JPH11354840A - ＧａＮ系量子ドット構造の製造方法およびその用途 - Google Patents
ＧａＮ系量子ドット構造の製造方法およびその用途Info
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- JPH11354840A JPH11354840A JP15584198A JP15584198A JPH11354840A JP H11354840 A JPH11354840 A JP H11354840A JP 15584198 A JP15584198 A JP 15584198A JP 15584198 A JP15584198 A JP 15584198A JP H11354840 A JPH11354840 A JP H11354840A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＧａＮ系量子ドット構造の製造方法に
比べて、より工程の簡略化された新たなＧａＮ系量子ド
ット構造の製造方法を提供し、さらにこれを半導体発光
素子の製造方法に応用すること。 【解決手段】 ＧａＮ系材料からなるベース層Ｂの上面
（ベース面）の表面状態をアンチサーファクタントＳに
よって変化させ、３元以上の組成を有しかつ特定の格子
整合性を有するＧａＮ系材料を、気相成長法にて原料ガ
スａとしてベース面に供給する。これだけで、供給した
ＧａＮ系材料とは異なる組成比のＧａＮ系材料からな
り、ベース面上に分散する量子ドットｄと、供給したＧ
ａＮ系材料と同じ組成比のＧａＮ系材料からなり量子ド
ットｄを埋め込んでベース面上に成長するキャップ層Ｃ
とが形成され、ＧａＮ系量子ドット構造が得られる。
比べて、より工程の簡略化された新たなＧａＮ系量子ド
ット構造の製造方法を提供し、さらにこれを半導体発光
素子の製造方法に応用すること。 【解決手段】 ＧａＮ系材料からなるベース層Ｂの上面
（ベース面）の表面状態をアンチサーファクタントＳに
よって変化させ、３元以上の組成を有しかつ特定の格子
整合性を有するＧａＮ系材料を、気相成長法にて原料ガ
スａとしてベース面に供給する。これだけで、供給した
ＧａＮ系材料とは異なる組成比のＧａＮ系材料からな
り、ベース面上に分散する量子ドットｄと、供給したＧ
ａＮ系材料と同じ組成比のＧａＮ系材料からなり量子ド
ットｄを埋め込んでベース面上に成長するキャップ層Ｃ
とが形成され、ＧａＮ系量子ドット構造が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＮ系材料から
なる量子ドット構造の製造方法と、その用途に関するも
のである。
なる量子ドット構造の製造方法と、その用途に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ系発光素子は、近年高輝度の発光
ダイオード（ＬＥＤ）が実現されたのを機会に研究が活
発に行われており、半導体レーザの室温連続発振の報告
も聞かれる様になっている。
ダイオード（ＬＥＤ）が実現されたのを機会に研究が活
発に行われており、半導体レーザの室温連続発振の報告
も聞かれる様になっている。
【０００３】ＧａＮ系発光素子のなかでも、緑色〜青色
の短い波長の発光が得られ、しかも高い発光効率が得ら
れるものとして、発光層（活性層）にＩｎＧａＮの量子
井戸層を用いたものがある。ＩｎＧａＮを用いて量子井
戸層を形成する場合、その熱力学的な不安定性から、層
全体にわたって均一な組成比にはならず、層中で局所的
にＩｎ組成比の異なった部分が発生する。この部分は量
子ドットに似た性質をもつ。ＩｎＧａＮの量子井戸層を
発光層として用いた発光素子では、この量子ドット的な
部位が、層の厚み方向のみならず３次元的な方向につい
て励起子を閉じ込める作用を示し、この部分でキャリア
の再結合発光が起きると言われており、これがＩｎＧａ
Ｎ量子井戸層が高い発光効率で発光し得る要因の１つと
されている。
の短い波長の発光が得られ、しかも高い発光効率が得ら
れるものとして、発光層（活性層）にＩｎＧａＮの量子
井戸層を用いたものがある。ＩｎＧａＮを用いて量子井
戸層を形成する場合、その熱力学的な不安定性から、層
全体にわたって均一な組成比にはならず、層中で局所的
にＩｎ組成比の異なった部分が発生する。この部分は量
子ドットに似た性質をもつ。ＩｎＧａＮの量子井戸層を
発光層として用いた発光素子では、この量子ドット的な
部位が、層の厚み方向のみならず３次元的な方向につい
て励起子を閉じ込める作用を示し、この部分でキャリア
の再結合発光が起きると言われており、これがＩｎＧａ
Ｎ量子井戸層が高い発光効率で発光し得る要因の１つと
されている。
【０００４】ＩｎＧａＮ量子井戸層中の量子ドット的な
部位は、ＩｎＧａＮ自体の性質によってＩｎＧａＮ層中
に存在するものである。他方、ＧａＡｓ系の材料では、
ドット材料と基板材料との格子不整合を利用した量子ド
ットの形成が知られている。これらに対して、近年、Ｇ
ａＮ系材料からなる結晶層をベース層として、その表面
（ベース面）に特殊な表面処理を施し、特定の気相成長
法を用いることによって、該ベース面上にこれと格子整
合性の良好なＧａＮ系半導体を量子ドットとして突起状
に結晶成長させ得ることが明らかとなった（Appl.Phys.
Lett.69(1996)4096 ）。このＧａＮ系量子ドットの形成
のメカニズムは、前記ＩｎＧａＮや、ＧａＡｓ系におけ
る量子ドットの形成とは全く異なるものである。
部位は、ＩｎＧａＮ自体の性質によってＩｎＧａＮ層中
に存在するものである。他方、ＧａＡｓ系の材料では、
ドット材料と基板材料との格子不整合を利用した量子ド
ットの形成が知られている。これらに対して、近年、Ｇ
ａＮ系材料からなる結晶層をベース層として、その表面
（ベース面）に特殊な表面処理を施し、特定の気相成長
法を用いることによって、該ベース面上にこれと格子整
合性の良好なＧａＮ系半導体を量子ドットとして突起状
に結晶成長させ得ることが明らかとなった（Appl.Phys.
Lett.69(1996)4096 ）。このＧａＮ系量子ドットの形成
のメカニズムは、前記ＩｎＧａＮや、ＧａＡｓ系におけ
る量子ドットの形成とは全く異なるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のＧａＮ系量子ド
ットは、ベース面上の残りの領域を出発面とする結晶成
長によって、別のＧａＮ系材料からなる層（キャップ
層）が該量子ドットを埋め込むまで形成され、ＧａＮ系
量子ドット構造とされる。従って、このようなＧａＮ系
量子ドット構造の形成においては、ベース面の表面処理
を施した後、先ず、量子ドットを形成するために量子ド
ット専用の材料を供給し、次に、材料を切り換えて、キ
ャップ層専用の材料を供給するという、２段階の供給を
行なっていた。
ットは、ベース面上の残りの領域を出発面とする結晶成
長によって、別のＧａＮ系材料からなる層（キャップ
層）が該量子ドットを埋め込むまで形成され、ＧａＮ系
量子ドット構造とされる。従って、このようなＧａＮ系
量子ドット構造の形成においては、ベース面の表面処理
を施した後、先ず、量子ドットを形成するために量子ド
ット専用の材料を供給し、次に、材料を切り換えて、キ
ャップ層専用の材料を供給するという、２段階の供給を
行なっていた。
【０００６】本発明の目的は、上記のような従来のＧａ
Ｎ系量子ドット構造の製造方法に比べて、より工程の簡
略化された新たなＧａＮ系量子ドット構造の製造方法を
提供し、さらにこれを半導体発光素子の製造方法に応用
することである。
Ｎ系量子ドット構造の製造方法に比べて、より工程の簡
略化された新たなＧａＮ系量子ドット構造の製造方法を
提供し、さらにこれを半導体発光素子の製造方法に応用
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるＧａＮ系量
子ドット構造の製造方法は、以下の特徴を有するもので
ある。 （１）ＧａＮ系材料からなる結晶層をベース層とし、該
ベース層の上面をベース面として、該ベース面の表面状
態をアンチサーファクタントによって変化させ、３元以
上の組成を有しかつ下記（ｉ）の格子整合性を有するＧ
ａＮ系材料（Ａ）を、気相成長法にてベース面に供給す
ることによって、供給したＧａＮ系材料（Ａ）とは異な
る組成比のＧａＮ系材料からなり、ベース面上に分散す
る量子ドットと、供給したＧａＮ系材料（Ａ）と同じ組
成比のＧａＮ系材料からなり、前記量子ドットを埋め込
んでベース面上に成長する結晶層とを、形成する工程を
有することを特徴とするＧａＮ系量子ドット構造の製造
方法。
子ドット構造の製造方法は、以下の特徴を有するもので
ある。 （１）ＧａＮ系材料からなる結晶層をベース層とし、該
ベース層の上面をベース面として、該ベース面の表面状
態をアンチサーファクタントによって変化させ、３元以
上の組成を有しかつ下記（ｉ）の格子整合性を有するＧ
ａＮ系材料（Ａ）を、気相成長法にてベース面に供給す
ることによって、供給したＧａＮ系材料（Ａ）とは異な
る組成比のＧａＮ系材料からなり、ベース面上に分散す
る量子ドットと、供給したＧａＮ系材料（Ａ）と同じ組
成比のＧａＮ系材料からなり、前記量子ドットを埋め込
んでベース面上に成長する結晶層とを、形成する工程を
有することを特徴とするＧａＮ系量子ドット構造の製造
方法。
【０００８】上記および以下の説明でいう（ｉ）の格子
整合性とは、次に示す格子整合性をいう。 （ｉ）ベース面の表面状態を変化させるような表面処理
を施すことなく、該ベース面上にＧａＮ系材料（Ａ）を
直接的に結晶成長させたとき、該ベース面上に膜状に結
晶成長し得るような、ベース層のＧａＮ系材料に対する
格子整合性。
整合性とは、次に示す格子整合性をいう。 （ｉ）ベース面の表面状態を変化させるような表面処理
を施すことなく、該ベース面上にＧａＮ系材料（Ａ）を
直接的に結晶成長させたとき、該ベース面上に膜状に結
晶成長し得るような、ベース層のＧａＮ系材料に対する
格子整合性。
【０００９】（２）上記量子ドットを埋め込んでベース
面上に成長する結晶層を、新たにベース層とする繰り返
しの態様にて、量子ドットとこれを埋め込む結晶層との
形成を繰り返し、それによって最初のベース面上に、量
子ドットとこれを埋め込む結晶層との組を１段としてこ
れを２段以上積層し、多重の量子ドット構造とするもの
である上記（１）記載のＧａＮ系量子ドット構造の製造
方法。
面上に成長する結晶層を、新たにベース層とする繰り返
しの態様にて、量子ドットとこれを埋め込む結晶層との
形成を繰り返し、それによって最初のベース面上に、量
子ドットとこれを埋め込む結晶層との組を１段としてこ
れを２段以上積層し、多重の量子ドット構造とするもの
である上記（１）記載のＧａＮ系量子ドット構造の製造
方法。
【００１０】（３）量子ドットの材料のバンドギャップ
が、該量子ドット形成のベース面となるベース層の材料
および該量子ドットを埋め込む結晶層の材料の各々のバ
ンドギャップよりも小さくなるように、ベース層の材料
と供給するＧａＮ系材料（Ａ）とを選択するものである
上記（１）または（２）記載のＧａＮ系量子ドット構造
の製造方法。
が、該量子ドット形成のベース面となるベース層の材料
および該量子ドットを埋め込む結晶層の材料の各々のバ
ンドギャップよりも小さくなるように、ベース層の材料
と供給するＧａＮ系材料（Ａ）とを選択するものである
上記（１）または（２）記載のＧａＮ系量子ドット構造
の製造方法。
【００１１】（４）ベース層の材料および供給するＧａ
Ｎ系材料（Ａ）をＡｌＧａＮとして、そのＡｌＧａＮよ
りもＡｌ成分の減少した組成比の材料からなる量子ドッ
トを形成するものである上記（１）記載のＧａＮ系量子
ドット構造の製造方法。
Ｎ系材料（Ａ）をＡｌＧａＮとして、そのＡｌＧａＮよ
りもＡｌ成分の減少した組成比の材料からなる量子ドッ
トを形成するものである上記（１）記載のＧａＮ系量子
ドット構造の製造方法。
【００１２】また、本発明によるＧａＮ系量子ドット構
造の製造方法の用途は、上記（１）〜（４）のいずれか
に記載の製造方法によって得られるＧａＮ系量子ドット
構造を、発光に係る部分として形成することを特徴とす
るＧａＮ系半導体発光素子の製造方法である。
造の製造方法の用途は、上記（１）〜（４）のいずれか
に記載の製造方法によって得られるＧａＮ系量子ドット
構造を、発光に係る部分として形成することを特徴とす
るＧａＮ系半導体発光素子の製造方法である。
【００１３】以下、本明細書では、ベース層に用いるＧ
ａＮ系材料を「ベース材料」、量子ドットを埋め込んで
ベース面上に成長する結晶層を「キャップ層」、量子ド
ットおよびキャップ層を形成すべくベース面に供給する
ＧａＮ系材料（Ａ）を「キャップ材料」、キャップ材料
の供給によって組成が変化し形成される量子ドットのＧ
ａＮ系材料を「ドット材料」と、各々の呼称を設け併用
して説明する。また、ＧａＮ系量子ドット構造（以下、
単に「量子ドット構造」ともいう）とは、ＧａＮ系材料
からなる量子ドットが、そのドット材料とは異なる組成
比のＧａＮ系材料にて包含された構造をいう。なかで
も、量子ドットが、バンドギャップのより大きい材料に
て包含された構造は、発光素子に有用である。
ａＮ系材料を「ベース材料」、量子ドットを埋め込んで
ベース面上に成長する結晶層を「キャップ層」、量子ド
ットおよびキャップ層を形成すべくベース面に供給する
ＧａＮ系材料（Ａ）を「キャップ材料」、キャップ材料
の供給によって組成が変化し形成される量子ドットのＧ
ａＮ系材料を「ドット材料」と、各々の呼称を設け併用
して説明する。また、ＧａＮ系量子ドット構造（以下、
単に「量子ドット構造」ともいう）とは、ＧａＮ系材料
からなる量子ドットが、そのドット材料とは異なる組成
比のＧａＮ系材料にて包含された構造をいう。なかで
も、量子ドットが、バンドギャップのより大きい材料に
て包含された構造は、発光素子に有用である。
【００１４】
【作用】アンチサーファクタントによって表面処理がな
されたベース面上にＧａＮ系材料を供給すると量子ドッ
トが形成されるが、本発明者等は、供給するＧａＮ系材
料を３元以上の組成とすると、量子ドット成長の一定の
段階を境に、成長の態様と組成が変動するということを
新たなる知見として得た。本発明者等は、この知見を積
極的に利用し、キャップ材料だけを供給し続けることに
よって、先ず、そのキャップ材料に含まれる元素の範囲
内で、該キャップ材料とは異なる組成にて量子ドットを
成長させ、その組成比の自らの変動によって、本来意図
した組成のキャップ層を成長させ、量子ドット構造を得
ることを可能とした。
されたベース面上にＧａＮ系材料を供給すると量子ドッ
トが形成されるが、本発明者等は、供給するＧａＮ系材
料を３元以上の組成とすると、量子ドット成長の一定の
段階を境に、成長の態様と組成が変動するということを
新たなる知見として得た。本発明者等は、この知見を積
極的に利用し、キャップ材料だけを供給し続けることに
よって、先ず、そのキャップ材料に含まれる元素の範囲
内で、該キャップ材料とは異なる組成にて量子ドットを
成長させ、その組成比の自らの変動によって、本来意図
した組成のキャップ層を成長させ、量子ドット構造を得
ることを可能とした。
【００１５】ここで、ＧａＮ系材料が結晶成長するよう
に、気相成長法にて原料ガスを供給するとは、該ＧａＮ
系材料が形成されるような元素の比にて、原料ガスを気
相成長法の条件下でベース面上に供給することである。
例えば、ＧａＮ系材料としてＡｌＧａＮを結晶成長させ
るには、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、Ｇａ原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、
Ｎ原料としてアンモニアを供給する等である。
に、気相成長法にて原料ガスを供給するとは、該ＧａＮ
系材料が形成されるような元素の比にて、原料ガスを気
相成長法の条件下でベース面上に供給することである。
例えば、ＧａＮ系材料としてＡｌＧａＮを結晶成長させ
るには、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、Ｇａ原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、
Ｎ原料としてアンモニアを供給する等である。
【００１６】従来の製造方法では、量子ドットの成長を
第１段階とし、キャップ層の成長を第２段階として、供
給原料や成長条件などを２段階に切り換えていたが、本
発明の製造方法では、供給原料や成長条件の変更・切り
替えを一切行わず、最初からキャップ層を成長させるた
めの原料を供給し続けるだけで、それとは異なる組成比
の量子ドットを成長させ、さらに供給したとおりの組成
比のキャップ層を成長させるのである。
第１段階とし、キャップ層の成長を第２段階として、供
給原料や成長条件などを２段階に切り換えていたが、本
発明の製造方法では、供給原料や成長条件の変更・切り
替えを一切行わず、最初からキャップ層を成長させるた
めの原料を供給し続けるだけで、それとは異なる組成比
の量子ドットを成長させ、さらに供給したとおりの組成
比のキャップ層を成長させるのである。
【００１７】ただし、ベース材料とキャップ材料とは、
上記（ｉ）の関係にある。即ち、ベース面の表面状態を
何ら変化させることなく従来通りの結晶成長法・成長条
件にてベース面上にキャップ材料を成長させた場合に
は、キャップ材料は、従来知られているとおり、膜とし
てベース面上を全面覆う結晶層として成長する材料であ
る。即ち、ベース材料とキャップ材料とは、共にＧａＮ
系材料であって少なくともその程度に格子整合している
ということである。
上記（ｉ）の関係にある。即ち、ベース面の表面状態を
何ら変化させることなく従来通りの結晶成長法・成長条
件にてベース面上にキャップ材料を成長させた場合に
は、キャップ材料は、従来知られているとおり、膜とし
てベース面上を全面覆う結晶層として成長する材料であ
る。即ち、ベース材料とキャップ材料とは、共にＧａＮ
系材料であって少なくともその程度に格子整合している
ということである。
【００１８】ベース材料とキャップ材料とが上記のよう
な格子整合の関係にある状態において、キャップ材料を
構成する原料が供給されたとき、ベース面上に成長する
結晶の態様が量子ドットとなるためには、ベース面にア
ンチサーファクタント（ベース面であるＧａＮ系結晶層
表面の表面状態を変化させる物質）を作用させる。アン
チサーファクタントの作用によるＧａＮ系結晶層表面の
表面状態の変化については、詳しくは解明されていない
が、表面自由エネルギーが小さくなる変化であると考え
られる。ベース面の表面状態をこのように変化させるこ
とによって、キャップ材料を構成する原料の中から、キ
ャップ材料とは異なる組成比のＧａＮ系材料が、ベース
面上に量子ドットとして結晶成長し、一定の大きさまで
成長した段階で組成比と成長の態様が変動し、量子ドッ
トを埋め込むキャップ層へと変化する。
な格子整合の関係にある状態において、キャップ材料を
構成する原料が供給されたとき、ベース面上に成長する
結晶の態様が量子ドットとなるためには、ベース面にア
ンチサーファクタント（ベース面であるＧａＮ系結晶層
表面の表面状態を変化させる物質）を作用させる。アン
チサーファクタントの作用によるＧａＮ系結晶層表面の
表面状態の変化については、詳しくは解明されていない
が、表面自由エネルギーが小さくなる変化であると考え
られる。ベース面の表面状態をこのように変化させるこ
とによって、キャップ材料を構成する原料の中から、キ
ャップ材料とは異なる組成比のＧａＮ系材料が、ベース
面上に量子ドットとして結晶成長し、一定の大きさまで
成長した段階で組成比と成長の態様が変動し、量子ドッ
トを埋め込むキャップ層へと変化する。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の製造方法によって
ＧａＮ系量子ドット構造が形成される様子を示す断面図
である。ＧａＮ系材料からなる結晶層をベース層Ｂと
し、該ベース層の上面をベース面とする。ベース層Ｂ
は、気相成長装置の槽内に配置されており、ベース面上
にＧａＮ系材料が結晶成長可能な環境となっている。こ
の状態から、先ず図１（ａ）に示すように、槽内にアン
チサーファクタントＳを供給し、ベース面と接触させて
その表面状態を変化させる。次に、３元以上の組成を有
するＧａＮ系材料（キャップ材料）に対応する原料を含
有するガスａをベース面に供給する。キャップ材料は、
ベース材料に対して上記（ｉ）の格子整合性を有するも
のとする。
ＧａＮ系量子ドット構造が形成される様子を示す断面図
である。ＧａＮ系材料からなる結晶層をベース層Ｂと
し、該ベース層の上面をベース面とする。ベース層Ｂ
は、気相成長装置の槽内に配置されており、ベース面上
にＧａＮ系材料が結晶成長可能な環境となっている。こ
の状態から、先ず図１（ａ）に示すように、槽内にアン
チサーファクタントＳを供給し、ベース面と接触させて
その表面状態を変化させる。次に、３元以上の組成を有
するＧａＮ系材料（キャップ材料）に対応する原料を含
有するガスａをベース面に供給する。キャップ材料は、
ベース材料に対して上記（ｉ）の格子整合性を有するも
のとする。
【００２０】この原料ガスａの供給を継続するだけで、
図１（ｂ）に示すように、ベース面上に分散する量子ド
ットｄが成長し、さらに、該量子ドットｄを埋め込んで
キャップ層Ｃが成長する。このとき、量子ドットｄを構
成する物質の組成比は、供給した原料によって本来成長
すべき結晶の組成比とは異なるものとなり、キャップ層
Ｃを構成する物質の組成比は、供給した原料によって本
来成長すべき結晶そのものとなる。
図１（ｂ）に示すように、ベース面上に分散する量子ド
ットｄが成長し、さらに、該量子ドットｄを埋め込んで
キャップ層Ｃが成長する。このとき、量子ドットｄを構
成する物質の組成比は、供給した原料によって本来成長
すべき結晶の組成比とは異なるものとなり、キャップ層
Ｃを構成する物質の組成比は、供給した原料によって本
来成長すべき結晶そのものとなる。
【００２１】本発明でいうＧａＮ系材料とは、式ＩｎX
ＧａY ＡｌZ Ｎ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦
１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）で表される III族窒化物半導体で
ある。
ＧａY ＡｌZ Ｎ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦
１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）で表される III族窒化物半導体で
ある。
【００２２】ベース層の材料は、前記式で表される窒化
物半導体であればよいが、量子ドット構造を発光素子の
発光部分として用いるならば、ベース層の材料は、量子
ドットの材料よりもバンドギャップの大きいものが好ま
しい。
物半導体であればよいが、量子ドット構造を発光素子の
発光部分として用いるならば、ベース層の材料は、量子
ドットの材料よりもバンドギャップの大きいものが好ま
しい。
【００２３】ベース面上に供給するキャップ材料は、前
記式で表される窒化物半導体のうち、必ず３元または４
元の窒化物半導体とする。２元の材料をキャップ材料と
して供給したのでは、実質的に有効な組成比の変動がな
く、キャップ材料と組成比の異なる量子ドットが形成さ
れないからである。
記式で表される窒化物半導体のうち、必ず３元または４
元の窒化物半導体とする。２元の材料をキャップ材料と
して供給したのでは、実質的に有効な組成比の変動がな
く、キャップ材料と組成比の異なる量子ドットが形成さ
れないからである。
【００２４】ベース面上にどのような組成のキャップ材
料を供給し、そこからどのような組成の量子ドットを成
長させるかは限定されず、目的に応じて３元以上のＧａ
Ｎ系材料をキャップ材料に選択すればよい。発光素子の
発光部として有用な材料の一例としては、ＡｌＧａＮが
挙げられる。ＡｌＧａＮをキャップ材料として供給する
ことによって、そのＡｌＧａＮよりもＡｌ成分の減少し
た組成比の材料からなる量子ドット（即ち、キャップ層
よりもバンドギャップの小さい量子ドット）を成長さ
せ、供給したとおりのＡｌＧａＮをキャップ層とするこ
とができる。
料を供給し、そこからどのような組成の量子ドットを成
長させるかは限定されず、目的に応じて３元以上のＧａ
Ｎ系材料をキャップ材料に選択すればよい。発光素子の
発光部として有用な材料の一例としては、ＡｌＧａＮが
挙げられる。ＡｌＧａＮをキャップ材料として供給する
ことによって、そのＡｌＧａＮよりもＡｌ成分の減少し
た組成比の材料からなる量子ドット（即ち、キャップ層
よりもバンドギャップの小さい量子ドット）を成長さ
せ、供給したとおりのＡｌＧａＮをキャップ層とするこ
とができる。
【００２５】ベース面に量子ドットを形成するには、上
記作用の説明で述べたように、ベース面にその表面状態
を変化させる物質（アンチサーファクタント）を作用さ
せる。ベース面にアンチサーファクタントを作用させる
には、ベース面とアンチサーファクタントとを接触させ
ればよい。接触の方法は限定されないが、例えば、ＭＯ
ＣＶＤ法によって、ＡｌＧａＮ結晶層上面をベース面と
する場合であれば、ＭＯＣＶＤ装置内でＡｌＧａＮ結晶
層が成長した後、該装置内にガス状のアンチサーファク
タントを供給すればよい。その後、キャップ材料を供給
し、量子ドット構造を形成する。
記作用の説明で述べたように、ベース面にその表面状態
を変化させる物質（アンチサーファクタント）を作用さ
せる。ベース面にアンチサーファクタントを作用させる
には、ベース面とアンチサーファクタントとを接触させ
ればよい。接触の方法は限定されないが、例えば、ＭＯ
ＣＶＤ法によって、ＡｌＧａＮ結晶層上面をベース面と
する場合であれば、ＭＯＣＶＤ装置内でＡｌＧａＮ結晶
層が成長した後、該装置内にガス状のアンチサーファク
タントを供給すればよい。その後、キャップ材料を供給
し、量子ドット構造を形成する。
【００２６】アンチサーファクタントをガス状として供
給するには、例えば、テトラエチルシランをアンチサー
ファクタントとするのであれば、その溶液にＨ2 ガスを
バブリングさせることにより、Ｈ2 ガスをキャリアガス
として供給する方法が挙げられる。
給するには、例えば、テトラエチルシランをアンチサー
ファクタントとするのであれば、その溶液にＨ2 ガスを
バブリングさせることにより、Ｈ2 ガスをキャリアガス
として供給する方法が挙げられる。
【００２７】アンチサーファクタントとして用いられる
物質は、上記（ｉ）の格子整合性を有するＧａＮ系材料
がドット状に成長する程度にベース面の表面状態を変化
させる物質であればよく、ベース材料と供給するキャッ
プ材料との組合せによって適当なものが選択でき、限定
されない。例えば、ＡｌＧａＮ結晶層をベース層とし
て、該ベース面上にＡｌＧａＮの原料を供給し量子ドッ
トを形成させる場合、アンチサーファクタントとして
は、テトラエチルシランが挙げられる。その他、ＳｉＨ
4 、Ｓｉ2 Ｈ6 、またはこれらの混合ガス、Ｃｐ2 Ｍｇ
（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）等が挙げら
れる。
物質は、上記（ｉ）の格子整合性を有するＧａＮ系材料
がドット状に成長する程度にベース面の表面状態を変化
させる物質であればよく、ベース材料と供給するキャッ
プ材料との組合せによって適当なものが選択でき、限定
されない。例えば、ＡｌＧａＮ結晶層をベース層とし
て、該ベース面上にＡｌＧａＮの原料を供給し量子ドッ
トを形成させる場合、アンチサーファクタントとして
は、テトラエチルシランが挙げられる。その他、ＳｉＨ
4 、Ｓｉ2 Ｈ6 、またはこれらの混合ガス、Ｃｐ2 Ｍｇ
（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）等が挙げら
れる。
【００２８】量子ドットおよびキャップ層を成長させる
ときの原料供給法を含む結晶成長方法は、気相成長法に
従えばよく、特にＭＯＣＶＤ、ＭＢＥなどが好ましい方
法として挙げられる。
ときの原料供給法を含む結晶成長方法は、気相成長法に
従えばよく、特にＭＯＣＶＤ、ＭＢＥなどが好ましい方
法として挙げられる。
【００２９】個々の量子ドットの大きさ、形状、また量
子ドットの分散の度合いは、アンチサーファクタントの
供給量、量子ドットの成長温度、ベース材料の組成をパ
ラメータとして変化させることによって制御することが
できる。
子ドットの分散の度合いは、アンチサーファクタントの
供給量、量子ドットの成長温度、ベース材料の組成をパ
ラメータとして変化させることによって制御することが
できる。
【００３０】以上は、１つの量子ドット構造を製造する
方法であるが、これを繰り返すことによって、多重の量
子ドット構造を容易に形成することができる。即ち、図
２に５段の例を挙げて示すように、先ず、ベース層Ｂの
上面に対するキャップ材料の供給によって量子ドットｄ
１とキャップ層Ｂ１とを形成し量子ドット構造となった
状態で、この量子ドットとキャップ層との組を１段とし
て数える。そのキャップ層Ｂ１の上面を新たにベース面
として、再びキャップ材料を供給し、量子ドットｄ２と
キャップ層Ｂ２との組を成長させるという繰り返しの態
様にて、最初のベース層Ｂ上に、量子ドットとキャップ
層との組を（ｄ１、Ｂ１）〜（ｄ５、Ｂ５）として、５
段まで積層し、多重量子ドット構造とするのである。
方法であるが、これを繰り返すことによって、多重の量
子ドット構造を容易に形成することができる。即ち、図
２に５段の例を挙げて示すように、先ず、ベース層Ｂの
上面に対するキャップ材料の供給によって量子ドットｄ
１とキャップ層Ｂ１とを形成し量子ドット構造となった
状態で、この量子ドットとキャップ層との組を１段とし
て数える。そのキャップ層Ｂ１の上面を新たにベース面
として、再びキャップ材料を供給し、量子ドットｄ２と
キャップ層Ｂ２との組を成長させるという繰り返しの態
様にて、最初のベース層Ｂ上に、量子ドットとキャップ
層との組を（ｄ１、Ｂ１）〜（ｄ５、Ｂ５）として、５
段まで積層し、多重量子ドット構造とするのである。
【００３１】多重量子ドット構造の各段に形成される量
子ドットのバンドギャップは、そのベース層の材料のバ
ンドギャップよりも小さくなるように、供給するキャッ
プ材料を選択すればよい。多重量子ドット構造におい
て、各段の量子ドットとその周囲の材料とのバンドギャ
ップの関係がこの条件を満足するのであれば、各段のキ
ャップ材料同士は、互いに異なるバンドギャップでもよ
い。
子ドットのバンドギャップは、そのベース層の材料のバ
ンドギャップよりも小さくなるように、供給するキャッ
プ材料を選択すればよい。多重量子ドット構造におい
て、各段の量子ドットとその周囲の材料とのバンドギャ
ップの関係がこの条件を満足するのであれば、各段のキ
ャップ材料同士は、互いに異なるバンドギャップでもよ
い。
【００３２】本発明によって得られる量子ドット構造
は、図３に示すように、半導体発光素子における発光現
象に係る部分として好ましく利用することができる。そ
の発光現象が、電子またはホールの注入によって量子ド
ット中において電子とホールとが再結合し発光する現象
である場合、ベース材料、キャップ材料のバンドギャッ
プよりも、量子ドットを構成する材料のバンドギャップ
を小さくすることが必要となる。このような関係を満た
す好ましいキャップ材料としては、上記したようにＡｌ
ＧａＮが挙げられる。また、その場合、量子ドットとの
大きなバンドギャップの差を得るため、ベース材料もＡ
ｌＧａＮとするのが好ましい。
は、図３に示すように、半導体発光素子における発光現
象に係る部分として好ましく利用することができる。そ
の発光現象が、電子またはホールの注入によって量子ド
ット中において電子とホールとが再結合し発光する現象
である場合、ベース材料、キャップ材料のバンドギャッ
プよりも、量子ドットを構成する材料のバンドギャップ
を小さくすることが必要となる。このような関係を満た
す好ましいキャップ材料としては、上記したようにＡｌ
ＧａＮが挙げられる。また、その場合、量子ドットとの
大きなバンドギャップの差を得るため、ベース材料もＡ
ｌＧａＮとするのが好ましい。
【００３３】本発明による量子ドット構造の製造方法を
用いたＧａＮ系発光素子の製造例を図３に示す。同図で
は、説明のために簡単な構造のＬＥＤを例として示して
いる。同図に示すように、結晶基板１上に、ＧａＮ系材
料からなる結晶層を順次成長させて積み重ね、上記説明
によって形成される量子ドット構造３を含む積層体Ｓを
形成し、これにｐ型側の電極６とｎ型側の電極７を設け
て構成する。層２はｎ型コンタクト層、層４はベース層
Ｂ（ｎ型クラッド層）と対をなすｐ型クラッド層、層５
はｐ型コンタクト層であり、いずれもＧａＮ系材料から
なる。
用いたＧａＮ系発光素子の製造例を図３に示す。同図で
は、説明のために簡単な構造のＬＥＤを例として示して
いる。同図に示すように、結晶基板１上に、ＧａＮ系材
料からなる結晶層を順次成長させて積み重ね、上記説明
によって形成される量子ドット構造３を含む積層体Ｓを
形成し、これにｐ型側の電極６とｎ型側の電極７を設け
て構成する。層２はｎ型コンタクト層、層４はベース層
Ｂ（ｎ型クラッド層）と対をなすｐ型クラッド層、層５
はｐ型コンタクト層であり、いずれもＧａＮ系材料から
なる。
【００３４】図３の例における伝導型（ｐ型、ｎ型）の
上下位置関係は、伝導型を形成するための加工上の理由
から、結晶基板側をｎ型とし上層側をｐ型とする一般的
なものとなっている。また、同図の例では、結晶基板に
絶縁体（サファイア結晶基板）を用いており、層２の上
面を露出させ、その面に電極７を設けるという電極の配
置となっている。しかし、ｐ／ｎ型の上下が逆の態様
や、結晶基板が導電性を有する場合の電極配置なども自
由に選択してよい。
上下位置関係は、伝導型を形成するための加工上の理由
から、結晶基板側をｎ型とし上層側をｐ型とする一般的
なものとなっている。また、同図の例では、結晶基板に
絶縁体（サファイア結晶基板）を用いており、層２の上
面を露出させ、その面に電極７を設けるという電極の配
置となっている。しかし、ｐ／ｎ型の上下が逆の態様
や、結晶基板が導電性を有する場合の電極配置なども自
由に選択してよい。
【００３５】図３の量子ドット構造３におけるベース層
Ｂとキャップ層Ｃの伝導型は、同じであっても、互いに
異なるものであってもよく、発光素子における発光部分
としてどのように用いるかによって選択すればよい。図
３の例では、量子ドット構造３は、第１伝導型（図では
ｎ型）のベース層Ｂ（ｎ型クラッド層として機能する）
と、多数の量子ドットｄ（アンドープ）と、キャップ層
Ｃ（アンドープ）とからなり、その上にさらにｐ型クラ
ッド層４が形成されている。また、図３のベース層Ｂを
アンドープとし、その下側にｎ型のクラッド層を別途設
けた構造としてもよい。
Ｂとキャップ層Ｃの伝導型は、同じであっても、互いに
異なるものであってもよく、発光素子における発光部分
としてどのように用いるかによって選択すればよい。図
３の例では、量子ドット構造３は、第１伝導型（図では
ｎ型）のベース層Ｂ（ｎ型クラッド層として機能する）
と、多数の量子ドットｄ（アンドープ）と、キャップ層
Ｃ（アンドープ）とからなり、その上にさらにｐ型クラ
ッド層４が形成されている。また、図３のベース層Ｂを
アンドープとし、その下側にｎ型のクラッド層を別途設
けた構造としてもよい。
【００３６】上記したように、発光素子では、ベース材
料およびキャップ材料の各々のバンドギャップの大きさ
は、ともにドット材料のバンドギャップの大きさよりも
大きいものとする。これは、発光部である量子ドットに
電子およびホールを効率よく注入するためである。
料およびキャップ材料の各々のバンドギャップの大きさ
は、ともにドット材料のバンドギャップの大きさよりも
大きいものとする。これは、発光部である量子ドットに
電子およびホールを効率よく注入するためである。
【００３７】結晶基板は、ＧａＮ系結晶が成長可能なも
のであればよく、例えば、従来からＧａＮ系結晶を成長
させる際に汎用されている、サファイア、水晶、ＳｉＣ
等が挙げられる。なかでも、サファイアのＣ面、Ａ面、
６Ｈ−ＳｉＣ基板、特にＣ面サファイア基板が好まし
い。またこれら材料の表面に、ＧａＮ系結晶との格子定
数や熱膨張係数の違いを緩和するためのＺｎＯ、ＭｇＯ
やＡｌＮ等のバッファー層を設けたものであっても良
く、さらにはＧａＮ系結晶の薄膜を表層に有するもので
もよい。図３の例では、基礎となるサファイア結晶基板
１ａ上に、格子整合性を改善するためのバッファー層１
ｂが形成されたものを結晶基板１として用いている。
のであればよく、例えば、従来からＧａＮ系結晶を成長
させる際に汎用されている、サファイア、水晶、ＳｉＣ
等が挙げられる。なかでも、サファイアのＣ面、Ａ面、
６Ｈ−ＳｉＣ基板、特にＣ面サファイア基板が好まし
い。またこれら材料の表面に、ＧａＮ系結晶との格子定
数や熱膨張係数の違いを緩和するためのＺｎＯ、ＭｇＯ
やＡｌＮ等のバッファー層を設けたものであっても良
く、さらにはＧａＮ系結晶の薄膜を表層に有するもので
もよい。図３の例では、基礎となるサファイア結晶基板
１ａ上に、格子整合性を改善するためのバッファー層１
ｂが形成されたものを結晶基板１として用いている。
【００３８】
【実施例】本実施例では、本発明による量子ドット構造
の製造方法を用いながら、図３に示す構造のＬＥＤを実
際に製作した。本実施例では、量子ドット構造部分にお
けるベース材料をＡｌＧａＮとし、キャップ材料として
ＡｌＧａＮを原料供給することによって、ＡｌＧａＮベ
ース層Ｂと、量子ドットｄと、ＡｌＧａＮキャップ層Ｃ
とからなる量子ドット構造３を、発光素子中に形成した
例である。量子ドット構造３は、ベース層（ｎ型クラッ
ド層）ＢをＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎとし、キャップ層Ｃをア
ンドープのＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎとした。このとき、形成
された量子ドットの組成を調べたところ、Ａｌは検出限
界以下であり、実質的にＧａＮとして扱える組成であっ
た。また、ｐ型クラッド層４の材料は、Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎとした。
の製造方法を用いながら、図３に示す構造のＬＥＤを実
際に製作した。本実施例では、量子ドット構造部分にお
けるベース材料をＡｌＧａＮとし、キャップ材料として
ＡｌＧａＮを原料供給することによって、ＡｌＧａＮベ
ース層Ｂと、量子ドットｄと、ＡｌＧａＮキャップ層Ｃ
とからなる量子ドット構造３を、発光素子中に形成した
例である。量子ドット構造３は、ベース層（ｎ型クラッ
ド層）ＢをＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎとし、キャップ層Ｃをア
ンドープのＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎとした。このとき、形成
された量子ドットの組成を調べたところ、Ａｌは検出限
界以下であり、実質的にＧａＮとして扱える組成であっ
た。また、ｐ型クラッド層４の材料は、Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎとした。
【００３９】〔結晶基板１の形成〕最も基礎の結晶基板
１ａとしてはサファイアＣ面基板を用いた。まずこのサ
ファイア基板１ａをＭＯＣＶＤ装置内に配置し、水素雰
囲気下で１２００℃まで昇温し、サーマルエッチングを
行った。その後温度を５００℃まで下げＡｌ原料として
ＴＭＡ、Ｎ原料としてアンモニアを流し、ＡｌＮ低温バ
ッファー層１ｂを３０ｎｍ成長させ、結晶基板１を得
た。
１ａとしてはサファイアＣ面基板を用いた。まずこのサ
ファイア基板１ａをＭＯＣＶＤ装置内に配置し、水素雰
囲気下で１２００℃まで昇温し、サーマルエッチングを
行った。その後温度を５００℃まで下げＡｌ原料として
ＴＭＡ、Ｎ原料としてアンモニアを流し、ＡｌＮ低温バ
ッファー層１ｂを３０ｎｍ成長させ、結晶基板１を得
た。
【００４０】〔ｎ型コンタクト層２の形成〕成長温度を
１０００℃に昇温し、Ｇａ原料としてＴＭＧ、Ｎ原料と
してアンモニア、ドーパント原料としてシランを流し、
ｎ型ＧａＮコンタクト層２を３μｍ成長させた。
１０００℃に昇温し、Ｇａ原料としてＴＭＧ、Ｎ原料と
してアンモニア、ドーパント原料としてシランを流し、
ｎ型ＧａＮコンタクト層２を３μｍ成長させた。
【００４１】〔量子ドット構造３の形成〕 ベース層Ｂの形成；成長温度を１１００℃とし、ＴＭ
Ａ、ＴＭＧ、アンモニア、ドーパント原料としてシラン
を供給し、ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるベース層Ｂ
を０．５μｍ成長させた。ベース層Ｂは、ｎ型クラッド
層としての機能を果たす層である。
Ａ、ＴＭＧ、アンモニア、ドーパント原料としてシラン
を供給し、ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるベース層Ｂ
を０．５μｍ成長させた。ベース層Ｂは、ｎ型クラッド
層としての機能を果たす層である。
【００４２】ベース面の表面処理；温度を１０００℃
とし、Ｈ2 ガスをキャリアとしてテトラエチルシランを
供給し、ベース面に１０秒間接触させた。
とし、Ｈ2 ガスをキャリアとしてテトラエチルシランを
供給し、ベース面に１０秒間接触させた。
【００４３】量子ドットｄとキャップ層Ｃの形成；成
長温度を１１００℃とし、ＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア
を供給したところ、先ずベース面上には量子ドットｄが
成長し、さらにこれを内部に埋め込むように、ＡｌＧａ
Ｎキャップ層Ｃが成長した。上記したように、量子ドッ
トを構成する材料は実質的にＧａＮと言えるものであっ
た。キャップ層Ｃの層厚は２０ｎｍとした。
長温度を１１００℃とし、ＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア
を供給したところ、先ずベース面上には量子ドットｄが
成長し、さらにこれを内部に埋め込むように、ＡｌＧａ
Ｎキャップ層Ｃが成長した。上記したように、量子ドッ
トを構成する材料は実質的にＧａＮと言えるものであっ
た。キャップ層Ｃの層厚は２０ｎｍとした。
【００４４】〔ｐ型クラッド層４の形成〕成長温度を１
１００℃とし、ＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア、ドーパン
ト原料としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム
（Ｃｐ2 Ｍｇ）を供給し、ｐ型Ａｌ 0.15Ｇａ0.85Ｎから
なるクラッド層４を０．５μｍ成長させた。
１００℃とし、ＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア、ドーパン
ト原料としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム
（Ｃｐ2 Ｍｇ）を供給し、ｐ型Ａｌ 0.15Ｇａ0.85Ｎから
なるクラッド層４を０．５μｍ成長させた。
【００４５】〔ｐ型コンタクト層５の形成〕成長温度を
１０００℃とし、ＴＭＧ、アンモニア、およびドーパン
ト原料としてＣｐ2 Ｍｇを供給し、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層５を１μｍ成長させた。
１０００℃とし、ＴＭＧ、アンモニア、およびドーパン
ト原料としてＣｐ2 Ｍｇを供給し、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層５を１μｍ成長させた。
【００４６】〔電極の形成等〕試料を装置から取り出
し、窒素雰囲気、８００℃で２０分間アニール処理を行
った。最後に、ｐ型コンタクト層５の上にｐ型電極６を
形成し、また、ドライエッチングにより積層体の上面か
らｐ型層と量子ドット構造の一部をエッチング除去し、
ｎ型コンタクト層２の上面を露出させ、ｎ型電極７を形
成し、ＬＥＤとした。
し、窒素雰囲気、８００℃で２０分間アニール処理を行
った。最後に、ｐ型コンタクト層５の上にｐ型電極６を
形成し、また、ドライエッチングにより積層体の上面か
らｐ型層と量子ドット構造の一部をエッチング除去し、
ｎ型コンタクト層２の上面を露出させ、ｎ型電極７を形
成し、ＬＥＤとした。
【００４７】このＬＥＤを、Ｔｏ−１８ステム台にマウ
ントし、２０ｍＡでの光度の測定を行ったところ、５０
ｍｃｄであり、優れた発光特性を有する発光素子である
ことがわかった。
ントし、２０ｍＡでの光度の測定を行ったところ、５０
ｍｃｄであり、優れた発光特性を有する発光素子である
ことがわかった。
【００４８】
【発明の効果】以上のように、本発明の製造方法によっ
て、より原料供給の工程を簡略化してＧａＮ系量子ドッ
ト構造を製造できるようになり、ＧａＮ系半導体発光素
子の製造にも、発光部分の製造方法として好ましく取り
入れることができるようになった。
て、より原料供給の工程を簡略化してＧａＮ系量子ドッ
ト構造を製造できるようになり、ＧａＮ系半導体発光素
子の製造にも、発光部分の製造方法として好ましく取り
入れることができるようになった。
【図１】本発明の製造方法によってＧａＮ系量子ドット
構造が形成される様子を示す断面図である。同図では、
他の層と区別するために、ベース層にハッチングを施し
ている。また、図中の量子ドットは、存在を示すための
模式的な表現であって、現実の量子ドットの形状とは無
関係である。
構造が形成される様子を示す断面図である。同図では、
他の層と区別するために、ベース層にハッチングを施し
ている。また、図中の量子ドットは、存在を示すための
模式的な表現であって、現実の量子ドットの形状とは無
関係である。
【図２】図１に示す製造方法を繰り返すことによって得
られるＧａＮ系の多重量子ドット構造の一例を示す断面
図である。同図では、断面を示すハッチングを省略して
いる。
られるＧａＮ系の多重量子ドット構造の一例を示す断面
図である。同図では、断面を示すハッチングを省略して
いる。
【図３】本発明によって製造されたＧａＮ系発光素子の
一例を示す断面図である。同図では、説明のために、各
層の厚み、量子ドット・電極の寸法などを誇張して示し
ており、実際の比率とは異なる。また、他の層と区別す
るために、電極、ベース層、キャップ層にハッチングを
施している。
一例を示す断面図である。同図では、説明のために、各
層の厚み、量子ドット・電極の寸法などを誇張して示し
ており、実際の比率とは異なる。また、他の層と区別す
るために、電極、ベース層、キャップ層にハッチングを
施している。
ａ キャップ材料を形成するための原料ガス Ｂ ベース層 Ｃ キャップ層 ｄ 量子ドット Ｓ アンチサーファクタント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 悟 北海道札幌市中央区宮の森一条13丁目２− ３ ソレアード宮の森３−２ (72)発明者 青柳 克信 埼玉県和光市広沢２番１号 理化学研究所 内 (72)発明者 大内 洋一郎 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 岡川 広明 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 只友 一行 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内
Claims (5)
- 【請求項１】 ＧａＮ系材料からなる結晶層をベース層
とし、該ベース層の上面をベース面として、該ベース面
の表面状態をアンチサーファクタントによって変化さ
せ、３元以上の組成を有しかつ下記（ｉ）の格子整合性
を有するＧａＮ系材料（Ａ）を、気相成長法にてベース
面に供給することによって、 供給したＧａＮ系材料（Ａ）とは異なる組成比のＧａＮ
系材料からなり、ベース面上に分散する量子ドットと、 供給したＧａＮ系材料（Ａ）と同じ組成比のＧａＮ系材
料からなり、前記量子ドットを埋め込んでベース面上に
成長する結晶層とを、形成する工程を有することを特徴
とするＧａＮ系量子ドット構造の製造方法。 （ｉ）ベース面の表面状態を変化させるような表面処理
を施すことなく、該ベース面上にＧａＮ系材料（Ａ）を
直接的に結晶成長させたとき、該ベース面上に膜状に結
晶成長し得るような、ベース層のＧａＮ系材料に対する
格子整合性。 - 【請求項２】 上記量子ドットを埋め込んでベース面上
に成長する結晶層を新たにベース層とする繰り返しの態
様にて、量子ドットとこれを埋め込む結晶層との形成を
繰り返し、それによって最初のベース面上に、量子ドッ
トとこれを埋め込む結晶層との組を１段としてこれを２
段以上積層し、多重の量子ドット構造とするものである
請求項１記載のＧａＮ系量子ドット構造の製造方法。 - 【請求項３】 量子ドットの材料のバンドギャップが、
該量子ドット形成のベース面となるベース層の材料およ
び該量子ドットを埋め込む結晶層の材料の各々のバンド
ギャップよりも小さくなるように、ベース層の材料と供
給するＧａＮ系材料（Ａ）とを選択するものである請求
項１または２記載のＧａＮ系量子ドット構造の製造方
法。 - 【請求項４】 ベース層の材料および供給するＧａＮ系
材料（Ａ）をＡｌＧａＮとして、そのＡｌＧａＮよりも
Ａｌ成分の減少した組成比の材料からなる量子ドットを
形成するものである請求項１記載のＧａＮ系量子ドット
構造の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の製造方
法を用い、該製造方法によって得られるＧａＮ系量子ド
ット構造を、発光に係る部分として形成することを特徴
とするＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15584198A JP3667995B2 (ja) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | ＧａＮ系量子ドット構造の製造方法およびその用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15584198A JP3667995B2 (ja) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | ＧａＮ系量子ドット構造の製造方法およびその用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11354840A true JPH11354840A (ja) | 1999-12-24 |
| JP3667995B2 JP3667995B2 (ja) | 2005-07-06 |
Family
ID=15614675
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15584198A Expired - Fee Related JP3667995B2 (ja) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | ＧａＮ系量子ドット構造の製造方法およびその用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3667995B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6352884B1 (en) * | 1999-03-19 | 2002-03-05 | Nec Corporation | Method for growing crystals having impurities and crystals prepared thereby |
| US6475882B1 (en) | 1999-12-20 | 2002-11-05 | Nitride Semiconductors Co., Ltd. | Method for producing GaN-based compound semiconductor and GaN-based compound semiconductor device |
| WO2003028118A1 (fr) * | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Nagoya Industrial Science Research Institute | Point quantique de nitrure du groupe iii et son procede de production |
| US6610606B2 (en) | 2001-03-27 | 2003-08-26 | Shiro Sakai | Method for manufacturing nitride compound based semiconductor device using an RIE to clean a GaN-based layer |
| US6861270B2 (en) | 2000-06-01 | 2005-03-01 | Shiro Sakai | Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor and light emitting element |
| US6884647B2 (en) | 2000-09-22 | 2005-04-26 | Shiro Sakai | Method for roughening semiconductor surface |
| US7005685B2 (en) | 2002-02-28 | 2006-02-28 | Shiro Sakai | Gallium-nitride-based compound semiconductor device |
| US7015511B2 (en) | 2001-06-29 | 2006-03-21 | Nitride Semiconductors Co., Ltd. | Gallium nitride-based light emitting device and method for manufacturing the same |
| JP2006135311A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-05-25 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 窒化物半導体を用いた発光ダイオード |
| USRE40163E1 (en) | 2000-11-30 | 2008-03-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Semiconductor light-emitting element |
| USRE40485E1 (en) | 2000-12-04 | 2008-09-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Semiconductor light-emitting element |
| US8017931B2 (en) * | 2002-12-10 | 2011-09-13 | Lg Innotek Co., Ltd | LED and fabrication method thereof |
-
1998
- 1998-06-04 JP JP15584198A patent/JP3667995B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6352884B1 (en) * | 1999-03-19 | 2002-03-05 | Nec Corporation | Method for growing crystals having impurities and crystals prepared thereby |
| US6475882B1 (en) | 1999-12-20 | 2002-11-05 | Nitride Semiconductors Co., Ltd. | Method for producing GaN-based compound semiconductor and GaN-based compound semiconductor device |
| US6861270B2 (en) | 2000-06-01 | 2005-03-01 | Shiro Sakai | Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor and light emitting element |
| US6884647B2 (en) | 2000-09-22 | 2005-04-26 | Shiro Sakai | Method for roughening semiconductor surface |
| USRE40163E1 (en) | 2000-11-30 | 2008-03-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Semiconductor light-emitting element |
| USRE40485E1 (en) | 2000-12-04 | 2008-09-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Semiconductor light-emitting element |
| US6610606B2 (en) | 2001-03-27 | 2003-08-26 | Shiro Sakai | Method for manufacturing nitride compound based semiconductor device using an RIE to clean a GaN-based layer |
| US7015511B2 (en) | 2001-06-29 | 2006-03-21 | Nitride Semiconductors Co., Ltd. | Gallium nitride-based light emitting device and method for manufacturing the same |
| WO2003028118A1 (fr) * | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Nagoya Industrial Science Research Institute | Point quantique de nitrure du groupe iii et son procede de production |
| US7005685B2 (en) | 2002-02-28 | 2006-02-28 | Shiro Sakai | Gallium-nitride-based compound semiconductor device |
| US8017931B2 (en) * | 2002-12-10 | 2011-09-13 | Lg Innotek Co., Ltd | LED and fabrication method thereof |
| JP2006135311A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-05-25 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 窒化物半導体を用いた発光ダイオード |
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