JPS61161777A - 発光ダイオ−ド - Google Patents
発光ダイオ−ドInfo
- Publication number
- JPS61161777A JPS61161777A JP60003517A JP351785A JPS61161777A JP S61161777 A JPS61161777 A JP S61161777A JP 60003517 A JP60003517 A JP 60003517A JP 351785 A JP351785 A JP 351785A JP S61161777 A JPS61161777 A JP S61161777A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- epitaxial layer
- lattice constant
- light emitting
- single crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/28—Materials of the light emitting region containing only elements of group II and group VI of the periodic system
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0083—Processes for devices with an active region comprising only II-VI compounds
- H01L33/0087—Processes for devices with an active region comprising only II-VI compounds with a substrate not being a II-VI compound
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】
産業上の利用分野
本発明は発光ダイオード、特に高効率の青色発光ダイオ
ードの構造に関するものである。
ードの構造に関するものである。
従来の技術
表示素子等として用いられる可視光の発光ダイオード（
以下ＬＥＤと記す）には従来、ガリウム燐を用いた赤色
及び緑色のＬＥＤがあり、広く実用されている。しかし
、三原色の残る一要素である青色のＬＥＤには実用的な
発光効率を有するものがなく、フルカラーの表示装置用
等として強く要望されている。
以下ＬＥＤと記す）には従来、ガリウム燐を用いた赤色
及び緑色のＬＥＤがあり、広く実用されている。しかし
、三原色の残る一要素である青色のＬＥＤには実用的な
発光効率を有するものがなく、フルカラーの表示装置用
等として強く要望されている。
従来用いられている青色１４Ｄには窒化がリウムを用い
たものや、炭化硅素を用いたものが知られている（例え
ば、松波弘之「半導体工学」、（昭５８ 、３ 、２５
）、昭晃堂、Ｐ、２１０）。
たものや、炭化硅素を用いたものが知られている（例え
ば、松波弘之「半導体工学」、（昭５８ 、３ 、２５
）、昭晃堂、Ｐ、２１０）。
発明が解決しようとする問題点
このような従来の青色ＬＩＣＤにおいては、窒化ガリウ
ムの場合、Ｐ型め半導体が得られないため、 ゛
ド型結晶の表面に絶縁層を介して金属膜を設けたＭＩＳ
型ダイオードとなって２す、発光効率を高めることが難
かしい。また炭化硅素の場合、ＰＮ接合ダイオードは得
られるが、間接遷移型半導体であるため、発光効率を高
めることが本質的に難かしい。このような理由により、
上記の従来例で得られる発光効率は０．０１％程度と極
めて低く、実用性に乏しかった。
ムの場合、Ｐ型め半導体が得られないため、 ゛
ド型結晶の表面に絶縁層を介して金属膜を設けたＭＩＳ
型ダイオードとなって２す、発光効率を高めることが難
かしい。また炭化硅素の場合、ＰＮ接合ダイオードは得
られるが、間接遷移型半導体であるため、発光効率を高
めることが本質的に難かしい。このような理由により、
上記の従来例で得られる発光効率は０．０１％程度と極
めて低く、実用性に乏しかった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、新規な半導
体材料を用いて実用的な高効率の青色ＬＨ）を提供する
ことを目的としている。
体材料を用いて実用的な高効率の青色ＬＨ）を提供する
ことを目的としている。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、ガリウム砒素から
なる単結晶基板上に、ガリウム砒素と同一の格子定数を
有する硫化カドミウムと硫化亜鉛の混晶半導体からなる
エピタキシャル層を設け、前記エピタキシャル層中にＰ
Ｎ接合を備えた構成を用いるものである。
なる単結晶基板上に、ガリウム砒素と同一の格子定数を
有する硫化カドミウムと硫化亜鉛の混晶半導体からなる
エピタキシャル層を設け、前記エピタキシャル層中にＰ
Ｎ接合を備えた構成を用いるものである。
作用
本発明は上記の構成により、優れた結晶性を有する直接
遷移型半導体で、その禁制帯幅が青色発光波長に対応す
るものを得、そこに設けられたＰＭ接合により高効率の
青色発光を実現するものである。
遷移型半導体で、その禁制帯幅が青色発光波長に対応す
るものを得、そこに設けられたＰＭ接合により高効率の
青色発光を実現するものである。
実施例
本発明の具体的な実施例を、図面を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例におけるＬＥＤの構造を示す
断面図である。この図において、１はＮ型のガリウム砒
素（Ｇ２ＬＡＳ）からなる単結晶基板である。また２は
ガリウム砒素と同一の格子定数を有する硫化カドミウム
（Ｃｄ Ｓ）と硫化亜鉛（ＺｎＳ）の混晶半導体からな
るエピタキシャル層であり、Ｎ型層２１とＰ型層２２か
らなっている。また１３および２３はそれぞれ基板１お
よびＰ型層２２に対しオーム性接触を有する電極層であ
る。
断面図である。この図において、１はＮ型のガリウム砒
素（Ｇ２ＬＡＳ）からなる単結晶基板である。また２は
ガリウム砒素と同一の格子定数を有する硫化カドミウム
（Ｃｄ Ｓ）と硫化亜鉛（ＺｎＳ）の混晶半導体からな
るエピタキシャル層であり、Ｎ型層２１とＰ型層２２か
らなっている。また１３および２３はそれぞれ基板１お
よびＰ型層２２に対しオーム性接触を有する電極層であ
る。
本発明の特徴は使用する半導体材料にあるので、まずこ
の点について説明する。硫化カドミウムおよび硫化亜鉛
は何れも閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体であ
り、結晶の格子定数は前者が約５．ｓ ２ Ｘ、後者が
約５．４１ Ａである。また禁制帯幅は前者が２．３
ｅ ｅＶ（電子ボルト）、後者が３．６８６Ｖである。
の点について説明する。硫化カドミウムおよび硫化亜鉛
は何れも閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体であ
り、結晶の格子定数は前者が約５．ｓ ２ Ｘ、後者が
約５．４１ Ａである。また禁制帯幅は前者が２．３
ｅ ｅＶ（電子ボルト）、後者が３．６８６Ｖである。
この両者の混合物は均一な混晶を形成し、その格子定数
と禁制帯幅は組成比に応じて連続的に変化する。第２図
は、硫化カドミウム（ａａｓ）−硫化亜鉛（ＺｎＳ ）
混晶系における格子定数と禁制帯幅の関係を示したグラ
フであり、図中に３１で示すように両者は直線的な関係
にある。
と禁制帯幅は組成比に応じて連続的に変化する。第２図
は、硫化カドミウム（ａａｓ）−硫化亜鉛（ＺｎＳ ）
混晶系における格子定数と禁制帯幅の関係を示したグラ
フであり、図中に３１で示すように両者は直線的な関係
にある。
ところで、このような混晶系材料の良好な大形単結晶を
得ることは一般に極めて困難である。しかし、上記混晶
系材料の場合、ガリウム砒素単結晶を基板として用いる
と、その上に良質の単結晶層をエピタキシャル成長させ
得ることを発明者らは見出した。すなわちガリウム砒素
は上記混晶と同じ閃亜鉛鉱型の結晶構造ををし、格子定
数は約６．６５人で、硫化カドミウムと硫化亜鉛の中間
の値であるので、混晶の組成比を適切に選んで格子定数
を基板と一致させることができ、その場合欠陥のない良
好な単結晶層が得られることになる。
得ることは一般に極めて困難である。しかし、上記混晶
系材料の場合、ガリウム砒素単結晶を基板として用いる
と、その上に良質の単結晶層をエピタキシャル成長させ
得ることを発明者らは見出した。すなわちガリウム砒素
は上記混晶と同じ閃亜鉛鉱型の結晶構造ををし、格子定
数は約６．６５人で、硫化カドミウムと硫化亜鉛の中間
の値であるので、混晶の組成比を適切に選んで格子定数
を基板と一致させることができ、その場合欠陥のない良
好な単結晶層が得られることになる。
第２図中の点線３２はガリウム砒素の格子定数を示して
おり、点３３はこれに一致する混晶の位置を示す。この
点に２ける混晶半導体の禁制帯幅は点線３４で示すよう
に約２．９０ ｅＶ となる。一般に禁制帯幅Ｋｇを有
する半導体において電子と正孔の再結合により発する光
の波長λはλ＝ｈｃ／Ｋｇ（ｈはブランク定数、Ｃは光
速）なる式で表わされ、第２図の上辺にはこの式で計算
した発光波長が目盛っである。点３３における発光波長
は約４２８ｎｍ となり、これは純青色に対応する。す
なわち、ガリウム砒素に格子定数が一致する硫化カドミ
ウムと硫化亜鉛の混晶半導体は、青色発光素子材料とな
る。
おり、点３３はこれに一致する混晶の位置を示す。この
点に２ける混晶半導体の禁制帯幅は点線３４で示すよう
に約２．９０ ｅＶ となる。一般に禁制帯幅Ｋｇを有
する半導体において電子と正孔の再結合により発する光
の波長λはλ＝ｈｃ／Ｋｇ（ｈはブランク定数、Ｃは光
速）なる式で表わされ、第２図の上辺にはこの式で計算
した発光波長が目盛っである。点３３における発光波長
は約４２８ｎｍ となり、これは純青色に対応する。す
なわち、ガリウム砒素に格子定数が一致する硫化カドミ
ウムと硫化亜鉛の混晶半導体は、青色発光素子材料とな
る。
第１図に示した構造は本材料を用いた［Ｄの実施例であ
り、電極１３ 、２３の間に基板側電極１３が負となる
ように電圧を印加すると、混晶半導体のエピタキシャル
層２中のＰＮ接合面２０においてＮ型層２１中の電子と
Ｐ型層２２中の正孔が再結合し、青色の発光を生じる。
り、電極１３ 、２３の間に基板側電極１３が負となる
ように電圧を印加すると、混晶半導体のエピタキシャル
層２中のＰＮ接合面２０においてＮ型層２１中の電子と
Ｐ型層２２中の正孔が再結合し、青色の発光を生じる。
本材料は直遷移型半導体であるので、発光効率が高く、
１彰程度の値が得られる。これは従来の赤色および緑色
のＬＥＤと同等の実用的な効率である。
１彰程度の値が得られる。これは従来の赤色および緑色
のＬＥＤと同等の実用的な効率である。
な２、本実施例ではＮ型基板上にＮ型層とＰ型層を順次
積層した構造を示したが、逆にＰ型基板上にＰ型層とＮ
型層を順次積層した構造であってもよく、また絶縁性基
板上にＰＮＮ領領域含むエピタキシャル層を設け、両領
域に電極を付した構造であってもよいことは明らかであ
る。
積層した構造を示したが、逆にＰ型基板上にＰ型層とＮ
型層を順次積層した構造であってもよく、また絶縁性基
板上にＰＮＮ領領域含むエピタキシャル層を設け、両領
域に電極を付した構造であってもよいことは明らかであ
る。
発明の効果
以上のように、本発明は新規な半導体材料を用いた構成
により、従来得られなかった高効率の青色ＬＥＤを実現
するものであり、フルカラーＬＩＣＤ表示装置の実用化
に資する等、大きな効果をもつものである。
により、従来得られなかった高効率の青色ＬＥＤを実現
するものであり、フルカラーＬＩＣＤ表示装置の実用化
に資する等、大きな効果をもつものである。
第１図は本発明の一実施例の発光ダイオードの断面図、
第２図は本発明に関係する硫化カドミウムと硫化亜鉛の
混晶系材料における格子定数と禁制帯幅および発光波長
の関係を示すグラフである。 １・・・・・・Ｎ型ガリウム砒素からなる単結晶基板、
２・・・・・・硫化カドミウムと硫化亜鉛の混晶半導体
からなるエピタキシャル層、２０・・・・・・ＰＮ接合
面、２１・・・・・Ｎ型層、２２・・・・・・Ｐ型層、
１３ 、２３・・・・・・電極層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はか１名−Ｊ 区 区 蕨 滅 ａ「 −ン−
第２図は本発明に関係する硫化カドミウムと硫化亜鉛の
混晶系材料における格子定数と禁制帯幅および発光波長
の関係を示すグラフである。 １・・・・・・Ｎ型ガリウム砒素からなる単結晶基板、
２・・・・・・硫化カドミウムと硫化亜鉛の混晶半導体
からなるエピタキシャル層、２０・・・・・・ＰＮ接合
面、２１・・・・・Ｎ型層、２２・・・・・・Ｐ型層、
１３ 、２３・・・・・・電極層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はか１名−Ｊ 区 区 蕨 滅 ａ「 −ン−
Claims (1)
- ガリウム砒素からなる単結晶基板上に、ガリウム砒素と
ほぼ同一の格子定数を有する硫化カドミウムと硫化亜鉛
の混晶半導体からなるエピタキシャル層を設け、前記エ
ピタキシャル層中にＰＮ接合を備えてなる発光ダイオー
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003517A JPS61161777A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003517A JPS61161777A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 発光ダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61161777A true JPS61161777A (ja) | 1986-07-22 |
Family
ID=11559558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60003517A Pending JPS61161777A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61161777A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2651605A1 (fr) * | 1989-09-01 | 1991-03-08 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Dispositif emetteur de lumiere a semiconducteur. |
| US6561643B1 (en) * | 1997-06-30 | 2003-05-13 | Hewlett-Packard Co. | Advanced media determination system for inkjet printing |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP60003517A patent/JPS61161777A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2651605A1 (fr) * | 1989-09-01 | 1991-03-08 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Dispositif emetteur de lumiere a semiconducteur. |
| US6561643B1 (en) * | 1997-06-30 | 2003-05-13 | Hewlett-Packard Co. | Advanced media determination system for inkjet printing |
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