JPS62211971A - 半導体発光装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体発光装置に関する。さらに詳しくハ、発
光ダイオード（Ｌｌ！：Ｄ）のフルカラー化あるいはカ
ラーセンサーの光源などを目的として実用化が望まれて
いる、発光波長４６０〜４８０ｎ−ｍの青色発光を呈す
る半導体発光装置に関する。

〔従来の技術〕

従来報告又は実用化されている青色発光を呈する半導体
発光装置の概略を以下に述べる。

１、　バルク１７Ｊ　Ｚ　ｎ　８　ｅ　　単結晶又はＺ
ｎ１３ｙｓｅ１−ｙ単結晶にドーパントを拡散して形成
したｐ−ｎ接合ｋＷする発光装置。（例えば、公開特許
公報昭５９−６５８３　、　Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ　、　
Ｌｅｔｔ、。

２７（１９７５）７４．参照〕 ２　バルクの低抵抗ｎ−型ＺｎＳｅ　　単結晶にｐ−型
ドーパントである窒素（Ｎ）やリン（Ｐ　）　ｋイオン
注入に工って添加し、表層にｐ−型Ｚｎ８ｅ　Ｉ＠ｉ形
成しｆｃ　ｐ　−ｎ接合＝７ＫＴる発光装置。（例えば
１．ｒ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、４８五　バルクのｎ−
型Ｚｎ、５ｙＳｅ１−ｙ　　単結晶に絶縁層、電極層を
積重しｆｃＭＩＳ構造を有する発光装置。（例えば、４
ｐ、ｐｊ、、Ｐｈｙｓ、、、Ｌｅｔｔ、。

２７　（１９７５）　６９７　、　Ｊａｐａｎ、Ｊ。

Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ＋１１ノ（１９７４）３５７゜、Ｔ
ａｐａｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、１６（１９７７
）７７、参照〕 ４、単結ａ’４板上に分子線エピタキシ・−法（Ｍ　Ｂ
、　Ｅ法）に工すｚ　ｎ　Ｓ　ｅ　　１ｍ　’Ｋ　Ｋ長
して、ＭＩＩＳ構造又は、ヘテロｐ−ｎ接合全形成する
。

（例えば、公開特許公報　昭５７−１８８８９゜昭５８
−２１３８３．昭５９−１１６８８．昭５９−１６５９
５　、昭５９−１７２２７８　　参照） 〔発明が解決しようとする問題点〕 前述の従来技術では以下に述べる様な問題点全有する。

イ　従来技術１・・・・・・・・・現在大型化の極めて
難し□　　いとされているバルク結晶を出発材料とし、
４　　しかもドーパントの拡散工程全、密閉系にお・　
　　、いてバッチ処理で行なう、ため、１産性、プロセ
スの再現性に乏しい。

口　従来技術２・・・・・・・・・従来技術１と同じく
バルクの結晶を用いる庭めに量産性に乏しい。さらに、
ｎ−型結晶の一部オイオン注入に↓すｐ−型に変えるた
めに、ｐ−ｎ接合面近傍に筒抵抗ｊ−ができてしまい、
発光装置の特憔全低下させてしまう。

ハ　従来技術６及び４・・・・−・・・・発光装置がＭ
工Ｓ構造゛全とってお゛す、絶縁層を介して注入したり
少数キャリアーの再結合によって発光がおこるために、
ｐ−ｎ接合面近傍において、多数キャリアー同志を再結
合させて発光全行なう従来技術１及び２と比較して、原
理的に発光効率が低くなってしまう。

そこで本発明は従来技術における上述の問題点を解決す
るもので、その目的とするところに、青色発光を呈する
高輝度、高効率の半導体発光装、直音提供することにあ
る。

〔問題点全解決するにめの手段〕

本発明の半導体装置は異なる導電型を呈するｎ−■族化
合物半導体薄膜を積層してなる半導体発光装置において
、発光領域がＺｎＳｅとＺｎ１−ｘＭｎｘｓｅ　（０（
ｘ≦１）の薄膜ｔ′交互に少なくとも２回以上積層した
構造ン有することを特徴とす、る。　　　　　　　　、 〔作用〕 厚さが卦工そ５０〜２００Ａ程度のＺｎＳｅ　　とＺｎ
　１−ｘＭｎｘ＃ｅ薄膜層を交互に積層することに工り
、歪超格子が形成される。歪超格子においては隣接する
原子間の結合エネルギーが増大するため格子欠陥や転位
等の抑制が期待できる。発光領域にＺｎＳｅとＺ、ｎ　
１　＝ｘＭｎｘＳ　ｅ　　からなる歪超格子上用いるこ
とにエリ、発光装置の高輝度、扁効率化が可能である。

また、ＺｎＳｅ及びｚｎｌ−ｘＭｎｘｓｅ層の厚さと組
成ｘｉ変えることにエリ、青色発光を得ることができる
。

〔実施料１〕 第１図には、本発明に係る半導体発光装置の断面構成図
の一例を示す。発光装置は薄膜の積層構造を有し、構成
要素は以下の通りである。

１・・・・・・ＧａＡｓなどの単結晶基板２−、−・・
−ｎ−又はｐ−型ｚｎｓｙＳｅ１−ｙ〔０≦ｙ（０≦ｙ
≦１）６・・・・・・発光領域 ４−−・・・　Ｚｎ　１−ｘ′ＩＡｎｘｊ３　ｅ５・・
・・・・ＺｎＳｅ ６・・・・・・Ｐ−又ｒＬ　ｎ　＝型Ｚｎ、ＥＩｙ’Ｓ
ｅ　ｔ　−ｙ’（０≦ｙ′≦１） ７．８・・・オーム性コンタクト 具体例として、ｎ−屋けａＡｓの（１００）面あるいは
、（１００）面から２〜５°の傾きを有する面上に厚さ
５０００Ａのｎ　−１ＪＩ　ＺｎＳ０．０６ＳｅＯ，９
４７ｍ、厚さ１６０ＡのＺｎ１１．４９ＭｎＱ、５１　
Ｓｅ層と厚さ９０Ａの８ｎＳｅ層を交互に積層してなゐ
厚さ８９．５ＯＡの発光領域、厚さ５０００Ａのｐ−型
ＺｎＳ０．０６Ｓｅα９４層を積層し九発元装置におい
て、数Ｖ程度の順方向バイアス電圧全印加したところ、
室温にシいて４７０〜４７５ｎｍ付近にピークを有する
青色発光が得られた。５００μｍＸ５００μｍ程度のチ
ップサイズの装置から得られた発光強度は６〜５ミリカ
ンデラであり、発光効率に１０−３〜１０−２程度であ
ったｂ積層−構造及びＺｎ　１−：ｘＭｎｘＳ　ｅ層の
組底を最適化することにより輝度及び効率の向上が可能
である。発光スペクトルの判値幅は５５−８ｎであり、
従来作製されている発光装置の２分の１程度であった。

これは、発光領域を超格子構造としたために得られた効
果である。

以下に不発光装置の作製工程で示す。

１、　あらかじめ化学エツチング−ｔｔｍしたｎ　−ｆ
Ｊｌ（ｐ　　、Ｓ！　）　ＧａＡ”の（１００）而ある
いは、（ｉｏｏ）面から２〜５°の傾＠を有する面上に
有機金属気相熱分解法（ＭＯＯＶＤ法）、分子線エピタ
キシー法（ＭＥＥ法）などによりｎ−型（ｐ−型）　Ｚ
ｎ８［ＬＯ６ＳｅＯ，９４層金形成する。

Ｚ　同様にして、Ｚｎ　０．４９Ｍｎ０．５１　Ｓ　ｅ
Ｊ藷及びＺｎＳｅＮＩ全交互に積層していく。

６、最上部のＺｎ０．４９Ｍｎ０．５１　Ｓ　ｅ層形底
抜ｐ−型（ｎ　−ｍ−）　ＺｎＳα０６Ｓｅａ９４層を
積層する。

４、　　Ｚ’ｎＳ０．０６ＳｅＱ、９４層及びＧａＡｓ
　基板にオーム性コンタクトヲ形成する。

以上の作製工程はいづれも薄膜形成プロセスであるため
、大口径ウェハー上に多数の発光装置を一度に多数作製
することができる。本発明に係る発光装置が量産に適し
ていることは自明である。

〔実施例２〕 〔実施例１〕と同様にして、厚さ１０５ＡのＺｎ、０．
７７Ｍｎ０．２５８ｅ　　層と厚さ６０ＡのＺｎＢ＠Ｎ
ｋ積層してなる厚さ８３５５Ａの発光領域？有する発光
装置を作製したところ、室温において４６５〜４６Ｂｎ
ｍ付近にピーク’ｋＷする青色発光が得られた。その他
の特性は〔実施例１〕と同程度であった。

〔実施例６〕 〔実施例１及び２〕と同様にして、厚さ１５０ＡＬ：Ｄ
Ｚｎα６７ＭｎＣＬ３３Ｓｅ層と厚さ６０　Ａ　Ｌ：Ｄ
ＺｎＳｅ層を積層してなる厚さ１０６５ＯＡの発光領域
を有する発光装直上作製したところ、室温において４６
０〜４６５ｎｍ付近にピークを有する青色発光が得られ
た。その他の特性は〔実施例１及び２〕と同様であった
。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明に工れば、青色発光を呈する半
導体発光装置においてＺｎＳｅとＺｎ１−ｘＭｎｘＢｅ
　（０（ｘ≦１）の薄膜を交互に積層してなる発光領域
を有することにエリ、発光輝度及び効率の同上が実現で
＠た。本発明に係る発光装置は薄膜プロセスに工す作製
可能であることから、大口径ウェハー上へ旨い歩留りで
量産することができる。本発明が発光ダイオードによる
フルカラーディスプレイやカラーセンサーの光源として
多方面において利用され。ものと確信する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体発光装置の断面構成図。 １・・・ＧａＡｓなどの単結晶基板 ２・・・ｎ−又はｐ−型Ｚｎ５ｙＳｅｌ　−ｙ　　（０
≦ｙ≦１）層 ３・・・発光領域 ４　・・・Ｚｎ１−ｘＭｎｘＢｅ　（０（ｘ≦１）層５
・・・ＺｎＳｅ層 ６−ｐ−又はｎ−型Ｚｎ５ｙ’Ｓｅ１−７’　（０≦ｙ
′≦１）層 ７．８・・・オーム性コンタクト 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、異なる導電型を呈するII−VI族化合物半導体薄膜を
   積層してなる半導体発光装置において発光領域がＺｎＳ
   ｅとＺｎ＿１＿−＿ｘＭｎｘＳｅ（０＜ｘ≦１）の薄膜
   を交互に少なくとも２回以上積層した構造を有すること
   を特徴とした半導体発光装置。 ２、ｎ型又はｐ型導電性を呈するＺｎＳｙＳｅ＿１＿−
   ＿ｙ（０≦ｙ≦１）薄膜からなる第１の層に発光領域と
   なる薄膜層を積層し、第３の層として、第１層と異なる
   導電性を呈するＺｎＳｙ′ Ｓｅ＿１＿−＿ｙ′（０≦ｙ′≦１）薄膜を積層した構
   造を有することを特徴とした特許請求の範囲第１項記載
   の半導体発光装置。