JP5896454B2 - 赤色発光半導体素子とその製造方法 - Google Patents
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Description
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を用いた赤色発光半導体素子の製造方法であって、
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を母体材料として、有機金属気相エピタキシャル法を用いて、900〜1100℃の温度条件の下で、EuまたはPrを、Ga、InあるいはAlと置換するように添加した活性層を、p型層とn型層の間に、p型層とn型層の形成と一連の形成工程において形成するに際して、
EuまたはPrを含有する有機原料、および前記母体材料を構成する元素を含有する有機原料を、所定の繰り返し周期で間欠的に供給する
ことを特徴とする赤色発光半導体素子の製造方法である。
前記繰り返し周期が、1秒以上300秒未満であることを特徴とする請求項1に記載の赤色発光半導体素子の製造方法である。
前記繰り返し周期における繰り返しタイミングが、EuまたはPrを含有する有機原料の繰り返しタイミングと、母体材料を構成する元素を含有する有機原料の繰り返しタイミングとで異なっていることを特徴とする請求項2に記載の赤色発光半導体素子の製造方法である。
前記母体材料に添加される元素が、Euであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の赤色発光半導体素子の製造方法である。
Euが、Eu{N[Si(CH3)3]2}3またはEu(C11H19O2)3により供給されることを特徴とする請求項4に記載の赤色発光半導体素子の製造方法である。
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を母体材料に用いた赤色発光半導体素子であって、
基板上に、p型層とn型層に挟まれた活性層を有しており、
前記活性層は、EuまたはPrを含有する有機原料、および前記母体材料を構成する元素を含有する有機原料を、所定の繰り返し周期で間欠的に供給して、GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶に、EuまたはPrが、Ga、InあるいはAlと置換するように添加した活性層である
ことを特徴とする赤色発光半導体素子である。
前記活性層において、EuまたはPrの添加量が、1×1017〜5×1021cm−3であることを特徴とする第1の技術に記載の赤色発光半導体素子である。
前記活性層において、AFM(原子間力顕微鏡)による表面粗さが3nm以下であることを特徴とする第1の技術または第2の技術に記載の赤色発光半導体素子である。
光出力が、100μW以上であることを特徴とする第1の技術ないし第3の技術のいずれか1つに記載の赤色発光半導体素子である。
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を用いた赤色発光半導体素子であって、
基板上に、p型層とn型層に挟まれた活性層を有しており、
前記活性層は、GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶に、EuまたはPrが、Ga、InあるいはAlと置換するように添加して形成され、EuまたはPrの添加量が1×1017〜5×1021cm−3、AFM(原子間力顕微鏡)による表面粗さが3nm以下の活性層であり、
光出力が100μW以上であることを特徴とする赤色発光半導体素子である。
図1に本実施の形態における赤色発光半導体素子の基本的な構造を示す。図1において、10はGaN母材にEuが添加されたEuドープGaN層(活性層)、20はアンドープGaN層、30はGaNバッファ層、40はサファイア基板である。
放射光蛍光X線測定によりEu添加濃度を測定した。この結果、連続供給の場合は3×1019cm−3であったのに対して、繰り返し周期10秒の場合は1×1020cm−3と約3倍に増大していることが分かった。
次に、上記の各赤色発光半導体素子について、ヘリウム・カドミウムレーザーを用いてフォトルミネッセンススペクトル(PLスペクトル)を測定し、繰り返し周期とPL強度との関係について評価した。
20 アンドープGaN層
30 GaNバッファ層
40 サファイア基板
Claims (5)
- GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を用いた赤色発光半導体素子の製造方法であって、
GaN、InN、AlNまたはこれらのいずれか2つ以上の混晶を母体材料として、有機金属気相エピタキシャル法を用いて、900〜1100℃の温度条件の下で、EuまたはPrを、Ga、InあるいはAlと置換するように添加した活性層を、p型層とn型層の間に、p型層とn型層の形成と一連の形成工程において形成するに際して、
EuまたはPrを含有する有機原料、および前記母体材料を構成する元素を含有する有機原料を、所定の繰り返し周期で間欠的に供給する
ことを特徴とする赤色発光半導体素子の製造方法。 - 前記繰り返し周期が、1秒以上300秒未満であることを特徴とする請求項1に記載の赤色発光半導体素子の製造方法。
- 前記繰り返し周期における繰り返しタイミングが、EuまたはPrを含有する有機原料の繰り返しタイミングと、母体材料を構成する元素を含有する有機原料の繰り返しタイミングとで異なっていることを特徴とする請求項2に記載の赤色発光半導体素子の製造方法。
- 前記母体材料に添加される元素が、Euであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の赤色発光半導体素子の製造方法。
- Euが、Eu{N[Si(CH3)3]2}3またはEu(C11H19O2)3により供給されることを特徴とする請求項4に記載の赤色発光半導体素子の製造方法。
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