JPS5916393A - 青色発光素子 - Google Patents
青色発光素子Info
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- JPS5916393A JPS5916393A JP57126465A JP12646582A JPS5916393A JP S5916393 A JPS5916393 A JP S5916393A JP 57126465 A JP57126465 A JP 57126465A JP 12646582 A JP12646582 A JP 12646582A JP S5916393 A JPS5916393 A JP S5916393A
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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
- H01L33/0037—Devices characterised by their operation having a MIS barrier layer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (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】
本発明は青色発光素子、特に新規なＺｎ８ｅ（セレン化
亜鉛）を用いたＭＩＳ形青色発光素子に関する。
亜鉛）を用いたＭＩＳ形青色発光素子に関する。
現在、青色発光素子としてはＧａＮ（窒化ガリウム）、
Ｓ ７０（炭化シリコン）の材料からなるものが開発さ
れ、商品化−小手前まできている。
Ｓ ７０（炭化シリコン）の材料からなるものが開発さ
れ、商品化−小手前まできている。
ところが、Ｚｎ Ｓｅは室温で２．７ｅＶと広いバンド
ギャップをもつため青色発光素子材料として有望視され
ているにもかかわらず実用化されていない。その原因と
しては従来の液相、気相成長方法で育成したＺｎ５ｅ結
晶には双晶が多く、且つ不純物濃度の制御が非常に困難
であるため所望の発光色を得ることができ彦かったこと
が挙げられる。まだ従来法では成長中にＣｉｕあるいは
Ｎａ等の不所望な不純物が混入してしまい、これら不所
望な不純物によシ緑色、赤色等の発光センターが形成さ
れるため純粋な青色発光が得られなかった。
ギャップをもつため青色発光素子材料として有望視され
ているにもかかわらず実用化されていない。その原因と
しては従来の液相、気相成長方法で育成したＺｎ５ｅ結
晶には双晶が多く、且つ不純物濃度の制御が非常に困難
であるため所望の発光色を得ることができ彦かったこと
が挙げられる。まだ従来法では成長中にＣｉｕあるいは
Ｎａ等の不所望な不純物が混入してしまい、これら不所
望な不純物によシ緑色、赤色等の発光センターが形成さ
れるため純粋な青色発光が得られなかった。
最近、低温で、しかも化学量論比的組成をもつ、高品質
のＺｎＳ ｅ単結晶が、分子線エピタキシー法（以下Ｍ
ＢＥと称す）にて得られることが分つ１０ て来た。この方法は１ＱＴｏへヒ以下の超高真空算囲気
下で、結晶成長を行なうため、従来法による不本意な不
純物の混入を極力防止することができる。まだ成長温度
が３００〜４００°Ｃと低いため双晶のない、かつ化学
量論比的組成をもつ結晶が育成できる。また結晶育成中
に不純物の種類および濃度を完全に制御しながら混入さ
せることができる優れた特長をもっている。
のＺｎＳ ｅ単結晶が、分子線エピタキシー法（以下Ｍ
ＢＥと称す）にて得られることが分つ１０ て来た。この方法は１ＱＴｏへヒ以下の超高真空算囲気
下で、結晶成長を行なうため、従来法による不本意な不
純物の混入を極力防止することができる。まだ成長温度
が３００〜４００°Ｃと低いため双晶のない、かつ化学
量論比的組成をもつ結晶が育成できる。また結晶育成中
に不純物の種類および濃度を完全に制御しながら混入さ
せることができる優れた特長をもっている。
本発明者らの実験によれば、成長温度３００°Ｃ〜４０
０°Ｃで不純物としてＧａ（ガリウム）を６Ｘ１０／ｄ
程度含有したｎ型Ｚｎ８ｅをＭＢＥで成長したとき、フ
ォトルミネッセンス測定により純粋な青色発光が得られ
ることが判明した。
０°Ｃで不純物としてＧａ（ガリウム）を６Ｘ１０／ｄ
程度含有したｎ型Ｚｎ８ｅをＭＢＥで成長したとき、フ
ォトルミネッセンス測定により純粋な青色発光が得られ
ることが判明した。
Ｚｎ８ｅでＰ型伝導をもつものを得ることは従来不可能
とされ、またＭＢＥを用いても極めて難しいため、Ｚｎ
８ｅからなる発光素子を得んとする場合第１図に示す如
く基板（１）上にｎ型Ｚｎ８ ｅ層（２）、絶縁層（３
）、金属層（４）を順次積層してなるＭＩｓ（金属−絶
縁膜一半導体）構造が考えられる。
とされ、またＭＢＥを用いても極めて難しいため、Ｚｎ
８ｅからなる発光素子を得んとする場合第１図に示す如
く基板（１）上にｎ型Ｚｎ８ ｅ層（２）、絶縁層（３
）、金属層（４）を順次積層してなるＭＩｓ（金属−絶
縁膜一半導体）構造が考えられる。
斯る第１図の発光素子において青色発光を得んとすると
きには既述した如く、ｎ型Ｚｎ８ｅ層（２）をＭＢＥに
て成長温度３００°Ｃ〜４００°Ｃ１不純物としてのＧ
ａのキャリア濃度が３Ｘ１０／ｄとなるように成長させ
れば艮く、このように構成した素子に順方向バイアスを
印加すると絶縁層（３）近傍のｎ型Ｚｎ５ｅ層（２）で
青色発光が得られる。
きには既述した如く、ｎ型Ｚｎ８ｅ層（２）をＭＢＥに
て成長温度３００°Ｃ〜４００°Ｃ１不純物としてのＧ
ａのキャリア濃度が３Ｘ１０／ｄとなるように成長させ
れば艮く、このように構成した素子に順方向バイアスを
印加すると絶縁層（３）近傍のｎ型Ｚｎ５ｅ層（２）で
青色発光が得られる。
ところが、斯る発光素子では、ｎ型Ｚｎ８ｅ層（２）の
比抵抗が約５Ω−αと非常に高いため順方向の立上り電
圧が４０Ｖ以上必要となる。また順方向電流を発光が起
る数７７２Ａ程度流すと絶縁破壊が起シ素子が破損する
ことが頻繁に生じ、発光素子として不安定なものとなる
。
比抵抗が約５Ω−αと非常に高いため順方向の立上り電
圧が４０Ｖ以上必要となる。また順方向電流を発光が起
る数７７２Ａ程度流すと絶縁破壊が起シ素子が破損する
ことが頻繁に生じ、発光素子として不安定なものとなる
。
この解決法としては、ｎ型Ｚｎ５ｅ層（２）のキヤられ
るが、発光色はキャリア濃度に依存しているためキャリ
ア濃度を上げると青色光が得られなくなる。
るが、発光色はキャリア濃度に依存しているためキャリ
ア濃度を上げると青色光が得られなくなる。
またｎ型ＺｎＳ ｅ層（２）の層厚をできる限シ小とし
て抵抗値を小さくする方法も考えられるが、通常期るＺ
ｎ５ｅを成長させる基板としては格子定数等の観点から
バンドギャップがＺｎ８ｅよシ小なるＧａＡｓが用いら
れているので、上記Ｚｎ５ｅ層を約１０μｍ以下とする
と斯るＺｎ５ｅ層（２）から発した光が上記基板（１）
に吸収されてしまう。
て抵抗値を小さくする方法も考えられるが、通常期るＺ
ｎ５ｅを成長させる基板としては格子定数等の観点から
バンドギャップがＺｎ８ｅよシ小なるＧａＡｓが用いら
れているので、上記Ｚｎ５ｅ層を約１０μｍ以下とする
と斯るＺｎ５ｅ層（２）から発した光が上記基板（１）
に吸収されてしまう。
本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、低電圧で高効
率発光が可能なＺｎＳ ｅからなるＭＩＳ型青色発光素
子を提供せんとするものである。以下実施例につき本発
明を説明する。
率発光が可能なＺｎＳ ｅからなるＭＩＳ型青色発光素
子を提供せんとするものである。以下実施例につき本発
明を説明する。
第２図は本発明の実施例を示し、ｔｘｔ＋は一生面がθ
（ト）面となるｎ型ＧａＡｓ基板、［１３は該基板上に
積層されたキャリア濃度５Ｘ１０／ｄのｎ型の第１Ｚｎ
Ｓｅ層、０３）は該第１Ｚｎｓｅ層上に積層されＳ廿４
工８ゴ」↓本キャリア濃度５Ｘ１０／ｄのｎ型の第２Ｚ
ｎＳ−ｅ層、０４）は該第２Ｚ ｎ Ｓ ｅ層上に積層
された絶縁層であシ、該絶縁層は例えば５ｉ０２（二酸
化シリコン）からなる。（１５）は該絶縁層上に形成さ
れた金属層である。
（ト）面となるｎ型ＧａＡｓ基板、［１３は該基板上に
積層されたキャリア濃度５Ｘ１０／ｄのｎ型の第１Ｚｎ
Ｓｅ層、０３）は該第１Ｚｎｓｅ層上に積層されＳ廿４
工８ゴ」↓本キャリア濃度５Ｘ１０／ｄのｎ型の第２Ｚ
ｎＳ−ｅ層、０４）は該第２Ｚ ｎ Ｓ ｅ層上に積層
された絶縁層であシ、該絶縁層は例えば５ｉ０２（二酸
化シリコン）からなる。（１５）は該絶縁層上に形成さ
れた金属層である。
上記第１、第２ＺｎＳｅ層ｕ２＋ａ３＋にツクては共に
ＭＢＥで高品質な単結晶膜が得られる。
ＭＢＥで高品質な単結晶膜が得られる。
第３図ｉ［１、第２ＺｎＳｅ層（１２）（１３！を得る
だめのＭＢＥ装置を原理的に示しだものである。ツク。
だめのＭＢＥ装置を原理的に示しだものである。ツク。
フグワンド真空度５×１０ＴＯｒｒ以下に排気した真空
容器内に、基板部（２■と第１〜第６セル（２２１１）
〜（２２０）とが対向配置されこれらの間に主シヤツタ
（２３）と個別シャッタ（２４ａ）〜（２４Ｃ）が介在
されている。
容器内に、基板部（２■と第１〜第６セル（２２１１）
〜（２２０）とが対向配置されこれらの間に主シヤツタ
（２３）と個別シャッタ（２４ａ）〜（２４Ｃ）が介在
されている。
基板部（２１）はヒータ機構を備えだ基板ホルダ（２５
）とその土にＩｎ（インジウム）メクルｃｌ！６）によ
シ貼着されたＧ ａ Ａ ｓ基板０１）とからなる。第
１〜第６セ／Ｉ／（２２ａ）〜（２２Ｃ）は、夫々るつ
）！（２８ａ）〜（２８Ｃ）内にＺｎ、Ｓｅ、Ｇａを個
別に収納しておシ、その周囲にるつぼ加熱片ヒータのを
有し、又各るつは温度検出用熱電対（イ））を備えてい
る。
）とその土にＩｎ（インジウム）メクルｃｌ！６）によ
シ貼着されたＧ ａ Ａ ｓ基板０１）とからなる。第
１〜第６セ／Ｉ／（２２ａ）〜（２２Ｃ）は、夫々るつ
）！（２８ａ）〜（２８Ｃ）内にＺｎ、Ｓｅ、Ｇａを個
別に収納しておシ、その周囲にるつぼ加熱片ヒータのを
有し、又各るつは温度検出用熱電対（イ））を備えてい
る。
上記ＭＢＥ装置自体は周知であり、基板０１）や各セル
の温度を制御すると共に、各シャッタ（２４ａ）〜（２
４ｅ ）を適宜開閉することによシ、第２図に示す如（
ＧａＡｓ基板（１１）上に第１、第２ＺｎＳｅ層０２＋
（１３）が成長する。尚上記Ｇａは不純物である。
の温度を制御すると共に、各シャッタ（２４ａ）〜（２
４ｅ ）を適宜開閉することによシ、第２図に示す如（
ＧａＡｓ基板（１１）上に第１、第２ＺｎＳｅ層０２＋
（１３）が成長する。尚上記Ｇａは不純物である。
次に上記第１、第２ＺｎＳｅ層ａ２ａ３！の成長条件を
下表に示す。尚このときの基板（１１）の温度はろ６σ
〜ろ７０°Ｃとした７、 また既述した如く第１、第２ＺｎＳｅ層（１２１（１３
）からなるＺｎ５ｅ層は発した光が基ｈｔ（１１）に吸
収されないためには１０μｍ以上必要であり、更に上記
第１ＺｎＳｅ層（１２）の発光波長は青色より長波長側
に位置するので、斯る層で発光再結合が生じないように
する必要がある。斯る点に考慮して本実施例では第１Ｚ
ｎｓｅ層０２）の層厚を１０μｍとし、第２ＺｎＳｅ層
（１３）の層厚を５００ＯＡとした。
下表に示す。尚このときの基板（１１）の温度はろ６σ
〜ろ７０°Ｃとした７、 また既述した如く第１、第２ＺｎＳｅ層（１２１（１３
）からなるＺｎ５ｅ層は発した光が基ｈｔ（１１）に吸
収されないためには１０μｍ以上必要であり、更に上記
第１ＺｎＳｅ層（１２）の発光波長は青色より長波長側
に位置するので、斯る層で発光再結合が生じないように
する必要がある。斯る点に考慮して本実施例では第１Ｚ
ｎｓｅ層０２）の層厚を１０μｍとし、第２ＺｎＳｅ層
（１３）の層厚を５００ＯＡとした。
更に上記絶Ｒ層（１４）を形成するにあた）、高温で形
成するとＺｎ５ｅ層が熱分解を生じるので、低温成長が
可能なスパッタ法やプラズマＣＶＤ法を用いることが好
ましい。また上記絶縁層０４）の層厚は薄ければ薄いほ
ど好ましいが、あまり薄すぎるとピンホール等が生じる
だめ約６ＯＡとした。
成するとＺｎ５ｅ層が熱分解を生じるので、低温成長が
可能なスパッタ法やプラズマＣＶＤ法を用いることが好
ましい。また上記絶縁層０４）の層厚は薄ければ薄いほ
ど好ましいが、あまり薄すぎるとピンホール等が生じる
だめ約６ＯＡとした。
このように構成した本実施例素子では青色発光カ生り、
カッ高抵抗の第２ＺｎＳｅ層（１３）を５００ＯＡと非
常に薄くし、かつ第２ＺｎＳｅ層０３）と基板（１１）
との間に第２ＺｎＳｅ層０３）と同一のバンドギャップ
を有し、層厚１０μｍの第１Ｚｎｓｅ層（１２１を配し
たので第２ＺｎＳｅ層０３）で廃した光は基板０１）に
吸収されることはない。また、第１ＺｎＳｅＭ（１２）
の抵抗値は、第１ Ｚ ｎ Ｓ ６！（１３）に較べて
非常に小であるので第１図素子に比べて素子全体の抵抗
値は小となる。
カッ高抵抗の第２ＺｎＳｅ層（１３）を５００ＯＡと非
常に薄くし、かつ第２ＺｎＳｅ層０３）と基板（１１）
との間に第２ＺｎＳｅ層０３）と同一のバンドギャップ
を有し、層厚１０μｍの第１Ｚｎｓｅ層（１２１を配し
たので第２ＺｎＳｅ層０３）で廃した光は基板０１）に
吸収されることはない。また、第１ＺｎＳｅＭ（１２）
の抵抗値は、第１ Ｚ ｎ Ｓ ６！（１３）に較べて
非常に小であるので第１図素子に比べて素子全体の抵抗
値は小となる。
従って本実施例素子では立上シミ圧が約８ｖで高効率の
純粋な青色光が得られ、オた１０ｍＡ程度の電流を連続
して印加しても絶縁破壊を生じなかった。
純粋な青色光が得られ、オた１０ｍＡ程度の電流を連続
して印加しても絶縁破壊を生じなかった。
似上の説明から明らかな如く、本発明によれば低電圧に
て高効率発光が得られるＭＩＳ型Ｚｎ５ｅ青色発光素子
が得られる。
て高効率発光が得られるＭＩＳ型Ｚｎ５ｅ青色発光素子
が得られる。
第１図は従来のＺｎ５ｅ青色発光素子を示す断面図、第
２図は本発明のＺｎ５ｅ青色発光素子を示す断面図、第
３図は典型的なＭＢＥ装置を示す原理図である。 ０１）・・・・・・基板、（１２）・・・・・・第１Ｚ
ｎｓｅ層、ｏ３）山・・第２ＺｎＳｅ層、（１４）・・
・用絶Ｒ層、ｏ５）・・・・・・金属層。 第２図 １ −−−］
２図は本発明のＺｎ５ｅ青色発光素子を示す断面図、第
３図は典型的なＭＢＥ装置を示す原理図である。 ０１）・・・・・・基板、（１２）・・・・・・第１Ｚ
ｎｓｅ層、ｏ３）山・・第２ＺｎＳｅ層、（１４）・・
・用絶Ｒ層、ｏ５）・・・・・・金属層。 第２図 １ −−−］
Claims (1)
- （１）基板、該基板上に積層されたｎ型の第１ｚｎｓｅ
層、該第１Ｚｎｓｅ層上に積層され上記第１Ｚｎｓｅ層
よシキャリア濃度の低いｎ型の第２ＺｎＳｅ層、該第２
ＺｎＳｅ層上に積層された絶縁層、該絶縁層上に積層さ
れた金属層からなる青色発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57126465A JPS5916393A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 青色発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57126465A JPS5916393A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 青色発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5916393A true JPS5916393A (ja) | 1984-01-27 |
| JPS6328511B2 JPS6328511B2 (ja) | 1988-06-08 |
Family
ID=14935886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57126465A Granted JPS5916393A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 青色発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5916393A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6146031A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体積層構造 |
| JPS62241342A (ja) * | 1986-04-11 | 1987-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 化合物半導体成長方法 |
| US5140385A (en) * | 1987-03-27 | 1992-08-18 | Misawa Co., Ltd. | Light emitting element and method of manufacture |
-
1982
- 1982-07-19 JP JP57126465A patent/JPS5916393A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6146031A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体積層構造 |
| JPS62241342A (ja) * | 1986-04-11 | 1987-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 化合物半導体成長方法 |
| US5140385A (en) * | 1987-03-27 | 1992-08-18 | Misawa Co., Ltd. | Light emitting element and method of manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6328511B2 (ja) | 1988-06-08 |
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