JPH0410669A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0410669A
JPH0410669A JP2113647A JP11364790A JPH0410669A JP H0410669 A JPH0410669 A JP H0410669A JP 2113647 A JP2113647 A JP 2113647A JP 11364790 A JP11364790 A JP 11364790A JP H0410669 A JPH0410669 A JP H0410669A
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JP
Japan
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zncdsse
semiconductor
substrate
lattice
epitaxial layer
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JP2113647A
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English (en)
Inventor
Shigeo Fujita
茂夫 藤田
Shizuo Fujita
藤田 靜雄
Masayuki Imaizumi
昌之 今泉
Yoshitaka Morishita
森下 義隆
Kenichi Otsuka
健一 大塚
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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ZnS、ZnSe、CdS、CdSeから構成
されるZnCdSSe系混晶半導体の半導体装置への適
用に関し、更に詳しくは非常に視感度の良い青色で発光
する半導体装置や耐酸化性に優れた半導体装置に関する
ものである。
「従来の技術] 第5図は例えば特開昭61−161777号公報に示さ
れている従来のGaAs単結晶基板に格子整合する周期
律表■族〜■族混晶半導体により構成される注入型で青
色に発光する半導体装置(発光ダイオード)であり、第
5図において、(1)はn型G a A s単結晶基板
、(2)はZ nCdSエピタキシャル層、(13)及
び(23)は電極、(20)はpn接合面、(21)は
n型Z nCdSエピタキシャル層、(22)はp型Z
nCd5エピタキシャル層である。
次に、第5図に示す半導体装置の作用について説明する
。第5図に示すZnCd5混晶半導体により構成された
半導体装置の構造の特徴は、(2)のZnCd5混晶半
導体からなるエピタキシャル層にあるため、まず、この
材料について説明する。
CdS、ZnSはいずれも閃亜鉛鉱型結晶構造を有する
化合物半導体であり、結晶の格子定数は前者が約5.8
2人、後者が約5.41人である。また、禁制帯幅は前
者が2.36eV、後者が368eVてあり、この両者
の混合物は均一な閃亜鉛鉱型結晶構造の混晶半導体とな
る。
ところで、G a A s単結晶は同じく閃亜鉛鉱型績
凸構造をもち、格子定数が約5.65人である。
この値はCdS、ZnSの格子定数の中間の値であるた
め、混晶の組成比を適当に選べば、G aA s単結晶
基板の格子定数と一致した格子定数をもつZ nCdS
混晶をエピタキシャル成長させることが可能である。ま
た、GaAs単結晶基板に格子整合する組成のZnCd
5混晶の禁制帯幅は約2.9eVてあり、発光波長に直
すと約430nmで青色に対応する。以上のことより、
ZnCd5は青色半導体発光装置用材料として用いるこ
とができる。
第5図に示した半導体装置の構造は、Z nCdS混晶
半導体を用いた発光ダイオードの1例であり、電極(1
3)及び(23)間の基板側の電極(13)が負となる
ように電圧を印加すると、エピタキシャル層(2〉中の
pn接合面(20)においてn型層(21)中の電子と
p型層(22)中の正孔が再結合し、青色の発光を生じ
る。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来のG a A s単結晶基板に格子
整合するエピタキシャル層により構成されている青色で
発光する上記半導体装置は、キャリアの閉じ込め構造を
有していないので、キャリアの発光再結合確率が低く、
そのため発光効率が低い。更に、ZnCd5の発光波長
は430nmであるため青色としての視感度が低く、表
示装置に使う場合には問題があった。
また、■〜V族半導体材料を用い素子を作製する場合、
特にAIを構成元素とした材料を用いる場合には、空気
中の酸素あるいは水により半導体材料が酸化され、素子
特性が劣化し、素子の十分な信頼性が得られないという
問題が生ずる。
本発明は上記のような問題点を解決するなめになされた
もので、発光効率が高く、信頼性が高く、非常に視感度
の良い青色で発光する半導体装置を得ることを目的とし
ており、更に、ZnCdSSe系混晶半導体が■族〜■
族化合物半導体単結晶基板に格子整合することを用いて
信頼性の高い半導体装置並びに良質の保護膜を提供する
ことを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る半導体装置は、DI−V族化合物半導体単
結晶基板上に、該基板と格子整合を容易にとれるZnS
、ZnSe、CdS、CdSeから構成されるZnCd
SSe系混晶半導体を積層したものである。
また、本発明の他の実施態様に係る半導体装置は、Zn
S、ZnSe、CdS、CdSeから構成されるZnC
dSSe系混晶半導体を表面保護膜として用いたもので
ある。
ここで、本発明の半導体装置において中心的な役割を果
たすZnCdSSe系混晶半導体について説明する。第
2図にZnS、ZnSe、CdS、CdSeの混合比に
対する禁制帯幅の関係を示す。
第2図中の破線で示した組成において ZnCdSSe系混晶半導体はGaP−GaAs、In
P単結晶と格子整合する。例えばG a A s単結晶
に格子整合する破線上の組成において、(ア)点の組成
で禁制帯幅は最小値的2.6eVをとる。
破線上を(ア)点の組成より(イ)点の組成へ、または
(ア)点の組成より(つ)点の組成へ近付くに従い禁制
帯幅は連続的に大きくなる。G a A s単結晶に格
子整合する場合、禁制帯幅の最大値は(イ)点の組成に
おける約2.85eVである。
第3図にZnS、ZnSe、CdS、CdSeの混合比
に対する比誘電率の関係を示す。比誘電率の大小関係は
ほぼそのまま屈折率の大小関係に対応する。第3図中の
破線は第2図に記した破線と同じものであり、例えばG
aAs単結晶に格子整合する組成を示す破線上を(ア)
点より〈イ)点へ組成が変化すると、比誘電率すなわち
屈折率は連続的に小さくなる。同様の関係はGaP、I
nPについても成り立つ。
ZnCdSSe系混晶半導体は以上のような性質をもっ
ているため、■−V族基板に格子整合する組成条件にお
いて、後に第1図の実施例で詳しく説明するようにキャ
リア閉じ込め構造、光閉じ込め構造を形成することが可
能である。
これに対し、従来技術として説明したZ nCdS系混
晶半導体では、■〜V族基板に格子整合する組成条件に
おいて、第1図に示すようなキャリア閉じ込め構造、光
閉じ込め構造を形成することはできない。
また、■−V族半導体材料を用い半導体装置を作製する
場合、特にA1を構成元素とした材料を用いる場合には
、上述のように空気中の酸素あるいは水により半導体材
料が酸化され、半導体装置特性が劣化し、半導体装置の
十分な信頼性が得られないという問題を生ずる。
この場合には、上記ZnCdSSe膜を表面保護膜とし
て半導体素子表面に堆積すれば、半導体装置を酸化から
確実に防ぐことが可能である。これは、ZnCdSSe
膜がS、Seといった■族元素の化合物であり、酸素も
■族元素であるため、ZnCdSSe膜は酸素の影響を
ほとんど受けないためである。また、ZnCdSSe系
混晶半導体は種々の■−■族半導体材料に完全に格子整
合するため、素子とその雰囲気とを確実に遮断すること
ができるからである。
このように・ZnCdSSe膜を半導体素子の表面保護
膜として使用することがZnCdSSe系混晶半導体の
半導体装置への第2の適用態様である。
[作  用] ZnCdSSe系混晶半導体は、上記のようにGaAs
単結晶に格子整合する組成を用いて禁制帯幅を約2.6
eVから約2.85eVまで連続的に任意の値に設定す
ることができる。このため、GaAs基板上にG a 
A g単結晶に格子整合する条件で、高品質の異種接合
を形成することが可能であり、キャリアに対して障壁層
を設けることができる。
また、半導体発光装置を作製する際、発光波長を非常に
視感度の良い青色とすることができる。
また、ZnCdSSe系混晶半導体は酸素の影響をほと
んど受けず且つ種々のIII−V族生導体材料に完全に
格子整合するため、素子とその雰囲気とを確実に遮断す
ることができ、半導体装置の保護膜として効果的である
[実 施 例] 以下、図を用いて本発明の半導体装置を更に説明する。
実施例1 8〜 第1図において、(1)はn型G a A s単結晶基
板、(24)はG a A s単結晶基板に格子整合す
るZnCdSSe系混晶半導体エピタキシャル層、(3
1)及び(32)は電極、(21)はn型ZnCdSS
eエピタキシャル層(キャリア閉じ込め層)、(23)
はn型ZnCdSSeエピタキシャル層(キャリア閉じ
込め層)、(22)はZnCdSSe発光層である。
次に、第1図に示す半導体装置の動作について説明する
。第1図において、例えばn型ZnCdSSeエピタキ
シャル層(n型キャリア閉じ込め層021)、p型Zn
Cd55el:ピタキシャル層(n型キャリア閉じ込め
層)(23)を第2図に示す(イ)点の組成のZ no
、<Cdo、a Sとし、ZnCdSSe発光層(22
)を第2図に示す(ア)点の組成のZno、aCdo、
zSo4Seo、sとした場合に、これらのエピタキシ
ャル層はG a A s単結晶基板に格子整合し、禁制
帯幅はn型ZnCdSSeエピタキシャル層(21)及
びn型ZnCdSSeエピタキシャル層(23)が約2
.9eV、ZnCdSSe発光層(22)が約2.6e
Vとなる。この場合、発光領域と閉じ込め領域との禁制
帯幅の差が約0.3eVとなるため、発光領域内へのキ
ャリアの閉じ込めが可能となる。
第1図において、電極(31)及び(32)間の基板側
の電極(31)が負になるように電圧を印加すると、発
光領域にキャリアが効率良く注入され、電子と正孔の再
結合により高効率で発光する。また、この時の発光波長
は約2.6eVであるので非常に視感度の良い青色(約
480nm)での発光となる。
なお、この時、第3図に示す通り(ア)点の屈折率は(
イ)点の屈折率に比べて大きな値である。これにより上
記の発光領域へのキャリアの閉じ込めに加えて、光の閉
じ込めも可能である。この結果、第1図に示す構造によ
り効率よく誘導放出を生じさせることができる。
なお、」1記実施例では用いるZnCd55elA混晶
半導体の組成の1例を示したが、GaAs単結晶基板に
格子整合するZnCdSSe混晶の組成は第2図に示し
た破線トの任意の組成であるため、この組成を用い発光
領域と発光領域よりも禁制帯幅の大きな閉じ込め領域を
形成すれば、G a A s基板上に高効率の青色発光
装置を作製できる。
また、ZnCdSSe系混晶半導体は、G a A s
基板上でG a A s単結晶に格子整合する条件にお
いて、禁制帯幅及び屈折率を連続的に変えられる。この
ことを用いて、ZnCdSSe系混晶半導体により、G
aAs基板上に青色で発光するG RI N −S C
I−I(graded 1ndex 5eparate
 confinement1+eterostruct
ure)il造の半導体レーザを作製することもできる
また、GaAs単結晶に格子整合し、且つ異なる組成の
複数のZnCdSSe系混晶半導体薄膜を積層すること
により、G a A s単結晶基板上に高品質の量子井
戸構造、MQW(multi quantu+n u+
ell)il造などの量子構造を形成することもできる
ZnCdSSe系混晶半導体が格子接合する単結晶基板
には、G a A s以外にG aP、InP、Geな
どがあり、これらの単結晶基板上にも、欠陥のない高品
質の、ZnCdSSe混晶半導体エピタキシャル層を積
層させることができる。
本発明により得られる青色発光半導体装置は非常に視感
度が良いため、フルカラー平面デイスプレィ、白色平面
光源などへ応用することができる。
また、光デイスクメモリ用光源として本発明による青色
半導体レーザを用いれば、現在よりも記録密度を上げる
ことも可能となる。
実施例2 第4図にHP T (hetero、1unetion
 phot。
transistor)の表面保護膜にZnCdSSe
系混晶半導体を用いた例を示す。第4図中、(1)はn
型GaAs単結晶基板、(42)はn型AlGaAsエ
ピタキシャル層、(43)はA IG aA sエピタ
キシャル層(受光部)、(44)はp型A(GaAsエ
ピタキシャル層、(45)及び(46)は電極、(47
)はZnCdSSe表面保護膜である。
なお、第4図に示す半導体装置のように、G a A 
s単結晶基板に格子整合する材料系には、A I G 
a A s系混晶半導体、InGaAIP系混晶半導体
、5iGe系混晶半導体があるが、これらの材料をG 
a A s基板上にエピタキシャル成長させる場合には
、G a A s単結晶に格子整合するZnCdSSe
混晶半導体との間に、良質の異種接合を形成するものと
考えられる。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば■〜■族単結晶基板に格
子整合するZnCdSSe系混晶半導体を用いて半導体
装置を構成したので信頼性の高いものが得られ、発光装
置においては、高効率で非常に視感度の良い青色で発光
するものが得られる効果がある。また、AIなどを空気
中の酸素から1守る表面保護膜としての効果も得られる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置の1実施態様を示す構成図
であり、第2図はZnCdSSeの組成と禁制帯幅の関
係を示す図であり、第3図はZnCdSSeの組成と誘
電率の関係を示す図であり、第4図はZnCdSSe膜
をHPTの表面保護膜に応用した構成図であり、第5図
は従来の青色で発光する半導体装置の構成図である。図
中、1・・・n型G a A s単結晶基板、21・・
−n型ZnCdSSeエピタキシャル層、22−= Z
 nCds S e、発光層、23・p型ZnCdSS
eエピタキシャル屑、24・・・ZnCdSSeエピタ
キシャル層、31及び32・・電極、42・・r1型A
NGaAsエピタキシャル層、43・・・A I G 
a A sエピタキシャルM(受光部)、44・・・p
型A I G a A sエピタキシャル層、45及び
46・・・電極、47− Z nCdS S e表面保
護膜。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、III−V族化合物半導体単結晶基板上に、該基板と
    格子整合を容易にとれるZnS、ZnSe、CdS、C
    dSeから構成されるZnCdSSe系混晶半導体を積
    層することを特徴とする半導体装置。 2、ZnS、ZnSe、CdS、CdSeから構成され
    るZnCdSSe系混晶半導体を表面保護膜として用い
    ることを特徴とする半導体装置。
JP2113647A 1990-04-27 1990-04-27 半導体装置 Pending JPH0410669A (ja)

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JP2113647A JPH0410669A (ja) 1990-04-27 1990-04-27 半導体装置

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JP2113647A JPH0410669A (ja) 1990-04-27 1990-04-27 半導体装置

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JPH0410669A true JPH0410669A (ja) 1992-01-14

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JP2113647A Pending JPH0410669A (ja) 1990-04-27 1990-04-27 半導体装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012528481A (ja) * 2009-05-26 2012-11-12 ユニバーシティ オブ ソウル インダストリー コーポレーション ファウンデーション 光検出器
US8681411B2 (en) 2009-08-21 2014-03-25 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Polariton mode optical switch with composite structure
US8748862B2 (en) 2009-07-06 2014-06-10 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Compound semiconductors
US8802481B2 (en) 2009-07-06 2014-08-12 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Photodetector capable of detecting the visible light spectrum
US8809834B2 (en) 2009-07-06 2014-08-19 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Photodetector capable of detecting long wavelength radiation

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012528481A (ja) * 2009-05-26 2012-11-12 ユニバーシティ オブ ソウル インダストリー コーポレーション ファウンデーション 光検出器
US8748862B2 (en) 2009-07-06 2014-06-10 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Compound semiconductors
US8802481B2 (en) 2009-07-06 2014-08-12 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Photodetector capable of detecting the visible light spectrum
US8809834B2 (en) 2009-07-06 2014-08-19 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Photodetector capable of detecting long wavelength radiation
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