JPH05335623A - 発光ダイオード素子および青色発光ダイオード素子 - Google Patents
発光ダイオード素子および青色発光ダイオード素子Info
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- JPH05335623A JPH05335623A JP14239892A JP14239892A JPH05335623A JP H05335623 A JPH05335623 A JP H05335623A JP 14239892 A JP14239892 A JP 14239892A JP 14239892 A JP14239892 A JP 14239892A JP H05335623 A JPH05335623 A JP H05335623A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は青色発光ダイオード素子を提供する
ことを目的としている。 【構成】 ＺｎＣｄＳＳｅを活性層に用いた青色発光ダ
イオード素子において、光を発生する活性層を、活性層
よりも禁制帯幅の広いＺｎＳＳｅ薄膜で挟むことによ
り、活性層で発生した青色光の再吸収を低減している。
また、活性層の上に積層したＺｎＳＳｅ薄膜の禁制帯幅
を特に大きくすることにより、青色光の取り出し効率を
さらに上げている。
ことを目的としている。 【構成】 ＺｎＣｄＳＳｅを活性層に用いた青色発光ダ
イオード素子において、光を発生する活性層を、活性層
よりも禁制帯幅の広いＺｎＳＳｅ薄膜で挟むことによ
り、活性層で発生した青色光の再吸収を低減している。
また、活性層の上に積層したＺｎＳＳｅ薄膜の禁制帯幅
を特に大きくすることにより、青色光の取り出し効率を
さらに上げている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、緑色から紫外にかける
可視短波長を発するオプトエレクトロニクス材料のII−
VI族化合物半導体を用いた発光ダイオード素子に関し、
特に青色発光ダイオード素子に関する。
可視短波長を発するオプトエレクトロニクス材料のII−
VI族化合物半導体を用いた発光ダイオード素子に関し、
特に青色発光ダイオード素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の青色発光ダイオード素子は、例え
ば、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジックス １９９１年、３０巻、３８７３−３８７５
頁等に記載されているように、ｎ型ＺｎＳｅ基板上に、
ｎ型ＺｎＳｅ薄膜、ｐ型ＺｎＳｅ薄膜から成るｐーｎ接
合構造からなっている。
ば、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジックス １９９１年、３０巻、３８７３−３８７５
頁等に記載されているように、ｎ型ＺｎＳｅ基板上に、
ｎ型ＺｎＳｅ薄膜、ｐ型ＺｎＳｅ薄膜から成るｐーｎ接
合構造からなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＺｎＳｅ薄膜か
らなる青色発光ダイオードでは、発生した青色光のエネ
ルギーはＺｎＳｅの禁制帯幅に近いために、発生した青
色光が再びＺｎＳｅに吸収されてしまい、発光ダイオー
ドの効率を下げる要因となっていた。
らなる青色発光ダイオードでは、発生した青色光のエネ
ルギーはＺｎＳｅの禁制帯幅に近いために、発生した青
色光が再びＺｎＳｅに吸収されてしまい、発光ダイオー
ドの効率を下げる要因となっていた。
【０００４】本発明は、半導体薄膜に吸収されない高効
率の発光ダイオード素子または青色発光ダイオード素子
の提供を目的とする。
率の発光ダイオード素子または青色発光ダイオード素子
の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基体上に、エ
ネルギ−ＥA（ｅＶ）の禁制帯幅を有するII−VI族化合
物半導体層Ａ、エネルギーＥB（ｅＶ）の禁制帯幅を有
するII−VI族化合物半導体層Ｂ、エネルギーＥC（ｅ
Ｖ）の禁制帯幅を有するII−VI族化合物半導体層Ｃを順
次積層し、それらの禁制帯幅の大きさがＥC＞ＥA＞ＥB
の関係を有する発光ダイオード素子、または砒化ガリウ
ム（ＧａＡｓ）基板上に、エネルギ−ＥA（ｅＶ）の禁
制帯幅を有する硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳXＳｅ1-X）薄
膜Ａ、エネルギ−ＥB（ｅＶ）の禁制帯幅を有するセレ
ン化亜鉛・カドミウム（ＺｎYＣｄ1- YＳZＳｅ1-Z）薄膜
Ｂ、およびエネルギ−ＥC（ｅＶ）の禁制帯幅を有する
硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳWＳｅ1-W）薄膜Ｃを順次積層
し、この薄膜Ａ、ＢおよびＣの禁制帯幅の大きさが各々
ＥC＞ＥA＞ＥBの関係を有することを特徴とする青色発
光ダイオード素子、によって、目的を達成したものであ
る。
ネルギ−ＥA（ｅＶ）の禁制帯幅を有するII−VI族化合
物半導体層Ａ、エネルギーＥB（ｅＶ）の禁制帯幅を有
するII−VI族化合物半導体層Ｂ、エネルギーＥC（ｅ
Ｖ）の禁制帯幅を有するII−VI族化合物半導体層Ｃを順
次積層し、それらの禁制帯幅の大きさがＥC＞ＥA＞ＥB
の関係を有する発光ダイオード素子、または砒化ガリウ
ム（ＧａＡｓ）基板上に、エネルギ−ＥA（ｅＶ）の禁
制帯幅を有する硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳXＳｅ1-X）薄
膜Ａ、エネルギ−ＥB（ｅＶ）の禁制帯幅を有するセレ
ン化亜鉛・カドミウム（ＺｎYＣｄ1- YＳZＳｅ1-Z）薄膜
Ｂ、およびエネルギ−ＥC（ｅＶ）の禁制帯幅を有する
硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳWＳｅ1-W）薄膜Ｃを順次積層
し、この薄膜Ａ、ＢおよびＣの禁制帯幅の大きさが各々
ＥC＞ＥA＞ＥBの関係を有することを特徴とする青色発
光ダイオード素子、によって、目的を達成したものであ
る。
【０００６】
【作用】本発明は、光を発生する活性層（層Ｂまたは薄
膜Ｂ）の禁制帯幅ＥBよりも広い禁制帯幅ＥAおよびＥC
を有するII−VI族化合物半導体層または薄膜で挟む構成
をとる。特に、活性層の上に積層したII−VI族化合物半
導体薄膜の禁制帯幅ＥCは特に大きくしいる。
膜Ｂ）の禁制帯幅ＥBよりも広い禁制帯幅ＥAおよびＥC
を有するII−VI族化合物半導体層または薄膜で挟む構成
をとる。特に、活性層の上に積層したII−VI族化合物半
導体薄膜の禁制帯幅ＥCは特に大きくしいる。
【０００７】本発明の発光ダイオード素子または青色発
光ダイオード素子は、光を発生するII−VI族化合物半導
体活性層Ｂよりも禁制帯幅の広いII−VI族化合物半導体
薄膜Ａ及びＣで挟むため、発生した光の再吸収を低減さ
せることができる。さらに、活性層Ｂの上に積層した薄
膜Ｃの禁制帯幅を特に大きくすることにより、光を効率
よく取り出せるようにするものである。
光ダイオード素子は、光を発生するII−VI族化合物半導
体活性層Ｂよりも禁制帯幅の広いII−VI族化合物半導体
薄膜Ａ及びＣで挟むため、発生した光の再吸収を低減さ
せることができる。さらに、活性層Ｂの上に積層した薄
膜Ｃの禁制帯幅を特に大きくすることにより、光を効率
よく取り出せるようにするものである。
【０００８】特に、ＺｎYＣｄ1-YＳZＳｅ1-Z半導体を活
性層Ｂに用いた青色発光ダイオード素子においては、光
を発生する活性層よりも禁制帯幅の広いＺｎＳＳｅ薄膜
Ａ及びＣで挟むことにより、発生した青色光の再吸収を
低減している。また活性層Ｂの上に積層したＺｎＳWＳ
ｅ1-W薄膜Ｃの禁制帯幅を特に大きくすることにより、
青色光の取り出し効率をさらに上げている。
性層Ｂに用いた青色発光ダイオード素子においては、光
を発生する活性層よりも禁制帯幅の広いＺｎＳＳｅ薄膜
Ａ及びＣで挟むことにより、発生した青色光の再吸収を
低減している。また活性層Ｂの上に積層したＺｎＳWＳ
ｅ1-W薄膜Ｃの禁制帯幅を特に大きくすることにより、
青色光の取り出し効率をさらに上げている。
【０００９】
【実施例】本発明の発光ダイオード素子は、積層した３
層の禁制帯幅を規定することにより、活性層であるＢ層
で発光した光を吸収することなく効率的に取り出す技術
思想に基づく。
層の禁制帯幅を規定することにより、活性層であるＢ層
で発光した光を吸収することなく効率的に取り出す技術
思想に基づく。
【００１０】本発明の青色発光ダイオード素子におい
て、ＧａＡｓ基板上に積層するＺｎＳ XＳｅ1-X薄膜Ａの
組成Ｘを、０．０４以上、０．１２以下の範囲にする
と、成長温度においてＧａＡｓの格子定数とほぼ整合す
るため好ましい。
て、ＧａＡｓ基板上に積層するＺｎＳ XＳｅ1-X薄膜Ａの
組成Ｘを、０．０４以上、０．１２以下の範囲にする
と、成長温度においてＧａＡｓの格子定数とほぼ整合す
るため好ましい。
【００１１】さらに、活性層のセレン化亜鉛・カドミウ
ム薄膜Ｂ上に形成するＺｎＳWＳｅ1 -W薄膜Ｃの組成Ｗを
０．１３以上にすると、発生した青色光が十分に透過で
きるため好ましい。また、薄膜Ｃの膜厚を０．５μｍ以
上にすると、発生した青色光がさらに十分に透過できる
ため望ましい。
ム薄膜Ｂ上に形成するＺｎＳWＳｅ1 -W薄膜Ｃの組成Ｗを
０．１３以上にすると、発生した青色光が十分に透過で
きるため好ましい。また、薄膜Ｃの膜厚を０．５μｍ以
上にすると、発生した青色光がさらに十分に透過できる
ため望ましい。
【００１２】本発明の発光ダイオード素子または青色発
光ダイオード素子は、例えばスパッタリング等の通常の
気相堆積法を用いて、エピタキシャルに連続成膜でき
る。禁制帯幅の制御には、例えばスパッタリングの場合
には複数ターゲットを用い、ターゲットの種類または量
を制御すること等で容易に行える。
光ダイオード素子は、例えばスパッタリング等の通常の
気相堆積法を用いて、エピタキシャルに連続成膜でき
る。禁制帯幅の制御には、例えばスパッタリングの場合
には複数ターゲットを用い、ターゲットの種類または量
を制御すること等で容易に行える。
【００１３】以下、具体例について詳細に述べる。本発
明の青色発光ダイオード素子の構造図を図１に示す。
明の青色発光ダイオード素子の構造図を図１に示す。
【００１４】基板としてはＧａＡｓがＺｎＳｅ系半導体
と格子定数がほぼ一致するために適当である。ｐ型Ｇａ
Ａｓ基板１上に、ｐ型ＺｎＳXＳｅ1-X薄膜２、ＺｎYＣ
ｄ1-YＳZＳｅ1-Z活性層３、ｎ型ＺｎＳWＳｅ1-W薄膜４
を順次積層してある。
と格子定数がほぼ一致するために適当である。ｐ型Ｇａ
Ａｓ基板１上に、ｐ型ＺｎＳXＳｅ1-X薄膜２、ＺｎYＣ
ｄ1-YＳZＳｅ1-Z活性層３、ｎ型ＺｎＳWＳｅ1-W薄膜４
を順次積層してある。
【００１５】ＺｎＳXＳｅ1-X薄膜２の組成Ｘは、成長温
度においてＧａＡｓ基板の格子定数と整合するように、
０．０５以上から０．１２の範囲にすることが望まし
い。本実施例において、組成Ｘは０．０８とした。
度においてＧａＡｓ基板の格子定数と整合するように、
０．０５以上から０．１２の範囲にすることが望まし
い。本実施例において、組成Ｘは０．０８とした。
【００１６】ＺｎYＣｄ1-YＳZＳｅ1-Z活性層３の禁制帯
幅が青色光のエネルギーに相当するように、組成Ｙは
０．３以下が、組成Ｚは０．０４以上がそれぞれ望まし
い。本実施例においては、組成Ｙは０．１そしてＺは
０．０８とした。
幅が青色光のエネルギーに相当するように、組成Ｙは
０．３以下が、組成Ｚは０．０４以上がそれぞれ望まし
い。本実施例においては、組成Ｙは０．１そしてＺは
０．０８とした。
【００１７】さらに、活性層３で発生した青色光が十分
に透過できるように薄膜４の禁制帯幅が広くすることが
望ましい。そのために、ＺｎＳWＳｅ1-W薄膜の組成Ｗは
０．１３以上入れることが望ましい。本実施例におい
て、組成Ｗは０．２とした。組成Ｗが大きいため、薄膜
４の格子定数はＧａＡｓ基板１や活性層３に比べて小さ
くなる。ゆえに、十分によい結晶性を維持するために
は、薄膜４の膜厚を０．５μｍ以下にすることが望まし
い。本実施例において、薄膜４の膜厚は０．３μｍとし
た。そして薄膜４に取り付けた電極５部から電流が薄膜
４の面内広がるように、薄膜４の抵抗率が１０-2Ωｃｍ
以下になるようにした。
に透過できるように薄膜４の禁制帯幅が広くすることが
望ましい。そのために、ＺｎＳWＳｅ1-W薄膜の組成Ｗは
０．１３以上入れることが望ましい。本実施例におい
て、組成Ｗは０．２とした。組成Ｗが大きいため、薄膜
４の格子定数はＧａＡｓ基板１や活性層３に比べて小さ
くなる。ゆえに、十分によい結晶性を維持するために
は、薄膜４の膜厚を０．５μｍ以下にすることが望まし
い。本実施例において、薄膜４の膜厚は０．３μｍとし
た。そして薄膜４に取り付けた電極５部から電流が薄膜
４の面内広がるように、薄膜４の抵抗率が１０-2Ωｃｍ
以下になるようにした。
【００１８】基板１の裏面に電極６を取り付けることに
よって、図１に示す青色発光ダイオードができあがっ
た。この青色発光ダイオードは、室温で波長４８０ｎｍ
の青色光を効率よく放った。
よって、図１に示す青色発光ダイオードができあがっ
た。この青色発光ダイオードは、室温で波長４８０ｎｍ
の青色光を効率よく放った。
【００１９】また、本実施例の活性層３に例えばＺｎＳ
ｅ薄膜を用いても、同様の効果がある。
ｅ薄膜を用いても、同様の効果がある。
【００２０】また、本実施例ではｐ型ＧａＡｓ基板を用
いたが、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＺｎＳXＳｅ1-X薄
膜、ＺｎYＣｄ1-YＳZＳｅ1-Z薄膜活性層、ｐ型ＺｎＳW
Ｓｅ1 -W薄膜を順次積層してもよい。
いたが、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＺｎＳXＳｅ1-X薄
膜、ＺｎYＣｄ1-YＳZＳｅ1-Z薄膜活性層、ｐ型ＺｎＳW
Ｓｅ1 -W薄膜を順次積層してもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明は基体上に、エネ
ルギ−ＥA（ｅＶ）の禁制帯幅を有するII−VI族化合物
半導体層Ａ、エネルギーＥB（ｅＶ）の禁制帯幅を有す
るII−VI族化合物半導体層Ｂ、エネルギーＥC（ｅＶ）
の禁制帯幅を有するII−VI族化合物半導体層Ｃを順次積
層し、それらの禁制帯幅の大きさがＥC＞ＥA＞ＥBの関
係を有する発光ダイオード素子、または、砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）基板上に、エネルギ−ＥA（ｅＶ）の禁制
帯幅を有する硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳXＳｅ1-X）薄膜
Ａ、エネルギ−ＥB（ｅＶ）の禁制帯幅を有するセレン
化亜鉛・カドミウム（ＺｎYＣｄ1-YＳZＳｅ1-Z）薄膜
Ｂ、およびエネルギ−ＥC（ｅＶ）の禁制帯幅を有する
硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳWＳｅ1-W）薄膜Ｃを順次積層
し、この薄膜Ａ、ＢおよびＣの禁制帯幅の大きさが各々
ＥC＞ＥA＞ＥBの関係を有することを特徴とする青色発
光ダイオード素子であるため、II−VI族化合物半導体か
ら成る発光ダイオード素子の発光効率を上げることがで
きた。特に、青色発光ダイオードにおける青色光の損失
を低減することができた。
ルギ−ＥA（ｅＶ）の禁制帯幅を有するII−VI族化合物
半導体層Ａ、エネルギーＥB（ｅＶ）の禁制帯幅を有す
るII−VI族化合物半導体層Ｂ、エネルギーＥC（ｅＶ）
の禁制帯幅を有するII−VI族化合物半導体層Ｃを順次積
層し、それらの禁制帯幅の大きさがＥC＞ＥA＞ＥBの関
係を有する発光ダイオード素子、または、砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）基板上に、エネルギ−ＥA（ｅＶ）の禁制
帯幅を有する硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳXＳｅ1-X）薄膜
Ａ、エネルギ−ＥB（ｅＶ）の禁制帯幅を有するセレン
化亜鉛・カドミウム（ＺｎYＣｄ1-YＳZＳｅ1-Z）薄膜
Ｂ、およびエネルギ−ＥC（ｅＶ）の禁制帯幅を有する
硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳWＳｅ1-W）薄膜Ｃを順次積層
し、この薄膜Ａ、ＢおよびＣの禁制帯幅の大きさが各々
ＥC＞ＥA＞ＥBの関係を有することを特徴とする青色発
光ダイオード素子であるため、II−VI族化合物半導体か
ら成る発光ダイオード素子の発光効率を上げることがで
きた。特に、青色発光ダイオードにおける青色光の損失
を低減することができた。
【図１】本発明の一実施例の青色発光ダイオード素子の
断面構成図
断面構成図
１ ｐ型ＧａＡｓ基板 ２ ｐ型ＺｎＳXＳｅ1-X薄膜 ３ ＺｎYＣｄ1-YＳZＳｅ1-Z活性層 ４ ｎ型ＺｎＳWＳｅ1-W薄膜 ５、６ 電極
Claims (5)
- 【請求項１】基体上に、エネルギ−ＥA（ｅＶ）の禁制
帯幅を有するII−VI族化合物半導体層Ａ、エネルギーＥ
B（ｅＶ）の禁制帯幅を有するII−VI族化合物半導体層
Ｂ、エネルギーＥC（ｅＶ）の禁制帯幅を有するII−VI
族化合物半導体層Ｃを順次積層し、前記層Ａ、層Ｂおよ
び層Ｃの禁制帯幅の大きさが各々 ＥC ＞ ＥA ＞ ＥB の関係を有することを特徴とする発光ダイオード素子。 - 【請求項２】砒化ガリウム（ＧａＡｓ）基板上に、エネ
ルギ−ＥA（ｅＶ）の禁制帯幅を有する硫化セレン化亜
鉛（ＺｎＳXＳｅ1-X）薄膜Ａ、エネルギ−ＥB（ｅＶ）
の禁制帯幅を有するセレン化亜鉛・カドミウム（ＺｎY
Ｃｄ1-YＳZＳｅ1 -Z）薄膜Ｂ、およびエネルギ−ＥC（ｅ
Ｖ）の禁制帯幅を有する硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳWＳ
ｅ1-W）薄膜Ｃを順次積層し、前記薄膜Ａ、ＢおよびＣ
の禁制帯幅の大きさが各々 ＥC ＞ ＥA ＞ ＥB の関係を有することを特徴とする青色発光ダイオード素
子。 - 【請求項３】薄膜Ａの組成Ｘが、０．０４以上、０．１
２以下である請求項２記載の青色発光ダイオード素子。 - 【請求項４】薄膜Ｃの組成Ｗが、０．１３以上である請
求項２記載の青色発光ダイオード素子。 - 【請求項５】薄膜Ｃの膜厚が、０．５μｍ以下である請
求項２または４何れかに記載の青色発光ダイオード素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14239892A JPH05335623A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 発光ダイオード素子および青色発光ダイオード素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14239892A JPH05335623A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 発光ダイオード素子および青色発光ダイオード素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335623A true JPH05335623A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15314430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14239892A Pending JPH05335623A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 発光ダイオード素子および青色発光ダイオード素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05335623A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113871520A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-31 | 天津三安光电有限公司 | 一种半导体发光元件及制作方法 |
-
1992
- 1992-06-03 JP JP14239892A patent/JPH05335623A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113871520A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-31 | 天津三安光电有限公司 | 一种半导体发光元件及制作方法 |
| CN113871520B (zh) * | 2021-09-15 | 2024-04-09 | 天津三安光电有限公司 | 一种半导体发光元件及制作方法 |
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