JPS6286773A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPS6286773A JPS6286773A JP60224845A JP22484585A JPS6286773A JP S6286773 A JPS6286773 A JP S6286773A JP 60224845 A JP60224845 A JP 60224845A JP 22484585 A JP22484585 A JP 22484585A JP S6286773 A JPS6286773 A JP S6286773A
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- light emitting
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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】
発明の要約
不純物（たとえばＺｎ−０）をドープした化合物半導体
（たとえばＧａＰ）発光素子の発光層において、化合物
半導体（Ｇ ａ Ｐ）結晶と（Ｚ ｎ Ｏ）不純物層を
交互に積層することにより、その結晶性を向上させて発
光素子の発光効率の向上９歩留りの向上、長寿命化等を
図った。
（たとえばＧａＰ）発光素子の発光層において、化合物
半導体（Ｇ ａ Ｐ）結晶と（Ｚ ｎ Ｏ）不純物層を
交互に積層することにより、その結晶性を向上させて発
光素子の発光効率の向上９歩留りの向上、長寿命化等を
図った。
発明の背景
この発明は、化合物半導体を素材とする発光素子、たと
えばＧａＰ化合物半導体を用い、Ｚｎ−０を不純物とし
て混入した半導体発光素子に関する。
えばＧａＰ化合物半導体を用い、Ｚｎ−０を不純物とし
て混入した半導体発光素子に関する。
従来ＧａＰ化合物半導体は１間接遷移形に起因する低い
発光効率を上昇させるため、その結晶成長時もしくは結
晶成長後にＺｎおよび０を添加し、この不純物レベルを
発光中心とすることにより発光材料として用いられてい
る。このＺｎ−０を添加したＧａＰ発光ダイオードは波
長７０００人付近の明瞭な赤色で効率よく発光し広く使
用されている。
発光効率を上昇させるため、その結晶成長時もしくは結
晶成長後にＺｎおよび０を添加し、この不純物レベルを
発光中心とすることにより発光材料として用いられてい
る。このＺｎ−０を添加したＧａＰ発光ダイオードは波
長７０００人付近の明瞭な赤色で効率よく発光し広く使
用されている。
第２図は従来のＧａＰ赤色発光素子結晶の構造を示して
いる。まずＳまたはＴｅ等を含むｎ形−ＧａＰ基板Ｉｌ
りに、Ｔｅを含んだｎ形ＧａＰ層１２をＢＯμｍ程度エ
ピタキシャル成長させる。ついでＺｎおよびＯをドープ
したｐ形ＧａＰ層１３を５０μｍ程度成長させ、ｐ−ｎ
接合を形成する。ドーピング濃度はＴｅが約９Ｘ１０
ｃｍ 、 Ｚ、ｎ−０が約４Ｘ１０１８ＣＩ１１
−３と高濃度である。この結晶から作製した発光素子は
、波長約７０００人の赤色で発光し、効率は約１５％で
ある。
いる。まずＳまたはＴｅ等を含むｎ形−ＧａＰ基板Ｉｌ
りに、Ｔｅを含んだｎ形ＧａＰ層１２をＢＯμｍ程度エ
ピタキシャル成長させる。ついでＺｎおよびＯをドープ
したｐ形ＧａＰ層１３を５０μｍ程度成長させ、ｐ−ｎ
接合を形成する。ドーピング濃度はＴｅが約９Ｘ１０
ｃｍ 、 Ｚ、ｎ−０が約４Ｘ１０１８ＣＩ１１
−３と高濃度である。この結晶から作製した発光素子は
、波長約７０００人の赤色で発光し、効率は約１５％で
ある。
しかしながらこの発光ダイオードは、Ｚｎ−０不純物が
結晶内で不均一に分布しているので輝度にばらつきが生
じる。上述のように高濃度の不純物を添加しているので
結晶性が低下し、それに起因して発光効率が低下する。
結晶内で不均一に分布しているので輝度にばらつきが生
じる。上述のように高濃度の不純物を添加しているので
結晶性が低下し、それに起因して発光効率が低下する。
寿命が低下する等の問題点がある。
発明の概要
この発明は、結晶性を向上させることにより上記の問題
点を解決することを目的とする。
点を解決することを目的とする。
この発明による半導体発光素子は、化合物半導体結晶中
の発光層において不純物が多数層にわたって層状に存在
することを特徴とする。具体的には、たとえば化合物半
導体結晶がＧａＰ結晶であり、不純物がＺｎ−０である
。ＺｎＯ化合物をＧａＰ結晶上に分子線エピタキシャル
法（ＭＢＥ法）を用いて成長させることによって、Ｚｎ
Ｏ薄層をＧａＰ結晶中に積層させることができる。
の発光層において不純物が多数層にわたって層状に存在
することを特徴とする。具体的には、たとえば化合物半
導体結晶がＧａＰ結晶であり、不純物がＺｎ−０である
。ＺｎＯ化合物をＧａＰ結晶上に分子線エピタキシャル
法（ＭＢＥ法）を用いて成長させることによって、Ｚｎ
Ｏ薄層をＧａＰ結晶中に積層させることができる。
この発明では、ＧａＰ中にＺｎ−０を添加させる際に、
単に結晶中に無秩序に添加するのではなく、ＧａＰ結晶
中に数原子層単位でＺｎ−０をはさみこみ、一種の変調
ドーピング構造としているので、母結晶であるＧａＰの
結晶性が向上し、上記の問題点を解決することができる
。
単に結晶中に無秩序に添加するのではなく、ＧａＰ結晶
中に数原子層単位でＺｎ−０をはさみこみ、一種の変調
ドーピング構造としているので、母結晶であるＧａＰの
結晶性が向上し、上記の問題点を解決することができる
。
すなわち、この発明によると１発光素子の発光層の構成
を化合物半導体（ＧａＰ）層と不純物（Ｚ ｎ−０）層
の積層構造としたので、不純物は成長方向に垂直な面内
で均一に分布することになり、輝度の場所によるばらつ
きを防ぐことができる。
を化合物半導体（ＧａＰ）層と不純物（Ｚ ｎ−０）層
の積層構造としたので、不純物は成長方向に垂直な面内
で均一に分布することになり、輝度の場所によるばらつ
きを防ぐことができる。
また、ＧａＰ結晶とＺｎ−０層は類似の結晶構造を有し
、その格子定数も近いため積層することによる結晶性の
低下は生ぜず、むしろ不純物が無秩序に結晶内に存在し
ないことにより結晶性は向上する。このことは、結晶内
を電荷が移動する際に合金散乱、不純物散乱を受けない
ことを意味し、素子の高速応答性の向上が期待できる。
、その格子定数も近いため積層することによる結晶性の
低下は生ぜず、むしろ不純物が無秩序に結晶内に存在し
ないことにより結晶性は向上する。このことは、結晶内
を電荷が移動する際に合金散乱、不純物散乱を受けない
ことを意味し、素子の高速応答性の向上が期待できる。
さらに、Ｚｎ−０対に捕獲された電子が不純物層付近に
強く局在するため、その波動関数ｂ（運動量空間でＧａ
Ｐの直接遷移帯に大きく拡がり擬直接遷移構造としてふ
るまい発光効率が格段に上昇する。また、結晶性の向上
に起因する寿命の改善も期待できる。
強く局在するため、その波動関数ｂ（運動量空間でＧａ
Ｐの直接遷移帯に大きく拡がり擬直接遷移構造としてふ
るまい発光効率が格段に上昇する。また、結晶性の向上
に起因する寿命の改善も期待できる。
実施例の説明
第２図はこの発明の実施例であるＧａＰ赤色発光素子結
晶の構造を示している。ＳまたはＴｅをドープしたｎ形
ＧａＰ基板１上に、Ｔｅを含んだｎ形ＧａＰ層２を５０
〜６０μｍ程度エピタキシャル成長させる。次に非ドー
プＧａＰ層３１を１０００原子層程度（約２８００人）
成長させ、ついでＺｎ０層３２を２原子層（〜５．６人
）成長させる。これを３０回繰り返し約１７μｍの発光
層３を得る。この場合ＺｎＯのドーピング濃度は４．９
Ｘ １０１９叩−３となる。さらに、Ｚｎドープｐ形Ｇ
ａＰ層４を約２０μｍ成長させ、結晶成長を完了させる
。この結晶から作製した発光素子は、波長約７０００人
で発光し効率は１５％を越える。この発明によると、ド
ーピングに起因する結晶性の低下が少ないため、従来例
に比べはるかに高濃度のドーピングが可能である。また
ドーピング濃度はＧａＰ成長層３１とＺｎＯ成長層３２
の厚さの比を変えることにより容易かつ正確に変えるこ
とができる。
晶の構造を示している。ＳまたはＴｅをドープしたｎ形
ＧａＰ基板１上に、Ｔｅを含んだｎ形ＧａＰ層２を５０
〜６０μｍ程度エピタキシャル成長させる。次に非ドー
プＧａＰ層３１を１０００原子層程度（約２８００人）
成長させ、ついでＺｎ０層３２を２原子層（〜５．６人
）成長させる。これを３０回繰り返し約１７μｍの発光
層３を得る。この場合ＺｎＯのドーピング濃度は４．９
Ｘ １０１９叩−３となる。さらに、Ｚｎドープｐ形Ｇ
ａＰ層４を約２０μｍ成長させ、結晶成長を完了させる
。この結晶から作製した発光素子は、波長約７０００人
で発光し効率は１５％を越える。この発明によると、ド
ーピングに起因する結晶性の低下が少ないため、従来例
に比べはるかに高濃度のドーピングが可能である。また
ドーピング濃度はＧａＰ成長層３１とＺｎＯ成長層３２
の厚さの比を変えることにより容易かつ正確に変えるこ
とができる。
この発明による化合物半導体結晶は分子線エピタキシャ
ル（ＭＢＥ）法を用いることで容易に実現することがで
きる。また有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等でも実
現可能である。
ル（ＭＢＥ）法を用いることで容易に実現することがで
きる。また有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等でも実
現可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２図は従来
例を示す斜視図である。 １・・・ｎ形ＧａＰ基板。 ２・・・Ｔｅドープｎ形ＧａＰ成長層。 ３・・・発光層。 ４・・・Ｚｎドープｐ形ＧａＰ成長層。 ３１・・・非ドープＧａＰ成長層。 ３２・・・ＺｎＯ成長層。 特許出願人 立石電機株式会社 代 理 人 弁理士 牛久 健司 （外１名） 第１１Ｉ 第２ＦＩＡ
例を示す斜視図である。 １・・・ｎ形ＧａＰ基板。 ２・・・Ｔｅドープｎ形ＧａＰ成長層。 ３・・・発光層。 ４・・・Ｚｎドープｐ形ＧａＰ成長層。 ３１・・・非ドープＧａＰ成長層。 ３２・・・ＺｎＯ成長層。 特許出願人 立石電機株式会社 代 理 人 弁理士 牛久 健司 （外１名） 第１１Ｉ 第２ＦＩＡ
Claims (3)
- （１）化合物半導体結晶中の発光層において不純物が多
数層にわたって層状に存在することを特徴とする半導体
発光素子。 - （２）化合物半導体結晶がＧａＰ結晶であり、不純物が
Ｚｎ−Ｏである、特許請求の範囲第（１）項に記載の半
導体発光素子。 - （３）ＺｎＯ化合物をＧａＰ結晶上にエピタキシャル成
長させることによって、ＺｎＯ薄層をＧａＰ結晶中に積
層したことを特徴とする、特許請求の範囲第（１）項ま
たは第（２）項に記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22484585A JPH0732269B2 (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22484585A JPH0732269B2 (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6286773A true JPS6286773A (ja) | 1987-04-21 |
| JPH0732269B2 JPH0732269B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=16820068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22484585A Expired - Lifetime JPH0732269B2 (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732269B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5895706A (en) * | 1995-03-17 | 1999-04-20 | Showa Denko K.K. | Epitaxial structure for GaP light-emitting diode |
| KR100389738B1 (ko) * | 2001-03-05 | 2003-06-27 | 김영창 | 단파장 산화아연 발광소자 및 그 제조방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5949056A (ja) * | 1982-09-13 | 1984-03-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フアクシミリ宛名書き発信蓄積変換方法 |
| JPS6047475A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-14 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 発光ダイオ−ド |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP22484585A patent/JPH0732269B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5949056A (ja) * | 1982-09-13 | 1984-03-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フアクシミリ宛名書き発信蓄積変換方法 |
| JPS6047475A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-14 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 発光ダイオ−ド |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5895706A (en) * | 1995-03-17 | 1999-04-20 | Showa Denko K.K. | Epitaxial structure for GaP light-emitting diode |
| KR100389738B1 (ko) * | 2001-03-05 | 2003-06-27 | 김영창 | 단파장 산화아연 발광소자 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0732269B2 (ja) | 1995-04-10 |
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