JPH0831620B2 - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH0831620B2 JPH0831620B2 JP7475187A JP7475187A JPH0831620B2 JP H0831620 B2 JPH0831620 B2 JP H0831620B2 JP 7475187 A JP7475187 A JP 7475187A JP 7475187 A JP7475187 A JP 7475187A JP H0831620 B2 JPH0831620 B2 JP H0831620B2
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- Japan
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- znse
- light emitting
- emitting device
- semiconductor light
- epitaxial film
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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、表示用インジケータあるいは情報処理シス
テムにおける光源として用いられる半導体発光装置に関
する。更に詳しくは、青色発生を呈する半導体発光装置
の構造に関する。
テムにおける光源として用いられる半導体発光装置に関
する。更に詳しくは、青色発生を呈する半導体発光装置
の構造に関する。
青色発光を呈する半導体発光装置は、発光ダイオード
を用いたフルカラーディスプレイの構成要素や、高密度
情報処理システムにおける光源として、実用化が期待さ
れている。
を用いたフルカラーディスプレイの構成要素や、高密度
情報処理システムにおける光源として、実用化が期待さ
れている。
青色発光を呈する半導体発光装置で従来提案されてい
るものの断面概略図を第３図に示す。第３図はZnSeエピ
タキシャル膜を用いたMIS（Metal-Insulator-Semicondu
ctor）型LEDを示している。ｎ−型GaAs基板17上に厚さ
５〜10μｍ程度のｎ−型ZnSeエピタキシャル膜18が形成
されている。19はSiO2、Si3N4、高抵抗ZnSeなどからなる
絶縁膜である。20は、金、ITO、In2O3などからなる電極
であり、21はｎ−型GaAs基板に形成したオーム性コンタ
クトである。電極20を直流電源の＋極、オーム性コンタ
クト21を−極に接続し、順方向バイアスを印加すると、
絶縁膜19とｎ−型ZnSeエピタキシャル膜18の界面から青
色発光が得られる。（例えば、公開特許公報昭59-9447
9、昭58-80883、昭58-21383、昭57-188889など参照） 〔発明が解決しようとする問題点〕 前述の従来技術は次の様な問題点を有する。基板材料
であるGaAsとエピタキシャル膜であるZnSeとは室温にお
いて0.27％の格子不整合がある。このため、エピタキシ
ャル膜の基板界面近傍には多数のミスフィット転位を生
ずる。エピタキシャル膜と基板の界面を通して発光層で
あるZnSe層に電流注入を行なう場合、ミスフィット転位
を有する基板界面近傍は電気抵抗の高い領域となるた
め、半導体発光装置の発熱量を増加させ、その寿命を短
かくする原因となる。また、結晶成長時の基板加熱や半
導体発光装置使用時の通電による発熱に伴なって、基板
からGaやAsなどが不純物として発光層であるZnSeエピタ
キシャル膜中に拡散する現象が、ミスフィット転位の存
在によって即進される。拡散した不純物は、非発光性の
再結合中心や、望ましくない発光のオリジンとなる発光
中心を形成するため、発光装置の特性劣化や特性の経時
的変化の原因となる。
るものの断面概略図を第３図に示す。第３図はZnSeエピ
タキシャル膜を用いたMIS（Metal-Insulator-Semicondu
ctor）型LEDを示している。ｎ−型GaAs基板17上に厚さ
５〜10μｍ程度のｎ−型ZnSeエピタキシャル膜18が形成
されている。19はSiO2、Si3N4、高抵抗ZnSeなどからなる
絶縁膜である。20は、金、ITO、In2O3などからなる電極
であり、21はｎ−型GaAs基板に形成したオーム性コンタ
クトである。電極20を直流電源の＋極、オーム性コンタ
クト21を−極に接続し、順方向バイアスを印加すると、
絶縁膜19とｎ−型ZnSeエピタキシャル膜18の界面から青
色発光が得られる。（例えば、公開特許公報昭59-9447
9、昭58-80883、昭58-21383、昭57-188889など参照） 〔発明が解決しようとする問題点〕 前述の従来技術は次の様な問題点を有する。基板材料
であるGaAsとエピタキシャル膜であるZnSeとは室温にお
いて0.27％の格子不整合がある。このため、エピタキシ
ャル膜の基板界面近傍には多数のミスフィット転位を生
ずる。エピタキシャル膜と基板の界面を通して発光層で
あるZnSe層に電流注入を行なう場合、ミスフィット転位
を有する基板界面近傍は電気抵抗の高い領域となるた
め、半導体発光装置の発熱量を増加させ、その寿命を短
かくする原因となる。また、結晶成長時の基板加熱や半
導体発光装置使用時の通電による発熱に伴なって、基板
からGaやAsなどが不純物として発光層であるZnSeエピタ
キシャル膜中に拡散する現象が、ミスフィット転位の存
在によって即進される。拡散した不純物は、非発光性の
再結合中心や、望ましくない発光のオリジンとなる発光
中心を形成するため、発光装置の特性劣化や特性の経時
的変化の原因となる。
そこで、本発明は上述の問題点を解決するもので、長
寿命かつ特性の安定した半導体発光装置を提供すること
にある。
寿命かつ特性の安定した半導体発光装置を提供すること
にある。
本発明の半導体発光装置は、GaAs基板上に形成した。
ZnSe薄膜とZnSe1-xSx（0.08≦ｘ≦0.14）薄膜を交互に
積層してなる歪超格子層と、該歪超格子層上に積層した
ZnSe1-ySy（0.04≦ｙ≦0.07）エピタキシャル膜とを少
なくとも有することを特徴とする。
ZnSe薄膜とZnSe1-xSx（0.08≦ｘ≦0.14）薄膜を交互に
積層してなる歪超格子層と、該歪超格子層上に積層した
ZnSe1-ySy（0.04≦ｙ≦0.07）エピタキシャル膜とを少
なくとも有することを特徴とする。
ZnSe1-ySy（0.04≦ｙ≦0.07）なる混晶エピタキシャ
ル膜は、室温及びエタキシャル膜の成長温度である300
〜400℃において、基板であるGaAsと格子定数が一致す
る。またZnSeの格子定数は、GaAsのそれより大きく、一
方、 ZnSe1-xSx（0.08≦ｘ≦0.14）の格子定数はGaAsのそ
れより小さい。ZnSeとGaAsの格子定数の差はZnSe1-xSx
（0.08≦ｘ≦0.14）とGaAsにおける差と大旨等しい。従
って、等しい厚さを有するZnSeとZnSe1-xSx（0.08≦ｘ
≦0.14）を用いて歪超格子層を形成した場合、歪超格子
層の平均的な格子定数は、GaAs及びZnSe1-ySy（0.04＜
ｙ≦0.07）と大旨一致することから、GaAs基板、歪超格
子層、ZnSe1-ySyエピタキシャル膜の格子定数に関する
整合性は極めて良い。
ル膜は、室温及びエタキシャル膜の成長温度である300
〜400℃において、基板であるGaAsと格子定数が一致す
る。またZnSeの格子定数は、GaAsのそれより大きく、一
方、 ZnSe1-xSx（0.08≦ｘ≦0.14）の格子定数はGaAsのそ
れより小さい。ZnSeとGaAsの格子定数の差はZnSe1-xSx
（0.08≦ｘ≦0.14）とGaAsにおける差と大旨等しい。従
って、等しい厚さを有するZnSeとZnSe1-xSx（0.08≦ｘ
≦0.14）を用いて歪超格子層を形成した場合、歪超格子
層の平均的な格子定数は、GaAs及びZnSe1-ySy（0.04＜
ｙ≦0.07）と大旨一致することから、GaAs基板、歪超格
子層、ZnSe1-ySyエピタキシャル膜の格子定数に関する
整合性は極めて良い。
ZnSeとZnSe1-xSx（0.08≦ｘ≦0.14）からなる歪超格
子層は次の様な機能を有している。
子層は次の様な機能を有している。
1.格子定数の異なる薄膜を積層することにより、結晶格
子がお互いに歪合い、原子間の結合状態が変化する。そ
の結果、転位や格子欠陥の発生が抑制されたり、基板か
らの転位の伝搬が停止される。
子がお互いに歪合い、原子間の結合状態が変化する。そ
の結果、転位や格子欠陥の発生が抑制されたり、基板か
らの転位の伝搬が停止される。
2.上記理由により、歪超格子層内部では転位や格子定数
の低減されるので、基板の構成元素であるGaやAsのZnSe
1-ySy）0.04≦ｙ≦0.07）エピタキシャル膜中への拡散
が抑制される。
の低減されるので、基板の構成元素であるGaやAsのZnSe
1-ySy）0.04≦ｙ≦0.07）エピタキシャル膜中への拡散
が抑制される。
上記理由により、本発明においては、エピタキシャル
膜の、基板との界面近傍に高抵抗領域や非発光再結合中
心などが発生しないため、半導体発光装置の特性が向上
できる。
膜の、基板との界面近傍に高抵抗領域や非発光再結合中
心などが発生しないため、半導体発光装置の特性が向上
できる。
（実施例１） 第１図は、本発明に係る半導体発光装置の一実施例を
示す断面概略図である。
示す断面概略図である。
ｎ−型GaAs基板１上に、厚さ50Åのｎ−型ZnSe2と厚
さ50Åのｎ−型ZnSe0.88S0.12、が交互に30層ずつ積
層してなる歪超格子層４が形成されている。５は厚さ５
〜10μｍのｎ−型ZnSe0.94S0.06エピタキシャル膜であ
る。６は厚さ300〜2000Å程度のSiO2、Al2O3、高抵抗ZnS
eなどの絶縁膜、７はGaAs基板１に形成したオーム性コ
ンタクト、８は金、ITOなどからなる電極である。オー
ム性コンタクト７及び電極８を電源の−極、＋極にそれ
ぞれ接続し、直流電圧を印加すると、460〜470nmに発光
ピークを有する青色発光が得られる。発光装置の定電流
駆動を行なったところ、発光強度、発光スペクトルの経
時変化は全く観測されず、極めて安定した発光特性が得
られた。同一条件下で実施した発光装置の信頼性評価で
は、従来の発光装置に比べ５〜６倍の寿命が得られた。
さ50Åのｎ−型ZnSe0.88S0.12、が交互に30層ずつ積
層してなる歪超格子層４が形成されている。５は厚さ５
〜10μｍのｎ−型ZnSe0.94S0.06エピタキシャル膜であ
る。６は厚さ300〜2000Å程度のSiO2、Al2O3、高抵抗ZnS
eなどの絶縁膜、７はGaAs基板１に形成したオーム性コ
ンタクト、８は金、ITOなどからなる電極である。オー
ム性コンタクト７及び電極８を電源の−極、＋極にそれ
ぞれ接続し、直流電圧を印加すると、460〜470nmに発光
ピークを有する青色発光が得られる。発光装置の定電流
駆動を行なったところ、発光強度、発光スペクトルの経
時変化は全く観測されず、極めて安定した発光特性が得
られた。同一条件下で実施した発光装置の信頼性評価で
は、従来の発光装置に比べ５〜６倍の寿命が得られた。
（実施例２） 第２図は、本発明に係る半導体発光装置の一実施例を
示す断面概略図である。
示す断面概略図である。
ｎ−型GaAs基板９上に、厚さ30Åのｎ−型ZnSe10と厚
さ30Åのｎ−型ZnSe0.90S0.1011が交互に50層ずつ積層
してなる歪超格子層12が形成されている。13は厚さ５〜
10μｍのｎ−型ZnSe0.95S0.05エピタキシャル膜、14は
厚さ５〜10μｍのＰ−型ZnSe0.95S0.05エピタキシャル
膜である。15、16はGaAs基板９及びＰ−型ZnSe0.95S
0.05エピタキシャル膜14に対するオーム性コンタクトで
ある。15、16を電源の−極、＋極にそれぞれ接続し、直
流電圧を印加すると、460〜470nmに発光ピークを有する
青色発光が得られる。発光装置の特性の経時変化、寿命
等に関しては（実施例１）と同様の結果が得られた。
さ30Åのｎ−型ZnSe0.90S0.1011が交互に50層ずつ積層
してなる歪超格子層12が形成されている。13は厚さ５〜
10μｍのｎ−型ZnSe0.95S0.05エピタキシャル膜、14は
厚さ５〜10μｍのＰ−型ZnSe0.95S0.05エピタキシャル
膜である。15、16はGaAs基板９及びＰ−型ZnSe0.95S
0.05エピタキシャル膜14に対するオーム性コンタクトで
ある。15、16を電源の−極、＋極にそれぞれ接続し、直
流電圧を印加すると、460〜470nmに発光ピークを有する
青色発光が得られる。発光装置の特性の経時変化、寿命
等に関しては（実施例１）と同様の結果が得られた。
本発明における歪超格子層の構造は前述の実施例に限
定されることなく、ミスフィット転位の発生が起こる臨
界膜厚以下の厚さのZnSe、及びZnSe1-xSx（0.08≦ｘ≦
0.14）を積層して形成されるすべての歪超格子層におい
て、前述の実施例と同様の効果が得られる。積層構造内
部の周期数は、個々の薄膜の厚さにより異なるが、歪超
格子層の効果が期待できる周期数と、歪超格子層の形成
に要する時間及びコスト等を考慮し、適当に設定するこ
とができる。
定されることなく、ミスフィット転位の発生が起こる臨
界膜厚以下の厚さのZnSe、及びZnSe1-xSx（0.08≦ｘ≦
0.14）を積層して形成されるすべての歪超格子層におい
て、前述の実施例と同様の効果が得られる。積層構造内
部の周期数は、個々の薄膜の厚さにより異なるが、歪超
格子層の効果が期待できる周期数と、歪超格子層の形成
に要する時間及びコスト等を考慮し、適当に設定するこ
とができる。
本発明に係る半導体発光装置の製造にあたっては、分
子線エピタキシー法（MBE法）、有機金属気相熱分解法
（MOCVD法）、CVD法、ホットウォールエピタキシー法
（HWE法）などの各種エピタキシャル成長法を用いるこ
とができる。歪超格子層の形成は、ZnSe及びZnSe1-xSx
（0.08≦ｘ≦0.14）を成長させるための原料を、交互に
GaAs基板に供給するか、あるいは、連続して供給される
２種類の原料フラックス中に交互にGaAs基板を挿入する
かいずれかの方法により実施できる。その他、エピタキ
シャル膜、絶縁膜、オーム性電極などの形成は、発光ダ
イオード、半導体レーザなどで行なわれている手法と同
様のプロセスにより容易に実施できる。
子線エピタキシー法（MBE法）、有機金属気相熱分解法
（MOCVD法）、CVD法、ホットウォールエピタキシー法
（HWE法）などの各種エピタキシャル成長法を用いるこ
とができる。歪超格子層の形成は、ZnSe及びZnSe1-xSx
（0.08≦ｘ≦0.14）を成長させるための原料を、交互に
GaAs基板に供給するか、あるいは、連続して供給される
２種類の原料フラックス中に交互にGaAs基板を挿入する
かいずれかの方法により実施できる。その他、エピタキ
シャル膜、絶縁膜、オーム性電極などの形成は、発光ダ
イオード、半導体レーザなどで行なわれている手法と同
様のプロセスにより容易に実施できる。
以上述べた様に、本発明によれば、GaAs基板上に、Zn
Se薄膜とZnSe1-xSx（0.08≦ｘ≦0.14）薄膜を交互に積
層してなる歪超格子層と、該歪超格子層上に積層したZn
Se1-ySy（0.04≦ｙ≦0.07）エピタキシャル膜とを少な
くとも有する半導体発光装置を作製することにより、青
色発光光源として長寿命かつ安定した特性を呈する半導
体発光装置が得られる様になった。本発明が、光を用い
た表示装置や情報処理システムの光源として、極めて重
要なデバイスとなることを確信する。
Se薄膜とZnSe1-xSx（0.08≦ｘ≦0.14）薄膜を交互に積
層してなる歪超格子層と、該歪超格子層上に積層したZn
Se1-ySy（0.04≦ｙ≦0.07）エピタキシャル膜とを少な
くとも有する半導体発光装置を作製することにより、青
色発光光源として長寿命かつ安定した特性を呈する半導
体発光装置が得られる様になった。本発明が、光を用い
た表示装置や情報処理システムの光源として、極めて重
要なデバイスとなることを確信する。
第１図は、本発明に係る半導体発光装置の一実施例を示
す断面概略図。 １……GaAs基板 ２……ｎ−型ZnSe ３……ｎ−型ZnSe0.88S0.12 ４……歪超格子層 ５……ｎ−型ZnSe0.94S0.06エピタキシャル膜 ６……絶縁膜 ７……オーム性コンタクト ８……電極 第２図は、本発明に係る半導体発光装置の一実施例を示
す断面概略図。 ９……GaAs基板 10……ｎ−型ZnSe 11……ｎ−型ZnSe0.90S0.10 12……歪超格子層 13……ｎ−型ZnSe0.95S0.05エピタキシャル膜 14……Ｐ−型ZnSe0.95S0.05エピタキシャル膜 15,16……オーム性コンタクト 第３図は従来提案されている半導体発光装置の断面概略
図。 17……GaAs基板 18……ｎ−型ZnSeエピタキシャル膜 19……絶縁膜 20……電極 21……オーム性コンタクト
す断面概略図。 １……GaAs基板 ２……ｎ−型ZnSe ３……ｎ−型ZnSe0.88S0.12 ４……歪超格子層 ５……ｎ−型ZnSe0.94S0.06エピタキシャル膜 ６……絶縁膜 ７……オーム性コンタクト ８……電極 第２図は、本発明に係る半導体発光装置の一実施例を示
す断面概略図。 ９……GaAs基板 10……ｎ−型ZnSe 11……ｎ−型ZnSe0.90S0.10 12……歪超格子層 13……ｎ−型ZnSe0.95S0.05エピタキシャル膜 14……Ｐ−型ZnSe0.95S0.05エピタキシャル膜 15,16……オーム性コンタクト 第３図は従来提案されている半導体発光装置の断面概略
図。 17……GaAs基板 18……ｎ−型ZnSeエピタキシャル膜 19……絶縁膜 20……電極 21……オーム性コンタクト
Claims (1)
- 【請求項１】GaAs基板上に形成した、ZnSe薄膜とZnSe1-
xSx（0.08≦ｘ≦0.14）薄膜を交互に積層してなる歪超
格子層と、該歪超格子層上に積層した。 ZnSe1-ySy（0.04≦ｙ≦0.07）エピタキシャル膜とを少
なくとも有することを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7475187A JPH0831620B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7475187A JPH0831620B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63240084A JPS63240084A (ja) | 1988-10-05 |
| JPH0831620B2 true JPH0831620B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=13556277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7475187A Expired - Lifetime JPH0831620B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831620B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5045894A (en) * | 1988-06-29 | 1991-09-03 | Hitachi, Ltd. | Compound semiconductor light emitting device |
| JPH0335567A (ja) * | 1989-07-03 | 1991-02-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光ダイオード |
| JP2588280B2 (ja) * | 1989-07-10 | 1997-03-05 | シャープ株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
| JPH0697505A (ja) * | 1992-09-09 | 1994-04-08 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体発光素子 |
| JP2689919B2 (ja) * | 1994-09-20 | 1997-12-10 | 日本電気株式会社 | 半導体発光素子 |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP7475187A patent/JPH0831620B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63240084A (ja) | 1988-10-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |