JPH065920A - 発光素子 - Google Patents
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- JPH065920A JPH065920A JP18582192A JP18582192A JPH065920A JP H065920 A JPH065920 A JP H065920A JP 18582192 A JP18582192 A JP 18582192A JP 18582192 A JP18582192 A JP 18582192A JP H065920 A JPH065920 A JP H065920A
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/327—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIBVI compounds, e.g. ZnCdSe-laser
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/347—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIBVI compounds, e.g. ZnCdSe- laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ｐ型ＺｎＳｅ層を用いた発光素子において、
ｐ側電極のオーム性接触を実現することにより、動作に
必要な印加電圧の低減を図るとともに、素子特性の向上
を図る。 【構成】 ｎ型ＺｎＳｅ層２とｐ型ＺｎＳｅ層３とから
成るｐｎ接合を有するＺｎＳｅ系発光素子において、ｐ
型ＺｎＳｅ層３上にｐ型ＺｎＴｅ層４を設け、このｐ型
ＺｎＴｅ層４上にｐ側電極としてのＡｕ電極５を設け
る。
ｐ側電極のオーム性接触を実現することにより、動作に
必要な印加電圧の低減を図るとともに、素子特性の向上
を図る。 【構成】 ｎ型ＺｎＳｅ層２とｐ型ＺｎＳｅ層３とから
成るｐｎ接合を有するＺｎＳｅ系発光素子において、ｐ
型ＺｎＳｅ層３上にｐ型ＺｎＴｅ層４を設け、このｐ型
ＺｎＴｅ層４上にｐ側電極としてのＡｕ電極５を設け
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、発光素子に関し、特
に、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）系の材料を用いた発光素
子に適用して好適なものである。
に、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）系の材料を用いた発光素
子に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＺｎＳｅ系の材料を用いて青色発
光素子を実現する試みが活発に行われており、これまで
に様々な報告がなされている。
光素子を実現する試みが活発に行われており、これまで
に様々な報告がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ｐ型ＺｎＳ
ｅと金属との接触界面には１ｅＶ以上の高さのポテンシ
ャル障壁が存在する。一方、これまでに実現されている
ｐ型ＺｎＳｅ中のキャリア濃度は最大でも１×１０18ｃ
ｍ-3程度である。このため、ＺｎＳｅ系の材料を用いた
発光素子においては、ｐ型ＺｎＳｅ層に対するｐ側電極
のオーム性接触を得ることは本質的に難しい。この結
果、発光素子の動作に必要な印加電圧が高くなり、ま
た、ｐ側電極とｐ型ＺｎＳｅ層との接触界面での電力損
失による熱の発生により素子特性の劣化が生じるなどの
問題があった。
ｅと金属との接触界面には１ｅＶ以上の高さのポテンシ
ャル障壁が存在する。一方、これまでに実現されている
ｐ型ＺｎＳｅ中のキャリア濃度は最大でも１×１０18ｃ
ｍ-3程度である。このため、ＺｎＳｅ系の材料を用いた
発光素子においては、ｐ型ＺｎＳｅ層に対するｐ側電極
のオーム性接触を得ることは本質的に難しい。この結
果、発光素子の動作に必要な印加電圧が高くなり、ま
た、ｐ側電極とｐ型ＺｎＳｅ層との接触界面での電力損
失による熱の発生により素子特性の劣化が生じるなどの
問題があった。
【０００４】最近、ｐ型ＺｎＳｅとＡｕ（金）との接触
を用いてｐ側電極を形成したＺｎＳｅ系注入型ＩＩ−Ｖ
Ｉ族半導体レーザー（Appl. Phys. Lett. 59, 1272(199
1)）が提案されているが、この半導体レーザーにおいて
も、ｐ型ＺｎＳｅ層に対するｐ側電極の良好なオーム性
接触は得られておらず、レーザー発振に必要な印加電圧
は〜２０Ｖと高い。
を用いてｐ側電極を形成したＺｎＳｅ系注入型ＩＩ−Ｖ
Ｉ族半導体レーザー（Appl. Phys. Lett. 59, 1272(199
1)）が提案されているが、この半導体レーザーにおいて
も、ｐ型ＺｎＳｅ層に対するｐ側電極の良好なオーム性
接触は得られておらず、レーザー発振に必要な印加電圧
は〜２０Ｖと高い。
【０００５】従って、この発明の目的は、ｐ型ＺｎＳｅ
層を用いた発光素子において、ｐ側電極のオーム性接触
を実現することにより、動作に必要な印加電圧の低減を
図ることができるとともに、ｐ側電極の接触界面での熱
の発生の防止により素子特性の向上を図ることができる
発光素子を提供することにある。
層を用いた発光素子において、ｐ側電極のオーム性接触
を実現することにより、動作に必要な印加電圧の低減を
図ることができるとともに、ｐ側電極の接触界面での熱
の発生の防止により素子特性の向上を図ることができる
発光素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すでに述べたように、こ
れまでに実現されているｐ型ＺｎＳｅ中のキャリア濃度
は最大でも１×１０18ｃｍ-3程度であるのに対して、ｐ
型ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）中のキャリア濃度は、Ａｓ
（ヒ素）、Ｐ（リン）、Ｎ（窒素）、Ｓｂ（アンチモ
ン）などのＶ族元素のドーパントを用いることにより、
１０19ｃｍ-3程度の値を容易に得ることが可能である。
また、ｐ型ＺｎＴｅと金属との接触界面のポテンシャル
障壁の高さは約０．５ｅＶである。このため、ｐ型Ｚｎ
Ｔｅに対しては、Ａｕなどの金属を用いて、容易にオー
ム性接触を実現することが可能である。
れまでに実現されているｐ型ＺｎＳｅ中のキャリア濃度
は最大でも１×１０18ｃｍ-3程度であるのに対して、ｐ
型ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）中のキャリア濃度は、Ａｓ
（ヒ素）、Ｐ（リン）、Ｎ（窒素）、Ｓｂ（アンチモ
ン）などのＶ族元素のドーパントを用いることにより、
１０19ｃｍ-3程度の値を容易に得ることが可能である。
また、ｐ型ＺｎＴｅと金属との接触界面のポテンシャル
障壁の高さは約０．５ｅＶである。このため、ｐ型Ｚｎ
Ｔｅに対しては、Ａｕなどの金属を用いて、容易にオー
ム性接触を実現することが可能である。
【０００７】この発明は、上記知見に基づいて案出され
たものである。
たものである。
【０００８】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第一の発明は、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）を用いた
発光素子において、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）上にｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層（４）が設けられ、ｐ型ＺｎＴｅ層（４）上に金
属から成るｐ側電極（５）が設けられているものであ
る。
の発明の第一の発明は、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）を用いた
発光素子において、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）上にｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層（４）が設けられ、ｐ型ＺｎＴｅ層（４）上に金
属から成るｐ側電極（５）が設けられているものであ
る。
【０００９】この発明の第二の発明は、第一の発明にお
いて、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）とｐ型ＺｎＴｅ層（４）と
の間にｐ型ＺｎＳｅＴｅ系混晶層（７）が設けられてい
るものである。
いて、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）とｐ型ＺｎＴｅ層（４）と
の間にｐ型ＺｎＳｅＴｅ系混晶層（７）が設けられてい
るものである。
【００１０】この発明の第三の発明は、第一の発明にお
いて、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）とｐ型ＺｎＴｅ層（４）と
の間にｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸層及びｐ型ＺｎＳ
ｅから成る障壁層を有する多重量子井戸層（１１）が設
けられ、それぞれの量子井戸層の厚さはそれぞれの量子
井戸層の量子準位がｐ型ＺｎＳｅ層（３）及びｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層（４）の価電子帯の頂上のエネルギーとほぼ等し
くなるように設定されているものである。
いて、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）とｐ型ＺｎＴｅ層（４）と
の間にｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸層及びｐ型ＺｎＳ
ｅから成る障壁層を有する多重量子井戸層（１１）が設
けられ、それぞれの量子井戸層の厚さはそれぞれの量子
井戸層の量子準位がｐ型ＺｎＳｅ層（３）及びｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層（４）の価電子帯の頂上のエネルギーとほぼ等し
くなるように設定されているものである。
【００１１】
【作用】この発明の第一の発明による発光素子によれ
ば、ｐ型ＺｎＴｅ層（４）上に金属から成るｐ側電極
（５）が設けられているので、ｐ側電極（５）のオーム
性接触を実現することができる。これによって、発光素
子の動作に必要な印加電圧の低減を図ることができると
ともに、ｐ側電極（５）の接触界面での電力損失による
熱の発生を防止することができることにより素子特性の
向上を図ることができる。
ば、ｐ型ＺｎＴｅ層（４）上に金属から成るｐ側電極
（５）が設けられているので、ｐ側電極（５）のオーム
性接触を実現することができる。これによって、発光素
子の動作に必要な印加電圧の低減を図ることができると
ともに、ｐ側電極（５）の接触界面での電力損失による
熱の発生を防止することができることにより素子特性の
向上を図ることができる。
【００１２】この発明の第二の発明による発光素子によ
れば、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）とｐ型ＺｎＴｅ層（４）と
の間にｐ型ＺｎＳｅＴｅ系混晶層（７）が設けられてい
ることにより、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）とｐ型ＺｎＴｅ層
（４）との接合における価電子帯の不連続によるポテン
シャル障壁の高さの実効的な低減を図ることができ、こ
れによって発光素子の動作に必要な印加電圧のより一層
の低減を図ることができる。
れば、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）とｐ型ＺｎＴｅ層（４）と
の間にｐ型ＺｎＳｅＴｅ系混晶層（７）が設けられてい
ることにより、ｐ型ＺｎＳｅ層（３）とｐ型ＺｎＴｅ層
（４）との接合における価電子帯の不連続によるポテン
シャル障壁の高さの実効的な低減を図ることができ、こ
れによって発光素子の動作に必要な印加電圧のより一層
の低減を図ることができる。
【００１３】この発明の第三の発明による発光素子によ
れば、ｐ側電極（５）から注入される正孔は、多重量子
井戸層（１１）のそれぞれの量子井戸層の量子準位を介
してトンネル効果によりｐ型ＺｎＴｅ層（４）からｐ型
ＺｎＳｅ層（３）に流れることができるので、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅ層（３）とｐ型ＺｎＴｅ層（４）との接合における
価電子帯の不連続によるポテンシャル障壁を実効的にな
くすことができ、これによって発光素子の動作に必要な
印加電圧の大幅な低減を図ることができる。
れば、ｐ側電極（５）から注入される正孔は、多重量子
井戸層（１１）のそれぞれの量子井戸層の量子準位を介
してトンネル効果によりｐ型ＺｎＴｅ層（４）からｐ型
ＺｎＳｅ層（３）に流れることができるので、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅ層（３）とｐ型ＺｎＴｅ層（４）との接合における
価電子帯の不連続によるポテンシャル障壁を実効的にな
くすことができ、これによって発光素子の動作に必要な
印加電圧の大幅な低減を図ることができる。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。
【００１５】図１はこの発明の第一実施例によるＺｎＳ
ｅ系発光ダイオードを示す。
ｅ系発光ダイオードを示す。
【００１６】図１に示すように、この第一実施例による
ＺｎＳｅ系発光ダイオードにおいては、例えばＳｉ（シ
リコン）ドープのｎ型ＧａＡｓ基板１上に例えばＧａ
（ガリウム）ドープのｎ型ＺｎＳｅ層２及び例えばＮド
ープのｐ型ＺｎＳｅ層３が順次積層され、これらのｎ型
ＺｎＳｅ層２及びｐ型ＺｎＳｅ層３によりｐｎ接合が形
成されている。このｐ型ＺｎＳｅ層３上にはコンタクト
層としてのｐ型ＺｎＴｅ層４が積層され、このｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層４上にｐ側電極としてのＡｕ電極５が設けられて
いる。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面には、ｎ側電極
としてのＩｎ（インジウム）電極６が設けられている。
ＺｎＳｅ系発光ダイオードにおいては、例えばＳｉ（シ
リコン）ドープのｎ型ＧａＡｓ基板１上に例えばＧａ
（ガリウム）ドープのｎ型ＺｎＳｅ層２及び例えばＮド
ープのｐ型ＺｎＳｅ層３が順次積層され、これらのｎ型
ＺｎＳｅ層２及びｐ型ＺｎＳｅ層３によりｐｎ接合が形
成されている。このｐ型ＺｎＳｅ層３上にはコンタクト
層としてのｐ型ＺｎＴｅ層４が積層され、このｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層４上にｐ側電極としてのＡｕ電極５が設けられて
いる。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面には、ｎ側電極
としてのＩｎ（インジウム）電極６が設けられている。
【００１７】この場合、ｎ型ＧａＡｓ基板１の厚さは例
えば３５０μｍ、キャリア濃度は例えばｎ＝１×１０18
ｃｍ-3、ｎ型ＺｎＳｅ層２の厚さは例えば１．５μｍ、
キャリア濃度は例えばｎ＝（１〜５）×１０17ｃｍ-3、
ｐ型ＺｎＳｅ層３の厚さは例えば１μｍ、キャリア濃度
は例えばＮA −ＮD ＝（２〜５）×１０17ｃｍ-3、ｐ型
ＺｎＴｅ層４の厚さは例えば２０ｎｍ、キャリア濃度は
例えばＮA −ＮD 〜１０19ｃｍ-3である。ただし、ＮA
はアクセプタ濃度、ＮD はドナー濃度である。また、Ａ
ｕ電極５の直径は例えば１ｍｍである。
えば３５０μｍ、キャリア濃度は例えばｎ＝１×１０18
ｃｍ-3、ｎ型ＺｎＳｅ層２の厚さは例えば１．５μｍ、
キャリア濃度は例えばｎ＝（１〜５）×１０17ｃｍ-3、
ｐ型ＺｎＳｅ層３の厚さは例えば１μｍ、キャリア濃度
は例えばＮA −ＮD ＝（２〜５）×１０17ｃｍ-3、ｐ型
ＺｎＴｅ層４の厚さは例えば２０ｎｍ、キャリア濃度は
例えばＮA −ＮD 〜１０19ｃｍ-3である。ただし、ＮA
はアクセプタ濃度、ＮD はドナー濃度である。また、Ａ
ｕ電極５の直径は例えば１ｍｍである。
【００１８】なお、Ｎドープのｐ型ＺｎＴｅ層４におい
てＮA −ＮD 〜１０19ｃｍ-3のキャリア濃度を実現する
ことができることは、ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル
成長させた厚さ１〜２μｍのＮドープＺｎＴｅ層に対し
て行った容量−電圧特性の測定により確認している。
てＮA −ＮD 〜１０19ｃｍ-3のキャリア濃度を実現する
ことができることは、ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル
成長させた厚さ１〜２μｍのＮドープＺｎＴｅ層に対し
て行った容量−電圧特性の測定により確認している。
【００１９】上述のように構成されたこの第一実施例に
よるＺｎＳｅ系発光ダイオードを製造するには、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１上に例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
法によりｎ型ＺｎＳｅ層２、ｐ型ＺｎＳｅ層３及びｐ型
ＺｎＴｅ層４を順次エピタキシャル成長させた後、ｐ型
ＺｎＴｅ層４上にＡｕ電極５を形成するとともに、ｎ型
ＧａＡｓ基板１の裏面にＩｎ電極６を形成すればよい。
ここで、ｐ型ＺｎＳｅ層３及びｐ型ＺｎＴｅ層４へのＮ
のドーピングは、例えば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）プラズマガンを用いて行う。
よるＺｎＳｅ系発光ダイオードを製造するには、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１上に例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
法によりｎ型ＺｎＳｅ層２、ｐ型ＺｎＳｅ層３及びｐ型
ＺｎＴｅ層４を順次エピタキシャル成長させた後、ｐ型
ＺｎＴｅ層４上にＡｕ電極５を形成するとともに、ｎ型
ＧａＡｓ基板１の裏面にＩｎ電極６を形成すればよい。
ここで、ｐ型ＺｎＳｅ層３及びｐ型ＺｎＴｅ層４へのＮ
のドーピングは、例えば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）プラズマガンを用いて行う。
【００２０】ところで、ＺｎＴｅの格子定数（６．１０
１Å）とＺｎＳｅの格子定数（５．６６７Å）との間に
は約８％の差があるため、ｐ型ＺｎＳｅ層３上にｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４を弾性的に歪んだ状態で成長させるために
は、このｐ型ＺｎＴｅ層４の厚さをその臨界膜厚、すな
わち３ｎｍ程度以下の厚さにする必要があるが、ｐ側電
極としてのＡｕ電極５との接触を考えると、このｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４はより厚くするのが望ましい。このようにｐ
型ＺｎＴｅ層４の厚さを臨界膜厚以上に厚くするとこの
ｐ型ＺｎＴｅ層４内に転位が導入されるが、このｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４はｐ側電極としてのＡｕ電極５との良好なオ
ーム性接触を得るためのものであるので、転位の導入は
あまり問題なく、従って例えば０．５〜１μｍ程度の厚
さでもよいと考えられる。この第一実施例においては、
上述のように、ｐ型ＺｎＴｅ層４の厚さはそれらの中間
的な厚さである２０ｎｍに選ばれている。
１Å）とＺｎＳｅの格子定数（５．６６７Å）との間に
は約８％の差があるため、ｐ型ＺｎＳｅ層３上にｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４を弾性的に歪んだ状態で成長させるために
は、このｐ型ＺｎＴｅ層４の厚さをその臨界膜厚、すな
わち３ｎｍ程度以下の厚さにする必要があるが、ｐ側電
極としてのＡｕ電極５との接触を考えると、このｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４はより厚くするのが望ましい。このようにｐ
型ＺｎＴｅ層４の厚さを臨界膜厚以上に厚くするとこの
ｐ型ＺｎＴｅ層４内に転位が導入されるが、このｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４はｐ側電極としてのＡｕ電極５との良好なオ
ーム性接触を得るためのものであるので、転位の導入は
あまり問題なく、従って例えば０．５〜１μｍ程度の厚
さでもよいと考えられる。この第一実施例においては、
上述のように、ｐ型ＺｎＴｅ層４の厚さはそれらの中間
的な厚さである２０ｎｍに選ばれている。
【００２１】この第一実施例によるＺｎＳｅ系発光ダイ
オードの室温における電圧（Ｖ）−電流（Ｉ）特性を測
定したところ、図２に示すような結果が得られた。
オードの室温における電圧（Ｖ）−電流（Ｉ）特性を測
定したところ、図２に示すような結果が得られた。
【００２２】一方、比較のために、図１０に示すよう
に、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上にｎ型ＺｎＳｅ層１０２
及びｐ型ＺｎＳｅ層１０３が順次積層され、このｐ型Ｚ
ｎＳｅ層１０３上にＡｕ電極１０４が設けられ、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１０１の裏面にＩｎ電極１０５が設けられた
構造のＺｎＳｅ系発光ダイオードを別途作製し、その室
温における電圧−電流特性を測定したところ、図１１に
示すような結果が得られた。
に、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上にｎ型ＺｎＳｅ層１０２
及びｐ型ＺｎＳｅ層１０３が順次積層され、このｐ型Ｚ
ｎＳｅ層１０３上にＡｕ電極１０４が設けられ、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１０１の裏面にＩｎ電極１０５が設けられた
構造のＺｎＳｅ系発光ダイオードを別途作製し、その室
温における電圧−電流特性を測定したところ、図１１に
示すような結果が得られた。
【００２３】図１１からわかるように、ｐ型ＺｎＴｅ層
を用いていない図１０に示すＺｎＳｅ系発光ダイオード
では順方向の印加電圧に対して約２０Ｖで電流が立ち上
がっている。一方、図２からわかるように、図１に示す
この第一実施例によるＺｎＳｅ系発光ダイオードでは順
方向の印加電圧に対して約１０Ｖで電流が立ち上がって
おり、立ち上がり電圧は図１１の場合と比べて約１０Ｖ
も低減されている。
を用いていない図１０に示すＺｎＳｅ系発光ダイオード
では順方向の印加電圧に対して約２０Ｖで電流が立ち上
がっている。一方、図２からわかるように、図１に示す
この第一実施例によるＺｎＳｅ系発光ダイオードでは順
方向の印加電圧に対して約１０Ｖで電流が立ち上がって
おり、立ち上がり電圧は図１１の場合と比べて約１０Ｖ
も低減されている。
【００２４】以上のように、この第一実施例によれば、
ｐ型ＺｎＳｅ層３上にｐ型ＺｎＴｅ層４が設けられ、こ
のｐ型ＺｎＴｅ層４上にｐ側電極としてのＡｕ電極５が
設けられていることにより、Ａｕ電極５のオーム性接触
を実現することができる。これによって、発光ダイオー
ドの動作に必要な印加電圧の大幅な低減を図ることがで
きるとともに、良好な電圧−電流特性を得ることができ
る。
ｐ型ＺｎＳｅ層３上にｐ型ＺｎＴｅ層４が設けられ、こ
のｐ型ＺｎＴｅ層４上にｐ側電極としてのＡｕ電極５が
設けられていることにより、Ａｕ電極５のオーム性接触
を実現することができる。これによって、発光ダイオー
ドの動作に必要な印加電圧の大幅な低減を図ることがで
きるとともに、良好な電圧−電流特性を得ることができ
る。
【００２５】さらに、Ａｕ電極５のオーム性接触を実現
することができることにより、このＡｕ電極５とｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４との接触界面での電力損失による熱の発生を
防止することができ、これによって素子特性の向上を図
ることができる。
することができることにより、このＡｕ電極５とｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４との接触界面での電力損失による熱の発生を
防止することができ、これによって素子特性の向上を図
ることができる。
【００２６】ところで、図２に示す電圧−電流特性にお
ける電流の立ち上がり電圧は約１０Ｖであるが、この１
０Ｖという立ち上がり電圧は、ＺｎＳｅによるｐｎ接合
のビルトイン電圧（〜２．５Ｖ）と比べて、まだかなり
高い値である。この原因としては、ｐ型ＺｎＴｅ層４と
Ａｕ電極５とのオーム性接触が不十分であること、及
び、ｐ型ＺｎＳｅ層３とｐ型ＺｎＴｅ層４との接触界面
において価電子帯に、約０．５ｅＶの大きさの不連続が
存在することが考えられる。前者の問題の解決には、ｐ
型ＺｎＴｅ層４の厚さをより大きくすることが有効であ
る。一方、後者の問題は、次に説明するこの発明の第二
実施例により解決することができる。
ける電流の立ち上がり電圧は約１０Ｖであるが、この１
０Ｖという立ち上がり電圧は、ＺｎＳｅによるｐｎ接合
のビルトイン電圧（〜２．５Ｖ）と比べて、まだかなり
高い値である。この原因としては、ｐ型ＺｎＴｅ層４と
Ａｕ電極５とのオーム性接触が不十分であること、及
び、ｐ型ＺｎＳｅ層３とｐ型ＺｎＴｅ層４との接触界面
において価電子帯に、約０．５ｅＶの大きさの不連続が
存在することが考えられる。前者の問題の解決には、ｐ
型ＺｎＴｅ層４の厚さをより大きくすることが有効であ
る。一方、後者の問題は、次に説明するこの発明の第二
実施例により解決することができる。
【００２７】図３はこの発明の第二実施例によるＺｎＳ
ｅ系発光ダイオードを示す。
ｅ系発光ダイオードを示す。
【００２８】図３に示すように、この第二実施例による
ＺｎＳｅ系発光ダイオードにおいては、ｐ型ＺｎＳｅ層
３とｐ型ＺｎＴｅ層４との間にｐ型ＺｎＳｅx Ｔｅ1-x
（０＜ｘ＜１）層７が設けられている。このｐ型ＺｎＳ
ｅx Ｔｅ1-x 層７におけるＳｅ組成比ｘは、このｐ型Ｚ
ｎＳｅx Ｔｅ1-x 層７の厚さ方向で一定としてもよい
し、ｐ型ＺｎＳｅ層３との界面でのｘ＝１から、ｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４との界面でのｘ＝０に連続的にｘが変化する
グレーディッド構造としてもよい。その他の構成は第一
実施例によるＺｎＳｅ系発光ダイオードと同様であるの
で、説明を省略する。
ＺｎＳｅ系発光ダイオードにおいては、ｐ型ＺｎＳｅ層
３とｐ型ＺｎＴｅ層４との間にｐ型ＺｎＳｅx Ｔｅ1-x
（０＜ｘ＜１）層７が設けられている。このｐ型ＺｎＳ
ｅx Ｔｅ1-x 層７におけるＳｅ組成比ｘは、このｐ型Ｚ
ｎＳｅx Ｔｅ1-x 層７の厚さ方向で一定としてもよい
し、ｐ型ＺｎＳｅ層３との界面でのｘ＝１から、ｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４との界面でのｘ＝０に連続的にｘが変化する
グレーディッド構造としてもよい。その他の構成は第一
実施例によるＺｎＳｅ系発光ダイオードと同様であるの
で、説明を省略する。
【００２９】この第二実施例によれば、ｐ型ＺｎＳｅ層
３とｐ型ＺｎＴｅ層４との間に設けられたｐ型ＺｎＳｅ
x Ｔｅ1-x 層７の価電子帯の頂上のエネルギーはｐ型Ｚ
ｎＳｅ層３の価電子帯の頂上のエネルギーとｐ型ＺｎＴ
ｅ層４の価電子帯の頂上のエネルギーとの中間であるた
め、ｐ型ＺｎＳｅ層３とｐ型ＺｎＴｅ層４との接触界面
における価電子帯の不連続の大きさを実効的に小さくす
ることができ、これによって順方向の立ち上がり電圧、
従って発光ダイオードの動作に必要な印加電圧を第一実
施例よりもさらに低減することができる。
３とｐ型ＺｎＴｅ層４との間に設けられたｐ型ＺｎＳｅ
x Ｔｅ1-x 層７の価電子帯の頂上のエネルギーはｐ型Ｚ
ｎＳｅ層３の価電子帯の頂上のエネルギーとｐ型ＺｎＴ
ｅ層４の価電子帯の頂上のエネルギーとの中間であるた
め、ｐ型ＺｎＳｅ層３とｐ型ＺｎＴｅ層４との接触界面
における価電子帯の不連続の大きさを実効的に小さくす
ることができ、これによって順方向の立ち上がり電圧、
従って発光ダイオードの動作に必要な印加電圧を第一実
施例よりもさらに低減することができる。
【００３０】図４はこの発明の第三実施例によるＺｎＳ
ｅ系発光ダイオードを示す。
ｅ系発光ダイオードを示す。
【００３１】図４に示すように、この第三実施例による
ＺｎＳｅ系発光ダイオードにおいては、コンタクト層で
あるｐ型ＺｎＳｅx Ｔｅ1-x 層７及びｐ型ＺｎＴｅ層４
は、幅Ｗ´のストライプ形状を有する。そして、これら
のｐ型ＺｎＳｅx Ｔｅ1-x 層７及びｐ型ＺｎＴｅ層４と
その両側のｐ型ＺｎＳｅ層３との全面に、ｐ側電極とし
てのＡｕ電極５が設けられている。
ＺｎＳｅ系発光ダイオードにおいては、コンタクト層で
あるｐ型ＺｎＳｅx Ｔｅ1-x 層７及びｐ型ＺｎＴｅ層４
は、幅Ｗ´のストライプ形状を有する。そして、これら
のｐ型ＺｎＳｅx Ｔｅ1-x 層７及びｐ型ＺｎＴｅ層４と
その両側のｐ型ＺｎＳｅ層３との全面に、ｐ側電極とし
てのＡｕ電極５が設けられている。
【００３２】この場合、Ａｕ電極５は、ｐ型ＺｎＴｅ層
４とはオーム性接触しているが、ｐ型ＺｎＳｅ層３とは
オーム性接触していない。あるいは、Ａｕ電極５とｐ型
ＺｎＴｅ層４との接触界面のポテンシャル障壁の高さ
は、Ａｕ電極５とｐ型ＺｎＳｅ層３との接触界面のポテ
ンシャル障壁の高さに比べて小さくなっている。この結
果、Ａｕ電極５とＩｎ電極６との間に電圧を印加した場
合、Ａｕ電極５とｐ型ＺｎＴｅ層４との接触部にのみ、
ストライプ状の電流注入領域を形成することが可能であ
る。すなわち、この第三実施例においては、Ａｕ電極５
とストライプ状のｐ型ＺｎＴｅ層４との接触部だけで選
択的に電流注入が生じることにより、電流狭窄が行われ
る。
４とはオーム性接触しているが、ｐ型ＺｎＳｅ層３とは
オーム性接触していない。あるいは、Ａｕ電極５とｐ型
ＺｎＴｅ層４との接触界面のポテンシャル障壁の高さ
は、Ａｕ電極５とｐ型ＺｎＳｅ層３との接触界面のポテ
ンシャル障壁の高さに比べて小さくなっている。この結
果、Ａｕ電極５とＩｎ電極６との間に電圧を印加した場
合、Ａｕ電極５とｐ型ＺｎＴｅ層４との接触部にのみ、
ストライプ状の電流注入領域を形成することが可能であ
る。すなわち、この第三実施例においては、Ａｕ電極５
とストライプ状のｐ型ＺｎＴｅ層４との接触部だけで選
択的に電流注入が生じることにより、電流狭窄が行われ
る。
【００３３】この第三実施例によるＺｎＳｅ系発光ダイ
オードを製造するには、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型Ｚ
ｎＳｅ層２、ｐ型ＺｎＳｅ層３、ｐ型ＺｎＳｅx Ｔｅ
1-x 層７及びｐ型ＺｎＴｅ層４を順次エピタキシャル成
長させた後、ｐ型ＺｎＴｅ層４及びｐ型ＺｎＳｅx Ｔｅ
1-x 層７をエッチングによりストライプ形状にパターニ
ングし、その後にＡｕ電極５及びＩｎ電極６を形成すれ
ばよい。
オードを製造するには、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型Ｚ
ｎＳｅ層２、ｐ型ＺｎＳｅ層３、ｐ型ＺｎＳｅx Ｔｅ
1-x 層７及びｐ型ＺｎＴｅ層４を順次エピタキシャル成
長させた後、ｐ型ＺｎＴｅ層４及びｐ型ＺｎＳｅx Ｔｅ
1-x 層７をエッチングによりストライプ形状にパターニ
ングし、その後にＡｕ電極５及びＩｎ電極６を形成すれ
ばよい。
【００３４】この第三実施例によれば、第二実施例と同
様な利点に加えて、次のような利点を得ることができ
る。すなわち、Ｓｉ3 Ｎ4 （窒化シリコン）膜、ＳｉＯ
2 （二酸化シリコン）膜、ポリイミド膜などの絶縁膜を
用いて電流狭窄を行った発光ダイオードや半導体レーザ
ーがあるが、これらをｐ側電極を下にしてヒートシンク
上にマウントした場合には、熱伝導率の悪い絶縁膜を用
いて電流狭窄を行っていることにより、熱抵抗が高くな
り、素子特性の劣化が生じやすいという問題がある。こ
れに対して、この第三実施例によるＺｎＳｅ系発光ダイ
オードは、電流狭窄のために絶縁膜を用いていないの
で、ｐ側電極を下にしてヒートシンク上にマウントする
場合に熱抵抗を小さくすることができ、これによって素
子特性の向上を図ることができる。
様な利点に加えて、次のような利点を得ることができ
る。すなわち、Ｓｉ3 Ｎ4 （窒化シリコン）膜、ＳｉＯ
2 （二酸化シリコン）膜、ポリイミド膜などの絶縁膜を
用いて電流狭窄を行った発光ダイオードや半導体レーザ
ーがあるが、これらをｐ側電極を下にしてヒートシンク
上にマウントした場合には、熱伝導率の悪い絶縁膜を用
いて電流狭窄を行っていることにより、熱抵抗が高くな
り、素子特性の劣化が生じやすいという問題がある。こ
れに対して、この第三実施例によるＺｎＳｅ系発光ダイ
オードは、電流狭窄のために絶縁膜を用いていないの
で、ｐ側電極を下にしてヒートシンク上にマウントする
場合に熱抵抗を小さくすることができ、これによって素
子特性の向上を図ることができる。
【００３５】次に、この発明の第四実施例によるＺｎＳ
ｅ系半導体レーザーについて説明する。
ｅ系半導体レーザーについて説明する。
【００３６】図５はこの第四実施例によるＺｎＳｅ系半
導体レーザーを示す。
導体レーザーを示す。
【００３７】図５に示すように、この第四実施例による
ＺｎＳｅ系半導体レーザーにおいては、ｎ型ＧａＡｓ基
板１上にｎ型クラッド層としてのｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層
８、例えばアンドープのＺｎＳＳｅ層から成る活性層
９、ｐ型クラッド層としてのｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ層１
０、コンタクト層としてのｐ型ＺｎＳｅ層３及びｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４が順次積層され、ｐ型ＺｎＴｅ層４上にＡｕ
電極５が設けられているとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１
の裏面にＩｎ電極６が設けられている。
ＺｎＳｅ系半導体レーザーにおいては、ｎ型ＧａＡｓ基
板１上にｎ型クラッド層としてのｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層
８、例えばアンドープのＺｎＳＳｅ層から成る活性層
９、ｐ型クラッド層としてのｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ層１
０、コンタクト層としてのｐ型ＺｎＳｅ層３及びｐ型Ｚ
ｎＴｅ層４が順次積層され、ｐ型ＺｎＴｅ層４上にＡｕ
電極５が設けられているとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１
の裏面にＩｎ電極６が設けられている。
【００３８】この場合、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層８、活性
層９及びｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ層１０により、ＺｎＳｅ系
ｐｎ接合から成る発光領域が形成されている。
層９及びｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ層１０により、ＺｎＳｅ系
ｐｎ接合から成る発光領域が形成されている。
【００３９】この第四実施例によれば、ｐ型ＺｎＴｅ層
４上にｐ側電極としてのＡｕ電極５が設けられているこ
とにより、このＡｕ電極５のオーム性接触を実現するこ
とができ、それによってレーザー発振に必要な印加電圧
を低減することができる。また、Ａｕ電極５とｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層４との接触界面での電力損失による熱の発生を防
止することができることにより、ｐｎ接合部以外の部分
での熱の発生が低減され、室温での連続発振が可能とな
る。
４上にｐ側電極としてのＡｕ電極５が設けられているこ
とにより、このＡｕ電極５のオーム性接触を実現するこ
とができ、それによってレーザー発振に必要な印加電圧
を低減することができる。また、Ａｕ電極５とｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層４との接触界面での電力損失による熱の発生を防
止することができることにより、ｐｎ接合部以外の部分
での熱の発生が低減され、室温での連続発振が可能とな
る。
【００４０】ところで、ｐ型ＺｎＳｅ中のキャリア濃度
は通常は５×１０17ｃｍ-3程度が上限であり、一方、ｐ
型ＺｎＴｅ中のキャリア濃度はすでに述べたように１０
19ｃｍ-3以上とすることが可能である。また、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面における価電子帯の不連続の大
きさは約０．５ｅＶである。このようなｐ型ＺｎＳｅ／
ｐ型ＺｎＴｅ接合の価電子帯には、ステップ接合を仮定
すると、ｐ型ＺｎＳｅ側に Ｗ＝（２εφT ／ｑＮA ）1/2 (1) の幅にわたってバンドの曲がりが生じる。ここで、ｑは
電子の電荷の絶対値、εはＺｎＳｅの誘電率、φT はｐ
型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面における価電子帯の不連
続ポテンシャル（約０．５ｅＶ）を表す。
は通常は５×１０17ｃｍ-3程度が上限であり、一方、ｐ
型ＺｎＴｅ中のキャリア濃度はすでに述べたように１０
19ｃｍ-3以上とすることが可能である。また、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面における価電子帯の不連続の大
きさは約０．５ｅＶである。このようなｐ型ＺｎＳｅ／
ｐ型ＺｎＴｅ接合の価電子帯には、ステップ接合を仮定
すると、ｐ型ＺｎＳｅ側に Ｗ＝（２εφT ／ｑＮA ）1/2 (1) の幅にわたってバンドの曲がりが生じる。ここで、ｑは
電子の電荷の絶対値、εはＺｎＳｅの誘電率、φT はｐ
型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面における価電子帯の不連
続ポテンシャル（約０．５ｅＶ）を表す。
【００４１】(1)式を用いてこの場合のＷを計算する
と、Ｗ＝３２０Åとなる。このときに価電子帯の頂上が
ｐ型ＺｎＴｅ／ｐ型ＺｎＳｅ界面に垂直な方向に沿って
どのように変化するかを示したのが図６である。ただ
し、ｐ型ＺｎＳｅ及びｐ型ＺｎＴｅのフェルミ準位は価
電子帯の頂上に一致すると近似している。図６に示すよ
うに、この場合、ｐ型ＺｎＳｅの価電子帯はｐ型ＺｎＴ
ｅに向かって下に曲がっている。この下に凸の価電子帯
の変化は、ｐ側電極からこのｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴ
ｅ接合に注入された正孔に対してポテンシャル障壁とし
て働く。
と、Ｗ＝３２０Åとなる。このときに価電子帯の頂上が
ｐ型ＺｎＴｅ／ｐ型ＺｎＳｅ界面に垂直な方向に沿って
どのように変化するかを示したのが図６である。ただ
し、ｐ型ＺｎＳｅ及びｐ型ＺｎＴｅのフェルミ準位は価
電子帯の頂上に一致すると近似している。図６に示すよ
うに、この場合、ｐ型ＺｎＳｅの価電子帯はｐ型ＺｎＴ
ｅに向かって下に曲がっている。この下に凸の価電子帯
の変化は、ｐ側電極からこのｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴ
ｅ接合に注入された正孔に対してポテンシャル障壁とし
て働く。
【００４２】このことから、図５に示すＺｎＳｅ系半導
体レーザーにおいては、ｐ型ＺｎＳｅ層３とｐ型ＺｎＴ
ｅ層４との接触界面に存在する図６に示すようなポテン
シャル障壁が、Ａｕ電極５からｐ型ＺｎＴｅ層４に注入
された正孔が発光領域へ向かう際の妨げとなることがわ
かる。そこで、次に、このようなポテンシャル障壁を実
質的になくし、それによって電圧−電流特性の向上を図
ることができるこの発明の第五実施例について説明す
る。
体レーザーにおいては、ｐ型ＺｎＳｅ層３とｐ型ＺｎＴ
ｅ層４との接触界面に存在する図６に示すようなポテン
シャル障壁が、Ａｕ電極５からｐ型ＺｎＴｅ層４に注入
された正孔が発光領域へ向かう際の妨げとなることがわ
かる。そこで、次に、このようなポテンシャル障壁を実
質的になくし、それによって電圧−電流特性の向上を図
ることができるこの発明の第五実施例について説明す
る。
【００４３】図７は、ｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸層
の両側をｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層によりはさんだ構
造の単一量子井戸におけるｐ型ＺｎＴｅから成る量子井
戸の幅Ｌz に対して第一量子準位Ｅ1 がどのように変化
するかを有限障壁の井戸型ポテンシャルに対する量子力
学的計算により求めた結果を示す。ただし、この計算で
は、量子井戸層及び障壁層における電子の質量としてｐ
型ＺｎＳｅ及びｐ型ＺｎＴｅ中の正孔の有効質量ｍh を
想定して０．６ｍ0 （ｍ0 ：電子の静止質量）を用い、
また、井戸の深さは０．５ｅＶとしている。
の両側をｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層によりはさんだ構
造の単一量子井戸におけるｐ型ＺｎＴｅから成る量子井
戸の幅Ｌz に対して第一量子準位Ｅ1 がどのように変化
するかを有限障壁の井戸型ポテンシャルに対する量子力
学的計算により求めた結果を示す。ただし、この計算で
は、量子井戸層及び障壁層における電子の質量としてｐ
型ＺｎＳｅ及びｐ型ＺｎＴｅ中の正孔の有効質量ｍh を
想定して０．６ｍ0 （ｍ0 ：電子の静止質量）を用い、
また、井戸の深さは０．５ｅＶとしている。
【００４４】図７より、量子井戸の幅Ｌz を小さくする
ことにより、量子井戸内に形成される量子準位Ｅ1 を高
くすることができることがわかる。この発明の第五実施
例においては、このことを利用する。
ことにより、量子井戸内に形成される量子準位Ｅ1 を高
くすることができることがわかる。この発明の第五実施
例においては、このことを利用する。
【００４５】図８はこの発明の第五実施例によるＺｎＳ
ｅ系半導体レーザーを示す。
ｅ系半導体レーザーを示す。
【００４６】図８に示すように、この第五実施例による
ＺｎＳｅ系半導体レーザーにおいては、ｐ型ＺｎＳｅ層
３とｐ型ＺｎＴｅ層４との間に、ｐ型ＺｎＴｅから成る
量子井戸層の厚さＬz がｐ型ＺｎＳｅ層３からｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層４に向かって段階的に厚くなっているｐ型ＺｎＴ
ｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸（ＭＱＷ）層１１が設けられ
ている。
ＺｎＳｅ系半導体レーザーにおいては、ｐ型ＺｎＳｅ層
３とｐ型ＺｎＴｅ層４との間に、ｐ型ＺｎＴｅから成る
量子井戸層の厚さＬz がｐ型ＺｎＳｅ層３からｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層４に向かって段階的に厚くなっているｐ型ＺｎＴ
ｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸（ＭＱＷ）層１１が設けられ
ている。
【００４７】この場合、ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界
面からｐ型ＺｎＳｅ側に幅Ｗにわたって生じるバンドの
曲がりはｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面からの距離ｘ
（図６）の二次関数 φ（ｘ）＝φT ｛１−（ｘ／Ｗ）2 ｝ (2) で与えられる。従って、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量
子井戸層１１の設計は、この (2)式に基づいて、ｐ型Ｚ
ｎＴｅから成る量子井戸層のそれぞれに形成される量子
準位Ｅ1 がｐ型ＺｎＳｅ及びｐ型ＺｎＴｅの価電子帯の
頂上のエネルギーと一致し、しかも互いに等しくなるよ
うにＬz を段階的に変えることにより行うことができ
る。
面からｐ型ＺｎＳｅ側に幅Ｗにわたって生じるバンドの
曲がりはｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面からの距離ｘ
（図６）の二次関数 φ（ｘ）＝φT ｛１−（ｘ／Ｗ）2 ｝ (2) で与えられる。従って、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量
子井戸層１１の設計は、この (2)式に基づいて、ｐ型Ｚ
ｎＴｅから成る量子井戸層のそれぞれに形成される量子
準位Ｅ1 がｐ型ＺｎＳｅ及びｐ型ＺｎＴｅの価電子帯の
頂上のエネルギーと一致し、しかも互いに等しくなるよ
うにＬz を段階的に変えることにより行うことができ
る。
【００４８】図９は、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子
井戸層１１におけるｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層の幅Ｌ
B を２０Åとした場合の量子井戸幅Ｌz の設計例を示
す。ここで、ｐ型ＺｎＳｅ層３のアクセプタ濃度ＮA は
５×１０17ｃｍ-3とし、ｐ型ＺｎＴｅ層４のアクセプタ
濃度ＮA は１×１０19ｃｍ-3としている。図９に示すよ
うに、この場合には、合計で７個ある量子井戸の幅Ｌz
を、その量子準位Ｅ1 がｐ型ＺｎＳｅ及びｐ型ＺｎＴｅ
のフェルミ準位と一致するように、ｐ型ＺｎＳｅ層３か
らｐ型ＺｎＴｅ４に向かってＬz ＝３Å、４Å、５Å、
６Å、８Å、１１Å、１７Åと変化させている。
井戸層１１におけるｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層の幅Ｌ
B を２０Åとした場合の量子井戸幅Ｌz の設計例を示
す。ここで、ｐ型ＺｎＳｅ層３のアクセプタ濃度ＮA は
５×１０17ｃｍ-3とし、ｐ型ＺｎＴｅ層４のアクセプタ
濃度ＮA は１×１０19ｃｍ-3としている。図９に示すよ
うに、この場合には、合計で７個ある量子井戸の幅Ｌz
を、その量子準位Ｅ1 がｐ型ＺｎＳｅ及びｐ型ＺｎＴｅ
のフェルミ準位と一致するように、ｐ型ＺｎＳｅ層３か
らｐ型ＺｎＴｅ４に向かってＬz ＝３Å、４Å、５Å、
６Å、８Å、１１Å、１７Åと変化させている。
【００４９】なお、量子井戸の幅Ｌz の設計にあたって
は、厳密には、それぞれの量子井戸の準位は相互に結合
しているためにそれらの相互作用を考慮する必要があ
り、また、量子井戸と障壁層との格子不整による歪の効
果も取り入れなければならないが、多重量子井戸の量子
準位を図９のようにフラットに設計することは原理的に
十分に可能である。
は、厳密には、それぞれの量子井戸の準位は相互に結合
しているためにそれらの相互作用を考慮する必要があ
り、また、量子井戸と障壁層との格子不整による歪の効
果も取り入れなければならないが、多重量子井戸の量子
準位を図９のようにフラットに設計することは原理的に
十分に可能である。
【００５０】図９において、ｐ型ＺｎＴｅに注入された
正孔は、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層１１の
それぞれの量子井戸に形成された量子準位Ｅ1 を介して
トンネル効果によりｐ型ＺｎＳｅ側に流れることができ
るので、ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面のポテンシャ
ル障壁は実効的になくなる。従って、この第五実施例に
よるＺｎＳｅ系半導体レーザーによれば、良好な電圧−
電流特性を得ることができるとともに、レーザー発振に
必要な印加電圧の大幅な低減を図ることができる。この
場合、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層１１を横
切る電流はトンネル効果によるものであるため、若干の
抵抗成分が存在するものの、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多
重量子井戸層１１を設けることは、特にダイオードの順
方向立ち上がり電圧の低減には多大の効果がある。
正孔は、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層１１の
それぞれの量子井戸に形成された量子準位Ｅ1 を介して
トンネル効果によりｐ型ＺｎＳｅ側に流れることができ
るので、ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面のポテンシャ
ル障壁は実効的になくなる。従って、この第五実施例に
よるＺｎＳｅ系半導体レーザーによれば、良好な電圧−
電流特性を得ることができるとともに、レーザー発振に
必要な印加電圧の大幅な低減を図ることができる。この
場合、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層１１を横
切る電流はトンネル効果によるものであるため、若干の
抵抗成分が存在するものの、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多
重量子井戸層１１を設けることは、特にダイオードの順
方向立ち上がり電圧の低減には多大の効果がある。
【００５１】以上、この発明の実施例につき具体的に説
明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。
明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。
【００５２】例えば、上述の第四実施例及び第五実施例
においては、発光領域をｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層８、活性
層９及びｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ層１０により形成している
が、これと異なる構造の発光領域を有するＺｎＳｅ系半
導体レーザーにも、この発明を適用することが可能であ
る。具体的には、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板上に順次積
層されたｎ型ＺｎＳＳｅ層、ｎ型ＺｎＳｅ層、ＺｎＣｄ
Ｓｅ歪量子井戸から成る活性層、ｐ型ＺｎＳｅ層及びｐ
型ＺｎＳＳｅ層により発光領域を形成したＺｎＳｅ系半
導体レーザーにこの発明を適用することも可能である。
においては、発光領域をｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層８、活性
層９及びｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ層１０により形成している
が、これと異なる構造の発光領域を有するＺｎＳｅ系半
導体レーザーにも、この発明を適用することが可能であ
る。具体的には、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板上に順次積
層されたｎ型ＺｎＳＳｅ層、ｎ型ＺｎＳｅ層、ＺｎＣｄ
Ｓｅ歪量子井戸から成る活性層、ｐ型ＺｎＳｅ層及びｐ
型ＺｎＳＳｅ層により発光領域を形成したＺｎＳｅ系半
導体レーザーにこの発明を適用することも可能である。
【００５３】さらに、上述の第五実施例においては、ｐ
型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層１１におけるそれ
ぞれの量子井戸層の第一量子準位Ｅ1 が互いに等しく、
かつｐ型ＺｎＴｅ及びｐ型ＺｎＳｅのフェルミ準位と一
致するようにしているが、より一般的には、ｐ型ＺｎＴ
ｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層１１におけるそれぞれの量
子井戸層の少なくとも一つの量子準位が互いに等しく、
かつｐ型ＺｎＴｅ及びｐ型ＺｎＳｅのフェルミ準位と一
致するようにすればよい。
型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層１１におけるそれ
ぞれの量子井戸層の第一量子準位Ｅ1 が互いに等しく、
かつｐ型ＺｎＴｅ及びｐ型ＺｎＳｅのフェルミ準位と一
致するようにしているが、より一般的には、ｐ型ＺｎＴ
ｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層１１におけるそれぞれの量
子井戸層の少なくとも一つの量子準位が互いに等しく、
かつｐ型ＺｎＴｅ及びｐ型ＺｎＳｅのフェルミ準位と一
致するようにすればよい。
【００５４】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
ｐ型ＺｎＳｅ層を用いた発光素子においてｐ側電極のオ
ーム性接触を実現することができることにより、動作に
必要な印加電圧の低減を図ることができるとともに、ｐ
側電極の接触界面での熱の発生を防止することができる
ことにより素子特性の向上を図ることができる。
ｐ型ＺｎＳｅ層を用いた発光素子においてｐ側電極のオ
ーム性接触を実現することができることにより、動作に
必要な印加電圧の低減を図ることができるとともに、ｐ
側電極の接触界面での熱の発生を防止することができる
ことにより素子特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第一実施例によるＺｎＳｅ系発光ダ
イオードを示す断面図である。
イオードを示す断面図である。
【図２】図１に示すＺｎＳｅ系発光ダイオードの室温に
おける電圧−電流特性の測定結果を示すグラフである。
おける電圧−電流特性の測定結果を示すグラフである。
【図３】この発明の第二実施例によるＺｎＳｅ系発光ダ
イオードを示す断面図である。
イオードを示す断面図である。
【図４】この発明の第三実施例によるＺｎＳｅ系発光ダ
イオードを示す断面図である。
イオードを示す断面図である。
【図５】この発明の第四実施例によるＺｎＳｅ系半導体
レーザーを示す断面図である。
レーザーを示す断面図である。
【図６】ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面近傍の価電子
帯を示すエネルギーバンド図である。
帯を示すエネルギーバンド図である。
【図７】ｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸の幅Ｌz に対す
る量子井戸の第一量子準位Ｅ1の変化を示すグラフであ
る。
る量子井戸の第一量子準位Ｅ1の変化を示すグラフであ
る。
【図８】この発明の第五実施例によるＺｎＳｅ系半導体
レーザーを示す断面図である。
レーザーを示す断面図である。
【図９】図８に示すＺｎＳｅ系半導体レーザーにおける
ｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ多重量子井戸層の設計例を示す
エネルギーバンド図である。
ｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ多重量子井戸層の設計例を示す
エネルギーバンド図である。
【図１０】従来のＺｎＳｅ系発光ダイオードを示す断面
図である。
図である。
【図１１】図１０に示すＺｎＳｅ系発光ダイオードの室
温における電圧−電流特性の測定結果を示すグラフであ
る。
温における電圧−電流特性の測定結果を示すグラフであ
る。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＺｎＳｅ層 ３ ｐ型ＺｎＳｅ層 ４ ｐ型ＺｎＴｅ層 ５ Ａｕ電極 ７ ｐ型ＺｎＳｅx Ｔｅ1-x 層 ８ ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層 ９ 活性層 １０ ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ層 １１ ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮嶋 孝夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 小沢 正文 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 秋本 克洋 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 ｐ型ＺｎＳｅ層を用いた発光素子におい
て、 上記ｐ型ＺｎＳｅ層上にｐ型ＺｎＴｅ層が設けられ、上
記ｐ型ＺｎＴｅ層上に金属から成るｐ側電極が設けられ
ていることを特徴とする発光素子。 - 【請求項２】 上記ｐ型ＺｎＳｅ層と上記ｐ型ＺｎＴｅ
層との間にｐ型ＺｎＳｅＴｅ系混晶層が設けられている
請求項１記載の発光素子。 - 【請求項３】 上記ｐ型ＺｎＳｅ層と上記ｐ型ＺｎＴｅ
層との間にｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸層及びｐ型Ｚ
ｎＳｅから成る障壁層を有する多重量子井戸層が設けら
れ、それぞれの上記量子井戸層の厚さはそれぞれの上記
量子井戸層の量子準位が上記ｐ型ＺｎＳｅ層及び上記ｐ
型ＺｎＴｅ層の価電子帯の頂上のエネルギーとほぼ等し
くなるように設定されている請求項１記載の発光素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18582192A JP3221073B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 発光素子 |
| KR1019930010375A KR100292308B1 (ko) | 1992-06-19 | 1993-06-09 | 반도체장치 |
| TW082104836A TW230850B (ja) | 1992-06-19 | 1993-06-17 | |
| US08/078,037 US5471067A (en) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | Semiconductor metal contacting structure and a light emitting device |
| DE69313033T DE69313033T2 (de) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | Lichtemittierende Vorrichtung |
| EP93109802A EP0574947B1 (en) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | Light emitting device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18582192A JP3221073B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065920A true JPH065920A (ja) | 1994-01-14 |
| JP3221073B2 JP3221073B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=16177472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18582192A Expired - Lifetime JP3221073B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3221073B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0697505A (ja) * | 1992-09-09 | 1994-04-08 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体発光素子 |
| US5373175A (en) * | 1992-10-23 | 1994-12-13 | Sony Corporation | Ohmic electrode and a light emitting device |
| US5420446A (en) * | 1993-04-07 | 1995-05-30 | Sony Corporation | Optoelectronic semiconductor laser device having compound semiconductor first and second layers |
| US6465273B1 (en) | 1999-05-13 | 2002-10-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of making ZnSe based light emitting device with in layer using vibration and pressure |
| US6741029B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-05-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light emission apparatus and method of fabricating the same |
| KR100499183B1 (ko) * | 1997-02-24 | 2005-07-04 | 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니 | Ⅱ-ⅵ족 반도체 광 변환 장치의 옴 접촉용 패시베이션 캐핑층 |
| US7042016B2 (en) | 2003-10-22 | 2006-05-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor optical device, method of forming contact in semiconductor optical device |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP18582192A patent/JP3221073B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3221073B2 (ja) | 2001-10-22 |
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