JPWO2009118790A1 - 発光素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
Claims (19)
- 第1の導電型を有する第1の量子ドットを含む第1の導電部材と、
前記第1の導電部材に接して配置され、単一原子からなる半導体層と、
前記半導体層に接して配置され、前記第1の導電型と異なる第2の導電型を有する第2の量子ドットを含む第2の導電部材とを備える発光素子。 - 前記半導体層は、前記第1および第2の量子ドットとの間で電子および正孔に対するエネルギー障壁を有する、請求の範囲第1項に記載の発光素子。
- 前記半導体層は、10nm以下の膜厚を有する、請求の範囲第1項に記載の発光素子。
- 前記第1の導電部材は、複数個の前記第1の量子ドットとトンネル電流が流れる第1の絶縁層とを含み、
前記第2の導電部材は、複数個の前記第2の量子ドットとトンネル電流が流れる第2の絶縁層とを含む、請求の範囲第1項に記載の発光素子。 - 前記第1および第2の絶縁層の各々は、10nm以下の膜厚を有する、請求の範囲第4項に記載の発光素子。
- 前記複数個の第1の量子ドットは、前記第1の導電部材の膜厚方向にランダムに配置され、
前記複数個の第2の量子ドットは、前記第2の導電部材の膜厚方向にランダムに配置される、請求の範囲第4項に記載の発光素子。 - 前記第1の導電型は、n型であり、
前記第2の導電型は、p型である、請求の範囲第1項に記載の発光素子。 - 前記第1の導電部材において、正孔に対する障壁エネルギーは、電子に対する障壁エネルギーよりも大きく、
前記第2の導電部材において、電子に対する障壁エネルギーは、正孔に対する障壁エネルギーよりも大きい、請求の範囲第7項に記載の発光素子。 - 前記第1および第2の量子ドットは、シリコンドットからなり、
前記第1の導電部材は、SiO2よりも多くのシリコンと、酸素元素とを含むシリコン薄膜からなり、
前記第2の導電部材は、Si3N4よりも多くのシリコンと、窒素元素とを含むシリコン薄膜からなり、
前記半導体層は、ゲルマニウムからなる、請求の範囲第8項に記載の発光素子。 - 単一原子からなる発光層と、
n型の量子ドットを介して電子を前記発光層へ供給する第1の導電部材と、
p型の量子ドットを介して正孔を前記発光層へ供給する第2の導電部材とを備える発光素子。 - 前記第1の導電部材は、SiO2よりも多くのシリコンと、酸素元素とを含むシリコン薄膜からなり、
前記第2の導電部材は、Si3N4よりも多くのシリコンと、窒素元素とを含むシリコン薄膜からなり、
前記発光層は、ゲルマニウムからなる、請求の範囲第10項に記載の発光素子。 - 前記発光層は、10nm以下の膜厚を有する、請求の範囲第11項に記載の発光素子。
- 量子ドットを含む第1の導電部材を半導体基板の一主面に堆積する第1の工程と、
単原子の半導体層を前記第1の導電部材上に堆積する第2の工程と、
量子ドットを含む第2の導電部材を前記半導体層上に堆積する第3の工程と、
前記第1の導電部材中へ第1の導電型の不純物を導入する第4の工程と、
前記第2の導電部材中へ前記第1の導電型と異なる第2の導電型の不純物を導入する第5の工程と、
前記第1の導電型の不純物を含む前記第1の導電部材と、前記半導体層と、前記第2の導電型の不純物を含む前記第2の導電部材とを熱処理する第6の工程とを備える発光素子の製造方法。 - 前記第2の工程において、ゲルマニウムを含む材料ガスを用いて基板温度を2段階に変化させて前記半導体層が堆積される、請求の範囲第13項に記載の発光素子の製造方法。
- 前記第2の工程において、前記基板温度を第1の温度から前記第1の温度よりも高い第2の温度に上昇させながら前記半導体層が堆積される、請求の範囲第14項に記載の発光素子の製造方法。
- 前記第2の工程において、10nm以下の膜厚を有する前記半導体層が堆積される、請求の範囲第15項に記載の発光素子の製造方法。
- 前記第1の工程において、酸素を含む第1の材料ガスの流量に対するシリコンを含む第2の材料ガスの流量の比を第1の基準値以上に設定してSiO2よりも多くのシリコンと、酸素元素とを含むシリコン薄膜からなる前記第1の導電部材が前記一主面に堆積され、
前記第3の工程において、窒素を含む第3の材料ガスの流量に対する前記第2の材料ガスの流量の比を第2の基準値以上に設定してSi3N4よりも多くのシリコンと、窒素元素とを含むシリコン薄膜からなる前記第2の導電部材が前記第1の導電部材上に堆積される、請求の範囲第13項に記載の発光素子の製造方法。 - 前記第4の工程において、n型の不純物が前記第1の導電部材中へ導入され、
前記第5の工程において、p型の不純物が前記第2の導電部材中へ導入される、請求の範囲第14項に記載の発光素子の製造方法。 - 前記第6の工程において、前記n型の不純物を含む前記第1の導電部材、前記半導体層および前記p型の不純物を含む前記第2の導電部材は、窒素雰囲気中で熱処理される、請求の範囲第15項に記載の発光素子の製造方法。
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