JPH04188678A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH04188678A JPH04188678A JP2313552A JP31355290A JPH04188678A JP H04188678 A JPH04188678 A JP H04188678A JP 2313552 A JP2313552 A JP 2313552A JP 31355290 A JP31355290 A JP 31355290A JP H04188678 A JPH04188678 A JP H04188678A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
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- Led Devices (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は 青色発光素子に関するものであり、表示機器
や光情報処理機器に用いられるものであ従来の技術 半導体を用いた 青色発光素子の従来技術として、六方
晶ＳｉＣ（炭化ケイ素）のｐｎ接合を用いた青色発光ダ
イオードが存在すも これは六方晶ＳｉＣにＰ型不純物
としてＡ１またはＢを、ｎ型不純物としてＮまたはＰを
添加することによりＳｉＣの伝導形や伝導度を自由に制
御できる技術を用いて製作されている。
や光情報処理機器に用いられるものであ従来の技術 半導体を用いた 青色発光素子の従来技術として、六方
晶ＳｉＣ（炭化ケイ素）のｐｎ接合を用いた青色発光ダ
イオードが存在すも これは六方晶ＳｉＣにＰ型不純物
としてＡ１またはＢを、ｎ型不純物としてＮまたはＰを
添加することによりＳｉＣの伝導形や伝導度を自由に制
御できる技術を用いて製作されている。
発明が解決しようとする課題
しかし 六方晶５ｉＣ４＆ 間接遷移型半導体である
たべ 不純物準位を介した発光しか得られな（ｔこれ０
表 発光ダイオードの発光効率を著しく制限している。
たべ 不純物準位を介した発光しか得られな（ｔこれ０
表 発光ダイオードの発光効率を著しく制限している。
さらに この発光機構においては 電子、正孔の反転分
布は不可能であり、青色のレーザ発振は実現できないと
いう問題点を有す４ＺｎＳ （硫化亜鉛）、Ｚｎ５ｅ
（セレン化亜鉛）ζよ 直接遷移型半導体であり、禁制
帯幅が２゜ＴｅＶ以上存在するたべ 青色発光可能な材
料であも しかし現＆ ＧａやＣ１を添加してｎ形の
伝導制御はできているものへ いかなる不純物を添加し
ても低抵抗Ｐ形結晶は得られていな（〜 従って、ｐｎ
接合が形成できていないた６ ＺｎＳ、Ｚｎ５ｅを用
いた青色発光ダイオードは実現されていな１．％ 本発明は 従来作製されている青色発光ダイオードの発
光効率を向上させ、青色レーザ発振を得ようとするもの
である。
布は不可能であり、青色のレーザ発振は実現できないと
いう問題点を有す４ＺｎＳ （硫化亜鉛）、Ｚｎ５ｅ
（セレン化亜鉛）ζよ 直接遷移型半導体であり、禁制
帯幅が２゜ＴｅＶ以上存在するたべ 青色発光可能な材
料であも しかし現＆ ＧａやＣ１を添加してｎ形の
伝導制御はできているものへ いかなる不純物を添加し
ても低抵抗Ｐ形結晶は得られていな（〜 従って、ｐｎ
接合が形成できていないた６ ＺｎＳ、Ｚｎ５ｅを用
いた青色発光ダイオードは実現されていな１．％ 本発明は 従来作製されている青色発光ダイオードの発
光効率を向上させ、青色レーザ発振を得ようとするもの
である。
課題を解決するための手段
本発明ζＬＰ形六方晶ＳｉＣ基板上に 真性また（よｎ
形のＺｎＳｘＳｅ１ −Ｘ ｘ（０≦ｘ≦１）層を形成
し さらにその上に 前記ＺＴＩＳＸ Ｓｅ＋ −ｘよ
りもＳ組成の大きいｎ形のＺｎ５ｉ＋Ｓｅ＋−ｖ （０
＜ ｙ≦１．ｘ＜ｙ）層を形成することにより、ダブル
へテロ接合構造を構成すム 作用 上に述べたダブルへテロ接合構造に 順方向電圧を印加
すると、Ｐ形六方晶ＳｉＣ中の正［ｎ形Ｚｎ５ｉ＋ Ｓ
ｅ＋ −ｖ中の電子がそれぞれ 井戸層であるＺＴＩＳ
Ｘ３６＋−ｘ層に注入され 再結合する。井戸層（よ
直接遷移型半導体であり、禁制帯幅が２．７ｅＶ以上で
あることか板 高輝度の青色発光が得られる。
形のＺｎＳｘＳｅ１ −Ｘ ｘ（０≦ｘ≦１）層を形成
し さらにその上に 前記ＺＴＩＳＸ Ｓｅ＋ −ｘよ
りもＳ組成の大きいｎ形のＺｎ５ｉ＋Ｓｅ＋−ｖ （０
＜ ｙ≦１．ｘ＜ｙ）層を形成することにより、ダブル
へテロ接合構造を構成すム 作用 上に述べたダブルへテロ接合構造に 順方向電圧を印加
すると、Ｐ形六方晶ＳｉＣ中の正［ｎ形Ｚｎ５ｉ＋ Ｓ
ｅ＋ −ｖ中の電子がそれぞれ 井戸層であるＺＴＩＳ
Ｘ３６＋−ｘ層に注入され 再結合する。井戸層（よ
直接遷移型半導体であり、禁制帯幅が２．７ｅＶ以上で
あることか板 高輝度の青色発光が得られる。
実施例
本発明の一実施例による青色発光素子の模式図を第１図
に示す。ＳｉＣ基板１１の上層に Ｐ形ＳｉＣ層１２を
結晶成長す、４ＰＰ形ｉＣ層１２の形成に（よ イオン
注入や不純物拡散を用いてもよｔ、％ 次に Ｐ形Ｓ
ｉＣ層１２上に 真性Ｚｎ５ｅ層１３Ｓｎ形ＺｎＳｘＳ
ｅ１−ｘ層１４を順次成長する。 ドライエツチングに
よって真性Ｚｎ５ｅ層１３及びｎ形ＺｎＳ＊ Ｓｅ＋
−１層１４の一部を選択除去した後、 ｎ形Ｚｎ５ｘ
Ｓｅ＋−０層１４上に ｎ形オーム性電極１５を、Ｐ形
５ｉＣ１２上にＰ形オーム性電極１６を形成すも 電極
１６．電極１５間番二 順方向電圧１７を印加すると、
直接遷移型半導体である真性Ｚｎ５ｅ層１３から青色光
が得られる。
に示す。ＳｉＣ基板１１の上層に Ｐ形ＳｉＣ層１２を
結晶成長す、４ＰＰ形ｉＣ層１２の形成に（よ イオン
注入や不純物拡散を用いてもよｔ、％ 次に Ｐ形Ｓ
ｉＣ層１２上に 真性Ｚｎ５ｅ層１３Ｓｎ形ＺｎＳｘＳ
ｅ１−ｘ層１４を順次成長する。 ドライエツチングに
よって真性Ｚｎ５ｅ層１３及びｎ形ＺｎＳ＊ Ｓｅ＋
−１層１４の一部を選択除去した後、 ｎ形Ｚｎ５ｘ
Ｓｅ＋−０層１４上に ｎ形オーム性電極１５を、Ｐ形
５ｉＣ１２上にＰ形オーム性電極１６を形成すも 電極
１６．電極１５間番二 順方向電圧１７を印加すると、
直接遷移型半導体である真性Ｚｎ５ｅ層１３から青色光
が得られる。
本発明による青色発光素子のエネルギーバンド図を第２
図に示す。第２図を用いて発光原理を説明する。ＳｉＣ
，Ｚｎ５ｅ、 ＺｎＳの禁制帯幅がそれぞれ 室温で３
． ＯｅＶ、 ２．７ｅＶ、 ３．７ｅＶであることか
社 本異種接合構造において、Ｚｎ５ｅ層１３は量子井
戸となる。ｎ形ＺｎＳｘＳｅ１−ｘ層１４に存在する電
子２１ハ 順方向電圧印加により、Ｚｎ５ｅ層１３内
へ注入される。Ｐ形ＳｉＣ層１２に存在する正孔２１．
順方向電圧印加によりＺｎ５ｅ層１３内へ注入され
る。電子２１と正孔２２力＜、Ｚｎ５ｅ層１３内で再結
合し 青色の出射光２３が発生する。
図に示す。第２図を用いて発光原理を説明する。ＳｉＣ
，Ｚｎ５ｅ、 ＺｎＳの禁制帯幅がそれぞれ 室温で３
． ＯｅＶ、 ２．７ｅＶ、 ３．７ｅＶであることか
社 本異種接合構造において、Ｚｎ５ｅ層１３は量子井
戸となる。ｎ形ＺｎＳｘＳｅ１−ｘ層１４に存在する電
子２１ハ 順方向電圧印加により、Ｚｎ５ｅ層１３内
へ注入される。Ｐ形ＳｉＣ層１２に存在する正孔２１．
順方向電圧印加によりＺｎ５ｅ層１３内へ注入され
る。電子２１と正孔２２力＜、Ｚｎ５ｅ層１３内で再結
合し 青色の出射光２３が発生する。
Ｚｎ５ｅは直接遷移型半導体であり、バンド間遷移が可
能であるた敢 発光効率ζｉ ＳｉＣに比較して著し
く高ｂ〜 本発明の素子（よ 量子井戸構造を形成して
おり、電子の反転分布が可能であり、 レーザ発振を実
現し得る。
能であるた敢 発光効率ζｉ ＳｉＣに比較して著し
く高ｂ〜 本発明の素子（よ 量子井戸構造を形成して
おり、電子の反転分布が可能であり、 レーザ発振を実
現し得る。
本発明の青色発光素子の具体例を第１図を用いて説明す
る。ＳｉＣ基板１１にはアーチラン法で作製した６Ｈ−
３ｉＣ単結晶を用い九 ＳｉＣ基板１１上に ＳｉＨ４
とＣｓＨ・を用いた化学的気相成長法によりＰ形５ｉＣ
１２を１μｍ成長しｙ＝ Ｐ形の不純物添加にはＢＨ
ｓを用いて、Ｂを添加し九 正孔濃度はＩ Ｘ １０”
Ｃｍ−’である。
る。ＳｉＣ基板１１にはアーチラン法で作製した６Ｈ−
３ｉＣ単結晶を用い九 ＳｉＣ基板１１上に ＳｉＨ４
とＣｓＨ・を用いた化学的気相成長法によりＰ形５ｉＣ
１２を１μｍ成長しｙ＝ Ｐ形の不純物添加にはＢＨ
ｓを用いて、Ｂを添加し九 正孔濃度はＩ Ｘ １０”
Ｃｍ−’である。
次＆ミ ジメチル亜鉛、Ｈ２Ｓｅ、Ｈ２Ｓを用いた有機
金属気相成長法により、真性Ｚｎ５ｅ１３． ｎ形Ｚｎ
５ｓ 、 ４Ｓｅｓ 、 ｅをそれぞれ０．５μｍおよ
び１μｍ連続成長し′Ｆｏ ｎ形の不純物添加には ト
リメチルガリウムを用いてＧａを添加し九 次にＺｎ５
ｅ層１３．ｎ形ＺＴＩＳＩ 、 ４Ｓｅａ 、 ｅ層１
４を幅５μｍのストライブを残して、反応性イオンエツ
チングにより除去した エツチングガスには塩素を用い
ｔも 次にｎ形Ｚｎ５ｉ、ａＳｅｓ、＠１４上にＩｎ電極１５
を、Ｐ形５ｉｃ１２上にＡｕ／Ｇａ電極１６をそれぞれ
蒸着り、 Ｈａ雰囲気中４００℃１分間の熱処理によ
り、オーム性電極を形成し九 電極１５．電極１６間り
２■の順方向電圧を印加したとこ’ｈ Ｚｎ５ｅ層１
３から青色の発光が観測された 発光強度ｆａｔ、、
Ｌｏｏｍｃｄであり、従来ＳｉＣを用いた発光ダイオ
ードの約１０倍の出力が得られ九発光波長ｉ；Ｌ ４
６０ｎｍであり、Ｚｎ５ｅバンド端での発光であること
力く確言忍されｔ島 発明の効果 本発明により、高輝度の青色発光素子が実現される。こ
れ（よ 平面表示装置等への用途が極めて高しも
金属気相成長法により、真性Ｚｎ５ｅ１３． ｎ形Ｚｎ
５ｓ 、 ４Ｓｅｓ 、 ｅをそれぞれ０．５μｍおよ
び１μｍ連続成長し′Ｆｏ ｎ形の不純物添加には ト
リメチルガリウムを用いてＧａを添加し九 次にＺｎ５
ｅ層１３．ｎ形ＺＴＩＳＩ 、 ４Ｓｅａ 、 ｅ層１
４を幅５μｍのストライブを残して、反応性イオンエツ
チングにより除去した エツチングガスには塩素を用い
ｔも 次にｎ形Ｚｎ５ｉ、ａＳｅｓ、＠１４上にＩｎ電極１５
を、Ｐ形５ｉｃ１２上にＡｕ／Ｇａ電極１６をそれぞれ
蒸着り、 Ｈａ雰囲気中４００℃１分間の熱処理によ
り、オーム性電極を形成し九 電極１５．電極１６間り
２■の順方向電圧を印加したとこ’ｈ Ｚｎ５ｅ層１
３から青色の発光が観測された 発光強度ｆａｔ、、
Ｌｏｏｍｃｄであり、従来ＳｉＣを用いた発光ダイオ
ードの約１０倍の出力が得られ九発光波長ｉ；Ｌ ４
６０ｎｍであり、Ｚｎ５ｅバンド端での発光であること
力く確言忍されｔ島 発明の効果 本発明により、高輝度の青色発光素子が実現される。こ
れ（よ 平面表示装置等への用途が極めて高しも
第１図は本発明の一実施例の青色発光素子の模式断面は
第２図は本発明による青色発光素子のエネルギーバン
ド図である。 １１・・・・ＳｉＣ基板、 １２・・・・Ｐ形ＳｉＣ［
１３・・・・真性Ｚｎ５ｅ［１４・・・・ｎ形ＺｎＳｘ
Ｓｅ１−＋１５． １５・・・・ｎ形オーム性電極１６
・・・・Ｐ形オーム性電梃１７・・・・印加電凪 ２１
・・・・電子、２２・・・・正孔代理人の氏名 弁理士
小鍜治 明 ほか２名１１図 籐２図 ２２正ＪＬｌ
第２図は本発明による青色発光素子のエネルギーバン
ド図である。 １１・・・・ＳｉＣ基板、 １２・・・・Ｐ形ＳｉＣ［
１３・・・・真性Ｚｎ５ｅ［１４・・・・ｎ形ＺｎＳｘ
Ｓｅ１−＋１５． １５・・・・ｎ形オーム性電極１６
・・・・Ｐ形オーム性電梃１７・・・・印加電凪 ２１
・・・・電子、２２・・・・正孔代理人の氏名 弁理士
小鍜治 明 ほか２名１１図 籐２図 ２２正ＪＬｌ
Claims (1)
- Ｐ形六方晶ＳｉＣ基板上に真性またはｎ形のＺｎＳ＿ｘ
Ｓ＿１＿−＿ｘ（０≦ｘ≦１）層を有し、前記ＺｎＳ＿
ｘＳｅ＿１＿−＿ｘ層上に前記ＺｎＳ＿ｘＳｅ＿１＿−
＿ｘよりもＳ組成の大きいｎ形ＺｎＳ＿ｙＳｅ＿ｒ＿ｙ
（０≦ｙ≦１、ｘ＜ｙ）層を有することを特徴とする半
導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2313552A JPH04188678A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2313552A JPH04188678A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04188678A true JPH04188678A (ja) | 1992-07-07 |
Family
ID=18042696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2313552A Pending JPH04188678A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04188678A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997011518A1 (en) * | 1995-09-18 | 1997-03-27 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor material, method of producing the semiconductor material, and semiconductor device |
| US6255198B1 (en) | 1998-11-24 | 2001-07-03 | North Carolina State University | Methods of fabricating gallium nitride microelectronic layers on silicon layers and gallium nitride microelectronic structures formed thereby |
| US6261929B1 (en) | 2000-02-24 | 2001-07-17 | North Carolina State University | Methods of forming a plurality of semiconductor layers using spaced trench arrays |
| US6376339B2 (en) | 1998-11-24 | 2002-04-23 | North Carolina State University | Pendeoepitaxial methods of fabricating gallium nitride semiconductor layers on silicon carbide substrates by lateral growth from sidewalls of masked posts, and gallium nitride semiconductor structures fabricated thereby |
| US6380108B1 (en) | 1999-12-21 | 2002-04-30 | North Carolina State University | Pendeoepitaxial methods of fabricating gallium nitride semiconductor layers on weak posts, and gallium nitride semiconductor structures fabricated thereby |
| US6403451B1 (en) | 2000-02-09 | 2002-06-11 | Noerh Carolina State University | Methods of fabricating gallium nitride semiconductor layers on substrates including non-gallium nitride posts |
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| US6897483B2 (en) | 1998-06-10 | 2005-05-24 | North Carolina State University | Second gallium nitride layers that extend into trenches in first gallium nitride layers |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP2313552A patent/JPH04188678A/ja active Pending
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