JPH04188880A - 化合物半導体発光素子 - Google Patents
化合物半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH04188880A JPH04188880A JP2318745A JP31874590A JPH04188880A JP H04188880 A JPH04188880 A JP H04188880A JP 2318745 A JP2318745 A JP 2318745A JP 31874590 A JP31874590 A JP 31874590A JP H04188880 A JPH04188880 A JP H04188880A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zns
- light emitting
- layer
- type
- compound semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 34
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 119
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract 6
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 17
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000011630 iodine Substances 0.000 abstract description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- 229910000952 Be alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 101100264195 Caenorhabditis elegans app-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Substances OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/49105—Connecting at different heights
- H01L2224/49107—Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/0132—Binary Alloys
- H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- 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。
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、化合物半導体のなかでもバンドギャップが大
きいＩＩ−ＶＩ挨化合物半導体であるＺｎＳ。
きいＩＩ−ＶＩ挨化合物半導体であるＺｎＳ。
ＺｎＳ ｅ等及びそれらの７昆晶化合物半導体を用いた
、発光効率が高い可視短波長発光素子（青色発光素子）
に関するものである。
、発光効率が高い可視短波長発光素子（青色発光素子）
に関するものである。
〈従来の技術〉
ＺｎＳ単結晶発光層として用いた従来の青色発光素子の
例（”ＺｎＳ ｂｌｕｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏ
ｄｅｓｗｉｔｈ ａｎ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｑｕ
ａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ ５Ｘ１０
”、Ｈ，Ｋａｔａｙａｍａ＋ Ｓ、Ｏｄａ ａｎｄＨ
，Ｋｕｋｉｍｏｔｏ＋Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔｌ
、２７（＋９７５ ）６９７ ）を第９図に示す。同図
において、３１は高圧熔融法により作成したＺｎＳバル
ク単結晶を１０％のＡ７７を添加した熔融Ｚｎ中におい
て、９００℃で１０〜２４時間熱処理して得られた抵抗
率１０〜１００ΩＣｍのｎ型ＺｎＳ単結晶基板であり、
この１１添加ｚｎＳバルク単結晶が発光層になっている
。３２は、このＺｎＳ単結晶基板３１を真空中で４００
°Ｃで６０〜１００秒熱処理することによりＺｎＳ単結
晶基板表面に形成した高抵抗（絶縁性）のＺｎＳ轡であ
る。
例（”ＺｎＳ ｂｌｕｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏ
ｄｅｓｗｉｔｈ ａｎ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｑｕ
ａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ ５Ｘ１０
”、Ｈ，Ｋａｔａｙａｍａ＋ Ｓ、Ｏｄａ ａｎｄＨ
，Ｋｕｋｉｍｏｔｏ＋Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔｌ
、２７（＋９７５ ）６９７ ）を第９図に示す。同図
において、３１は高圧熔融法により作成したＺｎＳバル
ク単結晶を１０％のＡ７７を添加した熔融Ｚｎ中におい
て、９００℃で１０〜２４時間熱処理して得られた抵抗
率１０〜１００ΩＣｍのｎ型ＺｎＳ単結晶基板であり、
この１１添加ｚｎＳバルク単結晶が発光層になっている
。３２は、このＺｎＳ単結晶基板３１を真空中で４００
°Ｃで６０〜１００秒熱処理することによりＺｎＳ単結
晶基板表面に形成した高抵抗（絶縁性）のＺｎＳ轡であ
る。
３３は、高抵抗Ｚｎ５ｌ蕾３２上にＡｕを蒸着して形成
した正電極、３４はｎ型ＺｎＳ単結晶基板３１の清浄な
臂開面上にＡ／を蒸着して形成した負電極である。この
発光素子において、順方向に約１０Ｖの電圧を印加する
ことにより室温で４６５ｎｍにピークをもつ青色の発光
が得られている。
した正電極、３４はｎ型ＺｎＳ単結晶基板３１の清浄な
臂開面上にＡ／を蒸着して形成した負電極である。この
発光素子において、順方向に約１０Ｖの電圧を印加する
ことにより室温で４６５ｎｍにピークをもつ青色の発光
が得られている。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかし、上記のバルクＺｎＳ単結晶を発光層として用い
た従来の青色発光素子では、発光層中の不純物（Ａ／）
の濃度を厳密に制御することは困難であり、高輝度の発
光を得るための最適な不純物濃度は不明であった。さら
に、発光輝度、スペクトル等の発光特性、あるいは素子
抵抗などの電気的特性を制御することが困難であり、高
輝度の青色発光素子を再現性良く作成することが極めて
困難であるという問題点を有していた。
た従来の青色発光素子では、発光層中の不純物（Ａ／）
の濃度を厳密に制御することは困難であり、高輝度の発
光を得るための最適な不純物濃度は不明であった。さら
に、発光輝度、スペクトル等の発光特性、あるいは素子
抵抗などの電気的特性を制御することが困難であり、高
輝度の青色発光素子を再現性良く作成することが極めて
困難であるという問題点を有していた。
本発明は、以上で説明した従来のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体などのバンドギャップの大きい半導体発光素子がも
つ課Ｊを解消し、高効率の発光層で形成された青色化合
物半導体発光素子を提供することを目的としている。
導体などのバンドギャップの大きい半導体発光素子がも
つ課Ｊを解消し、高効率の発光層で形成された青色化合
物半導体発光素子を提供することを目的としている。
く課題を解決するための手段〉
本発明は、上記のような従来の問題を解消するもので、
ＺｎＳ、ＺｎＳｅあるいはそれらの混晶半導体（ＺｎＳ
Ｓｅ）等の単結晶基板上に化合物半導体エピタキシャル
層からなる発光層が形成され、前記発光層に電圧を印加
して電流を流すための電極が少なくとも２つ形成された
電流注入型の化合物半導体発光素子であって、該発光層
を形成するエピタキシャル層のうち少なくとも１層がＣ
ｌを添加したＺｎＳあるいｉ’１Ｚｎｓｅなどからなる
ことを特徴とする化合物半導体発光素子である。
ＺｎＳ、ＺｎＳｅあるいはそれらの混晶半導体（ＺｎＳ
Ｓｅ）等の単結晶基板上に化合物半導体エピタキシャル
層からなる発光層が形成され、前記発光層に電圧を印加
して電流を流すための電極が少なくとも２つ形成された
電流注入型の化合物半導体発光素子であって、該発光層
を形成するエピタキシャル層のうち少なくとも１層がＣ
ｌを添加したＺｎＳあるいｉ’１Ｚｎｓｅなどからなる
ことを特徴とする化合物半導体発光素子である。
本発明における単結晶基板としては、例えばヨウ素輸送
法により作成したＺｎＳ、ＺｎＳｅあるい（址ＺｎＳＳ
ｅ等のバルク単結晶を用いることが好ましい。基板結晶
として発光層をはじめとする発光層以外の素子層と同じ
［］−ＶＩ族化合物半導体を用いることにより、発光層
を高品質のエピタキシャル層に成長させることが可能と
なる。さらに、ＺｎＳを基板に用いた場合、ＺｎＳは青
色領域の光に対して高い透過率を有し、発光層つ・ら光
を素子外部に効率良く放射する上で好適である。
法により作成したＺｎＳ、ＺｎＳｅあるい（址ＺｎＳＳ
ｅ等のバルク単結晶を用いることが好ましい。基板結晶
として発光層をはじめとする発光層以外の素子層と同じ
［］−ＶＩ族化合物半導体を用いることにより、発光層
を高品質のエピタキシャル層に成長させることが可能と
なる。さらに、ＺｎＳを基板に用いた場合、ＺｎＳは青
色領域の光に対して高い透過率を有し、発光層つ・ら光
を素子外部に効率良く放射する上で好適である。
本発明における発光層としては、ｎ型Ｚｎ５（又はＺｎ
Ｓｅ ）発光層、高抵抗（絶縁）層および金属電極の接
合からなる金属−絶縁体一半導体接合型（ＭＩ Ｓ型）
の発光素子、あるいはｎ型Ｚｎ５（又はＺｎＳｅ）発光
層とｐ型Ｚｎ５（又はＺｎＳｅ）発光層等の接合からな
るｐｎ接合型の発光素子が好ましい例として挙げられる
。
Ｓｅ ）発光層、高抵抗（絶縁）層および金属電極の接
合からなる金属−絶縁体一半導体接合型（ＭＩ Ｓ型）
の発光素子、あるいはｎ型Ｚｎ５（又はＺｎＳｅ）発光
層とｐ型Ｚｎ５（又はＺｎＳｅ）発光層等の接合からな
るｐｎ接合型の発光素子が好ましい例として挙げられる
。
本発明においては、以上の発光素子中のｎｆｆ１ＺｎＳ
（ＺｎＳｅ ）−１−ピタキシャル層として、Ｃ１を
添加した低抵抗のｎ型ＺｎＳ （ＺｎＳ ｅ ）を用い
ることが最大の特徴となる。特に、Ｚ ｎ Ｓｌ’ｔ、
Ｃ７？を添加することにより、室温におけるフォト！レ
ミネソセンス（ＰＬ）で、４６５ ｎ ｍ付近ＶＣ発光
ピークをもつ青色発光を示し、発光層用の材料として好
適であることを示している。この青色発光の強度は、Ｃ
１の添加量とともに増大し、発光層として用いる場合の
Ｃ／濃度としては、Ｉ Ｘ Ｉ Ｏ”ｃｍ 以上とする
ことが好ましい。また、Ｃ７７ｆＡ加ｎ型ＺｎＳの抵抗
率は、添加するＣ／の濃度により極めて良く制御するこ
とが可能である。例えば、Ｃ１添加膜の抵抗率は、Ｃ１
濃度Ｉ Ｘ １０”〜５ＸＩＯｃｍ の範囲ではＣ
／’！度にほぼ比例して減少し、Ｃ／濃度５ＸＩＯｃｍ
の場合には抵抗率５Ｘ］ ＯΩ・ＣｌＴｌの低抵抗
ｎ型ＺｎＳ膜を得ることができる。抵抗率が１０−２〜
ｌＯΩ・ｃｍ程度の低抵抗率のｎ型ＺｎＳ膜は、電極か
ら発光層に電流を有効に導くための導電層として好適で
ある。また、ＺｎＳｅは、Ｃｌを添加することにより室
温で４６０ｎｍにピークをもつシャープな発光を示し、
ＺｎＳと同様に発光層として好適である。なお、発光層
として用いる場合のＣｌ濃度としては、ｌＸｌ０ｃｒｎ
からｌＸｌ０ ｃｍ の範囲とすることが好ま
しい、この範囲以下では十分な発光輝度が得られず、ま
たこの範囲以上では６５０ ｎｍ付近の深い準位からの
発光が増大するため好ましくない。抵抗率もＺｎＳの場
合と同様に、膜中のＣ１濃度によりきわめて良く制御す
ることができる。１Ｘ１０〜ｌＸｌ０ ｃｍ のＣ
／？濃度に対して、１００〜ｌ×１０ ０・ｃｍの抵抗
率を有するｎ型ＺｎＳｅ膜を得ることができ、低抵抗の
導電層として用いることもできる。
（ＺｎＳｅ ）−１−ピタキシャル層として、Ｃ１を
添加した低抵抗のｎ型ＺｎＳ （ＺｎＳ ｅ ）を用い
ることが最大の特徴となる。特に、Ｚ ｎ Ｓｌ’ｔ、
Ｃ７？を添加することにより、室温におけるフォト！レ
ミネソセンス（ＰＬ）で、４６５ ｎ ｍ付近ＶＣ発光
ピークをもつ青色発光を示し、発光層用の材料として好
適であることを示している。この青色発光の強度は、Ｃ
１の添加量とともに増大し、発光層として用いる場合の
Ｃ／濃度としては、Ｉ Ｘ Ｉ Ｏ”ｃｍ 以上とする
ことが好ましい。また、Ｃ７７ｆＡ加ｎ型ＺｎＳの抵抗
率は、添加するＣ／の濃度により極めて良く制御するこ
とが可能である。例えば、Ｃ１添加膜の抵抗率は、Ｃ１
濃度Ｉ Ｘ １０”〜５ＸＩＯｃｍ の範囲ではＣ
／’！度にほぼ比例して減少し、Ｃ／濃度５ＸＩＯｃｍ
の場合には抵抗率５Ｘ］ ＯΩ・ＣｌＴｌの低抵抗
ｎ型ＺｎＳ膜を得ることができる。抵抗率が１０−２〜
ｌＯΩ・ｃｍ程度の低抵抗率のｎ型ＺｎＳ膜は、電極か
ら発光層に電流を有効に導くための導電層として好適で
ある。また、ＺｎＳｅは、Ｃｌを添加することにより室
温で４６０ｎｍにピークをもつシャープな発光を示し、
ＺｎＳと同様に発光層として好適である。なお、発光層
として用いる場合のＣｌ濃度としては、ｌＸｌ０ｃｒｎ
からｌＸｌ０ ｃｍ の範囲とすることが好ま
しい、この範囲以下では十分な発光輝度が得られず、ま
たこの範囲以上では６５０ ｎｍ付近の深い準位からの
発光が増大するため好ましくない。抵抗率もＺｎＳの場
合と同様に、膜中のＣ１濃度によりきわめて良く制御す
ることができる。１Ｘ１０〜ｌＸｌ０ ｃｍ のＣ
／？濃度に対して、１００〜ｌ×１０ ０・ｃｍの抵抗
率を有するｎ型ＺｎＳｅ膜を得ることができ、低抵抗の
導電層として用いることもできる。
く作 用〉
本発明によれば、Ｚｎ、ＳあるいはＺｎＳｅ等を用いた
ＭＩＳ型発光素子、ｐｎ接合型発光素子等の電流注入型
発光素子の構成に適した抵抗率で、高い発光効率が得ら
れるＣ１添加ｎ型Ｚｎ５（又Ｈ２ｎＳｅ）エピタキシャ
ル発光層を具備した高輝度の化合物半導体青色発光素子
の製作が可能となる。
ＭＩＳ型発光素子、ｐｎ接合型発光素子等の電流注入型
発光素子の構成に適した抵抗率で、高い発光効率が得ら
れるＣ１添加ｎ型Ｚｎ５（又Ｈ２ｎＳｅ）エピタキシャ
ル発光層を具備した高輝度の化合物半導体青色発光素子
の製作が可能となる。
く実施例〉
以下、この発明を実施例に基づき、図面を参照して詳軸
に説明する。
に説明する。
第１実施例
第１図に、本発明の第１の実施例の化合物半導体発光素
子の概要断面図を示した。同図において、ｌばＺｎＳ単
結晶基板、２はＣ／添加の低抵抗ｎ型ＺｎＳ導電層、３
Ｉ−１Ｃ１添加ｎ型ＺｎＳ発光層、４はｐ型ＺｎＳ発光
層であり、５．６ばそれぞれ正、負電極、７，８はリー
ド線である。
子の概要断面図を示した。同図において、ｌばＺｎＳ単
結晶基板、２はＣ／添加の低抵抗ｎ型ＺｎＳ導電層、３
Ｉ−１Ｃ１添加ｎ型ＺｎＳ発光層、４はｐ型ＺｎＳ発光
層であり、５．６ばそれぞれ正、負電極、７，８はリー
ド線である。
ＺｎＳ基板ｌとしては、例えばヨウ素輸送法で作成した
Ｚ ｎ Ｓ ｌ＜ルク単結晶から切り出し研磨した（＋
００）あるいＩ’ｊ、、Ｃｌ ］ ０ ）ＺｎＳ単結晶
基板を用いる。このＺｎＳ単結晶基板１の上に、Ｃｌ添
加低抵抗ｎ型ＺｎＳ導電層（ＣＺ濃度３ＸＩＯｃｍ
、膜厚０８μｍ ） ２、Ｃ７！添加ｎ型ＺｎＳ発光層
（Ｃｌ濃度Ｉ Ｘ ｌ Ｏ”Ｃｍ 、 膜厚０．
５μｍ）３とＡｓ添加ｐＱＺｎＳ発光層（Ａｓ濃度１×
１０ ｃｍ 、膜厚０．３ 、Ｉｔ ｍ ） ４の３
層からなるエピタキシャル成長層をＭＢＥ法により順次
成長させた。各エピタキシャル層の不純物濃度、膜厚の
設定範囲としては、Ｃ１添加ｎ型Ｚ ｎ ＳＪ導電層は
抵抗を低くするためＣ／濃度はｌＸｌ０〜５×１０
ｃｍ 、膜厚は０５〜２μｍとすることが好ましい。
Ｚ ｎ Ｓ ｌ＜ルク単結晶から切り出し研磨した（＋
００）あるいＩ’ｊ、、Ｃｌ ］ ０ ）ＺｎＳ単結晶
基板を用いる。このＺｎＳ単結晶基板１の上に、Ｃｌ添
加低抵抗ｎ型ＺｎＳ導電層（ＣＺ濃度３ＸＩＯｃｍ
、膜厚０８μｍ ） ２、Ｃ７！添加ｎ型ＺｎＳ発光層
（Ｃｌ濃度Ｉ Ｘ ｌ Ｏ”Ｃｍ 、 膜厚０．
５μｍ）３とＡｓ添加ｐＱＺｎＳ発光層（Ａｓ濃度１×
１０ ｃｍ 、膜厚０．３ 、Ｉｔ ｍ ） ４の３
層からなるエピタキシャル成長層をＭＢＥ法により順次
成長させた。各エピタキシャル層の不純物濃度、膜厚の
設定範囲としては、Ｃ１添加ｎ型Ｚ ｎ ＳＪ導電層は
抵抗を低くするためＣ／濃度はｌＸｌ０〜５×１０
ｃｍ 、膜厚は０５〜２μｍとすることが好ましい。
Ｃｌ添加ｎ型ＺｎＳ発光層３については高輝度の発光が
得られるようにＣ１濃度はｌＸｌ０ 〜ｌＸｌ０ ｃ
ｍ とし、膜４Ｖｉ発光層のＣ７？濃度に応じて２〜
０５μｍ程度とし、Ａｓ添加ｐ型ＺｎＳ発光層４はＡｓ
濃度をｌＸｌ０ 〜ｌＸ１０ ａｍ 、膜厚をＯ
１〜０．３μｍとすることがそれぞれ好ましい。ＭＢＥ
成長に際しては、基板１温度は２６０℃とし、分子線源
としては、Ｚｎ、Ｓ、Ａｓの単体ならびにＺｎＣｌ！２
を用い、ＺｎおよびＳの分子線強度をそれぞれｌＸｌ０
Ｔｏｒｒ、５Ｘ］Ｏ”−’Ｔｏｒｒとした。Ｚｎ
Ｃ１２の分子線強度は、上記のＣ１ｆ！に度が得られ
るようにｎ型ＺｎＳ導電層２の成長時には２Ｘ１０
Ｔｏｒｒ、ｎ型ＺｎＳ発光層３の成長時には６ＸｌＯ
Ｔｏｒｒに設定した。また、ｐ型ＺｎＳ発光層４を成長
する際のＡｓ分子線強度はｌＸｌ０ Ｔｏｒｒとし
た。上記の成長条件では膜の成長速度はおよそ１μｍ
／ ｈであった。これらのエピタキシャル層を形成した
のち、ｐ型ＺｎＳ発光層４上に正電極５を形成した。正
電極５は、Ａｕ（膜厚０．］、ｕｒｎ ）、 Ａｕ−Ｂ
ｅ合金（同ＯＯ５〜０．２μｍ）、ＰｔＣ同０．５μｍ
）、Ａｆ（同０．３〜３μｍ）を順次積層して作成した
ものであり、Ａｕ層およびＡｕ−Ｂｅ合金層は抵抗加熱
蒸着法（真空度ｌＸｌ０ Ｔｏｒｒ以下）、ｐｔ層
はヌバッター法（ガヌ圧Ｉ Ｘ Ｉ Ｏ−’Ｔｏｒｒ）
、Ａ１層は電子ビーム蒸着法（真空度約ｌＸｌ０．
Ｔｏｒｒ）によりそれぞれ成膜した。各金属層を成膜
後、ランプフラッシュアニールにより１０秒〜１５分間
の界面形成処理（アロイイング）を行い、ｐ型ＺｎＳ層
へのオーミック性の電極と１した。次に、ｐ型ＺｎＳ発
光４４表面の正電極５の形成部分をフオトレジスト等で
マスクしたのちＣＦ ４ を用いた反応性イオンエツチ
ング（ＲＩＥ ）によりｐ型ＺｎＳ発光層ならびにｎ型
ＺｎＳ発光層３の一部をエツチングして低抵抗ｎ型Ｚｎ
Ｓ４電層２を露出させ、その表面に負電極６を形成した
。負電極６ば、Ａｆ（膜厚０． ｌ 〜０．３ μｍ
）、Ｎｉ（同０．０５〜０．５ μｍ ＞、Ｔ ｉ Ｃ
同０．１〜０．５ 、ｕｒｎ ）、Ｔａ（同０．０５〜
１．０ ｐｒｎ ）、Ａ ｉ （同０３〜３、 Ｏ、、
ｉｔ ｍ ）を順次積層し、正電顕５と同様にランプフ
ラッシュアニール（１（＄−１５分）による界面形成処
理を施し、ｎ型ＺｎＳ層へのオーミック性の負電極６と
した。負電極６を構成する各金属層の成膜は、Ａ１層お
よびＮ１層に一１電子ビーム蒸着法（真空度ｌＸｌ０
Ｔｏｒｒ以下）、Ｔｉ層およびＴａ層はヌパノター
法（ガス圧力約ｌＸｌ０ Ｔｏｒｒ）Ｋより行った
。その後、フォトレジストを除去し、リード線７，８を
電極５，６上に３００μｍφのＡｕ線をボンディングす
る事により作成し、ｐｎ接合型ＺｎＳ発光素子を作成し
たつ 第２図に、このｐｎ接合型ＺｎＳ発光素子の電流醒圧特
性を示す。同図のように順方向の立ち上がり電圧が約３
．５ｖの整流特性を示したつ順方向印加電圧３．７Ｖ以
上（電流３ｍＡ以上）で第３図に示すような４６５ｎｍ
にピークをもつ青色発光が肉眼で観察され、印加電圧５
Ｖ（電流２０ｍＡ、）における発光輝度は、約３０ｍ
ｃ ｄであった。
得られるようにＣ１濃度はｌＸｌ０ 〜ｌＸｌ０ ｃ
ｍ とし、膜４Ｖｉ発光層のＣ７？濃度に応じて２〜
０５μｍ程度とし、Ａｓ添加ｐ型ＺｎＳ発光層４はＡｓ
濃度をｌＸｌ０ 〜ｌＸ１０ ａｍ 、膜厚をＯ
１〜０．３μｍとすることがそれぞれ好ましい。ＭＢＥ
成長に際しては、基板１温度は２６０℃とし、分子線源
としては、Ｚｎ、Ｓ、Ａｓの単体ならびにＺｎＣｌ！２
を用い、ＺｎおよびＳの分子線強度をそれぞれｌＸｌ０
Ｔｏｒｒ、５Ｘ］Ｏ”−’Ｔｏｒｒとした。Ｚｎ
Ｃ１２の分子線強度は、上記のＣ１ｆ！に度が得られ
るようにｎ型ＺｎＳ導電層２の成長時には２Ｘ１０
Ｔｏｒｒ、ｎ型ＺｎＳ発光層３の成長時には６ＸｌＯ
Ｔｏｒｒに設定した。また、ｐ型ＺｎＳ発光層４を成長
する際のＡｓ分子線強度はｌＸｌ０ Ｔｏｒｒとし
た。上記の成長条件では膜の成長速度はおよそ１μｍ
／ ｈであった。これらのエピタキシャル層を形成した
のち、ｐ型ＺｎＳ発光層４上に正電極５を形成した。正
電極５は、Ａｕ（膜厚０．］、ｕｒｎ ）、 Ａｕ−Ｂ
ｅ合金（同ＯＯ５〜０．２μｍ）、ＰｔＣ同０．５μｍ
）、Ａｆ（同０．３〜３μｍ）を順次積層して作成した
ものであり、Ａｕ層およびＡｕ−Ｂｅ合金層は抵抗加熱
蒸着法（真空度ｌＸｌ０ Ｔｏｒｒ以下）、ｐｔ層
はヌバッター法（ガヌ圧Ｉ Ｘ Ｉ Ｏ−’Ｔｏｒｒ）
、Ａ１層は電子ビーム蒸着法（真空度約ｌＸｌ０．
Ｔｏｒｒ）によりそれぞれ成膜した。各金属層を成膜
後、ランプフラッシュアニールにより１０秒〜１５分間
の界面形成処理（アロイイング）を行い、ｐ型ＺｎＳ層
へのオーミック性の電極と１した。次に、ｐ型ＺｎＳ発
光４４表面の正電極５の形成部分をフオトレジスト等で
マスクしたのちＣＦ ４ を用いた反応性イオンエツチ
ング（ＲＩＥ ）によりｐ型ＺｎＳ発光層ならびにｎ型
ＺｎＳ発光層３の一部をエツチングして低抵抗ｎ型Ｚｎ
Ｓ４電層２を露出させ、その表面に負電極６を形成した
。負電極６ば、Ａｆ（膜厚０． ｌ 〜０．３ μｍ
）、Ｎｉ（同０．０５〜０．５ μｍ ＞、Ｔ ｉ Ｃ
同０．１〜０．５ 、ｕｒｎ ）、Ｔａ（同０．０５〜
１．０ ｐｒｎ ）、Ａ ｉ （同０３〜３、 Ｏ、、
ｉｔ ｍ ）を順次積層し、正電顕５と同様にランプフ
ラッシュアニール（１（＄−１５分）による界面形成処
理を施し、ｎ型ＺｎＳ層へのオーミック性の負電極６と
した。負電極６を構成する各金属層の成膜は、Ａ１層お
よびＮ１層に一１電子ビーム蒸着法（真空度ｌＸｌ０
Ｔｏｒｒ以下）、Ｔｉ層およびＴａ層はヌパノター
法（ガス圧力約ｌＸｌ０ Ｔｏｒｒ）Ｋより行った
。その後、フォトレジストを除去し、リード線７，８を
電極５，６上に３００μｍφのＡｕ線をボンディングす
る事により作成し、ｐｎ接合型ＺｎＳ発光素子を作成し
たつ 第２図に、このｐｎ接合型ＺｎＳ発光素子の電流醒圧特
性を示す。同図のように順方向の立ち上がり電圧が約３
．５ｖの整流特性を示したつ順方向印加電圧３．７Ｖ以
上（電流３ｍＡ以上）で第３図に示すような４６５ｎｍ
にピークをもつ青色発光が肉眼で観察され、印加電圧５
Ｖ（電流２０ｍＡ、）における発光輝度は、約３０ｍ
ｃ ｄであった。
以上のように本発明の実施例により従来より高輝度のｐ
ｎ接合型ＺｎＳ青色発光素子を作成する事ができた。
ｎ接合型ＺｎＳ青色発光素子を作成する事ができた。
第２実施例
第４図に本発明の第２の実施例であるＭＸＳ型ＺｎＳ発
光素子の概要断面図を示した。同図において１はＺｎＳ
単結晶基板、２１ｄ： ＣＡ添加低抵抗ｎ型ＺｎＳ導電
層、３はＣ１添加ｎ型ＺｎＳ発光層、９は高抵抗ＺｎＳ
層、１０，６はそれぞれ正、負電極、７，８はリード線
である。本実施例において、ＺｎＳ単結晶基板１、低抵
抗ｎ型ＺｎＳ導電層２ならびにｎ型ＺｎＳ発光層３は、
第１の実施例と同様にして作成したものである。このｎ
型ＺｎＳ発光層３の上に不純物を添加しない高抵抗のＺ
ｎ８層９を５００Ａ成長させ、高抵抗ＺｎＳ層９を形成
した。この高抵抗層９の膜厚としては高い正孔注入効率
を得るために１００〜７００′Ａとすることが好ましい
。この高抵抗ＺｎＳ層９の上ＫＡｕを蒸着して正電極］
０とし、第１の実施例と同様にしてエピタキシャル層
の一部をエツチングして露出させたｎ型ＺｎＳ導電層の
表面にＡ／？／Ｎ ｉ 、／ Ｔ ｉ ／ Ｔ ａ ／
Ａ Ｉ積層金属膜を形成して負電極６を作成し、リー
ド線７，８を接続してＭＩＳ型ＺｎＳ発光素子を作成し
た。
光素子の概要断面図を示した。同図において１はＺｎＳ
単結晶基板、２１ｄ： ＣＡ添加低抵抗ｎ型ＺｎＳ導電
層、３はＣ１添加ｎ型ＺｎＳ発光層、９は高抵抗ＺｎＳ
層、１０，６はそれぞれ正、負電極、７，８はリード線
である。本実施例において、ＺｎＳ単結晶基板１、低抵
抗ｎ型ＺｎＳ導電層２ならびにｎ型ＺｎＳ発光層３は、
第１の実施例と同様にして作成したものである。このｎ
型ＺｎＳ発光層３の上に不純物を添加しない高抵抗のＺ
ｎ８層９を５００Ａ成長させ、高抵抗ＺｎＳ層９を形成
した。この高抵抗層９の膜厚としては高い正孔注入効率
を得るために１００〜７００′Ａとすることが好ましい
。この高抵抗ＺｎＳ層９の上ＫＡｕを蒸着して正電極］
０とし、第１の実施例と同様にしてエピタキシャル層
の一部をエツチングして露出させたｎ型ＺｎＳ導電層の
表面にＡ／？／Ｎ ｉ 、／ Ｔ ｉ ／ Ｔ ａ ／
Ａ Ｉ積層金属膜を形成して負電極６を作成し、リー
ド線７，８を接続してＭＩＳ型ＺｎＳ発光素子を作成し
た。
以上のようにして作製したＭＩＳ型ＺｎＳ発光素子は、
順方向印加電圧１０Ｖ（電流２５ｍＡ）において発光輝
度約１５ｍｃｄの４６５ｎｍに発光ピークをもつ青色発
光を示した。
順方向印加電圧１０Ｖ（電流２５ｍＡ）において発光輝
度約１５ｍｃｄの４６５ｎｍに発光ピークをもつ青色発
光を示した。
以上のように本発明の実施例により、従来のＭＩＳ型Ｚ
ｎＳ青色発光素子（輝度５ｍｃｄ）を上回る高輝度の青
色発光素子を作成することができた。
ｎＳ青色発光素子（輝度５ｍｃｄ）を上回る高輝度の青
色発光素子を作成することができた。
第３実施例
第５図に、本発明の第３の実施例のｐｎ接合型ＺｎＳ青
色発光素子の概要断面図を示す。同図において、ｌはＺ
ｎＳ単結晶基板、２はＣ１添加低抵抗ｎ型ＺｎＳ導電層
、３ばＣｌ添加ｎ型ＺｎＳ発光層、１１はＰ添加ｐ型Ｚ
ｎＳ発光層、１２はＰ添加ｐ型ＺｎＳ導電層、５，６は
それぞれ正、負電極、７，８はリード線である。
色発光素子の概要断面図を示す。同図において、ｌはＺ
ｎＳ単結晶基板、２はＣ１添加低抵抗ｎ型ＺｎＳ導電層
、３ばＣｌ添加ｎ型ＺｎＳ発光層、１１はＰ添加ｐ型Ｚ
ｎＳ発光層、１２はＰ添加ｐ型ＺｎＳ導電層、５，６は
それぞれ正、負電極、７，８はリード線である。
本実施例において、ＺｎＳ単結晶基板］、Ｃ１！添加低
抵抗ｎ型ＺｎＳ導電層２、およびＣ／添加ｎ型ＺｎＳ発
光層３は、第１実施例のｐｎ接合型ＺｎＳ青色発光素子
の場合と同様の特性（不純物濃度、膜厚等）を有するも
ので厄って、Ｐ添加ｐ型ＺｎＳ発光層１１ならびにＰ添
加ｐ型ＺｎＳ導電層１２のＰ濃度および膜厚としては、
それぞれ、ｌＸｌ０ ｃｍ 、０．１μｍと５
ＸＩＯｃｍ 、 １．０μｍとに設定した。
抵抗ｎ型ＺｎＳ導電層２、およびＣ／添加ｎ型ＺｎＳ発
光層３は、第１実施例のｐｎ接合型ＺｎＳ青色発光素子
の場合と同様の特性（不純物濃度、膜厚等）を有するも
ので厄って、Ｐ添加ｐ型ＺｎＳ発光層１１ならびにＰ添
加ｐ型ＺｎＳ導電層１２のＰ濃度および膜厚としては、
それぞれ、ｌＸｌ０ ｃｍ 、０．１μｍと５
ＸＩＯｃｍ 、 １．０μｍとに設定した。
なおＰ添加ＺｎＳ層のＰ濃度、膜厚の設定範囲としては
、発光層１１はＰ濃度を１×１０〜ｌＸｌ０ ａｍ
、膜厚を０．１〜０．３μｍ、導電層１２Ｃｌ−ｉ
Ｐ濃度を１×１０〜ｌＸｌ０２０ｃｍ 、膜厚を０
５〜２ ｐ、 ｍとすることが好ましい。各エピタキシ
ャル半導体層は、実施例１と同様の成長条件でＭＢＥ法
によって作成した。なおＰ添加ＺｎＳ層の成長に際して
、Ｐの分子線源としてはＰの単体を用い、上記のＰ濃度
を得るためにＰの分子線強度を発光層１１、導電層１２
の成長時にそれぞれ、ｌＸｌ０−９Ｔｏｒｒ、５Ｘ］Ｏ
Ｔｏｒｒとした。なお正、負電極５，６ならびにリード
線についても第１実施例と同様にして作成した。
、発光層１１はＰ濃度を１×１０〜ｌＸｌ０ ａｍ
、膜厚を０．１〜０．３μｍ、導電層１２Ｃｌ−ｉ
Ｐ濃度を１×１０〜ｌＸｌ０２０ｃｍ 、膜厚を０
５〜２ ｐ、 ｍとすることが好ましい。各エピタキシ
ャル半導体層は、実施例１と同様の成長条件でＭＢＥ法
によって作成した。なおＰ添加ＺｎＳ層の成長に際して
、Ｐの分子線源としてはＰの単体を用い、上記のＰ濃度
を得るためにＰの分子線強度を発光層１１、導電層１２
の成長時にそれぞれ、ｌＸｌ０−９Ｔｏｒｒ、５Ｘ］Ｏ
Ｔｏｒｒとした。なお正、負電極５，６ならびにリード
線についても第１実施例と同様にして作成した。
以上のようにして作成したｐｎ接合型ＺｎＳ青色発光素
子は立ち上がり電圧３，２ｖの整流特性を示し、印加電
圧３．５Ｖ（電流３ｍＡ）以上において第１実施例と同
様の発光スペクトルを有する青色発光が得られた。
子は立ち上がり電圧３，２ｖの整流特性を示し、印加電
圧３．５Ｖ（電流３ｍＡ）以上において第１実施例と同
様の発光スペクトルを有する青色発光が得られた。
第４実施例
第６図に、本発明の第４の実施例のｐｎ接合型ＺｎＳ青
色発光素子の概要断面図を示す。同図において、１４は
Ｃ７？添加低抵抗ｎ型ＺｎＳ単結晶基板、１５はＣｌＦ
！Ａ加低抵抗ｎ型ＺｎＳ導電層、１ｆｌｊ：（１！添加
ｎ型ＺｎＳ発光層、１７はＰ添加ｐ型ＺｎＳ発光層、１
８はＰ添加ｐ型Ｚｎ５Ｊ電層であり、１９．２０はそれ
ぞれ正、負電極、７，８はリード線である。Ｃｌ添加低
抵抗ｎ型ＺｎＳ単結晶基板１４は、ヨウ素輸送法で作成
したＺｎＳバルク単結晶をＺｎＣｌ２中で熱処理するこ
とによりＣ／を添加して低抵抗化したものを切断、研磨
して厚さ約４００ 、ａ ｍのウェハーに加工したもの
である。
色発光素子の概要断面図を示す。同図において、１４は
Ｃ７？添加低抵抗ｎ型ＺｎＳ単結晶基板、１５はＣｌＦ
！Ａ加低抵抗ｎ型ＺｎＳ導電層、１ｆｌｊ：（１！添加
ｎ型ＺｎＳ発光層、１７はＰ添加ｐ型ＺｎＳ発光層、１
８はＰ添加ｐ型Ｚｎ５Ｊ電層であり、１９．２０はそれ
ぞれ正、負電極、７，８はリード線である。Ｃｌ添加低
抵抗ｎ型ＺｎＳ単結晶基板１４は、ヨウ素輸送法で作成
したＺｎＳバルク単結晶をＺｎＣｌ２中で熱処理するこ
とによりＣ／を添加して低抵抗化したものを切断、研磨
して厚さ約４００ 、ａ ｍのウェハーに加工したもの
である。
用いた基板ウェハーの抵抗率は約１０Ω・ｃｍである。
この低抵抗ｎ型ＺｎＳ基板１４上の４層からなるエピタ
キシャル半導体ｉ１５．１６゜１７．１８は、第３実施
例と同様のＭＢＥ法で作製した。次に、Ｐ添加ｐ型Ｚｎ
Ｓ導電層１８上に第１実施例と同様にしてＡｕ／Ａｕ−
Ｂｅ合金Ｐｔ／Ａ／！電極を作製し正電極１９とした。
キシャル半導体ｉ１５．１６゜１７．１８は、第３実施
例と同様のＭＢＥ法で作製した。次に、Ｐ添加ｐ型Ｚｎ
Ｓ導電層１８上に第１実施例と同様にしてＡｕ／Ａｕ−
Ｂｅ合金Ｐｔ／Ａ／！電極を作製し正電極１９とした。
正電極１９作製後、負電極２０を低抵抗ＺｎＳ基板１４
裏面に形成する前に、基板ウェハーを、保持治具に正電
極１９側が接着面となるようにワックス等を用いて固定
して基板１４を素子抵抗低減のため２００μｍの厚さま
で研磨した。
裏面に形成する前に、基板ウェハーを、保持治具に正電
極１９側が接着面となるようにワックス等を用いて固定
して基板１４を素子抵抗低減のため２００μｍの厚さま
で研磨した。
研摩面は０５％のＢｒ−メタノール溶液で約５μｍエツ
チングし、研磨による加工変質層を取り除いた。次に、
ワックスを除去し、Ｉ Ｘ ｌ ０−８Ｔｏｒｒ以下の
高真空中で２００℃で数分間加熱処理した後、ｌＸｌ０
Ｔｏｒｒ以下の高真空中でこのｎ型ＺｎＳ基板１
４裏面に電子線を照射しなからＡ／を電子ビーム蒸着し
、さらにＮｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａ／’を第１笑施例と同様
にＬ テＩｌ［ｉ 次ｆｉ層し、ランプフラッシュアニ
ールにより界面形成処理を行い負電極１３を形成した。
チングし、研磨による加工変質層を取り除いた。次に、
ワックスを除去し、Ｉ Ｘ ｌ ０−８Ｔｏｒｒ以下の
高真空中で２００℃で数分間加熱処理した後、ｌＸｌ０
Ｔｏｒｒ以下の高真空中でこのｎ型ＺｎＳ基板１
４裏面に電子線を照射しなからＡ／を電子ビーム蒸着し
、さらにＮｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａ／’を第１笑施例と同様
にＬ テＩｌ［ｉ 次ｆｉ層し、ランプフラッシュアニ
ールにより界面形成処理を行い負電極１３を形成した。
以上のようにして作製したｐｎ接合型青色発光素子は立
ち上がり電圧３．５Ｖの整流特性を示し、印加電圧４ｖ
以上で４６５ ｎｍにピークをもつ青色発光が見られた
。発光輝度は印加電圧６Ｖ（電流２０ｍＡ）で３０ｍｅ
ｄであり、長時間安定した発光が観測された。
ち上がり電圧３．５Ｖの整流特性を示し、印加電圧４ｖ
以上で４６５ ｎｍにピークをもつ青色発光が見られた
。発光輝度は印加電圧６Ｖ（電流２０ｍＡ）で３０ｍｅ
ｄであり、長時間安定した発光が観測された。
なお本実施例において、ｐ型ＺｎＳ発光層ならびにｐ型
ＺｎＳ導電層への添加不純物としてＡｓを用いた場合で
も同様特性を有する高輝度青色発光素子を作製すること
ができた。
ＺｎＳ導電層への添加不純物としてＡｓを用いた場合で
も同様特性を有する高輝度青色発光素子を作製すること
ができた。
第５実施例
第７図に、本発明の第５の実施例のＺｎＳ ｅ層のｐｎ
接合型青色発光素子の概要断面図を示す。同図において
、２１ばＺｎＳｅ単結晶基板、２２ばＣ／ｉ加低抵抗ｎ
型ＺｎＳｅ薄電層、２３ばＣ／添加ｎ型ＺｎＳｅ発光層
、２４はＰ添加ｐ型ＺｎＳｅ発光層、２５はＰ添加ｐ型
ＺｎＳｅ導電層、５，６はそれぞれ正、負電極、７，８
はリード線である。
接合型青色発光素子の概要断面図を示す。同図において
、２１ばＺｎＳｅ単結晶基板、２２ばＣ／ｉ加低抵抗ｎ
型ＺｎＳｅ薄電層、２３ばＣ／添加ｎ型ＺｎＳｅ発光層
、２４はＰ添加ｐ型ＺｎＳｅ発光層、２５はＰ添加ｐ型
ＺｎＳｅ導電層、５，６はそれぞれ正、負電極、７，８
はリード線である。
本実施例において、ＺｎＳｅ基板２１としては、例えば
ヨウ素輸送法で作成したＺｎＳｅバルク単結晶より切り
出し研磨した（１００）あるいは（Ｉ Ｉ Ｏ）ＺｎＳ
ｅ単結晶基板を用いる、このＺｎＳｅ単結晶基板２１の
上に、Ｃ／添加低抵抗ｎ型ＺｎＳｅ導電層（Ｃ／？濃度
３Ｘ］０１９″′３ ｃｍ 、膜厚０．８μｍ ）２２ 、 ＣｌｆＡ加
ｎ型ＺｎＳｅ発光層（Ｃｌ濃度ｌＸｌ０ ｃｍ
、膜厚０５μｍ）２３とＰ添加ｐ型ＺｎＳｅ発光層（
Ｐ濃度ｌＸｌ０ ｃｍ 、膜厚０３μｍ〕２４、Ｐ
添加ｐ型ＺｎＳｅ導電層２５（Ｐ濃度ｌＸｌ０ ｃ
ｍ 、膜厚０．１μｍ）の４層からなるエビタキシ
ャｌし成長層をＭＢＥ法により順次成長させた。各エビ
タギシャル層の不純物濃度、膜厚の設定範囲としては、
Ｃ／添加ｎ型ＺｎＳｅＪ電層２２は抵抗を低くするため
Ｃｌ濃度１ｄｌＸＩｏ 〜５ＸＩＯｃｍ 、膜厚
は０５〜２μｍとすることが好ましいっＣ１添加ｎ型Ｚ
ｎＳｅ発光＠２３については高輝度の発光が得られるよ
うにＣ／濃度け１×ｌＯ〜ｌＸｌ０ ｃｍ と
し、膜厚は発光層のＣ１濃度に応じて２〜０５μｍ程度
とすることが好ましく、ｐ添加ｐ型ＺｎＳ ｅ発光層２
４はＰ濃度をｌＸｌ０ 〜ｌＸｌ０ ｃｍ 、膜
厚を０．１〜０．３．ａｍとすることが好ましい。また
、Ｐ添加ｐ型ＺｎＳｅ導電層２５については、Ｐ濃度を
ｌＸｌ０ 〜１ＸｌＯｃｍ 、膜厚を００２〜０．
１μｍとすることが好ましい。
ヨウ素輸送法で作成したＺｎＳｅバルク単結晶より切り
出し研磨した（１００）あるいは（Ｉ Ｉ Ｏ）ＺｎＳ
ｅ単結晶基板を用いる、このＺｎＳｅ単結晶基板２１の
上に、Ｃ／添加低抵抗ｎ型ＺｎＳｅ導電層（Ｃ／？濃度
３Ｘ］０１９″′３ ｃｍ 、膜厚０．８μｍ ）２２ 、 ＣｌｆＡ加
ｎ型ＺｎＳｅ発光層（Ｃｌ濃度ｌＸｌ０ ｃｍ
、膜厚０５μｍ）２３とＰ添加ｐ型ＺｎＳｅ発光層（
Ｐ濃度ｌＸｌ０ ｃｍ 、膜厚０３μｍ〕２４、Ｐ
添加ｐ型ＺｎＳｅ導電層２５（Ｐ濃度ｌＸｌ０ ｃ
ｍ 、膜厚０．１μｍ）の４層からなるエビタキシ
ャｌし成長層をＭＢＥ法により順次成長させた。各エビ
タギシャル層の不純物濃度、膜厚の設定範囲としては、
Ｃ／添加ｎ型ＺｎＳｅＪ電層２２は抵抗を低くするため
Ｃｌ濃度１ｄｌＸＩｏ 〜５ＸＩＯｃｍ 、膜厚
は０５〜２μｍとすることが好ましいっＣ１添加ｎ型Ｚ
ｎＳｅ発光＠２３については高輝度の発光が得られるよ
うにＣ／濃度け１×ｌＯ〜ｌＸｌ０ ｃｍ と
し、膜厚は発光層のＣ１濃度に応じて２〜０５μｍ程度
とすることが好ましく、ｐ添加ｐ型ＺｎＳ ｅ発光層２
４はＰ濃度をｌＸｌ０ 〜ｌＸｌ０ ｃｍ 、膜
厚を０．１〜０．３．ａｍとすることが好ましい。また
、Ｐ添加ｐ型ＺｎＳｅ導電層２５については、Ｐ濃度を
ｌＸｌ０ 〜１ＸｌＯｃｍ 、膜厚を００２〜０．
１μｍとすることが好ましい。
ＭＢＥ成長に際しては、基板温度は２６０℃とし、分子
線源としては、Ｚｎ、、Ｓｅ、Ｐの単体ならびにＺｎＣ
１ｚを用い、ＺｎおよびＳｅの分子線強度をそれぞれｌ
Ｘｌ０ Ｔｏｒｒ、ｌＸｌ０ Ｔｏｒｒとした
。ＺｎＣｌｚＯ分子線強度は、上記のＣｌ！濃度が得ら
れるようにｎ型ＺｎＳｅ導電層２２の成長時には２×ｌ
０−９Ｔｏｒｒ、ｎ型ＺｎＳｅ発光＠２３の成長時には
６ Ｘ ｌ ＯＴ ｏ ｒ ｒに設定した。−また、ｐ
型Ｚ ｎ、 Ｓ ｅ発光層２４、ｐ型ＺｎＳｅ導電層２
５を成長する際のＰ分子線強度はそれぞれｌＸｌ０−９
Ｔｏｒｒ、ｌＸｌ０ Ｔｏｒｒとした。上記の成長
条件では膜の成長速変ばおよそ１．５．ｕｍ／ｈであっ
た。次に、第１実施例の場合と同様にして、ｐ型ＺｎＳ
ｅ導電層２５上ＫＡｕ／Ａｕ−Ｂｅ合金／Ｐｔ／Ａβ積
層電極からなる正電極５を、ｎ型ＺｎＳｅ導電層Ｋ Ａ
Ｉ ／ Ｎ ｉ ／Ｔ ｉ／ Ｔ ａ ／ Ａ／積層
電極からなる負電極６を形成し、リード線７，８を接続
してｐｎ接合型ＺｎＳｅ青色発光素子を製作した。
線源としては、Ｚｎ、、Ｓｅ、Ｐの単体ならびにＺｎＣ
１ｚを用い、ＺｎおよびＳｅの分子線強度をそれぞれｌ
Ｘｌ０ Ｔｏｒｒ、ｌＸｌ０ Ｔｏｒｒとした
。ＺｎＣｌｚＯ分子線強度は、上記のＣｌ！濃度が得ら
れるようにｎ型ＺｎＳｅ導電層２２の成長時には２×ｌ
０−９Ｔｏｒｒ、ｎ型ＺｎＳｅ発光＠２３の成長時には
６ Ｘ ｌ ＯＴ ｏ ｒ ｒに設定した。−また、ｐ
型Ｚ ｎ、 Ｓ ｅ発光層２４、ｐ型ＺｎＳｅ導電層２
５を成長する際のＰ分子線強度はそれぞれｌＸｌ０−９
Ｔｏｒｒ、ｌＸｌ０ Ｔｏｒｒとした。上記の成長
条件では膜の成長速変ばおよそ１．５．ｕｍ／ｈであっ
た。次に、第１実施例の場合と同様にして、ｐ型ＺｎＳ
ｅ導電層２５上ＫＡｕ／Ａｕ−Ｂｅ合金／Ｐｔ／Ａβ積
層電極からなる正電極５を、ｎ型ＺｎＳｅ導電層Ｋ Ａ
Ｉ ／ Ｎ ｉ ／Ｔ ｉ／ Ｔ ａ ／ Ａ／積層
電極からなる負電極６を形成し、リード線７，８を接続
してｐｎ接合型ＺｎＳｅ青色発光素子を製作した。
このようにして製作したｐｎ接合型ＺｎＳｅ発光素子は
、電流電圧特性において、立ち上がり電圧３ｖの整流性
を示し、印加電圧３．５ｖ、電流１０ｒｎＡにおいて、
３０ ｍ ｃ ｄの青色発光（発光波長４６０ｎｍ）を
呈した。
、電流電圧特性において、立ち上がり電圧３ｖの整流性
を示し、印加電圧３．５ｖ、電流１０ｒｎＡにおいて、
３０ ｍ ｃ ｄの青色発光（発光波長４６０ｎｍ）を
呈した。
以上のように本実施例により、高輝度のｐｎ接合型Ｚｎ
Ｓｅ青色発光素子を製作することができた。
Ｓｅ青色発光素子を製作することができた。
第６実施例
第８図に、本発明の第６の実施例のＺｎＳｅ層のｐｎ接
合型青色発光素子の概要断面図を示す。同図において、
１はＺｎＳ単結晶基板、２６はＺｎＳ−ＺｎＳｅ歪超格
子層、２２ｎＣ１添加低抵抗ｎ型ＺｎＳｅ導電層、２３
はＣｌ！添加ｎ型ＺｎＳｅ発光層、２４ＵＰ添加ｐ型Ｚ
ｎ Ｓｅ発光層、２５はＰ添加ｐ型ＺｎＳｅｉｌｌ＄電
層、５゜６はそれぞれ正、負電極、７，８はリード線で
ある。
合型青色発光素子の概要断面図を示す。同図において、
１はＺｎＳ単結晶基板、２６はＺｎＳ−ＺｎＳｅ歪超格
子層、２２ｎＣ１添加低抵抗ｎ型ＺｎＳｅ導電層、２３
はＣｌ！添加ｎ型ＺｎＳｅ発光層、２４ＵＰ添加ｐ型Ｚ
ｎ Ｓｅ発光層、２５はＰ添加ｐ型ＺｎＳｅｉｌｌ＄電
層、５゜６はそれぞれ正、負電極、７，８はリード線で
ある。
本実施例において、ＺｎＳｅ工ピタキシヤル層からなる
発光素子層は、実施例５と同様の構成、製法によるもの
であるが、基板結晶として、ＺｎＳ単結晶基板１を用い
ており、ＺｎＳｅ発光層などとＺｎＳ単結晶基板基板の
あいだに、ＺｎＳ−ＺｎＳｅ歪超格子層２６が設けられ
ている。ＺｎＳ単結晶基板１は、第１実施例と同様にヨ
ウ素輸送法により作成した（＋００）あるいは（＋１０
）基板である。この基板上のＺｎＳ−ＺｎＳｅ歪超格子
層２６は、層４１００ＡのＺｎＳ層とＺｎＳｅ層を交互
に２０層ずつ程度積層して作成したものであり、このＺ
ｎＳ−ＺｎＳｅ歪趙格子層２６により、ＺｎＳ単結晶基
板１とＺｎＳｅからなる４層の発光素子層２２〜２５と
のあいだの格子不整合が緩和され、高品質のＺｎＳｅ発
光層をＺｎＳ基板上にエピタキシャル成長させることが
できたつ 以上のようにして製作したｐｎ接合型ＺｎＳｅ発光素子
は、第５実施例の場合と同様の良好な電流電圧特性を示
した。基板として、青色発光に対する透過率がＺｎＳｅ
よりも高いＺｎＳ単結晶を用いることにより基板裏面か
らの発光の放射効率が向上し、より高い発光輝度を得る
ことができた。
発光素子層は、実施例５と同様の構成、製法によるもの
であるが、基板結晶として、ＺｎＳ単結晶基板１を用い
ており、ＺｎＳｅ発光層などとＺｎＳ単結晶基板基板の
あいだに、ＺｎＳ−ＺｎＳｅ歪超格子層２６が設けられ
ている。ＺｎＳ単結晶基板１は、第１実施例と同様にヨ
ウ素輸送法により作成した（＋００）あるいは（＋１０
）基板である。この基板上のＺｎＳ−ＺｎＳｅ歪超格子
層２６は、層４１００ＡのＺｎＳ層とＺｎＳｅ層を交互
に２０層ずつ程度積層して作成したものであり、このＺ
ｎＳ−ＺｎＳｅ歪趙格子層２６により、ＺｎＳ単結晶基
板１とＺｎＳｅからなる４層の発光素子層２２〜２５と
のあいだの格子不整合が緩和され、高品質のＺｎＳｅ発
光層をＺｎＳ基板上にエピタキシャル成長させることが
できたつ 以上のようにして製作したｐｎ接合型ＺｎＳｅ発光素子
は、第５実施例の場合と同様の良好な電流電圧特性を示
した。基板として、青色発光に対する透過率がＺｎＳｅ
よりも高いＺｎＳ単結晶を用いることにより基板裏面か
らの発光の放射効率が向上し、より高い発光輝度を得る
ことができた。
本実施例においても高輝度のｐｎ接合型ＺｎＳｅ青色発
光素子を製作することができた。
光素子を製作することができた。
以上は、本発明の化合物半導体発光素子を、実施例によ
って説明したが、本発明は実施例によって限定されるも
のでなく、本発明によるバンドギャップの大きいＩＩ−
Ｖｌ族化合物半導体の高効率可視短波長発光素子を含む
ものである。
って説明したが、本発明は実施例によって限定されるも
のでなく、本発明によるバンドギャップの大きいＩＩ−
Ｖｌ族化合物半導体の高効率可視短波長発光素子を含む
ものである。
〈発明の効果〉
上述のように、本発明によれば、ＺｎＳあるいｉｌ″ｌ
：ＺｎＳｅなどの［１−ｖｔ族化合物又はそれらの混晶
の化合物半導体を用いた高輝度の青色発光素子を製作す
ることが可能となる。従って、現在の赤色と緑色発光素
子とを組合せて、フルカラー表示素子用光源、高密度情
報処理用光源、又は光化学反応処理用光源等の各種オプ
トエレクトロニクヌ機器用光源として極めて有用である
。
：ＺｎＳｅなどの［１−ｖｔ族化合物又はそれらの混晶
の化合物半導体を用いた高輝度の青色発光素子を製作す
ることが可能となる。従って、現在の赤色と緑色発光素
子とを組合せて、フルカラー表示素子用光源、高密度情
報処理用光源、又は光化学反応処理用光源等の各種オプ
トエレクトロニクヌ機器用光源として極めて有用である
。
第１図は本発明の第１の実施例のｐｎ接合型ＺｎＳ発光
素子の概要断面図、第２図および第３図はそれぞれ、第
１の実施例のｐｎ接合型ＺｎＳ発光素子の電流電圧特性
ならびに発光スペクトルを示す図、第４図は第ｒの実施
例のＭＩＳ型ＺｎＳ発光素子の概要断面図、第）および
第１図はそれ夕 ぞれ第ｒおよび第１の実施例のｐｎ接合型ＺｎＳ ｅ発
光素子の概要断面図、第９図は従来のＺｎＳ発光素子の
概要断面図である。 １・・・ＺｎＳ単結晶基板、 ２．１５−−−Ｃ７？添加低抵抗ｎ型ＺｎＳ導を層、３
、ｉｓ・−−ｃｚｉ加ｎ型ＺｎＳ発光層、４・・・Ａｓ
添加ｐ型ＺｎＳ発光層、 ５．１０．１９．３３・・・正を極、 ６．２０．３４・・・負電極。 ７．８．３５．３６ ・ ・ ・ リード線、９・・
・高抵抗ＺｎＳ層、 １＋、Ｉ’ｉ’−−−ｐｉ加ｐ型ＺｎＳ発光層、＋２、
＋８・＝Ｐｉ加ｐ型ＺｎＳ導電層、１４・・・Ｃ１ＦＡ
加低抵抗ｎ型ＺｎＳ基板、２１・・・ＺｎＳｅ単結晶基
板、 ２２・・・Ｃｌ添加低抵抗ｎ型ＺｎＳｅ導電層、２３・
・・Ｃｌ添加ｎ型ＺｎＳ ｅ発光層、２４・・・Ｐ添加
ｐ型ＺｎＳｅ発光層、２５・・・Ｐ添加ｐ型ＺｎＳｅ導
電層、２６ ・・・ＺｎＳ−ＺｎＳｅ歪超格子層、３１
・・・Ａ１添加低抵抗ｎ型ＺｎＳ単結晶基板（発光層）
、 ３２・・・高抵抗ＺｎＳ層。 代理人 弁理士 梅 １） 勝（他２名）蘂 １図 第２図 第 ３ 図 第 ４図 第５図 第７図
素子の概要断面図、第２図および第３図はそれぞれ、第
１の実施例のｐｎ接合型ＺｎＳ発光素子の電流電圧特性
ならびに発光スペクトルを示す図、第４図は第ｒの実施
例のＭＩＳ型ＺｎＳ発光素子の概要断面図、第）および
第１図はそれ夕 ぞれ第ｒおよび第１の実施例のｐｎ接合型ＺｎＳ ｅ発
光素子の概要断面図、第９図は従来のＺｎＳ発光素子の
概要断面図である。 １・・・ＺｎＳ単結晶基板、 ２．１５−−−Ｃ７？添加低抵抗ｎ型ＺｎＳ導を層、３
、ｉｓ・−−ｃｚｉ加ｎ型ＺｎＳ発光層、４・・・Ａｓ
添加ｐ型ＺｎＳ発光層、 ５．１０．１９．３３・・・正を極、 ６．２０．３４・・・負電極。 ７．８．３５．３６ ・ ・ ・ リード線、９・・
・高抵抗ＺｎＳ層、 １＋、Ｉ’ｉ’−−−ｐｉ加ｐ型ＺｎＳ発光層、＋２、
＋８・＝Ｐｉ加ｐ型ＺｎＳ導電層、１４・・・Ｃ１ＦＡ
加低抵抗ｎ型ＺｎＳ基板、２１・・・ＺｎＳｅ単結晶基
板、 ２２・・・Ｃｌ添加低抵抗ｎ型ＺｎＳｅ導電層、２３・
・・Ｃｌ添加ｎ型ＺｎＳ ｅ発光層、２４・・・Ｐ添加
ｐ型ＺｎＳｅ発光層、２５・・・Ｐ添加ｐ型ＺｎＳｅ導
電層、２６ ・・・ＺｎＳ−ＺｎＳｅ歪超格子層、３１
・・・Ａ１添加低抵抗ｎ型ＺｎＳ単結晶基板（発光層）
、 ３２・・・高抵抗ＺｎＳ層。 代理人 弁理士 梅 １） 勝（他２名）蘂 １図 第２図 第 ３ 図 第 ４図 第５図 第７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ等のII−VI族化合物半導体、又は
、該II−VI化合物半導体の混晶化合物半導体のエピタキ
シャル成長で発光層が形成され、該発光層を通して電流
を流すための電極が設けられた電流注入型の化合物半導
体発光素子において、前記エピタキシャル成長の発光層
の少なくとも１層は塩素（Ｃｌ）を添加した前記II−V
I族化合物半導体層であることを特徴とする化合物半導
体発光素子。 ２、前記Ｃｌを添加したII−VI族化合物半導体層が、Ｚ
ｎＳ層であることを特徴とする請求項１記載の化合物半
導体発光素子。 ３、前記Ｃｌを添加したII−VI族化合物半導体層が、Ｚ
ｎＳｅ層であることを特徴とする請求項１記載の化合物
半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2318745A JPH04188880A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2318745A JPH04188880A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 化合物半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04188880A true JPH04188880A (ja) | 1992-07-07 |
Family
ID=18102472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2318745A Pending JPH04188880A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04188880A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003332631A (ja) * | 2002-05-15 | 2003-11-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 白色発光素子 |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP2318745A patent/JPH04188880A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003332631A (ja) * | 2002-05-15 | 2003-11-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 白色発光素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101383393B (zh) | 具有支持衬底的氮化物半导体器件及其制造方法 | |
| JPS6055996B2 (ja) | 電場発光半導体装置 | |
| JPH0268968A (ja) | 化合物半導体発光素子 | |
| JP3516434B2 (ja) | 化合物半導体発光素子 | |
| KR100827993B1 (ko) | 질화갈륨계 반도체 소자 | |
| US7435605B2 (en) | Method for fabricating a component having an electrical contact region | |
| JP4401843B2 (ja) | 正孔注入電極及び半導体素子 | |
| JPH04188880A (ja) | 化合物半導体発光素子 | |
| JP2007043016A (ja) | 結晶シリコン素子、およびその製造方法 | |
| JPH01280368A (ja) | 化合物半導体発光素子 | |
| JP3639276B2 (ja) | ｐ形リン化硼素半導体層の製造方法、化合物半導体素子、ツェナーダイオード、及び発光ダイオード | |
| JPH0531316B2 (ja) | ||
| KR100389738B1 (ko) | 단파장 산화아연 발광소자 및 그 제조방법 | |
| JP3523412B2 (ja) | ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの製造方法 | |
| JP3353703B2 (ja) | エピタキシャルウエーハ及び発光ダイオード | |
| JPH0472683A (ja) | 化合物半導体発光素子 | |
| KR20010099146A (ko) | 후 열처리에 따른 산화아연 박막의 발광파장 조절방법 | |
| JP2540229B2 (ja) | 化合物半導体発光素子 | |
| JP4518881B2 (ja) | ｐ形オーミック電極、それを備えた化合物半導体素子、化合物半導体発光素子及びそれらの製造方法 | |
| JPH01187885A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH06224473A (ja) | ＺｎＳｅを主成分としたｐｎ接合の製造方法並びにｐｎ接合デバイスの製造方法 | |
| US20050227404A1 (en) | Manufacture of a semiconductor light-emitting device | |
| JPH0344975A (ja) | 発光ダイオードおよびその製造方法 | |
| JPH0590639A (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JPS61268079A (ja) | 青色発光素子 |