JPH07106630A - 薄膜発光ダイオード - Google Patents
薄膜発光ダイオードInfo
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- JPH07106630A JPH07106630A JP5245394A JP24539493A JPH07106630A JP H07106630 A JPH07106630 A JP H07106630A JP 5245394 A JP5245394 A JP 5245394A JP 24539493 A JP24539493 A JP 24539493A JP H07106630 A JPH07106630 A JP H07106630A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】正孔注入効率を向上させ、かつ発光活性層近傍
の伝導電子密度を高くする。 【構成】本発明は、正キャリア注入層３と発光活性層５
の間に正キャリア注入層の禁制帯幅以上である禁制帯幅
を有するＩＩＩ族元素を含む水素化炭素化硅素よりなる
中間層４が設けられている構造の薄膜発光ダイオードに
おいて、前記ＩＩＩ族元素の濃度が正キャリア注入層３
のＩＩＩ族元素の濃度とほぼ同一で、かつ均一にする。 【効果】正キャリア注入層から発光活性層に向かって電
導する正孔に対して、中間層は障壁を形成せず、電導電
子に対する障壁を形成するため、電流量に対する発光強
度は増加する。
の伝導電子密度を高くする。 【構成】本発明は、正キャリア注入層３と発光活性層５
の間に正キャリア注入層の禁制帯幅以上である禁制帯幅
を有するＩＩＩ族元素を含む水素化炭素化硅素よりなる
中間層４が設けられている構造の薄膜発光ダイオードに
おいて、前記ＩＩＩ族元素の濃度が正キャリア注入層３
のＩＩＩ族元素の濃度とほぼ同一で、かつ均一にする。 【効果】正キャリア注入層から発光活性層に向かって電
導する正孔に対して、中間層は障壁を形成せず、電導電
子に対する障壁を形成するため、電流量に対する発光強
度は増加する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、近紫外から近赤外領域
の波長で発光する薄膜発光ダイオードに関するものであ
る。
の波長で発光する薄膜発光ダイオードに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来技術としては、例えばＩＥＥＥエレ
クトロン・デヴァイス・レターズ１９９２年第１３巻第
７号３７５ページに示されるものがある。すなわち、非
晶質水素化炭素化珪素からなる発光活性層がホウ素等の
ＩＩＩ族元素及び燐等Ｖ族元素を含む非晶質水素化炭素
化珪素からなる正および負キャリア注入層によって挟ま
れた構造を有する薄膜発光ダイオードにおいて、その正
キャリア注入層と発光活性層間に正キャリア注入層の禁
制帯幅から発光活性層の禁制帯幅にかけて次第に変化す
る禁制帯幅を有する傾斜ギャップ半導体層を形成し、高
輝度発光を得る構造が考案されている。このとき、傾斜
構造はボロン等のドーパントの濃度が正キャリア注入層
から発光活性層に向かって厚み方向に徐々に減少する組
成構成を取り、禁制帯幅を次第に増大させていた。
クトロン・デヴァイス・レターズ１９９２年第１３巻第
７号３７５ページに示されるものがある。すなわち、非
晶質水素化炭素化珪素からなる発光活性層がホウ素等の
ＩＩＩ族元素及び燐等Ｖ族元素を含む非晶質水素化炭素
化珪素からなる正および負キャリア注入層によって挟ま
れた構造を有する薄膜発光ダイオードにおいて、その正
キャリア注入層と発光活性層間に正キャリア注入層の禁
制帯幅から発光活性層の禁制帯幅にかけて次第に変化す
る禁制帯幅を有する傾斜ギャップ半導体層を形成し、高
輝度発光を得る構造が考案されている。このとき、傾斜
構造はボロン等のドーパントの濃度が正キャリア注入層
から発光活性層に向かって厚み方向に徐々に減少する組
成構成を取り、禁制帯幅を次第に増大させていた。
【０００３】ＩＥＥＥトランスアクションズ・オン・エ
レクトロン・デバイセズ１９８８年第３５巻第７号９５
７〜９６５頁に示される様に、正および負電極間に、水
素化炭素化珪素からなる正および負キャリア注入層によ
って発光活性層が挟まれた構造を有する薄膜発光ダイオ
ードでは、正キャリア注入層よりも発光活性層の禁制帯
幅が広く、両電極間に電圧を印加した場合、正キャリア
注入層と発光活性層間で高強度の電界が生じ、そこでの
正孔のトンネル電流によって発光強度が律則される。従
って、高効率高強度の発光を得るためには、正孔のトン
ネル確率を増加させる様に、正キャリア注入層と発光活
性層の間の価電子帯のポテンシャル障壁層の厚みを薄く
する必要がある。
レクトロン・デバイセズ１９８８年第３５巻第７号９５
７〜９６５頁に示される様に、正および負電極間に、水
素化炭素化珪素からなる正および負キャリア注入層によ
って発光活性層が挟まれた構造を有する薄膜発光ダイオ
ードでは、正キャリア注入層よりも発光活性層の禁制帯
幅が広く、両電極間に電圧を印加した場合、正キャリア
注入層と発光活性層間で高強度の電界が生じ、そこでの
正孔のトンネル電流によって発光強度が律則される。従
って、高効率高強度の発光を得るためには、正孔のトン
ネル確率を増加させる様に、正キャリア注入層と発光活
性層の間の価電子帯のポテンシャル障壁層の厚みを薄く
する必要がある。
【０００４】同一の硅素炭素含有比の正キャリア注入層
と発光活性層間に、硅素炭素の含有比は一定にしたまま
ホウ素等のＩＩＩ族元素のドーパントの濃度が連続的に
次第に減少する様な組成を有し、かつ厚みが数ｎｍの中
間層を挿入した場合、この禁制帯幅は正キャリア注入層
端から発光活性層端に渡って連続的に増加する傾斜ギャ
ップ構造となる。正負両電極間に電圧を印加したとき、
正孔が正キャリア注入層から発光活性層に伝導する際の
ポテンシャル障壁は、この傾斜ギャップ構造層が無い状
態に比べ、その厚さが薄くなるため正孔のトンネル確率
は指数関数的に増大する。従って発光活性層に注入され
る正孔数は増大する。それは発光活性層中の伝導電子と
の輻射を伴う再結合に寄与する為、結果として電流に対
する発光効率や発光強度を向上できる。
と発光活性層間に、硅素炭素の含有比は一定にしたまま
ホウ素等のＩＩＩ族元素のドーパントの濃度が連続的に
次第に減少する様な組成を有し、かつ厚みが数ｎｍの中
間層を挿入した場合、この禁制帯幅は正キャリア注入層
端から発光活性層端に渡って連続的に増加する傾斜ギャ
ップ構造となる。正負両電極間に電圧を印加したとき、
正孔が正キャリア注入層から発光活性層に伝導する際の
ポテンシャル障壁は、この傾斜ギャップ構造層が無い状
態に比べ、その厚さが薄くなるため正孔のトンネル確率
は指数関数的に増大する。従って発光活性層に注入され
る正孔数は増大する。それは発光活性層中の伝導電子と
の輻射を伴う再結合に寄与する為、結果として電流に対
する発光効率や発光強度を向上できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＩ
ＩＩ族元素ドーパントの減少に伴う禁制帯幅の増加を利
用した中間層は炭素、硅素の組成含有比はほぼ一定の状
態でＩＩＩ族元素ドーパントのみが次第に減少する構造
であるために、その中間層のフェルミ準位と伝導帯端と
のエネルギー差は、電極のフェルミ準位と伝導帯端のエ
ネルギー差から発光活性層のフェルミ準位と伝導帯端の
エネルギー差まで次第に上昇することとなる。従って、
発光活性層と正キャリア注入層間の伝導帯端のポテンシ
ャルは正電極に向かって大きな勾配で下降するエネルギ
ー構造をとる。つまり、発光活性層中の伝導帯を電導す
る電子に対する発光活性層と正キャリア注入層間ポテン
シャル障壁は無く、むしろ強い電界によって正電極に向
かい、正孔との発光再結合をすることなく電極消滅する
確率が大きいという問題が避けられない。
ＩＩ族元素ドーパントの減少に伴う禁制帯幅の増加を利
用した中間層は炭素、硅素の組成含有比はほぼ一定の状
態でＩＩＩ族元素ドーパントのみが次第に減少する構造
であるために、その中間層のフェルミ準位と伝導帯端と
のエネルギー差は、電極のフェルミ準位と伝導帯端のエ
ネルギー差から発光活性層のフェルミ準位と伝導帯端の
エネルギー差まで次第に上昇することとなる。従って、
発光活性層と正キャリア注入層間の伝導帯端のポテンシ
ャルは正電極に向かって大きな勾配で下降するエネルギ
ー構造をとる。つまり、発光活性層中の伝導帯を電導す
る電子に対する発光活性層と正キャリア注入層間ポテン
シャル障壁は無く、むしろ強い電界によって正電極に向
かい、正孔との発光再結合をすることなく電極消滅する
確率が大きいという問題が避けられない。
【０００６】本発明は正キャリア注入層から発光活性層
に向かって正孔が移動する過程におけるポテンシャル障
壁距離を短くすることによって、発光活性層から正キャ
リア注入層に向かって移動する電子に対するポテンシャ
ル障壁を形成できないという問題を解決するものであ
る。
に向かって正孔が移動する過程におけるポテンシャル障
壁距離を短くすることによって、発光活性層から正キャ
リア注入層に向かって移動する電子に対するポテンシャ
ル障壁を形成できないという問題を解決するものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の様に高輝度高効率
化のためには、発光活性層と正キャリア注入層間の正電
極に向かう方向の電界を弱くするために、伝導帯端のを
上昇させることが望ましい。本発明は極力発光活性層と
正キャリア注入層間の禁制帯幅を拡大しＩＩＩ族ドーパ
ント濃度を減少せずに、フェルミ準位を伝導帯端寄りに
変化させることによって正キャリア注入層と発光活性層
間の正孔トンネル距離を縮小することと発光活性層と正
キャリア注入層間に伝導電子に対するポテンシャル障壁
を形成することを両立する構造を提供する。
化のためには、発光活性層と正キャリア注入層間の正電
極に向かう方向の電界を弱くするために、伝導帯端のを
上昇させることが望ましい。本発明は極力発光活性層と
正キャリア注入層間の禁制帯幅を拡大しＩＩＩ族ドーパ
ント濃度を減少せずに、フェルミ準位を伝導帯端寄りに
変化させることによって正キャリア注入層と発光活性層
間の正孔トンネル距離を縮小することと発光活性層と正
キャリア注入層間に伝導電子に対するポテンシャル障壁
を形成することを両立する構造を提供する。
【０００８】すなわち、伝導帯において正方向に凸のポ
テンシャル障壁を形成し、価電子帯において障壁を形成
しないエネルギー構造を有する中間層を正キャリア注入
層と発光活性層間に形成する。そのためには、正キャリ
ア注入層から発光活性層に向かって禁制帯幅が次第に拡
大し、フェルミ準位が価電子帯端に接近した、単一ある
いは複数の薄膜中間層の形成が有効である。
テンシャル障壁を形成し、価電子帯において障壁を形成
しないエネルギー構造を有する中間層を正キャリア注入
層と発光活性層間に形成する。そのためには、正キャリ
ア注入層から発光活性層に向かって禁制帯幅が次第に拡
大し、フェルミ準位が価電子帯端に接近した、単一ある
いは複数の薄膜中間層の形成が有効である。
【０００９】ここで、発光活性層に最近接の上記中間層
の伝導帯端は発光活性層の伝導帯端を越える準位である
場合、発光活性層を電導する電子に対して高い障壁を形
成できる。
の伝導帯端は発光活性層の伝導帯端を越える準位である
場合、発光活性層を電導する電子に対して高い障壁を形
成できる。
【００１０】中間層内の同一組成を構成する薄膜微小膜
厚成分はそのフェルミ準位が一致するようにキャリアの
移動が生じるために、正キャリア注入層から発光活性層
に向かって一連の価電子帯端はほぼ平坦に、伝導帯端は
次第に上昇するエネルギー構造を形成することが出来
る。上述の構造は、中間層を正キャリア注入層から発光
活性層に向かって硅素と炭素との含有比を炭素を多くす
るように変化させ、かつＩＩＩ族元素ドーパントを減少
させない組成の構成とすれば、容易に実現できる。
厚成分はそのフェルミ準位が一致するようにキャリアの
移動が生じるために、正キャリア注入層から発光活性層
に向かって一連の価電子帯端はほぼ平坦に、伝導帯端は
次第に上昇するエネルギー構造を形成することが出来
る。上述の構造は、中間層を正キャリア注入層から発光
活性層に向かって硅素と炭素との含有比を炭素を多くす
るように変化させ、かつＩＩＩ族元素ドーパントを減少
させない組成の構成とすれば、容易に実現できる。
【００１１】なお、中間層のＩＩＩ族元素の濃度と正キ
ャリア注入層のＩＩＩ族元素の濃度は、同一であること
が望ましいが、１０21ないし１０20ａｔｏｍ／ｃｍ3 以
下では２桁、それを越えるときには１桁以内の差までは
許容することができる。また、中間層のＩＩＩ族元素の
濃度の均一性は、全ての幅に渡って均一であることが理
想的であるが、１桁程度の濃度差までは許容可能であ
る。
ャリア注入層のＩＩＩ族元素の濃度は、同一であること
が望ましいが、１０21ないし１０20ａｔｏｍ／ｃｍ3 以
下では２桁、それを越えるときには１桁以内の差までは
許容することができる。また、中間層のＩＩＩ族元素の
濃度の均一性は、全ての幅に渡って均一であることが理
想的であるが、１桁程度の濃度差までは許容可能であ
る。
【００１２】
【作用】以上述べてきた様な薄膜発光ダイオードにおい
て、その正キャリア注入層と発光活性層間に、正キャリ
ア注入層から発光活性層に向かって硅素と炭素の含有比
を炭素を次第に多くするように変化させ、かつＩＩＩ族
元素ドーパント濃度を減らさないように生成した水素化
炭素化硅素中間層を形成する。これら一連の積層膜の両
端面に接し、対向する平行平面正及び負電極間に直流電
圧を印加すると、正キャリア注入層から発光活性層に向
かって電導する正孔に対して、中間層は障壁を形成しな
い。また、伝導帯側には発光活性層内の電界に比べ極め
て弱い電界強度しか存在しないためにこの中間層内では
伝導電子の移動はその拡散に律則される。
て、その正キャリア注入層と発光活性層間に、正キャリ
ア注入層から発光活性層に向かって硅素と炭素の含有比
を炭素を次第に多くするように変化させ、かつＩＩＩ族
元素ドーパント濃度を減らさないように生成した水素化
炭素化硅素中間層を形成する。これら一連の積層膜の両
端面に接し、対向する平行平面正及び負電極間に直流電
圧を印加すると、正キャリア注入層から発光活性層に向
かって電導する正孔に対して、中間層は障壁を形成しな
い。また、伝導帯側には発光活性層内の電界に比べ極め
て弱い電界強度しか存在しないためにこの中間層内では
伝導電子の移動はその拡散に律則される。
【００１３】さらに、中間層の発光活性層と接する界面
近傍の伝導帯端の準位が発光活性層の伝導帯端を越える
ようにその禁制帯幅を選択すると、発光活性層から中間
層内に電導する電子に対してポテンシャル障壁を形成す
る。この場合、中間層を通り正キャリア注入層に電導す
る電子は中間層の形成する障壁中のトンネリングに律則
される。
近傍の伝導帯端の準位が発光活性層の伝導帯端を越える
ようにその禁制帯幅を選択すると、発光活性層から中間
層内に電導する電子に対してポテンシャル障壁を形成す
る。この場合、中間層を通り正キャリア注入層に電導す
る電子は中間層の形成する障壁中のトンネリングに律則
される。
【００１４】従って、発光活性層内の発光活性層と正キ
ャリア注入層界面近傍の伝導電子密度は増加し、正孔と
の発光再結合に寄与する電子数は増す。その結果、従来
技術による正キャリア注入層と発光活性層間に伝導帯障
壁を形成しないものと比べ、導電流量に対する発光強度
は増加する。
ャリア注入層界面近傍の伝導電子密度は増加し、正孔と
の発光再結合に寄与する電子数は増す。その結果、従来
技術による正キャリア注入層と発光活性層間に伝導帯障
壁を形成しないものと比べ、導電流量に対する発光強度
は増加する。
【００１５】
【実施例】本発明の一実施例を、図面を用いて詳細に説
明する。本発明の実施例を示すために用いた装置は通常
の容量結合形高周波プラズマ化学的気相成長法（以下高
周波プラズマＣＶＤという）による堆積装置である。使
用した高周波は１３．５６ＭＨｚ、珪素原料としてモノ
シランガス、炭素原料としてメタンガス、ｐ形不純物原
料としてジボランガス、ｎ形不純物原料としてホスフィ
ンガス、希釈用ガスとして水素を使用した。
明する。本発明の実施例を示すために用いた装置は通常
の容量結合形高周波プラズマ化学的気相成長法（以下高
周波プラズマＣＶＤという）による堆積装置である。使
用した高周波は１３．５６ＭＨｚ、珪素原料としてモノ
シランガス、炭素原料としてメタンガス、ｐ形不純物原
料としてジボランガス、ｎ形不純物原料としてホスフィ
ンガス、希釈用ガスとして水素を使用した。
【００１６】作製した素子は、図１に示した様に基板
１、正電極２、正キャリア注入層３、中間層４、発光活
性層５、負キャリア注入層６、負電極７よりなってい
る。本実施例では、基板１にガラス、正電極２にインジ
ウム錫酸化物（以下ＩＴＯ）、正キャリア注入層３及び
中間層４にホウ素を添加した非晶質水素化炭素化硅素、
発光活性層５にアンドープ非晶質水素化炭素化硅素、負
キャリア注入層６にリンを添加した非晶質水素化炭素化
硅素、負電極７にアルミニウムを用いている。
１、正電極２、正キャリア注入層３、中間層４、発光活
性層５、負キャリア注入層６、負電極７よりなってい
る。本実施例では、基板１にガラス、正電極２にインジ
ウム錫酸化物（以下ＩＴＯ）、正キャリア注入層３及び
中間層４にホウ素を添加した非晶質水素化炭素化硅素、
発光活性層５にアンドープ非晶質水素化炭素化硅素、負
キャリア注入層６にリンを添加した非晶質水素化炭素化
硅素、負電極７にアルミニウムを用いている。
【００１７】素子の作製は、基板１上に正電極２である
ＩＴＯを１２０ｎｍ堆積した平面ガラス基板に、まず、
高周波プラズマＣＶＤにて非晶質水素化炭素化硅素の正
キャリア注入層３、中間層４、発光活性層５、負キャリ
ア注入層６を順次堆積させる。ただし、中間層４は第１
中間層４１上に第２中間層４２を堆積したものによって
構成した。３層の堆積条件のうち、基板温度は１６０
℃、総ガス圧は０．１５Ｔｏｒｒ、プラズマパワーは１
０Ｗで共通とした。ガス流量は、正キャリア注入層３
（光学的禁制帯幅Ｅｇ＝２．１ｅＶ）ではメタン３６．
０ｓｃｃｍ、モノシラン４．０ｓｃｃｍ、水素１６０．
０ｓｃｃｍ、ジボラン０．２ｓｃｃｍ、第１中間層４１
（Ｅｇ＝２．３ｅＶ）ではメタン３７．２ｓｃｃｍ、モ
ノシラン２．８ｓｃｃｍ、水素１６０．０ｓｃｃｍ、ジ
ボラン０．２ｓｃｃｍ、第２中間層４２（Ｅｇ＝２．５
ｅＶ）ではメタン３８．０ｓｃｃｍ、モノシラン２．０
ｓｃｃｍ、水素１６０．０ｓｃｃｍ、ジボラン０．２ｓ
ｃｃｍ、発光活性層５（Ｅｇ＝２．４ｅＶ）ではメタン
３６．０ｓｃｃｍ、モノシラン４．０ｓｃｃｍ、水素１
６０．０ｓｃｃｍ、負キャリア注入層６（Ｅｇ＝１．６
ｅＶ）ではメタン３６．０ｓｃｃｍ、モノシラン４．０
ｓｃｃｍ、水素１６０．０ｓｃｃｍ、ホスフィン０．２
ｓｃｃｍとした。
ＩＴＯを１２０ｎｍ堆積した平面ガラス基板に、まず、
高周波プラズマＣＶＤにて非晶質水素化炭素化硅素の正
キャリア注入層３、中間層４、発光活性層５、負キャリ
ア注入層６を順次堆積させる。ただし、中間層４は第１
中間層４１上に第２中間層４２を堆積したものによって
構成した。３層の堆積条件のうち、基板温度は１６０
℃、総ガス圧は０．１５Ｔｏｒｒ、プラズマパワーは１
０Ｗで共通とした。ガス流量は、正キャリア注入層３
（光学的禁制帯幅Ｅｇ＝２．１ｅＶ）ではメタン３６．
０ｓｃｃｍ、モノシラン４．０ｓｃｃｍ、水素１６０．
０ｓｃｃｍ、ジボラン０．２ｓｃｃｍ、第１中間層４１
（Ｅｇ＝２．３ｅＶ）ではメタン３７．２ｓｃｃｍ、モ
ノシラン２．８ｓｃｃｍ、水素１６０．０ｓｃｃｍ、ジ
ボラン０．２ｓｃｃｍ、第２中間層４２（Ｅｇ＝２．５
ｅＶ）ではメタン３８．０ｓｃｃｍ、モノシラン２．０
ｓｃｃｍ、水素１６０．０ｓｃｃｍ、ジボラン０．２ｓ
ｃｃｍ、発光活性層５（Ｅｇ＝２．４ｅＶ）ではメタン
３６．０ｓｃｃｍ、モノシラン４．０ｓｃｃｍ、水素１
６０．０ｓｃｃｍ、負キャリア注入層６（Ｅｇ＝１．６
ｅＶ）ではメタン３６．０ｓｃｃｍ、モノシラン４．０
ｓｃｃｍ、水素１６０．０ｓｃｃｍ、ホスフィン０．２
ｓｃｃｍとした。
【００１８】まず、反応室内を真空ポンプを用いて１０
ー4Ｔｏｒｒ台以上の真空度まで排気した後、反応室内に
上記ガスを導入し、高周波を印加し、正キャリア注入層
３、中間層４、発光活性層５、各々１５ｎｍ、６ｎｍ、
５０ｎｍの膜厚に順次堆積した。ただし、中間層４は３
ｎｍ厚の第１中間層４１上に３ｎｍ厚の第２中間層４２
を堆積したものによって構成した。さらに、上記堆積膜
を堆積した基板を大気中に取り出し、通常の真空蒸着法
を用いて堆積膜上に負電極７であるアルミニウムを１０
０ｎｍ堆積した。但し負電極７は短辺３ｍｍ、長辺４ｍ
ｍの方形とした。
ー4Ｔｏｒｒ台以上の真空度まで排気した後、反応室内に
上記ガスを導入し、高周波を印加し、正キャリア注入層
３、中間層４、発光活性層５、各々１５ｎｍ、６ｎｍ、
５０ｎｍの膜厚に順次堆積した。ただし、中間層４は３
ｎｍ厚の第１中間層４１上に３ｎｍ厚の第２中間層４２
を堆積したものによって構成した。さらに、上記堆積膜
を堆積した基板を大気中に取り出し、通常の真空蒸着法
を用いて堆積膜上に負電極７であるアルミニウムを１０
０ｎｍ堆積した。但し負電極７は短辺３ｍｍ、長辺４ｍ
ｍの方形とした。
【００１９】一方、比較のために従来技術による素子の
作成を行った。素子の構成、形成方法は中間層以外、上
述の本発明による素子と同様である。従来技術に従い、
中間層は正キャリア注入層形成後、ジボランガスのみを
徐々に減少させ成膜室内のジボランガスが無いと見做せ
る状態になった後、目的の膜厚に発光活性層を堆積し
た。この間、その他のメタン、モノシラン、水素のガス
流量は一定である。
作成を行った。素子の構成、形成方法は中間層以外、上
述の本発明による素子と同様である。従来技術に従い、
中間層は正キャリア注入層形成後、ジボランガスのみを
徐々に減少させ成膜室内のジボランガスが無いと見做せ
る状態になった後、目的の膜厚に発光活性層を堆積し
た。この間、その他のメタン、モノシラン、水素のガス
流量は一定である。
【００２０】本発明の実施例による発光ダイオードは、
直流約３０Ｖの印加電圧によって０．１Ａ／ｃｍ2 の電
流が流れ、５ｃｄ／ｍ2 の輝度の可視光発光を示すこと
が確認できた。一方、従来技術による発光ダイオードは
直流約２５Ｖの印加電圧によって０．１Ａ／ｃｍ2 の電
流が流れ、３ｃｄ／ｍ2 の輝度の可視光発光を示した。
直流約３０Ｖの印加電圧によって０．１Ａ／ｃｍ2 の電
流が流れ、５ｃｄ／ｍ2 の輝度の可視光発光を示すこと
が確認できた。一方、従来技術による発光ダイオードは
直流約２５Ｖの印加電圧によって０．１Ａ／ｃｍ2 の電
流が流れ、３ｃｄ／ｍ2 の輝度の可視光発光を示した。
【００２１】
【発明の効果】水素化炭素化珪素からなる発光活性層が
ホウ素等ＩＩＩ族元素あるいは燐等Ｖ族元素を含む水素
化炭素化珪素からなる正あるいは負キャリア注入層と積
層された構造を有する薄膜発光ダイオードにおいて、そ
の正キャリア注入層と発光活性層間に、正キャリア注入
層から発光活性層に向かって硅素と炭素の含有比を炭素
を漸次多くするように変化させ、かつＩＩＩ族元素ドー
パント濃度を減少させないように生成した水素化炭素化
硅素中間層薄膜を形成する。これら一連の積層膜の両端
面に接し、対向する平行平面正及び負電極間に直流電圧
を印加すると、正キャリア注入層から発光活性層に向か
って電導する正孔に対して、中間層は障壁を形成しな
い。
ホウ素等ＩＩＩ族元素あるいは燐等Ｖ族元素を含む水素
化炭素化珪素からなる正あるいは負キャリア注入層と積
層された構造を有する薄膜発光ダイオードにおいて、そ
の正キャリア注入層と発光活性層間に、正キャリア注入
層から発光活性層に向かって硅素と炭素の含有比を炭素
を漸次多くするように変化させ、かつＩＩＩ族元素ドー
パント濃度を減少させないように生成した水素化炭素化
硅素中間層薄膜を形成する。これら一連の積層膜の両端
面に接し、対向する平行平面正及び負電極間に直流電圧
を印加すると、正キャリア注入層から発光活性層に向か
って電導する正孔に対して、中間層は障壁を形成しな
い。
【００２２】伝導帯側では発光活性層内の電界に比べ極
めて弱い電界強度しか存在しないためにこの中間層内で
は伝導電子の移動は拡散に律則される。あるいは、中間
層の発光活性層と接する界面近傍の伝導帯端の準位が発
光活性層の伝導帯端を越えるようにその禁制帯幅を選択
すると、発光活性層から中間層内に電導する電子に対し
てポテンシャル障壁を形成する。このとき、中間層を通
り正キャリア注入層に電導する電子は中間層の形成する
障壁中のトンネリングにより律則される。
めて弱い電界強度しか存在しないためにこの中間層内で
は伝導電子の移動は拡散に律則される。あるいは、中間
層の発光活性層と接する界面近傍の伝導帯端の準位が発
光活性層の伝導帯端を越えるようにその禁制帯幅を選択
すると、発光活性層から中間層内に電導する電子に対し
てポテンシャル障壁を形成する。このとき、中間層を通
り正キャリア注入層に電導する電子は中間層の形成する
障壁中のトンネリングにより律則される。
【００２３】従って、発光活性層内の発光活性層と正キ
ャリア注入層界面近傍の伝導電子密度は増加し、正孔と
の発光再結合に寄与する電子数は増す。その結果、同電
流量に対する発光強度は増加する。
ャリア注入層界面近傍の伝導電子密度は増加し、正孔と
の発光再結合に寄与する電子数は増す。その結果、同電
流量に対する発光強度は増加する。
【図１】本願発明の一実施例を示す断面図である。
１ 基板 ２ 正電極 ３ 正キャリア注入層 ４ 中間層 ４１ 第１中間層 ４２ 第２中間層 ５ 発光活性層 ６ 負キャリア注入層 ７ 負電極
Claims (3)
- 【請求項１】正キャリア注入層と負キャリア注入層の間
に水素化炭素化珪素からなる発光活性層が挟まれてお
り、しかも前記正キャリア注入層と前記発光活性層の間
に正キャリア注入層の禁制帯幅以上である禁制帯幅を有
するＩＩＩ族元素を含む水素化炭素化硅素よりなる中間
層が設けられている構造の薄膜発光ダイオードにおい
て、前記ＩＩＩ族元素の濃度が正キャリア注入層のＩＩ
Ｉ族元素の濃度とほぼ同一で、かつ均一であることを特
徴とする薄膜発光ダイオード。 - 【請求項２】中間層の禁制帯幅が発光活性層の禁制帯幅
を越える幅であることを特徴とする請求項１記載の薄膜
発光ダイオード。 - 【請求項３】正キャリア注入層側端から発光活性層側端
に向かって中間層の硅素と炭素の含有比を炭素を漸次多
くするように変化させたことを特徴とする請求項１ない
し２記載の薄膜発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5245394A JPH07106630A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 薄膜発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5245394A JPH07106630A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 薄膜発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106630A true JPH07106630A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17133008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5245394A Pending JPH07106630A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 薄膜発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106630A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03166947A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-18 | Dainippon Printing Co Ltd | オフセット印刷機における色調の早期安定方法 |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP5245394A patent/JPH07106630A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03166947A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-18 | Dainippon Printing Co Ltd | オフセット印刷機における色調の早期安定方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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