JPH03270278A - ＺｎＴｅとＺｎＳｅからなる超格子 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ＺｎＴｅとＺｎＳｅからなる超格子（以下、
ＺｎＴｅ−ＺｎＳｅ超格子と記す）に関し、特に短波長
の光を発する発光素子に用いられる。

（ロ）従来の技術 半導体を材料とする発光素子の発光色は、キャノアの再
結合が主に行われる半導体材料の禁制帯幅に依存する。

このため、短波長の光を得るためには、禁制帯幅の大き
い材料を用いなければならない。例えば、青色光を得る
ことができる禁制帯幅を有する半導体材料としては、Ｓ
ｉＣ，ＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ等がある。

これらの材料を用いた発光素子においては、バンド構造
が直接遷移型であること及び効率よい少数キャリアの注
入が行えるｐｎ接合が形成できることが発光効率の向上
に必要である。

上記材料の中のＺｎＳｅに関してはその禁制帯幅が約２
．７ｅＶと大きく、バンド構造が直接遷移型であるもの
の、自己補償効果等によりｐ型伝導のものを得ることが
困難であり、ｎ型伝導のものしか得られないため、ｐｎ
接合が形成できない。

一方、禁制帯幅が約２．３ｅＶとＺｎＳｅより小さいも
のの、バンド構造が直接遷移型で、ＺｎＳｅと同じ結晶
構造を有し、容易にｐ型伝導のものが得られる半導体材
料にＺｎＴｅがある。

そこで、ｓｂを添加したｐ型ＺｎＴｅ層とアンドープＺ
ｎＳｅ層とを交互に積層して、超格子構造によるｐ型多
層半導体を形成すること、及びアンドープＺｎＴｅ層と
Ｇａを添加したｎ型ＺｎＳｅ層とを交互に積層して、超
格子構造によるｎ型多層半導体を形成することが提案さ
れている（例えばＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ５１（２０）、１９８７．Ｐ、１６０２−
１６０４）。即ち、斯るｎ型多層半導体とｎ型多層半導
体とを組み合わせてｐｎ接合が形成できる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかし乍ら、斯る先行技術においては、ｎ型多層半導体
のキャリア濃度はＩ　Ｘ　１０　”ｃ　ｍ−’以下と低
いものしか得られず、発光素子として用いた場合、発光
効率が極めて低いものであった。

また、斯る先行技術ではｎ型多層半導体のＺｎＴｅ層の
みにｓｂの添加を行うため、製造工程が煩雑である。こ
れは、ＺｎＳｅ層にｓｂの添加を行うと、ｓｂがＺｎＳ
ｅ層中で深い準位を形成してしまい、これがＺｎＴｅ層
で生じたキャリアをトラップするため、−導電型層とし
ての多層半導体全体が高抵抗化してしまい、ｐ型缶導性
が損なわれるからである。

従って、本発明はｐ型ＺｎＴｅ−ＺｎＳｅ超格子のキャ
リア濃度を上げ、低抵抗化を図ることを技術的課題とす
る。さらに、本発明は製造工程が容易なｐ型ＺｎＴｅ−
ＺｎＳｅ超格子を提供するものである。

に）課題を解決するための手段 本発明は、ＺｎＴｅ単結晶層と、ＺｎＳｅ単結晶層とが
交互に積層された超格子であって、上記課題を解決する
ため、少なくとも上記ＺｎＴｅ単結晶層には、ｐ型不純
物としてＬｉが添加されていることを特徴とする。

（ホ）作用 ＺｎＴｅのｐ型不純物にＬｉを添加したものでは、ｓｂ
を添加したものに比してキャリア濃度を上げることがで
きる。またＬｉはＺｎＳｅ中で深い準位を形成しない。

（へ）実施例 以下に本発明の一実施例について詳述する。

先ず、ＺｎＴｅとＺｎＳｅの略中間の格子定数を有する
基板、例えばｐ型のＩｎＰを準備し、周知のＭＢＥ装置
の成長室に導入する。斯る成長室内の真空度は１０−”
ｔｏｒｒ以下に保持されている。また成長室にはＺｎ、
Ｔｅ、Ｓｅ、Ｌｉを収納した各セルが夫々の原料をＩｎ
Ｐ基板に向かって照射するよう配置されている。

次いで、ＩｎＰ基板を３２０℃に保持し、Ｚｎ、Ｔｅ、
Ｓｅの分子線強度を夫々Ｉ　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ、４
Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ、４　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒとす
ると共にＬｉセルの温度を２２０℃に設定する。しかる
後、ＩｎＰ基板に対して、Ｚｎ分子線及びＬｉ分子線を
連続的に照射し、Ｓｅ分子線とＴｅ分子線を１６秒周期
で交互に照射して、ＺｎＳｅ単結晶層とＺｎＴｅ単結晶
層とを交互にエピタキシャル成長する。

これによって成長される各層は、夫々１０形成度の層厚
に形成され、超格子となる。また、本実施例では不純物
となるＬｉが各層に一様に分布する。この時、ＺｎＳｅ
単結晶層に添加されたＬｉは深い準位を形成せず、キャ
リアのトラップとならないため、ＺｎＳｅ単結晶層は高
抵抗化しない。

第１図は本実施例によって作製された超格子のバンド構
造を示し、各層は図面左右方向に積層されている。図に
おいて、（１）はＺｎＴｅ単結晶層、（２）はＺｎＳｅ
単結晶層、（３）は伝導帯、（４）は価電子帯、（５）
はＺｎＴｅ単結晶層（１）とＺｎＳｅ単結晶層（２）と
の超格子によって伝導帯（３〉、価電子帯（４）に夫々
形成された量子準位である。

（６）はＺｎＴｅ単結晶層（１）中でアクセプタとして
働＜Ｌｉ原子、（７）はＺｎＴｅ単結晶層（１）中のＬ
ｉ原子（６）がイオン化して生じた正孔である。

而して本実施例のＺｎＴｅ−ＺｎＳｅ超格子では、超格
子によって形成される量子準位（５）間のバンド幅は約
２．５ｅＶとなる。また、超格子全体としての導電型は
ｐ型で、そのキャリア濃度は１×１０”ｃｍ−’となり
、ｓｂをアクセプタとして用いたものに比して約１０倍
となる。

即ち、斯るｎ型多層半導体の上に、アンドープＺｎＴｅ
層とＧａを添加したｎ型ＺｎＳｅ層とを交互に積層した
ｎ型多層半導体を形成することによって、発光ダイオー
ドが形成でき、その発光効率はｓｂを用いたものに比し
て約１０倍となる。

以上、本実施例ではアクセプタとなるＬｉをＺｎＴｅ単
結晶層（１）、ＺｎＳｅ単結晶層（２）に−様に添加し
たが、製造工程の煩雑さを考慮しなければＬｉをＺｎＴ
ｅ単結晶層（１）のみに添加し、ＺｎＳｅ単結晶層（２
）をアンドープとしても従来より大きなキャリア濃度が
得られる。

即ち、本実施例においても超格子によって形成される量
子準位（５）間のバンド幅は約２．５ｅＶとなり、超格
子全体としての導電型はｐ型で、そのキャリア濃度は１
Ｘ１０”ａｍ’″Ｓとなる。

（ト）発明の効果 本発明によれば、ＺｎＴｅ単結晶層とＺｎＳｅ単結晶層
との超格子の不純物としてＬｉを用いることによって、
ｐ型多層半導体のキャリア濃度を高くすることができる
・。即ち、本発明を発光素子に適用すれば発光効率を向
上することができる。

またＬｉはＺｎＳｅ中で深い準位を形成しないため、Ｚ
ｎＴｅ単結晶層、ＺｎＳｅ単結晶層の各層に一様に添加
しても良い。即ち、Ｌｉを一様に供給することによって
、製造の際の工程を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のバンド構造を示す模式図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＺｎＴｅ単結晶層と、ＺｎＳｅ単結晶層とが交互
   に積層された超格子において、少なくとも上記ＺｎＴｅ
   単結晶層には、ｐ型不純物としてＬｉが添加されている
   ことを特徴とするＺｎＴｅとＺｎＳｅからなる超格子。