JPH07111359A - 半導体人工積層構造材料及び電流注入型発光素子 - Google Patents
半導体人工積層構造材料及び電流注入型発光素子Info
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- JPH07111359A JPH07111359A JP25390593A JP25390593A JPH07111359A JP H07111359 A JPH07111359 A JP H07111359A JP 25390593 A JP25390593 A JP 25390593A JP 25390593 A JP25390593 A JP 25390593A JP H07111359 A JPH07111359 A JP H07111359A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 良好なレーザー発振特性を実現することので
きる半導体人工積層構造材料、及びこの材料を用いた電
流注入型発光素子を提供する。 【構成】 ｎ型ＧａＡｓ基板５６の上に、層厚１．５μ
ｍのｎ型Ｚｎ0.7 Ｍｎ 0.23Ｓ0.17Ｓｅ0.83クラッド層５
５、層厚３０００オングストロームのｎ型ＺｎＳ0.07Ｓ
ｅ0.93光閉じ込め層５４、層厚１００オングストローム
のノンドープＺｎ0.7 Ｃｄ0.3 Ｓｅ活性層５１、層厚３
０００オングストロームのｐ型ＺｎＳ0. 07Ｓｅ0.93光閉
じ込め層５２、層厚１μｍのｐ型Ｚｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ
0.17Ｓｅ0. 83クラッド層５３、層厚１０００オングスト
ロームのｐ+ ＺｎＳｅコンタクト層５８の順に結晶成長
を行う。絶縁層６０としてＳｉＯ2 を用いて酸化膜スト
ライプを形成し、その上からＡｕを全面に真空蒸着する
ことによって電極５９を形成する。ｎ型ＧａＡｓ基板５
６の裏面に、Ｉｎを用いて電極５７を形成する。
きる半導体人工積層構造材料、及びこの材料を用いた電
流注入型発光素子を提供する。 【構成】 ｎ型ＧａＡｓ基板５６の上に、層厚１．５μ
ｍのｎ型Ｚｎ0.7 Ｍｎ 0.23Ｓ0.17Ｓｅ0.83クラッド層５
５、層厚３０００オングストロームのｎ型ＺｎＳ0.07Ｓ
ｅ0.93光閉じ込め層５４、層厚１００オングストローム
のノンドープＺｎ0.7 Ｃｄ0.3 Ｓｅ活性層５１、層厚３
０００オングストロームのｐ型ＺｎＳ0. 07Ｓｅ0.93光閉
じ込め層５２、層厚１μｍのｐ型Ｚｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ
0.17Ｓｅ0. 83クラッド層５３、層厚１０００オングスト
ロームのｐ+ ＺｎＳｅコンタクト層５８の順に結晶成長
を行う。絶縁層６０としてＳｉＯ2 を用いて酸化膜スト
ライプを形成し、その上からＡｕを全面に真空蒸着する
ことによって電極５９を形成する。ｎ型ＧａＡｓ基板５
６の裏面に、Ｉｎを用いて電極５７を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可視領域、特に緑から
青色での発光を可能にする半導体人工積層構造材料、及
びこの材料を用いた電流注入型発光素子に関する。
青色での発光を可能にする半導体人工積層構造材料、及
びこの材料を用いた電流注入型発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、発光素子及びその作製のために必
要な材料の研究開発は多岐にわたっており、赤外、及び
赤色から黄色にかけては主としてＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いて各種の発光ダイオードやレーザーが実用化
されている。一方、青色領域での発光素子を作製するに
は、この波長域に相当する禁制帯幅を有する物質を使用
する必要があり、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が有望視さ
れてきた。しかし、これらの結晶は相当程度イオン性を
有するため、自己補償効果などの影響によって電気伝導
型の制御が極めて困難であり、未だデバイスを作製する
には至っていなかった。また、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体の利用技術がＩＩ−ＶＩ族のそれに比べて進展が速か
った他の理由としては、格子整合系での結晶成長が可能
な組合わせが存在し、それらによってデバイスの作製が
なされた点を挙げることができる。さらに、基板として
用いることのできる高品質なバルク単結晶がＧａＡｓな
どＩＩＩ−Ｖ族の物質であることも大きな要因であっ
た。尚、発光素子などの光関連のデバイスを作製するに
当たっては、良質な単結晶を成長させることが必要不可
欠である。
要な材料の研究開発は多岐にわたっており、赤外、及び
赤色から黄色にかけては主としてＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いて各種の発光ダイオードやレーザーが実用化
されている。一方、青色領域での発光素子を作製するに
は、この波長域に相当する禁制帯幅を有する物質を使用
する必要があり、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が有望視さ
れてきた。しかし、これらの結晶は相当程度イオン性を
有するため、自己補償効果などの影響によって電気伝導
型の制御が極めて困難であり、未だデバイスを作製する
には至っていなかった。また、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体の利用技術がＩＩ−ＶＩ族のそれに比べて進展が速か
った他の理由としては、格子整合系での結晶成長が可能
な組合わせが存在し、それらによってデバイスの作製が
なされた点を挙げることができる。さらに、基板として
用いることのできる高品質なバルク単結晶がＧａＡｓな
どＩＩＩ−Ｖ族の物質であることも大きな要因であっ
た。尚、発光素子などの光関連のデバイスを作製するに
当たっては、良質な単結晶を成長させることが必要不可
欠である。
【０００３】しかし、ＩＩ−ＶＩ族の場合には、デバイ
スの作製を可能にするほどの高品質な単結晶基板が存在
しない上、２元系においては、ダイオードレーザーなど
の作製に必要な、格子整合性が良好で、かつ、禁制帯幅
の異なる組み合わせが存在しないという問題があった。
スの作製を可能にするほどの高品質な単結晶基板が存在
しない上、２元系においては、ダイオードレーザーなど
の作製に必要な、格子整合性が良好で、かつ、禁制帯幅
の異なる組み合わせが存在しないという問題があった。
【０００４】そこで、３元系、４元系などを用いること
により、格子不整合の程度を軽減しつつ禁制帯幅を制御
し、また、近年になってラジカルドーピング法が開発さ
れたことにより、ＺｎＳｅの伝導型制御が実現され、よ
うやくダイオードレーザーの発振が実現した。
により、格子不整合の程度を軽減しつつ禁制帯幅を制御
し、また、近年になってラジカルドーピング法が開発さ
れたことにより、ＺｎＳｅの伝導型制御が実現され、よ
うやくダイオードレーザーの発振が実現した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体レー
ザーの長時間動作、信頼性、安定性のためには発振敷居
値の低減が必要であるが、その値に影響を与える要因と
しては種々のものが考えられる。端面反射率などはデバ
イスの構造によってある程度制御することができるが、
材料の性質そのものに起因する要因については材料特性
の改変を必要とする。また、他の条件がほぼ同じであっ
ても、ＩＩ−ＶＩ系でのレーザーの発振敷居値はＧａＡ
ｓなどのそれに比較してかなり高くなってしまう傾向に
ある。
ザーの長時間動作、信頼性、安定性のためには発振敷居
値の低減が必要であるが、その値に影響を与える要因と
しては種々のものが考えられる。端面反射率などはデバ
イスの構造によってある程度制御することができるが、
材料の性質そのものに起因する要因については材料特性
の改変を必要とする。また、他の条件がほぼ同じであっ
ても、ＩＩ−ＶＩ系でのレーザーの発振敷居値はＧａＡ
ｓなどのそれに比較してかなり高くなってしまう傾向に
ある。
【０００６】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、良好なレーザー発振特性を実現することのできる
半導体人工積層構造材料、及びこの材料を用いた電流注
入型発光素子を提供することを目的とする。
ため、良好なレーザー発振特性を実現することのできる
半導体人工積層構造材料、及びこの材料を用いた電流注
入型発光素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体人工積層構造材料の第１の構成
は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記Ａ層の一方
側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、か
つ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型
半導体からなるＢ1 層と、前記Ａ層の他方側に配され、
前記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層
よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からな
るＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前記Ａ層とは反対側に配さ
れ、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型
半導体からなるＣ1 層と、前記Ｂ2 層の前記Ａ層とは反
対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるＣ2 層とを備えてなるもので
ある。
め、本発明に係る半導体人工積層構造材料の第１の構成
は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記Ａ層の一方
側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、か
つ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型
半導体からなるＢ1 層と、前記Ａ層の他方側に配され、
前記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層
よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からな
るＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前記Ａ層とは反対側に配さ
れ、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型
半導体からなるＣ1 層と、前記Ｂ2 層の前記Ａ層とは反
対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるＣ2 層とを備えてなるもので
ある。
【０００８】また、本発明に係る半導体人工積層構造材
料の第２の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、
前記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層
よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からな
るＢ層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層
と、前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大き
な禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ1 層
と、前記ＡＢ層の他方側に配され、前記Ｂ層よりも大き
な禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ 2 層と
を備えてなるものである。
料の第２の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、
前記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層
よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からな
るＢ層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層
と、前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大き
な禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ1 層
と、前記ＡＢ層の他方側に配され、前記Ｂ層よりも大き
な禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ 2 層と
を備えてなるものである。
【０００９】また、前記半導体人工積層構造材料の第１
又は第２の構成においては、Ａ層としてＺｎ1-aＣｄaＳ
ｅ（０＜ａ＜１）混晶を用い、Ｂ層としてＺｎＳbＳｅ
1-b（０＜ｂ＜１）、Ｚｎ1-cＣｄcＳ（０＜ｃ＜１）混
晶又はＺｎ1-dＣｄdＳ1-eＳｅe（０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜
１）混晶を用い、Ｃ層としてＺｎ1-fＭfＳgＳｅ1-g（０
＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１）（但し、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｐｂのうち１種類又は複数種類の元素）混晶を用いるの
が好ましい。
又は第２の構成においては、Ａ層としてＺｎ1-aＣｄaＳ
ｅ（０＜ａ＜１）混晶を用い、Ｂ層としてＺｎＳbＳｅ
1-b（０＜ｂ＜１）、Ｚｎ1-cＣｄcＳ（０＜ｃ＜１）混
晶又はＺｎ1-dＣｄdＳ1-eＳｅe（０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜
１）混晶を用い、Ｃ層としてＺｎ1-fＭfＳgＳｅ1-g（０
＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１）（但し、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｐｂのうち１種類又は複数種類の元素）混晶を用いるの
が好ましい。
【００１０】また、前記半導体人工積層構造材料の第１
又は第２の構成においては、Ａ層としてＺｎ1-hＣｄhＳ
（０＜ｈ＜１）混晶を用い、Ｂ層としてＺｎ1-iＣｄiＳ
（０＜ｉ＜１、ｈ＞ｉ）混晶を用い、Ｃ層としてＺｎ
1-jＭjＳ1-kＳｅk（０＜ｊ＜１、０＜ｋ＜１）（但し、
ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は複数種類の元
素）混晶を用いるのが好ましい。
又は第２の構成においては、Ａ層としてＺｎ1-hＣｄhＳ
（０＜ｈ＜１）混晶を用い、Ｂ層としてＺｎ1-iＣｄiＳ
（０＜ｉ＜１、ｈ＞ｉ）混晶を用い、Ｃ層としてＺｎ
1-jＭjＳ1-kＳｅk（０＜ｊ＜１、０＜ｋ＜１）（但し、
ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は複数種類の元
素）混晶を用いるのが好ましい。
【００１１】また、前記半導体人工積層構造材料の第１
又は第２の構成においては、Ａ層としてＺｎ1-mＣｄmＳ
1-nＳｅn（０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１）混晶を用い、Ｂ層
としてＺｎ1-pＣｄpＳ（０＜ｐ＜１）混晶を用い、Ｃ層
としてＺｎ1-qＭqＳrＳｅ1-r（０＜ｑ＜１、０＜ｒ＜
１）（但し、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、
Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は
複数種類の元素）混晶を用いるのが好ましい。
又は第２の構成においては、Ａ層としてＺｎ1-mＣｄmＳ
1-nＳｅn（０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１）混晶を用い、Ｂ層
としてＺｎ1-pＣｄpＳ（０＜ｐ＜１）混晶を用い、Ｃ層
としてＺｎ1-qＭqＳrＳｅ1-r（０＜ｑ＜１、０＜ｒ＜
１）（但し、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、
Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は
複数種類の元素）混晶を用いるのが好ましい。
【００１２】また、本発明に係る電流注入型発光素子の
第１の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層の一方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数
を有し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるＢ 1 層と、前記Ａ層の他方側
に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、か
つ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型
半導体からなるＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前記Ａ層とは反
対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるＣ1 層と、前記Ｂ2 層の前記
Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯
幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ2層とを備えた
人工積層構造材料と、前記Ｃ1 層及びＣ2 層の上に形成
され、それぞれの電気伝導型と同じ電気伝導型を有する
導電性材料層と、前記導電性材料層の上に形成された電
極とを少なくとも備え、前記人工積層構造材料部分に電
圧を印加して電流を流すことにより動作する電流注入型
発光素子であって、前記Ｂ1層及びＢ2 層とＣ1 層及び
Ｃ2 層とはそれぞれの一方が他方の電気伝導型と異な
り、前記Ｂ1 層及びＣ1 層と前記Ｂ2 層及びＣ2 層とは
それぞれ同じ電気伝導型を有することを特徴とする。
第１の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層の一方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数
を有し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるＢ 1 層と、前記Ａ層の他方側
に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、か
つ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型
半導体からなるＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前記Ａ層とは反
対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるＣ1 層と、前記Ｂ2 層の前記
Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯
幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ2層とを備えた
人工積層構造材料と、前記Ｃ1 層及びＣ2 層の上に形成
され、それぞれの電気伝導型と同じ電気伝導型を有する
導電性材料層と、前記導電性材料層の上に形成された電
極とを少なくとも備え、前記人工積層構造材料部分に電
圧を印加して電流を流すことにより動作する電流注入型
発光素子であって、前記Ｂ1層及びＢ2 層とＣ1 層及び
Ｃ2 層とはそれぞれの一方が他方の電気伝導型と異な
り、前記Ｂ1 層及びＣ1 層と前記Ｂ2 層及びＣ2 層とは
それぞれ同じ電気伝導型を有することを特徴とする。
【００１３】また、本発明に係る電流注入型発光素子の
第２の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層より
も大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＢ
層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層と、
前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁
制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ1 層と、前
記ＡＢ層の他方側に配され、前記層Ｂよりも大きな禁制
帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ2 層とを備え
た半導体人工積層構造材料と、前記Ｃ1 層及びＣ2 層の
上に形成され、それぞれの電気伝導型と同じ電気伝導型
を有する導電性材料層と、前記導電性材料層の上に形成
された電極とを少なくとも備え、前記人工積層構造材料
部分に電圧を印加して電流を流すことにより動作する電
流注入型発光素子であって、Ｃ1層及びＣ2 層は一方が
他方の電気伝導型と異なることを特徴とする。
第２の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層より
も大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＢ
層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層と、
前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁
制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ1 層と、前
記ＡＢ層の他方側に配され、前記層Ｂよりも大きな禁制
帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ2 層とを備え
た半導体人工積層構造材料と、前記Ｃ1 層及びＣ2 層の
上に形成され、それぞれの電気伝導型と同じ電気伝導型
を有する導電性材料層と、前記導電性材料層の上に形成
された電極とを少なくとも備え、前記人工積層構造材料
部分に電圧を印加して電流を流すことにより動作する電
流注入型発光素子であって、Ｃ1層及びＣ2 層は一方が
他方の電気伝導型と異なることを特徴とする。
【００１４】また、本発明に係る電流注入型発光素子の
第３の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層の一方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数
を有し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるｐ型のＢ1 層と、前記Ａ層の
他方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有
し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接
遷移型半導体からなるｎ型のＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前
記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制
帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｐ型のＣ1 層
と、前記Ｂ2 層の前記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ
層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体から
なるｎ型のＣ2 層とを備えた人工積層構造材料と、前記
Ｃ1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い正孔濃度を有
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層
と、前記Ｃ2 層の上に配されたｎ型ＧａＡｓと、前記ｎ
型ＧａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、
Ａｕ、Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電
極とを少なくとも備えてなるものである。
第３の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層の一方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数
を有し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるｐ型のＢ1 層と、前記Ａ層の
他方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有
し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接
遷移型半導体からなるｎ型のＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前
記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制
帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｐ型のＣ1 層
と、前記Ｂ2 層の前記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ
層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体から
なるｎ型のＣ2 層とを備えた人工積層構造材料と、前記
Ｃ1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い正孔濃度を有
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層
と、前記Ｃ2 層の上に配されたｎ型ＧａＡｓと、前記ｎ
型ＧａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、
Ａｕ、Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電
極とを少なくとも備えてなるものである。
【００１５】また、本発明に係る電流注入型発光素子の
第４の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層の一方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数
を有し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるｎ型のＢ1 層と、前記Ａ層の
他方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有
し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接
遷移型半導体からなるｐ型のＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前
記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制
帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｎ型のＣ1 層
と、前記Ｂ2 層の前記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ
層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体から
なるｐ型のＣ2 層とを備えた人工積層構造材料と、前記
Ｃ1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い電子濃度を有
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層
と、前記Ｃ2 層の上に配されたｐ型ＧａＡｓと、前記ｐ
型ＧａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、
Ａｕ、Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電
極とを少なくとも備えてなるものである。
第４の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層の一方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数
を有し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるｎ型のＢ1 層と、前記Ａ層の
他方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有
し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接
遷移型半導体からなるｐ型のＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前
記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制
帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｎ型のＣ1 層
と、前記Ｂ2 層の前記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ
層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体から
なるｐ型のＣ2 層とを備えた人工積層構造材料と、前記
Ｃ1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い電子濃度を有
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層
と、前記Ｃ2 層の上に配されたｐ型ＧａＡｓと、前記ｐ
型ＧａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、
Ａｕ、Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電
極とを少なくとも備えてなるものである。
【００１６】また、本発明に係る電流注入型発光素子の
第５の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層より
も大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＢ
層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層と、
前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁
制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｐ型のＣ1 層
と、前記ＡＢ層の他方側に配され、前記層Ｂよりも大き
な禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｎ型のＣ
2 層とを備えてなる半導体人工積層構造材料と、前記Ｃ
1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い正孔濃度を有す
るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層と、
前記Ｃ2 層の上に配されたｎ型ＧａＡｓと、前記ｎ型Ｇ
ａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、
Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電極とを
少なくとも備えてなるものである。
第５の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層より
も大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＢ
層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層と、
前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁
制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｐ型のＣ1 層
と、前記ＡＢ層の他方側に配され、前記層Ｂよりも大き
な禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｎ型のＣ
2 層とを備えてなる半導体人工積層構造材料と、前記Ｃ
1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い正孔濃度を有す
るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層と、
前記Ｃ2 層の上に配されたｎ型ＧａＡｓと、前記ｎ型Ｇ
ａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、
Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電極とを
少なくとも備えてなるものである。
【００１７】また、本発明に係る電流注入型発光素子の
第６の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層より
も大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＢ
層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層と、
前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁
制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｎ型のＣ1 層
と、前記ＡＢ層の他方側に配され、前記層Ｂよりも大き
な禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｐ型のＣ
2 層とを備えてなる半導体人工積層構造材料と、前記Ｃ
1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い電子濃度を有す
るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層と、
前記Ｃ2 層の上に配されたｐ型ＧａＡｓと、前記ｐ型Ｇ
ａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、
Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電極とを
少なくとも備えてなるものである。
第６の構成は、直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層より
も大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＢ
層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層と、
前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁
制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｎ型のＣ1 層
と、前記ＡＢ層の他方側に配され、前記層Ｂよりも大き
な禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｐ型のＣ
2 層とを備えてなる半導体人工積層構造材料と、前記Ｃ
1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い電子濃度を有す
るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層と、
前記Ｃ2 層の上に配されたｐ型ＧａＡｓと、前記ｐ型Ｇ
ａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、
Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電極とを
少なくとも備えてなるものである。
【００１８】
【作用】前記本発明の半導体人工積層構造材料の第１又
は第２の構成によれば、活性層に圧縮応力を有し、か
つ、光閉じ込めが可能な材料を得ることができるので、
良好なレーザー発振特性を実現することができる。
は第２の構成によれば、活性層に圧縮応力を有し、か
つ、光閉じ込めが可能な材料を得ることができるので、
良好なレーザー発振特性を実現することができる。
【００１９】また、前記本発明の電流注入型発光素子の
第１、第２、第３、第４、第５又は第６の構成によれ
ば、活性層に圧縮応力を有し、かつ、光閉じ込めが可能
な上記材料を用いているために、価電子帯頂上付近での
バンドの縮退が解け、正孔の有効質量が小さくなる。ま
た、多重量子井戸を用いた場合には、サブバンドが形成
され、かつ、トンネル効果が作用する。その結果、レー
ザー発振が容易で、かつ、良好なレーザー発振特性を有
する電流注入型発光素子を実現することができる。
第１、第２、第３、第４、第５又は第６の構成によれ
ば、活性層に圧縮応力を有し、かつ、光閉じ込めが可能
な上記材料を用いているために、価電子帯頂上付近での
バンドの縮退が解け、正孔の有効質量が小さくなる。ま
た、多重量子井戸を用いた場合には、サブバンドが形成
され、かつ、トンネル効果が作用する。その結果、レー
ザー発振が容易で、かつ、良好なレーザー発振特性を有
する電流注入型発光素子を実現することができる。
【００２０】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。 （実施例１）図１は本発明に係る半導体人工積層構造材
料の一実施例を示す構造断面図である。
に説明する。 （実施例１）図１は本発明に係る半導体人工積層構造材
料の一実施例を示す構造断面図である。
【００２１】図１において、１はＡ層、２はＢ1 層、３
はＣ1 層、４はＢ2 層、５はＣ2 層である。本実施例１
においては、Ａ層１としてＺｎＣｄＳｅ、Ｂ1 層２及び
Ｂ2層４としてＺｎＳＳｅ、Ｃ1 層３及びＣ2 層５とし
てＺｎＭｎＳＳｅを用いている。
はＣ1 層、４はＢ2 層、５はＣ2 層である。本実施例１
においては、Ａ層１としてＺｎＣｄＳｅ、Ｂ1 層２及び
Ｂ2層４としてＺｎＳＳｅ、Ｃ1 層３及びＣ2 層５とし
てＺｎＭｎＳＳｅを用いている。
【００２２】Ｂ1 層２及びＢ2 層４の格子定数と禁制帯
幅は、その目的によって完全に同一にする場合と、結晶
性及び材料特性全体を乱さない範囲において意図的に差
異を設ける場合とがあり、また、Ｃ1 層３及びＣ2 層５
に関しても同様のことが言えるが、本実施例１において
は、それぞれを同一にした場合を例に挙げて説明する。
幅は、その目的によって完全に同一にする場合と、結晶
性及び材料特性全体を乱さない範囲において意図的に差
異を設ける場合とがあり、また、Ｃ1 層３及びＣ2 層５
に関しても同様のことが言えるが、本実施例１において
は、それぞれを同一にした場合を例に挙げて説明する。
【００２３】また、このような人工積層構造を有する結
晶を成長させるには、要求される純度及び成長の制御性
から真空中における成膜方法が適しており、例えば化学
的気相成長法（ＣＶＤ法）などでも可能であるが、本実
施例１においては、最適と考えられる分子線エピタキシ
ー（ＭＢＥ）法を例に挙げて説明する。
晶を成長させるには、要求される純度及び成長の制御性
から真空中における成膜方法が適しており、例えば化学
的気相成長法（ＣＶＤ法）などでも可能であるが、本実
施例１においては、最適と考えられる分子線エピタキシ
ー（ＭＢＥ）法を例に挙げて説明する。
【００２４】図１の構造をＭＢＥ法によって成長させる
手順は以下のとおりである。尚、本実施例１において使
用したＭＢＥ装置は、通常広く利用されているものであ
るため、その説明は省略し、主な結晶成長条件について
のみ説明する。
手順は以下のとおりである。尚、本実施例１において使
用したＭＢＥ装置は、通常広く利用されているものであ
るため、その説明は省略し、主な結晶成長条件について
のみ説明する。
【００２５】超高真空成膜室は、成膜に先立って１０
-10 Ｔｏｒｒ台まで十分に排気しておく。原料として
は、Ｚｎ、Ｓｅ、Ｃｄ、Ｍｎ及びＺｎＳを用いた。尚、
Ｓを含む層を形成するためにＳ元素単体又はＨ2 Ｓガス
のクラッキングによる方法もあるが、前者はその蒸気圧
が非常に高いために、ＭＢＥ装置の真空維持に必要なベ
ーキングを行うことができず、また、後者はクラッキン
グの効率が悪いために、十分な数のＳ原子を得ることが
できず、さらに、付着率も低いために実用には適してい
ない。そこで、本発明者等は、原料として以前からＺｎ
Ｓ化合物を用いてきた。
-10 Ｔｏｒｒ台まで十分に排気しておく。原料として
は、Ｚｎ、Ｓｅ、Ｃｄ、Ｍｎ及びＺｎＳを用いた。尚、
Ｓを含む層を形成するためにＳ元素単体又はＨ2 Ｓガス
のクラッキングによる方法もあるが、前者はその蒸気圧
が非常に高いために、ＭＢＥ装置の真空維持に必要なベ
ーキングを行うことができず、また、後者はクラッキン
グの効率が悪いために、十分な数のＳ原子を得ることが
できず、さらに、付着率も低いために実用には適してい
ない。そこで、本発明者等は、原料として以前からＺｎ
Ｓ化合物を用いてきた。
【００２６】所望の半導体人工積層構造材料、ここでは
Ａ層１にＺｎ0.7 Ｃｄ0.3 Ｓｅ、Ｂ 1 層２及びＢ2 層４
にＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93、Ｃ1 層３及びＣ2 層５にＺｎ
0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17Ｓｅ0.83の組成を有する混晶層から
なる材料を作製するためには、条件の確認として各混晶
層をそれぞれ単独で形成し得る分子線条件を見い出し、
それぞれの膜のフォトルミネセンスのバンド端発光や励
起スペクトルからこれらの禁制帯幅を見積っておく必要
がある。成膜に要する分子線強度は、マニピュレーター
に取り付けられたモニター用の電離真空計での読みでＺ
ｎが５×１０-7Ｔｏｒｒ、Ｓｅが１．４×１０-6Ｔｏｒ
ｒ、Ｃｄが２．３×１０-7Ｔｏｒｒ、Ｍｎが１．２×１
０-7Ｔｏｒｒ、ＺｎＳが８×１０-7Ｔｏｒｒであり、成
長速度は約０．７μｍ／ｈであった。また、禁制帯幅
は、Ａ層１（Ｚｎ0.7 Ｃｄ0.3 Ｓｅ）が２．３３ｅＶ、
Ｂ1 層２及びＢ2 層４（ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93）が２．６
５５ｅＶ、Ｃ1 層３及びＣ2 層５（Ｚｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ
0.17Ｓｅ0.83）が３．０５ｅＶであった。
Ａ層１にＺｎ0.7 Ｃｄ0.3 Ｓｅ、Ｂ 1 層２及びＢ2 層４
にＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93、Ｃ1 層３及びＣ2 層５にＺｎ
0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17Ｓｅ0.83の組成を有する混晶層から
なる材料を作製するためには、条件の確認として各混晶
層をそれぞれ単独で形成し得る分子線条件を見い出し、
それぞれの膜のフォトルミネセンスのバンド端発光や励
起スペクトルからこれらの禁制帯幅を見積っておく必要
がある。成膜に要する分子線強度は、マニピュレーター
に取り付けられたモニター用の電離真空計での読みでＺ
ｎが５×１０-7Ｔｏｒｒ、Ｓｅが１．４×１０-6Ｔｏｒ
ｒ、Ｃｄが２．３×１０-7Ｔｏｒｒ、Ｍｎが１．２×１
０-7Ｔｏｒｒ、ＺｎＳが８×１０-7Ｔｏｒｒであり、成
長速度は約０．７μｍ／ｈであった。また、禁制帯幅
は、Ａ層１（Ｚｎ0.7 Ｃｄ0.3 Ｓｅ）が２．３３ｅＶ、
Ｂ1 層２及びＢ2 層４（ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93）が２．６
５５ｅＶ、Ｃ1 層３及びＣ2 層５（Ｚｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ
0.17Ｓｅ0.83）が３．０５ｅＶであった。
【００２７】これらの混晶層を用いて図１の構成を有す
る人工積層構造材料を作製した。各層の厚さは、Ａ層１
が１００オングストローム、Ｂ1 層２及びＢ2 層４が３
０００オングストローム、Ｃ1 層３が１５００オングス
トローム、Ｃ2 層５が１μｍである。上記の組成による
材料の組合せにおいては、Ａ層１（Ｚｎ0.7 Ｃｄ0.3Ｓ
ｅ）の格子定数はＢ1 層２及びＢ2 層４（ＺｎＳ0.07Ｓ
ｅ0.93）の格子定数（５．６５オングストローム）より
も約２％だけ大きいことから、Ａ層１（Ｚｎ0. 7 Ｃｄ
0.3 Ｓｅ）には圧縮応力が働いている。尚、Ｃ1 層３及
びＣ2 層５（Ｚｎ 0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17Ｓｅ0.83）の格子
定数はＢ1 層２及びＢ2 層４（ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93）の
格子定数とほぼ等しくなっている。また、Ａ層１の禁制
帯幅（２．３３ｅＶ）はＢ1 層２及びＢ2 層４の禁制帯
幅（２．６５５ｅＶ）よりも小さく、Ｃ1 層３及びＣ2
層５の禁制帯幅は３．０５ｅＶである。
る人工積層構造材料を作製した。各層の厚さは、Ａ層１
が１００オングストローム、Ｂ1 層２及びＢ2 層４が３
０００オングストローム、Ｃ1 層３が１５００オングス
トローム、Ｃ2 層５が１μｍである。上記の組成による
材料の組合せにおいては、Ａ層１（Ｚｎ0.7 Ｃｄ0.3Ｓ
ｅ）の格子定数はＢ1 層２及びＢ2 層４（ＺｎＳ0.07Ｓ
ｅ0.93）の格子定数（５．６５オングストローム）より
も約２％だけ大きいことから、Ａ層１（Ｚｎ0. 7 Ｃｄ
0.3 Ｓｅ）には圧縮応力が働いている。尚、Ｃ1 層３及
びＣ2 層５（Ｚｎ 0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17Ｓｅ0.83）の格子
定数はＢ1 層２及びＢ2 層４（ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93）の
格子定数とほぼ等しくなっている。また、Ａ層１の禁制
帯幅（２．３３ｅＶ）はＢ1 層２及びＢ2 層４の禁制帯
幅（２．６５５ｅＶ）よりも小さく、Ｃ1 層３及びＣ2
層５の禁制帯幅は３．０５ｅＶである。
【００２８】図２は材料の光励起特性を測定するための
システム図である。上記のような格子定数及び禁制帯幅
の関係を有する半導体人工積層構造材料を大きさ１ｍｍ
×６ｍｍのチップに劈開し、図２の光励起特性測定シス
テムを用いて、材料チップ２３のＣ1 層３側から窒素レ
ーザー２１（波長３３７ｎｍ）の光を照射し、材料の断
面からの発光をレンズ系２４を用いて集光し、モノクロ
メーター２５とデーター処理系２６とによってスペクト
ル及び出力特性を評価した。ＮＤフィルター２２を用い
て材料チップ２３に照射する窒素レーザー光のパワー密
度を制御し、７７ケルビン（液体窒素温度）における光
励起特性を見ると、励起パワー密度がある大きさＰ
th（この材料チップにおいては４０ｋＷ／ｃｍ2 ）より
も低い場合には５１２ｎｍ付近を中心に広がった発光が
観測された。また、励起パワー密度をＰthよりもさらに
大きくしていくと、５１７ｎｍに単色性に極めて優れた
鋭い発光が見られるようになった。この発光波長に着目
して励起パワー依存性を調べてみたところ、図３のよう
な結果を得た。この急激に立ち上がる発光特性は、レー
ザー発振を示すものである。すなわち、図１に示す本実
施例１の半導体人工積層構造材料においては、Ａ層１が
活性層、Ｂ1 層２及びＢ2 層４が光導波層、Ｃ1層３及
びＣ2 層５が光閉じ込め層として働くことを示してい
る。
システム図である。上記のような格子定数及び禁制帯幅
の関係を有する半導体人工積層構造材料を大きさ１ｍｍ
×６ｍｍのチップに劈開し、図２の光励起特性測定シス
テムを用いて、材料チップ２３のＣ1 層３側から窒素レ
ーザー２１（波長３３７ｎｍ）の光を照射し、材料の断
面からの発光をレンズ系２４を用いて集光し、モノクロ
メーター２５とデーター処理系２６とによってスペクト
ル及び出力特性を評価した。ＮＤフィルター２２を用い
て材料チップ２３に照射する窒素レーザー光のパワー密
度を制御し、７７ケルビン（液体窒素温度）における光
励起特性を見ると、励起パワー密度がある大きさＰ
th（この材料チップにおいては４０ｋＷ／ｃｍ2 ）より
も低い場合には５１２ｎｍ付近を中心に広がった発光が
観測された。また、励起パワー密度をＰthよりもさらに
大きくしていくと、５１７ｎｍに単色性に極めて優れた
鋭い発光が見られるようになった。この発光波長に着目
して励起パワー依存性を調べてみたところ、図３のよう
な結果を得た。この急激に立ち上がる発光特性は、レー
ザー発振を示すものである。すなわち、図１に示す本実
施例１の半導体人工積層構造材料においては、Ａ層１が
活性層、Ｂ1 層２及びＢ2 層４が光導波層、Ｃ1層３及
びＣ2 層５が光閉じ込め層として働くことを示してい
る。
【００２９】（実施例２）図４は本発明に係る人工積層
構造材料の他の実施例を示す構造断面図である。図４に
おいて、４１はＡＢ層、４２及び４３はＣ層である。Ａ
Ｂ層は、異なるＡ層及びＢ層を交互に積層したものであ
り、本実施例２においては、Ａ層としてＺｎＣｄＳｅ、
Ｂ層としてＺｎＳＳｅ、Ｃ層としてＺｎＭｎＳＳｅを用
いている。
構造材料の他の実施例を示す構造断面図である。図４に
おいて、４１はＡＢ層、４２及び４３はＣ層である。Ａ
Ｂ層は、異なるＡ層及びＢ層を交互に積層したものであ
り、本実施例２においては、Ａ層としてＺｎＣｄＳｅ、
Ｂ層としてＺｎＳＳｅ、Ｃ層としてＺｎＭｎＳＳｅを用
いている。
【００３０】結晶成長は、上記実施例１と同様にＭＢＥ
法を用いて行い、分子線強度などの条件も同様にし、積
層構造の制御は各層の成長に必要な分子線の照射時間を
制御することによって行った。Ａ層に層厚７０オングス
トロームのＺｎ0.7 Ｃｄ0.3Ｓｅ、Ｂ層に層厚１００オ
ングストロームのＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93、Ｃ層４２に層厚
１５００オングストロームのＺｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17Ｓ
ｅ0.83、Ｃ層４３に層厚１μｍのＺｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ
0.17Ｓｅ0.83の組成を有する混晶層からなる材料を用い
て積層構造を形成した。ここで、Ａ層とＢ層の繰り返し
数Ｎは７である。
法を用いて行い、分子線強度などの条件も同様にし、積
層構造の制御は各層の成長に必要な分子線の照射時間を
制御することによって行った。Ａ層に層厚７０オングス
トロームのＺｎ0.7 Ｃｄ0.3Ｓｅ、Ｂ層に層厚１００オ
ングストロームのＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93、Ｃ層４２に層厚
１５００オングストロームのＺｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17Ｓ
ｅ0.83、Ｃ層４３に層厚１μｍのＺｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ
0.17Ｓｅ0.83の組成を有する混晶層からなる材料を用い
て積層構造を形成した。ここで、Ａ層とＢ層の繰り返し
数Ｎは７である。
【００３１】この積層構造材料を大きさ１ｍｍ×６ｍｍ
のチップに劈開し、図２の光励起特性測定システムを用
いて、材料チップ２３のＣ層４２側から窒素レーザー２
１（波長３３７ｎｍ）の光を照射し、材料の断面からの
発光をレンズ系２４を用いて集光し、モノクロメーター
２５とデーター処理系２６とによってスペクトル及び出
力特性を評価した。ＮＤフィルター２２を用いて材料チ
ップ２３に照射する窒素レーザー光のパワー密度を制御
し、７７ケルビン（液体窒素温度）での光励起特性を見
ると、励起パワー密度がある大きさＰth（この材料チッ
プでは３０ｋＷ／ｃｍ2 ）よりも低い場合には５１２ｎ
ｍ付近を中心に広がった発光が観測された。また、励起
パワー密度をＰthよりもさらに大きくしていくと、５１
７ｎｍに単色性に極めて優れた鋭い発光が見られるよう
になった。この発光波長に着目して励起パワー依存性を
調べてみたところ、上記実施例１の図３と同様に急激に
立ち上がる発光特性を示し、レーザー発振が確認され
た。すなわち、図４に示す本実施例２の半導体人工積層
構造材料においては、ＡＢ層が活性層、Ｃ層が光閉じ込
め層として働くことが示された。
のチップに劈開し、図２の光励起特性測定システムを用
いて、材料チップ２３のＣ層４２側から窒素レーザー２
１（波長３３７ｎｍ）の光を照射し、材料の断面からの
発光をレンズ系２４を用いて集光し、モノクロメーター
２５とデーター処理系２６とによってスペクトル及び出
力特性を評価した。ＮＤフィルター２２を用いて材料チ
ップ２３に照射する窒素レーザー光のパワー密度を制御
し、７７ケルビン（液体窒素温度）での光励起特性を見
ると、励起パワー密度がある大きさＰth（この材料チッ
プでは３０ｋＷ／ｃｍ2 ）よりも低い場合には５１２ｎ
ｍ付近を中心に広がった発光が観測された。また、励起
パワー密度をＰthよりもさらに大きくしていくと、５１
７ｎｍに単色性に極めて優れた鋭い発光が見られるよう
になった。この発光波長に着目して励起パワー依存性を
調べてみたところ、上記実施例１の図３と同様に急激に
立ち上がる発光特性を示し、レーザー発振が確認され
た。すなわち、図４に示す本実施例２の半導体人工積層
構造材料においては、ＡＢ層が活性層、Ｃ層が光閉じ込
め層として働くことが示された。
【００３２】尚、本実施例１、２においては、Ａ層とし
てＺｎ0.7 Ｃｄ0.3 Ｓｅ混晶、Ｂ層としてＺｎＳ0.07Ｓ
ｅ0.93混晶、Ｃ層としてＺｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17Ｓｅ
0.83混晶を用いているが、必ずしもこの組合せに限定さ
れるものではなく、Ａ層としてＺｎ1-aＣｄaＳｅ（０＜
ａ＜１）混晶、Ｂ層としてＺｎＳbＳｅ1-b（０＜ｂ＜
１）、Ｚｎ1-cＣｄcＳ（０＜ｃ＜１）混晶又はＺｎ1-d
ＣｄdＳ1-eＳｅe（０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）混晶、Ｃ
層としてＺｎ1-fＭfＳgＳｅ1-g（０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜
１）（但し、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、
Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は
複数種類の元素）混晶を用いる組合せ、Ａ層としてＺｎ
1-hＣｄhＳ（０＜ｈ＜１）混晶、Ｂ層としてＺｎ1-iＣ
ｄiＳ（０＜ｉ＜１、ｈ＞ｉ）混晶、Ｃ層としてＺｎ1-j
ＭjＳ1-kＳｅk（０＜ｊ＜１、０＜ｋ＜１）（但し、Ｍ
はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は複数種類の元
素）混晶を用いる組合せ、あるいはＡ層としてＺｎ1-m
ＣｄmＳ1-nＳｅn（０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１）混晶、Ｂ
層としてＺｎ1-pＣｄpＳ（０＜ｐ＜１）混晶、Ｃ層とし
てＺｎ1-qＭqＳrＳｅ1-r（０＜ｑ＜１、０＜ｒ＜１）
（但し、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は複
数種類の元素）混晶を用いる組合せを採用しても、それ
ぞれの混晶層の組成を制御することによって同様の効果
を得ることができる。
てＺｎ0.7 Ｃｄ0.3 Ｓｅ混晶、Ｂ層としてＺｎＳ0.07Ｓ
ｅ0.93混晶、Ｃ層としてＺｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17Ｓｅ
0.83混晶を用いているが、必ずしもこの組合せに限定さ
れるものではなく、Ａ層としてＺｎ1-aＣｄaＳｅ（０＜
ａ＜１）混晶、Ｂ層としてＺｎＳbＳｅ1-b（０＜ｂ＜
１）、Ｚｎ1-cＣｄcＳ（０＜ｃ＜１）混晶又はＺｎ1-d
ＣｄdＳ1-eＳｅe（０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）混晶、Ｃ
層としてＺｎ1-fＭfＳgＳｅ1-g（０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜
１）（但し、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、
Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は
複数種類の元素）混晶を用いる組合せ、Ａ層としてＺｎ
1-hＣｄhＳ（０＜ｈ＜１）混晶、Ｂ層としてＺｎ1-iＣ
ｄiＳ（０＜ｉ＜１、ｈ＞ｉ）混晶、Ｃ層としてＺｎ1-j
ＭjＳ1-kＳｅk（０＜ｊ＜１、０＜ｋ＜１）（但し、Ｍ
はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は複数種類の元
素）混晶を用いる組合せ、あるいはＡ層としてＺｎ1-m
ＣｄmＳ1-nＳｅn（０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１）混晶、Ｂ
層としてＺｎ1-pＣｄpＳ（０＜ｐ＜１）混晶、Ｃ層とし
てＺｎ1-qＭqＳrＳｅ1-r（０＜ｑ＜１、０＜ｒ＜１）
（但し、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は複
数種類の元素）混晶を用いる組合せを採用しても、それ
ぞれの混晶層の組成を制御することによって同様の効果
を得ることができる。
【００３３】（実施例３）図５は本発明に係る電流注入
型発光素子の一実施例を示す断面構造図ある。各層に使
用する材料の組み合わせとしては、上記実施例１、２に
示す各種のものが考えられるが、発振波長、発振敷居値
の相異以外は基本特性が共通しているため、本実施例３
においては、素子構造の代表例として、活性層５１にＺ
ｎ0.7 Ｃｄ 0.3 Ｓｅ、光閉じ込め層５２、５４にＺｎＳ
0.07Ｓｅ0.93、クラッド層５３、５５にＺｎ0.7 Ｍｎ
0.23Ｓ0.17Ｓｅ0.83を用いた場合を例に挙げて説明す
る。尚、Ｚｎ1ーx Ｃｄx Ｓｅを活性層５１としている本
実施例３の構造においては、発振波長はＣｄ組成ｘに依
存し、７７ケルビンにおいて、ｘ＝０．１では４６５ｎ
ｍ、ｘ＝０．２では４９０ｎｍ、ｘ＝０．３では５１７
ｎｍのようにＣｄ組成ｘの増加に伴って長くなってい
く。
型発光素子の一実施例を示す断面構造図ある。各層に使
用する材料の組み合わせとしては、上記実施例１、２に
示す各種のものが考えられるが、発振波長、発振敷居値
の相異以外は基本特性が共通しているため、本実施例３
においては、素子構造の代表例として、活性層５１にＺ
ｎ0.7 Ｃｄ 0.3 Ｓｅ、光閉じ込め層５２、５４にＺｎＳ
0.07Ｓｅ0.93、クラッド層５３、５５にＺｎ0.7 Ｍｎ
0.23Ｓ0.17Ｓｅ0.83を用いた場合を例に挙げて説明す
る。尚、Ｚｎ1ーx Ｃｄx Ｓｅを活性層５１としている本
実施例３の構造においては、発振波長はＣｄ組成ｘに依
存し、７７ケルビンにおいて、ｘ＝０．１では４６５ｎ
ｍ、ｘ＝０．２では４９０ｎｍ、ｘ＝０．３では５１７
ｎｍのようにＣｄ組成ｘの増加に伴って長くなってい
く。
【００３４】本電流注入型発光素子の作製は、基板上に
半導体人工積層構造材料を形成することから始まる。Ｇ
ａＡｓ基板をアセトン、メチルアルコールで脱脂した
後、５０℃の硫酸：過酸化水素水：水＝５：１：１溶液
により約２分間にわたってエッチング処理を施し、十分
に（１０〜１５分程度）超純水で洗い流し、乾燥窒素を
吹き付けることによって乾燥させる。直ちにＭｏ製の基
板ホルダー上にＩｎを用いて張り付け、分子線エピタキ
シー装置内に装着して真空に排気する。背圧が１０-10
Ｔｏｒｒ台に到達した後、各分子線源の温度を上げて所
定の分子線強度が得られるように調節する。上記の組成
を有する混晶層の形成条件は、マニピュレーターに取り
付けられたモニター用の電離真空計での読みでＺｎが５
×１０-7Ｔｏｒｒ、Ｓｅが１．４×１０-6Ｔｏｒｒ、Ｃ
ｄが２．３×１０-7Ｔｏｒｒ、Ｍｎが１．２×１０-7Ｔ
ｏｒｒ、ＺｎＳが８×１０-7Ｔｏｒｒであり、成長速度
は約０．７μｍ／ｈである。また、各層の伝導型制御の
ためのドーピングは、ｎ型形成にはＺｎＣｌ2 の加熱分
解によって供給される塩素（Ｃｌ）を用い、ｐ型形成に
は窒素プラズマから供給される窒素ラジカルを用いる。
成膜条件が整ったら、基板表面の反射高速電子線回折像
（ＲＨＥＥＤ）を観察しながら基板温度を６００℃付近
まで上げ、鋭く細いストリークパターンによって表面酸
化膜が除去されたことを確認した後、基板温度を結晶成
長温度（ここでは、３２５℃）まで下げる。
半導体人工積層構造材料を形成することから始まる。Ｇ
ａＡｓ基板をアセトン、メチルアルコールで脱脂した
後、５０℃の硫酸：過酸化水素水：水＝５：１：１溶液
により約２分間にわたってエッチング処理を施し、十分
に（１０〜１５分程度）超純水で洗い流し、乾燥窒素を
吹き付けることによって乾燥させる。直ちにＭｏ製の基
板ホルダー上にＩｎを用いて張り付け、分子線エピタキ
シー装置内に装着して真空に排気する。背圧が１０-10
Ｔｏｒｒ台に到達した後、各分子線源の温度を上げて所
定の分子線強度が得られるように調節する。上記の組成
を有する混晶層の形成条件は、マニピュレーターに取り
付けられたモニター用の電離真空計での読みでＺｎが５
×１０-7Ｔｏｒｒ、Ｓｅが１．４×１０-6Ｔｏｒｒ、Ｃ
ｄが２．３×１０-7Ｔｏｒｒ、Ｍｎが１．２×１０-7Ｔ
ｏｒｒ、ＺｎＳが８×１０-7Ｔｏｒｒであり、成長速度
は約０．７μｍ／ｈである。また、各層の伝導型制御の
ためのドーピングは、ｎ型形成にはＺｎＣｌ2 の加熱分
解によって供給される塩素（Ｃｌ）を用い、ｐ型形成に
は窒素プラズマから供給される窒素ラジカルを用いる。
成膜条件が整ったら、基板表面の反射高速電子線回折像
（ＲＨＥＥＤ）を観察しながら基板温度を６００℃付近
まで上げ、鋭く細いストリークパターンによって表面酸
化膜が除去されたことを確認した後、基板温度を結晶成
長温度（ここでは、３２５℃）まで下げる。
【００３５】ｎ型ＧａＡｓ基板５６をＳｉをドーピング
したＧａＡｓ基板で構成し、このｎ型ＧａＡｓ基板５６
の上に、層厚１．５μｍのｎ型Ｚｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17
Ｓｅ 0.83クラッド層５５、層厚３０００オングストロー
ムのｎ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93光閉じ込め層５４、層厚１
００オングストロームのノンドープＺｎ0.7 Ｃｄ0.3Ｓ
ｅ活性層５１、層厚３０００オングストロームのｐ型Ｚ
ｎＳ0.07Ｓｅ0.93光閉じ込め層５２、層厚１μｍのｐ型
Ｚｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17Ｓｅ0.83クラッド層５３、層厚
１０００オングストロームのｐ+ ＺｎＳｅコンタクト層
５８の順に結晶成長を行う。
したＧａＡｓ基板で構成し、このｎ型ＧａＡｓ基板５６
の上に、層厚１．５μｍのｎ型Ｚｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17
Ｓｅ 0.83クラッド層５５、層厚３０００オングストロー
ムのｎ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93光閉じ込め層５４、層厚１
００オングストロームのノンドープＺｎ0.7 Ｃｄ0.3Ｓ
ｅ活性層５１、層厚３０００オングストロームのｐ型Ｚ
ｎＳ0.07Ｓｅ0.93光閉じ込め層５２、層厚１μｍのｐ型
Ｚｎ0.7 Ｍｎ0.23Ｓ0.17Ｓｅ0.83クラッド層５３、層厚
１０００オングストロームのｐ+ ＺｎＳｅコンタクト層
５８の順に結晶成長を行う。
【００３６】以上のようにして形成した人工積層構造材
料を基に電流注入型ダイオードレーザーを作製する。電
流狭窄通路を有する利得導波路構造とするために、絶縁
層６０としてＳｉＯ2 を用いて酸化膜ストライプを形成
した後、その上から金（Ａｕ）を全面に真空蒸着するこ
とによって電極５９を形成する。電極ストライプの大き
さは、幅が約１０〜２０μｍ、長さが共振器長（約１ｍ
ｍ）と同じである。また、ｎ型ＧａＡｓ基板５６の裏面
には、Ｉｎを用いて電極５７を形成する。７７ケルビン
パルス動作における５１７ｎｍ光出力と電流との関係を
測定したところ、ある電流値（敷居値電流、この試料に
おいては１０ｍＡ）を超えると急激に光出力が増大する
特性を示し、レーザー発振が確認された（グラフの形状
は上記実施例１の光励起特性を示す図３と同様であるた
め、省略する）。
料を基に電流注入型ダイオードレーザーを作製する。電
流狭窄通路を有する利得導波路構造とするために、絶縁
層６０としてＳｉＯ2 を用いて酸化膜ストライプを形成
した後、その上から金（Ａｕ）を全面に真空蒸着するこ
とによって電極５９を形成する。電極ストライプの大き
さは、幅が約１０〜２０μｍ、長さが共振器長（約１ｍ
ｍ）と同じである。また、ｎ型ＧａＡｓ基板５６の裏面
には、Ｉｎを用いて電極５７を形成する。７７ケルビン
パルス動作における５１７ｎｍ光出力と電流との関係を
測定したところ、ある電流値（敷居値電流、この試料に
おいては１０ｍＡ）を超えると急激に光出力が増大する
特性を示し、レーザー発振が確認された（グラフの形状
は上記実施例１の光励起特性を示す図３と同様であるた
め、省略する）。
【００３７】注入電流は絶縁層６０によって狭窄され、
正孔はｐ+ ＺｎＳｅコンタクト層５８、ＺｎＭｎＳＳｅ
クラッド層５３、ＺｎＳＳｅ光閉じ込め層５２を通って
ＺｎＣｄＳｅ活性層５１に注入され、電子はｎ型ＧａＡ
ｓ基板５６からＺｎＣｄＳｅ活性層５１に注入される。
そして、電子と正孔はＺｎＣｄＳｅ活性層５１に閉じ込
められ、誘導放出による再結合によってＺｎＣｄＳｅ活
性層５１のバンドギャップに対応したレーザー光を発す
る。
正孔はｐ+ ＺｎＳｅコンタクト層５８、ＺｎＭｎＳＳｅ
クラッド層５３、ＺｎＳＳｅ光閉じ込め層５２を通って
ＺｎＣｄＳｅ活性層５１に注入され、電子はｎ型ＧａＡ
ｓ基板５６からＺｎＣｄＳｅ活性層５１に注入される。
そして、電子と正孔はＺｎＣｄＳｅ活性層５１に閉じ込
められ、誘導放出による再結合によってＺｎＣｄＳｅ活
性層５１のバンドギャップに対応したレーザー光を発す
る。
【００３８】このときの発光効率に電子と正孔の有効質
量が影響を及ぼす。バンドギャップダイアグラムにおい
て、価電子帯の重正孔と軽正孔は無歪み状態では縮退し
ており、正孔の有効質量が大きくなる。しかし、本発明
のように活性層を構成する物質とそれに隣接する層の物
質の格子定数を活性層のそれがやや大きくなるように設
定すれば、活性層に圧縮応力が働くために縮退が解け、
重正孔のバンドが上に、軽正孔のバンドが下に来るよう
になる。その結果、正孔の有効質量が小さくなり、レー
ザー発振が容易になると共に、良好な特性を実現するこ
とができる。
量が影響を及ぼす。バンドギャップダイアグラムにおい
て、価電子帯の重正孔と軽正孔は無歪み状態では縮退し
ており、正孔の有効質量が大きくなる。しかし、本発明
のように活性層を構成する物質とそれに隣接する層の物
質の格子定数を活性層のそれがやや大きくなるように設
定すれば、活性層に圧縮応力が働くために縮退が解け、
重正孔のバンドが上に、軽正孔のバンドが下に来るよう
になる。その結果、正孔の有効質量が小さくなり、レー
ザー発振が容易になると共に、良好な特性を実現するこ
とができる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体人工積層構造材料の第１又は第２の構成によれば、活
性層に圧縮応力を有し、かつ、光閉じ込めが可能な材料
を得ることができるので、良好なレーザー発振特性を実
現することができる。
体人工積層構造材料の第１又は第２の構成によれば、活
性層に圧縮応力を有し、かつ、光閉じ込めが可能な材料
を得ることができるので、良好なレーザー発振特性を実
現することができる。
【００４０】また、本発明に係る電流注入型発光素子の
第１、第２、第３、第４、第５又は第６の構成によれ
ば、活性層に圧縮応力を有し、かつ、光閉じ込めが可能
な上記材料を用いているために、価電子帯頂上付近での
バンドの縮退が解け、正孔の有効質量が小さくなる。ま
た、多重量子井戸を用いた場合には、サブバンドが形成
され、かつ、トンネル効果が作用する。その結果、レー
ザー発振が容易で、かつ、良好なレーザー発振特性を有
する電流注入型発光素子を実現することができ、ディス
プレイ、光ディスクなど情報通信の各分野における構成
要素の性能向上に大きく貢献することができる。
第１、第２、第３、第４、第５又は第６の構成によれ
ば、活性層に圧縮応力を有し、かつ、光閉じ込めが可能
な上記材料を用いているために、価電子帯頂上付近での
バンドの縮退が解け、正孔の有効質量が小さくなる。ま
た、多重量子井戸を用いた場合には、サブバンドが形成
され、かつ、トンネル効果が作用する。その結果、レー
ザー発振が容易で、かつ、良好なレーザー発振特性を有
する電流注入型発光素子を実現することができ、ディス
プレイ、光ディスクなど情報通信の各分野における構成
要素の性能向上に大きく貢献することができる。
【図１】本発明に係る人工積層構造材料の一実施例を示
す断面構造図である。
す断面構造図である。
【図２】光励起特性を測定するためのシステム図であ
る。
る。
【図３】励起光（窒素レーザー）パワー密度と光出力と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図４】本発明に係る人工積層構造材料の他の実施例を
示す断面構造図である。
示す断面構造図である。
【図５】本発明に係る電流注入型発光素子の一実施例を
示す断面構造図である。
示す断面構造図である。
１ Ａ層 ２ Ｂ1 層 ３ Ｃ1 層 ４ Ｂ2 層 ５ Ｃ2 層 ４１ ＡＢ層 ４２、４３ Ｃ層 ５１ 活性層 ５２、５４ 光閉じ込め層 ５３、５５ クラッド層 ５６ 基板 ５７ Ｉｎ電極 ５８ クラッド層 ５９ Ａｕ電極 ６０ 絶縁層
Claims (11)
- 【請求項１】 直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層の一方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数
を有し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるＢ1 層と、前記Ａ層の他方側
に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、か
つ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型
半導体からなるＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前記Ａ層とは反
対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるＣ1 層と、前記Ｂ2 層の前記
Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯
幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ2 層とを備えて
なる半導体人工積層構造材料。 - 【請求項２】 直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層より
も大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＢ
層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層と、
前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁
制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ1 層と、前
記ＡＢ層の他方側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制
帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ2 層とを備え
てなる半導体人工積層構造材料。 - 【請求項３】 Ａ層としてＺｎ1-aＣｄaＳｅ（０＜ａ＜
１）混晶を用い、Ｂ層としてＺｎＳbＳｅ1-b（０＜ｂ＜
１）、Ｚｎ1-cＣｄcＳ（０＜ｃ＜１）混晶又はＺｎ1-d
ＣｄdＳ1-eＳｅe（０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）混晶を用
い、Ｃ層としてＺｎ1-fＭfＳgＳｅ1-g（０＜ｆ＜１、０
＜ｇ＜１）（但し、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔ
ｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１
種類又は複数種類の元素）混晶を用いる請求項１又は２
に記載の半導体人工積層構造材料。 - 【請求項４】 Ａ層としてＺｎ1-hＣｄhＳ（０＜ｈ＜
１）混晶を用い、Ｂ層としてＺｎ1-iＣｄiＳ（０＜ｉ＜
１、ｈ＞ｉ）混晶を用い、Ｃ層としてＺｎ1-jＭjＳ1-k
Ｓｅk（０＜ｊ＜１、０＜ｋ＜１）（但し、ＭはＭｇ、
Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は複数種類の元素）混晶
を用いる請求項１又は２に記載の半導体人工積層構造材
料。 - 【請求項５】 Ａ層としてＺｎ1-mＣｄmＳ1-nＳｅn（０
＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１）混晶を用い、Ｂ層としてＺｎ
1-pＣｄpＳ（０＜ｐ＜１）混晶を用い、Ｃ層としてＺｎ
1-qＭqＳrＳｅ1-r（０＜ｑ＜１、０＜ｒ＜１）（但し、
ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂのうち１種類又は複数種類の元
素）混晶を用いる請求項１又は２に記載の半導体人工積
層構造材料。 - 【請求項６】 直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層の一方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数
を有し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるＢ1 層と、前記Ａ層の他方側
に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、か
つ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型
半導体からなるＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前記Ａ層とは反
対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるＣ1 層と、前記Ｂ2 層の前記
Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制帯
幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ2 層とを備えた
人工積層構造材料と、前記Ｃ 1 層及びＣ2 層の上に形成
され、それぞれの電気伝導型と同じ電気伝導型を有する
導電性材料層と、前記導電性材料層の上に形成された電
極とを少なくとも備え、前記人工積層構造材料部分に電
圧を印加して電流を流すことにより動作する電流注入型
発光素子であって、前記Ｂ1 層及びＢ2 層とＣ1 層及び
Ｃ2 層とはそれぞれの一方が他方の電気伝導型と異な
り、前記Ｂ1 層及びＣ1 層と前記Ｂ2 層及びＣ2 層とは
それぞれ同じ電気伝導型を有することを特徴とする電流
注入型発光素子。 - 【請求項７】 直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層より
も大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＢ
層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層と、
前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁
制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ1 層と、前
記ＡＢ層の他方側に配され、前記層Ｂよりも大きな禁制
帯幅を有する直接遷移型半導体からなるＣ2 層とを備え
た半導体人工積層構造材料と、前記Ｃ1 層及びＣ2 層の
上に形成され、それぞれの電気伝導型と同じ電気伝導型
を有する導電性材料層と、前記導電性材料層の上に形成
された電極とを少なくとも備え、前記人工積層構造材料
部分に電圧を印加して電流を流すことにより動作する電
流注入型発光素子であって、Ｃ1 層及びＣ2 層は一方が
他方の電気伝導型と異なることを特徴とする電流注入型
発光素子。 - 【請求項８】 直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層の一方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数
を有し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるｐ型のＢ1 層と、前記Ａ層の
他方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有
し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接
遷移型半導体からなるｎ型のＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前
記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制
帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｐ型のＣ1 層
と、前記Ｂ2 層の前記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ
層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体から
なるｎ型のＣ2 層とを備えた人工積層構造材料と、前記
Ｃ1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い正孔濃度を有
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層
と、前記Ｃ2 層の上に配されたｎ型ＧａＡｓと、前記ｎ
型ＧａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、
Ａｕ、Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電
極とを少なくとも備えてなる電流注入型発光素子。 - 【請求項９】 直接遷移型半導体からなるＡ層と、前記
Ａ層の一方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数
を有し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する
直接遷移型半導体からなるｎ型のＢ1 層と、前記Ａ層の
他方側に配され、前記Ａ層よりも小さな格子定数を有
し、かつ、前記Ａ層よりも大きな禁制帯幅を有する直接
遷移型半導体からなるｐ型のＢ2 層と、前記Ｂ1 層の前
記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ層よりも大きな禁制
帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｎ型のＣ1 層
と、前記Ｂ2 層の前記Ａ層とは反対側に配され、前記Ｂ
層よりも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体から
なるｐ型のＣ2 層とを備えた人工積層構造材料と、前記
Ｃ1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い電子濃度を有
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層
と、前記Ｃ2 層の上に配されたｐ型ＧａＡｓと、前記ｐ
型ＧａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、
Ａｕ、Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電
極とを少なくとも備えてなる電流注入型発光素子。 - 【請求項１０】 直接遷移型半導体からなるＡ層と、前
記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層よ
りも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなる
Ｂ層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層
と、前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大き
な禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｐ型のＣ
1 層と、前記ＡＢ層の他方側に配され、前記層Ｂよりも
大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｎ型
のＣ2 層とを備えてなる半導体人工積層構造材料と、前
記Ｃ1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い正孔濃度を
有するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層
と、前記Ｃ2 層の上に配されたｎ型ＧａＡｓと、前記ｎ
型ＧａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、
Ａｕ、Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電
極とを少なくとも備えてなる電流注入型発光素子。 - 【請求項１１】 直接遷移型半導体からなるＡ層と、前
記Ａ層よりも小さな格子定数を有し、かつ、前記Ａ層よ
りも大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなる
Ｂ層とを交互にＮ層（Ｎは正の整数）積層したＡＢ層
と、前記ＡＢ層の一方側に配され、前記Ｂ層よりも大き
な禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｎ型のＣ
1 層と、前記ＡＢ層の他方側に配され、前記層Ｂよりも
大きな禁制帯幅を有する直接遷移型半導体からなるｐ型
のＣ2 層とを備えてなる半導体人工積層構造材料と、前
記Ｃ1 層の上に形成され、Ｃ1 層よりも高い電子濃度を
有するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる導電性材料層
と、前記Ｃ2 層の上に配されたｐ型ＧａＡｓと、前記ｐ
型ＧａＡｓ及び前記導電性材料層の上に形成され、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、
Ａｕ、Ｉｎの１種類又は複数種類を含む材料からなる電
極とを少なくとも備えてなる電流注入型発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25390593A JPH07111359A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 半導体人工積層構造材料及び電流注入型発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25390593A JPH07111359A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 半導体人工積層構造材料及び電流注入型発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07111359A true JPH07111359A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17257701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25390593A Pending JPH07111359A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 半導体人工積層構造材料及び電流注入型発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07111359A (ja) |
-
1993
- 1993-10-12 JP JP25390593A patent/JPH07111359A/ja active Pending
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