JPH0750795B2 - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JPH0750795B2 JPH0750795B2 JP6208885A JP6208885A JPH0750795B2 JP H0750795 B2 JPH0750795 B2 JP H0750795B2 JP 6208885 A JP6208885 A JP 6208885A JP 6208885 A JP6208885 A JP 6208885A JP H0750795 B2 JPH0750795 B2 JP H0750795B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は発光素子に係り、特にキャリアを光エネルギで
励起させ、この励起されたキャリアによって発光させる
発光素子に関する。
励起させ、この励起されたキャリアによって発光させる
発光素子に関する。
［従来技術］ 従来、半導体の発光現象を用いた発光素子は大きく分け
て、注入発光効果を用いたものと、電界発光効果を用い
たものとがある。用いられる半導体材料としてはGaAs、
Ga-Al-As等のIII−Ｖ族元素の組合せが、ZnSe、ZnS等の
II−VI族元素の組合せが用いられ、その母体材料の組成
比や母体材料に入れた不純物を変える事によって、バン
ドギャップを変えたり、励起準位を変えたりする事がで
き、それにより発光波長が変化する。又用いられる素子
の構造としては多くの場合、PN接合、PIN接合、ヘテロ
接合、ショットキー接合等を単結晶を用いて構成してい
る。かかる発光素子を配列してカラーディスプレイを構
成しようとすると、３原色を発光する素子を組合せる事
となり、各色に合わせて結晶の格子定数とバンドギャッ
プを考慮して材料を選んで素子を作製する必要があり、
又素子数が非常に多くなり、実装密度が向上せず、解像
度も悪くなる問題点がある。
て、注入発光効果を用いたものと、電界発光効果を用い
たものとがある。用いられる半導体材料としてはGaAs、
Ga-Al-As等のIII−Ｖ族元素の組合せが、ZnSe、ZnS等の
II−VI族元素の組合せが用いられ、その母体材料の組成
比や母体材料に入れた不純物を変える事によって、バン
ドギャップを変えたり、励起準位を変えたりする事がで
き、それにより発光波長が変化する。又用いられる素子
の構造としては多くの場合、PN接合、PIN接合、ヘテロ
接合、ショットキー接合等を単結晶を用いて構成してい
る。かかる発光素子を配列してカラーディスプレイを構
成しようとすると、３原色を発光する素子を組合せる事
となり、各色に合わせて結晶の格子定数とバンドギャッ
プを考慮して材料を選んで素子を作製する必要があり、
又素子数が非常に多くなり、実装密度が向上せず、解像
度も悪くなる問題点がある。
［発明の目的］ 本発明の目的は上記従来技術の問題点に鑑み、外部より
印加する電界によって実効的なバンドギャップを変え
て、任意の発光波長の光を出せる発光素子を提供し、半
導体材料の材料選定を簡易なものとし、又素子数を減ら
し、実装密度及び解像度を向上させた多色発光素子を実
現させる事にある。
印加する電界によって実効的なバンドギャップを変え
て、任意の発光波長の光を出せる発光素子を提供し、半
導体材料の材料選定を簡易なものとし、又素子数を減ら
し、実装密度及び解像度を向上させた多色発光素子を実
現させる事にある。
上記の目的は、キャリアを光エネルギで励起させる手段
と、前記励起されたキャリアによって発光させる超格子
構造の非単結晶半導体と、前記非単結晶半導体に電界印
加し前記発光の波長を変調させる手段と、を有すること
を特徴とする本発明の発光素子によって達成される。
と、前記励起されたキャリアによって発光させる超格子
構造の非単結晶半導体と、前記非単結晶半導体に電界印
加し前記発光の波長を変調させる手段と、を有すること
を特徴とする本発明の発光素子によって達成される。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
本発明の発光素子はnipi構造又はヘテロ接合を有する超
格子構造部、及び該超格子構造部に外部より電界を加え
る事ができる電極を有している。電極としては電極部分
からキャリアの注入を行う場合には、ショットキー等の
電極が選ばれ、Pt、Pd、Au等が用いられる。又PN接合、
ヘテロ接合でキャリアの注入を行う場合にはオーミック
な特性となる様な電極が選ばれ、Al、Mo、ITO等が用い
られる。
格子構造部、及び該超格子構造部に外部より電界を加え
る事ができる電極を有している。電極としては電極部分
からキャリアの注入を行う場合には、ショットキー等の
電極が選ばれ、Pt、Pd、Au等が用いられる。又PN接合、
ヘテロ接合でキャリアの注入を行う場合にはオーミック
な特性となる様な電極が選ばれ、Al、Mo、ITO等が用い
られる。
超格子構造部に使用する発光材料としては、非単結晶半
導体材料が用いられ、例えばSi:H、Ge:H、Si-C:H、Si-G
e:H、Si-N:H等である。これらの非単結晶半導体材料の
ターミネータとしてはＨの外に、ハロゲン例えばＦでも
よい。又ｐ型、ｎ型の不純物をドーピングした非単結晶
半導体材料も用いられる。
導体材料が用いられ、例えばSi:H、Ge:H、Si-C:H、Si-G
e:H、Si-N:H等である。これらの非単結晶半導体材料の
ターミネータとしてはＨの外に、ハロゲン例えばＦでも
よい。又ｐ型、ｎ型の不純物をドーピングした非単結晶
半導体材料も用いられる。
超格子構造部の単一層の厚みは２〜100Åとし、少なく
とも、量子井戸を形成する層と障壁を形成する層とを各
２層以上、望ましくは数十層程度の繰り返し積層構造と
する。上記発光材料は、構成材料の組成比又は組成物等
を変えてバンドギャップを連続的に変えてもよい。
とも、量子井戸を形成する層と障壁を形成する層とを各
２層以上、望ましくは数十層程度の繰り返し積層構造と
する。上記発光材料は、構成材料の組成比又は組成物等
を変えてバンドギャップを連続的に変えてもよい。
以上の非単結晶半導体からなる超格子構造部を有する発
光素子は特に単結晶半導体では困難であった可視光領域
の光を出す事ができる。
光素子は特に単結晶半導体では困難であった可視光領域
の光を出す事ができる。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の発光素子の実施例を示す断面図であ
る。基板１上に電極４を設け、その上にキャリアを光エ
ネルギで励起させる手段となる第１の発光層（例えばa-
SiC:H）２を絶縁層（例えばSi-N:H）３で挟んで設け
る。それから絶縁層３上に超格子構造の非単結晶半導体
となる第２の発光層６を透明電極５および７で挟んで設
ける。第２の発光層６は基板温度50℃で光CVD法で作製
したa-Si:H層にＢとＰとをドーピングして作製され、ni
pi構造の層となっている。
る。基板１上に電極４を設け、その上にキャリアを光エ
ネルギで励起させる手段となる第１の発光層（例えばa-
SiC:H）２を絶縁層（例えばSi-N:H）３で挟んで設け
る。それから絶縁層３上に超格子構造の非単結晶半導体
となる第２の発光層６を透明電極５および７で挟んで設
ける。第２の発光層６は基板温度50℃で光CVD法で作製
したa-Si:H層にＢとＰとをドーピングして作製され、ni
pi構造の層となっている。
第２図は実施例のバンド図を示したものである。上記構
成の発光素子は交流電源８によって第１の発光層２を発
光させ、その光で第２の発光層６を励起して発光させ、
非単結晶半導体に電界印加し発光の波長を変調させる手
段となる電源９で第２の発光層６のバンドギャップを変
える事によって発光波長の変調を可能とした。
成の発光素子は交流電源８によって第１の発光層２を発
光させ、その光で第２の発光層６を励起して発光させ、
非単結晶半導体に電界印加し発光の波長を変調させる手
段となる電源９で第２の発光層６のバンドギャップを変
える事によって発光波長の変調を可能とした。
次に本発明の発光素子の参考例について説明する。
第３図は本発明の発光素子の参考例を示す断面図であ
る。基板１上にショットキー接合をなす電極10を設け、
その上に前記実施例に示した第２の発光層６と同一材料
および同一素子構成であるnipi構造をなす発光層12を設
け、その上に透明電極11を設けた。
る。基板１上にショットキー接合をなす電極10を設け、
その上に前記実施例に示した第２の発光層６と同一材料
および同一素子構成であるnipi構造をなす発光層12を設
け、その上に透明電極11を設けた。
第４図は、第３図に示した発光素子のバンド図であり、
電極10より発光層12に注入された電子が再結合して発光
する際に前記第３図に示した電極10と透明電極11との間
に加えた電界により発光波長を変える事ができる。
電極10より発光層12に注入された電子が再結合して発光
する際に前記第３図に示した電極10と透明電極11との間
に加えた電界により発光波長を変える事ができる。
第５図は本発明の発光素子の他の参考例のバンド図であ
り、PN接合中にnipi構造を取り入れた発光素子を示し、
構造は第３図の第二実施例と同じである。この発光素子
においても同様に電界による発光波長の変調が見られ
た。
り、PN接合中にnipi構造を取り入れた発光素子を示し、
構造は第３図の第二実施例と同じである。この発光素子
においても同様に電界による発光波長の変調が見られ
た。
［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明による発光素子によ
れば、外部より印加される電界によって実質的にバンド
ギャップを変え、発光の波長を変調させる超格子構造部
を取り入れる事により、外部より印加する電界で発光波
長を任意に変える事ができ、半導体材料の材料選定を簡
易なものとし、又素子数を減らし、実装密度及び解像度
を向上させる事ができる。又該超格子構造部の構成材料
を非単結晶半導体とした事により可視光領域の光を出す
事が可能となり、製造工程においては低温で層形成がで
き、工程が簡略化されて実用性に富む発光素子を提供す
る事ができる。
れば、外部より印加される電界によって実質的にバンド
ギャップを変え、発光の波長を変調させる超格子構造部
を取り入れる事により、外部より印加する電界で発光波
長を任意に変える事ができ、半導体材料の材料選定を簡
易なものとし、又素子数を減らし、実装密度及び解像度
を向上させる事ができる。又該超格子構造部の構成材料
を非単結晶半導体とした事により可視光領域の光を出す
事が可能となり、製造工程においては低温で層形成がで
き、工程が簡略化されて実用性に富む発光素子を提供す
る事ができる。
第１図は、本発明の発光素子の実施例の断面図である。 第２図は、上記実施例のバンド図である。 第３図は、本発明の発光素子の参考例の断面図である。 第４図は上記参考例のバンド図である。 第５図は本発明の発光素子の他の参考例のバンド図であ
る。 １……基板 ２……第１の発光層 ３……絶縁層 ４、10……電極 ５、７、11……透明電極 ６……第２の発光層 ８……交流電源 ９……電源 12……発光層
る。 １……基板 ２……第１の発光層 ３……絶縁層 ４、10……電極 ５、７、11……透明電極 ６……第２の発光層 ８……交流電源 ９……電源 12……発光層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高須 克二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−181683（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−50979（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】キャリアを光エネルギで励起させる手段
と、前記励起されたキャリアによって発光させる超格子
構造の非単結晶半導体と、前記非単結晶半導体に電界印
加し前記発光の波長を変調させる手段と、を有すること
を特徴とする発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6208885A JPH0750795B2 (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 発光素子 |
| US07/309,023 US4893154A (en) | 1985-03-28 | 1989-02-08 | Electroluminescent device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6208885A JPH0750795B2 (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61222284A JPS61222284A (ja) | 1986-10-02 |
| JPH0750795B2 true JPH0750795B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=13189950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6208885A Expired - Fee Related JPH0750795B2 (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 発光素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4893154A (ja) |
| JP (1) | JPH0750795B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01128477A (ja) * | 1987-11-12 | 1989-05-22 | Ricoh Co Ltd | アモルファスシリコン光センサー |
| JP2708183B2 (ja) * | 1988-07-21 | 1998-02-04 | シャープ株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
| JP2798696B2 (ja) * | 1989-03-31 | 1998-09-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光電子放射体 |
| US5264714A (en) * | 1989-06-23 | 1993-11-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film electroluminescence device |
| US5818072A (en) * | 1992-05-12 | 1998-10-06 | North Carolina State University | Integrated heterostructure of group II-VI semiconductor materials including epitaxial ohmic contact and method of fabricating same |
| US5351255A (en) * | 1992-05-12 | 1994-09-27 | North Carolina State University Of Raleigh | Inverted integrated heterostructure of group II-VI semiconductor materials including epitaxial ohmic contact and method of fabricating same |
| KR100304548B1 (ko) * | 1993-10-30 | 2001-11-22 | 구자홍 | 초격자형엘이디소자 |
| JP5224702B2 (ja) * | 2006-03-13 | 2013-07-03 | キヤノン株式会社 | 画素回路、及び当該画素回路を有する画像表示装置 |
| CN110690328B (zh) * | 2019-10-16 | 2021-05-18 | 福州大学 | 一种基于波长下转换的无电学接触μLED发光器件 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59181683A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-16 | Hiroshi Kukimoto | 発光素子 |
| NL8301215A (nl) * | 1983-04-07 | 1984-11-01 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electromagnetische straling. |
| JPS6050979A (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 発光半導体装置 |
| JPH0632339B2 (ja) * | 1984-12-18 | 1994-04-27 | キヤノン株式会社 | 半導体レ−ザ |
| JPS62188295A (ja) * | 1986-02-13 | 1987-08-17 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
-
1985
- 1985-03-28 JP JP6208885A patent/JPH0750795B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-02-08 US US07/309,023 patent/US4893154A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61222284A (ja) | 1986-10-02 |
| US4893154A (en) | 1990-01-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |