JPH04192585A - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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JPH04192585A
JPH04192585A JP2324588A JP32458890A JPH04192585A JP H04192585 A JPH04192585 A JP H04192585A JP 2324588 A JP2324588 A JP 2324588A JP 32458890 A JP32458890 A JP 32458890A JP H04192585 A JPH04192585 A JP H04192585A
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JP
Japan
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crystal
zno
epitaxial layer
semiconductor light
composition
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JP2324588A
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Hiroyuki Ota
啓之 太田
Atsushi Watanabe
温 渡辺
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Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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    • H01L33/02Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
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    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
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    • H01L33/0062Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
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    • H01S5/32308Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP
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    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/0218Substrates comprising semiconducting materials from different groups of the periodic system than the active layer

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】 技術分野 本発明は、特にレーザ装置に用いられる半導体発光素子
に関する。
背景技術 GaN等の■−■ナイトライド系混晶エピタキシャル層
を使った半導体発光素子では、従来、基板結晶としてサ
ファイア(α−A1203)が用いられていた。
GaNの結晶構造はウルツ型であり、一方、基板結晶で
あるサファイアはコランダム型である。
ともに大方晶系であるが、サファイアが原子面としては
13回の繰返し周期を持つように、両者は等価ではない
。さらに両者の格子定数が大きく異なり、互いの格子不
整合は14%にも及ぶ。こうした格子不整合のために良
好なエピタキシャル層を形成することが難しく、これら
を使った発光素子において効率の良い発光出力を得るこ
とができなかった。
発明の目的 よって、本発明は上記のような問題点を排除するために
なされたものであり、その目的とするところは、基板結
晶との格子整合のとれた良好なエピタキシャル層を形成
し、発光効率の良い半導体発光素子を提供することであ
る。
発明の構成 本発明による半導体発光素子は、複数の■−v族化合物
半導体混晶が基板結晶上にエビタキシャル層として形成
されてなる半導体発光素子であって、前記基板結晶をZ
nOとし、前記エピタキシャル層の組成を AlxGa1−xNl−yA5y (0≦X≦1.0<y<1) としたことを特徴とするものである。
発明の作用 本発明による半導体発光素子においては、GaN及びA
INエピタキシャル層の組成中、Nの一部をAsで置換
したので、基板結晶ZnOとの格子整合が得られる。
実施例 複数のm−v族化合物半導体GaN、AIN。
GaAs、AlAsに関して、横軸に格子定数、縦軸に
バンドギャップ(禁制帯幅)をとリブロットすると、第
1図のようなGaN、AIN、GaAs、AlAsと記
した4点となる。ここで、混晶系におけるベガード則を
仮定すると、上記4つの2元系半導体を適当な比率で混
合することにより、同図中実線で囲まれた四角形内の領
域において当該4元系混晶の物性値(格子定数とバンド
ギャップ)を実現することができる。なお、第1図にお
いて、GaAs、AlAsの結晶構造は閃亜鉛型である
ので、ウルツ型であるナイトライドGaN及びAINと
合わせるべく格子定数を換算したものである。また、G
aN、AIN、GaAsは直接遷移型半導体であり、各
伝導帯及び価電子帯のそれぞれエネルギー最小値及び最
大値でのバンドギャップを示し、間接遷移型であるAl
Asについては、r点(波数に−0)における伝導帯及
び価電子帯のそれぞれエネルギー極小値及び極大値での
バンドギャップを示したものである。
図゛中点線で示した直線11は基板結晶ZnOの格子定
数3.24人のラインである。基板結晶Znoは半導体
GaNと同じウルツ型の結晶構造であり、GaNに近い
格子定数を有していることが分かる。このライン11と
GaN−GaAs間の3元系混晶のラインとの交点A、
及びライン11とAlN−AlAs間の3元系混晶のラ
インとの交点Bの組成をベガード則を用いればそれぞれ
A点:GaN    As O,920,0111 8点:AIN    As O,850,15 と見積ることができる。
また、線分ABは、混晶A I G a N A s系
で基板結晶ZnOと格子整合がとれる組成範囲を示すも
のであり、これに再びベガード則を仮定すれば、線分A
Bの物性値は、上記A点の組成とB点組成間の混晶(4
元系混晶)により実現されることになるので、 (G a N    A s O,920,08)l−ν (AIN    As O,850,15)w   ””” (1)という概略
の組成範囲にてエピタキシャル層を形成すれば基板結晶
ZnOとの格子整合がなされることになる。
半導体レーザ素子を形成する場合、エピタキシャル層を
いわゆるダブルへテロ構造とすることが一般的に採用さ
れている。この場合、活性層における光子の閉込めを有
効に行なうため、クラッド層のバンドギャップを、活性
層のバンドギャップより0,3eV程度大きい値に設定
するのが好ましいと言われており、ZnOを基板結晶と
する場合は、上記組成式(1)で表わされる組成範囲の
中から、互いのバンドギャップ差が約Q、  3eVと
なるものを形成すれば良いことになる。例えば第1図中
において、活性層として最もシンプルな組成としてA点
を選択した場合には、当該A点組成におけるバンドギャ
ップよりも0.3eVだけ大きいバンドギャップを有す
るC点組成をクラッド層に適用すれば良い。0点におけ
る混晶の組成は、上述の11線上の4元系混晶の組成式
(1)及びベガード則より算出することができる。
第2図に、上述の如く基板結晶ZnOに格子整合をとっ
たp、 1xGal、Nl−、As、(0≦X≦1.’
0<y<1)系混晶で活性層とクラッド層を形成したダ
ブルへテロ構造半導体レーザ素子の構成の一例が示され
ている。
ここでは、基板結晶1をn型ZnOとし、上記見積られ
た組成範囲に従って、活性層2を混晶GO,920,0
8とし、クラッド層3及び4aN      As をそれぞれn型及びn型の混晶AI    GaO,1
20 ,8g   0.9L    O,09としてエピタキ
シャル層N      As 5を形成したものである。このようにして構成された半
導体レーザ素子では、通常、クラッド層に順方向バイア
スを印加することにより活性層に光子を発生せしめ、層
内部の光共振によって活性層の臂開面より誘導放出され
たレーザ光を得ることができる。
さらに、活性層もAlxGa、、N1−、As。
(0くx≦1.0<y<1)で構成することを考慮すれ
ば、波長400nm〜220nmの短波長半導体レーザ
光を得ることが可能となる。また、同じように基板結晶
ZnOに格子整合をとったAlxGa、、N1−、As
、系混晶でpn接合を形成し、発光ダイオードとするこ
とも可能である。
発明の詳細 な説明したように、本発明の半導体発光素子においては
、ZnOを基板結晶とし、エピタキシャル層の組成中、
半導体GaN及びAINにおいてNの一部をAsで置換
することにより基板結晶ZnOとの格子整合をなしてい
るので、混晶GaNAs系あるいは混晶AlGaNAs
系の良好なエピタキシャル層が得られ、これらにより発
光効率の優れた半導体発光素子を構成することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は■−v族化合物半導体とその混晶についてバン
ドギャップとその格子定数を示す図、第2図は本発明の
実施例におけるダブルへテロ構造半導体レーザ素子の構
成を示す図である。 主要部分の符号の説明 1・・・・・・・・・基板結晶 2・・・・・・・・・活性層 3.4・・・クラッド層 5・・・・・・・・・エピタキシャル層出願人   パ
イオニア株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 複数のIII−V族化合物半導体混晶が基板結晶上にエピ
    タキシャル層として形成されてなる半導体発光素子であ
    って、前記基板結晶をZnOとし、前記エピタキシャル
    層の組成をAl_xGa_1_−_xN_1_−_yA
    s_y(0≦x≦1、0<y<1) としたことを特徴とする半導体発光素子。
JP2324588A 1990-11-27 1990-11-27 半導体発光素子 Pending JPH04192585A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08222764A (ja) * 1995-02-14 1996-08-30 Showa Denko Kk 発光ダイオード
US5886367A (en) * 1996-08-07 1999-03-23 Showa Denko K.K. Epitaxial wafer device including an active layer having a two-phase structure and light-emitting device using the wafer
KR100603681B1 (ko) * 1998-04-22 2006-07-20 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 반도체 레이저 소자
DE19954242B4 (de) * 1998-11-12 2007-04-26 Showa Denko K.K. Lichtemittierende Vorrichtung aus einem Nitridhalbleiter der Gruppe III

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0617491B1 (de) * 1993-03-26 1996-07-31 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Lichtemittierendes Halbleiterbauelement
US6218677B1 (en) 1994-08-15 2001-04-17 Texas Instruments Incorporated III-V nitride resonant tunneling
US6229150B1 (en) * 1999-07-30 2001-05-08 Matsushita Electronics Corp. Semiconductor structures using a group III-nitride quaternary material system with reduced phase separation and method of fabrication
US6472680B1 (en) 1999-12-31 2002-10-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor structures using a group III-nitride quaternary material system with reduced phase separation

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3124456C2 (de) * 1980-06-23 1985-04-25 Futaba Denshi Kogyo K.K., Mobara, Chiba Halbleiterbauelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08222764A (ja) * 1995-02-14 1996-08-30 Showa Denko Kk 発光ダイオード
US5886367A (en) * 1996-08-07 1999-03-23 Showa Denko K.K. Epitaxial wafer device including an active layer having a two-phase structure and light-emitting device using the wafer
DE19734034C2 (de) * 1996-08-07 2000-07-13 Showa Denko Kk Epitaxiewafer für Licht emittierende Vorrichtung, Verfahren zum Bilden des Wafers und den Wafer verwendende, Licht emittierende Vorrichtung
US6110757A (en) * 1996-08-07 2000-08-29 Showa Denko K. K. Method of forming epitaxial wafer for light-emitting device including an active layer having a two-phase structure
KR100603681B1 (ko) * 1998-04-22 2006-07-20 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 반도체 레이저 소자
DE19954242B4 (de) * 1998-11-12 2007-04-26 Showa Denko K.K. Lichtemittierende Vorrichtung aus einem Nitridhalbleiter der Gruppe III

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