting semiconductor devices can be realized.
第１図は本発明のｐ型ダイヤモンドとｎ型Ｃ−ＢＮのヘ
テロ接合のバンド図である。第１図（ａ）は零バイアス
時、第１図（ｂ）は順バイアス時、第１図（Ｃ）は逆バ
イアス時のバンド図である。
第２図は本発明の実施例であるｎ型ｃ−ＢＮとｐ型ダイ
ヤモンドのヘテロｐｎ接合の構造の断面図である。
第３図は本発明の実施例であるｎ型ｃ−ＢＮ／ｐ型ダイ
ヤモンドのヘテロｐｎ接合ダイオードの電流−電圧特性
の温度特性図である。
第４図は本発明の実施例である上記のダイオードに順方
向電圧を印加したときの電圧−発光輝度特性図。
１・・・・・ダイヤモンドの伝導帯
２・・・拳・ダイヤモンドの価電子帯
３・・・・・ｃ−ＢＮの伝導帯
４１１φ・・・ｃ−ＢＮの価電子帯
５・・・拳・フェルミ準位
６・・・・・ヘテロ接合界面
１１・・φ・ｃ−ＢＮ基板
１２・・・・ｐ型ダイヤモンド
１３・・・−Ｔ１電極
１４・・・・Ａｕ５Ｉ電極
発 明 者 木 本 恒
暢富 川 唯 司
藤 １） 順 彦FIG. 1 is a band diagram of a heterojunction of p-type diamond and n-type C-BN according to the present invention. FIG. 1(a) is a band diagram at zero bias, FIG. 1(b) is a band diagram at forward bias, and FIG. 1(C) is a band diagram at reverse bias. FIG. 2 is a cross-sectional view of the structure of a hetero pn junction between n-type c-BN and p-type diamond, which is an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a temperature characteristic diagram of current-voltage characteristics of an n-type c-BN/p-type diamond hetero pn junction diode according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a voltage-emission luminance characteristic diagram when a forward voltage is applied to the above diode which is an embodiment of the present invention. 1...Conduction band of diamond 2...Fist/Valence band of diamond 3...Conduction band of c-BN 411φ...Valence band of c-BN 5...Fist/ Fermi level 6...Heterojunction interface 11...φ/c-BN substrate 12...P-type diamond 13...-T1 electrode 14...Au5I electrode Inventor Tsunenobu Kimoto Yui Tomikawa Shito 1) Junhiko
Claims (1)
合したことを特徴とする半導体ヘテロ接合構造。A semiconductor heterojunction structure characterized by joining an n-type cubic boron nitride crystal to a p-type diamond crystal.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1251389A JPH03112177A (en) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | Semiconductor heterojunction structure |
| EP90118470A EP0420188A1 (en) | 1989-09-27 | 1990-09-26 | Semiconductor heterojunction structure |
| US07/588,823 US5117267A (en) | 1989-09-27 | 1990-09-27 | Semiconductor heterojunction structure |
| US08/326,748 US5476812A (en) | 1989-09-27 | 1994-10-20 | Semiconductor heterojunction structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1251389A JPH03112177A (en) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | Semiconductor heterojunction structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03112177A true JPH03112177A (en) | 1991-05-13 |
Family
ID=17222114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1251389A Pending JPH03112177A (en) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | Semiconductor heterojunction structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03112177A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07321373A (en) * | 1994-05-04 | 1995-12-08 | Daimler Benz Ag | Electronic part with semiconductor composite construction |
| US5527735A (en) * | 1993-10-21 | 1996-06-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ohmic electrode of n-type semiconductor cubic boron nitride and method of producing same |
| US5656828A (en) * | 1994-05-04 | 1997-08-12 | Daimler-Benz Ag | Electronic component with a semiconductor composite structure |
| JP2016157740A (en) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 日本電信電話株式会社 | Light emission element |
| WO2022013910A1 (en) * | 2020-07-13 | 2022-01-20 | 日本電信電話株式会社 | Light emitting element and method for producing same |
-
1989
- 1989-09-27 JP JP1251389A patent/JPH03112177A/en active Pending
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| WO2022013910A1 (en) * | 2020-07-13 | 2022-01-20 | 日本電信電話株式会社 | Light emitting element and method for producing same |
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