JPH08130347A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子及びその製造方法Info
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- JPH08130347A JPH08130347A JP28901794A JP28901794A JPH08130347A JP H08130347 A JPH08130347 A JP H08130347A JP 28901794 A JP28901794 A JP 28901794A JP 28901794 A JP28901794 A JP 28901794A JP H08130347 A JPH08130347 A JP H08130347A
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- semiconductor layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特に青色から紫外域の波長まで発光、発振可
能な、高品質の発光ダイオードや半導体レーザ等の半導
体発光素子及びその製造方法を提供する。 【構成】 基板にGaP 又はGaAsが用いられ、電流注入発
光が可能なｐｎ接合のｐ形半導体層又はｎ形半導体層に
低抵抗な Cu(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、
０≦ｂ≦１）が用いられ、ｎ形半導体層又はｐ形半導体
層にそれよりも禁制帯幅の大きい (Mgc Zn1-c )(Ald Ga
1-d )2(Se Se1-e )4（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ
≦１）が用いられていることを特徴とする半導体発光素
子。ＧａＰ基板上にｐ形半導体層またはｎ形半導体層
を、或いはGaAs基板上ｎ形半導体層またはｐ形半導体層
を、夫々の半導体層の原料に有機金属化合物を用いて順
次気相エピタキシャル成長させることを特徴とする半導
体発光素子の製造方法。
能な、高品質の発光ダイオードや半導体レーザ等の半導
体発光素子及びその製造方法を提供する。 【構成】 基板にGaP 又はGaAsが用いられ、電流注入発
光が可能なｐｎ接合のｐ形半導体層又はｎ形半導体層に
低抵抗な Cu(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、
０≦ｂ≦１）が用いられ、ｎ形半導体層又はｐ形半導体
層にそれよりも禁制帯幅の大きい (Mgc Zn1-c )(Ald Ga
1-d )2(Se Se1-e )4（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ
≦１）が用いられていることを特徴とする半導体発光素
子。ＧａＰ基板上にｐ形半導体層またはｎ形半導体層
を、或いはGaAs基板上ｎ形半導体層またはｐ形半導体層
を、夫々の半導体層の原料に有機金属化合物を用いて順
次気相エピタキシャル成長させることを特徴とする半導
体発光素子の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオードや半導
体レーザ等の半導体発光素子において、特に青色から紫
外域まで発光（発振）可能な半導体発光素子及びその製
造方法に関する。
体レーザ等の半導体発光素子において、特に青色から紫
外域まで発光（発振）可能な半導体発光素子及びその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】有力な発光部品である発光ダイオード
（ＬＥＤ）において、AlGaAsを用いた赤色ＬＥＤ、Ｇａ
Ｐを用いた緑色ＬＥＤが、主に表示用デバイスとして広
く使用されている。現在、多色化等の意味から実用化レ
ベルの青色ＬＥＤの実現が切望されている状況にある
が、まだ得られていない。もし青色ＬＥＤが実現されれ
ば、フルカラーＬＥＤパネルテレビ、ディスプレイを作
製することができ、表示用デバイスの性能は飛躍的に向
上する。
（ＬＥＤ）において、AlGaAsを用いた赤色ＬＥＤ、Ｇａ
Ｐを用いた緑色ＬＥＤが、主に表示用デバイスとして広
く使用されている。現在、多色化等の意味から実用化レ
ベルの青色ＬＥＤの実現が切望されている状況にある
が、まだ得られていない。もし青色ＬＥＤが実現されれ
ば、フルカラーＬＥＤパネルテレビ、ディスプレイを作
製することができ、表示用デバイスの性能は飛躍的に向
上する。
【０００３】一方、半導体レーザにおいては、 III−Ｖ
族化合物半導体であるAlGaAs／GaAsを用いた半導体レー
ザが、既に実用化されており、光ディスクのピックアッ
プ用として使用されている。ここで、信号ピックアップ
用の半導体レーザの波長を短くすれば、ディスクに記憶
可能な情報量を増加させることができ、光ディスクの情
報処理能力を高める事が可能となる。また、レーザプリ
ンタの分野に於いてもレーザ発振波長を短くすれば、感
光体の感度を向上させてプリント速度を増大させること
ができる。
族化合物半導体であるAlGaAs／GaAsを用いた半導体レー
ザが、既に実用化されており、光ディスクのピックアッ
プ用として使用されている。ここで、信号ピックアップ
用の半導体レーザの波長を短くすれば、ディスクに記憶
可能な情報量を増加させることができ、光ディスクの情
報処理能力を高める事が可能となる。また、レーザプリ
ンタの分野に於いてもレーザ発振波長を短くすれば、感
光体の感度を向上させてプリント速度を増大させること
ができる。
【０００４】このように、情報処理機器及び民生機器の
性能向上のために、半導体レーザの発振波長を短くする
事が必要となっているが、このためには半導体レーザに
おいて、その活性層に禁制帯幅の大きな直接遷移型半導
体を用いる必要がある。
性能向上のために、半導体レーザの発振波長を短くする
事が必要となっているが、このためには半導体レーザに
おいて、その活性層に禁制帯幅の大きな直接遷移型半導
体を用いる必要がある。
【０００５】直接遷移型 III−Ｖ族化合物半導体の中で
禁制帯幅の大きな材料としてはAlGaInP があるが、これ
を活性層に用いても発振波長は５８０〜６９０ｎｍであ
る。直接遷移型化合物半導体の中で、さらに禁制帯幅の
大きな材料としてII−VI族化合物半導体の(ZnCdMg)(SS
e) がある。この材料で二重ヘテロ構造を構成する事に
よって、より短波長の半導体レーザを実現できる可能性
があるが、現在までの所、ｐ型伝導制御の困難さに阻ま
れ、室温で連続発振する(ZnCdMg)(SSe) 化合物半導体を
用いた半導体レーザは得られていない。
禁制帯幅の大きな材料としてはAlGaInP があるが、これ
を活性層に用いても発振波長は５８０〜６９０ｎｍであ
る。直接遷移型化合物半導体の中で、さらに禁制帯幅の
大きな材料としてII−VI族化合物半導体の(ZnCdMg)(SS
e) がある。この材料で二重ヘテロ構造を構成する事に
よって、より短波長の半導体レーザを実現できる可能性
があるが、現在までの所、ｐ型伝導制御の困難さに阻ま
れ、室温で連続発振する(ZnCdMg)(SSe) 化合物半導体を
用いた半導体レーザは得られていない。
【０００６】一方、II−VI族化合物半導体のII族原子を
Ｉ族原子と III族原子で交互に置き換えたＩ−III −VI
2 化合物半導体はカルコパイライト構造を取り、禁制帯
幅はCuGaSe2 で 1.7ｅＶ、CuGaS2で 2.5ｅＶ、CuAlSe2
で 2.7ｅＶ、CuAlS2で 3.5ｅＶと赤色〜紫外領域まで広
がっている。
Ｉ族原子と III族原子で交互に置き換えたＩ−III −VI
2 化合物半導体はカルコパイライト構造を取り、禁制帯
幅はCuGaSe2 で 1.7ｅＶ、CuGaS2で 2.5ｅＶ、CuAlSe2
で 2.7ｅＶ、CuAlS2で 3.5ｅＶと赤色〜紫外領域まで広
がっている。
【０００７】従って、これらの化合物の混晶体 Cu(Ala
Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）の組
成を制御して青色領域に禁制帯幅を持つ Cu(Ala G
a1-a )(Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体
を作製し、そのｐｎ接合を作製することにより、青色Ｌ
ＥＤが作製できる。また、青色領域に禁制帯幅を持つCu
(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦
１）半導体を活性層とし、それよりも広い禁制帯幅を持
つ Cu(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ
≦１）半導体をクラッド層とした二重ヘテロ（異種材
料）構造を作製することにより、青色の半導体レーザが
実現できる。
Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）の組
成を制御して青色領域に禁制帯幅を持つ Cu(Ala G
a1-a )(Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体
を作製し、そのｐｎ接合を作製することにより、青色Ｌ
ＥＤが作製できる。また、青色領域に禁制帯幅を持つCu
(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦
１）半導体を活性層とし、それよりも広い禁制帯幅を持
つ Cu(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ
≦１）半導体をクラッド層とした二重ヘテロ（異種材
料）構造を作製することにより、青色の半導体レーザが
実現できる。
【０００８】しかしながら、この Cu(Ala Ga1-a ) (Sb
Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体の結晶成長
は、非常に困難であり、現在まで青色半導体レーザは得
られていない。発光素子における発光効率は、その物質
の持つ発光遷移確率により上限が制限されており、その
製造の困難さとの相乗効果によって実際の明るさは制限
されてしまう。緑色、青色に相当する短波長領域の発光
効率を増加させる手段として、電流注入させるためのｎ
形半導体層と発光を呈するｐ形半導体層の抵抗率を減少
させる方法が知られているが、II−VI族半導体では低抵
抗なｐ形半導体層を得るのは非常に困難であるという問
題があった。
Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体の結晶成長
は、非常に困難であり、現在まで青色半導体レーザは得
られていない。発光素子における発光効率は、その物質
の持つ発光遷移確率により上限が制限されており、その
製造の困難さとの相乗効果によって実際の明るさは制限
されてしまう。緑色、青色に相当する短波長領域の発光
効率を増加させる手段として、電流注入させるためのｎ
形半導体層と発光を呈するｐ形半導体層の抵抗率を減少
させる方法が知られているが、II−VI族半導体では低抵
抗なｐ形半導体層を得るのは非常に困難であるという問
題があった。
【０００９】高品質な半導体層を成長させる方法の一つ
として、任意の基板上に気相成長させる方法が知られて
いるが、そのような方法をもってしても前記問題点は完
全には解決できていなかった。
として、任意の基板上に気相成長させる方法が知られて
いるが、そのような方法をもってしても前記問題点は完
全には解決できていなかった。
【００１０】このため、青色から紫外域にわたる波長で
発振する半導体レーザの実現が強く要望されている。青
色から紫外域にわたる波長で発光可能な材料として Cu
(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦
１）半導体が挙げられるが、高品質かつ均一なエピタキ
シャル成長方法として知られる有機金属化学気相成長
（MOCVD またはMOVPE ）法や分子線エピタキシー(MBE)
法をもってしても該材料による発光素子は実現されてい
ない。
発振する半導体レーザの実現が強く要望されている。青
色から紫外域にわたる波長で発光可能な材料として Cu
(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦
１）半導体が挙げられるが、高品質かつ均一なエピタキ
シャル成長方法として知られる有機金属化学気相成長
（MOCVD またはMOVPE ）法や分子線エピタキシー(MBE)
法をもってしても該材料による発光素子は実現されてい
ない。
【００１１】この理由として、通常用いられるVI族水素
化物原料に問題がある。即ち、Cu原料と水素化物ガスを
均一に基板表面に導入する方法が無かったのである。ま
た、水素化物ガスは人体に対する危険性が高く（許容濃
度として、セレン化水素で０．０５ｐｐｍ、硫化水素で
１０ｐｐｍ）、該ガスの誤った使用による死者も報告さ
れている。
化物原料に問題がある。即ち、Cu原料と水素化物ガスを
均一に基板表面に導入する方法が無かったのである。ま
た、水素化物ガスは人体に対する危険性が高く（許容濃
度として、セレン化水素で０．０５ｐｐｍ、硫化水素で
１０ｐｐｍ）、該ガスの誤った使用による死者も報告さ
れている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題点を解決すべくなされたもので、特に青色から紫
外域の波長まで発光、発振可能な、高品質の発光ダイオ
ードや半導体レーザ等の半導体発光素子及びその製造方
法を提供しようとするものである。
な問題点を解決すべくなされたもので、特に青色から紫
外域の波長まで発光、発振可能な、高品質の発光ダイオ
ードや半導体レーザ等の半導体発光素子及びその製造方
法を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の半導体発光素子の１つは、基板にGaP 又はGa
Asが用いられ、電流注入発光が可能なｐｎ接合のｐ形半
導体層又はｎ形半導体層に低抵抗な Cu(Ala Ga1-a ) (S
b Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）が用いられ、ｎ
形半導体層又はｐ形半導体層にそれよりも禁制帯幅の大
きい (Mgc Zn1-c )(Ald Ga1-d )2(Se Se1-e )4（０≦ｃ
≦１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１）が用いられていること
を特徴とするものである。
の本発明の半導体発光素子の１つは、基板にGaP 又はGa
Asが用いられ、電流注入発光が可能なｐｎ接合のｐ形半
導体層又はｎ形半導体層に低抵抗な Cu(Ala Ga1-a ) (S
b Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）が用いられ、ｎ
形半導体層又はｐ形半導体層にそれよりも禁制帯幅の大
きい (Mgc Zn1-c )(Ald Ga1-d )2(Se Se1-e )4（０≦ｃ
≦１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１）が用いられていること
を特徴とするものである。
【００１４】本発明の半導体発光素子の他の１つは、基
板にＧａＰまたはGaAsが用いられ、電流注入発光が可能
なｐｎ接合のｐ形半導体層とｎ形半導体層に Cu(Ala Ga
1-a) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）が用い
られていることを特徴とするものである。
板にＧａＰまたはGaAsが用いられ、電流注入発光が可能
なｐｎ接合のｐ形半導体層とｎ形半導体層に Cu(Ala Ga
1-a) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）が用い
られていることを特徴とするものである。
【００１５】本発明の半導体発光素子のさらに他の１つ
は、基板にＧａＰまたはGaAsが用いられ、電流注入発光
が可能なｐｎ接合のＰ形半導体層とｎ形半導体層に低抵
抗なCu(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦
ｂ≦１）が用いられ、中間に活性層として Cu(Alc Ga
1-c ) (Sd Se1-d )2（０≦ｃ≦ａ≦１、０≦ｄ≦１）カ
ルコパイライト化合物を挾んで二重ヘテロ接合されてい
ることを特徴とするものである。
は、基板にＧａＰまたはGaAsが用いられ、電流注入発光
が可能なｐｎ接合のＰ形半導体層とｎ形半導体層に低抵
抗なCu(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦
ｂ≦１）が用いられ、中間に活性層として Cu(Alc Ga
1-c ) (Sd Se1-d )2（０≦ｃ≦ａ≦１、０≦ｄ≦１）カ
ルコパイライト化合物を挾んで二重ヘテロ接合されてい
ることを特徴とするものである。
【００１６】本発明の半導体発光素子の製造方法の１つ
は、ＧａＰ基板上にｐ形半導体層またはｎ形半導体層
を、或いはGaAs基板上ｎ形半導体層またはｐ形半導体層
を、夫々の半導体層の原料に有機金属化合物を用いて順
次気相エピタキシャル成長させることを特徴とするもの
である。
は、ＧａＰ基板上にｐ形半導体層またはｎ形半導体層
を、或いはGaAs基板上ｎ形半導体層またはｐ形半導体層
を、夫々の半導体層の原料に有機金属化合物を用いて順
次気相エピタキシャル成長させることを特徴とするもの
である。
【００１７】本発明の半導体発光素子の製造方法の他の
１つは、ＧａＰ基板上にｐ形半導体層、活性層、ｎ形半
導体層またはｎ形半導体層、活性層、ｐ形半導体層を、
或いはGaAs基板上にｐ形半導体層、活性層、ｎ形半導体
層またはｎ形半導体層、活性層、ｐ形半導体層を、夫々
の半導体層、活性層の原料に有機金属化合物を用いて順
次気相エピタキシャル成長させることを特徴とするもの
である。
１つは、ＧａＰ基板上にｐ形半導体層、活性層、ｎ形半
導体層またはｎ形半導体層、活性層、ｐ形半導体層を、
或いはGaAs基板上にｐ形半導体層、活性層、ｎ形半導体
層またはｎ形半導体層、活性層、ｐ形半導体層を、夫々
の半導体層、活性層の原料に有機金属化合物を用いて順
次気相エピタキシャル成長させることを特徴とするもの
である。
【００１８】
【作用】本発明の半導体発光素子においては、低抵抗な
無添加またはＶ族不純物添加Cu(Ala Ga1-a ) (Sb Se
1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）がｐ形半導体層又は
ｎ形半導体層に用いられ、低抵抗な (Mgc Zn1-c )(Ald
Ga1-d )2(Se Se1-e )4（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０≦
ｅ≦１）がｎ形半導体層又はｐ形半導体層に用いられて
ｐｎ接合されているので、ｎ形半導体層からｐ形半導体
層に、又はｐ形半導体層からｎ形半導体層に、効率高く
電子を注入でき、また、注入された電子に対してｐ形半
導体層又はｎ形半導体層に対するｎ形半導体層又はｐ形
半導体層の禁制帯幅の大きさが障壁となり、ｎ形半導体
層又はｐ形半導体層に電子が拡散して戻ってしまうこと
も激減でき、高効率な青〜紫外域（波長５００〜３６０
ｎｍ）の発光が可能となる。これによって、発光ダイオ
ードの多色化が可能となり、民生機器の大幅な性能向上
が達成される。
無添加またはＶ族不純物添加Cu(Ala Ga1-a ) (Sb Se
1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）がｐ形半導体層又は
ｎ形半導体層に用いられ、低抵抗な (Mgc Zn1-c )(Ald
Ga1-d )2(Se Se1-e )4（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０≦
ｅ≦１）がｎ形半導体層又はｐ形半導体層に用いられて
ｐｎ接合されているので、ｎ形半導体層からｐ形半導体
層に、又はｐ形半導体層からｎ形半導体層に、効率高く
電子を注入でき、また、注入された電子に対してｐ形半
導体層又はｎ形半導体層に対するｎ形半導体層又はｐ形
半導体層の禁制帯幅の大きさが障壁となり、ｎ形半導体
層又はｐ形半導体層に電子が拡散して戻ってしまうこと
も激減でき、高効率な青〜紫外域（波長５００〜３６０
ｎｍ）の発光が可能となる。これによって、発光ダイオ
ードの多色化が可能となり、民生機器の大幅な性能向上
が達成される。
【００１９】上記ｐ形半導体層およびｎ形半導体層は、
組成比を変えることによって禁制帯幅を変化させること
ができる。従って、ｐ形半導体層およびｎ形半導体層の
組成比を広く選択することによって発光波長の選択幅を
広くとることも可能である。また、本発明の半導体発光
素子の製造方法においては、ｐｎ接合を構成するCu(Al
a Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）カ
ルコパイライト型半導体の成長にＭＯＣＶＤ法を用い、
Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓ、Ｓｅすべての出発原料に有機金
属化合物原料を用いるので、気相における阻害反応が低
減され、均一性の高い半導体層を成長できる。また、Ａ
ｌの原料に比較的低温で分解するトリイソブチルアルミ
ニウムを用いることによって、禁制帯幅に相当する光子
エネルギを持つ発光をCuAl(Sy Se1-y ) 2 層（０≦ｙ≦
１）から発生できるため、効率の高い半導体青色発光素
子の製造が可能となる。また、ジメチル亜鉛等の有機金
属原料を用いてＺｎ等のII族不純物をCuAl(Sy Se1-y )
2 層（０≦ｙ≦１）に適量に添加することによって効率
の高い青〜紫外域の半導体発光素子の製造が可能とな
る。また、クラッド層として Cu(Ala Ga1-a ) (Sb Se
1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を、活性層として C
u(Alc Ga1-c ) (Sd Se1-d )2（０≦ｃ＜ａ≦１、０≦ｄ
≦１）を用いることで波長５００〜３８０ｎｍの青〜紫
外域発光半導体レーザを作製できる。また、２インチ基
板上で膜厚、発光波長ともに±５％以内の均一性をもっ
て半導体発光素子を作製することができる。これによっ
て、発光ダイオードの多色化、光ディスクの情報処理量
の増大、レーザプリンタの高速化が可能となり、情報処
理機器、民生機器の大幅な性能向上が達成される。
組成比を変えることによって禁制帯幅を変化させること
ができる。従って、ｐ形半導体層およびｎ形半導体層の
組成比を広く選択することによって発光波長の選択幅を
広くとることも可能である。また、本発明の半導体発光
素子の製造方法においては、ｐｎ接合を構成するCu(Al
a Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）カ
ルコパイライト型半導体の成長にＭＯＣＶＤ法を用い、
Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓ、Ｓｅすべての出発原料に有機金
属化合物原料を用いるので、気相における阻害反応が低
減され、均一性の高い半導体層を成長できる。また、Ａ
ｌの原料に比較的低温で分解するトリイソブチルアルミ
ニウムを用いることによって、禁制帯幅に相当する光子
エネルギを持つ発光をCuAl(Sy Se1-y ) 2 層（０≦ｙ≦
１）から発生できるため、効率の高い半導体青色発光素
子の製造が可能となる。また、ジメチル亜鉛等の有機金
属原料を用いてＺｎ等のII族不純物をCuAl(Sy Se1-y )
2 層（０≦ｙ≦１）に適量に添加することによって効率
の高い青〜紫外域の半導体発光素子の製造が可能とな
る。また、クラッド層として Cu(Ala Ga1-a ) (Sb Se
1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を、活性層として C
u(Alc Ga1-c ) (Sd Se1-d )2（０≦ｃ＜ａ≦１、０≦ｄ
≦１）を用いることで波長５００〜３８０ｎｍの青〜紫
外域発光半導体レーザを作製できる。また、２インチ基
板上で膜厚、発光波長ともに±５％以内の均一性をもっ
て半導体発光素子を作製することができる。これによっ
て、発光ダイオードの多色化、光ディスクの情報処理量
の増大、レーザプリンタの高速化が可能となり、情報処
理機器、民生機器の大幅な性能向上が達成される。
【００２０】
【実施例】本発明の半導体発光素子及びその製造方法の
実施例を図面を参照して説明する。図１は請求項１の半
導体発光素子の第１実施例の構成図である。図中１はｐ
形ＧａＰ基板であり、この基板１上に、ＧａＰと成長温
度６００℃で格子定数が等しくなる組成の、厚み１μｍ
のＰドープｐ形Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2層２
および厚み１μｍのヨウ素ドープｎ形(Mg0.9 Zn0.1)(Al
0.9 Ga0.1)2(S0.9Se0.1)4 層３を順次積層成長させたも
のである。図中４はｎ形オーミック性電極としてのＡｕ
−Ｇｅ電極であり、５はｐ形電極としてのＡｕ−Ｚｎ電
極である。
実施例を図面を参照して説明する。図１は請求項１の半
導体発光素子の第１実施例の構成図である。図中１はｐ
形ＧａＰ基板であり、この基板１上に、ＧａＰと成長温
度６００℃で格子定数が等しくなる組成の、厚み１μｍ
のＰドープｐ形Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2層２
および厚み１μｍのヨウ素ドープｎ形(Mg0.9 Zn0.1)(Al
0.9 Ga0.1)2(S0.9Se0.1)4 層３を順次積層成長させたも
のである。図中４はｎ形オーミック性電極としてのＡｕ
−Ｇｅ電極であり、５はｐ形電極としてのＡｕ−Ｚｎ電
極である。
【００２１】積層成長層は、有機金属化学気相エピタキ
シャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。即ち、基板
１を６００℃に昇温後、まず水素をキャリアガスとし、
シクロペンタディエニル銅トリエチルフォスフィン (以
下CpCuTEP)、トリイソブチルアルミニウム (以下TIBA
l)、トリプロピルガリウム (以下TPGa) 、ジターシャリ
ブチル硫黄（以下DTBS）、ジエチルセレン（以下DESe）
を原料とし、ターシャリブチルフォスフィン（以下TBP)
をｐ形ドーパントとしてＰを１０18ｃｍ-3ドープしてｐ
形Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2層２を成長させ、
引き続いてビスシクロペンタディエニルマグネシウム
（以下Cp2Mg ）、ジメチル亜鉛（以下DMZn）、TIBAl 、
TPGa、DTBS、DESeを原料とし、ヨウ化エチル（以下Ｅ
Ｉ）をｎ形ドーパントとしてヨウ素を１０18ｃｍ-3ドー
プしてｎ形(Mg0.9 Zn0.1)(Al0.9 Ga0.1)2(S0.8 Se0.1)4
層３を連続成長させた。
シャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。即ち、基板
１を６００℃に昇温後、まず水素をキャリアガスとし、
シクロペンタディエニル銅トリエチルフォスフィン (以
下CpCuTEP)、トリイソブチルアルミニウム (以下TIBA
l)、トリプロピルガリウム (以下TPGa) 、ジターシャリ
ブチル硫黄（以下DTBS）、ジエチルセレン（以下DESe）
を原料とし、ターシャリブチルフォスフィン（以下TBP)
をｐ形ドーパントとしてＰを１０18ｃｍ-3ドープしてｐ
形Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2層２を成長させ、
引き続いてビスシクロペンタディエニルマグネシウム
（以下Cp2Mg ）、ジメチル亜鉛（以下DMZn）、TIBAl 、
TPGa、DTBS、DESeを原料とし、ヨウ化エチル（以下Ｅ
Ｉ）をｎ形ドーパントとしてヨウ素を１０18ｃｍ-3ドー
プしてｎ形(Mg0.9 Zn0.1)(Al0.9 Ga0.1)2(S0.8 Se0.1)4
層３を連続成長させた。
【００２２】ｐ形Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2層
２の禁制帯幅は、変調分光法を用いて測定したところ、
２．６７ｅＶであった。また、ｎ形 (Mgc Zn1-c )(Ald
Ga1-d )2(Se Se1-e )4層（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０
≦ｅ≦１）材料系の禁制帯幅は、ｐ形層のうちＧａＰに
格子整合できる組成中最も大きな禁制帯幅を持つ CuAl
(S0.64 Se0.36)2 の３．２２ｅＶよりも全ての組成範囲
に於いて大きいので、ヘテロ接合を通して電子を効率高
く注入することができる。
２の禁制帯幅は、変調分光法を用いて測定したところ、
２．６７ｅＶであった。また、ｎ形 (Mgc Zn1-c )(Ald
Ga1-d )2(Se Se1-e )4層（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０
≦ｅ≦１）材料系の禁制帯幅は、ｐ形層のうちＧａＰに
格子整合できる組成中最も大きな禁制帯幅を持つ CuAl
(S0.64 Se0.36)2 の３．２２ｅＶよりも全ての組成範囲
に於いて大きいので、ヘテロ接合を通して電子を効率高
く注入することができる。
【００２３】このように作製したダイオードに電流を流
して電流−電圧特性を評価したところ、順方向電流２０
ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長４６５ｎｍの青色発
光ダイオードが得られた。その動作電流で20000 時間以
上の長寿命であることがエージング試験により確認され
た。
して電流−電圧特性を評価したところ、順方向電流２０
ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長４６５ｎｍの青色発
光ダイオードが得られた。その動作電流で20000 時間以
上の長寿命であることがエージング試験により確認され
た。
【００２４】また、ｐ形層２の組成をCu(Al0.45 G
a0.55)(S0.68 Se0.32)2に変更して同様の製法でダイオ
ードを作製し、電流−電圧特性を評価したところ、順方
向電流２０ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長５００ｎ
ｍの緑色発光ダイオードが得られた。その動作電流で20
000 時間以上の長寿命であることがエージング試験によ
り確認された。
a0.55)(S0.68 Se0.32)2に変更して同様の製法でダイオ
ードを作製し、電流−電圧特性を評価したところ、順方
向電流２０ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長５００ｎ
ｍの緑色発光ダイオードが得られた。その動作電流で20
000 時間以上の長寿命であることがエージング試験によ
り確認された。
【００２５】また、ｐ形層２の組成をCuAl(S0.64 Se
0.36)2 に変更して同様の製法でダイオードを作製し、
電流−電圧特性を評価したところ、順方向電流３０ｍＡ
で光度４０ｍｃｄの発光波長３８５ｎｍの紫外域発光ダ
イオードが得られた。その動作電流で 10000時間以上の
長寿命であることがエージング試験により確認された。
0.36)2 に変更して同様の製法でダイオードを作製し、
電流−電圧特性を評価したところ、順方向電流３０ｍＡ
で光度４０ｍｃｄの発光波長３８５ｎｍの紫外域発光ダ
イオードが得られた。その動作電流で 10000時間以上の
長寿命であることがエージング試験により確認された。
【００２６】尚、ｎ形層３は完全な単結晶でなかった場
合もあったが、発光ダイオードの光度はｎ形層３が単結
晶の場合の９０％以上が得られた。さらに、これらの発
光ダイオードの光度は、ｎ形層３がｐ形層２と同じ組成
の物質で作製したホモｐｎ接合ダイオードよりも２０％
以上優れていた。
合もあったが、発光ダイオードの光度はｎ形層３が単結
晶の場合の９０％以上が得られた。さらに、これらの発
光ダイオードの光度は、ｎ形層３がｐ形層２と同じ組成
の物質で作製したホモｐｎ接合ダイオードよりも２０％
以上優れていた。
【００２７】図２は請求項１の半導体発光素子の第２実
施例の構成図である。図中６はｎ形ＣａＰ基板であり、
この基板６上に、ＣａＰと成長温度６００℃で格子定数
が等しくなる組成の厚み１μｍのＰドープｎ形Cu(Al
0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2層２′および厚み１μｍ
のヨウ素ドープｐ形(Mg0.9 Zn0.1)(Al0.9 Ga0.1)2(S0.9
Se0.1)4層３′を順次積層成長させたものである。
施例の構成図である。図中６はｎ形ＣａＰ基板であり、
この基板６上に、ＣａＰと成長温度６００℃で格子定数
が等しくなる組成の厚み１μｍのＰドープｎ形Cu(Al
0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2層２′および厚み１μｍ
のヨウ素ドープｐ形(Mg0.9 Zn0.1)(Al0.9 Ga0.1)2(S0.9
Se0.1)4層３′を順次積層成長させたものである。
【００２８】図中４はｎ形オーミック性電極としてのＡ
ｕ−Ｇｅ電極であり、５はｐ形電極としてのＡｕ−Ｚｎ
電極である。この第２実施例も積層成長層は、前記第１
実施例と同様に有機金属化学気相エピタキシャル成長(M
OCVD) 法を用いて成長させた。
ｕ−Ｇｅ電極であり、５はｐ形電極としてのＡｕ−Ｚｎ
電極である。この第２実施例も積層成長層は、前記第１
実施例と同様に有機金属化学気相エピタキシャル成長(M
OCVD) 法を用いて成長させた。
【００２９】ｎ形層２′の禁制帯幅は、変調分光法を用
いて測定したところ、２．６７ｅＶであった。このよう
に作製したダイオードに電流を流して電流−電圧特性を
評価したところ、順方向電流２０ｍＡで光度１００ｍｃ
ｄの発光波長４６５ｎｍの青色発光ダイオードが得られ
た。その動作電流で20000 時間以上の長寿命であること
がエージング試験により確認された。
いて測定したところ、２．６７ｅＶであった。このよう
に作製したダイオードに電流を流して電流−電圧特性を
評価したところ、順方向電流２０ｍＡで光度１００ｍｃ
ｄの発光波長４６５ｎｍの青色発光ダイオードが得られ
た。その動作電流で20000 時間以上の長寿命であること
がエージング試験により確認された。
【００３０】図３は、請求項１の第３実施例の半導体発
光素子の構成図である。図中７はｐ形GaAs基板であり、
この基板７上に、厚み１μｍのＰドープｐ形CuAlSe2 層
８および厚み１μｍのヨウ素ドープｎ形ZnAl2S4 層９を
順次積層成長させたものである。図中４はｎ形オーミッ
ク性電極としてのＡｕ−Ｇｅ電極であり、５はｐ形電極
としてのＡｕ−Ｚｎ電極である。
光素子の構成図である。図中７はｐ形GaAs基板であり、
この基板７上に、厚み１μｍのＰドープｐ形CuAlSe2 層
８および厚み１μｍのヨウ素ドープｎ形ZnAl2S4 層９を
順次積層成長させたものである。図中４はｎ形オーミッ
ク性電極としてのＡｕ−Ｇｅ電極であり、５はｐ形電極
としてのＡｕ−Ｚｎ電極である。
【００３１】積層成長層は、有機金属化学気相エピタキ
シャル成長（MOCVD)法を用いて成長させた。即ち、基板
７を６００℃に昇温後、まず水素をキャリアガスとし、
CpCuTEP 、TIBAl 、DESeを原料とし、ＴＢＰをｐ形ドー
パントとしてＰを１０18ｃｍ-3ドープしてｐ形CuAlSe2
層８を成長させ、引き続いてDMZn、TIBAl 、DTBSを原料
とし、ＥＩをｎ形ドーパントとしてヨウ素を１０18ｃｍ
-3ドープしてｎ形ZnAl2S4 層９を連続成長させた。
シャル成長（MOCVD)法を用いて成長させた。即ち、基板
７を６００℃に昇温後、まず水素をキャリアガスとし、
CpCuTEP 、TIBAl 、DESeを原料とし、ＴＢＰをｐ形ドー
パントとしてＰを１０18ｃｍ-3ドープしてｐ形CuAlSe2
層８を成長させ、引き続いてDMZn、TIBAl 、DTBSを原料
とし、ＥＩをｎ形ドーパントとしてヨウ素を１０18ｃｍ
-3ドープしてｎ形ZnAl2S4 層９を連続成長させた。
【００３２】ｐ形CuAlSe2 層８の禁制帯幅は、変調分光
法を用いて測定したところ、２．６７ｅＶであった。こ
のように作製したダイオードに電流を流して電流−電圧
特性を評価したところ、順方向電流２０ｍＡで光度１０
０ｍｃｄの発光波長４６７ｎｍの青色発光ダイオードが
得られた。その動作電流で20000 時間以上の長寿命であ
ることがエージング試験により確認された。
法を用いて測定したところ、２．６７ｅＶであった。こ
のように作製したダイオードに電流を流して電流−電圧
特性を評価したところ、順方向電流２０ｍＡで光度１０
０ｍｃｄの発光波長４６７ｎｍの青色発光ダイオードが
得られた。その動作電流で20000 時間以上の長寿命であ
ることがエージング試験により確認された。
【００３３】また、ｎ形層９の組成をCuAlS2に変更して
同様の製法でダイオードを作製し、電流−電圧特性を評
価したところ、順方向電流３０ｍＡで光度４０ｍｃｄの
発光波長３５６ｎｍの紫外域発光ダイオードが得られ
た。その動作電流で10000 時間以上の長寿命であること
がエージング試験により確認された。
同様の製法でダイオードを作製し、電流−電圧特性を評
価したところ、順方向電流３０ｍＡで光度４０ｍｃｄの
発光波長３５６ｎｍの紫外域発光ダイオードが得られ
た。その動作電流で10000 時間以上の長寿命であること
がエージング試験により確認された。
【００３４】尚、ｎ形層９は完全な単結晶でなかった場
合もあったが、発光ダイオードの光度はｎ形層９が単結
晶の場合の９０％以上が得られた。さらに、これらの発
光ダイオードの光度は、ｎ形層９がｐ形層８と同じ組成
の物質で作製したホモｐｎ接合ダイオードよりも２０％
以上優れていた。
合もあったが、発光ダイオードの光度はｎ形層９が単結
晶の場合の９０％以上が得られた。さらに、これらの発
光ダイオードの光度は、ｎ形層９がｐ形層８と同じ組成
の物質で作製したホモｐｎ接合ダイオードよりも２０％
以上優れていた。
【００３５】図４は請求項１の半導体発光素子の第４実
施例の構成図である。図中１０はｎ形GaAs基板であり、
この基板１０上に、厚み１μｍのヨウ素ドープｎ形CuAl
Se2層８′および厚み１μｍのＰドープｐ形ZnAl2S4 層
９′を順次積層成長させたものである。図中４はｎ形オ
ーミック性電極としてのＡｕ−Ｇｅ電極であり、５はｐ
形電極としてのＡｕ−Ｚｎ電極である。この第４実施例
も積層成長層は、前記第３実施例と同様に有機金属化学
気相エピタキシャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させ
た。
施例の構成図である。図中１０はｎ形GaAs基板であり、
この基板１０上に、厚み１μｍのヨウ素ドープｎ形CuAl
Se2層８′および厚み１μｍのＰドープｐ形ZnAl2S4 層
９′を順次積層成長させたものである。図中４はｎ形オ
ーミック性電極としてのＡｕ−Ｇｅ電極であり、５はｐ
形電極としてのＡｕ−Ｚｎ電極である。この第４実施例
も積層成長層は、前記第３実施例と同様に有機金属化学
気相エピタキシャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させ
た。
【００３６】ｎ形CuAlSe2 層８′の禁制帯幅は、変調分
光法を用いて測定したところ、２．６６ｅＶであった。
このように作製したダイオードに電流を流して電流−電
圧特性を評価したところ、順方向電流２０ｍＡで光度１
００ｍｃｄの発光波長４６７ｎｍの青色発光ダイオード
が得られた。その動作電流で 20000時間以上の長寿命で
あることがエージング試験により確認された。
光法を用いて測定したところ、２．６６ｅＶであった。
このように作製したダイオードに電流を流して電流−電
圧特性を評価したところ、順方向電流２０ｍＡで光度１
００ｍｃｄの発光波長４６７ｎｍの青色発光ダイオード
が得られた。その動作電流で 20000時間以上の長寿命で
あることがエージング試験により確認された。
【００３７】図５は請求項１の半導体発光素子の第５実
施例の構成図である。ｐ形ＧａＰ基板１上に、厚み１μ
ｍのＺｎドープｐ形CuAlS2層１１および厚み１μｍのヨ
ウ素ドープｎ形ZnAl2S4 層１２を順次積層成長させたも
のである。図中４はｎ形オーミック性電極としてのＡｕ
−Ｇｅ電極、５はｐ形電極としてのＡｕ−Ｚｎ電極であ
る。
施例の構成図である。ｐ形ＧａＰ基板１上に、厚み１μ
ｍのＺｎドープｐ形CuAlS2層１１および厚み１μｍのヨ
ウ素ドープｎ形ZnAl2S4 層１２を順次積層成長させたも
のである。図中４はｎ形オーミック性電極としてのＡｕ
−Ｇｅ電極、５はｐ形電極としてのＡｕ−Ｚｎ電極であ
る。
【００３８】積層成長層は、有機金属化学気相エピタキ
シャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。即ち、基板
１を６００℃に昇温後、まず水素をキャリアガスとし、
CpCuTEP 、TIBAl 、DTBSを原料とし、DMZnをｐ形ドーパ
ントとしてＺＮを１０18ｃｍ-3ドープしてｐ形CuAlS2層
１１を成長させ、引き続いてDMZn、TIBAl 、DTBSを原料
とし、ＥＩをｎ形ドーパントとしてヨウ素を１０18ｃｍ
-3ドープしてｎ形ZnAl2S4 層１２を連続成長させた。
シャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。即ち、基板
１を６００℃に昇温後、まず水素をキャリアガスとし、
CpCuTEP 、TIBAl 、DTBSを原料とし、DMZnをｐ形ドーパ
ントとしてＺＮを１０18ｃｍ-3ドープしてｐ形CuAlS2層
１１を成長させ、引き続いてDMZn、TIBAl 、DTBSを原料
とし、ＥＩをｎ形ドーパントとしてヨウ素を１０18ｃｍ
-3ドープしてｎ形ZnAl2S4 層１２を連続成長させた。
【００３９】ｐ形CuAlS2層１１の禁制帯幅は、変調分光
法を用いて測定したところ、３．４９ｅＶであった。こ
の方法で作製したダイオードに電流を流して電流−電圧
特性を評価したところ、順方向電流２０ｍＡで光度１０
０ｍｃｄの発光波長４７０ｎｍの青色発光ダイオードが
得られた。その動作電流で10000 時間以上の長寿命であ
ることがエージング試験により確認された。
法を用いて測定したところ、３．４９ｅＶであった。こ
の方法で作製したダイオードに電流を流して電流−電圧
特性を評価したところ、順方向電流２０ｍＡで光度１０
０ｍｃｄの発光波長４７０ｎｍの青色発光ダイオードが
得られた。その動作電流で10000 時間以上の長寿命であ
ることがエージング試験により確認された。
【００４０】また、ｐ形層１１へのＺｎ添加濃度を１０
19ｃｍ-3に増加させて同様の製法でダイオードを作製
し、電流−電圧特性を評価したところ、順方向電流２０
ｍＡで光度１１０ｍｃｄの発光波長５１９ｎｍの緑色発
光ダイオードが得られた。その動作電流で10000 時間以
上の長寿命であることがエージング試験により確認され
た。
19ｃｍ-3に増加させて同様の製法でダイオードを作製
し、電流−電圧特性を評価したところ、順方向電流２０
ｍＡで光度１１０ｍｃｄの発光波長５１９ｎｍの緑色発
光ダイオードが得られた。その動作電流で10000 時間以
上の長寿命であることがエージング試験により確認され
た。
【００４１】尚、ｎ形層１２は完全な単結晶でなかった
場合もあったが、発光ダイオードの光度はｎ形層１２が
単結晶の場合の９０％以上が得られた。さらに、これら
の発光ダイオードの光度は、ｎ形層１２がｐ形層１１と
同じ組成の物質で作製したホモｐｎ接合ダイオードより
も２０％以上優れていた。
場合もあったが、発光ダイオードの光度はｎ形層１２が
単結晶の場合の９０％以上が得られた。さらに、これら
の発光ダイオードの光度は、ｎ形層１２がｐ形層１１と
同じ組成の物質で作製したホモｐｎ接合ダイオードより
も２０％以上優れていた。
【００４２】図６は請求項１の半導体発光素子の第６実
施例の構成図である。図中６はｎ形ＧａＰ基板であり、
この基板６上に厚み１μｍのヨウ素ドープｎ形CuAlSe2
層１１′および厚み１μｍのＺｎドープｐ形ZnAl2S4 層
１２′を順次積層成長させたものである。図中４はｎ形
オーミック性電極としてのＡｕ−Ｇｅ電極、５はｐ形電
極としてのＡｕ−Ｚｎ電極である。この第６実施例も積
層成長層は、前記第５実施例と同様に有機金属化学気相
エピタキシャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。
施例の構成図である。図中６はｎ形ＧａＰ基板であり、
この基板６上に厚み１μｍのヨウ素ドープｎ形CuAlSe2
層１１′および厚み１μｍのＺｎドープｐ形ZnAl2S4 層
１２′を順次積層成長させたものである。図中４はｎ形
オーミック性電極としてのＡｕ−Ｇｅ電極、５はｐ形電
極としてのＡｕ−Ｚｎ電極である。この第６実施例も積
層成長層は、前記第５実施例と同様に有機金属化学気相
エピタキシャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。
【００４３】ｎ形CuAlS2層１１′の禁制帯幅は、変調分
光法を用いて測定したところ、３．４８ｅＶであった。
この方法で作製したダイオードに電流を流して電流−電
圧特性を評価したところ、順方向電流２５ｍＡで光度８
０ｍｃｄの発光波長３６４ｎｍの紫外色発光ダイオード
が得られた。その動作電流で 10000時間以上の長寿命で
あることがエージング試験により確認された。
光法を用いて測定したところ、３．４８ｅＶであった。
この方法で作製したダイオードに電流を流して電流−電
圧特性を評価したところ、順方向電流２５ｍＡで光度８
０ｍｃｄの発光波長３６４ｎｍの紫外色発光ダイオード
が得られた。その動作電流で 10000時間以上の長寿命で
あることがエージング試験により確認された。
【００４４】図７は請求項２の半導体発光素子の第１実
施例の構成図である。図中６はｎ形ＧａＰ基板であり、
この基板６上に、ＧａＰと成長温度６００℃で格子定数
が等しくなる組成の、ヨウ素添加ｎ形Cu(Al0.72 G
a0.28)(S0.67 Se0.33)2層２′および同じ組成のＰドー
プｐ形Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2層２を順次積
層成長させたものである。図中４はｎ形電極としてのＡ
ｕ−Ｇｅ電極であり、５はｐ形オーミック性電極であ
る。
施例の構成図である。図中６はｎ形ＧａＰ基板であり、
この基板６上に、ＧａＰと成長温度６００℃で格子定数
が等しくなる組成の、ヨウ素添加ｎ形Cu(Al0.72 G
a0.28)(S0.67 Se0.33)2層２′および同じ組成のＰドー
プｐ形Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2層２を順次積
層成長させたものである。図中４はｎ形電極としてのＡ
ｕ−Ｇｅ電極であり、５はｐ形オーミック性電極であ
る。
【００４５】積層成長層は、有機金属化学気相エピタキ
シャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。この例では
基板６を６００℃に昇温後、ｎ形層２′、ｐ形層２を、
原料としてシクロペンタディエニル銅トリエチルフォス
フィン (以下CpCuTEP)、トリイソブチルアルミニウム
(以下TIBAl)、トリプロピルガリウム（以下TPGa）、ジ
ターシャリブチル硫黄（以下DTBS）、ジエチルセレン
（以下DESe）、ｐ形ドーパントとしてターシャリブチル
フォスフィン（以下ＴＢＰ）を、ｎ形ドーパントとして
エチルヨウ素（以下ＥＩ）を用い、成長温度６００℃で
気相エピタキシャル法で順次成長させた。その際、各半
導体層は界面の急峻性が損なわれない方法で水素ガスを
キャリアガスとして導入して成長させた。
シャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。この例では
基板６を６００℃に昇温後、ｎ形層２′、ｐ形層２を、
原料としてシクロペンタディエニル銅トリエチルフォス
フィン (以下CpCuTEP)、トリイソブチルアルミニウム
(以下TIBAl)、トリプロピルガリウム（以下TPGa）、ジ
ターシャリブチル硫黄（以下DTBS）、ジエチルセレン
（以下DESe）、ｐ形ドーパントとしてターシャリブチル
フォスフィン（以下ＴＢＰ）を、ｎ形ドーパントとして
エチルヨウ素（以下ＥＩ）を用い、成長温度６００℃で
気相エピタキシャル法で順次成長させた。その際、各半
導体層は界面の急峻性が損なわれない方法で水素ガスを
キャリアガスとして導入して成長させた。
【００４６】ｎ形層２′、ｐ形層２の禁制帯幅は、変調
分光法を用いて測定したところ、２．６７ｅＶであっ
た。ｎ形層２′は厚み１μｍであり、ヨウ素１０18ｃｍ
-3ドープすることでｎ形化したものである。また、ｐ形
層２は厚み１μｍであり、Ｐを１０18ｃｍ-3ドープする
ことでｐ形化したものである。このように作製したダイ
オードに電流を流して電流−電圧特性を評価したとこ
ろ、順方向電流２０ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長
４６５ｎｍの青色発光ダイオードが得られた。その動作
電流で20000 時間以上の長寿命であることがエージング
試験により確認された。
分光法を用いて測定したところ、２．６７ｅＶであっ
た。ｎ形層２′は厚み１μｍであり、ヨウ素１０18ｃｍ
-3ドープすることでｎ形化したものである。また、ｐ形
層２は厚み１μｍであり、Ｐを１０18ｃｍ-3ドープする
ことでｐ形化したものである。このように作製したダイ
オードに電流を流して電流−電圧特性を評価したとこ
ろ、順方向電流２０ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長
４６５ｎｍの青色発光ダイオードが得られた。その動作
電流で20000 時間以上の長寿命であることがエージング
試験により確認された。
【００４７】また、請求項２の半導体発光素子の第２実
施例として、図７におけるｎ形ＧａＰ基板６の代わりに
図８に示すようにｐ形ＧａＰ基板１を用い、ｎ形層２′
とｐ形層２の成長順序を逆転させてｐ形層２、ｎ形層
２′の順に成長させ、ｐ形ＧａＰ基板１に対してＡｕ−
Ｚｎ電極５を、ｎ形層２′に対してＡｕ−Ｉｎ電極１３
を用いた構造のダイオードを作製した場合にも、順方向
電流２０ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長４６５ｎｍ
の青色発光ダイオードが得られた。その動作電流で 200
00時間以上の長寿命であることがエージング試験により
確認された。
施例として、図７におけるｎ形ＧａＰ基板６の代わりに
図８に示すようにｐ形ＧａＰ基板１を用い、ｎ形層２′
とｐ形層２の成長順序を逆転させてｐ形層２、ｎ形層
２′の順に成長させ、ｐ形ＧａＰ基板１に対してＡｕ−
Ｚｎ電極５を、ｎ形層２′に対してＡｕ−Ｉｎ電極１３
を用いた構造のダイオードを作製した場合にも、順方向
電流２０ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長４６５ｎｍ
の青色発光ダイオードが得られた。その動作電流で 200
00時間以上の長寿命であることがエージング試験により
確認された。
【００４８】図９は請求項２の半導体発光素子の第３実
施例の構成図である。図９において図中１０はｎ形GaAs
基板であり、この基板１０上にヨウ素添加ｎ形CuAlSe2
層８′およびＰドープｐ形 CuAlSe2層８を順次積層成長
させたものである。４はＡｕ−Ｇｅ電極であり、５はＡ
ｕ−Ｚｎ電極である。積層成長層は、有機金属化学気相
エピタキシャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。こ
の例では基板１０を６００℃に昇温後、ｐ形およびｎ形
の CuAlSe2半導体層を、原料としてCpCuTEP 、TIBAI 、
DESe、ｐ形ドーバントとしてＴＢＰを、ｎ形ドーバンと
してＥＩを用い、成長温度６００℃で気相エピタキシャ
ル法で順次成長させた。その際、各半導体層は界面急峻
性が損なわれない方法で水素ガスをキャリアガスとして
導入して成長させた。
施例の構成図である。図９において図中１０はｎ形GaAs
基板であり、この基板１０上にヨウ素添加ｎ形CuAlSe2
層８′およびＰドープｐ形 CuAlSe2層８を順次積層成長
させたものである。４はＡｕ−Ｇｅ電極であり、５はＡ
ｕ−Ｚｎ電極である。積層成長層は、有機金属化学気相
エピタキシャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。こ
の例では基板１０を６００℃に昇温後、ｐ形およびｎ形
の CuAlSe2半導体層を、原料としてCpCuTEP 、TIBAI 、
DESe、ｐ形ドーバントとしてＴＢＰを、ｎ形ドーバンと
してＥＩを用い、成長温度６００℃で気相エピタキシャ
ル法で順次成長させた。その際、各半導体層は界面急峻
性が損なわれない方法で水素ガスをキャリアガスとして
導入して成長させた。
【００４９】ｎ形層８′、ｐ形層８の禁制帯幅は、変調
分光法を用いて測定したところ、２．６６ｅＶであっ
た。ｎ形層８′は厚み１μｍであり、ヨウ素を１０18ｃ
ｍ-3ドープすることでｎ形化したものである。また、ｐ
形層８は厚み１μｍであり、Ｐを１０18ｃｍ-3ドープす
ることでｐ形化したものである。このように作製したダ
イオードに電流を流して電流−電圧特性を評価したとこ
ろ、順方向電流２０ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長
４６７ｎｍの青色発光ダイオードが得られた。その動作
電流で 20000時間以上の長寿命であることがエージング
試験により確認された。
分光法を用いて測定したところ、２．６６ｅＶであっ
た。ｎ形層８′は厚み１μｍであり、ヨウ素を１０18ｃ
ｍ-3ドープすることでｎ形化したものである。また、ｐ
形層８は厚み１μｍであり、Ｐを１０18ｃｍ-3ドープす
ることでｐ形化したものである。このように作製したダ
イオードに電流を流して電流−電圧特性を評価したとこ
ろ、順方向電流２０ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長
４６７ｎｍの青色発光ダイオードが得られた。その動作
電流で 20000時間以上の長寿命であることがエージング
試験により確認された。
【００５０】また、請求項２の半導体発光素子の第４実
施例として、図９におけるｎ形GaAs基板１０の代わりに
図１０に示すようにｐ形GaAs基板７を用い、ｎ形層８′
とｐ形層８の成長順序を逆転させてｐ形層８、ｎ形層
８′の順に成長させ、ｐ形GaAs基板７に対してＡｕ−Ｚ
ｎ電極５を、ｎ形層８′に対してＡｕ−Ｉｎ電極１３を
用いた構造のダイオードを作製した。この場合にも、順
方向電流２０ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長４６７
ｎｍの青色発光ダイオードが得られた。その動作電流で
20000時間以上の長寿命であることがエージング試験に
より確認された。
施例として、図９におけるｎ形GaAs基板１０の代わりに
図１０に示すようにｐ形GaAs基板７を用い、ｎ形層８′
とｐ形層８の成長順序を逆転させてｐ形層８、ｎ形層
８′の順に成長させ、ｐ形GaAs基板７に対してＡｕ−Ｚ
ｎ電極５を、ｎ形層８′に対してＡｕ−Ｉｎ電極１３を
用いた構造のダイオードを作製した。この場合にも、順
方向電流２０ｍＡで光度１００ｍｃｄの発光波長４６７
ｎｍの青色発光ダイオードが得られた。その動作電流で
20000時間以上の長寿命であることがエージング試験に
より確認された。
【００５１】図１１は請求項２の半導体発光素子の第５
実施例の構成図である。図１１において、ｎ形ＧａＰ基
板６上に、ヨウ素添加ｎ形 CuAlSe2層１１′およびＰド
ープｐ形 CuAlSe2層１１を順次積層させたものである。
４はＡｕ−Ｇｅ電極であり、５はＡｕ−Ｚｎ電極であ
る。積層成長層は、有機金属化学気相エピタキシャル成
長(MOCVD) 法を用いて成長させた。この例ではｎ形Ｇａ
Ｐ基板６を６００℃に昇温後、ｐ形およびｎ形の CuAlS
e2半導体層を、原料としてCpCuTEP 、TIBAI 、DTBS、ｐ
形ドーバントとしてＴＢＰを、ｎ形ドーバンとしてＥＩ
を用い、成長温度６００℃で気相エピタキシャル法で成
長させた。その際、各半導体層は界面急峻性が損なわれ
ない方法で水素ガスをキャリアガスとして導入して成長
させた。
実施例の構成図である。図１１において、ｎ形ＧａＰ基
板６上に、ヨウ素添加ｎ形 CuAlSe2層１１′およびＰド
ープｐ形 CuAlSe2層１１を順次積層させたものである。
４はＡｕ−Ｇｅ電極であり、５はＡｕ−Ｚｎ電極であ
る。積層成長層は、有機金属化学気相エピタキシャル成
長(MOCVD) 法を用いて成長させた。この例ではｎ形Ｇａ
Ｐ基板６を６００℃に昇温後、ｐ形およびｎ形の CuAlS
e2半導体層を、原料としてCpCuTEP 、TIBAI 、DTBS、ｐ
形ドーバントとしてＴＢＰを、ｎ形ドーバンとしてＥＩ
を用い、成長温度６００℃で気相エピタキシャル法で成
長させた。その際、各半導体層は界面急峻性が損なわれ
ない方法で水素ガスをキャリアガスとして導入して成長
させた。
【００５２】ｎ形層１１′、ｐ形層１１の禁制帯幅は、
変調分光法を用いて測定したところ、３．４８ｅＶであ
った。ｎ形層１１′は厚み１μｍであり、ヨウ素を１０
18ｃｍ-3ドープすることでｎ形化したものである。ま
た、ｐ形層１１は厚み１μｍであり、Ｐを１０18ｃｍ-3
ドープすることでｐ形化したものである。このように作
製したダイオードに電流を流して電流−電圧特性を評価
したところ、順方向電流２５ｍＡで光度８０ｍｃｄの発
光波長３６４ｎｍの紫外発光ダイオードが得られた。そ
の動作電流で 10000時間以上の長寿命であることがエー
ジング試験により確認された。
変調分光法を用いて測定したところ、３．４８ｅＶであ
った。ｎ形層１１′は厚み１μｍであり、ヨウ素を１０
18ｃｍ-3ドープすることでｎ形化したものである。ま
た、ｐ形層１１は厚み１μｍであり、Ｐを１０18ｃｍ-3
ドープすることでｐ形化したものである。このように作
製したダイオードに電流を流して電流−電圧特性を評価
したところ、順方向電流２５ｍＡで光度８０ｍｃｄの発
光波長３６４ｎｍの紫外発光ダイオードが得られた。そ
の動作電流で 10000時間以上の長寿命であることがエー
ジング試験により確認された。
【００５３】また、請求項２の半導体発光素子の第６実
施例として、図１１におけるｎ形ＧａＰ基板６の代わり
に図１２に示すようにｐ形ＧａＰ基板１を用い、ｎ形層
１１′とｐ形層１１の成長順序を逆転させてｐ形層１
１、ｎ形層１１′の順に成長させ、ｐ形ＧａＰ基板１に
対してＡｕ−Ｚｎ電極５を、ｎ形層１１′に対してＡｕ
−Ｉｎ電極１３を用いた構造のダイオードを作製した。
この場合にも、順方向電流２５ｍＡで光度８０ｍｃｄの
発光波長３６４ｎｍの紫外発光ダイオードが得られた。
その動作電流で 10000時間以上の長寿命であることがエ
ージング試験により確認された。
施例として、図１１におけるｎ形ＧａＰ基板６の代わり
に図１２に示すようにｐ形ＧａＰ基板１を用い、ｎ形層
１１′とｐ形層１１の成長順序を逆転させてｐ形層１
１、ｎ形層１１′の順に成長させ、ｐ形ＧａＰ基板１に
対してＡｕ−Ｚｎ電極５を、ｎ形層１１′に対してＡｕ
−Ｉｎ電極１３を用いた構造のダイオードを作製した。
この場合にも、順方向電流２５ｍＡで光度８０ｍｃｄの
発光波長３６４ｎｍの紫外発光ダイオードが得られた。
その動作電流で 10000時間以上の長寿命であることがエ
ージング試験により確認された。
【００５４】また、ｐ形層１１、ｎ形層１１′の両方
に、抵抗が殆ど変化しない、４×１０17ｃｍ-3程度の濃
度Ｚｎをジメチル亜鉛を用いてドープする製法を用いた
場合、同様の素子構造において順方向電流２０ｍＡで光
度１４０ｍｃｄの発光波長４６７ｎｍの青色発光ダイオ
ードが得られた。その動作電流で 10000時間以上の長寿
命であることがエージング試験により確認された。
に、抵抗が殆ど変化しない、４×１０17ｃｍ-3程度の濃
度Ｚｎをジメチル亜鉛を用いてドープする製法を用いた
場合、同様の素子構造において順方向電流２０ｍＡで光
度１４０ｍｃｄの発光波長４６７ｎｍの青色発光ダイオ
ードが得られた。その動作電流で 10000時間以上の長寿
命であることがエージング試験により確認された。
【００５５】図１３は請求項３の半導体発光素子の第１
実施例の構成図である。図１３において、ｎ形ＧａＰ基
板６上に、ＧａＰと成長温度６００℃で格子定数が等し
くなる組成の、ヨウ素添加ｎ形CuAl(S0.64 Se0.36)2 ク
ラッド層１４、無添加Cu(Al0.72 Ga0.28) (S0.67 Se
0.33)2 活性層１５、Ｐドープｐ形CuAl(S0.64 Se0.36)2
クラッド層１６を順次積層成長させたものである。図中
４はｎ形電極としてのＡｕ−Ｇｅ電極であり、５はｐ形
オーミック性電極としてのＡｕ−Ｚｎ電極である。
実施例の構成図である。図１３において、ｎ形ＧａＰ基
板６上に、ＧａＰと成長温度６００℃で格子定数が等し
くなる組成の、ヨウ素添加ｎ形CuAl(S0.64 Se0.36)2 ク
ラッド層１４、無添加Cu(Al0.72 Ga0.28) (S0.67 Se
0.33)2 活性層１５、Ｐドープｐ形CuAl(S0.64 Se0.36)2
クラッド層１６を順次積層成長させたものである。図中
４はｎ形電極としてのＡｕ−Ｇｅ電極であり、５はｐ形
オーミック性電極としてのＡｕ−Ｚｎ電極である。
【００５６】積層成長層は、有機金属化学気相エピタキ
シャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。この例では
基板１６を６００℃に昇温後、ｎ形クラッド層１４、ｐ
形クラッド層１６を、原料としてCpCuTEP 、TIBAl 、TP
Ga、DTBS、DESe、ｐ形ドーパントとしてＴＢＰを、ｎ形
ドーパントとしてＥＩを用い、成長温度６００℃で気相
エピタキシャル法で順次成長させた。その際、各クラッ
ド層は界面の急峻性が損なわれない方法で水素ガスをキ
ャリアガスとして導入して成長させた。
シャル成長(MOCVD) 法を用いて成長させた。この例では
基板１６を６００℃に昇温後、ｎ形クラッド層１４、ｐ
形クラッド層１６を、原料としてCpCuTEP 、TIBAl 、TP
Ga、DTBS、DESe、ｐ形ドーパントとしてＴＢＰを、ｎ形
ドーパントとしてＥＩを用い、成長温度６００℃で気相
エピタキシャル法で順次成長させた。その際、各クラッ
ド層は界面の急峻性が損なわれない方法で水素ガスをキ
ャリアガスとして導入して成長させた。
【００５７】ｎ形、ｐ形両クラッド層１４、１６の禁制
帯幅は、変調分光法を用いて測定したところ、３．２２
ｅＶであった。ｎ形層１４は厚み１μｍであり、ヨウ素
を１０18ｃｍ-3ドープすることでｎ形化したものであ
る。また、ｐ形層１６は厚み１μｍであり、Ｐを１０18
ｃｍ-3ドープすることでｐ形化したものである。また、
図７の請求項２の半導体発光素子の第１実施例との違い
は、禁制帯幅３．２２ｅＶのｎ形クラッド層１４、ｐ形
クラッド層１６の中間に禁制帯幅２．６７ｅＶで厚み
０．１μｍの活性層１５を挿入させて成長させた事であ
る。このように作製した半導体レーザに電流を流して電
流−電圧特性を評価したところ、順方向電流８０ｍＡで
光出力５ｍＷの発振波長４６５ｎｍの青色半導体レーザ
が得られた。その動作電流で 20000時間以上の長寿命で
あることがエージング試験により確認された。
帯幅は、変調分光法を用いて測定したところ、３．２２
ｅＶであった。ｎ形層１４は厚み１μｍであり、ヨウ素
を１０18ｃｍ-3ドープすることでｎ形化したものであ
る。また、ｐ形層１６は厚み１μｍであり、Ｐを１０18
ｃｍ-3ドープすることでｐ形化したものである。また、
図７の請求項２の半導体発光素子の第１実施例との違い
は、禁制帯幅３．２２ｅＶのｎ形クラッド層１４、ｐ形
クラッド層１６の中間に禁制帯幅２．６７ｅＶで厚み
０．１μｍの活性層１５を挿入させて成長させた事であ
る。このように作製した半導体レーザに電流を流して電
流−電圧特性を評価したところ、順方向電流８０ｍＡで
光出力５ｍＷの発振波長４６５ｎｍの青色半導体レーザ
が得られた。その動作電流で 20000時間以上の長寿命で
あることがエージング試験により確認された。
【００５８】また、請求項３の半導体発光素子の第２実
施例として、図１３においてｎ形ＧａＰ基板６の代わり
に図１４に示すようにｐ形ＧａＰ基板１を用い、ｎ形ク
ラッド層１４とｐ形クラッド層１６の成長順序を逆転さ
せてｐ形クラッド層１６、活性層１５、ｎ形クラッド層
１４の順に成長させ、ｐ形ＧａＰ基板１に対してＡｕ−
Ｚｎ電極５を、ｎ形クラッド層１４に対してＡｕ−Ｉｎ
電極１３を用いた構造の半導体レーザを作製した。この
場合にも、順方向電流８０ｍＡで光出力５ｍＷの発光波
長４６５ｎｍの青色半導体レーザが得られた。その動作
電流で２００００時間以上の長寿命であることがエージ
ング試験により確認された。
施例として、図１３においてｎ形ＧａＰ基板６の代わり
に図１４に示すようにｐ形ＧａＰ基板１を用い、ｎ形ク
ラッド層１４とｐ形クラッド層１６の成長順序を逆転さ
せてｐ形クラッド層１６、活性層１５、ｎ形クラッド層
１４の順に成長させ、ｐ形ＧａＰ基板１に対してＡｕ−
Ｚｎ電極５を、ｎ形クラッド層１４に対してＡｕ−Ｉｎ
電極１３を用いた構造の半導体レーザを作製した。この
場合にも、順方向電流８０ｍＡで光出力５ｍＷの発光波
長４６５ｎｍの青色半導体レーザが得られた。その動作
電流で２００００時間以上の長寿命であることがエージ
ング試験により確認された。
【００５９】また、Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2
活性層１８の代わりに厚み０．１μｍのCu(Al0.45 Ga
0.55)(S0.68 Se0.32)2を成長させて同様の工程を踏んで
半導体レーザを作製したところ、順方向電流７０ｍＡで
光出力５ｍＷの発振波長５０１ｎｍの緑色半導体レーザ
が得られた。その動作電流で15000 時間以上の長寿命で
あることがエージング試験により確認された。
活性層１８の代わりに厚み０．１μｍのCu(Al0.45 Ga
0.55)(S0.68 Se0.32)2を成長させて同様の工程を踏んで
半導体レーザを作製したところ、順方向電流７０ｍＡで
光出力５ｍＷの発振波長５０１ｎｍの緑色半導体レーザ
が得られた。その動作電流で15000 時間以上の長寿命で
あることがエージング試験により確認された。
【００６０】また、Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2
活性層１５の代わりに厚み０．１μｍのCu(Al0.91 Ga
0.09)(S0.65 Se0.35)2を成長させて同様の工程を踏んで
半導体レーザを作製したところ、順方向電流１１０ｍＡ
で光出力３ｍＷの発振波長４１５ｎｍの藍色半導体レー
ザが得られた。その動作電流で10000 時間以上の長寿命
であることがエージング試験により確認された。
活性層１５の代わりに厚み０．１μｍのCu(Al0.91 Ga
0.09)(S0.65 Se0.35)2を成長させて同様の工程を踏んで
半導体レーザを作製したところ、順方向電流１１０ｍＡ
で光出力３ｍＷの発振波長４１５ｎｍの藍色半導体レー
ザが得られた。その動作電流で10000 時間以上の長寿命
であることがエージング試験により確認された。
【００６１】尚、本発明の半導体発光素子は図１〜図１
４に示す実施例に限定されるものではない。例えば、 C
u(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦
１）半導体層の成長には、トリメチルアルミニウム、ト
リエチルアルミニウム、エチルジメチルアミンアラン、
ヂメチルアルミニウムハイドライド、トリメチルガリウ
ム、トリエチルガリウム、ジメチルセレン、メチルセレ
ノール、ジメチル硫黄、ジエチル硫黄、メチルメルカプ
タン、ジエチル亜鉛、メチルヨウ素を用いても、発光強
度±５％以下の同等の特性を持つ半導体発光素子を作製
することができた。また、II族ドーパントとしてＭｇな
いしはＣｄの有機金属原料を用いても発光強度±５％以
下の同等の特性を持つ半導体発光素子を作製することが
できた。また、MOCVD 法にこだわらず、MBE 法、MOMBE
法、(CBE法、ガスソースMBE 法）によっても発光強度±
５％以下の同等の特性を持つ半導体発光素子を作製する
ことができた。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施する事ができる。
４に示す実施例に限定されるものではない。例えば、 C
u(Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦
１）半導体層の成長には、トリメチルアルミニウム、ト
リエチルアルミニウム、エチルジメチルアミンアラン、
ヂメチルアルミニウムハイドライド、トリメチルガリウ
ム、トリエチルガリウム、ジメチルセレン、メチルセレ
ノール、ジメチル硫黄、ジエチル硫黄、メチルメルカプ
タン、ジエチル亜鉛、メチルヨウ素を用いても、発光強
度±５％以下の同等の特性を持つ半導体発光素子を作製
することができた。また、II族ドーパントとしてＭｇな
いしはＣｄの有機金属原料を用いても発光強度±５％以
下の同等の特性を持つ半導体発光素子を作製することが
できた。また、MOCVD 法にこだわらず、MBE 法、MOMBE
法、(CBE法、ガスソースMBE 法）によっても発光強度±
５％以下の同等の特性を持つ半導体発光素子を作製する
ことができた。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施する事ができる。
【００６２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
半導体発光素子は、主として、Cu(Ala Ga1-a ) (Sb Se
1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）の発光層よりも禁制
帯幅の大きな(Mg c Zn1-c )(Ald Ga1-d )2(Se Se1-e )4
（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１）の電子注入層
から、該発光層に効率良く電子を注入することができ、
バンドギャップに近い光子エネルギを持つ光波長が発生
できるので、効率の高い青〜紫外領域の電流注入発光素
子となる。また、本発明の半導体発光素子の製造方法に
よれば、主として有機金属原料の低温分解性、他ガスと
の中間反応の無い事によって、GaAs、ＧａＰといった良
質基板上にカルコパイライト化合物半導体をエピタキシ
ャル成長でき、バンドギャップに近い光子エネルギを持
つ光波長を発生できるので、従来の製法では実現できな
かった上記の効率の高い青〜紫外領域の電流注入発光素
子を、大面積ウエハに高品質且つ均一に得られる。かく
して本発明により、これまでに作製できなかった全色発
光ダイオードアレイや全色ディスプレイ等を製造でき、
またレーザプリンタ等の情報処理機器、民生機器の性能
向上も図られるので、光半導体分野への実用的効果大な
るものがある。
半導体発光素子は、主として、Cu(Ala Ga1-a ) (Sb Se
1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）の発光層よりも禁制
帯幅の大きな(Mg c Zn1-c )(Ald Ga1-d )2(Se Se1-e )4
（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１）の電子注入層
から、該発光層に効率良く電子を注入することができ、
バンドギャップに近い光子エネルギを持つ光波長が発生
できるので、効率の高い青〜紫外領域の電流注入発光素
子となる。また、本発明の半導体発光素子の製造方法に
よれば、主として有機金属原料の低温分解性、他ガスと
の中間反応の無い事によって、GaAs、ＧａＰといった良
質基板上にカルコパイライト化合物半導体をエピタキシ
ャル成長でき、バンドギャップに近い光子エネルギを持
つ光波長を発生できるので、従来の製法では実現できな
かった上記の効率の高い青〜紫外領域の電流注入発光素
子を、大面積ウエハに高品質且つ均一に得られる。かく
して本発明により、これまでに作製できなかった全色発
光ダイオードアレイや全色ディスプレイ等を製造でき、
またレーザプリンタ等の情報処理機器、民生機器の性能
向上も図られるので、光半導体分野への実用的効果大な
るものがある。
【図１〜図６】請求項１の発明の半導体発光素子の各実
施例を示す夫々の構成図である。
施例を示す夫々の構成図である。
【図７〜図１２】請求項２の発明の半導体発光素子の各
実施例を示す夫々の構成図である。
実施例を示す夫々の構成図である。
【図１３〜図１４】請求項３の本発明の半導体発光素子
の各実施例を示す夫々の構成図である。
の各実施例を示す夫々の構成図である。
１ ｐ形ＧａＰ基板 ２ ｐ形Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2層 ２′ｎ形Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2層 ３ ｎ形(Mg0.9 Zn0.1)(Al0.9 Ga0.1)2(S0.9 Se0.1)4層 ３′ｐ形(Mg0.9 Zn0.1)(Al0.9 Ga0.1)2(S0.9 Se0.1)4層 ４ Ａｕ−Ｇｅ電極 ５ Ａｕ−Ｚｎ電極 ６ ｎ形ＧａＰ基板 ７ ｐ形GaAs基板 ８ ｐ形CuAlSe2 層 ８′ｎ形CuAlSe2 層 ９ ｎ形ZnAl2S4 層 ９′ｐ形ZnAl2S4 層 １０ ｎ形GaAs基板 １１ ｐ形CuAlS2層 １１′ｎ形CuAlS2層 １２ ｎ形ZnAl2S4 層 １２′ｐ形ZnAl2S4 層 １３ Ａｕ−Ｉｎ電極 １４ ｎ形CuAl(S0.64 Se0.36)2 クラッド層 １５ Cu(Al0.72 Ga0.28)(S0.67 Se0.33)2活性層 １６ ｐ形CuAl(S0.64 Se0.36)2 クラッド層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１２月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項項５】 ＧａＰ基板上にｐ形半導体層、活性
層、ｎ形半導体層またはｎ形半導体層、活性層、ｐ形半
導体層を、或いはＧａＡｓ基板上にｐ形半導体層、活性
層、ｎ形半導体層またはｎ形半導体層、活性層、ｐ形半
導体層を、夫々の半導体層、活性層の原料に有機金属化
合物を用いて順次気相エピタキシャル成長させることを
特徴とする半導体発光素子の製造方法。
層、ｎ形半導体層またはｎ形半導体層、活性層、ｐ形半
導体層を、或いはＧａＡｓ基板上にｐ形半導体層、活性
層、ｎ形半導体層またはｎ形半導体層、活性層、ｐ形半
導体層を、夫々の半導体層、活性層の原料に有機金属化
合物を用いて順次気相エピタキシャル成長させることを
特徴とする半導体発光素子の製造方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 博文 東京都立川市栄町６−１ 立飛30号棟 株 式会社ベンテック内 (72)発明者 蜂川 明良 東京都大田区山王２丁目５番13号 株式会 社ベンカン内
Claims (5)
- 【請求項１】 基板にGaP 又はGaAsが用いられ、電流注
入発光が可能なｐｎ接合のｐ形半導体層又はｎ形半導体
層に低抵抗なCu (Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦
１、０≦ｂ≦１）が用いられ、ｎ形半導体層又はｐ形半
導体層にそれよりも禁制帯幅の大きい (Mgc Zn1-c )(Al
d Ga1-d )2(Se Se1-e )4 （０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、
０≦ｅ≦１）が用いられていることを特徴とする半導体
発光素子。 - 【請求項２】 基板にGaP 又はGaAsが用いられ、電流注
入発光が可能なｐｎ接合のｐ形半導体層とｎ形半導体層
にCu (Ala Ga1-a ) (Sb Se1-b )2（０≦ａ≦１、０≦ｂ
≦１）が用いられることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項３】 基板にGaP 又はGaAsが用いられ、電流注
入発光が可能なｐｎ接合のｐ形半導体層とｎ形半導体層
に低抵抗なCu (Ala Ga1-a ) (S b Se1-b )2（０≦ａ≦
１、０≦ｂ≦１）が用いられ、中間に活性層としてCu
(Alc Ga1-c )(Sd Se1-d )2（０≦ｃ≦ａ≦１、０≦ｄ≦
１）カルコパイライト化合物を挾んで二重ヘテロ接合さ
れていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項４】 CaP 基板上にｐ形半導体層またはｎ形半
導体層を、或いはGaAs基板上にｎ形半導体層またはｐ形
半導体層を、夫々の半導体層の原料に有機金属化合物を
用いて順次気相エピタキシャル成長させることを特徴と
する半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項５】 CaP 基板上にｐ形半導体層、活性層、ｎ
形半導体層またはｎ形半導体層、活性層、ｐ形半導体層
を、或いはGaAs基板上にｐ形半導体層、活性層、ｎ形半
導体層またはｎ形半導体層、活性層、ｐ形半導体層を、
夫々の半導体層、活性層の原料に有機金属化合物を用い
て順次気相エピタキシャル成長させることを特徴とする
半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28901794A JPH08130347A (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28901794A JPH08130347A (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08130347A true JPH08130347A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=17737757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28901794A Pending JPH08130347A (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08130347A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6956241B2 (en) * | 2002-04-05 | 2005-10-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element with improved light extraction efficiency |
| US7768031B2 (en) * | 2006-03-20 | 2010-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Light emitting device and method of producing a light emitting device |
-
1994
- 1994-10-28 JP JP28901794A patent/JPH08130347A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6956241B2 (en) * | 2002-04-05 | 2005-10-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element with improved light extraction efficiency |
| US7768031B2 (en) * | 2006-03-20 | 2010-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Light emitting device and method of producing a light emitting device |
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