TW319916B - - Google Patents
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Description
319916 A7 B7 五、發明説明( 經濟部中央橾準局負工消费合作社印製 本發明是颺於少數載子半導髏元件的領域。本發明恃 別是鼷於藉由刻意注入雜霣改善發光半導驩元件操作®定 性的方法,Μ及利用這些方法所製造的元件° 半骞齷少數載子元件功能的退化,通常在該元件操作 時*會引起該元件非發光性重新结合效率上的增加。逭棰 功能退化的原因,是依照元件的型別、其構造、材料、W 及操作慵況而定。 第1圖所顯示的是,一種大家所熟知的雙重異質结構 發光二搔鼸(“ LED”)。LED 10包含一層透光性的磷化鎵 <GaP>窗口/¾流散布/接觸層12、一層高能帶陳鋁銦磷( AllnP)上邊界/注入層14、一層低能箱陳(AlxGai-〇.eIn.eP 活性層16、一層高能帶陳鋁銦《(AllnP)下邊界/注入層 18、以及一塊可由砷化鎵(GaAs〉或磷化鎵(GaP)所组成的 導電性基髓20。再加上P型接酤21和η型接點23就完成了 該LED 〇光線的析出係經由該LED的頂部表面及««面產生。 諸層大致上被摻雑成使得該P-n接面位於靠近或是在該活 性靥之中,並且歐姆性接點21和23被裂成於該元件的P型 和η型匾域上。該结構可Μ藉由各種不同的方法所長成, 而這些方法包含金羼有檐化學汽相沈稹法(“M0CVD” >、 汽相磊晶法(w VPE” >、液相磊晶法(“LPE” >、分子束磊 晶法(“ MBE” >、以及其他。 第2画是在第1圓中所顯示之LED的能帶画。當順向 偏壓時,少數載子有效地注入到活性層16的作用,可藉由 P-n接面的小心配置而逢成。該等少數載子藉由离能帶陳 請 先 閲 讀 背 之 注 項 本衣 頁 訂 線 本紙張尺度逋用中S國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) A7 __ _B7___ 五、發明説明(i) 邊界層14和18*而被限制在LED的活性層之中。重新结合 遇程包含能夠產生所要求發射光的發光性重新结合,以及 不會產生光的非發光性重新结合。非發光性重新结合,可 能是由在LED中的晶鼸瑕班、和其他原因所造成。光線是 透遇LED不同的透明層及表面,而從LED析出,並且可藉由 不同的反射器及透鏡(鼷上未顯示),而被聚焦成一塊可 利用的圃案。 在第1匾中所》示的LED只是一棰少數載子元件的一 健例子。其他各種不同的少數載子元件,包含5棰性霣晶 體、光偵測器、Μ及太陽能霣池,都是基於類似的物理原 則而操作。半導醱雷射器經常具有一種雙重異質結構,Μ 及會同樣地逋遇到發光性及非發光性重新结合的競爭。所 有這些元件的性能和穩定性都視在整銪元件之操作壽命中 ,维持一段長時間的載子重新结合之生命周期輿否而定。 以第1匾的LED而言,輪出功率正比於内部的量子效 率,並且能夠表示爲: η^ϊ -[ΐ+ίτ,,/τ^)]-1 經濟部中央揉準局—工消費合作社印裝 (請先Μ讀背面之注意事項再矿烏本頁) 其中,7)0是内部的*子效率,Μ是外部的量子效率, tr是發光性重新结合的生命馬期,Μ及r nr是非發光性 重新结合的生命周期。r»-與在活性盾中非發光性重新结 合中心的數目成反比。和非發光性重新结合中心濃度 的關係藉由第3圏中的曲線圈來說明,而這儀匯形顯示了 當非發光性重新結合中心的濃度增加時,外部的量子效率 本紙張尺度遑用中國國家揉準(CNS ) Α4规格(210X297公釐) 319916 A7 B7____ 五、發明説明 (3) (請先閲讀背面之注意事項再域為本頁) ηΜ則降低。各棰晶鼸上的瑕班均可成為非發光性重新結 合的中心,而這些瑕疵包含,如絡(Cr〉、銅(Cu)、金(Au> 、鐵<Fe〉、氧(0>之類的取代性或間隙性雜質、Μ及甚至 如矽(Si>、硫(S>、晒(Se>之類的淺性摻雜爾、如自有間 嫌及空隙之原始的酤瑕疵、舆雜霣或摻雜嫌柑鬭之複合物 及沈級物、表面及介面狀態、和錯位、及其他延伸的瑕疵 。而逋些瑕疵會因為殘餘雜質或磊晶瑕疵成形的混入,而 在長晶遇程中出現。 一傾少數載子元件會因為好幾項理由,而在操作時變 差。在一値LED之中,載子的注入效率,或是光的析出效 率,會依特殊元件構造及操作情況而變。降低元件效率最 常見的原因,就是在承受《力時,由活性區中瑕疵的成形 所造成之非發光性重新结合效率上的增加。埴镰通程導致 元件特性隨著時間而逐渐劣化*如同钃示在第4H中的曲 線鼸所說明一般。該·形顯示,當該元件處於醮力下的時 藺周期增加時,外部的量子效率即随之降低。 經濟部中央標率局負工消费合作杜印裝 多種物理遇程都會在LED操作時,造成在活性匾中非 發光性重新結合中心的增加。在活性匾之中,或是靠近邊 缘或介面上的重新結合強化或是光強化瑕疵反應,都會造 成逭檯增加。其他的遇程邇包含雜質、原始的點瑕班、撺 雑劑、以及從元件其他區域進到該活性層的錯位(亦稱爲 暗線瑕疵等的擴散或傳播。逭些瑕疵以及殘餘或意外的雜 質,總是被認為對元件性能是有害的,並且有許多努力已 投入,來試圈減少這些瑕疵和雜質的濃度。 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 經濟部中央橾窣局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明() 發明之概要 本發明的第一値較佳實施例,包含一_用來改善少數 載子半導鼸元件之操作a定性的方法,而這縝方法是藉由 刻意把雜質引入舆活性區柑鄰的晶層中而完成,其中雜質 作爲對特別是不要《LJ5庙成形及傳播之劣化遇程的屏障。 利用逭值方法所裂迪的半導讎元件,也包含了本發明的第 一實施例。在這但第一較佳實施例的一餡特別例子中,雜 質的引人,是藉由在磊晶性長步《時,刻意地把氧(“〇”) 摻雜的ΙΠ-V族的光霣半導讎元件中而完成。一般而言, 氣被認爲是一種有效的深層陷阱,而且在一健光«元件中 是不希望有的。然而,Μ本文所描述的方式來使用氧,可 Μ在不損及元件效率的情況下,來改善元件的可靠性,這 點將會在下文中,Μ更為詳盡的方式描述之。 本發明現將詳盡地參考下文所列舉與敘述之附圈予Μ 描述。 圖示簡介 第1圜是一傾習知的發光半導鼸元件的横截面圖; 第2画是一傾顯示於第1圖中之發光半導《元件的能 帶國: 第3園是一値顯示於第1圏中該元件的非發光性重新 結合中心的濃度對外部量子效率的曲線躧; 第4圖是一傾願示於第1麵中該元件的受力時間對外 部董子效率的曲線》; 第5團願示在活性層中的氧對η㈣的影«程度; 本紙張尺度遥用中國國家橾準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) ---^------^裝^------订------線 (請先閲讀背面之注意事項再/Η本頁) A 7 B7 五、發明説明() 第6匾顯示在P型邊界靥中的氧對的彩響程度 9 第7圈是一值顯示本發明第一較佳實施例中所教示的 半導醱元件的每一層中氧的濃度之画表; 第8_是一傾根據本發明所裂造元件之外部量子效率 η%對受力時間的曲線圏。 較佳《施例之詳細描述 經濟部中央標準局貝工消费合作社印袋 离效率可見光LED可Μ利用一種.(AlxGat-xh.diu.oP 的材料糸統而製成。如此的元件在结構上,類似第1圓中 所顯示的LED。基鼸通常不是砷化鎵(GiAsl·,躭是磷化鎵 (GaP>,邊界層是(AUGauK. *Iru.eP (OsXsl),活性臑 是(AlyGai-yU.druiP ((HLX),Μ 及窗口層是一層如 鋁鎵砷(AlGaAs)或磷化鎵(GaP>之類的透光性而霣氣上導 «之材料。對於逋些材料,最常用的磊晶生長技術,就是 M0CVD。在逭些材料中,氧的混入最容易發生於包含鋁的 合金之中,並且導致會造成有效的非發光性重新结合之不 要的深層瑕疵,而產生低的起始好幾棰技術*被用 來減少這種在埴些合金中氧的混入情況,包含讓基腰在高 溫下長晶、使用可Μ降低氧的混入效率之基《方位、JiLS 利用一 _离磷遇壓的長晶方式._。 在磊晶结構中氧的數量不但對LED的效率,甚至對元 件的可靠性,都有決定性的彩響。 單玀地變化在磊晶結構各層中的氧濃度,刻意地控制 氧的混入*使氧的準位低到讓氣摻雑層保有其導霣性,逭 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS ) A4规格(210X297公釐) 319916 A7 B7_ 五、發明説明() (請先閲讀背面之注意事項再練鳥本頁) 些實驗顯示元件的效率視活性區中氧的濺度而定。然而, 元件的可SI性郤依賴在P型邊界層中氣的數量而定。這些 结果都顯示於第5和6圔中。存第5H中的曲線_指出, n 隨著在活性層中氧的增加而第6 Η則顧示,當 在Ρ型邊界靥中的氧增加時,LED的劣化情況減少。由於 眾所周知,氧會形成在(AlxGai-x)e.eIne.eP活性匾中導 致非發光性重新结合的深靥陷阱,所Μ皤著在活性層中氧 含ft的增加,而使降低的趨勢是受預期的。然而,» 箸在Ρ型上邊界層中氧含置的提升而改善元件S定性的结 果,卻是不被期望的。逭些结果卻容許藉由正確地調整磊 晶结構中氧的_鄹,而對元件效率及可靠性同時予以最佳 化。 由於LED劣化機制的確切特袢畢去如的,所以逭種利 用氧的摻雜來改善元件穩定性的確切緒是未知I 。氣可能會限制或滅緩其他雜質、原姶的點瑕疵、取代性 或間陳性的摻雜劑、或者是錯位的傳播,否則它們邸會從 邊界層、基讎、金屬接酤、不匹配的介面、邊缘、或是磊 晶瑕疵傅播到活性層而造成元件的劣化。 經濟部中央橾率局負工消费合作社印裝 在III-V族半導*材料中,氧可Μ是一棰深層雜質, 一棰可Μ吸收或鈍化其他雑質的反應性雜質,或者是一檯 淺補傖性雜質。本文所描述之元件可靠性上的改善,是因 為一種或是多棰逭類持性所造成。類似的結果可Μ藉由灌 擇擁有類似特性之其他一般所不想要的雜質來達成。其他 的深層雜質包含過渡金颺,例如:鉻(G)、鐵(Fe>、鈷(Co) 本紙張尺度逋用t國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) A7 B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 五、發明説明() 、銅(Cu)、金(Au>等等。其他具有吸收或鈍化特性的反醮 性雜質,包含* (H)、硝(C)、硫(S)、氩(C1)和氰<F>。淺 補僂性雜質的逸择,則視半導體材料的導霣類型而定。在 P型區域中,淺補償性雜質是淺性施饈,而在η型匾域中 ,淺補償性雜質是淺性受鱧。在Ρ型III-V族半導觼中, 淺補償性雜質是在周期表上第IVA和VI Α行中的元素,特別 是施《氧(〇)、疏(S)、硒(Se)、碲(Te)、磺(C>、矽(Si) 、绪(Ge>、和錫(Sr〇。 本發明第一較佳實施例的概示画顯示於第7圖中。某 些或是全部強調僮可能使活性層免於氣存在其中,而用來 降低在該結構中氧濃度的可行方法會被採用。在M0CVD的 情況中,用來降低氧含量的技巧,包含高溫長晶、高P過 壓、適當的基•方位〔例如,《向(ΠΙΑ)的(100)誤定位〕 、來源纯度、反應器澝潔度、漏霣的完整度等等。 在(AUGanh.elne.eP LED的情況下,一健氣的摻 雜源被用來可控制性地把氧引入P型邊界層14,Μ改善可 靠性。依照主要的劣化機制和元件構造,其他晶層可以於 其他元件之中摻雜。氧摻雜源可能是氧氣(0,>、水(Ha〇〉 、如二甲醇鋁及/或二乙酵鋁的垸氧基源、或者是其他含 氧的化合物。當P型邊界層14中,氧的摻雜濃度爲至少1 X 10ie cm·3,Μ及至多5X 101* c·-8時,躭可以改善元 件的穩定度了。當P型邊界層14中,氧的摻雜濃度為大約 IX 10〃 C·-3時,邸可產生最佳的结果。在逭棰材料条统 中*氧的摻雜上限取決於在邊界層中導霣/絕续的變化。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(210X297公釐) ~ (請先閱讀背面之注意事項再*/-為本頁) •裝. 訂 線 經濟部中央櫺準局属工消费合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明() 在其他的元件和材料条统中,造些範圃則當然會變化。在 某些應用中》有時候改變在P型邊界層中氧的翰》,可能 是比較適當的。 對願示於第7圔中之元件的氧輪麻,作審慎的最佳化 處理*會在既保持高的起始的情況下,更造成元件可 靠性改善的結果。逋點可藉由顯示於第8圃中的曲線來 說明,而逭值曲線圓說明了在施Μ外壓一段增長的時間之 後,在Ρ型邊界層14中較高的氧濃度,如何造成較高的 〇 在造個較佳資施例中,氧當作磊晶生畏遇程的一部分 而被引入。如離子植入或擴散之類的其他方法,也同樣可 Μ採用。 在導引出本發明的此項硏究之前,III-V族半導鼸的 氧摻雜作法均只被用於硏究舆氧枏關的深層瑕疵,Μ及生 長半絕缘材料而己。如同前文所言,在活性匾的氧,總是 被公認為會降低效率。Μ前並無任何已知的文獻建議,把 氧摻雜到邊界層内Μ改菩元件性能¥作法。本發明的教示 内容,可Μ進一步用於半導鼸雷射器、光偵拥器、太隈能 霣池、雙極性接面霣晶疆和其他少數載子半導鑀元件的裂 造上。 本纸張尺度適用中國國家揉準(CNS ) Α4规格(210X297公釐) J,---------^------1Τ------0 { (請先閲讀背面之注意事項再Jrcic本頁) A7 B7 319916 五、發明説明() 元件檷號對照
10···LED 12.. ..視窗/霣流散布/接觸層 14.. ..邊界/注入層(上方> 16.. ..動態層 18.. .•邊界/注入層(下方) 2 0....基底 21——P型接點 23. ... η型接點 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事
項 h 本千 頁 I 訂 線 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS ) Α4规格(210Χ297公釐) 12
Claims (1)
- 經濟部中央榡準局員Η消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第84109373號申請案申請專利範圍修正本 86.5.14. 1. —種少數載子半導體元件(10),包含: 一活性區(16),具有一預定少數載子重新結合的 生命周期; 至少一塊與該活性區相鄰區域(14) *該相鄰區域 被摻以氫_,該經摻雜的相鄰區域在元件操作時,保持 在該活性區中該預定的少數載子重新結合生命周期; 及加諸到該元件上的接點區(23、21)。 2. 如申請專利範圍第1項的少數載子半導體元件(10), 其中該活性區(16)包含一個發光二極體的一發光區域 ,且該相鄰區域(14)包含一値發光二極體的一注入區。 3. 如申請專利範圍第2項的少數載子半導體元件(1〇), 其中,該活性區(16)進一步包含一値雙重異質結構發 光二極體,且該相鄰區域(14)進一步包含一個雙重異 質結構發光二極體的一層邊界層。 4. 如申請專利範圍第3項的少數載子半導體元件,其中 氲_之摻雜濃度在1 X 10 1 s cm - 3與5 X 10 1 3 cnr 3間。 5. —種發光半導體元件(10),包含: 一塊基體(20); 一層覆蓋於該基體(20)上的第一邊界層(18); 一塊用於發光而覆蓋於該第一邊界層(18)上的活 性區(16),其中重新結合發光效率被預定於一接近調 和之最大值; 一層第二邊界層(14) ’該第二邊界層(14)覆蓋於 該活性區(16)之上; -13 - ( CNS ) A4^ ( 210X297^¥) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 覆蓋於該第二邊界層(14)之上的窗口層(12);及 一些電氣性接點(21、23),被設置於該基體(20) 及該窗口層(12)之上, 至少有一層邊界層(14、18)被摻雜以氫_,而該經 摻雜之邊界層(14、18)會減少元件在受壓情況下所生 之重新結合發光效率損失。 6 .如申請專利範圍第5項的發光半導體元件(1〇),其中 該第二邊界層(14)#P型,及在該P型邊界層中氧的 摻雜濃度介於lx l〇16cm_3與5x 1013cm-3間。 7. 如申請專利範圍第6項的發光半導體元件(10),其中 在該P型邊界層(14)中的氧摻雜濃度大約lx 1018 cm-3。 8. —種在一個少數載子半導體元件(10)中用來改善其可 靠性之方法,該元件包含至少一塊活性區(16)、和至 少一塊相鄰區域(14),該方法包含下列步驟: 以«雜該至少一相鄰區(14),而該摻雜會減少 該元件在受壓時所遇之性能劣化狀況。 9 .如申請專利範圍第8項的方法,其中該活性區(16)包 含一個發光二極體的一發光區,而且該相鄰區(14)包 含一個發光二極體的一注入層。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ------U ^ ! (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 10.如申請專利範圍第9項的方法,其中該活性區(16)進 一步包含一雙重異質結構發光二極體,該相鄰區(14) 進一步包含一値雙重異質結構發光二極體的一邊界層。 11,如申請專利範圍第10項的方法,其中1之摻雜濃度介 於 1 X 101 scnr 3與 5X 1013cm-3間。 -14 - 本紙張又)A4規格(210X297公釐)
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Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6794731B2 (en) * | 1997-02-18 | 2004-09-21 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Minority carrier semiconductor devices with improved reliability |
JP3461112B2 (ja) * | 1997-12-19 | 2003-10-27 | 昭和電工株式会社 | Iii族窒化物半導体発光素子 |
US20010020703A1 (en) * | 1998-07-24 | 2001-09-13 | Nathan F. Gardner | Algainp light emitting devices with thin active layers |
US6469314B1 (en) * | 1999-12-21 | 2002-10-22 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Thin multi-well active layer LED with controlled oxygen doping |
US6573537B1 (en) | 1999-12-22 | 2003-06-03 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Highly reflective ohmic contacts to III-nitride flip-chip LEDs |
US6903376B2 (en) | 1999-12-22 | 2005-06-07 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Selective placement of quantum wells in flipchip light emitting diodes for improved light extraction |
US6514782B1 (en) | 1999-12-22 | 2003-02-04 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Method of making a III-nitride light-emitting device with increased light generating capability |
US6486499B1 (en) | 1999-12-22 | 2002-11-26 | Lumileds Lighting U.S., Llc | III-nitride light-emitting device with increased light generating capability |
US6885035B2 (en) | 1999-12-22 | 2005-04-26 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Multi-chip semiconductor LED assembly |
US6555457B1 (en) * | 2000-04-07 | 2003-04-29 | Triquint Technology Holding Co. | Method of forming a laser circuit having low penetration ohmic contact providing impurity gettering and the resultant laser circuit |
US6429460B1 (en) * | 2000-09-28 | 2002-08-06 | United Epitaxy Company, Ltd. | Highly luminous light emitting device |
WO2002032160A2 (en) * | 2000-10-09 | 2002-04-18 | Nokia Corporation | Service priorities in multi-cell network |
US6608328B2 (en) * | 2001-02-05 | 2003-08-19 | Uni Light Technology Inc. | Semiconductor light emitting diode on a misoriented substrate |
US6563142B2 (en) * | 2001-07-11 | 2003-05-13 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Reducing the variation of far-field radiation patterns of flipchip light emitting diodes |
US6891202B2 (en) | 2001-12-14 | 2005-05-10 | Infinera Corporation | Oxygen-doped Al-containing current blocking layers in active semiconductor devices |
KR100916489B1 (ko) * | 2007-07-27 | 2009-09-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
US8237049B2 (en) * | 2007-08-29 | 2012-08-07 | The Boeing Company | Photovoltaic cells with selectively patterned transparent conductive coatings, and associated methods |
DE102010035489A1 (de) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelement |
WO2020121794A1 (ja) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | パナソニックセミコンダクターソリューションズ株式会社 | 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法、並びに、窒化物系半導体結晶の製造方法 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3812516A (en) * | 1970-05-01 | 1974-05-21 | Bell Telephone Labor Inc | Spontaneously emitting hetero-structure junction diodes |
US3806774A (en) * | 1972-07-10 | 1974-04-23 | Bell Telephone Labor Inc | Bistable light emitting devices |
US3869281A (en) * | 1974-02-14 | 1975-03-04 | Nl Industries Inc | Removal of nickel from molten magnesium metal |
US3936322A (en) * | 1974-07-29 | 1976-02-03 | International Business Machines Corporation | Method of making a double heterojunction diode laser |
US4160261A (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-03 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Mis heterojunction structures |
JPS54152485A (en) * | 1978-05-23 | 1979-11-30 | Toshiba Corp | Electrode forming method for gallium phosphide light- emitting diode |
US4297783A (en) * | 1979-01-30 | 1981-11-03 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method of fabricating GaAs devices utilizing a semi-insulating layer of AlGaAs in combination with an overlying masking layer |
US4231050A (en) * | 1979-01-30 | 1980-10-28 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Reduction of surface recombination current in GaAs devices |
US4548654A (en) * | 1983-06-03 | 1985-10-22 | Motorola, Inc. | Surface denuding of silicon wafer |
US4719497A (en) * | 1984-06-15 | 1988-01-12 | Hewlett-Packard Company | High efficiency light-emitting diode |
US4888624A (en) * | 1984-06-15 | 1989-12-19 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Semiconductor devices employing high resistivity in-based compound group III-IV epitaxial layer for current confinement |
JPS61178497A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-11 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | 低転位密度ひ化ガリウム単結晶の成長方法 |
US4610731A (en) * | 1985-04-03 | 1986-09-09 | At&T Bell Laboratories | Shallow impurity neutralization |
JPS6286785A (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
DE3810245A1 (de) * | 1987-03-27 | 1988-10-06 | Japan Incubator Inc | Lichtemittierendes element und verfahren zu seiner herstellung |
US4861976A (en) * | 1988-06-06 | 1989-08-29 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Optical or opto-electronic device having a trapping layer in contact with a semiconductive layer |
US5153889A (en) * | 1989-05-31 | 1992-10-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
JP2588280B2 (ja) * | 1989-07-10 | 1997-03-05 | シャープ株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
JPH0797780A (ja) * | 1993-05-17 | 1995-04-11 | Tokai Senko Kk | 捺染布帛の蒸熱処理における含水率調整装置 |
JP2795195B2 (ja) * | 1994-09-28 | 1998-09-10 | 信越半導体株式会社 | 発光素子 |
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