JPH07249821A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH07249821A JPH07249821A JP3816094A JP3816094A JPH07249821A JP H07249821 A JPH07249821 A JP H07249821A JP 3816094 A JP3816094 A JP 3816094A JP 3816094 A JP3816094 A JP 3816094A JP H07249821 A JPH07249821 A JP H07249821A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＧａＮ系材料と格子整合しＧａＮよりも狭い
バンドギャップを有する化合物半導体材料を実現し、ヘ
テロ接合形成により特に高輝度半導体レーザを実現す
る。 【構成】 ＳｉＣ基板４１上に、ｎ−ＧａＮバッファ層
４８を介して、ｎクラッド層４３，発光層４４及びｐク
ラッド層４５からなるダブルヘテロ接合構造を形成した
半導体レーザにおいて、クラッド層４２，４４としてＧ
ａＮを用い、発光層４３としてＧａＮのＧａの一部をＺ
ｎとＧｅで交互に置換したＺｎＧｅＧａＮを用いたこと
を特徴とする。
バンドギャップを有する化合物半導体材料を実現し、ヘ
テロ接合形成により特に高輝度半導体レーザを実現す
る。 【構成】 ＳｉＣ基板４１上に、ｎ−ＧａＮバッファ層
４８を介して、ｎクラッド層４３，発光層４４及びｐク
ラッド層４５からなるダブルヘテロ接合構造を形成した
半導体レーザにおいて、クラッド層４２，４４としてＧ
ａＮを用い、発光層４３としてＧａＮのＧａの一部をＺ
ｎとＧｅで交互に置換したＺｎＧｅＧａＮを用いたこと
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体材料を用
いた半導体発光素子に係わり、特にＧａＮ系材料等にお
いて材料選択により高輝度化をはかった半導体発光素子
に関する。
いた半導体発光素子に係わり、特にＧａＮ系材料等にお
いて材料選択により高輝度化をはかった半導体発光素子
に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒素を含むIII-Ｖ族化合物半導体の一つ
であるＧａＮは、バンドギャップが３．４ｅＶと大き
く、また直接遷移型であり、短波長青色発光素子用材料
として期待されている。ＧａＮ系材料を用いた半導体発
光素子では通常、発光層はＺｎ，Ｍｇ等のII族のアクセ
プタ不純物が添加されたｐ型層であり、不純物が作る深
い準位（発光センター）からの発光を利用している。
であるＧａＮは、バンドギャップが３．４ｅＶと大き
く、また直接遷移型であり、短波長青色発光素子用材料
として期待されている。ＧａＮ系材料を用いた半導体発
光素子では通常、発光層はＺｎ，Ｍｇ等のII族のアクセ
プタ不純物が添加されたｐ型層であり、不純物が作る深
い準位（発光センター）からの発光を利用している。
【０００３】この種の半導体発光素子において、輝度飽
和を抑制して高輝度化をはかるには発光層の発光センタ
ーの数を増加させることが必要であるが、発光センター
を増加させるために発光層に高濃度に不純物をドープす
ると、膜形成時に発光層から多量の不純物が拡散してし
まう。このため、発光効率の高効率化がはかれない、格
子欠陥が増加し品質が低下する等の問題があり、高輝度
化が達成できない。
和を抑制して高輝度化をはかるには発光層の発光センタ
ーの数を増加させることが必要であるが、発光センター
を増加させるために発光層に高濃度に不純物をドープす
ると、膜形成時に発光層から多量の不純物が拡散してし
まう。このため、発光効率の高効率化がはかれない、格
子欠陥が増加し品質が低下する等の問題があり、高輝度
化が達成できない。
【０００４】また、発光層に高濃度に不純物をドープす
ると、アクセプタに束縛された電子の波動関数同士が重
なり合い発光効率が急激に低下する。ドナー不純物との
間の遷移による発光を利用する場合には比較的高濃度ド
ープが可能であるが、これは発光に電子の空間的移動を
伴うため低効率である。
ると、アクセプタに束縛された電子の波動関数同士が重
なり合い発光効率が急激に低下する。ドナー不純物との
間の遷移による発光を利用する場合には比較的高濃度ド
ープが可能であるが、これは発光に電子の空間的移動を
伴うため低効率である。
【０００５】これらの問題は、緑青色の半導体レーザを
実現しようとする場合に特に大きな問題となり、これま
でＧａＮ系材料を用いた半導体レーザの動作例は報告さ
れていなかった。また、ＧａＮのバンドギャップは紫外
域の発光に相当するため、可視域の発光素子の作成には
発光層の材料選択が重要となる。具体的には、ＧａＮ系
材料を用いた可視光半導体レーザを作成するには、ダブ
ルヘテロ接合構造の発光層としてＧａＮ系材料と格子整
合しＧａＮよりもバンドギャップの狭い化合物半導体材
料を用いる必要があるが、このような材料は未だ認識さ
れていない。
実現しようとする場合に特に大きな問題となり、これま
でＧａＮ系材料を用いた半導体レーザの動作例は報告さ
れていなかった。また、ＧａＮのバンドギャップは紫外
域の発光に相当するため、可視域の発光素子の作成には
発光層の材料選択が重要となる。具体的には、ＧａＮ系
材料を用いた可視光半導体レーザを作成するには、ダブ
ルヘテロ接合構造の発光層としてＧａＮ系材料と格子整
合しＧａＮよりもバンドギャップの狭い化合物半導体材
料を用いる必要があるが、このような材料は未だ認識さ
れていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、Ｇａ
Ｎ系材料を発光層に用いた半導体発光素子においては、
発光センターの数を増加させるために不純物濃度を高く
すると、発光層からの不純物の拡散により発光効率の低
下や格子欠陥の増大による品質低下を招く問題があり、
高輝度短波長の発光を実現することは困難である。ま
た、これに代わりＧａＮ系材料に格子整合して良好なヘ
テロ接合構造を実現する材料は認識されていないのが現
状であった。
Ｎ系材料を発光層に用いた半導体発光素子においては、
発光センターの数を増加させるために不純物濃度を高く
すると、発光層からの不純物の拡散により発光効率の低
下や格子欠陥の増大による品質低下を招く問題があり、
高輝度短波長の発光を実現することは困難である。ま
た、これに代わりＧａＮ系材料に格子整合して良好なヘ
テロ接合構造を実現する材料は認識されていないのが現
状であった。
【０００７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、ＧａＮ系材料と格子整
合した良好なヘテロ接合構造を実現することができ、従
来にない高輝度化を実現し得る半導体発光素子を提供す
ることにある。
ので、その目的とするところは、ＧａＮ系材料と格子整
合した良好なヘテロ接合構造を実現することができ、従
来にない高輝度化を実現し得る半導体発光素子を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、ＧａＮ
系材料と格子整合しＧａＮよりも狭いバンドギャップを
有する化合物半導体材料を発光層に用いて、良質のヘテ
ロ接合構造を形成することにある。
系材料と格子整合しＧａＮよりも狭いバンドギャップを
有する化合物半導体材料を発光層に用いて、良質のヘテ
ロ接合構造を形成することにある。
【０００９】即ち本発明は、ＧａＮ系等のIII-Ｖ族材料
を用いた半導体発光素子において、II族原子Ａ、IV族原
子Ｂ、III 族原子Ｃ，及び窒素原子Ｎからなり、組成式
Ａx Ｂx Ｃy Ｎ2x+y（０＜ｘ≦１，０≦ｙ＜１）にて表
される化合物半導体を発光層としたことを特徴とする。
つまり、III-Ｖ族化合物半導体の III族原子の一部又は
全部をII族原子及びIV族原子で交互に置換したことを特
徴とする。
を用いた半導体発光素子において、II族原子Ａ、IV族原
子Ｂ、III 族原子Ｃ，及び窒素原子Ｎからなり、組成式
Ａx Ｂx Ｃy Ｎ2x+y（０＜ｘ≦１，０≦ｙ＜１）にて表
される化合物半導体を発光層としたことを特徴とする。
つまり、III-Ｖ族化合物半導体の III族原子の一部又は
全部をII族原子及びIV族原子で交互に置換したことを特
徴とする。
【００１０】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) II族原子ＡがＺｎ、IV族原子ＢがＧｅであること。 (2) III 族原子ＣがＧａであること。 (3) 発光層はＺｎＧｅＧａＮであり、このＺｎＧｅＧａ
ＮとＧａＮとのヘテロ接合構造を有すること。 (4) 発光層はＺｎＧｅＧａＮであり、このＺｎＧｅＧａ
Ｎ発光層（活性層）がｐ型及びｎ型のＧａＮクラッド層
で挟まれたダブルヘテロ接合構造を有すること。 (5) 発光層はＺｎＧｅＧａＮであり、このＺｎＧｅＧａ
Ｎ発光層（活性層）がｐ型及びｎ型のＳｉＣクラッド層
で挟まれたダブルヘテロ接合構造を有すること。
は、次のものがあげられる。 (1) II族原子ＡがＺｎ、IV族原子ＢがＧｅであること。 (2) III 族原子ＣがＧａであること。 (3) 発光層はＺｎＧｅＧａＮであり、このＺｎＧｅＧａ
ＮとＧａＮとのヘテロ接合構造を有すること。 (4) 発光層はＺｎＧｅＧａＮであり、このＺｎＧｅＧａ
Ｎ発光層（活性層）がｐ型及びｎ型のＧａＮクラッド層
で挟まれたダブルヘテロ接合構造を有すること。 (5) 発光層はＺｎＧｅＧａＮであり、このＺｎＧｅＧａ
Ｎ発光層（活性層）がｐ型及びｎ型のＳｉＣクラッド層
で挟まれたダブルヘテロ接合構造を有すること。
【００１１】
【作用】ＧａＮのＧａ原子をII族とIV族原子で交互に置
換すると、ＧａＮと類似の構造を有する結晶が得られ
る。このような結晶が明瞭なバンド構造を有するのは、
置換したII族とIV族原子の濃度が縮退濃度（不純物が不
純物バンドを作る程度の高濃度）を越えた場合であり、
通常１×１０20ｃｍ-3以上の濃度が必要とされる。これ
らの物質の性質は基になったＧａＮに類似し、略同一の
格子定数と同程度の直接遷移型バンドギャップを有して
おり、ＧａＮとヘテロ接合形成が可能と考えられる。し
かし、発光素子への応用には閉じ込め層であるＧａＮよ
りもバンドギャップが狭い直接遷移型であることが必要
である。
換すると、ＧａＮと類似の構造を有する結晶が得られ
る。このような結晶が明瞭なバンド構造を有するのは、
置換したII族とIV族原子の濃度が縮退濃度（不純物が不
純物バンドを作る程度の高濃度）を越えた場合であり、
通常１×１０20ｃｍ-3以上の濃度が必要とされる。これ
らの物質の性質は基になったＧａＮに類似し、略同一の
格子定数と同程度の直接遷移型バンドギャップを有して
おり、ＧａＮとヘテロ接合形成が可能と考えられる。し
かし、発光素子への応用には閉じ込め層であるＧａＮよ
りもバンドギャップが狭い直接遷移型であることが必要
である。
【００１２】本発明者らの研究によれば、Ｇａと置換さ
れた原子がｄ電子を有している場合には、ｄ電子軌道が
価電子を構成しているｓ電子とｐ電子軌道と混ざり合う
ことによりバンドギャップが狭くなることが判明した。
II族原子の方がIV族原子よりもｄ電子軌道がｓ軌道、ｐ
軌道にエネルギー的に近いため、この効果は特にII族原
子で顕著である。
れた原子がｄ電子を有している場合には、ｄ電子軌道が
価電子を構成しているｓ電子とｐ電子軌道と混ざり合う
ことによりバンドギャップが狭くなることが判明した。
II族原子の方がIV族原子よりもｄ電子軌道がｓ軌道、ｐ
軌道にエネルギー的に近いため、この効果は特にII族原
子で顕著である。
【００１３】従って、ＧａＮのＧａ原子をII族とIV族原
子で交互に置換した化合物半導体はＧａＮと格子整合し
ＧａＮよりもバンドギャップの狭いものとなり、これを
発光層として用いることにより、ＧａＮ系発光素子の大
幅な高性能化及び可視領域の発光が可能となる。また、
これらの材料と既存の窒素を含むIII-Ｖ族化合物半導体
ＧａＮ，ＧａＩｎＮ，ＡｌＧａＮ，ＡｌＧａＩｎＮ、等
と混晶を作ることにより発光波長を変化させることがで
きる。
子で交互に置換した化合物半導体はＧａＮと格子整合し
ＧａＮよりもバンドギャップの狭いものとなり、これを
発光層として用いることにより、ＧａＮ系発光素子の大
幅な高性能化及び可視領域の発光が可能となる。また、
これらの材料と既存の窒素を含むIII-Ｖ族化合物半導体
ＧａＮ，ＧａＩｎＮ，ＡｌＧａＮ，ＡｌＧａＩｎＮ、等
と混晶を作ることにより発光波長を変化させることがで
きる。
【００１４】このようにして本発明によれば、ＧａＮ系
材料と格子整合してヘテロ接合を形成できると共に、可
視域に発光波長を有する輝度飽和のない高輝度発光ダイ
オードや緑青色半導体レーザを実現することが可能とな
る。
材料と格子整合してヘテロ接合を形成できると共に、可
視域に発光波長を有する輝度飽和のない高輝度発光ダイ
オードや緑青色半導体レーザを実現することが可能とな
る。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）図１は、本発明の第１の実施例に係わる青
色ＬＥＤの素子構造を示す断面図である。立方晶ＳｉＣ
基板１１の（１１１）面上に、厚さ１μｍのＭｇドープ
のｐ−ＧａＮ閉じ込め層（クラッド層）１２，厚さ０．
５μｍのＺｎ0.5 Ｇｅ0.5 Ｎ発光層（活性層）１３，及
び厚さ１μｍのＳｉドープのｎ−ＧａＮ閉じ込め層（ク
ラッド層）１４が順次成長形成されている。閉じ込め層
１４の上には、例えば円形の開口を有する通電領域制限
のためのＳｉＯ2 絶縁膜１７が形成されている。そし
て、絶縁膜１７及び閉じ込め層１４の上にはｎ側電極１
５が形成され、基板１１の下面にはｐ側電極１６が形成
されている。
する。 （実施例１）図１は、本発明の第１の実施例に係わる青
色ＬＥＤの素子構造を示す断面図である。立方晶ＳｉＣ
基板１１の（１１１）面上に、厚さ１μｍのＭｇドープ
のｐ−ＧａＮ閉じ込め層（クラッド層）１２，厚さ０．
５μｍのＺｎ0.5 Ｇｅ0.5 Ｎ発光層（活性層）１３，及
び厚さ１μｍのＳｉドープのｎ−ＧａＮ閉じ込め層（ク
ラッド層）１４が順次成長形成されている。閉じ込め層
１４の上には、例えば円形の開口を有する通電領域制限
のためのＳｉＯ2 絶縁膜１７が形成されている。そし
て、絶縁膜１７及び閉じ込め層１４の上にはｎ側電極１
５が形成され、基板１１の下面にはｐ側電極１６が形成
されている。
【００１６】ここで、本実施例の特徴的な点は、発光層
１３がIII-Ｖ族化合物半導体であるＧａＮの III族原子
Ｇａの全部をII族のＺｎ原子とIV族のＧｅに置換した組
成を有することにある。これにより、発光層１３の格子
定数はＧａＮと略等しく、バンドギャップはＧａＮより
も狭いものとなる。このため、ＺｎＧｅＮをＧａＮで挟
んだ構造は格子整合した良質なダブルヘテロ接合構造と
なり、その発光波長はＧａＮよりも長いものとなる。実
際にこの素子を通電したところ、青色域の発光を示し
た。
１３がIII-Ｖ族化合物半導体であるＧａＮの III族原子
Ｇａの全部をII族のＺｎ原子とIV族のＧｅに置換した組
成を有することにある。これにより、発光層１３の格子
定数はＧａＮと略等しく、バンドギャップはＧａＮより
も狭いものとなる。このため、ＺｎＧｅＮをＧａＮで挟
んだ構造は格子整合した良質なダブルヘテロ接合構造と
なり、その発光波長はＧａＮよりも長いものとなる。実
際にこの素子を通電したところ、青色域の発光を示し
た。
【００１７】このように本実施例によれば、ＧａＮ系材
料と格子整合した良好なダブルヘテロ接合構造を実現す
ることができ、可視域の発光素子を実現することができ
る。しかも、ダブルヘテロ接合構造によるバンド間の発
光を利用していること、良質のダブルヘテロ接合構造で
あることから、従来にない高輝度化を達成することがで
きる。
料と格子整合した良好なダブルヘテロ接合構造を実現す
ることができ、可視域の発光素子を実現することができ
る。しかも、ダブルヘテロ接合構造によるバンド間の発
光を利用していること、良質のダブルヘテロ接合構造で
あることから、従来にない高輝度化を達成することがで
きる。
【００１８】なお、本実施例の閉じ込め層１２，１４と
してＧａＮの代わりにＡｌＧａＮを用いることにより発
光効率向上がはかれ、ＺｎＧｅＮとＧａＮの混晶を発光
層に用いることにより発光波長の短波長化が可能であ
る。また、基板としては立方晶ＳｉＣに限らず、六方晶
ＳｉＣを用いることもできる。
してＧａＮの代わりにＡｌＧａＮを用いることにより発
光効率向上がはかれ、ＺｎＧｅＮとＧａＮの混晶を発光
層に用いることにより発光波長の短波長化が可能であ
る。また、基板としては立方晶ＳｉＣに限らず、六方晶
ＳｉＣを用いることもできる。
【００１９】図２は、本実施例素子の製造に使用した成
長装置を示す概略構成図である。図中２１は石英製の反
応管であり、この反応管２１内にはガス導入口２２から
原料混合ガスが導入される。そして、反応管２１内のガ
スはガス排気口２３から排気されるものとなっている。
長装置を示す概略構成図である。図中２１は石英製の反
応管であり、この反応管２１内にはガス導入口２２から
原料混合ガスが導入される。そして、反応管２１内のガ
スはガス排気口２３から排気されるものとなっている。
【００２０】反応管２１内には、カーボン製のサセプタ
２４が配置されており、試料基板２７はこのサセプタ２
４上に載置される。また、サセプタ２４は高周波コイル
２５により誘導加熱されるものとなっている。なお、基
板２７の温度は図示の熱電対２６によって測定され、別
の装置により制御される。
２４が配置されており、試料基板２７はこのサセプタ２
４上に載置される。また、サセプタ２４は高周波コイル
２５により誘導加熱されるものとなっている。なお、基
板２７の温度は図示の熱電対２６によって測定され、別
の装置により制御される。
【００２１】Ｍｇ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｓｉ，ＧｅとＮ
の各原料には、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃ
ｐ2 Ｍｇ）、ジメチルジンク（ＤＭＺ）、トリメチルア
ルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）、シラン（ＳｉＨ4 ）、ゲルマン（ＧｅＨ4 ）とア
ンモニア（ＮＨ3 ）をそれぞれ用いた。
の各原料には、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃ
ｐ2 Ｍｇ）、ジメチルジンク（ＤＭＺ）、トリメチルア
ルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）、シラン（ＳｉＨ4 ）、ゲルマン（ＧｅＨ4 ）とア
ンモニア（ＮＨ3 ）をそれぞれ用いた。
【００２２】次に、図２の装置を用いたＬＥＤの製造方
法について説明する。まず、試料基板２７（立方晶Ｓｉ
Ｃ基板１１）をサセプタ２４上に載置する。ガス導入口
２２から高純度水素を毎分１ｌ導入し、反応管２１内の
大気を置換する。次いで、ガス排気口２３をロータリー
ポンプに接続し、反応管２１内を減圧し、内部の圧力を
２０〜３００Torrの範囲に設定する。
法について説明する。まず、試料基板２７（立方晶Ｓｉ
Ｃ基板１１）をサセプタ２４上に載置する。ガス導入口
２２から高純度水素を毎分１ｌ導入し、反応管２１内の
大気を置換する。次いで、ガス排気口２３をロータリー
ポンプに接続し、反応管２１内を減圧し、内部の圧力を
２０〜３００Torrの範囲に設定する。
【００２３】次いで、基板温度を１３００℃に昇温し基
板表面を清浄化した後、基板温度を１１００℃に降温
し、ＴＭＧ，ＮＨ3 ，Ｃｐ2 Ｍｇを同時に導入し、ｐ−
ＧａＮ閉じ込め層１２を成長する。次いで、原料ガスを
ＤＭＺとＧｅＨ4 に切り替え、ＺｎＧｅＮ2 発光層１３
を成長する。さらに、ＴＭＧ，ＮＨ3 ，ＳｉＨ4 を同時
に導入し、ｎ−ＧａＮ閉じ込め層１４を成長する。
板表面を清浄化した後、基板温度を１１００℃に降温
し、ＴＭＧ，ＮＨ3 ，Ｃｐ2 Ｍｇを同時に導入し、ｐ−
ＧａＮ閉じ込め層１２を成長する。次いで、原料ガスを
ＤＭＺとＧｅＨ4 に切り替え、ＺｎＧｅＮ2 発光層１３
を成長する。さらに、ＴＭＧ，ＮＨ3 ，ＳｉＨ4 を同時
に導入し、ｎ−ＧａＮ閉じ込め層１４を成長する。
【００２４】これ以降は、ＣＶＤ法等により絶縁膜１７
を形成したのち、ＲＩＥ法等により開口部形成のために
絶縁膜１７を選択エッチングし、さらに電極１５，１６
の蒸着等を行うことにより、前記図１に示す構成が得ら
れる。 （実施例２）図３は、本発明の第２の実施例に係わる半
導体レーザの素子構造を示す断面図である。六方晶Ｓｉ
Ｃ基板３１上に、ｎ−ＳｉＣクラッド層３２，Ｚｎ0.5
Ｇｅ0.5 Ｎ発光層３３，及びｐ−ＳｉＣクラッド層３４
が順次成長形成されている。クラッド層３４上には、ス
トライプ状開口を有するＳｉＯ2 絶縁膜３７が形成され
ている。そして、絶縁膜３７及びクラッド層３４の上に
はｐ側電極３５が形成され、基板３１の下面にはｎ側電
極３６が形成されている。
を形成したのち、ＲＩＥ法等により開口部形成のために
絶縁膜１７を選択エッチングし、さらに電極１５，１６
の蒸着等を行うことにより、前記図１に示す構成が得ら
れる。 （実施例２）図３は、本発明の第２の実施例に係わる半
導体レーザの素子構造を示す断面図である。六方晶Ｓｉ
Ｃ基板３１上に、ｎ−ＳｉＣクラッド層３２，Ｚｎ0.5
Ｇｅ0.5 Ｎ発光層３３，及びｐ−ＳｉＣクラッド層３４
が順次成長形成されている。クラッド層３４上には、ス
トライプ状開口を有するＳｉＯ2 絶縁膜３７が形成され
ている。そして、絶縁膜３７及びクラッド層３４の上に
はｐ側電極３５が形成され、基板３１の下面にはｎ側電
極３６が形成されている。
【００２５】この実施例では、クラッド層（閉じ込め
層）３２，３４と基板３１に六方晶ＳｉＣを用いてい
る。この場合、発光層３３に格子不整合による歪みが残
留するために、発光層３３の厚さは３０ｎｍ以下である
必要がある。
層）３２，３４と基板３１に六方晶ＳｉＣを用いてい
る。この場合、発光層３３に格子不整合による歪みが残
留するために、発光層３３の厚さは３０ｎｍ以下である
必要がある。
【００２６】このような構成であっても、先の第１の実
施例と同様にＧａＮよりもバンドギャップの狭い発光層
を実現することができ、可視域の高輝度発光が可能とな
り、第１の実施例と同様の効果が得られる。また、上記
構成においてクラッド層３２，３４としてのＳｉＣの代
わりにＧａＮを用いてもよいのは勿論である。 （実施例３）図４は、本発明の第３の実施例に係わる半
導体レーザの素子構造を示す断面図である。六方晶Ｓｉ
Ｃ基板４１上にｎ−ＧａＮバッファ層４８が形成され、
その上にｎ−ＧａＮクラッド層４２，ＺｎＧｅＧａＮ発
光層４３，及びｐ−ＧａＮクラッド層４４からなるダブ
ルヘテロ接合構造が成長形成されている。クラッド層４
４上には、ストライプ状開口を有するＳｉＯ2 絶縁膜４
７が形成されている。そして、絶縁膜４７及びクラッド
層４４の上にはｐ側電極４５が形成され、基板４１の下
面にはｎ側電極４６が形成されている。
施例と同様にＧａＮよりもバンドギャップの狭い発光層
を実現することができ、可視域の高輝度発光が可能とな
り、第１の実施例と同様の効果が得られる。また、上記
構成においてクラッド層３２，３４としてのＳｉＣの代
わりにＧａＮを用いてもよいのは勿論である。 （実施例３）図４は、本発明の第３の実施例に係わる半
導体レーザの素子構造を示す断面図である。六方晶Ｓｉ
Ｃ基板４１上にｎ−ＧａＮバッファ層４８が形成され、
その上にｎ−ＧａＮクラッド層４２，ＺｎＧｅＧａＮ発
光層４３，及びｐ−ＧａＮクラッド層４４からなるダブ
ルヘテロ接合構造が成長形成されている。クラッド層４
４上には、ストライプ状開口を有するＳｉＯ2 絶縁膜４
７が形成されている。そして、絶縁膜４７及びクラッド
層４４の上にはｐ側電極４５が形成され、基板４１の下
面にはｎ側電極４６が形成されている。
【００２７】基本的な構成は第２の実施例と同様である
が、本実施例では、クラッド層４２，４４としてＧａ
Ｎ、発光層４３としてＺｎ0.05Ｇｅ0.05Ｇａ0.9 Ｎを用
いた。また、ＳｉＣ基板４１とクラッド層４２との間に
ｎ−ＧａＮバッファ層４８を設けた。このバッファ層４
８は、格子不整合を緩和するためのものである。
が、本実施例では、クラッド層４２，４４としてＧａ
Ｎ、発光層４３としてＺｎ0.05Ｇｅ0.05Ｇａ0.9 Ｎを用
いた。また、ＳｉＣ基板４１とクラッド層４２との間に
ｎ−ＧａＮバッファ層４８を設けた。このバッファ層４
８は、格子不整合を緩和するためのものである。
【００２８】このような構成であっても、第１の実施例
と同様の効果が得られるのは勿論である。また、発光層
４３としてＺｎＧｅＧａＮの代わりにＺｎＧｅＮを用い
ることもできる。
と同様の効果が得られるのは勿論である。また、発光層
４３としてＺｎＧｅＧａＮの代わりにＺｎＧｅＮを用い
ることもできる。
【００２９】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例ではIII族原子としてＧａを
用いたが、この代わりとしてＡｌＧａ，ＧａＩｎ，又は
ＡｌＧａＩｎを用いることもできる。さらに、Ｚｎの代
わりには他のII族原子を用いることができ、Ｇｅの代わ
りには他のIV族原子を用いることができる。また、素子
構造は図１，３，４に限定されるものではなく、仕様に
応じて適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
れるものではない。実施例ではIII族原子としてＧａを
用いたが、この代わりとしてＡｌＧａ，ＧａＩｎ，又は
ＡｌＧａＩｎを用いることもできる。さらに、Ｚｎの代
わりには他のII族原子を用いることができ、Ｇｅの代わ
りには他のIV族原子を用いることができる。また、素子
構造は図１，３，４に限定されるものではなく、仕様に
応じて適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、飽
和輝度のない高輝度発光ダイオードや緑青色半導体レー
ザの実現が可能となる。
和輝度のない高輝度発光ダイオードや緑青色半導体レー
ザの実現が可能となる。
【図１】第１の実施例に係わるＬＥＤの素子構造を示す
断面図。
断面図。
【図２】第１の実施例素子の製造に使用した成長装置を
示す概略構成図。
示す概略構成図。
【図３】第２の実施例に係わる半導体レーザの素子構造
を示す断面図。
を示す断面図。
【図４】第３の実施例に係わる半導体レーザの素子構造
を示す断面図。
を示す断面図。
１１，３１，４１…ＳｉＣ基板 １２…ｐ−ＧａＮ閉じ込め層（クラッド層） １３，３３…ＺｎＧｅＮ発光層（活性層） １４…ｎ−ＧａＮ閉じ込め層（クラッド層） １５，１６，３５，３６，４５，４６…電極 １７，３７，４７…ＳｉＯ2 絶縁膜 ２１…反応管 ２２…ガス導入口 ２３…ガス排気口 ２４…サセプタ ２５…高周波コイル ２６…熱電対 ２７…試料基板 ３２…ｎ−ＳｉＣクラッド層 ３４…ｐ−ＳｉＣクラッド層 ４２…ｎ−ＧａＮクラッド層 ４３…ＺｎＧｅＧａＮ発光層 ４４…ｐ−ＧａＮクラッド層
Claims (1)
- 【請求項１】II族原子Ａ，IV族原子Ｂ，III 族原子Ｃ，
及び窒素原子Ｎからなり、組成式Ａx Ｂx Ｃy Ｎ
2x+y（０＜ｘ≦１，０≦ｙ＜１）にて表される化合物半
導体を発光層としたことを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3816094A JP3302162B2 (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3816094A JP3302162B2 (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249821A true JPH07249821A (ja) | 1995-09-26 |
| JP3302162B2 JP3302162B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=12517661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3816094A Expired - Fee Related JP3302162B2 (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3302162B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5900647A (en) * | 1996-02-05 | 1999-05-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device with SiC and GaAlInN |
| US6905750B2 (en) | 1998-06-22 | 2005-06-14 | Target Technology Company, Llc | Metal alloys for the reflective or the semi-reflective layer of an optical storage medium |
| GB2482312A (en) * | 2010-07-28 | 2012-02-01 | Sharp Kk | II-III-V semiconductor material, comprising the Group II elements Zn or Mg, Group III elements In or Ga or Al and Group V elements N or P |
| US8900489B2 (en) | 2010-07-28 | 2014-12-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | II-III-N semiconductor nanoparticles and method of making same |
| CN108598235A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-28 | 芜湖德豪润达光电科技有限公司 | GaN基LED结构及其制备方法 |
-
1994
- 1994-03-09 JP JP3816094A patent/JP3302162B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5900647A (en) * | 1996-02-05 | 1999-05-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device with SiC and GaAlInN |
| US6905750B2 (en) | 1998-06-22 | 2005-06-14 | Target Technology Company, Llc | Metal alloys for the reflective or the semi-reflective layer of an optical storage medium |
| GB2482312A (en) * | 2010-07-28 | 2012-02-01 | Sharp Kk | II-III-V semiconductor material, comprising the Group II elements Zn or Mg, Group III elements In or Ga or Al and Group V elements N or P |
| CN102344165A (zh) * | 2010-07-28 | 2012-02-08 | 夏普株式会社 | Ii-iii-v化合物半导体 |
| US8900489B2 (en) | 2010-07-28 | 2014-12-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | II-III-N semiconductor nanoparticles and method of making same |
| US9985173B2 (en) | 2010-07-28 | 2018-05-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | II-III-N semiconductor nanoparticles and method of making same |
| CN108598235A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-28 | 芜湖德豪润达光电科技有限公司 | GaN基LED结构及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3302162B2 (ja) | 2002-07-15 |
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