JP2967122B2 - ZnSe半導体発光素子 - Google Patents
ZnSe半導体発光素子Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、表示用発光素子
に利用し、室温で純青色発光させるための青色発光ダイ
オードなどのZnSe半導体発光素子に関する。
に利用し、室温で純青色発光させるための青色発光ダイ
オードなどのZnSe半導体発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】ZnSe系の青色発光素子は、自己補償
効果などにより低抵抗のp型結晶が得られないこと、構
成元素の蒸気圧が高いことなどの理由により、GaPや
GaAs系の緑から赤色の波長域をカバーする発光素子
の製造方法のような、熱平衡状態での液相成長による結
晶成長法でpn接合を形成することが困難である。この
ような青色発光素子のZnSeデバイスは、非平衡な低
温成長で導電制御が可能な有機金属化学気相成長法(以
下、「MOCVD法」という。)などの気相成長法や分
子線エピタキシー(以下、「MBE」という。)などを
用いて、MIS(Metal Insulator Semiconductor )構
造またはpn接合を形成する方法が多く採られている。
効果などにより低抵抗のp型結晶が得られないこと、構
成元素の蒸気圧が高いことなどの理由により、GaPや
GaAs系の緑から赤色の波長域をカバーする発光素子
の製造方法のような、熱平衡状態での液相成長による結
晶成長法でpn接合を形成することが困難である。この
ような青色発光素子のZnSeデバイスは、非平衡な低
温成長で導電制御が可能な有機金属化学気相成長法(以
下、「MOCVD法」という。)などの気相成長法や分
子線エピタキシー(以下、「MBE」という。)などを
用いて、MIS(Metal Insulator Semiconductor )構
造またはpn接合を形成する方法が多く採られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の成長方法では、格子定数がZnSeに近い
GaAs結晶などを基板とするため、格子不整合によっ
て格子欠陥が生じたり、バッファ層を加えた多層構造に
しなければならなかった。そのために、ZnSeデバイ
ス製造工程は複雑で、高い生産コストが要求されるなど
の解決すべき課題があった。
ような従来の成長方法では、格子定数がZnSeに近い
GaAs結晶などを基板とするため、格子不整合によっ
て格子欠陥が生じたり、バッファ層を加えた多層構造に
しなければならなかった。そのために、ZnSeデバイ
ス製造工程は複雑で、高い生産コストが要求されるなど
の解決すべき課題があった。
【0004】さらに、Se溶媒を用いた液相成長によっ
てだけでもp型及びn型が実現されるが、この場合はど
ちらを後成長にしても成長界面でのキャリア同士の補償
が生じて厚いI層が生じやすいために、一方の導電型に
高いキャリア密度が実現されても注入効率を向上させる
ことが難しいという新たな解決課題が生じていた。
てだけでもp型及びn型が実現されるが、この場合はど
ちらを後成長にしても成長界面でのキャリア同士の補償
が生じて厚いI層が生じやすいために、一方の導電型に
高いキャリア密度が実現されても注入効率を向上させる
ことが難しいという新たな解決課題が生じていた。
【0005】本発明はこのような従来の技術における課
題を解決するものであり、簡単なデバイス構造で注入効
率がよく、室温で純青色発光ができるZnSe半導体発
光素子を提供することを目的とする。
題を解決するものであり、簡単なデバイス構造で注入効
率がよく、室温で純青色発光ができるZnSe半導体発
光素子を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明のZnSe半導体発光素子
は、少なくともSeを溶媒主成分とした液相成長法によ
って形成したZnSeのp型成長層と、ZnSeのp型
成長層上に有機金属化学気相成長法によって形成したn
型層とを備え、p型成長層とn型層とによりpn接合を
形成する構成としている。
に、請求項1に記載の発明のZnSe半導体発光素子
は、少なくともSeを溶媒主成分とした液相成長法によ
って形成したZnSeのp型成長層と、ZnSeのp型
成長層上に有機金属化学気相成長法によって形成したn
型層とを備え、p型成長層とn型層とによりpn接合を
形成する構成としている。
【0007】さらに、請求項2に記載の発明のZnSe
半導体発光素子は、Seを溶媒主成分として蒸気圧制御
温度差法によって製造したZnSeのp型結晶の基板
と、基板上にSeを溶媒主成分として蒸気圧制御温度差
法を用いたエピタキシャル成長によって形成したp型成
長層と、p型成長層の表面に少なくとも有機金属気相成
長法により注入層として形成したn+ 層とを備え、p型
成長層とn+ 層とによりpn接合を形成する構成として
いる。
半導体発光素子は、Seを溶媒主成分として蒸気圧制御
温度差法によって製造したZnSeのp型結晶の基板
と、基板上にSeを溶媒主成分として蒸気圧制御温度差
法を用いたエピタキシャル成長によって形成したp型成
長層と、p型成長層の表面に少なくとも有機金属気相成
長法により注入層として形成したn+ 層とを備え、p型
成長層とn+ 層とによりpn接合を形成する構成として
いる。
【0008】また、請求項3に記載の発明のZnSe半
導体発光素子は、少なくともSeを溶媒主成分とした液
相成長法によって形成したZnSeのp型成長層と、Z
nSeのp型成長層上にZnを溶媒主成分とする熱処理
拡散法によって形成したn型拡散層と、n型拡散層の表
面に有機金属気相成長法により形成したn+ ZnSe層
のオーミックコンタクト層とを備え、p型成長層とn型
拡散層とによりpn接合を形成する構成としている。
導体発光素子は、少なくともSeを溶媒主成分とした液
相成長法によって形成したZnSeのp型成長層と、Z
nSeのp型成長層上にZnを溶媒主成分とする熱処理
拡散法によって形成したn型拡散層と、n型拡散層の表
面に有機金属気相成長法により形成したn+ ZnSe層
のオーミックコンタクト層とを備え、p型成長層とn型
拡散層とによりpn接合を形成する構成としている。
【0009】また、請求項4に記載の発明のZnSe半
導体発光素子は、上記構成に加え、Seを溶媒主成分と
して蒸気圧制御温度差法によって製造したZnSeのp
型結晶の基板上に、p型成長層をSeを溶媒主成分とし
て蒸気圧制御温度差法を用いたエピタキシャル成長によ
って形成し、p型成長層とn型拡散層とによりpn接合
を形成する構成としている。
導体発光素子は、上記構成に加え、Seを溶媒主成分と
して蒸気圧制御温度差法によって製造したZnSeのp
型結晶の基板上に、p型成長層をSeを溶媒主成分とし
て蒸気圧制御温度差法を用いたエピタキシャル成長によ
って形成し、p型成長層とn型拡散層とによりpn接合
を形成する構成としている。
【0010】さらに、請求項5に記載の発明のZnSe
半導体発光素子は、ZnSeのpn接合にあって、少な
くともp型成長層をSeを溶媒主成分とし、I族元素の
Se、S化合物或いは窒化物をp型不純物として添加
し、Znの蒸気圧をSe溶媒上へ印加する蒸気圧制御温
度差液相成長法によって形成する構成としている。
半導体発光素子は、ZnSeのpn接合にあって、少な
くともp型成長層をSeを溶媒主成分とし、I族元素の
Se、S化合物或いは窒化物をp型不純物として添加
し、Znの蒸気圧をSe溶媒上へ印加する蒸気圧制御温
度差液相成長法によって形成する構成としている。
【0011】上記のように構成されたZnSe半導体発
光素子では、発光層となるZnSeのp型成長層とn型
層とで良好なpn接合を形成し、また、ZnSe基板上
のZnSeのp型成長層とn+ 層とでpn接合を形成し
た場合、n+ 層は注入層及びコンタクト層となる。した
がって、ZnSe半導体発光素子に順方向の電流を流す
と、n型層或いはn+ 層から多数キャリアの電子がp型
成長層に送り込まれ、ホール(正孔)と再結合して光が
発生し、この光が外部へ放出される。この光は、室温で
発光波長471nm、半値幅8.1nmの特性を示し、
純青色発光する。
光素子では、発光層となるZnSeのp型成長層とn型
層とで良好なpn接合を形成し、また、ZnSe基板上
のZnSeのp型成長層とn+ 層とでpn接合を形成し
た場合、n+ 層は注入層及びコンタクト層となる。した
がって、ZnSe半導体発光素子に順方向の電流を流す
と、n型層或いはn+ 層から多数キャリアの電子がp型
成長層に送り込まれ、ホール(正孔)と再結合して光が
発生し、この光が外部へ放出される。この光は、室温で
発光波長471nm、半値幅8.1nmの特性を示し、
純青色発光する。
【0012】さらにZnSeのp型成長層とn型拡散層
とで形成したpn接合に対して、オーミックコンタクト
層により電極とのコンタクト抵抗がさがるので、キャリ
アの注入効率が高い。
とで形成したpn接合に対して、オーミックコンタクト
層により電極とのコンタクト抵抗がさがるので、キャリ
アの注入効率が高い。
【0013】また、ZnSeのp型成長層の表面を平坦
に形成し、この平坦な表面に直接n型拡散層を形成し
て、結晶の残留ダメージ層を低減する。したがって、本
発明のZnSe半導体発光素子では、表面の平坦なZn
Seのp型成長層上に直接n型層を形成できるので、結
晶欠陥による非発光中心がなく、注入効率が極めて大き
い。さらに、ZnSe半導体発光素子の構造が単純なp
n接合からなる発光デバイス構造を実現できる。
に形成し、この平坦な表面に直接n型拡散層を形成し
て、結晶の残留ダメージ層を低減する。したがって、本
発明のZnSe半導体発光素子では、表面の平坦なZn
Seのp型成長層上に直接n型層を形成できるので、結
晶欠陥による非発光中心がなく、注入効率が極めて大き
い。さらに、ZnSe半導体発光素子の構造が単純なp
n接合からなる発光デバイス構造を実現できる。
【0014】また、本発明のZnSe半導体発光素子で
は、GaAsなどの異種化合物を基板として使用しな
い、いわゆるホモ構造で形成されるデバイスであるた
め、結晶成長時に格子不整合による結晶欠陥の発生がな
い。
は、GaAsなどの異種化合物を基板として使用しな
い、いわゆるホモ構造で形成されるデバイスであるた
め、結晶成長時に格子不整合による結晶欠陥の発生がな
い。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図示した実施形態に基づき
本発明を詳細に説明する。図1は、本発明によって製造
されたZnSe半導体発光素子の構成を示す断面図であ
る。このZnSe半導体発光素子10は、ZnSeを主
成分とするpn接合デバイス構造を有している。
本発明を詳細に説明する。図1は、本発明によって製造
されたZnSe半導体発光素子の構成を示す断面図であ
る。このZnSe半導体発光素子10は、ZnSeを主
成分とするpn接合デバイス構造を有している。
【0016】図1において、ZnSe半導体発光素子1
0は、Na2 S,Na2 Se,LiN3 などのp型不純
物を添加して製造されたp型ZnSe基板1と、この基
板上にNa2 S,Na2 Se,LiN3 などを添加して
エピタキシャル成長されたp型ZnSe成長層2と、こ
のp型ZnSe成長層2上に形成されたn型拡散層3
と、このn型拡散層3上にMOCVDにより成長された
n+ オーミックコンタクト層4と、p型ZnSe基板1
の裏面に形成されたp+ コンタクト層5とを有してお
り、このp+ コンタクト層5にp側電極6を形成し、n
+ オーミックコンタクト層4にp側電極6より面積の狭
いn側電極7を形成している。このn側電極7は、光を
効率よく取り出すために最適な形状にするのが望まし
く、例えばp側電極6に対応した穴あき電極であっても
よい。なお、p型ZnSe成長層2は5〜30μm、n
型拡散層3は0.5〜2μm、n+ オーミックコンタク
ト層4及びp+ オーミックコンタクト層5は10〜20
0Å程度に形成されている。
0は、Na2 S,Na2 Se,LiN3 などのp型不純
物を添加して製造されたp型ZnSe基板1と、この基
板上にNa2 S,Na2 Se,LiN3 などを添加して
エピタキシャル成長されたp型ZnSe成長層2と、こ
のp型ZnSe成長層2上に形成されたn型拡散層3
と、このn型拡散層3上にMOCVDにより成長された
n+ オーミックコンタクト層4と、p型ZnSe基板1
の裏面に形成されたp+ コンタクト層5とを有してお
り、このp+ コンタクト層5にp側電極6を形成し、n
+ オーミックコンタクト層4にp側電極6より面積の狭
いn側電極7を形成している。このn側電極7は、光を
効率よく取り出すために最適な形状にするのが望まし
く、例えばp側電極6に対応した穴あき電極であっても
よい。なお、p型ZnSe成長層2は5〜30μm、n
型拡散層3は0.5〜2μm、n+ オーミックコンタク
ト層4及びp+ オーミックコンタクト層5は10〜20
0Å程度に形成されている。
【0017】次に、ZnSe半導体発光素子10の製造
方法について説明する。ZnSe半導体発光素子10
は、蒸気圧制御温度差法(以下、「TDM・CVP法」
という。)による液相エピタキシャル成長法とMOCV
D法を組み合わせて製造される。p型バルクZnSe単
結晶を得る方法については、本発明者が既に蒸気圧制御
法を提案し、Znの蒸気圧を制御したZnSeの液相成
長法を特公昭60−37077号公報、特公昭60−4
2199号公報、特公昭60−570759号公報及び
特公昭61−28640号公報等で開示し、p型または
高抵抗の結晶完全性の優れた基板が得られている。ま
た、Seを溶媒主成分とした液相成長によってpn接合
デバイスを得るための方法を、特公平7−83139号
公報に開示している。これによれば、良好な結晶性から
なるpn接合デバイスが実現できる。
方法について説明する。ZnSe半導体発光素子10
は、蒸気圧制御温度差法(以下、「TDM・CVP法」
という。)による液相エピタキシャル成長法とMOCV
D法を組み合わせて製造される。p型バルクZnSe単
結晶を得る方法については、本発明者が既に蒸気圧制御
法を提案し、Znの蒸気圧を制御したZnSeの液相成
長法を特公昭60−37077号公報、特公昭60−4
2199号公報、特公昭60−570759号公報及び
特公昭61−28640号公報等で開示し、p型または
高抵抗の結晶完全性の優れた基板が得られている。ま
た、Seを溶媒主成分とした液相成長によってpn接合
デバイスを得るための方法を、特公平7−83139号
公報に開示している。これによれば、良好な結晶性から
なるpn接合デバイスが実現できる。
【0018】先ず、p型ZnSe基板1は、p型不純物
としてI族元素のSe,Sの化合物或いは窒化物であ
る、例えばNa2 S,Na2 Se,LiN3 などを添加
して、Seを溶媒主成分とした蒸気圧制御温度差法によ
る粒界成長を伴う熱処理成長によって作製したZnSe
のp型バルク結晶を、結晶面(111)でウエハ状に切
り出して元基板とした。
としてI族元素のSe,Sの化合物或いは窒化物であ
る、例えばNa2 S,Na2 Se,LiN3 などを添加
して、Seを溶媒主成分とした蒸気圧制御温度差法によ
る粒界成長を伴う熱処理成長によって作製したZnSe
のp型バルク結晶を、結晶面(111)でウエハ状に切
り出して元基板とした。
【0019】次に、このp型ZnSe基板1上に、同じ
くSeを溶媒主成分として上記p型不純物を添加して、
成長温度900〜1100℃でp型ZnSe成長層2を
エピタキシャル成長させる。この場合、p型不純物とし
て、Na2 SまたはLiN3が最適である。ただし、こ
のp型エピタキシャル成長法は、上記TDM・CVP法
に限らず、徐冷法やディップ法などでも可能であるが、
最も結晶性の良い結晶が得られやすい点から、TDM・
CVPを用いるのが望ましい。
くSeを溶媒主成分として上記p型不純物を添加して、
成長温度900〜1100℃でp型ZnSe成長層2を
エピタキシャル成長させる。この場合、p型不純物とし
て、Na2 SまたはLiN3が最適である。ただし、こ
のp型エピタキシャル成長法は、上記TDM・CVP法
に限らず、徐冷法やディップ法などでも可能であるが、
最も結晶性の良い結晶が得られやすい点から、TDM・
CVPを用いるのが望ましい。
【0020】さらに、Gaを2〜10%添加したZn溶
液を用いて、このp型ZnSe成長層2の表面にn型拡
散層3を形成する。これは、例えば内径6〜10φの石
英アンプルにZnを約1g、Ga20〜100mgを投
入して、真空引きしながら600℃〜800℃の温度で
溶かし合わせて合金化し、その後、p型単結晶をZn溶
液に接触させた状態で真空中で封じきり、550℃〜7
60℃の範囲で5〜30分間熱処理してp型単結晶の表
面層へGaを拡散させることで、キャリア密度5x10
16〜1x1017cm-3程度で深さ1μm未満のn型層領
域を形成することができる。
液を用いて、このp型ZnSe成長層2の表面にn型拡
散層3を形成する。これは、例えば内径6〜10φの石
英アンプルにZnを約1g、Ga20〜100mgを投
入して、真空引きしながら600℃〜800℃の温度で
溶かし合わせて合金化し、その後、p型単結晶をZn溶
液に接触させた状態で真空中で封じきり、550℃〜7
60℃の範囲で5〜30分間熱処理してp型単結晶の表
面層へGaを拡散させることで、キャリア密度5x10
16〜1x1017cm-3程度で深さ1μm未満のn型層領
域を形成することができる。
【0021】このn型拡散層3は、従来の方法では拡散
時間が2時間程度、拡散温度が700℃以上であったの
に対して、本発明のZnSe半導体発光素子では5〜3
0分程度とかなり短時間でよく、さらに拡散温度も60
0℃程度の低温でよい。このようにして成長させるとn
型反転したp層の高抵抗化を極力抑えることができる。
しかし、その結果、キャリアの注入量の点で若干希薄に
なったn層を補強するため、次に示すように、より低温
で高いキャリア密度が得られるMOCVD法によりn+
コンタクト層を成長させることによって、電極とのコン
タクトが改善され、高い注入効率が得られるようにな
る。
時間が2時間程度、拡散温度が700℃以上であったの
に対して、本発明のZnSe半導体発光素子では5〜3
0分程度とかなり短時間でよく、さらに拡散温度も60
0℃程度の低温でよい。このようにして成長させるとn
型反転したp層の高抵抗化を極力抑えることができる。
しかし、その結果、キャリアの注入量の点で若干希薄に
なったn層を補強するため、次に示すように、より低温
で高いキャリア密度が得られるMOCVD法によりn+
コンタクト層を成長させることによって、電極とのコン
タクトが改善され、高い注入効率が得られるようにな
る。
【0022】次に、n型不純物としてジエチルヨウソ
(DEI)など、ソースガスとしてジエチルセレン(D
ESe)、ジエチルジンク(DEZn)などを用いてM
OCVD法によってn+ オーミックコンタクト層4を成
長させる。このn+ オーミックコンタクト層4のキャリ
ア密度は1018cm-3以上である。なお、十分に結晶性
が良く高いキャリア密度を持つn層は、電子注入層とし
て使えるので、上記n+ オーミックコンタクト層4をp
型ZnSe成長層2の上に直接形成して注入層としたn
+ 層としてもよい。このMOCVD法によって、n+ オ
ーミックコンタクト層4は熱処理によって拡散層3が変
質しないようなn拡散より低い温度で、高いキャリア密
度を確実に得ることができる。
(DEI)など、ソースガスとしてジエチルセレン(D
ESe)、ジエチルジンク(DEZn)などを用いてM
OCVD法によってn+ オーミックコンタクト層4を成
長させる。このn+ オーミックコンタクト層4のキャリ
ア密度は1018cm-3以上である。なお、十分に結晶性
が良く高いキャリア密度を持つn層は、電子注入層とし
て使えるので、上記n+ オーミックコンタクト層4をp
型ZnSe成長層2の上に直接形成して注入層としたn
+ 層としてもよい。このMOCVD法によって、n+ オ
ーミックコンタクト層4は熱処理によって拡散層3が変
質しないようなn拡散より低い温度で、高いキャリア密
度を確実に得ることができる。
【0023】次いで、n+ オーミックコンタクト層4の
形成と同様にして、1〜2x1018cm-3程度のp+ コ
ンタクト層5を、MOCVD法によりDESe及びDE
Znをソースガスにし、p型ドーパントとして三弗化窒
素(NF3 )などを用いて成長させる。
形成と同様にして、1〜2x1018cm-3程度のp+ コ
ンタクト層5を、MOCVD法によりDESe及びDE
Znをソースガスにし、p型ドーパントとして三弗化窒
素(NF3 )などを用いて成長させる。
【0024】そして、成長基板を取り出し、Auまたは
Au系合金(Au−Pd,Au−Ptなど)を用いて真
空蒸着法によりp側電極6とn側電極7を形成する。こ
れらの金属電極を、キャリア密度が1016cm-3代のp
型ZnSe基板やエピタキシャル層に形成しても十分に
コンタクトが取れないので、上記n+ オーミックコンタ
クト層4やp+ コンタクト層5を形成している。
Au系合金(Au−Pd,Au−Ptなど)を用いて真
空蒸着法によりp側電極6とn側電極7を形成する。こ
れらの金属電極を、キャリア密度が1016cm-3代のp
型ZnSe基板やエピタキシャル層に形成しても十分に
コンタクトが取れないので、上記n+ オーミックコンタ
クト層4やp+ コンタクト層5を形成している。
【0025】なお、TDM・CVP法による液相エピタ
キシャル成長では、p型結晶成長用のドーパントとし
て、上記Na2 S,Na2 Se,LiN3 などを用いて
p基板上にエピタキシャル成長させるが、成長温度90
0℃〜1100℃、Zn蒸気圧1.7〜13.0atm
の範囲で設定して、成長結晶の化学量論的組成を制御し
ている。
キシャル成長では、p型結晶成長用のドーパントとし
て、上記Na2 S,Na2 Se,LiN3 などを用いて
p基板上にエピタキシャル成長させるが、成長温度90
0℃〜1100℃、Zn蒸気圧1.7〜13.0atm
の範囲で設定して、成長結晶の化学量論的組成を制御し
ている。
【0026】図2はSeを溶媒としてTDM・CVP法
により液相エピタキシャル成長させたp型成長層の不純
物添加量に対する不純物密度の関係を示している。Na
2 Seは最も高い不純物密度が得られるが、Na2 S、
LiN3 などと比べて成長表面のモホロジーがやや凹凸
になる傾向があるので、その上にn型層を形成する場合
は研磨・ポリッシング工程が必要になり、それによるダ
メージ層を完全に除去しなければならない。
により液相エピタキシャル成長させたp型成長層の不純
物添加量に対する不純物密度の関係を示している。Na
2 Seは最も高い不純物密度が得られるが、Na2 S、
LiN3 などと比べて成長表面のモホロジーがやや凹凸
になる傾向があるので、その上にn型層を形成する場合
は研磨・ポリッシング工程が必要になり、それによるダ
メージ層を完全に除去しなければならない。
【0027】それに対して、Na2 S、LiN3 を添加
した場合は、成長表面平滑性は良好になるので、成長面
上に直接n型層を形成できるため、結晶表面の残留ダメ
ージ層によって発生した格子欠陥による非発光センター
の増加を招くことはない。この点からも結晶面(11
1)切り出し基板の研磨ダメージによる結晶性の劣化に
関しては、p型エピタキシャル成長初期のメルトバック
や熱処理効果による回復が期待できるので、結晶面(1
11)pタイプ基板に直接n型層を形成する方法による
pn接合よりも注入効率の向上効果が大きい。
した場合は、成長表面平滑性は良好になるので、成長面
上に直接n型層を形成できるため、結晶表面の残留ダメ
ージ層によって発生した格子欠陥による非発光センター
の増加を招くことはない。この点からも結晶面(11
1)切り出し基板の研磨ダメージによる結晶性の劣化に
関しては、p型エピタキシャル成長初期のメルトバック
や熱処理効果による回復が期待できるので、結晶面(1
11)pタイプ基板に直接n型層を形成する方法による
pn接合よりも注入効率の向上効果が大きい。
【0028】次に、ZnSe半導体発光素子10の作用
について説明する。図3は本発明のZnSe半導体発光
素子に、順方向に電流を流した時の発光波長特性を示す
図である。ZnSe半導体発光素子10に順方向に電流
を流すと、n型拡散層3から多数キャリアの電子がp型
ZnSe成長層2に送り込まれ、ホール(正孔)と再結
合して光が発生し、この光が外部へ放出される。図3に
示すように、この光は室温で、発光波長471nm、半
値幅8.1nmの特性を示し、純青色発光が実現してい
る。
について説明する。図3は本発明のZnSe半導体発光
素子に、順方向に電流を流した時の発光波長特性を示す
図である。ZnSe半導体発光素子10に順方向に電流
を流すと、n型拡散層3から多数キャリアの電子がp型
ZnSe成長層2に送り込まれ、ホール(正孔)と再結
合して光が発生し、この光が外部へ放出される。図3に
示すように、この光は室温で、発光波長471nm、半
値幅8.1nmの特性を示し、純青色発光が実現してい
る。
【0029】このように本発明では、p型ZnSe基板
1を用い、熱平衡状態下での液相エピタキシャル成長に
よってp型ZnSe成長層2を形成しているが、このp
型ZnSe成長層2は比較的高い不純物密度を有してお
り、また、成長中の蒸気圧制御の効果により成長した結
晶の結晶性も良好なので、発光層として使うことができ
る。
1を用い、熱平衡状態下での液相エピタキシャル成長に
よってp型ZnSe成長層2を形成しているが、このp
型ZnSe成長層2は比較的高い不純物密度を有してお
り、また、成長中の蒸気圧制御の効果により成長した結
晶の結晶性も良好なので、発光層として使うことができ
る。
【0030】また本発明では、ドーパントとしてNa2
SやLiN3 を用いて、p型ZnSe成長層をエピタキ
シャル成長させているので、表面の平滑性がきわめて良
くなり、そのため、p型ZnSe成長層上に直接n型拡
散層を成長させることができる。
SやLiN3 を用いて、p型ZnSe成長層をエピタキ
シャル成長させているので、表面の平滑性がきわめて良
くなり、そのため、p型ZnSe成長層上に直接n型拡
散層を成長させることができる。
【0031】したがって、本発明により形成したZnS
e半導体発光素子では、結晶表面の残留ダメージ層によ
って発生した格子欠陥による非発光中心の増加がなくな
り、p型基板に直接n型層を形成する従来のデバイスよ
りも、注入効率が極めて高くなる。
e半導体発光素子では、結晶表面の残留ダメージ層によ
って発生した格子欠陥による非発光中心の増加がなくな
り、p型基板に直接n型層を形成する従来のデバイスよ
りも、注入効率が極めて高くなる。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のZnSe半導体発光素子は、注入効率がよく、室温で
発光波長471nm、半値幅8.1nmの純青色発光が
できるという効果を有する。
のZnSe半導体発光素子は、注入効率がよく、室温で
発光波長471nm、半値幅8.1nmの純青色発光が
できるという効果を有する。
【図1】本発明によるZnSeのpn接合デバイス構造
の断面図である。
の断面図である。
【図2】Seを溶媒とした、p型エピタキシャル成長に
おけるSe溶媒への不純物の添加量と不純物密度の関係
を示す図である。
おけるSe溶媒への不純物の添加量と不純物密度の関係
を示す図である。
【図3】本発明によるZnSeのpn接合デバイスの発
光特性を示す図である。
光特性を示す図である。
1 p型ZnSe基板 2 p型ZnSe成長層 3 n型拡散層 4 n+ ZnSeコンタクト層 5 p+ ZnSeコンタクト層 6 p側電極 7 n側電極
Claims (5)
- 【請求項1】 少なくともSeを溶媒主成分とした液相
成長法によって形成したZnSeのp型成長層と、この
ZnSeのp型成長層上に有機金属化学気相成長法によ
って形成したn型層とを備え、 上記p型成長層と上記n型層とによりpn接合を形成し
た、ZnSe半導体発光素子。 - 【請求項2】 Seを溶媒主成分として蒸気圧制御温度
差法によって製造したZnSeのp型結晶の基板と、こ
の基板上にSeを溶媒主成分として蒸気圧制御温度差法
を用いたエピタキシャル成長によって形成したp型成長
層と、このp型成長層の表面に少なくとも有機金属気相
成長法により注入層として形成したn + 層とを備え、 上記p型成長層と上記n+ 層とによりpn接合を形成し
た、ZnSe半導体発光素子。 - 【請求項3】 少なくともSeを溶媒主成分とした液相
成長法によって形成したZnSeのp型成長層と、この
ZnSeのp型成長層上にZnを溶媒主成分とする熱処
理拡散法によって形成したn型拡散層と、このn型拡散
層の表面に有機金属気相成長法により形成したn+ Zn
Se層のオーミックコンタクト層とを備え、 上記p型成長層と上記n型拡散層とによりpn接合を形
成した、ZnSe半導体発光素子。 - 【請求項4】 Seを溶媒主成分として蒸気圧制御温度
差法によって製造したZnSeのp型結晶の基板上に、
前記p型成長層をSeを溶媒主成分として蒸気圧制御温
度差法を用いたエピタキシャル成長によって形成し、こ
のp型成長層と前記n型拡散層とによりpn接合を形成
したことを特徴とする、請求項3に記載のZnSe半導
体発光素子。 - 【請求項5】 前記ZnSeのpn接合にあって、少な
くとも前記p型成長層を前記Seを溶媒主成分とし、I
族元素のSe、S化合物或いは窒化物をp型不純物とし
て添加し、Znの蒸気圧を前記Se溶媒上へ印加する蒸
気圧制御温度差液相成長法によって形成したことを特徴
とする、請求項1、2又は3に記載のZnSe半導体発
光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25043496A JP2967122B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | ZnSe半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25043496A JP2967122B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | ZnSe半導体発光素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1098214A JPH1098214A (ja) | 1998-04-14 |
JP2967122B2 true JP2967122B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=17207829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25043496A Expired - Fee Related JP2967122B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | ZnSe半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2967122B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW406442B (en) * | 1998-07-09 | 2000-09-21 | Sumitomo Electric Industries | White colored LED and intermediate colored LED |
JP2004296796A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光素子および発光素子の製造方法 |
-
1996
- 1996-09-20 JP JP25043496A patent/JP2967122B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1098214A (ja) | 1998-04-14 |
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