JPH01214070A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH01214070A JPH01214070A JP63039103A JP3910388A JPH01214070A JP H01214070 A JPH01214070 A JP H01214070A JP 63039103 A JP63039103 A JP 63039103A JP 3910388 A JP3910388 A JP 3910388A JP H01214070 A JPH01214070 A JP H01214070A
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- Japan
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- light emitting
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
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- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 12
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- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 abstract description 2
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Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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（ＬＥＤ）などの半導体発光
素子に関する。
素子に関する。
〔従来の技術・発明が解決しようとする課題〕通常のＧ
ａＡｓ基板のｐ型不純物濃度（−船釣にはＺｎドープ量
）はｌ Ｘ ＩＱ”ｃ＋ａ−３程度と高濃度であり、こ
のため、かかるＧａＡｓ１板を用いて面発光型のＬＥＤ
などの発光素子を作製した場合、たとえばＧａＡｓ基板
上にＡｌＧａＡｓ活性層を成長させた赤色ＬＥＤでは、
第２図に示すように、光出力に対して発光ピーク波長Ａ
（６５０〜６７０ｎ＋＋ 、以下にメインピーク波長
という）の他に別の発光ピーク波長Ｂ （８８０〜９０
０ｒｖ＋ 、以下にサブピーク波長という）が発生する
。このようなＧａＡｓ基板を用いた発光素子では、たと
えば赤外ＬＥＤと独立して併用されるセンサーなどの装
置に使用すると誤動作の原因となる。
ａＡｓ基板のｐ型不純物濃度（−船釣にはＺｎドープ量
）はｌ Ｘ ＩＱ”ｃ＋ａ−３程度と高濃度であり、こ
のため、かかるＧａＡｓ１板を用いて面発光型のＬＥＤ
などの発光素子を作製した場合、たとえばＧａＡｓ基板
上にＡｌＧａＡｓ活性層を成長させた赤色ＬＥＤでは、
第２図に示すように、光出力に対して発光ピーク波長Ａ
（６５０〜６７０ｎ＋＋ 、以下にメインピーク波長
という）の他に別の発光ピーク波長Ｂ （８８０〜９０
０ｒｖ＋ 、以下にサブピーク波長という）が発生する
。このようなＧａＡｓ基板を用いた発光素子では、たと
えば赤外ＬＥＤと独立して併用されるセンサーなどの装
置に使用すると誤動作の原因となる。
このように、用途によってはサブピークの極力少ないＬ
ＥＤが要求され、この場合にはできるだけサブピーク波
長が発生しないように対処することが望まれる。
ＥＤが要求され、この場合にはできるだけサブピーク波
長が発生しないように対処することが望まれる。
サブピーク波長の発生の原因はＧａＡｓ基板のホトルミ
ネッセンスによるものであることが判明している。従っ
てこのことへの対処の方法としては、基板のＧａＡｓを
除去すること、またはホトルミネッセンスの発生の少な
い基板を使うことなどの方法が考えられる。
ネッセンスによるものであることが判明している。従っ
てこのことへの対処の方法としては、基板のＧａＡｓを
除去すること、またはホトルミネッセンスの発生の少な
い基板を使うことなどの方法が考えられる。
従って本発明の目的は、以上の問題点を鑑みて、サブピ
ーク波長が生じないようにした半導体発光素子を提供す
ることにある。
ーク波長が生じないようにした半導体発光素子を提供す
ることにある。
（課題を解決するための手段）
前記目的を達成する半導体発光素子は、ＧａＡｓ基板上
にｐ型不純物濃度がｌ ＸＩＱ” 〜ｌ ×ＩＱＩＩＣ
Ｉ１１−３であるＩＮを形成し、該薄層上に活性層を含
む結晶層を形成し、ｐ側及びｎ側電極を設けたことを特
徴とするものである。
にｐ型不純物濃度がｌ ＸＩＱ” 〜ｌ ×ＩＱＩＩＣ
Ｉ１１−３であるＩＮを形成し、該薄層上に活性層を含
む結晶層を形成し、ｐ側及びｎ側電極を設けたことを特
徴とするものである。
本発明の半導体発光素子は、ＧａＡｓ基板上の薄層のｐ
型不純物濃度がｌＸｌ０”〜ｌ ＸＩＱ”ａｍ−’であ
り、サブピークが無視できる程度に小さくなる。
型不純物濃度がｌＸｌ０”〜ｌ ＸＩＱ”ａｍ−’であ
り、サブピークが無視できる程度に小さくなる。
これは、この薄層が放射光を吸収し、従って基板からの
ホトルミネッセンスの発生がないこと、及びこの薄層の
不純’３１）Ｊ ？Ｈ度が小さく、薄層からのホトルミ
ネッセンス強度が小さいことによっている。
ホトルミネッセンスの発生がないこと、及びこの薄層の
不純’３１）Ｊ ？Ｈ度が小さく、薄層からのホトルミ
ネッセンス強度が小さいことによっている。
すなわち、光励起によってｐ型半導体にキャリアが発生
するが、この時の電子及びホール濃度は、ｎζΔｎ、ｐ
＝Δｐ＋ｐ。
するが、この時の電子及びホール濃度は、ｎζΔｎ、ｐ
＝Δｐ＋ｐ。
（Δｎ、Δｐは光励起で発生した電子、ホール、ｐｏは
熱平衡状態におけるホール濃度）と表され、この時のホ
トルミネッセンス強度は、ｐ−ＡΔｎ（Δｐ”ｐｏ ）
＃ＡΔｎｐ。
熱平衡状態におけるホール濃度）と表され、この時のホ
トルミネッセンス強度は、ｐ−ＡΔｎ（Δｐ”ｐｏ ）
＃ＡΔｎｐ。
（Ａは比例定数）
となり、ｐｆｍ度が小さい程ホトルミネッセンス強度は
小さくなるからである。
小さくなるからである。
しかして、ＧａＡｓ基板上に形成するｐ型不純物ドープ
葭層の半４体材料としては制限はなり、ＧａＡｓ基板に
結晶成長させる活性層の半導体材料に応じて選択すれば
よ（、たとえばＡｌＧａＡｓなどが列挙される。また、
ｐ型不純物にも制限はないが、好ましくはＺｎまたはＣ
ｄであり、実際に薄層にドープされるｐ型不純物濃度ハ
、ｌ ｘｌＱＩ６〜Ｉ ＸＩＯ”ｅｌｌ−’、好ましく
はｌ ＸＩＱ” 〜７ ＸＩＯ”（Ｊ−”、特には５×
ＩＱ１？ａ＋＋−’程度であり、薄層の厚さは０．５〜
１００ 、ｌ１ｍ、好ましくは１〜１０−１特には５戸
程度である。
葭層の半４体材料としては制限はなり、ＧａＡｓ基板に
結晶成長させる活性層の半導体材料に応じて選択すれば
よ（、たとえばＡｌＧａＡｓなどが列挙される。また、
ｐ型不純物にも制限はないが、好ましくはＺｎまたはＣ
ｄであり、実際に薄層にドープされるｐ型不純物濃度ハ
、ｌ ｘｌＱＩ６〜Ｉ ＸＩＯ”ｅｌｌ−’、好ましく
はｌ ＸＩＱ” 〜７ ＸＩＯ”（Ｊ−”、特には５×
ＩＱ１？ａ＋＋−’程度であり、薄層の厚さは０．５〜
１００ 、ｌ１ｍ、好ましくは１〜１０−１特には５戸
程度である。
本発明の発光素子はＧａＡｓ基板を用いたものであるが
、ＧａＡｓ基板に成長させる活性層を含む結晶層の半導
体材料には特に限定はな（、ＧａＡｓ基板に通常よく結
晶成長させているＡｌＧａＡｓ、 ＧａＰＡｓ５Ｇａｌ
ｎＰ。
、ＧａＡｓ基板に成長させる活性層を含む結晶層の半導
体材料には特に限定はな（、ＧａＡｓ基板に通常よく結
晶成長させているＡｌＧａＡｓ、 ＧａＰＡｓ５Ｇａｌ
ｎＰ。
Ｇａ１ｎＰＡｓなど各々の材料の特性を活かして用いれ
ばよい。
ばよい。
以下、本発明の半導体発光素子を図面に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第１図はその実施例を示し、この発光素子は、ｐ型Ｇａ
Ａｓ基板Ｂ上にｐ型不純物としてＺｎを用いたＺｎドー
プＡｌＧａＡｓ薄層１を成長させ、薄層１上にｐ型＾ｌ
ＧａＡｓバリヤ層２、ｐ型（またはｎ型） ＡｌＧａＡ
ｓ活性層３及びｎ型ＡｌＧａＡｓバリヤ層４を順次結晶
成長させたダブルへテロ構造を有し、さらにバリヤ層４
にｎ側電極Ｅ１が、また基板Ｂにｐｍｔ極Ｅ２が設けら
れている。この発光素子では、ＧａＡｓ基板Ｂ上の薄石
１のＺｎドープ量を約５Ｘ１０１５ｃｍ−３に調整しで
あるので、第２図に示したようなサブピーク波長Ｂは無
視できる程度に十分小さい。従ってメインピーク波長Ａ
のみと言ってもよい。このようなＬＥＤでは、赤外ＬＥ
Ｄと組み合わせて使用しても誤動作などの原因になるこ
とはない。
Ａｓ基板Ｂ上にｐ型不純物としてＺｎを用いたＺｎドー
プＡｌＧａＡｓ薄層１を成長させ、薄層１上にｐ型＾ｌ
ＧａＡｓバリヤ層２、ｐ型（またはｎ型） ＡｌＧａＡ
ｓ活性層３及びｎ型ＡｌＧａＡｓバリヤ層４を順次結晶
成長させたダブルへテロ構造を有し、さらにバリヤ層４
にｎ側電極Ｅ１が、また基板Ｂにｐｍｔ極Ｅ２が設けら
れている。この発光素子では、ＧａＡｓ基板Ｂ上の薄石
１のＺｎドープ量を約５Ｘ１０１５ｃｍ−３に調整しで
あるので、第２図に示したようなサブピーク波長Ｂは無
視できる程度に十分小さい。従ってメインピーク波長Ａ
のみと言ってもよい。このようなＬＥＤでは、赤外ＬＥ
Ｄと組み合わせて使用しても誤動作などの原因になるこ
とはない。
次に第１図に示した半導体発光素子の具体的な製法例を
述べる。
述べる。
まず、エピタキシャル成長法に適した面方位の通常のＺ
ｎドープであるＧａＡｓ基板に、ｐ型不純物濃度、特に
はＺｎドープ量がｌ ＸＩＯ”〜ｌ ＸＩＱ”ｃｍ−”
と低濃度になるよう不純物濃度を制御したＡｌＧａＡｓ
薄層１を形成する。
ｎドープであるＧａＡｓ基板に、ｐ型不純物濃度、特に
はＺｎドープ量がｌ ＸＩＯ”〜ｌ ＸＩＱ”ｃｍ−”
と低濃度になるよう不純物濃度を制御したＡｌＧａＡｓ
薄層１を形成する。
次に、このＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ ’？ｌ Ｊ！ｉ
ｌ上にｐ型＾ｌＧａＡｓバリヤ層２、ｐ型（またはｎ型
） ＡｌＧａＡｓ活性層３及びｎ型ＡｌＧａＡｓバリヤ
層４を順次結晶成長させ、バリヤ層４上にｎ側電極材と
してたとえばＡｕ −Ｇｅからなる電極Ｅ１を、またＧ
ａＡｓ基＋ｆｆｕ３にｐ側電極材としてたとえばＡｕ
−Ｚｎからなる電極Ｅ２を真空蒸着などによって設ける
ことにより、第１図に示した半導体発光素子が製造され
る。なお、結晶成長法には特に制限はなく、有機金属気
相成長法（ＭＯＶＰＥ）、分子線エピタキシャル成長法
（ＭＢＥ）、液相エピタキシャル成長法（Ｌ Ｐ Ｅ）
などによる方法が選ばれる。
ｌ上にｐ型＾ｌＧａＡｓバリヤ層２、ｐ型（またはｎ型
） ＡｌＧａＡｓ活性層３及びｎ型ＡｌＧａＡｓバリヤ
層４を順次結晶成長させ、バリヤ層４上にｎ側電極材と
してたとえばＡｕ −Ｇｅからなる電極Ｅ１を、またＧ
ａＡｓ基＋ｆｆｕ３にｐ側電極材としてたとえばＡｕ
−Ｚｎからなる電極Ｅ２を真空蒸着などによって設ける
ことにより、第１図に示した半導体発光素子が製造され
る。なお、結晶成長法には特に制限はなく、有機金属気
相成長法（ＭＯＶＰＥ）、分子線エピタキシャル成長法
（ＭＢＥ）、液相エピタキシャル成長法（Ｌ Ｐ Ｅ）
などによる方法が選ばれる。
本発明の半導体発光素子は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
ＧａＡｓ基板上にｐ型の薄層を設け、該薄層のｐ型不純
物濃度が１ ×１Ｑ１６〜Ｉ ＸＩＯ”Ｃｌ０−’と通
常のＧａＡ３基板に比べて低濃度であるから、該ＧａＡ
ｓ基板に種々の半導体材料からなる活性層を含む結晶層
を形成した発光素子であってもサブピーク波長を無視で
きる程度に小さくできる。従って、メインビーク波長の
みの光が放射される良好な発光素子である。また、高品
質のｐ型ＧａＡｓ基板であればいかなる不純物濃度の基
板でも同じ品質の発光素子を形成できる。
物濃度が１ ×１Ｑ１６〜Ｉ ＸＩＯ”Ｃｌ０−’と通
常のＧａＡ３基板に比べて低濃度であるから、該ＧａＡ
ｓ基板に種々の半導体材料からなる活性層を含む結晶層
を形成した発光素子であってもサブピーク波長を無視で
きる程度に小さくできる。従って、メインビーク波長の
みの光が放射される良好な発光素子である。また、高品
質のｐ型ＧａＡｓ基板であればいかなる不純物濃度の基
板でも同じ品質の発光素子を形成できる。
第１図は本発明の半導体発光素子の一実施例の断面図、
第２図は通常のＺｎドープ量が高濃度であるＧａＡｓ基
板を用いた発光素子の波長と光出力との関係を示すグラ
フである。 Ｂ ：ｐ型ＧａＡｓ基板１
：ＺｎドープＡｌＧａＡｓ層２
；ｐ型ＡｌＧａＡｓバリヤ層３
：ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層４ ：ｎ
型ＡｌＧａＡｓバリヤ層Ｅ１、Ｅ２ ：電極 第１図 第２図 ↑ ミＩＬ ノー （ηり７１）
第２図は通常のＺｎドープ量が高濃度であるＧａＡｓ基
板を用いた発光素子の波長と光出力との関係を示すグラ
フである。 Ｂ ：ｐ型ＧａＡｓ基板１
：ＺｎドープＡｌＧａＡｓ層２
；ｐ型ＡｌＧａＡｓバリヤ層３
：ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層４ ：ｎ
型ＡｌＧａＡｓバリヤ層Ｅ１、Ｅ２ ：電極 第１図 第２図 ↑ ミＩＬ ノー （ηり７１）
Claims (1)
- ＧａＡｓ基板上にｐ型不純物濃度が１×１０＾１＾４
〜１×１０＾１＾５ｃｍ＾−＾３である薄層を形成し、
該薄層上に活性層を含む結晶層を形成し、ｐ側及びｎ側
電極を設けたことを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039103A JPH01214070A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039103A JPH01214070A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01214070A true JPH01214070A (ja) | 1989-08-28 |
Family
ID=12543733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63039103A Pending JPH01214070A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01214070A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61128005U (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-11 | ||
| JPS62133223A (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-16 | 清水建設株式会社 | 繊維強化コンクリ−ト構造 |
| JPS63165021U (ja) * | 1987-04-16 | 1988-10-27 |
-
1988
- 1988-02-22 JP JP63039103A patent/JPH01214070A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61128005U (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-11 | ||
| JPS62133223A (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-16 | 清水建設株式会社 | 繊維強化コンクリ−ト構造 |
| JPS63165021U (ja) * | 1987-04-16 | 1988-10-27 |
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