JPH0799783B2 - 発光ダイオ−ド - Google Patents
発光ダイオ−ドInfo
- Publication number
- JPH0799783B2 JPH0799783B2 JP23734786A JP23734786A JPH0799783B2 JP H0799783 B2 JPH0799783 B2 JP H0799783B2 JP 23734786 A JP23734786 A JP 23734786A JP 23734786 A JP23734786 A JP 23734786A JP H0799783 B2 JPH0799783 B2 JP H0799783B2
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- emitting diode
- light emitting
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は発光ダイオードの構造に関し、特にセレン化亜
鉛半導体を用いた青色発光ダイオードの構造に関するも
のである。
鉛半導体を用いた青色発光ダイオードの構造に関するも
のである。
従来の技術 セレン化亜鉛（ZnSe）は約2.7電子ボルトの禁制帯幅を
有する直接遷移型半導体であるため、青色発光ダイオー
ドの材料として好適である。このZnSeは良質の大型単結
晶を得ることが困難である。そのため従来、第３図に示
すような砒化ガリウム（GaAs）単結晶基板上に成長させ
た薄膜結晶を用いた発光ダイオードが考案されていた。
同図において31はGaAs単結晶基板、２はｎ型ZnSe層、３
はｐ型ZnSe層、４はオーム性電極（ｎ電極）、５はオー
ム性電極（ｐ電極）である。この素子の両電極間に、ｐ
電極５が正となるような電圧を印加すると、ｎ型ZnSe層
２内に正孔がまたｐ型ZnSe層３内に電子が注入され電子
と正孔が再結合して青色の発光が生じる。
有する直接遷移型半導体であるため、青色発光ダイオー
ドの材料として好適である。このZnSeは良質の大型単結
晶を得ることが困難である。そのため従来、第３図に示
すような砒化ガリウム（GaAs）単結晶基板上に成長させ
た薄膜結晶を用いた発光ダイオードが考案されていた。
同図において31はGaAs単結晶基板、２はｎ型ZnSe層、３
はｐ型ZnSe層、４はオーム性電極（ｎ電極）、５はオー
ム性電極（ｐ電極）である。この素子の両電極間に、ｐ
電極５が正となるような電圧を印加すると、ｎ型ZnSe層
２内に正孔がまたｐ型ZnSe層３内に電子が注入され電子
と正孔が再結合して青色の発光が生じる。
発明が解決しようとする問題点 上記のような従来の発光ダイオードでは、基板31にGaAs
を用いているが、GaAsは可視光に対し不透明であるた
め、ZnSe層２及び３で発生した青色光は、かなり基板31
に吸収されてしまう。また表面側に出てくる光も、ｐ電
極５を通して取り出されるため、ｐ電極５を可能なかぎ
り薄くしても、かなりの減衰は避けられない。このよう
に、従来の構造では外部に取り出し得る光量が少なく、
実効的な発光効率が低いという問題点があった。
を用いているが、GaAsは可視光に対し不透明であるた
め、ZnSe層２及び３で発生した青色光は、かなり基板31
に吸収されてしまう。また表面側に出てくる光も、ｐ電
極５を通して取り出されるため、ｐ電極５を可能なかぎ
り薄くしても、かなりの減衰は避けられない。このよう
に、従来の構造では外部に取り出し得る光量が少なく、
実効的な発光効率が低いという問題点があった。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記の問題点を解決するため、基板材料に可
視光に対し透明な酸化アルミニウムの単結晶を用い、か
つその上に良好な結晶性を有するセレン化亜鉛層を形成
するため、酸化亜鉛層を介在させた構造を特徴とするも
のである。
視光に対し透明な酸化アルミニウムの単結晶を用い、か
つその上に良好な結晶性を有するセレン化亜鉛層を形成
するため、酸化亜鉛層を介在させた構造を特徴とするも
のである。
作用 本発明は、上記の手段により発生した光を減衰させるこ
となく基板側に取り出し、実効的な発光効率を高めると
いう作用にもとづくものである。
となく基板側に取り出し、実効的な発光効率を高めると
いう作用にもとづくものである。
実施例 第１図は、本発明の一実施例の発光ダイオードの構造を
示す断面図である。同図で１は酸化アルミニウム（Al2O
3）の単結晶すなわちサファイアからなる基板である。
また、２はｎ型ZnSe層、３はｐ型ZnSe層、４はオーム性
電極（ｎ電極）、５はオーム性電極（ｐ電極）であり、
第３図に示した従来例と同様の機能をはたす。本発明で
はAl2O3が基板１に用いられているが、このAl2O3は三方
晶系の結晶構造を有し、ZnSeの立方晶系とは全く異な
る。また構成元素も共通するものがない。このため、Al
2O3基板の上に良好な結晶性を有するZnSe層を直接エピ
タキシャル成長させることは不可能である。
示す断面図である。同図で１は酸化アルミニウム（Al2O
3）の単結晶すなわちサファイアからなる基板である。
また、２はｎ型ZnSe層、３はｐ型ZnSe層、４はオーム性
電極（ｎ電極）、５はオーム性電極（ｐ電極）であり、
第３図に示した従来例と同様の機能をはたす。本発明で
はAl2O3が基板１に用いられているが、このAl2O3は三方
晶系の結晶構造を有し、ZnSeの立方晶系とは全く異な
る。また構成元素も共通するものがない。このため、Al
2O3基板の上に良好な結晶性を有するZnSe層を直接エピ
タキシャル成長させることは不可能である。
ところが、基板の結晶方位を適切に選ぶと共にZnSe層と
の間に酸化亜鉛（ZnO）の層（第１図中の６）を介在さ
せると良好なエピタキシャル成長が可能となることを本
発明者らは見出した。すなわち、Al2O3基板の面方位を
（01２）とするとその上に（11０）面のZnO層がエ
ピタキシャル成長し、さらにその上に（100）面のZnSe
がエピタキシャル成長する。これは、Al2O3の（01
２）面とZnOの（11０）面における酸素原子の配置が
類似していること及びZnOの（11０）面とZnOの（10
0）面における亜鉛原子の配置が類似しているためと思
われる。
の間に酸化亜鉛（ZnO）の層（第１図中の６）を介在さ
せると良好なエピタキシャル成長が可能となることを本
発明者らは見出した。すなわち、Al2O3基板の面方位を
（01２）とするとその上に（11０）面のZnO層がエ
ピタキシャル成長し、さらにその上に（100）面のZnSe
がエピタキシャル成長する。これは、Al2O3の（01
２）面とZnOの（11０）面における酸素原子の配置が
類似していること及びZnOの（11０）面とZnOの（10
0）面における亜鉛原子の配置が類似しているためと思
われる。
なお、このようなエピタキシャル成長の方法としては、
ZnOについてはスパッタ法や各種の化学的気相成長（CV
D）法などが好適である。またZnSeについては、分子線
エピタキシー（MBE）法や有機金属原料を使用するCVD法
（MOCVD法）が好適である。特にMOCVD法は、同一装置で
ZnOとZnSeを連続的に成長させることが可能であり、最
も好適である。
ZnOについてはスパッタ法や各種の化学的気相成長（CV
D）法などが好適である。またZnSeについては、分子線
エピタキシー（MBE）法や有機金属原料を使用するCVD法
（MOCVD法）が好適である。特にMOCVD法は、同一装置で
ZnOとZnSeを連続的に成長させることが可能であり、最
も好適である。
本発明の場合、基板に使用するAl2O3は絶縁体であるた
め、オーム性電極（ｎ電極）４は従来例のように基板裏
面に設けることはできない。このため、本発明では第１
図に示すように、ｎ型ZnSe層２に直接設けられる。
め、オーム性電極（ｎ電極）４は従来例のように基板裏
面に設けることはできない。このため、本発明では第１
図に示すように、ｎ型ZnSe層２に直接設けられる。
以上に述べた発光ダイオードの基本的な動作は従来例と
同様である。すなわち、オーム性電極４と５の間に、ｐ
電極５側が正となるような電圧を印加すると、ｎ型ZnSe
層２内に正孔が、ｐ型ZnSe層３内に電子が注入され、電
子と正孔が再結合して青色の発光が生じる。本発明の場
合、Al2O3単結晶基板１とZnO層６は何れも可視光に対し
透明であるため、発生した光は減衰することなく基板裏
面から取り出される。また発生した光のうちｐ電極５側
にむかう成分も、電極５を充分に厚くしておけば完全に
反射して基板裏面から取り出されることになる。この結
果、実効的な発光効率は著しく向上し、従来例の２倍以
上の高効率が得られる。
同様である。すなわち、オーム性電極４と５の間に、ｐ
電極５側が正となるような電圧を印加すると、ｎ型ZnSe
層２内に正孔が、ｐ型ZnSe層３内に電子が注入され、電
子と正孔が再結合して青色の発光が生じる。本発明の場
合、Al2O3単結晶基板１とZnO層６は何れも可視光に対し
透明であるため、発生した光は減衰することなく基板裏
面から取り出される。また発生した光のうちｐ電極５側
にむかう成分も、電極５を充分に厚くしておけば完全に
反射して基板裏面から取り出されることになる。この結
果、実効的な発光効率は著しく向上し、従来例の２倍以
上の高効率が得られる。
第２図は、本発明の他の実施例の発光ダイオードの構造
を示す断面図である。本実施例はオーム性電極（ｎ電
極）４がZnO層６に設けられている点が前実施例と異な
り、他は同様である。ただし本実施例の場合はZnO層６
をｎ型の導電性を持つものにする必要がある。このよう
なｎ型ZnO層は、成長時の酸素分圧を適切に制御した
り、AlやInなどの不純物を添加したりすることにより容
易に得ることができる。
を示す断面図である。本実施例はオーム性電極（ｎ電
極）４がZnO層６に設けられている点が前実施例と異な
り、他は同様である。ただし本実施例の場合はZnO層６
をｎ型の導電性を持つものにする必要がある。このよう
なｎ型ZnO層は、成長時の酸素分圧を適切に制御した
り、AlやInなどの不純物を添加したりすることにより容
易に得ることができる。
本実施例の場合、オーム性電極４はZnO層６を介してｎ
型ZnSe層２に電気的に接続されており、前実施例と全く
同様の作用効果が得られる。
型ZnSe層２に電気的に接続されており、前実施例と全く
同様の作用効果が得られる。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば発生した光を減
衰することなく基板裏面から有効に取り出すことが可能
となる。その結果、実効的に高効率のZnSe青色発光ダイ
オードが実現でき、実用的に極めて有用である。
衰することなく基板裏面から有効に取り出すことが可能
となる。その結果、実効的に高効率のZnSe青色発光ダイ
オードが実現でき、実用的に極めて有用である。
第１図は本発明の一実施例の発光ダイオードの構造を示
す断面図、第２図は本発明の他の実施例の発光ダイオー
ドの構造を示す断面図、第３図は従来の発光ダイオード
の構造を示す断面図である。 １……Al2O3単結晶基板、２……ｎ型ZnSe層、３……ｐ
型ZnSe層、４……オーム性電極（ｎ電極）、５……オー
ム性電極（ｐ電極）、６……ZnO層、31……GaAs単結晶
基板。
す断面図、第２図は本発明の他の実施例の発光ダイオー
ドの構造を示す断面図、第３図は従来の発光ダイオード
の構造を示す断面図である。 １……Al2O3単結晶基板、２……ｎ型ZnSe層、３……ｐ
型ZnSe層、４……オーム性電極（ｎ電極）、５……オー
ム性電極（ｐ電極）、６……ZnO層、31……GaAs単結晶
基板。
Claims (2)
- 【請求項１】酸化アルミニウム単結晶の（01２）面基
板上に順次エピタキシャル成長させた酸化亜鉛層、ｎ型
セレン化亜鉛層,p型セレン化亜鉛層を備え、前記ｎ型セ
レン化亜鉛層及び前記ｐ型セレン化亜鉛層に、オーム性
電極を設けた発光ダイオード。 - 【請求項２】酸化アルミニウム単結晶の（01２）面基
板上に順次エピタキシャル成長させたｎ型酸化亜鉛層,n
型セレン化亜鉛層,p型セレン化亜鉛層を備え、前記ｎ型
酸化亜鉛層及び前記ｐ型セレン化亜鉛層に、オーム性電
極を設けた発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23734786A JPH0799783B2 (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23734786A JPH0799783B2 (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 発光ダイオ−ド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6392067A JPS6392067A (ja) | 1988-04-22 |
| JPH0799783B2 true JPH0799783B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=17014042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23734786A Expired - Lifetime JPH0799783B2 (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799783B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2593960B2 (ja) * | 1990-11-29 | 1997-03-26 | シャープ株式会社 | 化合物半導体発光素子とその製造方法 |
| JP3399392B2 (ja) | 1999-02-19 | 2003-04-21 | 株式会社村田製作所 | 半導体発光素子、およびその製造方法 |
-
1986
- 1986-10-06 JP JP23734786A patent/JPH0799783B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6392067A (ja) | 1988-04-22 |
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