JPH06260681A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子Info
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- JPH06260681A JPH06260681A JP7087493A JP7087493A JPH06260681A JP H06260681 A JPH06260681 A JP H06260681A JP 7087493 A JP7087493 A JP 7087493A JP 7087493 A JP7087493 A JP 7087493A JP H06260681 A JPH06260681 A JP H06260681A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ｐ−ｎ接合の窒化ガリウム系化合物半導体を
用い、発光素子の発光出力を向上させる。 【構成】 ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、ｐ型ドーパン
トをドープしたｎ型ＩｎXＧａ1-XＮ層（但し、Xは０＜X
＜１の範囲である。）を発光層として具備し、ｎ型Ｉｎ
XＧａ1-XＮ層の電子キャリア濃度が１×１０17／cm3〜
５×１０21／cm3の範囲である。
用い、発光素子の発光出力を向上させる。 【構成】 ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、ｐ型ドーパン
トをドープしたｎ型ＩｎXＧａ1-XＮ層（但し、Xは０＜X
＜１の範囲である。）を発光層として具備し、ｎ型Ｉｎ
XＧａ1-XＮ層の電子キャリア濃度が１×１０17／cm3〜
５×１０21／cm3の範囲である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化ガリウム系化合物半
導体を用いた発光素子に関する。
導体を用いた発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、Ｉｎ
ＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体は直接遷移
を有し、バンドギャップが１．９５ｅＶ〜６ｅＶまで変
化するため、発光ダイオード、レーザダイオード等、発
光素子の材料として有望視されている。現在、この材料
を用いた発光素子には、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導
体の上に、ｐ型ドーパントをドープした高抵抗なｉ型の
窒化ガリウム系化合物半導体を積層したいわゆるＭＩＳ
構造の青色発光ダイオードが知られている。
ＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体は直接遷移
を有し、バンドギャップが１．９５ｅＶ〜６ｅＶまで変
化するため、発光ダイオード、レーザダイオード等、発
光素子の材料として有望視されている。現在、この材料
を用いた発光素子には、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導
体の上に、ｐ型ドーパントをドープした高抵抗なｉ型の
窒化ガリウム系化合物半導体を積層したいわゆるＭＩＳ
構造の青色発光ダイオードが知られている。
【０００３】ＭＩＳ構造の発光素子として、例えば特開
平４−１０６６５号公報、特開平４−１０６６６号公
報、特開平４−１０６６７号公報において、ｎ型ＧａY
Ａｌ1-YＮの上に、ＳｉおよびＺｎをドープしたｉ型Ｇ
ａYＡｌ1-YＮを積層する技術が開示されている。これら
の技術によると、Ｓｉ、ＺｎをＧａＡｌ1-YＮにドープ
してｉ型の発光層とすることにより発光素子の発光色を
白色にすることができる。
平４−１０６６５号公報、特開平４−１０６６６号公
報、特開平４−１０６６７号公報において、ｎ型ＧａY
Ａｌ1-YＮの上に、ＳｉおよびＺｎをドープしたｉ型Ｇ
ａYＡｌ1-YＮを積層する技術が開示されている。これら
の技術によると、Ｓｉ、ＺｎをＧａＡｌ1-YＮにドープ
してｉ型の発光層とすることにより発光素子の発光色を
白色にすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術のように、ｐ型ドーパントであるＺｎをドープし、さ
らにｎ型ドーパントであるＳｉをドープした高抵抗なｉ
型ＧａYＡｌ1-YＮ層を発光層とするＭＩＳ構造の発光素
子は発光出力が低く、発光素子として実用化するには未
だ不十分であった。
術のように、ｐ型ドーパントであるＺｎをドープし、さ
らにｎ型ドーパントであるＳｉをドープした高抵抗なｉ
型ＧａYＡｌ1-YＮ層を発光層とするＭＩＳ構造の発光素
子は発光出力が低く、発光素子として実用化するには未
だ不十分であった。
【０００５】従って本発明はこのような事情を鑑みて成
されたものであり、その目的とするところはｐ−ｎ接合
の窒化ガリウム系化合物半導体を用い、発光素子の発光
出力を向上させようとするものである。
されたものであり、その目的とするところはｐ−ｎ接合
の窒化ガリウム系化合物半導体を用い、発光素子の発光
出力を向上させようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】我々は、窒化ガリウム系
化合物半導体の中でも特にＩｎＧａＮに着目し、ＩｎＧ
ａＮにｐ型ドーパントをドープしても従来のように高抵
抗なｉ型とせず、抵抗率を１０Ω・cm以下の低抵抗なｎ
型とし、このｎ型ＩｎＧａＮを発光層としたｐ−ｎ接合
のダブルへテロ構造の発光素子を実現することにより上
記課題を解決するに至った。即ち、本発明の窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子はｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体層とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間
に、ｐ型ドーパントがドープされたｎ型ＩｎXＧａ1-XＮ
（但し、Xは０＜X＜１の範囲である。）を発光層として
具備することを特徴とする。
化合物半導体の中でも特にＩｎＧａＮに着目し、ＩｎＧ
ａＮにｐ型ドーパントをドープしても従来のように高抵
抗なｉ型とせず、抵抗率を１０Ω・cm以下の低抵抗なｎ
型とし、このｎ型ＩｎＧａＮを発光層としたｐ−ｎ接合
のダブルへテロ構造の発光素子を実現することにより上
記課題を解決するに至った。即ち、本発明の窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子はｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体層とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間
に、ｐ型ドーパントがドープされたｎ型ＩｎXＧａ1-XＮ
（但し、Xは０＜X＜１の範囲である。）を発光層として
具備することを特徴とする。
【０００７】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子において、ｎ型およびｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層とは、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡ
ｌＧａＮ等、窒化ガリウムを含む窒化ガリウム系化合物
半導体に、ｎ型であれば例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｅ
等のｎ型ドーパントをドープしてｎ型特性を示すように
成長した層をいい、ｐ型であれば例えばＺｎ、Ｍｇ、Ｃ
ｄ、Ｂｅ、Ｃａ等のｐ型ドーパントをドープしてｐ型特
性を示すように成長した層をいう。ｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体の場合はノンドープでもｎ型になる性質が
ある。また、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の場
合、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層をさらに低抵抗
化する手段として、我々が先に出願した特願平３−３５
７０４６号に開示するアニーリング処理を行ってもよ
い。低抵抗化することにより発光出力をさらに向上させ
ることができる。
素子において、ｎ型およびｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層とは、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡ
ｌＧａＮ等、窒化ガリウムを含む窒化ガリウム系化合物
半導体に、ｎ型であれば例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｅ
等のｎ型ドーパントをドープしてｎ型特性を示すように
成長した層をいい、ｐ型であれば例えばＺｎ、Ｍｇ、Ｃ
ｄ、Ｂｅ、Ｃａ等のｐ型ドーパントをドープしてｐ型特
性を示すように成長した層をいう。ｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体の場合はノンドープでもｎ型になる性質が
ある。また、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の場
合、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層をさらに低抵抗
化する手段として、我々が先に出願した特願平３−３５
７０４６号に開示するアニーリング処理を行ってもよ
い。低抵抗化することにより発光出力をさらに向上させ
ることができる。
【０００８】特に、ｎ型ＩｎＧａＮ層中の電子キャリア
濃度は１×１０17／cm3〜５×１０2 1／cm3の範囲に調整
することが好ましい。電子キャリア濃度が１×１０17／
cm3より少ないか、または５×１０21／cm3よりも多い
と、実用的に十分な発光出力が得られない傾向にある。
また、電子キャリア濃度と抵抗率とは反比例し、その濃
度がおよそ１×１０15／cm3以下であると、ＩｎＧａＮ
は高抵抗なｉ型となる傾向にあり、電子キャリア濃度測
定不能となる。電子キャリア濃度は、例えば、ＩｎＧａ
Ｎ中のｐ型ドーパント濃度を調整する方法、またはＩｎ
ＧａＮ中にｐ型ドーパントと同時にｎ型ドーパントをド
ープする方法等によって前記範囲に調整することができ
る。ＩｎＧａＮにドープするｐ型ドーパント、およびｎ
型ドーパントは特に変わるものではなく、ｐ型ドーパン
トとしては、前記したように例えばＺｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、
Ｂｅ、Ｃａ等、ｎ型ドーパントとしてはＳｉ、Ｇｅ、Ｔ
ｅ、Ｓｅ等が使用できる。
濃度は１×１０17／cm3〜５×１０2 1／cm3の範囲に調整
することが好ましい。電子キャリア濃度が１×１０17／
cm3より少ないか、または５×１０21／cm3よりも多い
と、実用的に十分な発光出力が得られない傾向にある。
また、電子キャリア濃度と抵抗率とは反比例し、その濃
度がおよそ１×１０15／cm3以下であると、ＩｎＧａＮ
は高抵抗なｉ型となる傾向にあり、電子キャリア濃度測
定不能となる。電子キャリア濃度は、例えば、ＩｎＧａ
Ｎ中のｐ型ドーパント濃度を調整する方法、またはＩｎ
ＧａＮ中にｐ型ドーパントと同時にｎ型ドーパントをド
ープする方法等によって前記範囲に調整することができ
る。ＩｎＧａＮにドープするｐ型ドーパント、およびｎ
型ドーパントは特に変わるものではなく、ｐ型ドーパン
トとしては、前記したように例えばＺｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、
Ｂｅ、Ｃａ等、ｎ型ドーパントとしてはＳｉ、Ｇｅ、Ｔ
ｅ、Ｓｅ等が使用できる。
【０００９】また、ｎ型ＩｎXＧａ1-XＮのX値は０＜X＜
０．５の範囲に調整することが好ましい。X値を０より
多くすることにより、発光色はおよそ紫色領域となる。
X値を増加するに従い発光色は短波長側から長波長側に
移行し、X値が１付近で赤色にまで変化させることがで
きる。しかしながら、X値が０．５以上では結晶性に優
れたＩｎＧａＮが得られにくく、発光効率に優れた発光
素子が得られにくくなるため、X値は０．５未満が好ま
しい。
０．５の範囲に調整することが好ましい。X値を０より
多くすることにより、発光色はおよそ紫色領域となる。
X値を増加するに従い発光色は短波長側から長波長側に
移行し、X値が１付近で赤色にまで変化させることがで
きる。しかしながら、X値が０．５以上では結晶性に優
れたＩｎＧａＮが得られにくく、発光効率に優れた発光
素子が得られにくくなるため、X値は０．５未満が好ま
しい。
【００１０】
【作用】図１に、基板上にまずＳｉをドープしたｎ型Ｇ
ａＮ層を成長させ、次にｎ型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成
長させ、その次にＭｇをドープしたｐ型ＧａＮ層を成長
させてｐ−ｎ接合のダブルへテロ構造の発光素子とし、
それを発光ダイオードとして発光させた場合に、前記ｎ
型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎの電子キャリア濃度と、その発光
ダイオードの相対発光出力との関係を示す。なお、ｎ型
Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層は、ｐ型ドーパントとしてＺｎを
ドープして成長した後、ホール測定装置にてその層の電
子キャリア濃度を測定した。図１の各点は左から順に１
×１０16、１×１０17、４×１０17、１×１０18、３×
１０18、１×１０19、４×１０19、１×１０20、３×１
０20、１×１０21、５×１０21／cm3の電子キャリア濃
度を示している。
ａＮ層を成長させ、次にｎ型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成
長させ、その次にＭｇをドープしたｐ型ＧａＮ層を成長
させてｐ−ｎ接合のダブルへテロ構造の発光素子とし、
それを発光ダイオードとして発光させた場合に、前記ｎ
型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎの電子キャリア濃度と、その発光
ダイオードの相対発光出力との関係を示す。なお、ｎ型
Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層は、ｐ型ドーパントとしてＺｎを
ドープして成長した後、ホール測定装置にてその層の電
子キャリア濃度を測定した。図１の各点は左から順に１
×１０16、１×１０17、４×１０17、１×１０18、３×
１０18、１×１０19、４×１０19、１×１０20、３×１
０20、１×１０21、５×１０21／cm3の電子キャリア濃
度を示している。
【００１１】この図に示すように、本発明のｎ型ＩｎＧ
ａＮを発光層としたダブルへテロ構造のｐ−ｎ接合窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子の場合、ｎ型ＩｎＧａ
Ｎの電子キャリア濃度により発光素子の発光出力が変化
する。発光出力はｎ型ＩｎＧａＮ層の電子キャリア濃度
が１０16／cm3付近より急激に増加し、およそ１×１０
19／cm3付近で最大となり、それを超えると再び急激に
減少する傾向にある。この図において、現在実用化され
ているｎ型ＧａＮとｉ型ＧａＮよりなるＭＩＳ構造の発
光素子の発光出力は、本発明の発光素子の最大値の発光
出力のおよそ１／１００以下でしかなく、また実用範囲
を考慮した結果、電子キャリア濃度は１×１０17／cm3
〜５×１０21／cm3の範囲が好ましい。このように、本
発明の発光素子において、発光層であるｎ型ＩｎＧａＮ
層の電子キャリア濃度の変化により、発光出力が変化す
るのは以下の理由であると推察される。
ａＮを発光層としたダブルへテロ構造のｐ−ｎ接合窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子の場合、ｎ型ＩｎＧａ
Ｎの電子キャリア濃度により発光素子の発光出力が変化
する。発光出力はｎ型ＩｎＧａＮ層の電子キャリア濃度
が１０16／cm3付近より急激に増加し、およそ１×１０
19／cm3付近で最大となり、それを超えると再び急激に
減少する傾向にある。この図において、現在実用化され
ているｎ型ＧａＮとｉ型ＧａＮよりなるＭＩＳ構造の発
光素子の発光出力は、本発明の発光素子の最大値の発光
出力のおよそ１／１００以下でしかなく、また実用範囲
を考慮した結果、電子キャリア濃度は１×１０17／cm3
〜５×１０21／cm3の範囲が好ましい。このように、本
発明の発光素子において、発光層であるｎ型ＩｎＧａＮ
層の電子キャリア濃度の変化により、発光出力が変化す
るのは以下の理由であると推察される。
【００１２】ＩｎＧａＮはノンドープ（無添加）で成長
すると、窒素空孔ができることによりｎ型を示すことは
知られている。このノンドープｎ型ＩｎＧａＮの残留電
子キャリア濃度は、成長条件によりおよそ１×１０17／
cm3〜１×１０22／cm3ぐらいの値を示す。さらに、この
ｎ型ＩｎＧａＮ層に発光中心となるｐ型ドーパント（図
１の場合はＺｎ）をドープすることにより、ｎ型ＩｎＧ
ａＮ層中の電子キャリア濃度が減少する。このため、ｐ
型ドーパントを電子キャリア濃度が極端に減少するよう
にドープすると、ｎ型ＩｎＧａＮは高抵抗なｉ型となっ
てしまう。この電子キャリア濃度を調整することにより
発光出力が変化するのは、ｐ型ドーパントであるＺｎの
発光中心がドナー不純物とペアを作って発光するＤ−Ａ
ペア発光の可能性を示唆しているが、詳細なメカニズム
はよくわからない。重要なことは、ある程度の電子キャ
リアを作るドナー不純物（例えばｎ型ドーパント、ノン
ドープＩｎＧａＮ）、アクセプター不純物であるｐ型ド
ーパントとが両方存在するｎ型ＩｎＧａＮでは、発光中
心の強度が明らかに増大するということである。
すると、窒素空孔ができることによりｎ型を示すことは
知られている。このノンドープｎ型ＩｎＧａＮの残留電
子キャリア濃度は、成長条件によりおよそ１×１０17／
cm3〜１×１０22／cm3ぐらいの値を示す。さらに、この
ｎ型ＩｎＧａＮ層に発光中心となるｐ型ドーパント（図
１の場合はＺｎ）をドープすることにより、ｎ型ＩｎＧ
ａＮ層中の電子キャリア濃度が減少する。このため、ｐ
型ドーパントを電子キャリア濃度が極端に減少するよう
にドープすると、ｎ型ＩｎＧａＮは高抵抗なｉ型となっ
てしまう。この電子キャリア濃度を調整することにより
発光出力が変化するのは、ｐ型ドーパントであるＺｎの
発光中心がドナー不純物とペアを作って発光するＤ−Ａ
ペア発光の可能性を示唆しているが、詳細なメカニズム
はよくわからない。重要なことは、ある程度の電子キャ
リアを作るドナー不純物（例えばｎ型ドーパント、ノン
ドープＩｎＧａＮ）、アクセプター不純物であるｐ型ド
ーパントとが両方存在するｎ型ＩｎＧａＮでは、発光中
心の強度が明らかに増大するということである。
【００１３】以上、ノンドープのｎ型ＩｎＧａＮ層にｐ
型ドーパントをドープして電子キャリア濃度を変化させ
る方法について述べたが、ｎ型ＩｎＧａＮ層に電子キャ
リアを作る他のドナー不純物、即ちｎ型ドーパントをｐ
型ドーパントと同時にｎ型ＩｎＧａＮ層にドープしても
よい。
型ドーパントをドープして電子キャリア濃度を変化させ
る方法について述べたが、ｎ型ＩｎＧａＮ層に電子キャ
リアを作る他のドナー不純物、即ちｎ型ドーパントをｐ
型ドーパントと同時にｎ型ＩｎＧａＮ層にドープしても
よい。
【００１４】
【実施例】以下有機金属気相成長法により、本発明の発
光素子を製造する方法を述べる。
光素子を製造する方法を述べる。
【００１５】［実施例１］よく洗浄したサファイア基板
を反応容器内にセットし、反応容器内を水素で十分置換
した後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃ま
で上昇させサファイア基板のクリーニングを行う。
を反応容器内にセットし、反応容器内を水素で十分置換
した後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃ま
で上昇させサファイア基板のクリーニングを行う。
【００１６】続いて、温度を５１０℃まで下げ、キャリ
アガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアとＴＭＧ
（トリメチルガリウム）とを用い、サファイア基板上に
ＧａＮよりなるバッファ層を約２００オングストローム
の膜厚で成長させる。
アガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアとＴＭＧ
（トリメチルガリウム）とを用い、サファイア基板上に
ＧａＮよりなるバッファ層を約２００オングストローム
の膜厚で成長させる。
【００１７】バッファ層成長後、ＴＭＧのみ止めて、温
度を１０３０℃まで上昇させる。１０３０℃になった
ら、同じく原料ガスにＴＭＧとアンモニアガス、ドーパ
ントガスにシランガスを用い、Ｓｉをドープしたｎ型Ｇ
ａＮ層を４μｍ成長させる。
度を１０３０℃まで上昇させる。１０３０℃になった
ら、同じく原料ガスにＴＭＧとアンモニアガス、ドーパ
ントガスにシランガスを用い、Ｓｉをドープしたｎ型Ｇ
ａＮ層を４μｍ成長させる。
【００１８】ｎ型ＧａＮ層成長後、原料ガス、ドーパン
トガスを止め、温度を８００℃にして、キャリアガスを
窒素に切り替え、原料ガスとしてＴＭＧとＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）とアンモニア、ドーパントガスとし
てＤＥＺ（ジエチルジンク）を用い、Ｚｎをドープした
ｎ型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を１００オングストローム成
長させる。なお、このｎ型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層の電子
キャリア濃度は１×１０19／cm3であった。
トガスを止め、温度を８００℃にして、キャリアガスを
窒素に切り替え、原料ガスとしてＴＭＧとＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）とアンモニア、ドーパントガスとし
てＤＥＺ（ジエチルジンク）を用い、Ｚｎをドープした
ｎ型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を１００オングストローム成
長させる。なお、このｎ型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層の電子
キャリア濃度は１×１０19／cm3であった。
【００１９】次に、原料ガス、ドーパントガスを止め、
再び温度を１０２０℃まで上昇させ、原料ガスとしてＴ
ＭＧとアンモニア、ドーパントガスとしてＣｐ2Ｍｇ
（シクロペンタジエニルマグネシウム）とを用い、Ｍｇ
をドープしたｐ型ＧａＮ層を０．８μｍ成長させる。
再び温度を１０２０℃まで上昇させ、原料ガスとしてＴ
ＭＧとアンモニア、ドーパントガスとしてＣｐ2Ｍｇ
（シクロペンタジエニルマグネシウム）とを用い、Ｍｇ
をドープしたｐ型ＧａＮ層を０．８μｍ成長させる。
【００２０】ｐ型ＧａＮ層成長後、基板を反応容器から
取り出し、アニーリング装置にて窒素雰囲気中、７００
℃で２０分間アニーリングを行い、最上層のｐ型ＧａＮ
層をさらに低抵抗化する。
取り出し、アニーリング装置にて窒素雰囲気中、７００
℃で２０分間アニーリングを行い、最上層のｐ型ＧａＮ
層をさらに低抵抗化する。
【００２１】以上のようにして得られたウエハーのｐ型
ＧａＮ層、およびｎ型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層の一部をエ
ッチングにより取り除き、ｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ
型ＧａＮ層と、ｎ型ＧａＮ層とにオーミック電極を設
け、５００μｍ角のチップにカットした後、常法に従い
発光ダイオードとしたところ、発光出力は２０ｍＡにお
いて３００μＷ、発光波長４９０ｎｍであった。
ＧａＮ層、およびｎ型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層の一部をエ
ッチングにより取り除き、ｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ
型ＧａＮ層と、ｎ型ＧａＮ層とにオーミック電極を設
け、５００μｍ角のチップにカットした後、常法に従い
発光ダイオードとしたところ、発光出力は２０ｍＡにお
いて３００μＷ、発光波長４９０ｎｍであった。
【００２２】［実施例２］実施例１において、ｎ型Ｉｎ
0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長する際、ＤＥＺのガス流量を調
整して、電子キャリア濃度を４×１０17／cm3とする他
は、同様にして青色発光ダイオードを得たところ、２０
ｍＡにおいて発光出力３０μＷ、発光波長４９０ｎｍで
あった。
0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長する際、ＤＥＺのガス流量を調
整して、電子キャリア濃度を４×１０17／cm3とする他
は、同様にして青色発光ダイオードを得たところ、２０
ｍＡにおいて発光出力３０μＷ、発光波長４９０ｎｍで
あった。
【００２３】［実施例３］実施例１において、ｎ型Ｉｎ
0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長する際、電子キャリア濃度を１
×１０21／cm3とする他は、同様にして青色発光ダイオ
ードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力３０μ
Ｗ、発光波長４９０ｎｍであった。
0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長する際、電子キャリア濃度を１
×１０21／cm3とする他は、同様にして青色発光ダイオ
ードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力３０μ
Ｗ、発光波長４９０ｎｍであった。
【００２４】［実施例４］実施例１において、ｎ型Ｉｎ
0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長する際、電子キャリア濃度を１
×１０17／cm3とする他は、同様にして青色発光ダイオ
ードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力５μＷ、
発光波長４９０ｎｍであった。
0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長する際、電子キャリア濃度を１
×１０17／cm3とする他は、同様にして青色発光ダイオ
ードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力５μＷ、
発光波長４９０ｎｍであった。
【００２５】［実施例５］実施例１において、ｎ型Ｉｎ
0.15Ｇａ0.85Ｎ層のを成長する際、電子キャリア濃度を
５×１０21／cm3とする他は、同様にして青色発光ダイ
オードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力３μ
Ｗ、発光波長４９０ｎｍであった。
0.15Ｇａ0.85Ｎ層のを成長する際、電子キャリア濃度を
５×１０21／cm3とする他は、同様にして青色発光ダイ
オードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力３μ
Ｗ、発光波長４９０ｎｍであった。
【００２６】［実施例６］実施例１において、ｎ型Ｉｎ
0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長する際、新たにドーパントガス
としてシランガスを加え、ＺｎおよびＳｉをドープし
て、電子キャリア濃度を１×１０19／cm3とする他は、
同様にして青色発光ダイオードを得たところ、２０ｍＡ
において発光出力３００μＷ、発光波長４９０ｎｍであ
った。
0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長する際、新たにドーパントガス
としてシランガスを加え、ＺｎおよびＳｉをドープし
て、電子キャリア濃度を１×１０19／cm3とする他は、
同様にして青色発光ダイオードを得たところ、２０ｍＡ
において発光出力３００μＷ、発光波長４９０ｎｍであ
った。
【００２７】［比較例１］実施例１のＺｎドープｎ型Ｉ
ｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長させる工程において、原料ガ
スにＴＭＧ、アンモニア、ドーパントガスにＤＥＺを用
いて、Ｚｎをドープした高抵抗なｉ型ＧａＮ層を成長さ
せる。ｉ型ＧａＮ層成長後、同様にしてｉ型ＧａＮ層の
一部をエッチングし、ｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｎ型Ｇ
ａＮ層とｉ型ＧａＮ層とに電極を設けて、ＭＩＳ構造の
発光ダイオードとしたところ、発光出力は２０ｍＡにお
いて１μＷ、輝度２ｍｃｄしかなかった。
ｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長させる工程において、原料ガ
スにＴＭＧ、アンモニア、ドーパントガスにＤＥＺを用
いて、Ｚｎをドープした高抵抗なｉ型ＧａＮ層を成長さ
せる。ｉ型ＧａＮ層成長後、同様にしてｉ型ＧａＮ層の
一部をエッチングし、ｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｎ型Ｇ
ａＮ層とｉ型ＧａＮ層とに電極を設けて、ＭＩＳ構造の
発光ダイオードとしたところ、発光出力は２０ｍＡにお
いて１μＷ、輝度２ｍｃｄしかなかった。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子は、ｐ型ドーパントをドー
プしたｎ型ＩｎＧａＮを発光層とするｐ−ｎ接合のダブ
ルへテロ構造としているため、従来のＭＩＳ構造の発光
素子に比して、格段に発光効率、発光強度が増大する。
また、ｎ型ＩｎＧａＮ層中の電子キャリア濃度を最適値
にすることによって、従来の発光素子に比して、１００
倍以上の発光出力、および発光輝度を示す。
ウム系化合物半導体発光素子は、ｐ型ドーパントをドー
プしたｎ型ＩｎＧａＮを発光層とするｐ−ｎ接合のダブ
ルへテロ構造としているため、従来のＭＩＳ構造の発光
素子に比して、格段に発光効率、発光強度が増大する。
また、ｎ型ＩｎＧａＮ層中の電子キャリア濃度を最適値
にすることによって、従来の発光素子に比して、１００
倍以上の発光出力、および発光輝度を示す。
【００２９】
【図１】 本発明の一実施例に係る発光素子のｎ型Ｉｎ
ＧａＮ層の電子キャリア濃度と、相対発光出力との関係
を示す図。
ＧａＮ層の電子キャリア濃度と、相対発光出力との関係
を示す図。
Claims (2)
- 【請求項１】 ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、ｐ型ドー
パントがドープされたｎ型ＩｎXＧａ1-XＮ層（但し、X
は０＜X＜１の範囲である。）を発光層として具備する
ことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子。 - 【請求項２】 前記ｎ型ＩｎXＧａ1-XＮ層の電子キャリ
ア濃度は１×１０17／cm3〜５×１０21／cm3の範囲であ
ることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子。
Priority Applications (20)
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|---|---|---|---|
| JP7087493A JP2560964B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
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| DE69319854T DE69319854T2 (de) | 1992-11-20 | 1993-11-19 | Lichtemittierende Vorrichtung auf Basis einer Galliumnitrid-Halbleiterverbindung |
| KR1019930024797A KR970007135B1 (ko) | 1992-11-19 | 1993-11-19 | 이중 헤테로 구조체를 구비한 발광 질화갈륨계 화합물 반도체장치 |
| EP98100538A EP0844675B1 (en) | 1992-11-20 | 1993-11-19 | Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device |
| DE69333829T DE69333829T2 (de) | 1992-11-20 | 1993-11-19 | Lichtemittierende Vorrichtung auf Basis einer Galliumnitrid-Halbleiterverbindung |
| TW082109713A TW231376B (ja) | 1992-11-20 | 1993-11-19 | |
| EP93118670A EP0599224B2 (en) | 1992-11-20 | 1993-11-19 | Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device |
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| US08/661,157 US5734182A (en) | 1992-11-20 | 1996-06-10 | Light-emitting gallium nitride-based compound semiconducor device |
| US08/705,972 US5880486A (en) | 1992-11-20 | 1996-08-30 | Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device |
| KR1019980015416A KR100406201B1 (ko) | 1992-11-20 | 1998-04-29 | 이중 헤테로 구조체를 구비한 발광 질화갈륨계 화합물 반도체 장치 |
| KR1019980015415A KR100406200B1 (ko) | 1992-11-20 | 1998-04-29 | 이중 헤테로구조체를 구비한 발광 질화갈륨계 화합물 반도체 장치 |
| US09/145,972 US6078063A (en) | 1992-11-20 | 1998-09-03 | Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device |
| US09/300,788 US6215133B1 (en) | 1992-11-20 | 1999-04-28 | Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device |
| KR1019990033018A KR100445524B1 (ko) | 1992-11-20 | 1999-08-12 | 이중 헤테로 구조체를 구비한 발광 질화갈륨계 화합물 반도체장치 |
| KR1019990033017A KR100289626B1 (ko) | 1992-11-20 | 1999-08-12 | 이중 헤테로 구조체를 구비한 발광 질화갈륨계 화합물 반도체장치 |
| US09/516,193 US6469323B1 (en) | 1992-11-20 | 2000-03-01 | Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device |
| US10/227,834 US6791103B2 (en) | 1992-11-20 | 2002-08-27 | Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device |
| US10/456,475 US20030216011A1 (en) | 1992-11-20 | 2003-06-09 | Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7087493A JP2560964B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260681A true JPH06260681A (ja) | 1994-09-16 |
| JP2560964B2 JP2560964B2 (ja) | 1996-12-04 |
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ID=13444140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7087493A Expired - Fee Related JP2560964B2 (ja) | 1992-11-19 | 1993-03-05 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
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|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002050796A (ja) * | 2000-08-02 | 2002-02-15 | Rohm Co Ltd | ｐｎ接合を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体装置 |
| JP2007067418A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-15 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 二重ヘテロ構造の発光領域を有するｉｉｉ族窒化物発光デバイス |
| WO2011105571A1 (ja) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 三菱化学株式会社 | ハロリン酸塩蛍光体、及び白色発光装置 |
| WO2012114640A1 (ja) | 2011-02-25 | 2012-08-30 | 三菱化学株式会社 | ハロリン酸塩蛍光体、及び白色発光装置 |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59228776A (ja) * | 1983-06-10 | 1984-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体ヘテロ接合素子 |
| JPS61183977A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Toshiba Corp | 発光素子及びその製造方法 |
| JPH02229475A (ja) * | 1989-03-01 | 1990-09-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
| JPH0468579A (ja) * | 1990-07-09 | 1992-03-04 | Sharp Corp | 化合物半導体発光素子 |
| JPH04163969A (ja) * | 1990-10-27 | 1992-06-09 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JPH04236477A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-25 | Pioneer Electron Corp | 半導体発光素子 |
| JPH04321280A (ja) * | 1991-04-19 | 1992-11-11 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光ダイオード |
| JPH04323880A (ja) * | 1991-04-23 | 1992-11-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 窒化ガリウム系半導体発光素子材料 |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP7087493A patent/JP2560964B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59228776A (ja) * | 1983-06-10 | 1984-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体ヘテロ接合素子 |
| JPS61183977A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Toshiba Corp | 発光素子及びその製造方法 |
| JPH02229475A (ja) * | 1989-03-01 | 1990-09-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
| JPH0468579A (ja) * | 1990-07-09 | 1992-03-04 | Sharp Corp | 化合物半導体発光素子 |
| JPH04163969A (ja) * | 1990-10-27 | 1992-06-09 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JPH04236477A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-25 | Pioneer Electron Corp | 半導体発光素子 |
| JPH04321280A (ja) * | 1991-04-19 | 1992-11-11 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光ダイオード |
| JPH04323880A (ja) * | 1991-04-23 | 1992-11-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 窒化ガリウム系半導体発光素子材料 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JP2002050796A (ja) * | 2000-08-02 | 2002-02-15 | Rohm Co Ltd | ｐｎ接合を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体装置 |
| JP2007067418A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-15 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 二重ヘテロ構造の発光領域を有するｉｉｉ族窒化物発光デバイス |
| US9640724B2 (en) | 2005-08-24 | 2017-05-02 | Lumileds Llc | III-nitride light emitting device with double heterostructure light emitting region |
| WO2011105571A1 (ja) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 三菱化学株式会社 | ハロリン酸塩蛍光体、及び白色発光装置 |
| WO2012114640A1 (ja) | 2011-02-25 | 2012-08-30 | 三菱化学株式会社 | ハロリン酸塩蛍光体、及び白色発光装置 |
| EP2703469A1 (en) | 2011-02-25 | 2014-03-05 | Mitsubishi Chemical Corporation | Halophosphate phosphor and white light-emitting device |
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