JPS586184A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPS586184A JPS586184A JP56102216A JP10221681A JPS586184A JP S586184 A JPS586184 A JP S586184A JP 56102216 A JP56102216 A JP 56102216A JP 10221681 A JP10221681 A JP 10221681A JP S586184 A JPS586184 A JP S586184A
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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
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/0008—Devices characterised by their operation having p-n or hi-lo junctions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体発光装置ｔｃ係り、特に緑色の発光をす
る半導体発光装置に閤するものである。
る半導体発光装置に閤するものである。
周知のように半導体をＭいえ発光ダイオードは、内部に
ｐａ ＩＩ！合を有し、そのｐ―接舎ＫＩｉ方崗電流を
流して発光させる４０である。そのダイオードの発光波
長及び効率は発光ダイオードのｐ馳接合領域を構成する
半導体材料の禁制帯幅、不義物の種類、遷移再結合過＠
０３１％Ａ等によって左右される。半導体材料の禁制帯
幅から決まる吸収端波長よりも短い波長での発光れ得ら
れ１にいから、目的の波長範囲で発光させるえめには、
まず禁制帯幅を考慮して半導体材料が遥ばれねばならな
い。
ｐａ ＩＩ！合を有し、そのｐ―接舎ＫＩｉ方崗電流を
流して発光させる４０である。そのダイオードの発光波
長及び効率は発光ダイオードのｐ馳接合領域を構成する
半導体材料の禁制帯幅、不義物の種類、遷移再結合過＠
０３１％Ａ等によって左右される。半導体材料の禁制帯
幅から決まる吸収端波長よりも短い波長での発光れ得ら
れ１にいから、目的の波長範囲で発光させるえめには、
まず禁制帯幅を考慮して半導体材料が遥ばれねばならな
い。
現在緑色の発光ダイオードとして一般的なものはＧａＰ
結晶をｐｎ ｍ舎領域の材料としえダイオードである。
結晶をｐｎ ｍ舎領域の材料としえダイオードである。
ＧａＰ結晶０１！制帯幅は約１ｍ＠ｅＶであシ、間接遷
移型の半導体結晶である。それ故、その１１発光ダイオ
ードとしても、緑色液長帯域においては長波長側にある
約ｓ ｓ ｓ ａｍ ｔでが発光波長の限界で、それよ
りＩＩ披長側の緑色発光は得られず、且つｉ九発光効率
の極めて小さいダイオードとなってしまうので参る。
移型の半導体結晶である。それ故、その１１発光ダイオ
ードとしても、緑色液長帯域においては長波長側にある
約ｓ ｓ ｓ ａｍ ｔでが発光波長の限界で、それよ
りＩＩ披長側の緑色発光は得られず、且つｉ九発光効率
の極めて小さいダイオードとなってしまうので参る。
このため、実際の緑色ダイオードとして市販されている
ものは、中性の発光中心として窒素（財）を添加し、再
結合確率を高めて効率を大きくしたものである。従って
このような窒素を添加した緑色発光ダイオードの発光ピ
ーク波長は約５５５ ｎｍよ）も長波長側にある約５６
５ ｎｍをピーク波長とし九半値幅の比較的大きな発光
となシ、緑色といっても黄色の成分がかなり含まれた黄
緑となってし壕ってい友。従来本轟の意味での縁色帯で
発光し且つ効率が高いダイオードは存在しなかつ九ので
ある。しかも応用的には発光素子と受光素子とを組み合
わせて用いる場合が多いが、受光素子の多くは５０ Ｇ
ａｍ以下の近傍に感度最大をもつのでこれより金）長
い波長の発光ダイオードを用いることは組み合せ効率と
して望ましくない。
ものは、中性の発光中心として窒素（財）を添加し、再
結合確率を高めて効率を大きくしたものである。従って
このような窒素を添加した緑色発光ダイオードの発光ピ
ーク波長は約５５５ ｎｍよ）も長波長側にある約５６
５ ｎｍをピーク波長とし九半値幅の比較的大きな発光
となシ、緑色といっても黄色の成分がかなり含まれた黄
緑となってし壕ってい友。従来本轟の意味での縁色帯で
発光し且つ効率が高いダイオードは存在しなかつ九ので
ある。しかも応用的には発光素子と受光素子とを組み合
わせて用いる場合が多いが、受光素子の多くは５０ Ｇ
ａｍ以下の近傍に感度最大をもつのでこれより金）長
い波長の発光ダイオードを用いることは組み合せ効率と
して望ましくない。
本発明は上記問題点を解決し、完全に緑色（深緑色）で
発光し且つ発光効率の高いダイオード或いはそれを用い
た発光装置を提供するものであシ、このため発光ダイオ
ードのｐｎ ８合領域の半導体結晶として、ＧａＰ結晶
とＡＡＰ結晶との混晶ＧａＡｊＰ結晶を用いることにあ
る。
発光し且つ発光効率の高いダイオード或いはそれを用い
た発光装置を提供するものであシ、このため発光ダイオ
ードのｐｎ ８合領域の半導体結晶として、ＧａＰ結晶
とＡＡＰ結晶との混晶ＧａＡｊＰ結晶を用いることにあ
る。
ＧｊｌＦ結晶の禁制帯幅紘約ｚｚａｅｖであ抄、ｋＬＰ
結晶の禁制帯幅はそれより広く約ａ、ｘｅｖであるから
、混晶Ｇａｕｌ’ｆＪ晶の禁制帯幅はｃａｐ結晶の禁制
帯幅よシも広く、従って発光ピーク波長もＧａＰ結晶の
場合よりも短波長側へ移動することが期待されるのであ
る。
結晶の禁制帯幅はそれより広く約ａ、ｘｅｖであるから
、混晶Ｇａｕｌ’ｆＪ晶の禁制帯幅はｃａｐ結晶の禁制
帯幅よシも広く、従って発光ピーク波長もＧａＰ結晶の
場合よりも短波長側へ移動することが期待されるのであ
る。
以下、実施例によって本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明による緑色発光ダイオードの断面構造例
である。ｎ型のＧａＰ結晶基板４の上に温度差液相成長
法によってｎ型のＧａ １−ｘ 鳩Ｐ結晶３を成長させ
る。液相成長のメルト材料はＧζＡ４ＧａＰ、ｎ型不純
物としての硫黄などである。窒素を添加したい時には、
例えばメルト材を囲む雰囲気ガス（例えばＨ１ガス）の
中に洲、ガスなどを混合させることで行われる。また、
成分比Ｘの値はメルト材料の中におけるＧａとｈｔの量
比を決めるなどの方法をとる。所定のｎ型Ｇａ、ｘＡＡ
ｘｌ）結晶が得られた後は、ｐ型不純物（例えばＺｎ）
が含まれたメルト材料に変えてｐｍ！のＧａ、−、鳩？
結晶２を成長させる。この時の成分比ｙは、！ＩＷ伽１
−ＸＡｊｚＰ結晶の成分比Ｘと同じにするか否かは設計
によって決められる。ＰＩｉＧｌ、、Ａ％Ｐ結晶内に窒
素を添加し丸い時に社前述したと同様な方法をとればよ
い。
である。ｎ型のＧａＰ結晶基板４の上に温度差液相成長
法によってｎ型のＧａ １−ｘ 鳩Ｐ結晶３を成長させ
る。液相成長のメルト材料はＧζＡ４ＧａＰ、ｎ型不純
物としての硫黄などである。窒素を添加したい時には、
例えばメルト材を囲む雰囲気ガス（例えばＨ１ガス）の
中に洲、ガスなどを混合させることで行われる。また、
成分比Ｘの値はメルト材料の中におけるＧａとｈｔの量
比を決めるなどの方法をとる。所定のｎ型Ｇａ、ｘＡＡ
ｘｌ）結晶が得られた後は、ｐ型不純物（例えばＺｎ）
が含まれたメルト材料に変えてｐｍ！のＧａ、−、鳩？
結晶２を成長させる。この時の成分比ｙは、！ＩＷ伽１
−ＸＡｊｚＰ結晶の成分比Ｘと同じにするか否かは設計
によって決められる。ＰＩｉＧｌ、、Ａ％Ｐ結晶内に窒
素を添加し丸い時に社前述したと同様な方法をとればよ
い。
後社アノード電極１、カソード電極５を付着せしめるの
である。アノード電極材としては例えばムｕ −Ｚｎが
用いられ、カソード電極材としては例えばムｕ−Ｇｅ−
Ｎｉ 等が用いられる。
である。アノード電極材としては例えばムｕ −Ｚｎが
用いられ、カソード電極材としては例えばムｕ−Ｇｅ−
Ｎｉ 等が用いられる。
第２図は上記のようにして得られ九結果例で、ｌｌｌ１
とｐＨのＧａＪｉｊＦ結晶の成分比を同じくした時の成
分比と発光ピーク波長の関係を示すものである。図中、
点線は窒素を両伝導型領域に添加した場合の結果である
。
とｐＨのＧａＪｉｊＦ結晶の成分比を同じくした時の成
分比と発光ピーク波長の関係を示すものである。図中、
点線は窒素を両伝導型領域に添加した場合の結果である
。
この結果から理解できるように、Ｇａ１−Ｘ嶋Ｐ結晶の
成分比Ｘを増せば発光ピーク波長は短波長側に移動し深
緑色帯域に入ることが判明し丸。窒素を添加すると、添
加しないものに比し発光ピーク波長は約２〜４ ｎｓａ
長波長側にずれるが、発光効率は約２倍向上することが
判つ九ので、窒素添加Ｏ効果＃１ＧａＰの場合と同様に
存在する仁とが確かめられ丸。
成分比Ｘを増せば発光ピーク波長は短波長側に移動し深
緑色帯域に入ることが判明し丸。窒素を添加すると、添
加しないものに比し発光ピーク波長は約２〜４ ｎｓａ
長波長側にずれるが、発光効率は約２倍向上することが
判つ九ので、窒素添加Ｏ効果＃１ＧａＰの場合と同様に
存在する仁とが確かめられ丸。
次に、本発明によって得られ九ｎｗ及びｐＨのＧ町−ｘ
鳩Ｐ成長層の成分比Ｘと発光効率の関係を第３図に示す
。
鳩Ｐ成長層の成分比Ｘと発光効率の関係を第３図に示す
。
成分比Ｉが０．０５以下でｄＧａＦＧａＰ結晶のの場合
と殆ど変らないが、Ｘを増加させてＯ，Ｓ以上になると
外部量子効率が極端に低下することが判った。この極端
に低下し九成長ウェハーにおいては結晶の反シが観測さ
れ、を九ｐｍ接金部に欠陥が発生している場合も多いこ
とから外部量子効率の低下はＧａＰ結晶とＧａ、ｘＡＬ
ｘＰ結晶との格子定数の違い及び熱膨張係数の違いＫよ
る歪が％ Ｉ”接合部に悪影譬を与えて歪中欠陥を発生
させている仁とによるものと考えられる。従って、実用
的な成分比ｘ ＨＧａｓ −ｘ □ Ｐ結晶においてＯ
（ｘ≦ｏ、ｓであることが見出され丸。本発明によって
、発光ピーク波長が約・５６２ ｎｕｓから約１１１ｎ
ｍｔでの純緑色また紘深緑色帯域の任意の値を選ぶこと
ができ、且つ発光効率の高いダイオードが得られるので
工業的価値はすこぶる大きいものとなる。
と殆ど変らないが、Ｘを増加させてＯ，Ｓ以上になると
外部量子効率が極端に低下することが判った。この極端
に低下し九成長ウェハーにおいては結晶の反シが観測さ
れ、を九ｐｍ接金部に欠陥が発生している場合も多いこ
とから外部量子効率の低下はＧａＰ結晶とＧａ、ｘＡＬ
ｘＰ結晶との格子定数の違い及び熱膨張係数の違いＫよ
る歪が％ Ｉ”接合部に悪影譬を与えて歪中欠陥を発生
させている仁とによるものと考えられる。従って、実用
的な成分比ｘ ＨＧａｓ −ｘ □ Ｐ結晶においてＯ
（ｘ≦ｏ、ｓであることが見出され丸。本発明によって
、発光ピーク波長が約・５６２ ｎｕｓから約１１１ｎ
ｍｔでの純緑色また紘深緑色帯域の任意の値を選ぶこと
ができ、且つ発光効率の高いダイオードが得られるので
工業的価値はすこぶる大きいものとなる。
本発明の精神を逸脱し１％／％範囲で種々の製造条件、
構造の変化をとりうることはいう壕で４ない。
構造の変化をとりうることはいう壕で４ない。
第１図は、本発明によるＧｓＭＰ緑色発光ダイオードの
断面構造例。 第２図は、本発明によるＧ町−ｘＡＬｘＰ緑色発光ダイ
オードの成分比Ｘと発光ビータ波長の関係を表すグラフ
。 第３図社、本発明によるＧａ１−ｘＡｊ、Ｉ’縁色発光
ダイオードの成分比Ｘと外部量子効率の関係を表すグラ
フである。 １．５−・電極；２，３・−結晶成長層：４・・・結晶
基板。 特許出願人： スタンレー電気株式金社代理人：弁理士
海津保三 同 ： 弁理士 平 山 −串 第１ 第２図 入（ｎｍ］ へ炒Ｘ 第３ｖＡ 人９眞） Ｘ
断面構造例。 第２図は、本発明によるＧ町−ｘＡＬｘＰ緑色発光ダイ
オードの成分比Ｘと発光ビータ波長の関係を表すグラフ
。 第３図社、本発明によるＧａ１−ｘＡｊ、Ｉ’縁色発光
ダイオードの成分比Ｘと外部量子効率の関係を表すグラ
フである。 １．５−・電極；２，３・−結晶成長層：４・・・結晶
基板。 特許出願人： スタンレー電気株式金社代理人：弁理士
海津保三 同 ： 弁理士 平 山 −串 第１ 第２図 入（ｎｍ］ へ炒Ｘ 第３ｖＡ 人９眞） Ｘ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） ＧａＰ結晶を基板とし、その上帆成長したＧ
Ｍ、−ｘＡＬｘＰ紬晶内Ｋ ｐｎ接合が形成されており
、且つ成分比Ｘの値が０ （ｘ≦０．３の範囲にあるこ
とを特徴とする半導体発光装置。 （２） 成長した前記Ｇａ ｍ −ｘ 嶋？結晶のａ
ｌｌ領域かｐＨ領域の少くとも１つの領械に窒素が添加
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の半導体発光装置。 （１） 前記ＧａＰ結晶を基板とし、その上に成長し
た鎗記Ｇａ、−ｘＡＡ、？結晶内にｐｍ接合が形成され
てシに、且つ少なくともＧＪＩＰ結晶Ｋ１１ｉｌ！する
伝導蓋領域の成分比Ｘの値がＯ（ｘ≦ｏ、ｓ ０１ｉｓ
ｅｃナサれることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記−の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56102216A JPS586184A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56102216A JPS586184A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS586184A true JPS586184A (ja) | 1983-01-13 |
Family
ID=14321464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56102216A Pending JPS586184A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS586184A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS642115A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-06 | Casio Comput Co Ltd | Operator managing system |
| US5442201A (en) * | 1993-03-25 | 1995-08-15 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device with nitrogen doping |
| JPH0949463A (ja) * | 1995-08-08 | 1997-02-18 | Hidemitsu Mitsusaka | ガソリン燃料活性化装置 |
-
1981
- 1981-07-02 JP JP56102216A patent/JPS586184A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS642115A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-06 | Casio Comput Co Ltd | Operator managing system |
| US5442201A (en) * | 1993-03-25 | 1995-08-15 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device with nitrogen doping |
| JPH0949463A (ja) * | 1995-08-08 | 1997-02-18 | Hidemitsu Mitsusaka | ガソリン燃料活性化装置 |
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