JPH07288337A - 発光素子 - Google Patents

発光素子

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JPH07288337A
JPH07288337A JP10194994A JP10194994A JPH07288337A JP H07288337 A JPH07288337 A JP H07288337A JP 10194994 A JP10194994 A JP 10194994A JP 10194994 A JP10194994 A JP 10194994A JP H07288337 A JPH07288337 A JP H07288337A
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JP
Japan
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silicon
type
junction
porous
light emitting
Prior art date
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Withdrawn
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JP10194994A
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English (en)
Inventor
Shusuke Mimura
秀典 三村
Takahiro Matsumoto
貴裕 松本
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大気に晒すことなく多孔質Siのpn接合を
作製し、発光素子の輝度の向上と閾値電圧の低下を実現
することのできる発光素子を提供する。 【構成】 シリコンpn接合基板を陽極化成することに
より、多孔質シリコンpn接合を作製した。このように
して作製した多孔質シリコンpn接合はpn接合面が良
好なため、発光輝度と発光の閾値電圧の減少を図れるこ
とがわかった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、自発光型ディ
スプレイ、光源、光集積回路等に用いることの出来る発
光素子、特にpn接合を用いた電荷注入型発光素子(L
ED)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】シリコン半導体は間接遷移半導体である
ため発光素子の作製は実現不可能であると考えられてお
り、そのため従来pn接合を用いた発光素子は III−V
属化合物半導体、II−VI属化合物半導体、およびIV−VI
属化合物半導体で作製されていた。しかし、シリコン半
導体は化合物半導体に比べ、資源が豊富、単結晶作製技
術が高く大面積のものを安価に供給でき、また、デバイ
ス設計・作製技術が高く、現状化合物半導体では実現す
ることが難しい高集積度でかつ高信頼性のある論理、演
算、駆動、受光素子等を同一基板上に作り込める等の利
点により、シリコンを用いた発光素子、特に最終的には
レーザへの応用が可能なpn接合を用いた電荷注入型の
発光素子の実現が切望されていた。1990年L.T.Canh
amにより単結晶シリコンを弗酸溶液中で陽極化成した多
孔質シリコンが、室温で強いホトルミネッセンスを示す
ことが示された(Applied Physics Letters 57,1990,p.
1046) 。このことは、シリコンでも発光素子が実現でき
る可能性があることを示しており、その後このホトルミ
ネッセンスの発生メカニズムについて盛んに研究が行わ
れている。
【0003】このような中で、越田等は、単結晶シリコ
ンの表面の一部を陽極化成して得た多孔質シリコン、及
び半透明の金電極からなる発光素子を提案している(Ap
pl.Phys.Lett.60(3),20 January 1992) 。上記多孔質S
iは、結晶シリコンを弗酸溶液中で電気化学的にエッチ
ングすることによって得られるが、その際に、かかる工
程を、シリコンがp型かn型かによって暗中又は500
W程度のダングステンランプの光を化成表面に照射しな
がら行う。こうして得られた発光素子からは、赤色から
オレンジ色のEL発光が得られている。
【0004】素子の構造としては上記と同様であるが、
陽極化成を行う際に紫外線(UV)光源からの光を照射
することを特徴とする発光素子が、スタイナー等によっ
て提案されている(Mat.Res.Soc.Sym.Proc.Vol.283 199
3)。
【0005】また、本出願人は先に、多孔質Siの上に
微結晶を含有する非晶質シリコンカーボン合金(μc−
SiC)又は微結晶を含有する非晶質シリコン(μc−
Si)などの半導体層を形成したpn接合型の発光素子
を提案した(特願平5−92463〜特願平5−924
66)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
発光素子では、接合の一方の半導体である多孔質Siと
もう一方の半導体であるμc−SiC又はμc−Si等
の作製方法が異なっているため、多孔質シリコンの表面
を大気に晒さなければならず、そのためpnの境界面で
ある多孔質Siとμc−SiC又はμc−Si等の界面
の特性が悪く、発光素子の輝度が0.1Cd/m2 程度
と低く、また発光の閾値電圧が5V以上と高かった。
【0007】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、大気に晒すことなく多孔質Siのpn接合を作
製し、発光素子の輝度の向上と閾値電圧の低下を実現す
ることのできる発光素子を提供することを目的とするも
のである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに請求項1記載の発明である発光素子は、p型又はn
型のシリコン上に、このシリコンとは異なる伝導型を有
するシリコン半導体を積層したpn接合からなるシリコ
ン基板を陽極化成することにより作製したことを特徴と
するものである。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
光素子において、前記pnからなるシリコン基板はシリ
コンエピタキシャル基板であることを特徴とするもので
ある。
【0010】
【作用】pn接合を用いた電荷注入型発光素子を実現す
るためには、発光層に正孔および電子を効率よく注入
し、発光層で再結合させることが必要である。本発明者
は、p型シリコン上にn型エピタキシャル層を堆積した
エピタキシャル基板に、光照射をしながら陽極化成を行
うことにより、多孔質Siのホモ接合からなるpn接合
を作製した。このpn接合は、接合面が大気に晒される
ことがないため、従来のヘテロpn接合より、p型多孔
質Si層からn型多孔質Si層に良好に正孔が注入され
ることがわかった。また本発明者は、n型シリコン上に
p型エピタキシャル層を堆積したエピタキシャル基板に
おいても、光照射をしながら陽極化成を行うことによ
り、n型多孔質Si層からp型多孔質Si層に良好に電
子が注入されることを見いだした。
【0011】本発明者は、この結果を基に、p型シリコ
ン上にn型エピタキシャル層を堆積したエピタキシャル
基板を用いた多孔質シリコンpn接合の場合には、n型
多孔質Siとオーミック接合を形成し、電子が容易にn
型多孔質Siに注入することが予想されるインジュムス
ズオキサイド(ITO)を電極として堆積し、発光素子
を作製した。また、n型シリコン上にp型エピタキシャ
ル層を堆積したエピタキシャル基板を用いた多孔質シリ
コンpn接合の場合には、p型多孔質Siとオーミック
接合を形成し、正孔が容易にp型多孔質Si層に注入す
ることが予想されるAuを電極として堆積し、発光素子
を作製した。その結果、従来より低い閾値電圧で、輝度
の高い発光素子を作製できることを見いだした。
【0012】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。ここで図1はp型シリコン上にn型エピタ
キシャル層を堆積したエピタキシャル基板を用いた場合
の多孔質化の概略図、図2はn型シリコン上にp型エピ
タキシャル層を堆積したエピタキシャル基板を用いた場
合の多孔質化の概略図、図3はp型シリコン上にn型エ
ピタキシャル層を堆積したエピタキシャル基板を用いた
場合の発光素子の構造図、図4はn型シリコン上にp型
エピタキシャル層を堆積したエピタキシャル基板を用い
た場合の発光素子の構造図である。
【0013】まず、図1及び図3を用いて、多孔質シリ
コンpn接合を作製する方法を説明する。p型シリコン
10(抵抗率0.1〜40Ωcm、結晶方位が(11
1)及び(100))上にn型エピタキシャル層11
(抵抗率0.1〜40Ωcm、結晶方位が(111)及
び(100)、膜厚3000Å〜5μm)を堆積したエ
ピタキシャル基板30の裏面にアルミニウム12を蒸着
してオーミックコンタクトをとり、第一の中間生成物を
作製する。次に、図1に示すようにエピタキシャル基板
30の表面に多孔質化する部分を除いて第一中間生成物
をワックス又はテフロン13等で被い、陰極側に白金電
極Ptを接続し、また陽極側にアルミニウム12を接続
して、白金電極Pt及び第一の中間生成物をエチルアル
コール:弗酸(48%の水溶液)=1:1〜5:1の溶
液(C2 5 OH+HF+H2 O)の中に浸す。そして
低電圧電源を用いて電流密度を5〜50mA/cm2
間で固定し、光を照射し、p型シリコン層の一部が多孔
質化されるまで、数分間陽極化成を行う。タングステン
ランプ20からの光を照射するのは、多孔質化のために
は正孔が必要であるため、n型エピタキシャルシリコン
層11に正孔を光励起するためである。このような方法
により、エピタキシャル基板30のワックス又はテフロ
ン13等で被われていない部分に多孔質シリコンpn接
合14が形成される。
【0014】図2はn型シリコン16(抵抗率0.1〜
40Ωcm、結晶方位が(111)及び(100))上
にp型エピタキシャル層17(抵抗率0.1〜40Ωc
m、結晶方位が(111)及び(100)、膜厚300
0Å〜5μm)を堆積したエピタキシャル基板31を用
いて多孔質シリコンpn接合を作製する方法である。n
型シリコン16上にp型エピタキシャル層17を堆積し
たエピタキシャル基板31の場合も、多孔質シリコンp
n接合を作製する手順は、p型シリコン10上にn型エ
ピタキシャル層11を堆積したエピタキシャル基板30
の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【0015】多孔質シリコンpn接合を作製した後、ワ
ックス又はテフロン13を落とし、p型シリコン10上
にn型エピタキシャル層11を堆積したエピタキシャル
基板30を用いた場合には、図3に示すように、n型多
孔質Si層とオーミック接合を形成するITO15を数
百Å、多孔質シリコン14上に蒸着し発光素子とした。
また、n型シリコン16上にp型エピタキシャル層17
を堆積したエピタキシャル基板31を用いた場合には、
ワックス又はテフロン13を落とした後、p型多孔質S
i層とオーミック接合を形成するAu19を50Å〜2
00Å、多孔質シリコン18上に蒸着し発光素子とし
た。
【0016】次に、上記の様に形成された発光素子の動
作について説明する。図3の発光素子において、pn接
合が順方向となるように、アルミニウム電極12とIT
O電極15間にアルミニウム電極12側が正電圧となる
ように電圧を印加すると、pn接合領域に陽極側から正
孔がまた陰極側から電子が注入され、この部分で正孔と
電子が輻射再結合して光を発生する。従来、pn接合界
面が一度大気に晒されていたため、pn接合界面での欠
陥が多く、そのため注入電荷の幾分かは、この欠陥を通
して、光を発せず消滅していたが、本実施例では、pn
接合界面が良好なため、注入電荷は有効に輻射再結合す
るため、閾値電圧の低下と輝度の向上が図れた。閾値電
圧は従来10V以上であったのが、約3Vとなり、輝度
は印加電圧10Vで10Cd/m2 程度と従来の百倍程
度にまで向上した。
【0017】同様に、図4の発光素子において、pn接
合が順方向となるように、アルミニウム電極12とAu
電極19間にアルミニウム電極12側が負電圧となるよ
うに電圧を印加すると、pn接合領域に陽極側から正孔
がまた陰極側から電子が注入され、この部分で正孔と電
子が輻射再結合して光を発生する。そして、従来pn接
合界面が一度大気に晒されていたため、pn接合界面で
の欠陥が多く、そのため注入電荷の幾分かは、この欠陥
を通して、光を発せず消滅していたが、本実施例では、
pn接合界面が良好なため、注入電荷は有効に輻射再結
合するため、閾値電圧の低下と輝度の向上が図れた。こ
の場合も閾値電圧は約3V、輝度は10Cd/m2 程度
に向上した。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、良
好なpn接合界面を持つ多孔質シリコンpn接合を提供
することができるため発光の閾値電圧の低い、また輝度
の高い発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】p型シリコン上にn型エピタキシャル層を積層
したエピタキシャル基板を用いて多孔質シリコンpn接
合を作製する方法を示した概略図である。
【図2】n型シリコン上にp型エピタキシャル層を積層
したエピタキシャル基板を用いて多孔質シリコンpn接
合を作製する方法を示した概略図である。
【図3】p型シリコン上にn型エピタキシャル層を積層
したエピタキシャル基板を用いた場合の発光素子の構造
図である。
【図4】n型シリコン上にp型エピタキシャル層を積層
したエピタキシャル基板を用いた場合の発光素子の構造
図である。
【符号の説明】
10 p型シリコン層 11 n型エピタキシャルシリコン層 12 アルミニウム電極 13 ワックス又はテフロン 14 多孔質シリコンpn接合層 15 ITO膜 16 n型シリコン層 17 p型エピタキシャルシリコン層 18 多孔質シリコンpn接合層 19 金膜 20 タングステンランプ 30 p型シリコン上にn型エピタキシャル層を積層
したエピタキシャル基板 31 n型シリコン上にp型エピタキシャル層を積層
したエピタキシャル基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 p型又はn型のシリコン上に、このシリ
    コンとは異なる伝導型を有するシリコン半導体を積層し
    たpn接合からなるシリコン基板を陽極化成することに
    より作製した発光素子。
  2. 【請求項2】 前記pnからなるシリコン基板はシリコ
    ンエピタキシャル基板であることを特徴とする請求項1
    記載の発光素子。
JP10194994A 1994-04-15 1994-04-15 発光素子 Withdrawn JPH07288337A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11163400A (ja) * 1997-09-11 1999-06-18 Kdd 半導体発光素子およびその製造方法
JP2005086198A (ja) * 2003-09-05 2005-03-31 Hynix Semiconductor Inc フラッシュメモリ素子の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11163400A (ja) * 1997-09-11 1999-06-18 Kdd 半導体発光素子およびその製造方法
JP2005086198A (ja) * 2003-09-05 2005-03-31 Hynix Semiconductor Inc フラッシュメモリ素子の製造方法
JP4624014B2 (ja) * 2003-09-05 2011-02-02 株式会社ハイニックスセミコンダクター フラッシュメモリ素子の製造方法

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