JPS61276384A - 青色発光素子 - Google Patents
青色発光素子Info
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- JPS61276384A JPS61276384A JP60118512A JP11851285A JPS61276384A JP S61276384 A JPS61276384 A JP S61276384A JP 60118512 A JP60118512 A JP 60118512A JP 11851285 A JP11851285 A JP 11851285A JP S61276384 A JPS61276384 A JP S61276384A
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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
- H01L33/02—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 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 Table
-
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- 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
- H01L33/005—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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、青色発光素子の素子構造に関する。
本発明は、単結晶基板上にエピタキシャル成長させた硫
化亜鉛(ZnS)薄膜を用いた青色発光素子に於て、外
型()lLAI3基板上に、低抵抗5型ZdSxBet
−z (但し、1≦x(0)層、及び低抵抗n型ZnS
層、絶縁層及び電極層を形成する事により、GaAsと
ZnSとの格子定数のずれに伴い生じる基板界面近傍の
結晶性の低下を防止し、素子抵抗を下げ、信頼性を向上
させたものである。
化亜鉛(ZnS)薄膜を用いた青色発光素子に於て、外
型()lLAI3基板上に、低抵抗5型ZdSxBet
−z (但し、1≦x(0)層、及び低抵抗n型ZnS
層、絶縁層及び電極層を形成する事により、GaAsと
ZnSとの格子定数のずれに伴い生じる基板界面近傍の
結晶性の低下を防止し、素子抵抗を下げ、信頼性を向上
させたものである。
ZnSはバンドギャップ3〜6eVの直接遷移型半導体
で、高効率の青色発光が期待される材料であるが、P型
の導電性が得にくいために、M工S(金属−絶縁体一手
導体)型の発光素子構造が研究されている。
で、高効率の青色発光が期待される材料であるが、P型
の導電性が得にくいために、M工S(金属−絶縁体一手
導体)型の発光素子構造が研究されている。
第6図に、公開公報58−165.586記載のMIS
型素子の構造を示す。
型素子の構造を示す。
従来、MIS型素子は、結晶の格子定数がZnSと比較
的近いGaP基板24上に、MO−(!VD法等により
、低抵抗3型ZnSのエピタキシャル膜25を成長させ
、さらに絶縁層26.電極27.28を形成した構造が
提案されている。
的近いGaP基板24上に、MO−(!VD法等により
、低抵抗3型ZnSのエピタキシャル膜25を成長させ
、さらに絶縁層26.電極27.28を形成した構造が
提案されている。
その他、オーミック電極と障壁電極を平面状に配列した
プレーナー型素子構造も提案されている一方、MO−O
VD法によるZn3のエピタキシャル成長の研究に於て
は、格子定数的にはGaPよりずれの大きい、GaA1
3基板に於て、良質の結晶が得られており、(Jpn、
J、Appl、Phys 22゜(9)、L−584(
1983)記載)GaAa基板を用いた素子も鋭意研究
されている。
プレーナー型素子構造も提案されている一方、MO−O
VD法によるZn3のエピタキシャル成長の研究に於て
は、格子定数的にはGaPよりずれの大きい、GaA1
3基板に於て、良質の結晶が得られており、(Jpn、
J、Appl、Phys 22゜(9)、L−584(
1983)記載)GaAa基板を用いた素子も鋭意研究
されている。
MBln法の場合には、相対的にはGaPの方がよいと
いう報告もあるが(J、C+ryst、GrOwth□
、125(1984)記載)不純物を添加してなくても
低抵抗で、深い準位からの発光もあり、未だ高品質の結
晶が得られていないのが実情である。
いう報告もあるが(J、C+ryst、GrOwth□
、125(1984)記載)不純物を添加してなくても
低抵抗で、深い準位からの発光もあり、未だ高品質の結
晶が得られていないのが実情である。
〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕上記従来の
素子は次の様な欠点を有し、改善が望まれていた。
素子は次の様な欠点を有し、改善が望まれていた。
(1)GaP上のZnS膜は、結晶性が悪く、発光素子
として使える程度のものが得られていない(z)Gaa
s上のZnS膜は膜厚を厚く積む事により結晶性の良い
膜が得られるが、基板との界面近傍には、多数の欠陥が
存在し、電流注入時に、抵抗層として作用し、発熱が大
きいため電流−電圧特性が急速に経時変化し、不安定で
ある。
として使える程度のものが得られていない(z)Gaa
s上のZnS膜は膜厚を厚く積む事により結晶性の良い
膜が得られるが、基板との界面近傍には、多数の欠陥が
存在し、電流注入時に、抵抗層として作用し、発熱が大
きいため電流−電圧特性が急速に経時変化し、不安定で
ある。
(3) プレーナー型素子は、表面層近傍の結晶性の
良い領域を電流を流すが、上記対向電極型に比べ全体に
抵抗は高く、やはり発熱及び素子劣化の要因となる。
良い領域を電流を流すが、上記対向電極型に比べ全体に
抵抗は高く、やはり発熱及び素子劣化の要因となる。
例えば、I!1xtendsd Abatruets
of the15th Conference o
n 5olid 5tate I)evi−ce
a and Materials 1983.P
P349 B−7−8記載の如く、GaP基板上へM
O−OVD法によりhLドープZnS膜成長の場合には
、比抵抗が十分下がらず、素子化できなかったという報
告もある。
of the15th Conference o
n 5olid 5tate I)evi−ce
a and Materials 1983.P
P349 B−7−8記載の如く、GaP基板上へM
O−OVD法によりhLドープZnS膜成長の場合には
、比抵抗が十分下がらず、素子化できなかったという報
告もある。
本発明の目的は、かかる問題点を解決し、基板との界面
近傍での欠陥が少なく、高品質の結晶性を有し、結果と
して素子の電流−電圧特性並びに発光特性が安定したも
のを提供する点にある。
近傍での欠陥が少なく、高品質の結晶性を有し、結果と
して素子の電流−電圧特性並びに発光特性が安定したも
のを提供する点にある。
本発明に基づく青色発光素子は、単結晶基板としてはG
aAs基板を用い、該GaA3基板上に低抵抗n型Zn
8xSe1−1 (1≦xく0)からなる中間層を挿入
し、さらに、GaAl!基板との界面付近ではXの値を
小さくして、GaAeの格子定数に近づけ、基板からの
距離に従って次第にXを増加させた組成にし、その上に
青色発光レベルを有する低抵抗外型Zn8層を形成し、
さらに絶縁層及び金属電極層を形成する事で、格子定数
の違いに基づく界面の乱れのない、低抵抗で安定性の高
いものである。
aAs基板を用い、該GaA3基板上に低抵抗n型Zn
8xSe1−1 (1≦xく0)からなる中間層を挿入
し、さらに、GaAl!基板との界面付近ではXの値を
小さくして、GaAeの格子定数に近づけ、基板からの
距離に従って次第にXを増加させた組成にし、その上に
青色発光レベルを有する低抵抗外型Zn8層を形成し、
さらに絶縁層及び金属電極層を形成する事で、格子定数
の違いに基づく界面の乱れのない、低抵抗で安定性の高
いものである。
ZnS、Zn5e、GaAe、GaPらは立方晶せん亜
鉛鉱型の同じ結晶形を有し、格子定数も表1に示す如く
比較的近い値を有する。
鉛鉱型の同じ結晶形を有し、格子定数も表1に示す如く
比較的近い値を有する。
ZnSとZn5eの混晶体であるZ n 8 X S
@l 1−zは、Xの値により、組成と共に格子定数が
変化し、x=α06で室温でのGaAsの格子定数に近
い値を有する。
@l 1−zは、Xの値により、組成と共に格子定数が
変化し、x=α06で室温でのGaAsの格子定数に近
い値を有する。
又MO−OvD法の場合、Xの値の変化は比較的容易で
、■族ソースとしてのH,S及びHo5eの供給濃度を
相対的に変化させる事で可能である( J、0ryst
Growth 59.148(1987)記載)以下
実施例に基づき、本発明を説明する。
、■族ソースとしてのH,S及びHo5eの供給濃度を
相対的に変化させる事で可能である( J、0ryst
Growth 59.148(1987)記載)以下
実施例に基づき、本発明を説明する。
〔実施例1〕
第1@は本発明に基づく青色発光素子の構成を示す。(
100)面を有する電型GaA1基板1上に、MO−O
VD法により、AtドープZn型ZnSxSet−x
(1≦xく0)混晶層2を約1μ成長させである。但し
、Xの値は、GaA6基板側では、[L06でGaAs
の格子定数に合わせ、次第に増加させて、1μでx=1
にしである。該混晶層上にAtドープZn8層3を約1
μ形成した後、電子ビーム蒸着によりkl、0.4 膜
を約100OA形成しである。電極は、GaAs側はA
u−Go蒸着膜5でオーミックコンタクトをとり、注入
電極は絶縁層上にAu蒸着膜6を形成してなる。
100)面を有する電型GaA1基板1上に、MO−O
VD法により、AtドープZn型ZnSxSet−x
(1≦xく0)混晶層2を約1μ成長させである。但し
、Xの値は、GaA6基板側では、[L06でGaAs
の格子定数に合わせ、次第に増加させて、1μでx=1
にしである。該混晶層上にAtドープZn8層3を約1
μ形成した後、電子ビーム蒸着によりkl、0.4 膜
を約100OA形成しである。電極は、GaAs側はA
u−Go蒸着膜5でオーミックコンタクトをとり、注入
電極は絶縁層上にAu蒸着膜6を形成してなる。
次に混晶層に於ける組成変化の制御法について述べる。
第2図はMO−OVD法に於けるガス制御の基本システ
ムを示す。
ムを示す。
H,S7.H,Se8はマス70−コントローラ−(M
、F、Cり9.10により供給量が制御される。Znソ
ースとしての有機亜鉛化合物及び3型ドーパントとして
の有機アルミニウム化合物は各々、シリンダー11.1
2に液体状態で封入され、蒸気圧に従って、M、IF、
013,14により制御された量のキアリアーガス:H
,15によりバブリングされ、次いでガスの全流量と濃
度を調整するために制御されたM 、 ’f! 、 C
、16,17からのHlと合流し、リアクター18へ供
給され反応する。
、F、Cり9.10により供給量が制御される。Znソ
ースとしての有機亜鉛化合物及び3型ドーパントとして
の有機アルミニウム化合物は各々、シリンダー11.1
2に液体状態で封入され、蒸気圧に従って、M、IF、
013,14により制御された量のキアリアーガス:H
,15によりバブリングされ、次いでガスの全流量と濃
度を調整するために制御されたM 、 ’f! 、 C
、16,17からのHlと合流し、リアクター18へ供
給され反応する。
H%lのIII、SとH,Se総社に対するガスの供給
比率19:yと、得られた結晶Zn5XSell−Xの
組成比20:xとの相関は、HtSが熱的安定であるた
め、第3図の如く与えられる。
比率19:yと、得られた結晶Zn5XSell−Xの
組成比20:xとの相関は、HtSが熱的安定であるた
め、第3図の如く与えられる。
一方、結晶の堆積速度は、H,S及びH,Seの過剰供
給に於ては亜鉛ソースの供給律速であるから、M、?、
010により、HtS eの供給量を連続的に減少させ
、遂に0にする事で、組成比Xを連続的に変化できる。
給に於ては亜鉛ソースの供給律速であるから、M、?、
010により、HtS eの供給量を連続的に減少させ
、遂に0にする事で、組成比Xを連続的に変化できる。
本発明に基づく素子は、GaA13側がe1絶縁層側を
Φの時を順方向とするダイオード特性を示し、発光は順
バイアス時にピーク波長470%溝の青色発光が得られ
た。
Φの時を順方向とするダイオード特性を示し、発光は順
バイアス時にピーク波長470%溝の青色発光が得られ
た。
又、電流−電圧特性並びに発光輝度の安定性は混晶層を
形成しないものに比べはるかに高く、定電流駆動での輝
度の経時変化はほとんど見られなかった。
形成しないものに比べはるかに高く、定電流駆動での輝
度の経時変化はほとんど見られなかった。
〔実施例2〕
第4図は、該混晶層の組成を階段的に変化させた場合の
素子構成を示す。混晶層の第1層21は、Xの値は[L
06で順次α047ずつ20段に渡って変化し、♂型Z
n8層5へと接続される。成長温度は300°Cであり
拡散による界面の乱れがあるため断面の厚さ方向に対す
る組成比Xは第5図の如くなっている。
素子構成を示す。混晶層の第1層21は、Xの値は[L
06で順次α047ずつ20段に渡って変化し、♂型Z
n8層5へと接続される。成長温度は300°Cであり
拡散による界面の乱れがあるため断面の厚さ方向に対す
る組成比Xは第5図の如くなっている。
横軸22は、GaAs基板界面からの距離d1縦軸23
はXの値を示す。
はXの値を示す。
本素子に於ても基板、混晶層界面は良好なエピタキシャ
ル成長を示し、又発光特性の安定性は、良好であった。
ル成長を示し、又発光特性の安定性は、良好であった。
上記実施例に於ては、ドーパントとしてAtを用いたが
、Zn13に対するドナー性不純物としてのIn G
a 等III h族元素並びに、Ol、Br、工等の■
族元素でも適用でき、又、絶縁層としては、他の絶縁材
料のアモルファス並びに多結晶薄膜、及び、高抵抗Zn
S膜でも上記実施例と同様な効果が期待できる事は明ら
かである。
、Zn13に対するドナー性不純物としてのIn G
a 等III h族元素並びに、Ol、Br、工等の■
族元素でも適用でき、又、絶縁層としては、他の絶縁材
料のアモルファス並びに多結晶薄膜、及び、高抵抗Zn
S膜でも上記実施例と同様な効果が期待できる事は明ら
かである。
以上実施例の項で述べた如(、本発明によればMIS型
の青色発光素子に於て、単結晶基板に2型GaAaを用
い、該基板上に外型低抵抗Zn型ZnSxSel−z(
1≦xく0)混晶層を形成させた後に、外型ZnS層を
形成する事により基板界面の乱れが少なく、電流−電圧
特性並びに発光特性の経時変化の少ない信頼性の高い発
光素子の実現が可能である。
の青色発光素子に於て、単結晶基板に2型GaAaを用
い、該基板上に外型低抵抗Zn型ZnSxSel−z(
1≦xく0)混晶層を形成させた後に、外型ZnS層を
形成する事により基板界面の乱れが少なく、電流−電圧
特性並びに発光特性の経時変化の少ない信頼性の高い発
光素子の実現が可能である。
これにより、青色発光素子の各種表示装置並びに照明製
造等への本発明の果す役割は大であると確信する。
造等への本発明の果す役割は大であると確信する。
第1図は、本発明に基づく青色発光素子の構成図。
1・・・・・・外−GILAθ基板
2・・・・・・外型Zn型ZnSxSe1−8層3・・
・・・・5型ZnS層 4・・・・・・絶縁層 5・・・・・・A u −G e電極 6・・・・・・Au電極 第2図は、ガス系の制御図 7・・・・・・H,3 8…・・・H,Be 9.10,15,14.16.17・・・・・・M、?
、011・・・・・・有機亜鉛用シリンダー12・・・
・・・有機アルミニウム用シリンダー15・・・・・・
■。 181・・・・・リアクター 第5図は、ガス組成と結晶組成の相関図19・・・・・
・ガス組成比 20・・・・・・結晶組成比 第4図は、階段的変化を有する素子構成図21・・・・
・・第1層 第5図は、組成白変化図 22・・・・・・GaAa基板境界からの距離d23・
・・・・・組成比X 第6図は、従来のMIS型素子構成図 24・・・・・・%型GaP基板 25・・・・・・外型低抵抗ZnS層 26・・・・・・絶縁層 27・・・・・・Au電極 2 B = = A u −G oオーミックコンタク
ト以上
・・・・5型ZnS層 4・・・・・・絶縁層 5・・・・・・A u −G e電極 6・・・・・・Au電極 第2図は、ガス系の制御図 7・・・・・・H,3 8…・・・H,Be 9.10,15,14.16.17・・・・・・M、?
、011・・・・・・有機亜鉛用シリンダー12・・・
・・・有機アルミニウム用シリンダー15・・・・・・
■。 181・・・・・リアクター 第5図は、ガス組成と結晶組成の相関図19・・・・・
・ガス組成比 20・・・・・・結晶組成比 第4図は、階段的変化を有する素子構成図21・・・・
・・第1層 第5図は、組成白変化図 22・・・・・・GaAa基板境界からの距離d23・
・・・・・組成比X 第6図は、従来のMIS型素子構成図 24・・・・・・%型GaP基板 25・・・・・・外型低抵抗ZnS層 26・・・・・・絶縁層 27・・・・・・Au電極 2 B = = A u −G oオーミックコンタク
ト以上
Claims (2)
- (1)オーミックコンタクトを有するn型GaAs基板
上に、低抵抗n型ZnS_xSe_1_−_x(1≦x
<0)層、低抵抗n型ZnS層、絶縁層、及び電極層を
形成した事を特徴とする青色発光素子。 - (2)特許請求の範囲第1項に於て、該低抵抗n型Zn
S_xSe_1_−_x(1≦x<0)層が、n型Ga
As基板側から絶縁層側へ向けて、xが次第に増加する
組成を有する事を特徴とする青色発光素子(3)特許請
求の範囲第1項に於て、該低抵抗n型ZnS_xSe_
1_−_x層が、n型GaAs基板側から、絶縁層側に
向けて、xが階段状に増加する組成を有する事を特徴と
する青色発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60118512A JPS61276384A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 青色発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60118512A JPS61276384A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 青色発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61276384A true JPS61276384A (ja) | 1986-12-06 |
Family
ID=14738467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60118512A Pending JPS61276384A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 青色発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61276384A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01289257A (ja) * | 1988-05-17 | 1989-11-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体超格子構造 |
JPH0342881A (ja) * | 1989-07-10 | 1991-02-25 | Sharp Corp | 化合物半導体発光素子 |
US5045897A (en) * | 1990-03-14 | 1991-09-03 | Santa Barbara Research Center | Quaternary II-VI materials for photonics |
US5274248A (en) * | 1991-06-05 | 1993-12-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light-emitting device with II-VI compounds |
-
1985
- 1985-05-31 JP JP60118512A patent/JPS61276384A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01289257A (ja) * | 1988-05-17 | 1989-11-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体超格子構造 |
JPH0342881A (ja) * | 1989-07-10 | 1991-02-25 | Sharp Corp | 化合物半導体発光素子 |
US5045897A (en) * | 1990-03-14 | 1991-09-03 | Santa Barbara Research Center | Quaternary II-VI materials for photonics |
US5274248A (en) * | 1991-06-05 | 1993-12-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light-emitting device with II-VI compounds |
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