JPS6163068A - 発光素子 - Google Patents
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- JPS6163068A JPS6163068A JP59184083A JP18408384A JPS6163068A JP S6163068 A JPS6163068 A JP S6163068A JP 59184083 A JP59184083 A JP 59184083A JP 18408384 A JP18408384 A JP 18408384A JP S6163068 A JPS6163068 A JP S6163068A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
-
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- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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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）
この発明は半導体のヘテロ接合を用いた二波長発光素子
に関するものである。
に関するものである。
（従来の技術）
従来、半導体発光素子は同一半導体のｐ１％接合、ある
いは金Ｂ４／絶縁体／半導体（ＭＩ８）構造を用いたも
のである。これらの場合１％層からｐ層への電子の注入
、ｐ層からｎｍへの正孔の注入、あるいは金属から半導
体への電子の注入が起り、注入された電子あるいは正孔
が再結合して発光する。このため、その発光波長は再結
合する電子と正孔とのエネルギー差、即ち半導体の禁制
帯幅あるいはキャリアトラップと価電子帯の頂上あるい
は伝導帯の底のエネルギー差で決まる波長の光を放射す
る。
いは金Ｂ４／絶縁体／半導体（ＭＩ８）構造を用いたも
のである。これらの場合１％層からｐ層への電子の注入
、ｐ層からｎｍへの正孔の注入、あるいは金属から半導
体への電子の注入が起り、注入された電子あるいは正孔
が再結合して発光する。このため、その発光波長は再結
合する電子と正孔とのエネルギー差、即ち半導体の禁制
帯幅あるいはキャリアトラップと価電子帯の頂上あるい
は伝導帯の底のエネルギー差で決まる波長の光を放射す
る。
一方、光ディスプレーの応用からは、一つの発光素子で
二波長以上の発光が得られる素子が要求されている。こ
の目的のため、従来は一つの素子マウント中に発光波長
の異なる二つの発光素子を近接して並べて埋め込んだり
（第７図）一つの結晶上の別の部分に異なるドーピング
をして二つの発光素子を作製する方法（第８図）が用い
られてきた。
二波長以上の発光が得られる素子が要求されている。こ
の目的のため、従来は一つの素子マウント中に発光波長
の異なる二つの発光素子を近接して並べて埋め込んだり
（第７図）一つの結晶上の別の部分に異なるドーピング
をして二つの発光素子を作製する方法（第８図）が用い
られてきた。
（発明が解消すべき問題点）
しかし、これらの方法では波長によって発光箇所が異な
ること、二つの素子であるため小さく出来ないこと、配
線は少なくとも三本を必要とすることなどの欠点がある
。
ること、二つの素子であるため小さく出来ないこと、配
線は少なくとも三本を必要とすることなどの欠点がある
。
（問題点を解消するための手段）
そこで本発明の発光素子は、低め型が同じで、禁制帯幅
が異なる二つのヘテロ接合された半導体と、両半導体に
Ｔ！Ｌ気的に接続し、両半導体に電圧の正負を切換えて
印加することが可能な手段とからなることを特徴とする
。
が異なる二つのヘテロ接合された半導体と、両半導体に
Ｔ！Ｌ気的に接続し、両半導体に電圧の正負を切換えて
印加することが可能な手段とからなることを特徴とする
。
（作用）
第５図は叡制帯幅幻α、 ′Ｂｙｂ （ｖｔｔα’＞Ｅ
ｇｂ）の二つのｎ型半導体ムとＢをヘテロ接合した外−
１％接合の場合のエネルギー帯図である。一般に接合界
面に界面準位が形成され、腹合近傍で図の様なエネルギ
ー帯の曲りが生じる。この結果、接合に二紅シミツトキ
ー障壁が形成され、電流−電圧特性は第６図のような曲
線となる。
ｇｂ）の二つのｎ型半導体ムとＢをヘテロ接合した外−
１％接合の場合のエネルギー帯図である。一般に接合界
面に界面準位が形成され、腹合近傍で図の様なエネルギ
ー帯の曲りが生じる。この結果、接合に二紅シミツトキ
ー障壁が形成され、電流−電圧特性は第６図のような曲
線となる。
この場合ムに正、Ｂに負の電圧を印加すると、電子はＢ
からショットキー障壁を越えてムへ注入され、半導体Ａ
中で正孔と再結合する。この時、禁＋！ｌｌ帯幡Ｂｉｔ
αｚ ｈｃ／λαに相当する波長λαの光を放射する。
からショットキー障壁を越えてムへ注入され、半導体Ａ
中で正孔と再結合する。この時、禁＋！ｌｌ帯幡Ｂｉｔ
αｚ ｈｃ／λαに相当する波長λαの光を放射する。
ここで、ｈはブランクの定数、Ｇは光速である。一方Ｂ
Ｋ正、ムに負の電圧を印加すると、電子はＡからショッ
トキー障壁を越えてＢへ注入され、半導体Ｂ中で正孔と
再結合する。この時、禁制帯幅Ｂｇｂ ＝ ＡＣ／λｂ
に相当する波長λｂの光を放射する。今、Ｅｌｍ ）
Ｉｌｂであるから、ＡＫ正ｔＦＥを印加した時、短波長
λａの光を、ＢＫ正電圧を印加した時、長波長λｂの光
を放射する。このようにヘテ四接合ム／Ｂに印加する電
界の方向によって波長の異なる光を放射する。
Ｋ正、ムに負の電圧を印加すると、電子はＡからショッ
トキー障壁を越えてＢへ注入され、半導体Ｂ中で正孔と
再結合する。この時、禁制帯幅Ｂｇｂ ＝ ＡＣ／λｂ
に相当する波長λｂの光を放射する。今、Ｅｌｍ ）
Ｉｌｂであるから、ＡＫ正ｔＦＥを印加した時、短波長
λａの光を、ＢＫ正電圧を印加した時、長波長λｂの光
を放射する。このようにヘテ四接合ム／Ｂに印加する電
界の方向によって波長の異なる光を放射する。
ｐ−ｐ接合の場合は、上記の電子の代りに正孔が注入さ
れるが、やはり印加する電界の方向によって正孔の注入
される半導体が変り、その結果、波長の興なる光を放射
する。
れるが、やはり印加する電界の方向によって正孔の注入
される半導体が変り、その結果、波長の興なる光を放射
する。
そして、いずれも発光はヘテロ接合界面近傍で生じる。
（実施例）
第１図及び第２図は炭化硅素（８ｉ０ ）を用いた本発
明の二波長発光素子の二つの実施例を示す。
明の二波長発光素子の二つの実施例を示す。
両実施例において、３は６Ｈ−８４０の基板、ダは上記
基板Ｊの上にホモエピタキシャル成長させた６Ｈ−８４
０の一方の半導体層、！は上記６■−８ｊＯＪ’ｌｌ上
にヘテ田エビキシャル成長させた３０−１１ｉＣの他方
の半導体層、ｌと１は両半導体層弘と５に正負の電圧を
切換えて印加するために各半導体層に接続した電線を示
す。
基板Ｊの上にホモエピタキシャル成長させた６Ｈ−８４
０の一方の半導体層、！は上記６■−８ｊＯＪ’ｌｌ上
にヘテ田エビキシャル成長させた３０−１１ｉＣの他方
の半導体層、ｌと１は両半導体層弘と５に正負の電圧を
切換えて印加するために各半導体層に接続した電線を示
す。
両実施例の外−再接合の発光素子は次の様に化学気相成
長法で作製することができる。
長法で作製することができる。
アチソン法で作製された５型６Ｈ−８４０（０００１）
面をカーざランダム、ダイヤモンドペーストで研摩して
鏡面にしたものを基板３とし、基板３０表面のＯ化層を
弗化水素により除失した後、又本管中のグラファイトサ
セプター上に置く。
面をカーざランダム、ダイヤモンドペーストで研摩して
鏡面にしたものを基板３とし、基板３０表面のＯ化層を
弗化水素により除失した後、又本管中のグラファイトサ
セプター上に置く。
シラン、プ田パン反応ガス及び水素キャリアガスを流し
て基板温度１７５０℃で６Ｈ−８４０の半導体Ｍ弘をホ
モエピタキシャル成長させる。絖いて、基板温度を１５
００ ＣＫ下げて３Ｏ−８ｉＯの半導体層ｊを６Ｈ−８
４０半専体Ｎｕ上にヘテロエピタキシャル成長させる。
て基板温度１７５０℃で６Ｈ−８４０の半導体Ｍ弘をホ
モエピタキシャル成長させる。絖いて、基板温度を１５
００ ＣＫ下げて３Ｏ−８ｉＯの半導体層ｊを６Ｈ−８
４０半専体Ｎｕ上にヘテロエピタキシャル成長させる。
６Ｈ−８ｉＯの半、導体層弘の厚さは約１ｐｌｎ、 ３
Ｏ−８（Ｏ半導体ｍｓ、ｖ厚さは約５ｐｔｎである。６
Ｈ−８ｉ０半導体ｍｌ上の３０−’３ｉ０半導体層Ｓは
（ｏｏｏ １）ａｍ ／ （１１１）ｍｅとなるような
結晶方位でエピタキシャル成長する。この面方位での格
子不整は０．３４ Ｘと非常に小さいため、良質のヘテ
ロエピタキシャル成長が得られる。
Ｏ−８（Ｏ半導体ｍｓ、ｖ厚さは約５ｐｔｎである。６
Ｈ−８ｉ０半導体ｍｌ上の３０−’３ｉ０半導体層Ｓは
（ｏｏｏ １）ａｍ ／ （１１１）ｍｅとなるような
結晶方位でエピタキシャル成長する。この面方位での格
子不整は０．３４ Ｘと非常に小さいため、良質のヘテ
ロエピタキシャル成長が得られる。
ＣノロＨ−８（Ｏ半導体層μ、３Ｏ−８ｉ０半導体Ｈｓ
は共に／ンドープで置型であり、電子濃度は１０” 〜
ｔｄ’ ｃｍ”” テア６゜基板ｊと３０−８４０半導
体Ｈｚの結晶の表面にニッケルぶを真空蒸着し、アルゴ
ン中で１０５０ Ｃにで５分間焼鈍し、オーミック接触
を得る。次に結晶を２〜３嘩角に切断し、第１図の実施
例では３Ｇｌ！−８（Ｏ牛導体層！に蒸着したニッケル
層≦でマウント７の表面に固定し、第２図の実施例では
積層面をマウント７の表面に直交させて絶縁性接着ＲＩ
Ｋよりマウンドの表面に固定する。
は共に／ンドープで置型であり、電子濃度は１０” 〜
ｔｄ’ ｃｍ”” テア６゜基板ｊと３０−８４０半導
体Ｈｚの結晶の表面にニッケルぶを真空蒸着し、アルゴ
ン中で１０５０ Ｃにで５分間焼鈍し、オーミック接触
を得る。次に結晶を２〜３嘩角に切断し、第１図の実施
例では３Ｇｌ！−８（Ｏ牛導体層！に蒸着したニッケル
層≦でマウント７の表面に固定し、第２図の実施例では
積層面をマウント７の表面に直交させて絶縁性接着ＲＩ
Ｋよりマウンドの表面に固定する。
そして、素子に電圧の正負を切換えて印加することがで
きる配ａｔと２を、第１図の実施例では配線／を基板３
０表面のニッケル層重に、配ＩｉＩコをニッケル層を介
して３Ｏ−８（Ｏ半心体層Ｓと電気的に接続したマウン
ト７に結線し、又、第２図の実施例では配線／ｌ−３Ｑ
−８４０半導体層ｊの表面のニッケル層６に、配線コを
基板３０表面のニツ＋ｌＩ／層≦と電気的に接続させた
マウント７に結線する。
きる配ａｔと２を、第１図の実施例では配線／を基板３
０表面のニッケル層重に、配ＩｉＩコをニッケル層を介
して３Ｏ−８（Ｏ半心体層Ｓと電気的に接続したマウン
ト７に結線し、又、第２図の実施例では配線／ｌ−３Ｑ
−８４０半導体層ｊの表面のニッケル層６に、配線コを
基板３０表面のニツ＋ｌＩ／層≦と電気的に接続させた
マウント７に結線する。
第３図は上記第１図と第２図の発光素子の電流−電圧特
性の例であり、第４図は素子に電流を流した時の発光ス
ペクトルである。
性の例であり、第４図は素子に電流を流した時の発光ス
ペクトルである。
第４図において、αは各実施例の配線／に正、配置ｓコ
に負の１！王を印加した場合のスペクトルで、波長４８
０ｍｍＫピークを持つ青色の発光が見られる。これは６
Ｈ−８ｉＯのバンド間遠＃に対応する。一方、ｂは配Ｍ
／に負、配Ｓコに正の電圧を印加した場合のスペクトル
であり、６８０％乳にピークを持つオレンジ色の発光が
見られる。
に負の１！王を印加した場合のスペクトルで、波長４８
０ｍｍＫピークを持つ青色の発光が見られる。これは６
Ｈ−８ｉＯのバンド間遠＃に対応する。一方、ｂは配Ｍ
／に負、配Ｓコに正の電圧を印加した場合のスペクトル
であり、６８０％乳にピークを持つオレンジ色の発光が
見られる。
これは３０−８４０中の不純物が関与した発光である。
以上は％−％接合の一実施例であるが５ｐ−ｐ接合の場
合には基板３にｐ型６Ｈ−１０を使用し、また６Ｈ−８
４０、３０−８４０成長中にＡｔ（アルミニュウム）、
Ｂ（ボロン）成るいはＧｇ（ガリウム）をドープしてそ
れぞれｐ型６■−５ｔｃ、ｐ型３Ｏ−８ｉ０を成長させ
・電極にはニッケルではすくアルミニニウム−シリコン
（ｓ９：ｔｘ）を用いればよい。
合には基板３にｐ型６Ｈ−１０を使用し、また６Ｈ−８
４０、３０−８４０成長中にＡｔ（アルミニュウム）、
Ｂ（ボロン）成るいはＧｇ（ガリウム）をドープしてそ
れぞれｐ型６■−５ｔｃ、ｐ型３Ｏ−８ｉ０を成長させ
・電極にはニッケルではすくアルミニニウム−シリコン
（ｓ９：ｔｘ）を用いればよい。
（発明の効果）
以上説明したように、この発明は同じ伝導型の半導体の
ヘテロ接合を用いた発光素子であり、単一のヘテロ接合
で電流の向きを変えることによって発光の波長を変える
ことができる。これは従来、二波長の発光を得るために
同一マウント内に二つの結晶を埋め込んだり、同一結晶
中の別の場所に異なるドーピングをほどこしたものに比
べて、単一のヘテロ接合で二波長の発光が得られるため
、発光素子を小さくすることが出来ること、配線が２本
ですむという利点がある。
ヘテロ接合を用いた発光素子であり、単一のヘテロ接合
で電流の向きを変えることによって発光の波長を変える
ことができる。これは従来、二波長の発光を得るために
同一マウント内に二つの結晶を埋め込んだり、同一結晶
中の別の場所に異なるドーピングをほどこしたものに比
べて、単一のヘテロ接合で二波長の発光が得られるため
、発光素子を小さくすることが出来ること、配線が２本
ですむという利点がある。
第１図はこの発明の発光素子の一実施例の側面図、第２
図は同じくこの発明の発光素子の他の一実施例の側面図
、第３図は上記に一％接合の場合の第１図と第２図の実
施例の電流−電圧特性図、第４図は同じくその発光スペ
クトル図、第５図はｒ１型ヘテ゛ｔ２接合のエネルギー
帯図、第６図は同上の電流−電圧特性の模式図、第７図
と第８図は従来の発光素子の側面図である。 図中、ｌと２は二つの半導体に電′圧の正負を切換えて
印加するための配線、参は一方の半導体である６Ｈ−８
４０成長層、ｊは上記半導体にヘテロ接合した他方の半
導体である３０−８４０成長層を示す。 指定代理人 工業技術院 、−電子技術総合
研究所長 等々力 達 ＠１ｎ 第２囚 第３図 第４閃 第７図 第８図）
図は同じくこの発明の発光素子の他の一実施例の側面図
、第３図は上記に一％接合の場合の第１図と第２図の実
施例の電流−電圧特性図、第４図は同じくその発光スペ
クトル図、第５図はｒ１型ヘテ゛ｔ２接合のエネルギー
帯図、第６図は同上の電流−電圧特性の模式図、第７図
と第８図は従来の発光素子の側面図である。 図中、ｌと２は二つの半導体に電′圧の正負を切換えて
印加するための配線、参は一方の半導体である６Ｈ−８
４０成長層、ｊは上記半導体にヘテロ接合した他方の半
導体である３０−８４０成長層を示す。 指定代理人 工業技術院 、−電子技術総合
研究所長 等々力 達 ＠１ｎ 第２囚 第３図 第４閃 第７図 第８図）
Claims (1)
- 伝導型が同じで、禁制帯幅が異なる二つのヘテロ接合
された半導体と、両半導体に電気的に接続し、両半導体
に電圧の正、負を切換えて印加することが可能な手段と
からなることを特長とする発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59184083A JPS6163068A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59184083A JPS6163068A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6163068A true JPS6163068A (ja) | 1986-04-01 |
| JPH0344427B2 JPH0344427B2 (ja) | 1991-07-05 |
Family
ID=16147096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59184083A Granted JPS6163068A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6163068A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5326992A (en) * | 1992-07-29 | 1994-07-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Silicon carbide and SiCAlN heterojunction bipolar transistor structures |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5994479A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 青色発光素子 |
-
1984
- 1984-09-03 JP JP59184083A patent/JPS6163068A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5994479A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 青色発光素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5326992A (en) * | 1992-07-29 | 1994-07-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Silicon carbide and SiCAlN heterojunction bipolar transistor structures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0344427B2 (ja) | 1991-07-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |