JPH0797658B2 - ＳｉＣ青色発光ダイオード - Google Patents
ＳｉＣ青色発光ダイオードInfo
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- JPH0797658B2 JPH0797658B2 JP26438287A JP26438287A JPH0797658B2 JP H0797658 B2 JPH0797658 B2 JP H0797658B2 JP 26438287 A JP26438287 A JP 26438287A JP 26438287 A JP26438287 A JP 26438287A JP H0797658 B2 JPH0797658 B2 JP H0797658B2
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- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
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- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
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Classifications
-
- 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
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/34—Materials of the light emitting region containing only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- 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
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/0008—Devices characterised by their operation having p-n or hi-lo junctions
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明はSiC青色発光ダイオードに関する。
（ロ） 従来の技術 6H−SiCはバンドギヤップが大きく、pn両伝導形が得ら
れることから青色発光ダイオード用材料として注目を浴
びてきた。
れることから青色発光ダイオード用材料として注目を浴
びてきた。
また、6H−SiCからなる青色発光ダイオードの発光層は
L.Hoffmannらの報告（Journal of Applied Physics 53
（10）,6962,（1982））から、カソードルミネッセンス
を用いた測定でｎ側エピタキシヤル成長層で発光してい
ることが知られている。更にＧnthor Zieglerらの報
告（IEEE Trans,Electron Device,ED−30,277（198
3））では、アルミニウムドープｐ型 6H−SiCとアンド
ープｎ型 6H−SiCとを比較すると、アルミニウムドー
プｐ型 6H−SiCの方がかなり透過率が低いことが記載
されている。
L.Hoffmannらの報告（Journal of Applied Physics 53
（10）,6962,（1982））から、カソードルミネッセンス
を用いた測定でｎ側エピタキシヤル成長層で発光してい
ることが知られている。更にＧnthor Zieglerらの報
告（IEEE Trans,Electron Device,ED−30,277（198
3））では、アルミニウムドープｐ型 6H−SiCとアンド
ープｎ型 6H−SiCとを比較すると、アルミニウムドー
プｐ型 6H−SiCの方がかなり透過率が低いことが記載
されている。
これらの点から、SiC青色発光ダイオードの構造として
は、一般に第５図に示す如く、ｐ型の6H−SiC基板
（１）上にアルミニウム（Al）がドープされたｐ型6HSi
C層（２）とアルミニウム及び窒素（Ｎ）がドープされ
たｎ型6H−SiC層（３）とを順次積層すると共に基板
（１）裏面及びｎ型SiC層（３）上に第１、第２のオー
ミック電極（４）（５）が形成されたものが知られてい
る。
は、一般に第５図に示す如く、ｐ型の6H−SiC基板
（１）上にアルミニウム（Al）がドープされたｐ型6HSi
C層（２）とアルミニウム及び窒素（Ｎ）がドープされ
たｎ型6H−SiC層（３）とを順次積層すると共に基板
（１）裏面及びｎ型SiC層（３）上に第１、第２のオー
ミック電極（４）（５）が形成されたものが知られてい
る。
（ハ） 発明が解決しようとする問題点 然るに、このようなホモ接合のSiC青色発光ダイオード
では発光効率が低いという問題があつた。
では発光効率が低いという問題があつた。
斯る原因を鋭意研究した結果、上記したホモ接合では第
６図にそのエネルギ図を示す如く、順方向バイアス印加
時の接合（６）がなだらかな接合となるため、実際の発
光領域となるｎ型6H−SiC層（３）の接合近傍において
キヤリアの高密度状態が生じにくく、その結果、ｎ型6H
−SiC層（３）中のドナレベル（７）とアクセプタレベ
ル（８）との間、もしくは伝導帯（９）とアクセプタレ
ベル（８）との間で生じる電子（11）と正孔（12）との
再結合効率が低くなるためであることが判明した。
６図にそのエネルギ図を示す如く、順方向バイアス印加
時の接合（６）がなだらかな接合となるため、実際の発
光領域となるｎ型6H−SiC層（３）の接合近傍において
キヤリアの高密度状態が生じにくく、その結果、ｎ型6H
−SiC層（３）中のドナレベル（７）とアクセプタレベ
ル（８）との間、もしくは伝導帯（９）とアクセプタレ
ベル（８）との間で生じる電子（11）と正孔（12）との
再結合効率が低くなるためであることが判明した。
尚、第６図中、（10）は価電子帯を示し、またドナレベ
ル（７）及びアクセプタレベル（８）は夫々窒素及びア
ルミニウムにより形成される不純物レベルである。
ル（７）及びアクセプタレベル（８）は夫々窒素及びア
ルミニウムにより形成される不純物レベルである。
（ニ） 問題点を解決するための手段 本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、その構成的特
徴は、一導電型の4H−SiC層の一主面に該4H−SiC層とは
逆導電型を示す6H−SiC層を配したことにある。
徴は、一導電型の4H−SiC層の一主面に該4H−SiC層とは
逆導電型を示す6H−SiC層を配したことにある。
（ホ） 作用 このような構成では、4H−SiC層と6H−SiC層との禁制帯
幅に差があるため、順方向バイアス印加時に上記両層の
接合部にエネルギ障壁が生じる。
幅に差があるため、順方向バイアス印加時に上記両層の
接合部にエネルギ障壁が生じる。
（ヘ） 実施例 第１図は本発明の第１の実施例を示し、ｐ型4H−SiC基
板（21）上にアルミニウムドープのｐ型4H−SiC層（2
2）と、アルミニウム及び窒素がドープされたｎ型6H−S
iC層（23）とを順次積層すると共に基板（21）裏面及び
ｎ型6H−SiC層（23）表面に第１、第２オーミック電極
（24）（25）を形成してなる。
板（21）上にアルミニウムドープのｐ型4H−SiC層（2
2）と、アルミニウム及び窒素がドープされたｎ型6H−S
iC層（23）とを順次積層すると共に基板（21）裏面及び
ｎ型6H−SiC層（23）表面に第１、第２オーミック電極
（24）（25）を形成してなる。
第２図（ａ）（ｂ）は斯る本実施例SiC青色発光ダイオ
ードのpn接合（26）近傍のエネルギ状態を示し、具体的
には第２図（ａ）は熱平衡時のエネルギ状態を、又第２
図（ｂ）は順方向バイアス印加時のエネルギ状態を夫々
示す。
ードのpn接合（26）近傍のエネルギ状態を示し、具体的
には第２図（ａ）は熱平衡時のエネルギ状態を、又第２
図（ｂ）は順方向バイアス印加時のエネルギ状態を夫々
示す。
第２図（ａ）に示す如く、ｐ型4H−SiC層（22）の禁制
帯幅は約3.27eVであり、又ｎ型6H−SiC層（23）の禁制
帯幅は約3.02eVである。このため、順方向バイアスを印
加すると第２図（ｂ）に示す如く、伝導帯（27）側に高
さ約0.2eVの障壁（28）が発生する。従つて、ｎ型6H−S
iC層（23）からｐ型4H−SiC層（22）への電子（29）の
注入はその大部分が斯る障壁（28）により阻止される。
尚、このとき価電子帯（30）側にも障壁（31）が生じる
が、斯る障壁（31）は非常に低いため、正孔（32）はｐ
型4H−SiC層（22）からｎ型6H−SiC層（23）へ効率良く
注入される。
帯幅は約3.27eVであり、又ｎ型6H−SiC層（23）の禁制
帯幅は約3.02eVである。このため、順方向バイアスを印
加すると第２図（ｂ）に示す如く、伝導帯（27）側に高
さ約0.2eVの障壁（28）が発生する。従つて、ｎ型6H−S
iC層（23）からｐ型4H−SiC層（22）への電子（29）の
注入はその大部分が斯る障壁（28）により阻止される。
尚、このとき価電子帯（30）側にも障壁（31）が生じる
が、斯る障壁（31）は非常に低いため、正孔（32）はｐ
型4H−SiC層（22）からｎ型6H−SiC層（23）へ効率良く
注入される。
この結果、本実施例装置では接合（26）近傍のｎ型6H−
SiC層（23）中で伝導帯（27）もしくはドナレベル（3
3）に位置する電子（29）とアクセプタレベル（34）に
位置する正孔（32）とが再結合し、エネルギhv≒2.6eV
の光、即ち波長480nmの青色光を発することとなる。ま
た、このとき伝導帯（27）の障壁（28）によりｐ型4H−
SiC層（22）への電子（29）の注入が阻止されるため、
電子（29）と正孔（32）とが再結合する接合（26）近傍
のｎ型6H−SiC層（23）は電子（29）が高密度に存在す
る領域となる。従つて、斯る領域では従来に較べて電子
（29）と正孔（32）との再結合効率が向上し、その結果
発光効率も向上する。
SiC層（23）中で伝導帯（27）もしくはドナレベル（3
3）に位置する電子（29）とアクセプタレベル（34）に
位置する正孔（32）とが再結合し、エネルギhv≒2.6eV
の光、即ち波長480nmの青色光を発することとなる。ま
た、このとき伝導帯（27）の障壁（28）によりｐ型4H−
SiC層（22）への電子（29）の注入が阻止されるため、
電子（29）と正孔（32）とが再結合する接合（26）近傍
のｎ型6H−SiC層（23）は電子（29）が高密度に存在す
る領域となる。従つて、斯る領域では従来に較べて電子
（29）と正孔（32）との再結合効率が向上し、その結果
発光効率も向上する。
尚、第２図中、ドナレベル（33）及びアクセプタレベル
（34）は夫々不純物としてドープされた窒素もしくはア
ルミニウムが形成するレベルである。
（34）は夫々不純物としてドープされた窒素もしくはア
ルミニウムが形成するレベルである。
第３図は本発明の第２実施例を示し、ｎ型4H−SiC基板
（41）上に窒素がドープされたｎ型4H−SiC層（42）と
アルミニウム及び窒素がドープされたｐ型6H−SiC層（4
3）とを順次積層すると共に基板（41）表面及びｐ型6H
−SiC層（43）表面に第１、第２オーミック電極（44）
（45）を形成してなる。
（41）上に窒素がドープされたｎ型4H−SiC層（42）と
アルミニウム及び窒素がドープされたｐ型6H−SiC層（4
3）とを順次積層すると共に基板（41）表面及びｐ型6H
−SiC層（43）表面に第１、第２オーミック電極（44）
（45）を形成してなる。
第４図（ａ）（ｂ）は斯る本実施例SiC青色発光ダイオ
ードのpn接合（46）近傍のエネルギ状態を示し、具体的
には第４図（ａ）は熱平衡時のエネルギ状態を、又第４
図（ｂ）は順方向バイアス印加時のエネルギ状態を夫々
示す。
ードのpn接合（46）近傍のエネルギ状態を示し、具体的
には第４図（ａ）は熱平衡時のエネルギ状態を、又第４
図（ｂ）は順方向バイアス印加時のエネルギ状態を夫々
示す。
第４図（ａ）に示す如く、ｎ型4H−SiC層（42）の禁制
帯幅は約3.27eVであり、又ｐ型6H−SiC層（43）の禁制
帯幅は約3.02eVである。このため、順方向バイアスを印
加すると、第４図（ｂ）に示す如く価電子帯（47）側に
高さ約0.2eVの障壁（48）が発生する。従つて、ｐ型6H
−SiC層（43）からｎ型4H−SiC層（42）への正孔（49）
の注入はその大部分が斯る障壁（48）により阻止され
る。尚、このとき伝導帯（50）側にも障壁（51）が生じ
るが、斯る障壁（51）は非常に低いため、電子（52）は
ｎ型4H−SiC層（42）からｐ型6H−SiC層（43）へ効率良
く注入される。
帯幅は約3.27eVであり、又ｐ型6H−SiC層（43）の禁制
帯幅は約3.02eVである。このため、順方向バイアスを印
加すると、第４図（ｂ）に示す如く価電子帯（47）側に
高さ約0.2eVの障壁（48）が発生する。従つて、ｐ型6H
−SiC層（43）からｎ型4H−SiC層（42）への正孔（49）
の注入はその大部分が斯る障壁（48）により阻止され
る。尚、このとき伝導帯（50）側にも障壁（51）が生じ
るが、斯る障壁（51）は非常に低いため、電子（52）は
ｎ型4H−SiC層（42）からｐ型6H−SiC層（43）へ効率良
く注入される。
この結果、本実施例装置では接合（46）近傍のｐ型6H−
SiC層（43）中で伝導帯（50）もしくはドナレベル（5
3）に位置する電子（52）とアクセプタレベル（54）に
位置する正孔（49）とが再結合し、エネルギhv≒2.6eV
の光、即ち波長480nmの青色光を発することとなる。ま
た、このとき価電子帯（47）の障壁（48）によりｎ型4H
−SiC層（42）中への正孔（49）の注入が阻止されるた
め、電子（52）と正孔（49）とが再結合する接合（46）
近傍のｐ型6H−SiC層（43）は正孔（49）が高密度に存
在する領域となる。従つて、斯る領域では従来に較べて
電子（52）と正孔（49）との再結合効率が向上し、その
結果発光効率も向上する。
SiC層（43）中で伝導帯（50）もしくはドナレベル（5
3）に位置する電子（52）とアクセプタレベル（54）に
位置する正孔（49）とが再結合し、エネルギhv≒2.6eV
の光、即ち波長480nmの青色光を発することとなる。ま
た、このとき価電子帯（47）の障壁（48）によりｎ型4H
−SiC層（42）中への正孔（49）の注入が阻止されるた
め、電子（52）と正孔（49）とが再結合する接合（46）
近傍のｐ型6H−SiC層（43）は正孔（49）が高密度に存
在する領域となる。従つて、斯る領域では従来に較べて
電子（52）と正孔（49）との再結合効率が向上し、その
結果発光効率も向上する。
尚、ドナレベル（53）及びアクセプタレベル（47）は不
純物としてドープされた窒素とアルミニウムとにより形
成されるレベルである。
純物としてドープされた窒素とアルミニウムとにより形
成されるレベルである。
（ト） 発明の効果 本発明によれば、電子と正孔とが再結合を生じる領域に
おけるキヤリアの高密度化がはかれるので従来に比して
高効率で青色光を発生することができる。
おけるキヤリアの高密度化がはかれるので従来に比して
高効率で青色光を発生することができる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図
（ａ）（ｂ）は第１実施例のエネルギ状態を示す模式
図、第３図は本発明の第２の実施例を示す断面図、第４
図（ａ（ｂ）は第２実施例のエネルギ状態を示す模式
図、第５図及び第６図は夫々従来例を示す断面図及びそ
のエネルギ状態を示す模式図である。 （22）……ｐ型4H−SiC層、（23）……ｎ型6H−SiC層、
（42）……ｎ型4H−SiC層、（43）……ｐ型6H−SiC層。
（ａ）（ｂ）は第１実施例のエネルギ状態を示す模式
図、第３図は本発明の第２の実施例を示す断面図、第４
図（ａ（ｂ）は第２実施例のエネルギ状態を示す模式
図、第５図及び第６図は夫々従来例を示す断面図及びそ
のエネルギ状態を示す模式図である。 （22）……ｐ型4H−SiC層、（23）……ｎ型6H−SiC層、
（42）……ｎ型4H−SiC層、（43）……ｐ型6H−SiC層。
Claims (1)
- 【請求項１】一導電型の4H−SiC層の一主面に該4H−SiC
層とは逆導電型を示す6H−SiC層を配したことを特徴と
するSiC青色発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26438287A JPH0797658B2 (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | ＳｉＣ青色発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26438287A JPH0797658B2 (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | ＳｉＣ青色発光ダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01106475A JPH01106475A (ja) | 1989-04-24 |
| JPH0797658B2 true JPH0797658B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=17402376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26438287A Expired - Lifetime JPH0797658B2 (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | ＳｉＣ青色発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797658B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01185978A (ja) * | 1988-01-20 | 1989-07-25 | Sharp Corp | 炭化珪素半導体素子 |
| US5027168A (en) * | 1988-12-14 | 1991-06-25 | Cree Research, Inc. | Blue light emitting diode formed in silicon carbide |
-
1987
- 1987-10-20 JP JP26438287A patent/JPH0797658B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01106475A (ja) | 1989-04-24 |
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