JPH0481354B2

JPH0481354B2 -

Info

Publication number: JPH0481354B2
Application number: JP60171373A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hayashi; Hidekazu Suzuki
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1985-08-02
Filing date: 1985-08-02
Publication date: 1992-12-22
Also published as: JPS6150376A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は半導体発光装置、特に、新規な原理に
従つて動作する半導体発光装置に関する。

＜従来の技術＞従来の半導体発光装置として、代表的にpn接
合を用いた装置が周知である。

＜発明が解決しようとする課題＞しかし、従前の一般的な半導体pn接合利用型
の発光装置においては、一方の領域にキヤリアの
注入が効率よく行われるための条件には、接合を
形成するpn両方の領域について欠陥とかトラツ
プ準位が少ない等、結晶性が良好であることや、
不純物濃度関係についても、注入を受ける方の領
域の不純物濃度は他方の領域の不純物濃度に比べ
て一桁以上低いこと等の制約があり、必ずしもデ
バイス設計において各部分の抵抗や容量等にまで
鑑みた最適設計は行えなかつた。

また、従来の発光メカニズムに対する考え方で
は、キヤリアが注入されるべき半導体に対し、多
数キヤリアを注入したのでは発光は生じないと考
えられており、換言すれば注入キヤリアに限定が
生じていたか、あるいは用い得る半導体の導電型
に制約が生じていた。さらに、ｐ型半導体に対す
る電子の注入という一般的な発光機構でも、実質
的に１を越える量子効率での発光はなく、効率的
な問題があつた。

本発明はこのような従来の各種欠点を解消すべ
くなされたものである。

＜課題を解決するための手段＞本発明は上記目的を達成するため、発光性材料で構成された半導体領域と、半導体領域に対向する導電性の対向領域と、半導体領域より禁制帯幅の大きな物質であつ
て、対向領域と半導体領域間のキヤリアの輸送
の少なくとも一部が、直接トンネル、フアウラ
ー・ノルドハイム・トンネル、トラツプ準位を
介した伝導等、キヤリアの少なくとも一部が禁
制帯内を通り抜けられる現象（本書ではこれら
の総合し、トンネルという語で表現する）によ
つて生じ得る程に薄い薄膜と、から発光素子部
を構成した上で、上記の対向領域から上記薄膜を介し、半導体
領域の禁制帯幅に相当するエネルギー以上のエ
ネルギーをもつ高エネルギーキヤリアをトンネ
ル注入することができるバイアス手段を設け、
もつて、当該注入された高エネルギーキヤリアが半導
体領域の表面から少し内部に入つた所でそのエ
ネルギーを失うときに光を放出するか（後述す
る第１，５図中の発光hυ₁）、電子・正孔対を発
生させてそれらキヤリアの再結合により発光を
生じさせる（これも後述の第１図中、発光hυ₂
に相当）こと、を特徴とする半導体発光装置を提案する。

＜作用＞上記のような構成による本発明の半導体発光装
置では、バイアス手段によるバイアス印加の下、
対向領域から薄膜を介して半導体領域に注入され
た高エネルギーキヤリアが、半導体領域の表面か
ら少し内部に入つた所で自身のエネルギーを失う
ときに発光を生じさせるか、あるいはまた高エネ
ルギーキヤリアによつて電子・正孔対を発生さ
せ、これにより発光を生じさせる。

ここで重要なことは、本発明における高エネル
ギーキヤリアは、従前の半導体発光装置における
メカニズムとは異なり、半導体領域に注入された
後に加速等によつて高エネルギーキヤリア化され
たものではなく、半導体領域に注入された時点で
すでに高エネルギーを有していることである。そ
のため、対向領域と半導体領域間に介在する薄膜
が、当該高エネルギーキヤリアの直接トンネルま
たは間接トンネル等、バルク材料から予測される
量よりも厚さが薄いがために大きな量のキヤリア
輸送が可能な程に薄く、しかもキヤリアの注入を
受ける半導体領域の禁制帯幅よりも大きければ、
注入を受ける半導体領域の不純物濃度またはキヤ
リア濃度が大きくても、薄膜を介し対向領域と半
導体領域間で主として輸送されるキヤリア（以
下、主キヤリアと称する）の導電型を半導体領域
の導電型やキヤリア濃度とは無関係に設定でき
る。

すなわち、半導体領域から見た薄膜のバリアが
主キヤリアと逆極性のキヤリアに対して高く、対
向領域から見た薄膜のバリアが主キヤリアに対し
て低い材料関係を選ぶことによつて、対向領域か
ら半導体領域への主キヤリアの注入を効率良く行
うことができる。

また、このような材料関係を用いなくても、薄
膜中を輸送されるキヤリアが主として単一キヤリ
アであるような薄膜を選択するか、または対向領
域を薄膜中を輸送したいキヤリアの極性の有する
導電型の半導体で構成すれば、上記動作を満足で
きる。

こうしたこともあつて、本発明の場合、薄膜及
び対向領域は、必ずしも結晶性の良好な単結晶で
ある必要はなく、多結晶でもアモルフアスでも良
い。もちろん、対向領域は金属でも良く、薄膜は
SiO₂等の絶縁膜でも良い。

＜実施例＞第１図には本発明の第一の実施例が示されてい
る。同図ａ中、１００は高エネルギーキヤリアの
注入を受ける半導体領域、１は禁制帯幅の大きい
材料の薄膜、１０は薄膜１を挟んで半導体領域１
００に対向する対向領域である。同図ｂは、同図
ａに断面図を示した装置のバンドダイアグラム例
を示し、対向領域１０と半導体領域１００との間
で主として電子が輸送される場合を示している。
以下の実施例でも、薄膜１中を輸送されるキヤリ
アは電子を想定するが、主キヤリアが正孔の場合
には注入を受ける半導体の導電型や、対向領域が
半導体である場合は当該対向領域の導電型を含
め、各半導体領域のpn関係を逆にすれば良い。

第１図ａに示す断面構造において、薄膜１がト
ンネル電流を流すけれども対向領域１０の電位を
半導体領域１００の電位に対して当該半導体領域
１００の禁制帯幅E_Gの電圧換算値よりも大きい
値（トンネルするキヤリアが電子である場合には
負側に）としても破壊を生じない程度の妥当な電
流が流すことのできる厚さでであれば、半導体領
域１００に注入された電子はそこですでに高エネ
ルギー状態e^*とすることができる。そのため、半
導体領域１００の表面から少し内部に入つた所で
当該高エネルギーキヤリアが自身のエネルギーを
失うとき、第１図ａ中に示す発光hυ₁を得ること
ができ、あるいはまた、当該半導体領域１００の
表面から少し内部に入つた所で電子・正孔対を生
成し、生成した正孔が電子と再結合することによ
る発光hυ₂を得ることができる。したがつて、半
導体領域１００のまさに表面での表面準位やトラ
ツプを介した非発光性の（すなわち発光を伴わな
い）再結合を避けることができ、発光効率を高め
ることができる。

なお、電気的な特性で見ると、上記のように生
成した正孔が電子との再結合により発光hυ₂を伴
いつつ、半導体領域１００の表面に集められる
と、半導体領域１００がｎ型である場合には表面
空乏層幅が小さくなるので、益々対向領域１０か
らの電子の注入が促されてオン状態となり、その
結果、第１図ｃに示すような負性抵抗特性も得ら
れる。第１図ｂにおいてダイアグラムａは電子・
正孔対発生以前の状態を示しており、ダイアグラ
ムｂは発生した正孔が半導体領域表面に蓄積され
て、同一電流を流すために必要な電圧が少なくて
も良い状態となつたことを示している。このブレ
ーク・オーバ特性に関しての実験例につき述べる
と、対向領域１０として金属薄膜（例えばアルミ
ニウム）、薄膜１として絶縁膜（例えば30Å前後
の正常なSiO₂膜）、半導体領域１００として10¹⁷
個／cm³の燐原子を含むSi単結晶を用いたとき、第
１図ｃに示された負性抵抗特性の状態ａに関する
ブレーク・オーバ電圧V_Bは−4V〜−5V、状態ｂ
に関する保持電圧V_Hは−3.1V〜−3.2V、保持電
流密度（＝保持電流I_H／デバイス面積）は約
2μA／cm²であつた。

このような負性抵抗特性を生ずる素子構造にお
いて、半導体領域１００を例えばGaAs、GaP、
InP、Ga_XAl_1-XAs、GaAs_XP_1-Xのような発光性
物質で構成した場合、既述したようにあらかじめ
高エネルギー状態とされたキヤリア（e^*）が当該
半導体表面にトンネル注入され、半導体領域の表
面から少し内部に入つた所で電子・正孔対を発生
させると、半導体領域表面での非発光性再結合を
避けながら、当該半導体領域表面から少し内部に
入つた所でそれらが再結合、消滅することによ
り、効率の良い発光を得ることができる。

したがつて、電子につき考えると、これがすで
に高エネルギー状態（e^*）となつてｎ型の半導体
領域１００の表面にトンネル注入され、電子・正
孔対を発生した場合には、その中、正孔が半導体
領域表面の電界により集められた後、拡散により
半導体領域表面から少し内部に入つた所で電子と
再結合し、消滅するときに発光が得ることができ
る。

従来からも、発光性物質に少数キヤリアを注入
することにより発光が得られることはあつても、
多数キヤリアの注入による発光の報告はない所、
上記のように本発明によると、多数キヤリアの注
入、例えばｎ型半導体領域に対し、その多数キヤ
リアである電子のトンネル注入によつても発光を
得ることができる。そのため、電子に対してはｐ
型の半導体を得難いような発光性物質であつて
も、本発明によればこれをｎ型とすることによ
り、本発明での半導体領域として有効に利用する
ことが可能となる。

一方、逆に電子が高エネルギー状態（e^*）にさ
れてｐ型半導体領域にトンネル注入される場合に
も、従来にはない効果を生む。

すなわち、電子はもちろん、ｐ型半導体領域内
では少数キヤリアであるが、本発明で用いている
バイアス手段により、既述した条件で高エネルギ
ー状態となり得る電子を半導体領域にトンネル注
入し、電子・正孔対を発生させた場合には、少数
キヤリアの数が増した状態で半導体領域の表面か
ら少し内部に入つた所で正孔と再結合し、消滅す
るときに発光が得られるので、注入電子数よりも
多い数のフオトン（光子）数が得られ、いわゆる
量子効率が１以上での発光となる。また、場合に
よつては、上記のように電子・正孔対を発生させ
るため、本発明の趣旨に従うバイアス条件で対向
領域１０の側から薄膜１を介して半導体領域１０
０にトンネル注入された高エネルギーキヤリア
が、その自身の当該高エネルギーを失うときに
も、上記の発光hυ₂と共に、あるいは独立に、第
１図中、符号hυ₁で示されたような発光を生じる
こともある。このメカニズムに従う発光hυ₁は、
本発明の原理からして明らかな通り、シリコン
等、一般に非発光性物質とされている半導体領域
１００においても生ずる。

いずれにしても本発明では、対向領域１０から
キヤリアを薄膜１を介するトンネル注入で半導体
領域１００に注入した際、当該注入されたキヤリ
アが高エネルギー状態（e^*）となり得るバイアス
条件を与えることにより、当該高エネルギーキヤ
リアによつて半導体領域表面から少し内部に入つ
た所で電子・正孔対を発生させるか、または当該
高エネルギーキヤリアが自身の失うエネルギーに
基づいて発光を生ずる原理に従つているため、従
来では不能と考えられていたような半導体領域へ
の多数キヤリアの注入によつても現に発光を得る
ことができたり、あるいは量子効率が１を超える
発光を得られる外、半導体領域が非発光性物質で
あつても発光を得ることができる。

なお、上述した所は、後述する他の実施例にも
共通して言うことのできる事実である。

第２図は、本発明における基本的な発光機能に
加え、さらに他の複合的な機能を営み得る実施例
を示している。もちろん、対向領域１０と半導体
領域１００、及びそれらの間の薄膜１は第１図示
実施例におけるそれらと同様であり、対向領域１
０から半導体領域１００に対し、高エネルギーキ
ヤリア（e^*）を注入することで、第１図ｂ中に示
したhυ₁，hυ₂の中、少なくとも一方の発光を得る
ことができる。

しかるに、この第２図示の実施例では、さらに
ｎ型半導体領域１００に注入された高エネルギー
キヤリアによつて発生した正孔の拡散またはドリ
フトによる到達距離以内に、第２の領域としてｐ
型の半導体領域１０１Ｂを設けている。

したがつて、このｐ型領域１０１Ｂの電位によ
り、発光特性を制御することができる。また、こ
のｐ型領域１０１Ｂにて発生した正孔を集める
と、第３図に示すように、対向領域１０に発光の
ための負バイアスを印加したにもかかわらず、当
該領域１０１Ｂからは正電位を取り出すこともで
きる。なお、この追加の領域１０１Ｂは、一般的
には半導体領域１００と整流性の接合を形成でき
れば良く、当該領域１００とは異なる材料で構成
することができる。

第４図ａは本発明の基本構成をその一部に含む
さらに他の実施例の断面構造を示しており、第１
図示実施例における半導体領域１００に相当する
領域１０１に対し、薄膜１とは対向する側に第２
の半導体領域１０２が付加されている。この領域
１０２の導電型は薄膜１を通過する主キヤリアと
同一導電型であつて、領域１０１とは逆導電型と
なつている。第４図ｂは、このような装置におい
て薄膜１を通過する主キヤリアが電子である場合
のダイアグラムを示している。

しかるに、本発明に従い、対向領域１０から主
キヤリアが薄膜１を通過して半導体領域１０１に
トンネル注入される方向にバイアスを増して行く
と、対向領域１０のエネルギーレベルと半導体領
域１０１のバンド端の差が当該領域１０１の禁制
帯幅よりも大きくなると。注入された主キヤリア
により領域１０１の表面から少し内部に入つた所
で電子・正孔対が発生し、主キヤリアと同極性の
キヤリアが増加することにより、注入された主キ
ヤリアの数以上のフオトン（光子）が得られるた
め、量子効率が１を越えると一種の増幅された発
光が得られると共に、領域１０１は領域１０２に
対してバンドダイアグラムで示されるように逆バ
イアス状態であつたものが充電されて行き、零バ
イアスに近くなる。これにより薄膜１の電界は強
められるので、益々、高エネルギーキヤリアが注
入される。したがつて、この実施例構造の装置に
おいても、先に述べた本発明による発光機構を得
ることができる。

一方、薄膜１と領域１０２とに挟まれ、薄膜１
に接した領域１０１の厚さが、薄膜１の主キヤリ
アの拡散またはドリフトによる到達距離以内の寸
法であれば、領域１０１に注入された主キヤリア
（領域１０１においては少数キヤリアである）は
領域１０２に達し、その結果、ひとたび上記した
電子・正孔対が発生すると、大きな電流が対向領
域１０と領域１０２間に流れる。

したがつて、領域１０１から仮想線で示されて
いるように電子１０１Ｅを取り出せば、これをこ
の第４図示の本発明半導体発光装置における発光
素子部の制御端子として用いることができる外、
領域１０２をコレクタ、領域１０１をベース、対
向領域１０をエミツタとし、負性入力インピーダ
ンスを有する発光トランジスタを得ることができ
る。なお、上記説明において、領域１０２は半導
体領域１０１に対し、整流性の接合を形成すれば
良く、異なる材質であつても良い。

次に、上述した第４図示の本発明半導体発光装
置における発光素子部をその一部に用いることに
より、集積回路化した発光素子部を持つ本発明半
導体発光装置の他の実施例について述べる。

まず、第５図は、第４図示の本発明素子構造を
含み、メモリ内容を発光表示可能なメモリセルを
構成する場合の実施例を示しており、同図ａにお
ける断面構造中、対向領域１０、薄膜１、半導体
領域１０１、半導体領域１０２は、それぞれ、第
４図示実施例のそれらに対応する。この実施例の
場合、領域１０２は半導体基板として構成されて
おり、この領域１０２と逆導電型の領域１０１は
電界効果トランジスタのドレインと共通の領域と
なつている。第５図ｂに示すように、対向領域１
０は配線１０Ｅを介して抵抗性素子Ｒと接続さ
れ、抵抗性素子Ｒの他端は電源V_DDに接続され
る。第５図ｂ中にては符号Q_Aで示されているこ
の絶縁ゲート電界効果トランジスタ（IGFET）
の絶縁ゲート１１２はＸ線に接続され、ソース領
域１１０はＹ線に接続されて、いわゆるXYマト
リツクス上のメモリアレイのXY番地として選択
されるようになつている。

ここで簡単のため、ｐチヤネルを想定すると、
薄膜１はトンネル可能な薄い（30Å〜50Å程度）
SiO₂で、要すればタングステン等の不純物をド
ーピングしたもので構成され、対向領域１０は金
属薄膜で良いが、SnO₂等の広いバンドギヤツプ
のｎ型半導体ならばさらに効果的である。

第５図ｃも利用し、動作につき説明するに、領
域１０１の電位が基板１０２に対し、より電源電
圧側にある場合を論理“１”状態、より基板電圧
側にある場合を論理“０”状態とすると、論理
“０”の書き込みは、Ｘ線を介してゲート１１２
に適当なる負電圧を与え、Ｙ線を介してソース１
００に基板により近い電位を与えて、ドレイン領
域を兼ねる半導体領域１０１にもソース電圧に近
い電圧を与える。こうすると、本発明の発光素子
部を構成する対向領域１０と領域１０１との間に
大きな電圧バイアスを掛けることができ、対向領
域１０から注入された高エネルギーキヤリアによ
り、すでに述べたメカニズムにより、領域１０１
の表面から少し内部に入つた所で発光を生起させ
ることができる。

そして以後、高エネルギーキヤリアは抵抗素子
Ｒを介して電源V_DDから供給され続けるので、絶
縁ゲート１１２の電圧をオフにするような電位に
戻しても、領域１０１は基板１０２の電位に近い
状態を保持し、すなわち論理“０”を記憶した状
態を維持しながら、当該論理“０”を記憶してい
ることを発光表示することができる。

論理“１”の書き込みは、絶縁ゲート１１２及
びソース領域１１０に対し、電源電位V_DDに近い
電位を与える。こうすると、領域１０１も同様な
電位になり、書き込み以前に例え高エネルギーキ
ヤリアの注入が行われていても、遮断状態に遷移
し、以後、ゲート電位をオフに戻しても、領域１
０１の電位は電源電位V_DDに近い状態に保持され
る。当然、発光はなく（それ以前に発光していた
場合には発光が止まり）、これにより、書き込ま
れた、ないし書き直された情報が論理“１”であ
ることが外部からも認識できる。なお、第５図ｃ
中、I_Yは上記組込み動作時におけるＹ線を流れる
電流の経時的変化を表している。

本構造の発光表示付きスタテイツクメモリセル
では、発光領域１０１と基板領域１０２間の逆バ
イアスによる漏洩電流は、抵抗素子Ｒを介し電源
V_DDから薄膜１を通過して供給されるので、従来
のダイナミツクメモリにおけるようなリフレツシ
ユ動作を必要としない。ただ、スタンバイ時の消
費電力を小さくするため、一般に抵抗素子Ｒを等
価的に高抵抗素子（または定電流特性を示す素子
であれば微小電流素子）で構成したとき、高速読
み出しにおいては比較的大きな電流を流すため、
いわゆる破壊読み出しとなつてサイクルタイムが
長くなる。

これを避けるには、第６図示のように、第５図
示の電界効果トランジスタ構造に相当する電界効
果トランジスタQ_Aに加えて、その対向領域１０
と電源電位V_DDとの間に別な電界効果トランジス
タQ_Rを挿入すれば良い。この新たに接続された
電界効果トランジスタQ_Rのゲートを読み出し時
により低抵抗になる方向にバイアスすれば、非破
壊読み出しが可能となり、高速動作が実現でき
る。

なお、第５図示の構造において、半導体領域１
０１をコレクタとするバイポーラトランジスタを
形成すれば、この、バイポーラトランジスタを選
択用素子とするメモリセルも実現できる。

以上のように、本発明装置の発光素子部におけ
る半導体領域１０１を電界効果トランジスタのド
レインまたはソースとするか、あるいはバイポー
ラトランジスタのコレクタと共通の領域として構
成すると、発光により記憶している情報内容のデ
イスプレイが可能な高密度メモリセルを提供する
ことができる。

第７図は、本発明のまた別な実施例の断面構造
を示しており、対向領域１０、薄膜１、半導体領
域１００が上述してきた本発明の半導体発光装置
における発光素子部を構成する。対向領域１０に
対しては、それに近接の関係で、ただし絶縁され
た状態で絶縁ゲート１２１が設けられ、さらに、
この絶縁ゲート１２１を含み、互いに近接し、絶
縁された関係で複数の絶縁ゲートが設けられてい
る。図示の場合、これら絶縁ゲート１２１，１２
２，…，１２７の七つを想定しているが、これが
例示に過ぎない。

換言すれば、これらゲート群が、仮に一連の一
つのゲートであつた場合には、新たに当該ゲート
下に一部重なる関係で付加した第３領域１０１Ｄ
を書き込み読み出し線、当該絶縁ゲートを番地選
択線とすることで、記憶情報を発光により二次元
表示可能なメモリセルアレイのユニツトセルを構
成できる。

これに対し、隣接した絶縁ゲートが互いには絶
縁された関係にあるときには、それらゲート群１
２１，１２２，…，１２７を適宜位相のずれたパ
ルスによつて駆動すればCCD動作を実現でき、
対向領域１０、薄膜１、半導体領域１００で構成
される本発明装置の発光素子部においての発光状
態をリフレツシユ動作なしに維持する（すなわち
発光状態の記憶をなす）ことができるし、第３の
領域１０１Ｄにまで転送することで情報の読み出
しを行うことができる。さらに、本発明装置の発
光素子部に対し、CCD動作により信号電荷を送
り込むことで、規定量だけ電荷が蓄積されたと
き、当該発光素子部をオンとし、発光を生じさせ
ることもできる。これはすなわち、信号電荷の個
数のカウント、あるいは駆動パルスの分周をその
動作を発光表示しながら行い得ることも意味す
る。

以上、本発明の各実施例につき説明したが、本
発明の発光動作に係る主キヤリアは、上述した所
では電子を仮定した。しかし、正孔を用いること
もでき、その場合にも上記説明中における各半導
体領域の導電型を逆に読み、バイアスの極性を逆
転すれば、これまでの説明は有効に成立する。な
お、対向領域１０から効率良く光を取り出すため
には、当該対向領域１０を半導体領域１００ある
いは１０１よりも禁制帯幅の大きな半導体領域と
するか、金属の場合には数100Å以下の薄い膜厚
とすることが良い。また、不透明な材質を用いる
場合には、多数のスリツトが設けられる等した光
透過性の構造を有する必要がある。

＜効果＞いずれにしても、本発明によれば、従来のよう
に、半導体領域に対し、薄膜を介して注入された
キヤリアが、当該注入後に加速等により高エネル
ギーを付与されるのではなく、すでに注入された
時点で高エネルギーを有しているので（そのよう
にバイアス手段を構成するので）、従前の常識の
ように、発光させるべき半導体領域に対しては当
該半導体領域にとつての少数キヤリアを注入せね
ばならないという制限を撤廃でき、多数キヤリア
の注入によつても、当該半導体領域の表面から少
し内部に入つた所で効率の良い発光を生じさせる
ことができる。従前と同じ少数キヤリア注入に関
しても、本発明によると当該少数キヤリアの場合
には増倍機能を伴うので、従来の装置に比し、よ
り高い発光効率を得ることができる。

また、当該半導体領域の結晶性や他の領域との
不純物濃度関係等についての従来の制約もこれを
大幅に緩和でき、高い設計自由度を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な実施例の断面構造と
その動作の説明図、第２図は第１図示の本発明実
施例装置をその一部に含む実施例の断面構造図、
第３図は第２図示装置の動作における電気的な特
性例の説明図、第４図は本発明の他の実施例の断
面構造と動作の説明図、第５図は第４図示の本発
明実施例装置をその一部に含む発光表示付きメモ
リセルの断面構造と回路構成及び論理書き込み動
作の説明図、第６図は第５図示の装置構造に付加
し得る電界効果トランジスタを持つ回路構成の説
明図、第７図は第１図示の本発明実施例装置をそ
の一部に含むさらに他の機能デバイスの断面構造
図、である。図中、１は薄膜、１０は対向領域、１００及び
１０１は半導体領域、１０１Ｂまたは１０２は第
２の半導体領域、１０１Ｄは第３の領域、であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１発光性材料で構成された半導体領域と、該半
導体領域に対向する対向領域と、前記半導体領域
より禁制帯幅の大きい物質であつて、かつ、前記
対向領域と半導体領域間のキヤリア輸送の少なく
とも一部が該禁制帯内を通過する輸送によつて行
なわれる程度に厚さの薄い薄膜と、を有する発光
素子部と；該発光素子部の前記対向領域から前記半導体領
域に該半導体領域の禁制帯幅以上の高エネルギー
キヤリアを注入し、それにより該半導体領域表面
から少し内部に入つた所で電子・正孔対を発生さ
せ、該発生したキヤリアにより発光を生じさせる
ために前記対向領域を該半導体領域に対してバイ
アスするバイアス手段と；から成り、かつ、前記発光素子部の前記対向領域
は、少なくとも前記発光する光に対して透明な材
質で構成されているか、または該光を透過し得る
構造を有していること；を特徴とする半導体発光装置。２特許請求の範囲第１項に記載の半導体発光装
置において；前記薄膜は、前記対向領域から該薄膜を見たバ
リアの高さが主キヤリアに対して低く、前記半導
体領域から該薄膜を見たバリアの高さは主キヤリ
アと逆極性のキヤリアに対して高い材料で構成さ
れて成る半導体発光装置。３特許請求の範囲第１項に記載の半導体発光装
置において；前記薄膜の膜内を輸送されるキヤリアが主とし
て単一極性のものである半導体発光装置。４特許請求の範囲第１項に記載の半導体発光装
置において；前記対向領域が薄膜の主キヤリアの極性と同一
極性の導電型を有する半導体領域である半導体発
光装置。５特許請求の範囲第１項に記載の半導体発光装
置において；前記半導体領域には、前記対向領域に対向する
該半導体領域表面部分からキヤリアが到達できる
範囲内に該半導体領域と整流性の接合を有する第
２の領域が設けられていることを特徴とする半導
体発光装置。６発光性材料で構成された半導体領域と、該半
導体領域に対向する対向領域と、前記半導体領域
より禁制帯幅の大きい物質であつて、かつ、前記
対向領域と半導体領域間のキヤリア輸送の少なく
とも一部が該禁制帯内の通過する輸送によつて行
なわれる程度に厚さの薄い薄膜と、前記対向領域
に対し絶縁された状態で近接し、かつ、前記半導
体領域表面上に絶縁膜を介して設けられた絶縁ゲ
ートと、該絶縁ゲート下に一部重なつて設けら
れ、かつ、前記半導体領域と整流性の接合を形成
する第３の領域と、を有する発光素子部と；該発光素子部の前記対向領域から前記半導体領
域に該半導体領域の禁制帯幅以上の高エネルギー
キヤリアを注入し、それにより該半導体体領域表
面から少し内部に入つた所で電子・正孔対を発生
させ、該発生したキヤリアにより発光を生じさせ
るために前記対向領域を該半導体領域に対してバ
イアスするバイアス手段と；から成り、かつ、前記発光素子部の前記対向領域
は、少なくとも前記発光する光に対して透明な材
質で構成されているか、または該光を透過し得る
構造を有していること；を特徴とする半導体発光装置。７特許請求の範囲第６項に記載の半導体発光装
置において；前記絶縁ゲートは、隣接部分で互いに絶縁され
た複数個から成つていること；を特徴とする半導体発光装置。８半導体領域と、該半導体領域に対向する対向
領域と、前記半導体領域より禁制帯幅の大きい物
質であつて、かつ、前記対向領域と半導体領域間
のキヤリア輸送の少なくとも一部が該禁制帯内を
通過する輸送によつて行なわれる程度に厚さの薄
い薄膜と、を有する発光素子部と；該発光素子部の前記対向領域から前記半導体領
域に該半導体領域の禁制帯幅以上の高エネルギー
キヤリアを注入し、該半導体領域表面から少し内
部に入つた所で該高エネルギーキヤリアが該高エ
ネルギを失うときに発光を生じさせるため、前記
対向領域を該半導体領域に対してバイアスするバ
イアス手段と；から成り、かつ、前記発光素子部の前記対向領域
は、少なくとも前記発光する光に対して透明な材
質で構成されているか、または該光を透過し得る
構造を有していること；を特徴とする半導体発光装置。