JPS6142176A - 発光ダイオ−ド - Google Patents
発光ダイオ−ドInfo
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- JPS6142176A JPS6142176A JP59163148A JP16314884A JPS6142176A JP S6142176 A JPS6142176 A JP S6142176A JP 59163148 A JP59163148 A JP 59163148A JP 16314884 A JP16314884 A JP 16314884A JP S6142176 A JPS6142176 A JP S6142176A
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- Japan
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- mixed crystal
- zinc
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- Pending
Links
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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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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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。
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。
従来例の構成とその問題点
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、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、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。
従来得られている青色ＬＥＤには、窒化ガリウムを用い
たものや、炭化硅素を用いたものが知られている。しか
し窒化ガリウムの場合はＰ型の半導体が得られないため
、Ｎ型結晶の表面に金属膜を設けた７ヨノトキ一接合型
ダイオードとなっており、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接合タイオードは得ら
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。
たものや、炭化硅素を用いたものが知られている。しか
し窒化ガリウムの場合はＰ型の半導体が得られないため
、Ｎ型結晶の表面に金属膜を設けた７ヨノトキ一接合型
ダイオードとなっており、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接合タイオードは得ら
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。
発明の目的
本発明はこのような従来の問題に鑑み、新規な半導体材
料を用いて実用的な高効率の青色ＬＥＤを提供すること
を目的とする。
料を用いて実用的な高効率の青色ＬＥＤを提供すること
を目的とする。
発明の構成
本発明は、インジウム燐からなる単結晶基板上に、イン
ジウム燐と同一の格子定数を有するテルル化亜鉛と硫化
亜鉛の混晶半導体からなるエビタキシャル層を設け、前
記エピタキシャル層中にＰＮ接合を備えた構造により、
高効率の青色ＬＥＤを実現するものである。
ジウム燐と同一の格子定数を有するテルル化亜鉛と硫化
亜鉛の混晶半導体からなるエビタキシャル層を設け、前
記エピタキシャル層中にＰＮ接合を備えた構造により、
高効率の青色ＬＥＤを実現するものである。
実施例の説明
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型のインジウム
燐からなる単結晶基板である。また２はインジウム燐と
同一の格子定数を有するテルル化亜鉛と硫化亜鉛の混晶
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型のインジウム
燐からなる単結晶基板である。また２はインジウム燐と
同一の格子定数を有するテルル化亜鉛と硫化亜鉛の混晶
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、捷ずこ
の点について説明する。テルル化亜鉛および硫化亜鉛は
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６．１０人、後者が約６．
４１人である。また禁制帯幅は前者が２．２６ｅＶ（電
子ボルト）、後者が３．６８ｅＶ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、テルル化
亜鉛（ＺｎＴｅ）−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。
の点について説明する。テルル化亜鉛および硫化亜鉛は
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６．１０人、後者が約６．
４１人である。また禁制帯幅は前者が２．２６ｅＶ（電
子ボルト）、後者が３．６８ｅＶ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、テルル化
亜鉛（ＺｎＴｅ）−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、インジウム燐単結晶を基板として用いる
と、その上に良質な単結晶薄膜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、インジウ
ム燐は上記混晶と同じ閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、格
子定数は約５．８７人でテルル化亜鉛と硫化亜鉛の中間
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
好な単結晶薄膜が得られることになる第２図中の点線３
２Ｖｉイ／ジウム燐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。この点における混晶
半導体の禁制帯幅は点線３４で示すように約２．７２＠
Ｖ となる。一般に禁制帯幅Ｅｙ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＝
ｂｃｌＥ９（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３における発光波長は約４６６ｎと
なり、これは純青色に対応する。すなわち、インジウム
燐に格子定数が一致するテルル亜鉛と硫化亜鉛の混晶半
導体は、青色発光素子材料となる０ 第１図に示した構造は本材料を用いたＬＥＤ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、混晶半導体のエビタンヤル層
２中のＰＮ接合面２０においてＮ型層２１中の電子とＰ
ｆｉ層２層中２中孔が再結合し、青色の発光を生じる。
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、インジウム燐単結晶を基板として用いる
と、その上に良質な単結晶薄膜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、インジウ
ム燐は上記混晶と同じ閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、格
子定数は約５．８７人でテルル化亜鉛と硫化亜鉛の中間
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
好な単結晶薄膜が得られることになる第２図中の点線３
２Ｖｉイ／ジウム燐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。この点における混晶
半導体の禁制帯幅は点線３４で示すように約２．７２＠
Ｖ となる。一般に禁制帯幅Ｅｙ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＝
ｂｃｌＥ９（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３における発光波長は約４６６ｎと
なり、これは純青色に対応する。すなわち、インジウム
燐に格子定数が一致するテルル亜鉛と硫化亜鉛の混晶半
導体は、青色発光素子材料となる０ 第１図に示した構造は本材料を用いたＬＥＤ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、混晶半導体のエビタンヤル層
２中のＰＮ接合面２０においてＮ型層２１中の電子とＰ
ｆｉ層２層中２中孔が再結合し、青色の発光を生じる。
本材料は直接遷移型半導体であるので発光効率が高く、
１％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％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。
なお、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、両頭
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、両頭
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、本発明はインジウム燐からなる単結晶基
板上に、インジウム燐と同一の格子定数を有するテルル
化亜鉛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接合を備えた
構造により、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ＬＥＤ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。
板上に、インジウム燐と同一の格子定数を有するテルル
化亜鉛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接合を備えた
構造により、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ＬＥＤ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テルル化亜鉛と硫化亜鉛の混
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型インジウム燐からなる単結晶基板、２
・・・・テルル化亜鉛と硫化亜鉛の混晶半導体からなる
エピタキシャル層、２ｏ・・・・・・ＰＮＩ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 ｅｌか１名第
１図 ？３ 第２図 兄、ｆｆｉ？Ｊｌ（ル岬
第２図は本発明に関係するテルル化亜鉛と硫化亜鉛の混
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型インジウム燐からなる単結晶基板、２
・・・・テルル化亜鉛と硫化亜鉛の混晶半導体からなる
エピタキシャル層、２ｏ・・・・・・ＰＮＩ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 ｅｌか１名第
１図 ？３ 第２図 兄、ｆｆｉ？Ｊｌ（ル岬
Claims (1)
- インジウム燐からなる単結晶基板上に、インジウム燐
と同一の格子定数を有するテルル化亜鉛と硫化亜鉛の混
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 |
|---|---|---|---|
| JP59163148A JPS6142176A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | 発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59163148A JPS6142176A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | 発光ダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142176A true JPS6142176A (ja) | 1986-02-28 |
Family
ID=15768128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59163148A Pending JPS6142176A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | 発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142176A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008109382A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Canon Inc | 表示装置及び外部スピーカー |
-
1984
- 1984-08-02 JP JP59163148A patent/JPS6142176A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008109382A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Canon Inc | 表示装置及び外部スピーカー |
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