JPS5814400B2 - 燐化ガリウム赤色発光素子の液相成長法 - Google Patents
燐化ガリウム赤色発光素子の液相成長法Info
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- JPS5814400B2 JPS5814400B2 JP52033993A JP3399377A JPS5814400B2 JP S5814400 B2 JPS5814400 B2 JP S5814400B2 JP 52033993 A JP52033993 A JP 52033993A JP 3399377 A JP3399377 A JP 3399377A JP S5814400 B2 JPS5814400 B2 JP S5814400B2
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- gap layer
- layer
- liquid phase
- light emitting
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は液相成長方法に係り、特に高効率の発光効率
を示す燐化ガリウム赤色発光素子の液相成長法に関する
。
を示す燐化ガリウム赤色発光素子の液相成長法に関する
。
燐化ガリウム(GaP)を用いた赤色発光素子の発光中
心は亜鉛(Zn)と酸素(0)の最近接対であり、発光
はP領域で生じることが知られている。
心は亜鉛(Zn)と酸素(0)の最近接対であり、発光
はP領域で生じることが知られている。
従って発光効率を高くするには第1にP領域への電子の
注入率を高めること、第2に発光領域でのZn−Xtの
濃度を上げること、第3に発光に寄与しない非発光再結
合中心を減らすことが必要である。
注入率を高めること、第2に発光領域でのZn−Xtの
濃度を上げること、第3に発光に寄与しない非発光再結
合中心を減らすことが必要である。
これらの条件のうち前2者は不純物濃度を最適条件に制
御する事によってある程度達成できるが、非発光中心に
関係したものは、非発光中心自体も同定されておらず具
体的施策に乏しかった。
御する事によってある程度達成できるが、非発光中心に
関係したものは、非発光中心自体も同定されておらず具
体的施策に乏しかった。
従来、GaPの液相成長装置はカーボン、石英或いはボ
ロンナイトライド(BN)等で構成されている。
ロンナイトライド(BN)等で構成されている。
例えばカーボンで構成された第1図に示すような液相成
長装置で、n型GaP基板にn型GaP層及びp型Ga
P層を順次形成させる場合、次のようにして行う。
長装置で、n型GaP基板にn型GaP層及びp型Ga
P層を順次形成させる場合、次のようにして行う。
まず、カーボン本体11に備えた溶液溜にテルル(Te
)、GaP多結晶を含むGa溶液12を収容し、n型G
aP基板14を収容した摺動板13をスライドさせ、上
記溶液とn型GaP基板を接触させn型GaP層を成長
させる。
)、GaP多結晶を含むGa溶液12を収容し、n型G
aP基板14を収容した摺動板13をスライドさせ、上
記溶液とn型GaP基板を接触させn型GaP層を成長
させる。
次にこの装置で上記溶液溜にZn,GaP結晶を含むG
a溶液12を収容し、上記と同様にしてp型GaP層を
成長させる。
a溶液12を収容し、上記と同様にしてp型GaP層を
成長させる。
このように、n型GaP基板にn型GaP層及びp型G
aP層を、同じ成長装置を用いて行っている。
aP層を、同じ成長装置を用いて行っている。
ところでこのようにn型GaP層及びpWGaP層と同
じ材質の成長装置で形成したGaP赤色発光素子は、発
光効率が低く高々エポキシモールドなしで2係程度であ
る。
じ材質の成長装置で形成したGaP赤色発光素子は、発
光効率が低く高々エポキシモールドなしで2係程度であ
る。
そこで本発明者等は、この種のGaP赤色発光素子で発
光効率が低くなる原因について種々検討を行った結果、
n型GaP基板上のn型GaP層に含む酸素濃度を低く
することにより、発光効率が向上することを見出した。
光効率が低くなる原因について種々検討を行った結果、
n型GaP基板上のn型GaP層に含む酸素濃度を低く
することにより、発光効率が向上することを見出した。
そしてこのn型GaP層に酸素を少しでも少なくするた
めに、本発明者等はn型GaP層を液相成長する際に、
カーボンのみで構成された液相成長装置で行い、P型G
aP層を液相成長する際に成長用溶液と接触する部分を
少なくとも石英ガラスで構成された液相成長装置で行っ
た。
めに、本発明者等はn型GaP層を液相成長する際に、
カーボンのみで構成された液相成長装置で行い、P型G
aP層を液相成長する際に成長用溶液と接触する部分を
少なくとも石英ガラスで構成された液相成長装置で行っ
た。
その結果、発光効率が大幅に向上しエポキシモールドな
しで5条以上の発光素子が得られることか判明した。
しで5条以上の発光素子が得られることか判明した。
この発明は上記実験事実に対処してなされたもので、発
光効率を5係以上得ることのできるGaP赤色発光素子
の液相成長法を提供するものである即ちこの発明はn型
GaP基板上のn型GaP層を形成する際にカーボンの
みで構成された液相成長装置を用い、p型GaP層を形
成するに際に成長用溶液と接触する部分を少なくとも石
英ガラスで構成した液相成長装置を用いて行うGaPJ
色発光素子の液相成長法である。
光効率を5係以上得ることのできるGaP赤色発光素子
の液相成長法を提供するものである即ちこの発明はn型
GaP基板上のn型GaP層を形成する際にカーボンの
みで構成された液相成長装置を用い、p型GaP層を形
成するに際に成長用溶液と接触する部分を少なくとも石
英ガラスで構成した液相成長装置を用いて行うGaPJ
色発光素子の液相成長法である。
具体的にはn型GaP層と第1図に示す装置を用い、p
型GaP層を第2図に示す装置を用いて行うものである
。
型GaP層を第2図に示す装置を用いて行うものである
。
なお第2図で21はカーボン本体、22は成長溶液、2
3.26は石英製のライニング、24は摺動板、25は
基板である。
3.26は石英製のライニング、24は摺動板、25は
基板である。
以下に燐化ガリウム発光素子に関する実験データを用い
て明らかにする。
て明らかにする。
実施例 1
基板14として厚さ300μのテルル(Te)をドープ
したn型GaP単結晶(ドナー濃度ND、2X1017
Δcゴ2)を用い、この単結晶の(iti)B面を上に
して上記第1図、全カーボン製液相成長装置の凹部に固
定する。
したn型GaP単結晶(ドナー濃度ND、2X1017
Δcゴ2)を用い、この単結晶の(iti)B面を上に
して上記第1図、全カーボン製液相成長装置の凹部に固
定する。
そしてGaP多結晶37,Te3mIを含む溶液40g
を溶液溜に入れ、Ar雰囲気中で1050℃位まで加熱
する。
を溶液溜に入れ、Ar雰囲気中で1050℃位まで加熱
する。
酸素や水の混入を防ぐためにガス置換の際には真空引き
を行い、反応系の前後にドライアイスのトラップをつけ
る。
を行い、反応系の前後にドライアイスのトラップをつけ
る。
1050℃約30分間放置してGa溶液を均一にしたの
ち、摺動板13をスライドし上記基板14を溶液12の
下部にもち来たし対接するようにする。
ち、摺動板13をスライドし上記基板14を溶液12の
下部にもち来たし対接するようにする。
次いで1℃/rln位の速度で冷却し上記基板14上に
n型GaP層を成長させてn型GaP基板を得る。
n型GaP層を成長させてn型GaP基板を得る。
成長層の厚さは70〜80μmであった。
そこでn型GaP層を30μm程度ラツピングして除去
した後、これを500ψμmの金の薄膜を蒸着して、シ
ョットキーダイオードを作り、その電気容量を測定して
n型GaP層の表面ドナー濃度NDを導き出したところ
、NDは5×10l7/Cm3であった。
した後、これを500ψμmの金の薄膜を蒸着して、シ
ョットキーダイオードを作り、その電気容量を測定して
n型GaP層の表面ドナー濃度NDを導き出したところ
、NDは5×10l7/Cm3であった。
又n型GaP層の残存酸素濃度はIXIO14/υん―
であった。
であった。
次にこの金属の薄膜を除去した後、GaP多結晶2g、
亜鉛(Zn)10mI、三酸化ガリウム(Ga203)
O−5lを含むGa溶液22を上記n型GaP層を液相
成長させる如く溶液溜に入れて1050℃位まで加熱す
る。
亜鉛(Zn)10mI、三酸化ガリウム(Ga203)
O−5lを含むGa溶液22を上記n型GaP層を液相
成長させる如く溶液溜に入れて1050℃位まで加熱す
る。
1050℃で約30分間放置してGa溶液22を均一に
したのち、摺動板24をスライドし上記n型GaP層を
形成したGaP基板25上に成長させたn型GaP層を
溶液溜下部にもち来たし対接するようにする。
したのち、摺動板24をスライドし上記n型GaP層を
形成したGaP基板25上に成長させたn型GaP層を
溶液溜下部にもち来たし対接するようにする。
次いで2℃Zmln位の速度で冷却してn型GaP層上
にp型GaP層を液相成長させ、p,n接合を形成する
。
にp型GaP層を液相成長させ、p,n接合を形成する
。
この場合ボートは第2図カーボン21と石英ガラス23
,26とを組み合わせたものを用いた。
,26とを組み合わせたものを用いた。
このp型GaP層の厚さは60〜70μmであった。
そこでp型GaP層の表面をラツピングして30μm位
残し、これにn型GaP層を成長させた時と同様金の薄
膜を蒸着してショットキーダイオードを作り、この電気
容量を測定したところp型GaP層の表面アクセプター
濃度NAは2×101I/cn3であった。
残し、これにn型GaP層を成長させた時と同様金の薄
膜を蒸着してショットキーダイオードを作り、この電気
容量を測定したところp型GaP層の表面アクセプター
濃度NAは2×101I/cn3であった。
その後n型GaP層と同様金の薄膜を除去する。
こうして得られたウエハーからQ,9ll角のチップを
切り出して電極付けを行い、発光素子を作りp型GaP
層を上に向けてTO−18ヘツダーにマウントし第3図
に示すような発光素子を得た。
切り出して電極付けを行い、発光素子を作りp型GaP
層を上に向けてTO−18ヘツダーにマウントし第3図
に示すような発光素子を得た。
なお第3図で31は発光素子チップ、32,33はホー
ム性電極、34はステム、35はリード線である。
ム性電極、34はステム、35はリード線である。
この発光素子に順方向に2mAの電流を流すことにより
、同素子は赤色発光を示し、この時のエポキシコードな
しの発光効率は平均7チを示し、今までみられない。
、同素子は赤色発光を示し、この時のエポキシコードな
しの発光効率は平均7チを示し、今までみられない。
高効率の赤色発光であった。実施例 2
実施例1と同様な方法で発光素子を作製した。
但しn型GaP層成長には第2図のポー・を用いた。
するとn型GaP層の表面ドナー濃度NDは5X101
,/(ゴ、p型GaP層のアクセプター濃度NAは2×
10l″/cnsと同一であったがn型GaP層の残存
酸素濃度は1x101”/am”であった。
,/(ゴ、p型GaP層のアクセプター濃度NAは2×
10l″/cnsと同一であったがn型GaP層の残存
酸素濃度は1x101”/am”であった。
この素子の赤色発光効率はエポキシモールドなしで平均
3.5係であった。
3.5係であった。
実施例 3
更に実験を進めて上述した実施例と同様な方法で発光素
子を作製した。
子を作製した。
但しn型GaP層成長には第1図と同様な構造の石英ガ
ラス製ボートを用いた。
ラス製ボートを用いた。
ドナー、アクセプター濃度に変化は見られなかったがn
型GaP層の残存酸素濃度は5X1015/t’3であ
った。
型GaP層の残存酸素濃度は5X1015/t’3であ
った。
この素子の発光効率はエポキシコートなしで平均1係で
あった。
あった。
そこで従来知られた方法で各発光素子の発光中心濃度を
測定したところn層の残存酸素濃度が5×1014/c
壇3を越えると発光中心濃度は減少することが明らかと
なった。
測定したところn層の残存酸素濃度が5×1014/c
壇3を越えると発光中心濃度は減少することが明らかと
なった。
これらの素子についてn型の残存酸素濃度による発光効
率の変化は第4図に示したとおりである。
率の変化は第4図に示したとおりである。
このことはn型GaP層の残存酸素濃度の多少による影
響がn型GaP層の結晶性だけでなくその上に成長する
p型GaP層の結晶性に大きな影響を与えることを示し
ている。
響がn型GaP層の結晶性だけでなくその上に成長する
p型GaP層の結晶性に大きな影響を与えることを示し
ている。
即ち、n型GaP層中の酸素はn層の少数キャリアの寿
命を下げ、発光に寄与しない電流を増加させるだけでな
くp型のGaP層に非発光中心が形成される原因となつ
ていることが確実である。
命を下げ、発光に寄与しない電流を増加させるだけでな
くp型のGaP層に非発光中心が形成される原因となつ
ていることが確実である。
以上の実験結果からn型GaP層を形成するのに全カー
ボンボートを用いるとn型GaP層の結晶性がよくなり
、n型GaP層上の空乏層及びp型GaP層の結晶性も
よくなり高発光効率のダイオードを製造できることがわ
かる。
ボンボートを用いるとn型GaP層の結晶性がよくなり
、n型GaP層上の空乏層及びp型GaP層の結晶性も
よくなり高発光効率のダイオードを製造できることがわ
かる。
実施例 4
一方p型GaP層を成長させる際第1図と同じ構造の石
英ガラス製ボートを用いて実施例1と同様にして発光素
子を作ったところ赤色発光効率は平均7係が得られた。
英ガラス製ボートを用いて実施例1と同様にして発光素
子を作ったところ赤色発光効率は平均7係が得られた。
このことは、P−LPE層の成長には、石英ガラス製の
ボートも有効であることを示す。
ボートも有効であることを示す。
これら実施例の結果を第1表にまとめた。
以上のようにp,n層の成長の際のボート材質の組み合
わせと素子の性能とは極めて顕著な相関がみられる。
わせと素子の性能とは極めて顕著な相関がみられる。
実施例 5
実施例4で述べられたp型GaP層を成長させる際第1
図の全カーボン製ボートを用いて発光素子を作ったとこ
ろ赤色発光効率はエポキシコートなしで平均2係であっ
た。
図の全カーボン製ボートを用いて発光素子を作ったとこ
ろ赤色発光効率はエポキシコートなしで平均2係であっ
た。
この理由として実施例4は発光中心濃度が多く、実施例
5のそれは少ないことが確認された。
5のそれは少ないことが確認された。
このことは実施例5においては酸素とカーボンの反応が
非常に大きいことがあげられる。
非常に大きいことがあげられる。
このためGa中の酸素が消費され充分な発光中心濃度を
形成できず発光効率を下げたものと考えられる。
形成できず発光効率を下げたものと考えられる。
この実験結果はn型GaP層中の残存酸素濃度とp型G
aP層発光中心濃度が発光効率に影響を及ぼしている。
aP層発光中心濃度が発光効率に影響を及ぼしている。
即ちボート材質をカーボンのみでn型層を液相成長させ
ることにより残存酸素濃度を5X1014/一m3以下
に押えることができ、n層の少数キャリャの寿命が長く
p型GaP層への拡散電流が増える。
ることにより残存酸素濃度を5X1014/一m3以下
に押えることができ、n層の少数キャリャの寿命が長く
p型GaP層への拡散電流が増える。
又p層を石英ガラスもしくはカーボンと石英との組み合
わせで液相成長させることによりp層の発光中心濃度が
増加し、望ましい液相成長層が得られることがわかる。
わせで液相成長させることによりp層の発光中心濃度が
増加し、望ましい液相成長層が得られることがわかる。
また上記実施例においてはn型GaP層及びp型GaP
層のドナーアクセプター濃度をある一定に設定したが、
より高い発光効率を再現性よく得るためにはn型GaP
基板のドナー濃度NDを1×101″/cr3乃至3X
101”/am”,n型GaP層を3×101”/cm
3乃至7X10’レ/c撫3又p型GaP層のアクセプ
ター濃度を2X101’%cm’乃至5×10l7/c
贋3が好ましい。
層のドナーアクセプター濃度をある一定に設定したが、
より高い発光効率を再現性よく得るためにはn型GaP
基板のドナー濃度NDを1×101″/cr3乃至3X
101”/am”,n型GaP層を3×101”/cm
3乃至7X10’レ/c撫3又p型GaP層のアクセプ
ター濃度を2X101’%cm’乃至5×10l7/c
贋3が好ましい。
なお、上記実施例1及び4ではカーボンポートでn型G
aP層を成長させた場合に成長開始温度1050℃で行
ったが1100℃で行った方がさらに効果が太きい。
aP層を成長させた場合に成長開始温度1050℃で行
ったが1100℃で行った方がさらに効果が太きい。
以上の実験事実から明らかの如く本発明は発光に寄与す
るp,n接合を構成する際n型GaP層の形成にはカー
ボンのみで構成されたボート、p型GaP層を石英ガラ
スもしくはカーボンと石英ガラスとを組合わせた構成の
ボートで形成することにより、発光効率を向上せしめる
ことである。
るp,n接合を構成する際n型GaP層の形成にはカー
ボンのみで構成されたボート、p型GaP層を石英ガラ
スもしくはカーボンと石英ガラスとを組合わせた構成の
ボートで形成することにより、発光効率を向上せしめる
ことである。
第1図及第2図はこの発明のGaP発光素子を得るため
に用いられる液相成長装置の概略的に示す構成断面図、
第3図はこの発明に係るGaP発光効率の構造を概略的
に示す断面図、第4図はこの発明のn型GaP層の残存
酸素濃度と発光効率(エポキシコートなし)との関係を
示した特性曲線図である。 第1図において11.21はカーボンボート、12.2
2は溶液、13,24は摺動板、14.25は基板、2
3.26は石英ガラスである。 第3図において、31は発光素子チップ、32,33は
オーム性電極、34はステム、35はリード線である。
に用いられる液相成長装置の概略的に示す構成断面図、
第3図はこの発明に係るGaP発光効率の構造を概略的
に示す断面図、第4図はこの発明のn型GaP層の残存
酸素濃度と発光効率(エポキシコートなし)との関係を
示した特性曲線図である。 第1図において11.21はカーボンボート、12.2
2は溶液、13,24は摺動板、14.25は基板、2
3.26は石英ガラスである。 第3図において、31は発光素子チップ、32,33は
オーム性電極、34はステム、35はリード線である。
Claims (1)
- 1 n型燐化ガリウム基板上に液相成長によりn型燐化
ガリウム層及びp型燐化ガリウム層を順次形成するに際
し、前記n型燐化ガリウム層をカーボンのみで構成され
たボートご行い、前記p型燐化ガリウム層を少なくとも
成長用溶液と接触する部分を石英ガラスで構成したボー
トで行うことを特徴とする燐化ガリウム赤色発光素子の
液相成長法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52033993A JPS5814400B2 (ja) | 1977-03-29 | 1977-03-29 | 燐化ガリウム赤色発光素子の液相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52033993A JPS5814400B2 (ja) | 1977-03-29 | 1977-03-29 | 燐化ガリウム赤色発光素子の液相成長法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS53119297A JPS53119297A (en) | 1978-10-18 |
JPS5814400B2 true JPS5814400B2 (ja) | 1983-03-18 |
Family
ID=12401993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP52033993A Expired JPS5814400B2 (ja) | 1977-03-29 | 1977-03-29 | 燐化ガリウム赤色発光素子の液相成長法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5814400B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60240699A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-11-29 | 新明和工業株式会社 | タンク車等の配管方法 |
JPS63197900U (ja) * | 1987-06-05 | 1988-12-20 |
-
1977
- 1977-03-29 JP JP52033993A patent/JPS5814400B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60240699A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-11-29 | 新明和工業株式会社 | タンク車等の配管方法 |
JPS63197900U (ja) * | 1987-06-05 | 1988-12-20 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS53119297A (en) | 1978-10-18 |
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