JPS6254481A - 発光素子 - 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、Ｏ，Ａ機器等に利用される光源或いは表示に
使用される発光素子に関する。

〔従来の技術〕

従来１発光素子の発光層を構成する材ネ４としては、種
々のものが報告されているが、その中でも例えばＡｐｐ
ｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ　。

ム９　（１９７６）、ＰＰ６２０−６２２　、Ｊ　。

１、Ｐａｎｋｏｕ、Ｄ、Ｅ、Ｃａｒｌｓｏｎ。

やＪｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、２１（１９８２）
ＰＰ４７３−４７５　、に、Ｔａｋａｈａｓｈｉ他、に
記載されている水素原子を含む非単結晶シリコン（以後
、ｒｎＯｎ−５ｉ：ＨＪ　と記す）は、単結晶シリコン
と同様の半導体工学の適用が可能であること、及び潜在
的特性に優れたものがある可能性があること等の為に注
目されている材料の１つである。

に記引用文献に記載されたｎｏｎ−Ｓｉ：Ｈを発光材料
に用いた発光素子の構成は、Ｐ型不純物を含有するＰ型
伝導層（Ｐ層）と、Ｐ型及びＮ型のいずれの不純物も含
有しない層（ノンドープ層）と、Ｎ型不純物を含有する
Ｎ型伝導層（Ｎ層）とを積層したホモ接合を有する。

〔解決しようとする問題点〕

しかしながら、この様な構成の従来報告されている発光
素子では、十分な発光量の可視光領域の発光が得られて
おらず、加えて発光強度が弱イ、寿命も短い、発光特性
の安定性に欠けると′、（用的には改良すべき点の多く
を残している。丘記改良案の１つとして、ｎｏｎ−Ｓｉ
：Ｈに炭素原子を加えて、光学的バンドギャップを拡大
し、可視波長領域の発光を得る試みもなされているが、
実用的には未だ問題を残しており、光ｒ？、素子や表示
素子としては、未だ工業化されるには至っていない。

〔１」　　的〕 、１発明は、上記従来の欠点を改良した発光素子を提供
することを主たる目的とする。

本発明の別の目的は、可視波長領域に充分な発光量を有
し、発光効率と珂現性の向上を計った発光素子を提供す
ることである。

本発明のもう１つの目的は１発光特性の安定性と寿命を
飛躍的に向上させた発光素子を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の発光素子はＰ型伝導層と半導体性中間層とＮ型
伝導層とで層構成された発光層と。

該発光層に電気的に接続された少なくとも一対の電極と
を有し、＠配交光層を構成する３つの層の少なくとも１
つの層は、弗素原子を含む非単結晶シリコンから成る第
１の層領域と、該層領域と光学的バンドギャップが異な
る第２の層領域とが、これ等を一単位として周期的に積
層された多層構造を有する事を特徴とする。

〔作　用〕

本発明の発光素子は、Ｊ：記の構成とすることによって
、可視波長領域に発光ピークを有すると共に充分な発光
量を得　発光効率と再現性を高めることが出来、発光特
性の安定性と寿命を飛蹟１的に向上させることが出来る
。

以下１本発明を図面に従って置体的に説明する。

第１図は１本発明の発光素子の好適な実施態様例の層構
成を示す模式的層構成図である。

第１図に示される発光素子は、基体１０１上に設けられ
た電極１０２　Ｊ二に、Ｐ型伝導層１０３、半導体性中
間層１０４及びＮ型伝導層１０５とから成る発光層、該
発光層上に設けられた電＆１０６とで構成されている。

第１図に示す発光素子を面状発光素子として使用する場
合には、電極１０２又は／及び電極１０６は発光色の色
までも利用するのであれば、透明であることが必要であ
り、発光量を利用するのであれば、発光する光に対して
透光性であるのが望ましい、電極１０２側より発光々を
取り出す場合には、基板１０１は電極１０２と同様透明
であるか若しくは発光する光に対して透光性であること
が望ましい。

本発明の発光素子は、前記の様に発光層を構成するＰ型
伝導層１０３、半導体性中間層１０４及びＮ型伝導層１
０５の層の中の少なくとも１つの層が、弗素原子（Ｆ）
を含み、必要に応して水素原子（Ｈ）をも含む非単結晶
シリコン（以後％　ｒｎｏｎ−５ｉ：Ｆ　（Ｈ）Ｊと略
記する）で構成される第１の層領域（Ｉ）と、該層領域
（Ｉ）とは光学的バンドギャップＥｇｏｐｔが異なる第
２の層領域（ＩＩ　）とが。

これ等を一単位として周期的に積層された多層構造を有
する。そして、本発明の効果をより一層効果的に達成す
る為には、周期構造的に積と 層される第１の層領域ＣＩ）！第２の層領域（ＩＩ　）
とは、ω予力学的サイズ効果が生ずる層厚に、夫々の層
厚が選択されて交互に積層され、所謂超格子構造が構築
される。

第２の層領域（ＩＩ　）の光学的バンドギャップＥｇｏ
ｐｔ（ＩＩ）は、好ましくは第１の層ｇ１域（Ｉ）の光
学的パン、ドギャップＥｇｏｐｔ（Ｉ）よりも大きくな
る様に、即ち、第２の層領域（Ｈ）がポテンシャルバリ
ア層の役目を担う様に材料の選択が成されて層形成され
る。

本発明の発光素子に於いては、半導体性中間層１０４は
、真性半導体特性を示すＩ型伝導層若しくは、僅かにＮ
型又はＰ型伝導層として形成される。そして、ｎｏｎ−
５Ｉ　：Ｆ　（Ｈ）　で構成される層は、その一般的傾
向より所謂Ｐ型及びＮ型のいずれの不純物も含有しない
場合には、僅かにＮ型傾向を示すので、工型伝導層とす
るには、僅かにＰ型不純物を含有させる。

第２図には、前記第１の層領域（Ｉ）２０１と前記第２
の層領域（ＩＩ）２０２とが夫々適宜所望される層厚で
ｎ周期交互に積層された層構造の例が示される。

第２の層領域（ＩＩ）２０２は、第１の層領域ＣＩ）２
０１よりも、より大きな光学的／＜ンドギャップＥｇｏ
ｐｔを有し、第１の層領域（Ｉ）２０１と第２の層領域
（ＩＩ）２０２との接合部には、ヘテロ接合が形成され
る。第２の層領域（ＩＩ）２０２を構成する材料として
は、ｎｏｎ−Ｓｉ：Ｆ（Ｈ）よりも光学的バンドギャッ
プＥｇｏｐｔがより大きい非単結晶性の半導体材料又は
非単結晶性の電気的絶縁材料が挙げられる。これ等の第
２の層領域（ＩＩ）２０２を構成する材料は、第１の層
領域（Ｉ）２０１を構成する材料と化学組成要素が異な
るか或いは化学的組成比が異なるものであるが、その母
体となる構成要素は、共通である方が発光特性の改善を
より効果的に計ることが出来る。

本発明に於いて、超格子構造を導入する為の第１の層領
域（Ｉ）２０１及び第２の層領域（ＩＩ）２０２の夫々
の層厚は、夫々の層領域を構成する材料及び要求される
素子特性に応じて、適宜所望に従って決定されるが、量
子サイズ効果が顕著になる様に決められるのが望ましい
。

第１及び第２の層領域の層厚としては、好ましくは、５
人〜１００人、より好適には８人〜８０人、最適には１
０人〜７０人とされるのが望ましい。殊に、キャリアの
ドブロイ波長程度、或いはキャリアの平均自由行程の程
度とされるのが望ましい。半導体性中間層１０４に上記
の超格子構造を導入する場合には、具体的には２例えば
第１の層領域（Ｉ）２０１として、Ｐ型及びＮ型のいず
れの不純物も含有してない所謂ノンドープのｎｏｎ−３
ｉ：Ｆ（Ｈ）層。

又はＰ型不純物を僅か含有されて真性半導体とされたＩ
型ｔｙ）ｎ　ｏ　ｎ−５ｉ　：　Ｆ　（Ｈ）層、第２の
層領域（ＩＩ）２０２としては、必要に応じて水素原子
（Ｈ）又は弗素原子（Ｆ）を含み、シリコン原子（Ｓｉ
）と窒素原子（Ｎ）とを含む半導体性の又は電気的絶縁
性の非単結晶材料（以後、ｒｎｏｎ−３ｉＮ　（Ｈ％　
、Ｆ〕」と略Ｕする）、又は、必要に応じて水素原子（
Ｈ）又は弗素原子（Ｆ）を含み、シリコン原子（Ｓｉ）
と酸素原子（０）とを含む半導体性の又は電気的絶縁性
の非単結晶材料（以後、ｒｎＯｎ−３ｉｏ　（Ｈ）　、
　Ｆ）Ｊと略記する）で夫々構成される。

これ等の材料から成る第１の層領域（Ｉ）２０１及び第
２の層領域（ＩＩ）２０２は、夫々の層厚を以って、好
ましくは、十数周期乃至数十周期交互にＭＬ層される。

Ｐ型伝導層１０３或いは、Ｎ型伝導層１０５に上記の超
格子構造を導入する場合には、第１が、第２の層領域（
ＩＩ）２０２は、前記の半導体性中間層１０４の場合と
同様である。

これ等の各層に導入され得る超格子構造は、１つの層の
みならす、２つ以上の層、即ち、例えばＰ型伝導層１０
３及び半導体性中間層１０４に、或いは、Ｐ型伝導層１
０３、半導体性中間層１０４及びＮ型伝導層１０５の３
層に夫々Ｍｉ格子構造を導入しても良い。

本発明において、発光層を構成する層の少なくとも一部
は、不純物の存否は別にして。

ｎｏｎ−Ｓｉ：Ｆ（Ｈ）で構成される９発光層中に含有
される弗素原子（Ｆ）は、シリコン原子の自由ダングリ
ングボンドを補償し、その含有量は形成される層の半導
体特性・光学的特性、構造的安定性、耐熱性、及び素子
の発光特性とその安定性を左右する重要因子であって・
未発明番こおＩ７）ては、弗素原子（Ｆ）の含有量は好
適にはシリコン原子に対して５原子ＰＰＭ〜２５原子％
、より好適には１０原子ＰＰＭ〜２０原子％、最適には
５０原子ＰＰＭ〜１５原子％である。

必要に応じて含有される水素原子（Ｈ）の含有量は、弗
素原子（Ｆ）の含有量との関係及び素子に要求される素
子特性に応じて適宜所望に従って決定されるが、好適に
は０．０１〜３５原子％、より好適には０．１〜３０原
子％、最適には１〜３０原子％とされる。又、弗素原子
（Ｆ）と水素原子（Ｈ）の総和量は、最大４０原子％を
越えない様に夫々の原子が層中に含有されるのが望まし
い。

発光層を構成するＰ型伝導層１０３及びＮ型伝導層１０
５は、層形成する際にＰ型伝導特性を与えるＰ型不鈍物
或いはＮ型伝導特性を与えるＮ型不純物を夫々含有する
か或いは既にｎｏ　ｎ−３ｉ　：　Ｆ　（Ｈ）で構成さ
れた層中に、Ｐ型又はＮ型の不純物をイオンインプラン
テーション法等の手段で注入してやれば良い。

Ｐ型不純物としては、所謂周期律表第■族に属する原子
（第■族原子）、即ちＢ（硼素）。

Ａ１１（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）。

Ｉｎ（インジウム）、Ｔｅ（タリウム）等があり、殊に
好適に用いられるのは、Ｂ、Ｇａである。

Ｎ型不純物としては、周期律表第Ｖ族に属する原子（第
Ｖ族原子）、例えばＰ（燐）　、Ａｓ（砒素）、Ｓｂ（
アンチモン）、Ｂｉ’（ビスマル）等であり、殊に、好
適に用いられるのはＰ、Ａｓである。

これ等の不純物は、形成される層の電気伝導特性、ミツ
ドギャップでの局在準位密度等を考慮して、適宜所望に
従ってその含有量が決定される。

本発明においては、光ＣＶＤ法（光エネルギーを反応に
利用した化学的気相法による堆積膜形成法）の採用によ
り前述の構成を与えることが出来るものであり、前記の
不純物を導入する為の原料物質も光ＣＶＤ法に適合する
ものを選択して使用するのが望ましい。

第１図に示す発光素子の場合、発光層は基体１０１側よ
りＰ型伝導層、中間層、Ｎ型伝導層の層構成としたが、
本発明の場合斯かる積層順には限定される必要はなく、
基体１０１側より順にＮ型伝導層、中間層、Ｐ型伝導層
の層構成とされても良い。

第３図には、本発明の発光素子の別の好適な実施態様例
の層構成の模式図が示される。

第３図に示す発光素子は、第１図に示す発光素子とは、
半導体性中間層１０４を有していない以外は、同様の層
構成であり、所謂Ｐ−Ｎ接合を利用する発光素子である
。

即ち、第３図に示す発光素子は、基体３０１上に下部電
極３０２．Ｐ型伝導層３０３．Ｎ型伝導層３０４．上部
電極３０５の構成とされている。

第３図に示す発光素子の場合も、第１図に示す発光素子
と同様、Ｐ型伝導層３０３及びＮ型伝導層３０４の積層
順は、上記の説明に限定されるものではなく、逆の積層
順としても差支えない。

本発明の発光素子は、ｎｏｎ−Ｓｉ：　Ｆ　（Ｈ）で構
成される、Ｐ型伝導層、半導体性中間層。

Ｎ型伝導層、或いは不純物を含有しなｌ、Ｘ層（ノンド
ープ層）を適宜所望に従って組合せて積層することによ
り発光層が層構成されるものであり、発光層を挟持して
設けられる一組の対向電極に順バイアス電圧を印加して
Ｎ型伝導層より電子（エレクトロン）を、Ｐ型伝導層よ
り正孔（ホール）を、半導体性中間層、或ｂｚｔよＰＮ
接合付近の空間電荷層領域中に注入して再結合させるこ
とによって発光させる。その際、本発明においては、可
視域の発光波長を得る為に、ｎｏｎ−Ｓｔ：Ｆ（Ｈ）か
ら成る発光層を構成する各層の光学的バンドギャップＥ
ｇｏｐｔは、２．ＯｅＶ以上とされるのが望ましい。

発光層を構成する各層は、光学的バンドギャップの中心
（ミツドギャップ）での局在準位密度は、１０１６ｃｍ
−３−ｅ　Ｖ−１以下、好適には１０１５ｃｍ−３ｅ　
ｅ　Ｖ−１とされるのが望ましい。

この様に、各層の物性値を制御することによって、再結
合の効率を飛躍的に向上させることが出来、従って発光
効率の向上を一層計ることが出来る。

又、発光層の外部量子効率を１０−４％以上になる様に
再結合の準位の分布を制御することによって、高い強度
の発光を示す発光素子を得ることが出来る。

上述した様な特性を有する発光素子は、前記した様に光
ＣＶＤ法によって後述の条件で作成されるのが望ましい
。本発明の発光素子の作成法は、本発明の目的が達成さ
れるのであれば、光ＣＶＤ法に限定されるものではなく
、適宜所望の条件に設定して、例えばＨＯＭＯＣＶＤ法
、プラズマＣＶＤ法等によって成されても良い。

本発明の発光素子を構成する基体及び電極を構成する材
料としては、通常発光素子分野において使用されている
材料の殆んどを挙げることが出来る。

基体としては、導電性でも電気絶縁性であっても良いが
、比較的耐熱性に優れているのが望ましい。

導電性基体の場合には、基体と発光層との間に設けられ
る電極は、必ずしも設ける必要はない。

導電性基体としては、ＮｉＣｒ、ステンレス、Ａｌｌ、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ。

Ｖ、Ｔｉ等を挙げることが出来る。

電気絶縁性基体としては、ポリエステル、ポリエチレン
、ポリカーボネイト、ポリアミド。

等々の合成樹脂のフィルム、又はシート、或いはカラス
、セラミックス、等々を挙げることが出来る。

基体として電気絶縁性のものを採用する場合には、発光
層との間の電極として、その表面が導電処理される。

例えば、ガラスであれば、その表面に、ＮｉＣｒ、ＡＪ
Ｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｎｂ。

Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｎ２０３Ｓｎ０２　、
ＩＴｏ　（Ｉ　ｎ２０３＋５ｎｏ２）等カラ成る薄膜を
設けることによって導電性が付与され、或いはポリエス
テルフィルム等の合成樹脂フィルムであれば、ＮｉＣｒ
、Ａｌｌ、Ａｇ。

Ｐｂ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉｒ。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ等の金属の薄膜を真空蒸着
、電子ビーム蒸着、スパッタリング等でその表面に設け
、又は前記金属でその表面をラミネート処理して、その
表面に導電性が付与される。

本発明の発光素子の作成方法の具体例を第４図に示す光
ＣＶＤ装置を用いて以トに説明する。以下に説明される
作成手段及び作成条件は、好適な例を示すもので、本発
明を限定するものでないことは云うまでもない。

第３図中、１は堆積室であり、内部の基体支持６台２上
に所望の基体３が載置される。

４は基体加熱用のヒータであり、導線５を介して給電さ
れ、発熱する。基体温度は特に制限されないが、一般に
発光層の光学的バンド中ギャップを大きくして可視の発
光を得るためには、２００℃以下であることが望ましい
。

６〜９は、ガス供給源であり、通常状態で液状の原料物
質を使用する場合には、適宜の気化装置を具備させる。

気化装置には、加熱沸騰を利用するタイプ、液体原料中
にキャリアガスを通過させるタイプ等があり、いずれで
もよい。

ガス供給源の個数は４個に限定されず、使用する原料物
質の種類の数、希釈ガス等を使用する場合においては、
該希釈ガスと原料ガスとの予備混合の有無等に応じて適
宜選択される９図中、ガス供給源６〜９の符号に、ａを
付したのは分岐管、ｂを付したのは流量計、Ｃを付した
のは各流量計の高圧側の圧力を計測する圧力計、ｄヌは
ｅを付したのは各気体流の開閉及び流量の調整をするた
めのバルブである。

各ガス供給源から供給されるガス状の原料物質等は、ガ
ス導入管１０の途中で混合され、図示しない換気装置に
付勢されて、室ｌ内に導入される。又は、各ガス供給源
から交互に室ｌ内に導入される。１１は、室１内に導入
されるガスの圧力を計測するための圧力計である。また
、１２はガス排気管であり、堆積室１内を減圧したり、
導入ガスを強制排気するための図示しない排気装置と接
続されている。

１３はレギュレータ拳バルブである。原料ガス等を導入
する前に、室１内を排気し、減圧状態とする場合、室内
の圧力は、好ましくは５×１Ｏ−５Ｔｏｒｒ以下、より
好ましくは１×１Ｏ−ＧＴｏｒｒ以下とされるのが望ま
しい。また、原料物質ガス等を導入した状態において、
室ｌ内の圧力は、好ましくはＩ　Ｘ　１０−２〜１００
Ｔｏｒｒ、より好ましくは５Ｘ１０−２〜１０Ｔｏ　ｒ
　ｒであるとされるのが望ましい。

本発明で使用する励起エネルギー供給源の一例として、
１４は光エネルギー発生装置であって、例えば水銀ラン
プ、キセノンランプ、炭酸ガスレーサ、アルゴンイオン
レーザ、エキシマレーザ等が用いられる。なお、本発明
で用いる光エネルギーは紫外線エネルギーに限定されず
、原料ガスに化学反応を起こさせ堆積膜を形成すること
ができるものであれば、波長域を間うものではない。

光エネルギー発生装置１４から適宜の光学系を用いて基
体全体或いは基体の所望部分に向けられた光１５は、矢
印１６の向きに流れている原料物質ガス等に照射される
。

発光素子の作成例として具体的には、まず、基体として
、ガラス基板（Ｃ＃７０５９）を用いて、その上に導電
性層として６００久厚の１１０層をスパッタリングによ
り形成する。膜の抵抗値としては約５０Ω／口とする０
次に上記導電性基体３を、第４図に示す様な光ＣＶＤ装
置の基体ホルダー２に設置し、まずポンプ１２で真空に
排気する。真空度が約Ｉ　Ｘ　１０−ｆｉ以下になった
ところで、基体ホルダー２の温度を上げ、基体温度を所
望に従って設定する。本発明においては、基体温度とし
ては、好適には一り０℃〜２００　’Ｏ１より好適には
０℃〜１５０’Ｏとされるのが望ましい。

次に、５ｔ２Ｆｅ、ＳｉＨ２Ｆ２．ＳｉＦ４ガス等の弗
素化シランガスおよび必要に応じてＳｉＨ４，Ｓｉ２Ｈ
６，５ｉ３ＨＢ等のシラン系ガス、Ｎ２　、ＮＨ３、Ｎ
２ＮＮＨ２、ＮＨ３。

ＮＨ４Ｎ３等の窒素系のガス、及び必要に応じて不純物
導入用のガス（Ｂ２Ｈｅ　、ＢＦ３　。

ＰＨ３、ＰＦ３等）を６．７，８．９のボンベ、６ｂ〜
９ｂのフローメーターを用いて堆積室１に流入する。こ
の際Ｈ２，Ａｒ、Ｈｅなどのガスを同時に流入してもよ
い。

次に、反応槽上部より低圧水銀灯を用いて１８５層ｍの
光を基板上で約５〜５０ｍＷ／ｅｍ２の強度で照射し、
層を堆積する。

Ｐ型、Ｎ型の伝導層を形成するためには、前記弗素化シ
ラン系のガスと同時にＰ型の場合にはＢ２Ｈ６等のガス
をＢ２．Ａｒなどのガスと混合して濃度を調整して反応
槽に流入する。

又、Ｎ型の場合にはＰＨ３，ＡＳＨ３等のガスをＢ２．
Ａｒのガスと混合して堆積室１に流入する。ガスの流入
の後、圧力を調整し、ガスに光を照射して分解し層を堆
積する。Ｐ型伝導層、半導体性中間層、Ｎ型伝導層の厚
さとしては、好適にはそれぞれ１００人〜１５００人。

２００人〜８０００人、１００人〜１５００人とされる
のが望ましい、これらの層厚の制御は光強度及び光照射
時間を変化させて行う。

超格子構造を形成する為に、実際に極薄層を交互に積層
するには、各薄層を形成する為の原料ガスを、その都度
変える必要がある。即ち、異なる薄層の形成の度毎に原
料ガスの堆積室１への導入を止め、排気装置により適当
な真空度まで排気して、オートドーピングを防ぐ様にす
る。又、各層の層厚を所望通りに制御する為にシャッタ
ー１７を開閉動作させることにより励起光の照射を断続
的に行う。

前記の発光素子の発光層を構成する各層の光学的バンド
ギャップは吸収係数αを測定し、１ｒ−７１−丁、！−
ｈνの関係より、局在準位密度はＦＥ法より、又量子効
率はダイオードの発光特性（温度依存性有）より求める
ことが出来る。

実施例１ 基体としてＩＴＯ基板を用いて、基板温度４５℃で膜を
作成した。Ｐ型伝導層はＢ２Ｈ６／　（Ｓｉ２Ｆｓ＋５
ｉ２Ｈｅ）＝１０−２の流量ハ 比でＳ　ｉ　２　Ｆ　Ｂ　／　Ｓ　ｉ　２ン６＝２の流
量比、総量１２００ＳＣＣＭ　（水素稀釈）、半導体性
中間層は第１の層領域（Ｉ）２０１としてＳｉ２Ｈ６を
４０ＳＣＣＭ、Ｓ　ｉ　２Ｆ６を８０ＳＣＣＭの流量で
第２の層領域（ＩＩ）２０２として。

ＮＨ３／　（Ｓｉ２Ｆｓ＋５ｉ２１（ｓ）＝ｌＱ２の流
量比で、総流量８０３ＣＣＭ（水素稀釈）で、Ｎ型伝導
層はＰＨ３／（Ｓｉ２ＦＢ＋Ｓ　　ｉ　　２Ｈ６）　　
＝　　１　０−２、５ｉ２Ｆｅ／Ｓｉ　　２Ｈ６＝２の
流量比で、総流量１２０５ＣＣＭ（水素稀釈）で夫々を
、堆積室１内に夫々導入して、圧力０．１Ｔｏｒｒ、光
強度４０ｍＷ／Ｃｍ２の条件で反応させて夫々の層を作
成した。この際のＰ型伝導層の層厚は４００人。

半導体性中間層の層厚は２１０人、Ｎ型伝導層は６００
人もあった。

又、半導体中間層は、第１の層領域（Ｉ）の層厚１５人
、第２の層領域（ＩＩ　）の層厚１５人で７周期交互積
層された。

発光層の上部表面にＡｎを１０００久厚蒸着し、」〕部
電極とした０作成した素子の構成は、第１図と同様であ
る。得られた発光素子は白色の発光を示し、その光学的
バンドギャップ、局在準位密度、量子効率と発光強度の
関係が表１に示される。

実施例２ 実施例１と同様の装置、同様の条件で半導体性中間層の
層厚のみ変えて各層を堆積した。

Ｐ型伝導層の層厚は４００．＆、半導体性中間層は３１
５人、Ｎ型伝導層は６００人であった。得られた発光素
子は白色の発光を示しその特性を表１に示す。

実施例３ 実施例２と同様の装置で、対応する層の作成条件は同様
の条件として、Ｐ型伝導層の層厚を４００人、Ｎ型伝導
層の層厚を４０００人とした第２図に示す様な構造の白
色光発光の発光素子を作成した。Ｎ型伝導層は、第１の
層領域Ｍ（水素稀釈）で２０久厚に、第２の層領域（Ｉ
Ｉ　）としてＮＨ３／Ｓ　ｉ　２Ｈ６＝　１０２の流量
比で総流量８０３ＣＣＭ（水素稀釈）で２０久厚にし、
１００周期積層した。測定された素子の特性を表１に示
す。

実施例４ 実施例２と同様の装置と同様の条件でＰ型伝導層の層厚
４００人、半導体性中間層として第１の層領域（Ｉ）の
層厚５０人、第２の層領域（ＩＩ　）の層厚５０人で１
０周期積層し、Ｎ型伝導層の層厚６００人とした。得ら
れた発光素子は白色の発光を示しその特性を表１に示す
。

実施例５ 実施例４と同様の装置と同様の条件でＰ型伝導層、Ｎ型
伝導層のいずれの層も第２の層領域（ＩＩ　）を含む積
層構造とし、第１及び第２の層領域の層厚を夫々２０人
、積層周期数を１０と°した。得られた発光素子は白色
の発光を示し、層厚と発光強度の関係を表１に示す。

表　　　　１ 以上の実施例１〜５より本発明の発光素子は、従来のｎ
ｏｎ−５ｌ：Ｈを用いた発光素子が可視の領域での発光
量が小さく、強度も低いのに比較し、より高い強度の白
色発光が得られることがわかった。

又、各実施例における発光素子に就て、寿命を測定した
ところ、従来の発光素子に較べて一桁高い寿命を示し、
再現性の点でも良好で且つ発光特性は寿命測定において
常に安定してい〔効　果〕 上述した様に、本発明の発光素子は、可視波長領域に発
光ピークを有すると共に、充分な発光量を得、発光効率
と再現性を高めることが出来、発光特性の安定性と寿命
を飛翔的に高めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

天り 第１図乃至第３図１板、本発明の発光素子の好適な実施
態様例の層構成を示す模式図、第４図は本発明の発光素
子を作成する為の装置の一例を示す模式図である。 １０１　、３０１−−−一基体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｐ型伝導層と半導体性中間層とＮ型伝導層とで層
   構成された発光層と、該発光層に電気的に接続された少
   なくとも一対の電極とを有し、前記発光層を構成する３
   つの層の少なくとも１つの層は、弗素原子を含む非単結
   晶シリコンから成る第１の層領域と、該層領域と光学的
   バンドギャップが異なる第２の層領域とが、これ等を一
   単位として周期的に積層された多層構造を有する事を特
   徴とする発光素子。
2. （２）前記第１の層領域はＩ型伝導特性を有する特許請
   求の範囲第１項に記載の発光素子。
3. （３）前記第１の層領域は、Ｐ型及びＮ型の不純物を含
   有しない特許請求の範囲第１項に記載の発光素子。
4. （４）前記第２の層領域の光学的バンドギャップは第１
   の層領域のよりも大きい特許請求の範囲第１項に記載の
   発光素子。
5. （５）発光層の量子効率が１０＾−＾４％以上である特
   許請求の範囲第１項に記載の発光素子。