JPS598383A - ＺｎＳｅ緑色発光ダイオ−ド - Google Patents

ＺｎＳｅ緑色発光ダイオ−ド

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JPS598383A
JPS598383A JP57118037A JP11803782A JPS598383A JP S598383 A JPS598383 A JP S598383A JP 57118037 A JP57118037 A JP 57118037A JP 11803782 A JP11803782 A JP 11803782A JP S598383 A JPS598383 A JP S598383A
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green light
znse
emitting diode
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Junichi Nishizawa
潤一 西澤
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は１１−■放間化合物の半導体装置に関し、特に
Ｚｎ５ｅの発光ダイオードに関する。
１ｌ−Ｖｌ族間化合物半導体は直接遷移型の結晶で禁制
帯巾も■−■族間化合物と比べ大きな結晶が数種類ある
。特にＺｎ８％Ｚｎ５ｅ、ｃａｓなどはＩｌｔ　−Ｖ放
間化合物のＧａＰよりも短波長側での発光が期待できる
結晶であるが、従来の成長法によっては電気伝導形がｎ
形及びｎ形の結晶を制御性良く成長することが困難であ
った。
この原因としては、例えばｐ形結晶を得ようとしてアク
セプタ不純物を結晶成長中に添加、あるいはｎ形結晶中
に不純物拡散や合金により導入しようとするとアクセプ
タ不純物の量に応じてドナとしてふるまう欠陥が生じて
補償されてしまう自己補償効果を生ずる。この欠陥はＺ
ｎ５ｅの場合はＳｅの空格子点あるいはそれと不純物と
の複合体である。この結果、結晶はｎ形となった場合に
は非常な高抵抗体となり、実用的なｐ影領域が得られず
、このために実用的な半導体装置が製作されるに致って
ぃながった。
本発明では上記の欠点を解決しＺｎ５ｅ結晶による、効
率の良い緑色発光ダイオードを提供するものである。本
発明の半導体装置を作成する成長法としては、本発明者
が、特願昭５５−８１２１２号で提案した方法を用いる
ことが有効である。この方法では、構成元素と同族で結
晶に対する溶解度の大きいＴｅ及び高蒸気圧成分元素の
蒸気圧制御用のＳｅを溶媒として用いＺｎ５ｅの結晶成
長を行なうものであるが、溶媒中に添加するＳｅの含有
率により結晶成長中のＳｅの蒸気圧を制御することによ
り成長結晶の化学量論的組成からの偏差を制御すること
が可能となる。しかも溶媒中のＴｅの含有率が８０％以
下の場合には成長しｔコ結晶中のＴｅの混入比は殆んど
無視することが出来、本質的なＺｎ５Ｏと見なすことが
出来る。この成長法に用いた石英アンプルの形状及び温
度分布を第１図及び第２図に示す。
第１図の石英アンプル１中に、溶媒の５Ｏ５Ｔｅ２及び
溶媒上にソース結晶８を浮べ、第２図に示す温度分布を
有する成長炉中に投入し、石英アンプルの低温側４にＺ
ｎ５ｅ単結晶を析出させる結晶成長法である。ｐ形Ｚｎ
５ｅ結晶を得る場合には、Ａｕ％Ａｇ％Ｃｕなどの不純
物を溶媒のＳｅ、Ｔｅとともに投入する必要がある。又
ｎ形結晶を得る場合には、Ｇａ　、　Ａｔ、Ｉｎなどの
ｍｂ族元素を投入するか、不純物無添加の結晶を成長後
、Ｚｎ溶液中１０００℃で２４〜４８時間熱処理するこ
とにより可能となる。
この結晶を用いてタイオードを製作するには、１　成長
した結晶がｐ形の場合 ｌ）形結晶をＺｎ溶液中、１０００℃で１０−６０分熱
処理することにより、１０〜２５μｍの１１形層を形成
し、一方の面をラッピング、ポリッシングで落し、ｐ形
層にＡｕを蒸着、ｎ形層にＩｎを合金して電極を形成す
る。
２　成長した結晶がｎ形の場合 結晶の一方にＡｕを蒸着し、他方にＩｎ金属を乗せてＡ
ｒガス中８００〜４００　℃で１分〜１０分間合金する
ことによって電極を形成してダイオードを作成する。
このように、各結晶作成条件によって成長する結晶の電
気伝導形を制御できるが、第８図に溶媒中のＳｅの原子
％と成長した結晶のＴｅの含有率を示した。一般的には
、点線で示した接線の交点の右側の条件下で不純物のＡ
ｕなどを添加してｐ形結晶を、左側の条件下でｎ形結晶
を成長することが好ましい。
溶媒中へのＳｅの添加量は成長する結晶の化学量論的組
成からの偏差を制御する効果を有しており、曲線の左側
の接線の外側の条件下１で成長した結晶では、Ｓｅの空
格子が出来易くこの位置にＴｅが入るためにＴｅの含有
率の大きな結晶が出来る。
一方、曲線の右側の接線の外側の条件１２で・は、Ｓｅ
が多（存在しているために、Ｓｅの空格子点は出来難く
、１ａ、Ｉｂ族の不純物を溶液中に同時に添加するとＺ
ｎの格子位置と置換して■）形結晶を成長することがで
きる。
このように本発明で用いる成長法は、Ｔｅを（溶媒の）
一部に含む溶液中のＳｅの含有率によって成長する結晶
の化学量論的組成の制御により不純物を効果的に添加し
て、自在に電気伝導形の制御された結晶を成長すること
ができるもので特に深い準位を形成するＡｕ、　Ａｇ、
　ＣｕなどのＩｂ不純物を添加した結晶に関するもので
ある。
具体的な実施例を以下に述べる。
第１因に示した石英アンプル１中にＴｅ８ｇ　。
ＳＣ０・５ｇ　１ＺｎＳｅ　８　ｇを投入し、更に不純
物のＡｕをｌｔｎｇ同時に添加し、１　×１０−’　Ｔ
ｏｒｒよりよい真空度で封じ切る。このアンプルを成長
温度９５０℃、温度差２０℃で１２０時間成長するとア
ンプルの先端から成長が始まり直径８　ｖａ　、長さ１
０ｍの単結晶Ｚｎ５ｅを成長することができる。これを
（１１１）面に平行に厚さ０．５〜０．７藺の円板状に
切断し、片面をミラー仕上げをして拡散に備える。拡散
は、洗浄処理後この結晶を５ｇのＺｎと一緒に石英アン
プル中に入れて封じ切り、１０００℃で３０分間熱処理
後、高温で溶液を分離して表面から約１０μｍの領域に
ｎ形層を形成することが出来る。ミラー面ではない面を
ラッピングによって厚さ調整後、ポリッシング及びエツ
チングを行ない、それぞれの面に抵抗接触用の金属をつ
ける。ｐ形層には例えばＡｕを真空蒸着し、ｎ形層には
、ＩｎあるいはＩｎ−８ｎを蒸着あるいは合金によって
形成する。蒸着後、金属と結晶の熱処理は、Ａ「、Ｎ、
などの不活性ガス中で８５０℃にて１０分間程度行なう
ことが望ましい。
この結晶、ダイオ−Ｖの電流−ｍ正特性を調べると、立
１り電圧が２．７　Ｖ　、逆耐圧が一３０ｖの良好な整
流特性が得られた。このタイオードを順方向にバイアス
すると第４図に示すように５３０　ａｓにピークを有す
る深緑色の発光を得るととができた。同時に成長後の結
晶のフォトルミネセンスを第４図に同時に示したが、い
ずれもＡｕを添加した七のであるので、Ａｕが形成する
準位が関与した発光が得られた。更１こ、このダイオー
ド中に形成された深い準位の位置を光−容量法で測定し
たものが、第５図で、５２０　ｎｍ付近にメインの深い
準位が形成されたことが確認された。
実施例２ 投入量としては、Ｔｅの量以外実施例１とほぼ同一で、
第３図の左側の領域で結晶成長を行ないｎ形結晶を得て
、この結晶」二にＡｕを実施例１と同様な手順で蒸着し
、電極形成法もほぼ同様な手順で行なうことによってｐ
　−ｎ接合を形成することができた。この場合には、Ａ
ｕを蒸着してこれをｎ形結晶中に拡散することによって
ｎ形結晶上にｐ影領域を形成することによリダイオード
が得られるもので特性的には実施例１と殆んど同一であ
った。
このように、Ｚｎ５ｅ中にＡｕを添加あるいは拡散する
ことにより形成されたｐ形結晶を含むｐｎ接合において
強い深緑色発光が得られ、従来のＧａＰ純緑色発光ダイ
オードよりも波長が短く、交通信号灯の緑色領域に該当
する電力；得られ、効率もＧ　ａ　Ｐに匹敵する。０゜
０５％程度の極めて明るいものが得られ工業的な応用価
値の高い半導体装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明における成長に用いた石英アンプル、第
２図は成長時の温度分布、第８図は溶媒中のＳｅの投入
量と成長した結晶中のＴｅの含有率、第４図は製作した
発光ダイオードのエレクトロルミネセンスと、Ａｕ添加
Ｚｎ５ｏのフォトルミネセンス、第５図は発光ダイオー
ドの光−容量特性である。 １・・・石英アンプル、２・・・溶媒Ｔｅ＋Ｓｅ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ■）影領域の主ｔコる不純物として少なくとも一種類の
    Ｉｂ族元素を含むことを特徴とするＺｎ５ｅ緑色発光ダ
    イオード。
JP57118037A 1982-07-06 1982-07-06 ＺｎＳｅ緑色発光ダイオ−ド Pending JPS598383A (ja)

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US06/511,005 US4755856A (en) 1982-07-06 1983-07-05 Znse green light emitting diode
GB08318183A GB2125216B (en) 1982-07-06 1983-07-05 Znse green light emitting diode
DE3324086A DE3324086A1 (de) 1982-07-06 1983-07-05 Gruenes licht emittierende znse-diode
FR8311292A FR2530081B1 (fr) 1982-07-06 1983-07-06 Procede pour la fabrication d'une diode electroluminescente au znse emettant en lumiere verte et diodes conformes a celles ainsi obtenues
US07/031,165 US4725563A (en) 1982-07-06 1987-03-26 ZnSe green light emitting diode

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DE3324086C2 (ja) 1988-05-05
US4755856A (en) 1988-07-05
GB2125216A (en) 1984-02-29
GB8318183D0 (en) 1983-08-03
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