JP2000150961A - 発光基板ｌｅｄ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピンク色、赤紫色、黄色、橙色、白色などの
中間色を単一のチップによって発光させることのできる
ＬＥＤを与えること。 【構成】 蛍光中心となる不純物を添加した基板の上
に、エピタキシャル発光構造体を作り、エピタキシャル
発光構造体の光によって基板から蛍光を生じ、エピタキ
シャル発光構造体から出る短波長の光と、長波長の蛍光
とから中間色を合成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は単一素子で２種類の
発光ピークを持つ新規な半導体発光素子の構造に関す
る。より具体的には、基板の上に発光層をエピタキシャ
ル成長させた単一ＬＥＤ構造であって、発光層の光と基
板蛍光を合成しピンク色、赤紫、橙色、黄色、白色など
の中間色を生ずるＬＥＤに関する。

【０００２】

【従来の技術】様々の単色光を発生する高輝度の発光ダ
イオード（ＬＥＤ）が既に実用化されている。赤色ＬＥ
Ｄとしては、ＡｌＧａＡｓやＧａＡｓＰなどを発光層と
するＬＥＤが広く用いられている。数Ｃｄ（カンデラ）
以上の高輝度のものが低コストで製造される。赤色以外
の単色ＬＥＤも幾つも実用化されている。緑色・黄緑色
用のＧａＰ、青色用のＳｉＣ、青色・緑色用のＧａＩｎ
Ｎ、橙色・黄色用のＡｌＧａＩｎＰを活性層に使ったＬ
ＥＤが低コストのＬＥＤとして実用化されている。基板
はＧａＡｓ、ＧａＰ、ＳｉＣ、サファイアなどである。

【０００３】実用化されているＬＥＤの色相と活性層の
組成の関係は次のようである。 （１）赤色ＬＥＤ… ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ （２）緑色・黄緑色ＬＥＤ…ＧａＰ （３）青色……ＳｉＣ （４）青色・緑色…ＧａＩｎＮ （５）橙色・黄色…ＡｌＧａＩｎＰ

【０００４】しかしながらこれらのＬＥＤは全て活性層
におけるバンドギャップ間遷移による発光を利用してい
る。電子のバンドギャップ遷移によるから波長が一つに
決まる。単一波長の光だから単色である。バンドギャッ
プでの電子・正孔の再結合による発光であるから狭い幅
のスペクトルを持つ。いずれも単一の半導体材料のバン
ドギャップ発光であるから単色しか出せない。

【０００５】原色の他にいくつかの中間色を発すること
ができる。しかし中間色といっても単色であることに変
わりない。これまでのＬＥＤによって発生できる色は、
赤色、橙色、黄色、黄緑色、緑色、青緑色、青色、青紫
色、紫色などである。これらは、原色あるいは赤と緑の
中間色または緑と青の中間色である。中間色といっても
単色であり複合した色合いではない。しかも赤と青の中
間色、赤と緑と青の中間色を単一ＬＥＤで発光させるも
のはなかった。

【０００６】中間色を作り出すために、赤、緑、青の３
原色ＬＥＤを複数個組み合わせたものが使われる。３原
色のＬＥＤを組み合わせるとどのような中間色をも作り
出すことができる。しかし異なるＬＥＤを幾つも組み合
わせると構造が複雑になる。色が分離してみえないよう
な工夫も必要である。組み合わせでなくて単一ＬＥＤに
よって中間色を与えるのが本発明の目的である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】照明用途や一部の表示
用途には、上記の単色の光源ではなく、赤と青の中間色
（赤紫色やピンク色）の光源や、赤と青と緑の中間色
（白色）の光源が求められている。上述のとおり通常の
ＬＥＤでは単色しかでない。照明、表示には中間色が必
要である。だから現在もなお照明、表示には、蛍光灯や
白熱灯が用いられている。

【０００８】これらの照明表示灯は実績もあり取扱いが
簡便であるなどの長所がある。また装置や管球は安価で
ある。商用電源を直接に接続して用いる事が出来るな
ど、成熟した技術の持つ利点がある。ところが白熱球は
寿命がいかにも短い。頻繁に切れるのでたびたび取り替
える必要がある。白熱球は発光効率が悪いという難点も
ある。蛍光灯は寿命については改善されているが、大型
の装置で重いという欠点がある。

【０００９】ＬＥＤは電流を直接に光に変えるので効率
が良い。また長寿命である。しかも個々の素子は極めて
軽い。原色のままでよい表示用途などにはＬＥＤも使わ
れているが、白色や赤紫色、ピンク色などの色を出す事
が出来ないので用途は限られる。中間色を出すためには
複数の異なるＬＥＤを組合わせるしかない。しかしそれ
は複雑な構造になり高コストになる。

【００１０】ただ一つＬＥＤで白色を合成する、といっ
た試みがなされている。これは、ＧａＩｎＮを用いた高
輝度の青色ＬＥＤと、ＹＡＧ黄色蛍光体とを組み合わせ
たものである。サファイヤ基板の上にＧａＮ結晶を成長
させ、さらにＧａＩｎＮ活性層を成長させて青色ＬＥＤ
を作製する技術が確立されたので、この青色ＬＥＤを応
用したものである。この白色ＬＥＤは「光機能材料マニ
ュアル」（光機能材料マニュアル編集幹事会編、オプト
ロニクス社、１９９７年６月刊）に紹介されている。

【００１１】図１にその文献に示された公知の白色ＬＥ
Ｄを示す。サファイヤ基板の上にＧａＩｎＮ／ＧａＮの
構造を設けた青色ＬＥＤ５がステム２の窪み４の中にボ
ンディングされている。ＬＥＤのｐ側電極、ｎ側電極は
素子上面にあるがこれらがステム２、３にワイヤボンデ
ィングされている。ＧａＩｎＮ−ＬＥＤ５の上にはＹＡ
Ｇ蛍光体６が充填されている。ＹＡＧ（イットリウムア
ルミニウムガーネット）は黄色い材料であって青色光を
吸収して黄色い蛍光を発する。ＧａＩｎＮバンドギャッ
プ発光の青色と、ＹＡＧ蛍光材からの黄色が合成され
て、人間の目に感知されるから白色に見えるというので
ある。

【００１２】図２はそのような白色ＬＥＤの発光スペク
トル図である。４６０ｎｍの近傍に鋭い発光ピークがあ
る。これは青色ＬＥＤ固有のピークである。５５０ｎｍ
を中心としたブロードなピークがあるが、これは黄色Ｙ
ＡＧの蛍光による発光である。電子遷移発光と蛍光によ
って青色と黄色を出すようにしている。一つのＬＥＤで
あって白色を作る事が出来る、というわけである。

【００１３】ところがこの構造には欠点がある。ＹＡＧ
蛍光材が黄色で不透明であって、これによる吸収が大き
いということである。ＬＥＤの青色が外までなかなかで
てこないので、効率が極めて悪い。青色ＬＥＤ単体では
輝度１Ｃｄ（カンデラ）以上、外部量子効率が５％以上
であるが、ＹＡＧで囲んで白色ＬＥＤにすると、輝度が
０．５Ｃｄ、外部量子効率が３．５％に低下してしま
う。

【００１４】ＹＡＧ蛍光材は透明性が悪いだけでなく、
光変換効率つまり黄色を作る能力自体も低い。せいぜい
１０％程度である。見た目の白色光の色調を暖色系の白
色にするために、黄色発光の強度を上げようとすると蛍
光材厚みを増やす必要がある。するとますます吸収が増
えて輝度が低下する、という欠点がある。ＧａＩｎＮ＋
ＹＡＧはＧａＩｎＮ青色ＬＥＤが製造できるようになっ
て始めて可能になった試みである。ＬＥＤによって白色
を作ろうとする試みはこれ以外にない。

【００１５】白色以外の中間色調に対するニーズもあ
る。赤と緑の中間色である黄色や橙色は警告灯や表示用
途むけに大きい需要が見込まれる。赤と緑の中間色であ
る橙色や黄色を出す単一のＬＥＤは製造可能である。し
かし何れも低輝度で高コストである。例えばｎ型ＧａＡ
ｓ基板の上にｐ型ＡｌＧａＩｎＰの層をＭＯＣＶＤ法に
よって積んだＬＥＤが黄色を出す。ところがｐ型層での
電流の広がりが悪いのでＡｌＧａＩｎＰを厚くしなけれ
ばならない。そのために高コストになってしまう。さら
に輝度が低い。高コスト低輝度というのＬＥＤにとって
は大きな難点である。その代わりに、より安価な赤色Ｌ
ＥＤ（ＡｌＧａＡｓ）と緑色ＬＥＤ（ＧａＰ）の二つの
ＬＥＤを組み合わせて用いる、といったことがなされ
る。また色付きのカバーガラスを載せるというような工
夫もなされる。２種のＬＥＤを組み合わせたものは構造
複雑になる。電源も単純でない。より安価で橙色、黄色
を出す高輝度単一ＬＥＤが望まれる。さらに赤青の中間
色（ピンク、赤紫）、赤緑青の中間色を従来の単一ＬＥ
Ｄで作り出す事は全く不可能であった。従来技術の難点
を克服し、単一のＬＥＤによって赤青の中間色、赤青緑
の中間色を発生するＬＥＤを提供することが本発明の目
的である。

【００１６】一般的な色度図を図１９によって説明す
る。色度図は、一般の可視の光源色もしくは物体色につ
いて、三原色である赤、緑、青に対する刺激値（人間の
目の中にある「すい体」と呼ばれる三種類の視感覚器が
感じる刺激量）を数値化することにより、平面座標上で
表示するために工夫された図である。任意の光源の発光
スペクトルをＱ（λ）とすると、これにそれぞれの色を
認識する視感覚器の分光感度特性に相当する等色関数を
乗じたものが、それぞれの色の刺激値となる。すなわ
ち、赤に対応する等色関数をｒ（λ）、緑に対応する等
色関数をｇ（λ）、青に対応する等色関数をｂ（λ）と
すると、赤の刺激量ＸはＸ＝∫Ｑ（λ）ｒ（λ）ｄλ、
緑の刺激量ＹはＹ＝∫Ｑ（λ）ｇ（λ）ｄλ、青の刺激
量ＺはＺ＝∫Ｑ（λ）ｂ（λ）ｄλとなる。これらを総
刺激量で規格化した、ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）、ｙ＝Ｙ
／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）により張られる平面座標が図１７に示
した色度図である。原理上、この座標系ではいかなるス
ペクトルを有する色も、座標上の（０，０）、（１，
０）、（０，１）を結んでできる直角二等辺三角形の内
部にある一点として表される。色度図上において、単色
光は、図１９中の太いＣ型の実線で示される。この形
は、等色関数の形状から決まるもので、例えば５５０ｎ
ｍ以長の波長領域では、青の感度が０であるので、単色
光の色度はｘ＋ｙ＝１の直線上に存在する。また５０５
ｎｍ以短の波長領域では、青が増大するとともにし、赤
に相当する分光感度もわずかに増えてゆくので、図のよ
うに直線ｘ＝０（つまりｙ軸）からずれた曲線を描く。
Ｃ型曲線上の長波長の極限点と短波長の極限点は直線で
結ばれているが、この直線は単色光に対応するものでは
なく、純紫軌跡と呼ばれている。このＣ型の曲線と純紫
軌跡との囲まれる領域の内部の点が中間色を表すことに
なる。この中間色の中心部が白色の領域である。図１９
から分かるとおり、白色の領域はｘ＝０．２１〜０．４
９、ｙ＝０．２〜０．４６程度の範囲に存在する。本発
明で目的とする色は、従来のＬＥＤではできなかった、
この白色領域とその下側のピンク色、紫色、赤紫色の青
赤中間色領域、及び従来のＬＥＤでは高コスト低輝度品
しかなかった、黄色、橙色の赤緑中間色領域（白色領域
の右上側）である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、蛍光材を用い
ず、不純物を添加した半導体基板又は絶縁体基板そのも
のによって蛍光を発するようにして、バンドギャップ遷
移による発光と組み合わせて中間色を発生するＬＥＤを
与える。基板の上のエピタキシャル成長層（発光構造）
はバンドギャップ遷移によって短波長の強い光を出し、
その光によって基板自体がより長い波長の蛍光を発生す
るようにした。つまりＬＥＤ発光と基板の蛍光を利用す
る。

【００１８】ＬＥＤというものは、単結晶基板とその上
にエピタキシャル成長した発光構造とよりなる。エピタ
キシャル成長層が出す光の波長をλ１とすると基板はこ
れに対して通常透明でなければならない。もしも基板が
不透明で吸収があるならそれを除くような工夫がなされ
た。不純物によって色が鮮明さを損なうというなら基板
の不純物をできるだけ少なくするというような工夫がな
された。基板はできるだけ透明清澄でなければならなか
った。

【００１９】本発明はそれとは反対に積極的に基板に発
光中心を与える。適当なドーパントを基板に添加すると
発光中心となる。ドーピングによって基板に蛍光性を賦
与する。蛍光とＬＥＤ発光の組み合わせによって中間
色、白色を合成する。

【００２０】活性層でのバンドギャップ遷移によってλ
１（中心波長Ｃ）が出ると、基板の蛍光中心がこれを吸
収して、それよりエネルギーの低いλ２（中心波長Ｂ）
の蛍光を発するようにする（λ１＜λ２）。するとλ１
（中心Ｃ）＋λ２（中心Ｂ）の光が出るから人間の目に
はこれらの合成色として見えるのである。

【００２１】活性層の材料を変えるとバンドギャップ遷
移の光の波長λ１が変わる。基板のドーパントの種類を
変えるとλ２を変えることができる。ドーパントの量を
変えるか或いは基板厚みを変えると蛍光の強度が変化す
る。だからエピタキシャル発光構造と、基板のドーパン
トを変えるとさまざまの中間色を発生させることができ
るのである。通常のＬＥＤはかならず基板と発光構造が
あるから、本発明はその他の構造物を付け加える必要が
ない。単に基板にドーピングするという工程が増えるだ
けである。

【００２２】図４の発光強度分布図は本発明のＬＥＤの
原理を示す。波長Ｃが電流励起による発光を示す。波長
Ｂが基板蛍光である。本発明を理解するには３つの波長
Ａ、Ｂ、Ｃの関係を了解する必要がある。 波長Ｃ＝エピタキシャル発光構造でのバンドギャップ遷
移による発光 波長Ｂ＝基板での蛍光 波長Ａ＝基板に吸収されて蛍光を発する事のできる最長
の波長

【００２３】蛍光Ｃに変わりうる最低エネルギーの光が
Ａであるから、１光子励起の場合、必ず波長Ｂ＞波長Ａ
である。発光構造の出す光Ｃが、波長Ｃ＜波長Ａであれ
ば、発光構造の光Ｃは、基板中に蛍光を励起できる。バ
ンドギャップ遷移光Ｃと蛍光Ｂが外部に放出される。外
部に出る光は、（Ｃ＋Ｂ）である。波長Ａは臨界的な意
味を持つ波長に過ぎず外部に出る光ではない。

【００２４】図３に本発明のＬＥＤの概念図を示す。本
発明のＬＥＤチップ９が、素子架台（ステム）１０の上
に取り付けられる。ＬＥＤチップ９は基板１２とエピタ
キシャル発光構造１３とよりなる。基板裏面に電極があ
る場合は、ステム１０にその電極が接続される。もう一
方の電極は、ワイヤ１４によって、ステム１１に接続さ
れる。チップ、ステム上方の全体を透明樹脂１５によっ
てモールドしてある。

【００２５】基板１２のドーパントとして図４の波長Ａ
より短波長の光を吸収し、波長Ｂ（λ２）にピークを持
つ蛍光を発するものを選定する。エピタキシャル発光構
造１３のバンドギャップ発光の波長Ｃがλ１にあたる。
一方、蛍光を励起しうる最低エネルギーの光の波長をＡ
としている。波長Ａ以下の波長を持つ光は蛍光を発生で
きる。エピタキシャル発光構造が発する波長Ｃが、Ｃ＜
Ａであればその光は、基板のドーパントを励起し蛍光を
発生させることができる。それゆえ、Ｃ＜Ａ＜Ｂであれ
ばどのような基板、エピタキシャル発光構造の組合わせ
でも良いことになる。但し、大きい結晶基板として得ら
れる材料は限られている。格子整合の条件などがあるか
ら、ある基板に対してエピタキシャル成長できる薄膜も
限られる。

【００２６】本発明において、基板から出るのは蛍光で
あるから、１光子吸収の場合、入射光子のエネルギーよ
り低いのは当然で、蛍光波長λ２は、励起光λ１より長
い。２光子吸収ならば蛍光の方が短波長という事も有り
得る。またエピタキシャル発光構造からの発光もしくは
基板からの蛍光が、可視光領域から著しくはずれる場合
は、本発明の目的に合致しない。

【００２７】図４において、波長Ｃを中心とする鋭いピ
ークはエピタキシャル発光構造からの電子のバンドギャ
ップ遷移による発光である。それより長い波長のブロー
ドなスペクトルＢは基板の蛍光を示す。波長Ａより短い
波長の光は基板の発光中心を励起し蛍光を発することが
できる。活性層から出る光の波長は波長Ａより短い。活
性層から短い波長の光がでて、これが基板の発光中心を
励起して長波長の蛍光を出す。合成された光が外部に放
出されるが、これはバンドギャップ発光Ｃと蛍光Ｂの組
み合わせになる。エピタキシャル発光構造を変えるとバ
ンドギャップ発光Ｃの波長を変えることができる。つま
り活性層構造を変えれば波長Ｃを変えることができる。
基板のドーパントを変えると蛍光波長Ｂを変えることが
できる。基板ドーパント濃度を変えると蛍光の比率を増
減できる。基板厚みを変えると蛍光の比率を加減でき
る。

【００２８】つまり波長Ｂをピークとする蛍光（基板発
光）はドーパント、ドーパント濃度、厚み、という自在
に変化できるパラメータを持つ。エピタキシャル発光構
造は、活性層がパラメータになり波長Ｃを自在に変動さ
せることができる。

【００２９】本発明はエピ発光Ｃ、蛍光Ｂを変化させ、
広い範囲の中間色、白色を発生するＬＥＤを得る事がで
きる。本発明のＬＥＤは、これまでＬＥＤでは不可能で
あった、赤青の中間色、赤青緑の中間色をも発生させる
ことができる。まことに優れた発明である。

【００３０】本発明のＬＥＤチップの形状自体は、従来
のＬＥＤチップと変わりない。余分な蛍光材を塗布する
必要がない。ステムもありふれた通常のものを使用でき
る。既に確立されている低コストのＬＥＤ素子作製技術
をそのまま応用することができる。

【００３１】およそＬＥＤなるものには、エピタキシャ
ル層を形成するための台として基板が必要である。基板
はどうしても要るものなのである。従来のＬＥＤにおい
て基板はエピ層を保持し電流を通すという以外に積極的
な役割は何一つなかった。基板が発光するというような
場合は、不純物を除去したりして基板発光を排除するよ
うな工夫がなされた。基板は透明で吸収がなく発光しな
いようなものが良いとされてきた。本発明では基板蛍光
を反対に積極的に利用する。蛍光を利用して中間色や白
色を作りだそうとする、まさに発想の逆転によって生じ
た技術である。

【００３２】本発明者は、先願の特願平１０−１９４１
５６号において、ＺｎＳｅ基板＋ＺｎＳｅ系エピ層によ
り、バンドギャップ遷移発光と蛍光を組み合わせ白色光
ＬＥＤを作製する技術を提案した。これはＺｎＳｅ系活
性層で青色を、ＺｎＳｅ基板で黄色を発生させ合成して
白色光としている。しかし基板のドーパント、基板の種
類、エピ層を工夫すると、さらに広範囲の中間色を創出
することができる。これまで不可能であった赤青の中間
色、赤青緑中間色をもＬＥＤによって作り出すことがで
きるのである。赤緑の中間色は従来のＬＥＤでも出来た
が高コストであった。本発明は赤緑の中間色を安価なＬ
ＥＤによって発生させることができる。

【００３３】

【実施例】［実施例１（ＺｎＳｅ基板（Ｉ）；ＺｎＳｅ
系白色素子；４８０ｎｍ、５８０ｎｍ）］基板として、
ヨウ素ドープｎ型ＺｎＳｅ基板を採用した。エピタキシ
ャル発光構造としてＺｎＳｅを母体とする混晶からなる
積層構造を作製した(図５)。ヨウ素をドーピングしたＺ
ｎＳｅ基板２０は、バンドテーリング現象により、本来
のバンドギャップエネルギーに対応する波長である４６
０ｎｍより長波長の５１０ｎｍより短い波長の光を吸収
し（波長Ａ；５１０ｎｍ）、不純物中心（ヨウ素）によ
る５８０ｎｍにブロードなピークを有する蛍光（波長
Ｂ；５８０ｎｍ）を発する。これはＳＡ発光と呼ばれ
る。ヨウ素原子のようにＳＡ発光を生ずる不純物をＳＡ
発光中心という。バンドテーリング現象は本発明では重
要な役割を果たしている。バンドギャップＥｇの半導体
は、それに対応する波長λｇ（＝ｈｃ／Ｅｇ）より短い
波長λ（＜λｇ）の光を吸収し、長い波長λ（＞λｇ）
の光を透過する。ところが不純物をドープすることによ
って伝導帯端、価電子帯の端に不純物準位ができると、
不純物準位・価電子帯の遷移、伝導帯・不純物準位の遷
移が起こる。つまりλｇ以上の波長の光をも吸収できる
ようになる。これがバンドテーリング現象である。本実
施例では、バンドテーリングによって、λｇ（４６０ｎ
ｍ）より長い波長Ａ（５１０ｎｍ）までの光を基板が吸
収できる。つまり、波長Ａ（５１０ｎｍ）までの波長の
光によってＳＡ発光を発することができる。

【００３４】ＺｎＳｅ基板２０は厚みの影響を調べるた
めに、５０μｍ厚の基板（素子イ）と、５００μｍ厚の
基板（素子ロ）を用意した。２種類の厚みのＺｎＳｅ基
板に、図５に示すようなエピタキシャル発光構造体を、
ＭＢＥ法によりホモエピタキシャル成長させた。このエ
ピタキシャル発光構造体の発光ピーク波長は４８０ｎｍ
である（波長Ｃ；４８０ｎｍ）。

【００３５】このエピタキシャル発光構造体は、上から
順に、ｐ型のＺｎＳｅとＺｎＴｅ積層超格子構造からな
るｐ型コンタクト層２５、ｐ型Ｚｎ_０．８５Ｍｇ
_０．１５Ｓ _０．１０Ｓｅ_０．９０クラッド層２４、 Ｚ
ｎＳｅとＺｎＣｄＳｅの積層構造からなる多重量子井戸
活性層２３、ｎ型Ｚｎ_０．８５Ｍｇ_０．１５Ｓ_０．１０
Ｓｅ _０．９０クラッド層２２よりなる。実際にはＺｎＳ
ｅ基板２０とエピタキシャル発光構造体の間にはｎ型Ｚ
ｎＳｅバッファ層２１がある。基板側から順に述べる
と、

【００３６】（１）ｎ型ＺｎＳｅ基板（Ｉドープ、ＳＡ
発光＝５８０ｎｍ；Ｂ）２０ （２）ｎ型ＺｎＳｅバッファ層 ２１ （３）ｎ型Ｚｎ_０．８５Ｍｇ_０．１５Ｓ_０．１０Ｓｅ
_０．９０クラッド層 ２２ （４）ＺｎＳｅ／Ｚｎ_0.88Ｃｄ_0.12Ｓｅ多重量子井戸活
性層（４８０ｎｍ；Ｃ）２３ （５）ｐ型Ｚｎ_０．８５Ｍｇ_０．１５Ｓ_０．１０Ｓｅ
_０．９０クラッド層 ２４ （６）ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子コンタクト層 ２
５ というような層構造である。なお（４）の活性層は、Ｚ
ｎＳｅ_０．９９Ｔｅ_{０． ０１}ダブルヘテロ活性層（４８
０ｎｍ：Ｃ）としても構わない。

【００３７】このエピウエハのｐ型コンタクト層の上
に、Ｐｄ／Ａｕからなるチップ単位毎のドット状のパタ
ーンｐ側電極を形成し、その上に２０ｎｍ以下の厚みの
薄膜Ａｕ電極を上面全面に形成した。２０ｎｍ以下のＡ
ｕとすると光を通し透明電極になる。基板裏面側には、
Ｉｎからなるｎ側電極を形成した。電極形成後のエピウ
エハを２５０μｍ×２５０μｍ角の寸法のチップに切り
だした。チップを素子架台（ステム）に固定してＬＥＤ
とした。

【００３８】このＬＥＤでは、波長Ｃ（４８０ｎｍ）は
波長Ａ（５１０ｎｍ）より短いので、エピタキシャル発
光構造から出た光の内、基板に入射した分は基板にて吸
収され、波長Ｂ（５８０ｎｍ）の蛍光を発生する。だか
ら外部に出る光は、４８０ｎｍ＋５８０ｎｍである。

【００３９】このＬＥＤを定電流モードで測定した。典
型的な発光強度は２０ｍＡで２ｍＷであった。高輝度の
白色光を得る事が出来た。

【００４０】このＬＥＤの発光スペクトルを図６に示
す。設計通り、４８０ｎｍに鋭いピークを持つ発光構造
からの発光と、５８０ｎｍにブロードなピークを持つＺ
ｎＳｅ基板のＳＡ発光とが組合わさっているという事が
分かる。

【００４１】基板が薄い（５０μｍ）の素子イは、基板
蛍光強度が小さい。基板が厚い（５００μｍ）素子ロ
は、基板蛍光強度が大きい。厚い基板は多くのＳＡ発光
中心を含む。だから基板が厚いほうが蛍光が増えるのは
理解できる。

【００４２】同じＬＥＤの発光スペクトルを色度図上に
表現したものが図７である。基板厚みが５０μｍの素子
イは、色度が（ｘ，ｙ）＝（０．２５，０．２７）の青
みがかった白色であった。基板厚みが５００μｍの素子
ロは色度が（ｘ，ｙ）＝（０．３２，０．３２）の純白
色であった。図７には、エピタキシャル発光構造からの
光の色度（△点）と、基板蛍光の色度（□点）をも示
す。素子イ、ロの色度は、これらふたつの点を結ぶ線分
の上に乗っている。

【００４３】［実施例２（ＺｎＳｅ基板（Ａｌ，Ｉ）；
ＺｎＳｅ系ピンク・赤紫色素子；４６５ｎｍ、６００ｎ
ｍ）］基板として、ｎ型ＺｎＳｅ基板（ドーパント：ヨ
ウ素とアルミニウム）を選んだ。エピタキシャル発光構
造として、ＺｎＳｅを母体とする混晶からなる積層構造
を採用した。

【００４４】ヨウ素とアルミニウムを共ドープしたＺｎ
Ｓｅ基板は、バンドテーリング現象により、本来のバン
ドギャップに対応する波長である４６０ｎｍより長い波
長である５１０ｎｍ以短の波長を吸収し（波長Ａ：５１
０ｎｍ）、ＳＡ発光と呼ばれる不純物中心を介した６０
０ｎｍにブロードなピークを持つ蛍光を発する（波長
Ｂ：６００ｎｍ）。

【００４５】ドーパントによって蛍光波長が変化する。
実施例１ではヨウ素がドーパントであったから蛍光の中
心波長は５８０ｎｍであった。実施例２ではＩ、Ａｌ
（ヨウ素、アルミニウム）がドーパントであるから蛍光
中心波長は６００ｎｍになる。Ａｌを加えたのは、蛍光
を長波長側へ推移させるためである。

【００４６】ここでＺｎＳｅ基板は、ドーピング量ｎを
１×１０^１７ｃｍ^−３（素子ハ）と、５×１０^１８ｃｍ
^−３（素子ニ）の２種類のものを用意した。厚みは何れ
も２５０μｍである。ドーパント濃度を変える事によっ
てどのようにＳＡ発光が変化するのか確かめるのが目的
である。

【００４７】この導電性ＺｎＳｅ基板上に、図８に示す
ようなピーク波長が４６５ｎｍである青色発光のエピタ
キシャル発光構造を、ＭＢＥ法によってホモエピタキシ
ャル成長させた（波長Ｃ：４６５ｎｍ）。エピタキシャ
ル発光構造は上から順に、ｐ型にドープされたＺｎＳｅ
とＺｎＴｅの積層超格子からなるｐ型コンタクト層３
５、ｐ型にドープされたＢｅ_０．２０Ｍｇ_０．２０Ｚｎ
_０．６０Ｓｅからなるｐ型クラッド層３４、ＺｎＳｅか
らなるダブルヘテロ活性層３３、ｎ型にドープされたＺ
ｎ_０．８５Ｍｇ_０．１５Ｓ_０．１０Ｓｅ_０．９０層から
なるｎ型クラッド層３２よりなる。基板側から順に述べ
ると、

【００４８】（１）ｎ型ＺｎＳｅ基板（Ｉ、Ａｌドー
プ）３０ （２）ｎ型ＺｎＳｅバッファ層 ３１ （３）ｎ型Ｚｎ_０．８５Ｍｇ_０．１５Ｓ_０．１０Ｓｅ
_０．９０クラッド層 ３２ （４）ＺｎＳｅダブルヘテロ活性層（４６５ｎｍ） ３
３ （５）ｐ型Ｂｅ_０．２０Ｍｇ_０．２０Ｚｎ_０．６０Ｓｅ
クラッド層 ３４ （６）ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子コンタクト層 ３
５ というような層構造である。

【００４９】このエピウエハを使って、実施例１と同じ
方法でＬＥＤを作製した。このＬＥＤにおいても、波長
Ｃ（４６５ｎｍ）は、波長Ａ（５１０ｎｍ）よりも短い
ので、エピタキシャル発光構造から出た４６５ｎｍの光
の内、基板に入射した分は、基板に吸収され、波長Ｂ
（６００ｎｍ）の蛍光を生ずる。

【００５０】このＬＥＤを定電流モードで測定したとこ
ろ、典型的な輝度は、２０ｍＡで１ｍＷであった。高輝
度のピンク色、および赤紫色光を得る事が出来た。

【００５１】このＬＥＤの発光スペクトルを図９に示
す。設計通り、４６５ｎｍに鋭いピークを持つエピタキ
シャル発光構造からの発光（バンドギャップ遷移によ
る）と、６００ｎｍにブロードなピークを持つＺｎＳｅ
基板からのＳＡ発光が組合わさっているのが分かる。

【００５２】ドーピング量が少ない（１×１０^１７ｃｍ
^−３）基板の素子ハでは基板の蛍光強度が小さく、ドー
ピング量が多い（５×１０^１８ｃｍ^−３）基板の素子ニ
では、基板蛍光強度が大きくなっている。蛍光がドーピ
ング量に比例して強くなるという事が分かる。

【００５３】この発光スペクトルを色度図上で表現した
ものが図１０である。ドーピング量が小さい（１×１０
^１７ｃｍ^−３）素子ハは色度が、（ｘ，ｙ）＝（０．３
４，０．１９）の赤紫色である。ドーピング量が大きい
（５×１０^１８ｃｍ^−３）素子ニは色度が（ｘ，ｙ）＝
（０．５０，０．２９）のピンク色となっている。図１
０には、エピタキシャル発光構造からの発光色度（△
点）と、基板蛍光のみの色度（□点）を示す。素子ハ、
素子ニともにこれらの２つの点を結ぶ線分の上に乗る。

【００５４】［実施例３（ＡｌＧａＡｓ基板（Ｓｉ）；
ＺｎＳｅ系黄色・橙色素子；５２０、５５０ｎｍ、６９
０ｎｍ）］基板として、Ｓｉをドープしたｎ型ＧａＡｓ
基板４６上にｎ型ＡｌＧａＡｓ層４７を液層エピタキシ
ャル法（ＬＰＥ）により形成したＡｌＧａＡｓ基板４０
を採用した。エピタキシャル発光構造体としてＺｎＳｅ
を母体とする混晶からなる積層構造を採用した。

【００５５】ＡｌＧａＡｓ基板４０は、Ａｌ組成を変化
させる事によって、バンドギャップを変化させることが
できる。バンドギャッエネルギーを対応する波長で表現
すると、５７０ｎｍ〜８６０ｎｍの範囲でバンドギャッ
プエネルギーを変化させることが可能である。ここでは
基板側組成としてＡｌ_０．５０Ｇａ_０．５０Ａｓの組成
を選んだ。ＡｌＧａＡｓ基板４０にドープするｎ型不純
物としてＳｉを採用した。このＡｌ組成のＡｌＧａＡｓ
基板は６４０ｎｍより短い波長（波長Ａ：６４０ｎｍ）
を吸収し、ドーパントであるＳｉの再結合中心発光によ
り６９０ｎｍにブロードなピークを持つ蛍光を発する
（波長Ｂ：６９０ｎｍ）。

【００５６】この導電性ＡｌＧａＡｓ基板４０に、発光
ピーク波長が５２０ｎｍ（素子ホ）又は５５０ｎｍ（素
子ヘ）であるような緑色の発光構造（図１１）を、ＭＢ
Ｅ法によりヘテロエピタキシャル成長させた。このエピ
タキシャル発光構造は上から順に、ｐ型にドープされた
ＺｎＴｅとＺｎＳｅの積層超格子構造からなるｐ型コン
タクト層４５、ｐ型にドープされたＺｎ_０．９０Ｍｇ
_０．１０Ｓ_０．１５Ｓｅ _０．８５層からなるｐ型クラッ
ド層４４、ＺｎＳ_０．０６Ｓｅ_０．９４層とＺｎ
_０．７０Ｃｄ_０．３０Ｓｅ層（ホ）、若しくはＺｎＳ
_０．０６Ｓｅ_０．９４層とＺｎ_０．６０Ｃｄ_０．４０Ｓ
ｅ層（ヘ）の積層構造からなる多重量子井戸活性層４
３、ｎ型にドープされたＺｎ_０．９０Ｍｇ_０．１０Ｓ
_０．１５Ｓｅ_０．８５層からなるｎ型クラッド層４２、
より形成される。実際にはｎ型ＡｌＧａＡｓ基板４０と
エピタキシャル発光構造の間にはｎ型ＺｎＳＳｅバッフ
ァ層４１がある。

【００５７】基板側から層構造を列記すると （１）ｎ型ＧａＡｓ基板 ４６ （２）ｎ型ＡｌＧａＡｓ層（Ｓｉドープ、ＳＡ発光＝６
９０ｎｍ）４７ （３）ｎ型ＺｎＳＳｅバッファ層 ４１ （４）ｎ型Ｚｎ_０．９０Ｍｇ_０．１０Ｓ_０．１５Ｓｅ
_０．８５クラッド層 ４２ （５）ＺｎＳ_０．０６Ｓｅ_０．９４／Ｚｎ_０．７０Ｃｄ
_０．３０Ｓｅ多重量子井戸活性層（５２０ｎｍ）４３…
（素子ホ）、又は （５’）ＺｎＳ_０．０６Ｓｅ_０．９４／Ｚｎ_０．６０Ｃ
ｄ_０．４０Ｓｅ多重量子井戸活性層（５５０ｎｍ）４３
…（素子ヘ） （６）ｐ型Ｚｎ_０．９０Ｍｇ_０．１０Ｓ_０．１５Ｓｅ
_０．８５クラッド層 ４４ （７）ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子コンタクト層 ４
５ というような積層構造になる。なお（５）の素子ホの活
性層については、ＺｎＳｅ_０．９０Ｔｅ_０．１０ダブル
ヘテロ活性層（５２０ｎｍ）としても構わない。

【００５８】素子ホ、ヘは多重量子井戸活性層の一方の
層ＺｎＣｄＳｅのＣｄの混晶比が異なる。素子ホは０．
３０、素子ヘは０．４０である。Ｃｄの比率が高くなる
とバンドギャップが狭くなり発光波長は長くなる。

【００５９】このようなエピウエハについて、実施例１
と同じ方法によってＬＥＤを作製した。但し基板側のｎ
側電極としてはＡｕ−Ｇｅ電極を採用した。ｐ側電極
は、Ｐｄ／Ａｕ電極であり前例と同じである。

【００６０】このＬＥＤは、基板と、エピタキシャル発
光構造が異なるが、それでも発光波長（波長Ｃ）が、蛍
光の波長（波長Ａ）より短波長である。エピタキシャル
発光構造からでた光（５２０ｎｍ又は５５０ｎｍ）の内
基板に入射した分は基板によって吸収され、波長Ｂ（６
９０ｎｍ）の蛍光を発生する。

【００６１】このＬＥＤを定電流モードで測定した。高
輝度の黄色及び橙色光を得る事が出来た。典型的な輝度
は２０ｍＡで３ｍＷであった。

【００６２】このＬＥＤの発光スペクトルを図１２に示
す。設計通り、５２０ｎｍ（素子ホ）または５５０ｎｍ
（素子ヘ）にピークを持つ鋭い発光構造（バンドギャッ
プ遷移による）と、６９０ｎｍにブロードなピークを持
つＡｌＧａＡｓ基板の不純物発光が組み合わされている
のが分かる。

【００６３】この発光スペクトルを色度図に表現したも
のが図１３である。エピタキシャル発光構造からの発光
波長が５２０ｎｍ（素子ホ）は色度が（ｘ，ｙ）＝
（０．４７，０．４８）の黄色となっている。エピタキ
シャル発光構造からの発光波長が５５０ｎｍ（素子へ）
は色度が（ｘ，ｙ）＝（０．５７，０．４３）の橙色と
なっている。図１３においても、発光構造からの光のみ
の色度（△：２種類）と、基板蛍光のみの色度（□点）
を示す。素子へ、素子ホともに、これらの点を結ぶ線分
の上にある。

【００６４】［実施例４（ＧａＰ基板（Ｚｎ，Ｏ）；Ｇ
ａＩｎＮ系黄色素子；５２０ｎｍ、７００ｎｍ）］基板
として、ＺｎとＯを共ドープした半絶縁性ＧａＰ基板５
０を採用した。エピタキシャル発光構造としてはＧａＮ
を母体とする混晶の積層構造を採用した。ＧａＰは間接
遷移型半導体であるが、ＺｎとＯをドープする事によっ
て、５５０ｎｍ（波長Ａ：５５０ｎｍ）より短い波長を
吸収し、不純物再結合中心を介した再結合発光によっ
て、７００ｎｍにブロードなピークを持つ蛍光を発する
（波長Ｂ：７００ｎｍ）。

【００６５】この半絶縁性ＧａＰ基板上に、図１４に示
すようなエピタキシャル発光構造をＭＯＣＶＤ法によっ
てヘテロエピタキシャル成長させた。これはピーク波長
が５２０ｎｍの緑色を生じるエピタキシャル発光構造
（波長Ｃ：５２０ｎｍ）である。

【００６６】このエピタキシャル発光構造は、上から順
に、ｐ型にドープされたＧａＮからなるｐ型コンタクト
層５５、ｐ型にドープされたＡｌ_０．１５Ｇａ_０．８５
Ｎ層からなるｐ型クラッド層５４、Ｇａ_０．７０Ｉｎ
_０．３０Ｎ層からなるダブルヘテロ活性層５３、ｎ型に
ドープされたＡｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層からなるｎ
型クラッド層５２、ｎ型にドープされたＧａＮからなる
ｎ型コンタクト（バッファ層）層５１よりなる。

【００６７】エピタキシャル発光構造とＧａＰ基板５０
の間には、バッファ層が存在するのがこれまでの例であ
ったが、この実施例では、ｎ型ＧａＮコンタクト層５１
がバッファ層の役割を兼ねる。ＧａＰ基板が絶縁性であ
るから底面にｎ側電極を付けることができない。ＧａＮ
からなるｎ型バッファ層の一部に到るまでエピ層を切り
とってｎ側電極を作製する。だからｎ型ＧａＮバッファ
層というべきところをｎ型ＧａＮコンタクト層と表現し
ている。ｐ側電極はＰｄ／Ａｕ、ｎ側電極はＴｉ／Ａｌ
である。ｐ側電極はｐ型コンタクト層の上に、ｎ側電極
は一部露呈したｎ型コンタクト層の上に形成する。

【００６８】エピウエハの層構造を下から記すと、 （１）半絶縁性ＧａＰ基板（Ｚｎ、Ｏドープ；７００ｎ
ｍ） ５０ （２）ｎ型ＧａＮコンタクト層（ｎ側電極取り付け）
５１ （３）ｎ型Ａｌ_０．１５Ｇａ_．８５Ｎクラッド層
５２ （４）Ｇａ_０．７０Ｉｎ_０．３０Ｎダブルヘテロ活性層
（５２０ｎｍ） ５３ （５）ｐ型Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎクラッド層
５４ （６）ｐ型ＧａＮコンタクト層 ５５ というようになる。

【００６９】このエピウエハのｐ型ＧａＮコンタクト層
５５の上にＰｄ／Ａｕからなるドット状のｐ側電極を５
００μｍ×５００μｍの周期で形成した。これがチップ
サイズである。同じ周期で、エピ層の一部をドライエッ
チングによって垂直に切りｎ型ＧａＮコンタクト層５１
を露呈させ、そこにＴｉ／Ａｌからなるドット状のｎ側
電極を形成した。ｎ側電極は底面でなく、上面の露呈し
たｎ型コンタクト層に形成するのでドット状にする。電
極形成後のエピウエハを５００μｍ×５００μｍ角のサ
イズに切り出し、素子架台（ステム）に固定した。これ
を素子トとする。

【００７０】この素子トの場合基板が絶縁性であるか
ら、図３のように通常のＬＥＤの実装方法は適用できな
い。図１のサファイヤ／ＧａＩｎＮのように、チップ上
側から、ｎ側電極とｐ側電極にワイヤをボンディングし
て、リードに接続する。

【００７１】このＬＥＤ素子トでも、波長Ｃ（５２０ｎ
ｍ）は、波長Ａ（５５０ｎｍ）より短波長であるから、
エピタキシャル発光構造からでた光（５２０ｎｍ）の
内、基板に入射した分は、ＧａＰ基板によって吸収され
波長Ｂ（７００ｎｍ）の蛍光を発する。外部には、５２
０ｎｍの光と７００ｎｍの光の合成されたものが出る。

【００７２】このＬＥＤを定電流モードで測定したとこ
ろ発光は黄色で典型的な輝度は２０ｍＡで３ｍＷであっ
た。高輝度の黄色光を得る事が出来た。

【００７３】図１５はこのＬＥＤの発光スペクトルを示
すグラフである。設計通り、５２０ｎｍにピークを持つ
エピタキシャル発光構造からの（バンドギャップ遷移）
発光と、７００ｎｍにブロードなピークを持つＧａＰ基
板からの不純物発光が組合わさっているということが分
かる。

【００７４】この発光スペクトルを色度図上で表したも
のが図１６である。この光は色度が（ｘ，ｙ）＝（０．
４５，０．４６）の黄色となっている。図１６において
も、エピタキシャル発光構造からの発光についての色度
（△点）と、基板の蛍光の色度（□点）を示す。この素
子の色度は、発光構造色度と基板蛍光色度を結ぶ線分の
上にある。

【００７５】図１７に実施例１〜４に述べたイ〜トのＬ
ＥＤの色度と、それらのエピタキシャル発光構造体、基
板蛍光の色度を一括して示す。

【００７６】図１８には実施例１〜４の基板材料、蛍光
中心波長、エピタキシャル発光構造体の材料、電流注入
発光の波長、基板厚み、ドーパント濃度、実施例の符号
などを一括して示す。

【００７７】

【発明の効果】従来の単一ＬＥＤでは、赤青中間色、赤
青緑中間色を作る事が出来なかった。本発明によれば、
赤青中間色（赤紫色やピンク色）や、赤青緑の中間色
（白色）単一ＬＥＤを簡単で低コストのプロセスにより
作製することができる。それも高輝度の赤紫色、ピンク
色、白色の単一ＬＥＤを与えることができる。赤緑の中
間色ＬＥＤは従来でも存在したが本発明はより低いコス
トで高輝度の赤緑中間色（黄色、橙色）ＬＥＤを作製す
ることができる。ＬＥＤによって作り出すことのできる
中間色の範囲が広がる。単一のＬＥＤであって製造コス
トを低減できる。ＬＥＤであるから小型軽量低電圧であ
って取扱いも容易である。装飾用、表示用などの用途に
大きな需要を期待する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＧａＩｎＮ−ＬＥＤの上をＹＡＧ蛍光材に埋め
込んだ従来例にかかる白色ＬＥＤ素子の断面図。（ａ）
はＬＥＤ素子全体の断面図。（ｂ）のＹＡＧ蛍光材とＬ
ＥＤチップの近傍のみの断面図。

【図２】図１の白色ＬＥＤの発光スペクトル図。

【図３】本発明の実施例にかかる中間色、白色ＬＥＤ素
子の断面図。（ａ）は素子全体の断面図。（ｂ）はチッ
プの近傍のみの断面図。

【図４】電流注入発光と基板蛍光発光を利用した本発明
のＬＥＤの原理を説明するためのスペクトル図。波長Ａ
は蛍光を引き起こすための最長の波長、波長Ｂは蛍光の
ピーク中心の波長、波長Ｃは電流注入によるバンドギャ
ップ遷移発光のピーク中心波長。

【図５】本発明の実施例１（ＺｎＳｅ・ＺｎＣｄＳｅ／
ＺｎＳｅ（Ｉ））にかかる発光基板ＬＥＤの層構造図。

【図６】本発明の実施例１（ＺｎＳｅ・ＺｎＣｄＳｅ／
ＺｎＳｅ（Ｉ））にかかる発光基板ＬＥＤの発光スペク
トル図。

【図７】本発明の実施例１（ＺｎＳｅ・ＺｎＣｄＳｅ／
ＺｎＳｅ（Ｉ））にかかる発光基板ＬＥＤの発光色度を
示す色度図。

【図８】本発明の実施例２（ＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ（Ａｌ
・Ｉ））にかかる発光基板ＬＥＤの層構造図。

【図９】本発明の実施例２（ＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ（Ａｌ
・Ｉ））にかかる発光基板ＬＥＤの発光スペクトル図。

【図１０】本発明の実施例２（ＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ（Ａ
ｌ・Ｉ））にかかる発光基板ＬＥＤの発光色度を示す色
度図。

【図１１】本発明の実施例３（ＺｎＳＳｅ・ＺｎＣｄＳ
ｅ／ＡｌＧａＡｓ（Ｓｉ））にかかる発光基板ＬＥＤの
層構造図。

【図１２】本発明の実施例３（ＺｎＳＳｅ・ＺｎＣｄＳ
ｅ／ＡｌＧａＡｓ（Ｓｉ））にかかる発光基板ＬＥＤの
発光スペクトル図。

【図１３】本発明の実施例３（ＺｎＳＳｅ・ＺｎＣｄＳ
ｅ／ＡｌＧａＡｓ（Ｓｉ））にかかる発光基板ＬＥＤの
発光色度を示す色度図。

【図１４】本発明の実施例４（ＧａＩｎＮ／ＧａＰ（Ｚ
ｎ・Ｏ））にかかる発光基板ＬＥＤの層構造図。

【図１５】本発明の実施例４（ＧａＩｎＮ／ＧａＰ（Ｚ
ｎ・Ｏ））にかかる発光基板ＬＥＤの発光スペクトル
図。

【図１６】本発明の実施例４（ＧａＩｎＮ／ＧａＰ（Ｚ
ｎ・Ｏ））にかかる発光基板ＬＥＤの発光色度を示す色
度図。

【図１７】実施例１〜４の全てのＬＥＤ（イ〜ト）の発
光色度を一つに纏めて示す色度図。

【図１８】実施例１〜４の全てのＬＥＤ（イ〜ト）の基
板の材料、蛍光波長、活性層材料、電流注入発光波長、
ＬＥＤ符号、相違点（基板厚み、不純物濃度、活性
層）、ＬＥＤの色度を示す表。

【図１９】赤成分をｘ軸に、緑成分をｙ軸にとり波長を
付した輪郭線によって単色を表現し輪郭線内部に生成す
る中間色の領域をも示す一般的な色度図。

【符号の説明】

１ 透明樹脂 ２ ステム ３ ステム ４ ステム上面の窪み ５ ＧａＩｎＮ−ＬＥＤ ６ ＹＡＧ蛍光体 ７ ワイヤ ８ ワイヤ ９ ＬＥＤチップ １０ ステム １１ ステム １２ 基板 １３ エピタキシャル発光構造 １４ ワイヤ １５ 透明樹脂 ２０ ｎ型ＺｎＳｅ基板（Ｉドープ） ２１ ｎ型ＺｎＳｅバッファ層 ２２ ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層 ２３ ＺｎＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ多重量子井戸活性層 ２４ ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層 ２５ ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子コンタクト層 ３０ ｎ型ＺｎＳｅ基板（Ｉ、Ａｌドープ） ３１ ｎ型ＺｎＳｅバッファ層 ３２ ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層 ３３ ＺｎＳｅダブルへテロ活性層 ３４ ｐ型ＢｅＺｎＭｇＳｅクラッド層 ３５ ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子コンタクト層 ４０ ｎ型ＡｌＧａＡｓ基板（Ｓｉドープ） ４１ ｎ型ＺｎＳＳｅバッファ層 ４２ ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層 ４３ ＺｎＳＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ多重量子井戸活性層 ４４ ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層 ４５ ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子コンタクト層 ４６ ｎ型ＧａＡｓ基板 ５０ 半絶縁性ＧａＰ基板（Ｚｎ，Ｏドープ） ５１ ｎ型ＧａＮコンタクト層 ５２ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 ５３ ＧａＩｎＮダブルヘテロ活性層 ５４ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 ５５ ｐ型ＧａＮコンタクト層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA14 CA04 CA05 CA12 CA36 CA37 CA41 CA43 CA44 CA50 CA57 CA66 CA85 CA92 DA07 DA19 DA43 FF01 FF11

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛍光中心となる不純物を添加した半導体
   結晶若しくは絶縁体結晶からなる基板と、基板上に形成
   され電流注入により発光する構造を持つエピタキシャル
   層とを含み、該エピタキシャル層の電流注入による発光
   と、該発光により基板を光励起して得られる蛍光との２
   種類の異なる波長の発光を混合して、赤紫色、ピンク
   色、黄色、橙色、白色のいずれかの中間色を発光するこ
   とを特徴とする発光基板ＬＥＤ素子。
2. 【請求項２】 該結晶基板の構成元素組成、不純物元素
   種、不純物元素量、基板厚みを変化させ、またエピタキ
   シャル層の構造を変化させることにより、該２種類の発
   光のピーク波長、ピーク強度比を調整し、素子の発光の
   色調を変化させることを特徴とする請求項１に記載の発
   光基板ＬＥＤ素子。
3. 【請求項３】 基板がＡｌＧａＡｓ基板であり、エピタ
   キシャル層の活性層が、ＺｎＳｅ層、ＺｎＳＳｅ／Ｚｎ
   ＣｄＳｅ層、ＺｎＳｅＴｅ層の何れかである事を特徴と
   する請求項２に記載の発光基板ＬＥＤ素子。
4. 【請求項４】 基板がＧａＰ基板であり、エピタキシャ
   ル層の活性層が、ＧａＩｎＮ層である事を特徴とする請
   求項２に記載の発光基板ＬＥＤ素子。
5. 【請求項５】 基板がＺｎＳｅ基板であり、エピタキシ
   ャル層の活性層が、ＺｎＳｅ層、ＺｎＳｅ／ＺｎＣｄＳ
   ｅ層、ＺｎＳｅＴｅ層の何れかである事を特徴とする請
   求項２に記載の発光基板ＬＥＤ素子。