JPH0195581A

JPH0195581A - ｎ型セレン化亜鉛半導体

Info

Publication number: JPH0195581A
Application number: JP62253221A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Yodo; 淀　徳男
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1987-10-07
Publication date: 1989-04-13

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、青色発光素子等に使用されるセレン化亜鉛半
導体に関し、特に高濃度にドーピング元素を導入できる
ｎ型セレン化亜鉛半導体に関する。

［従来の技術］従来、セレン化亜鉛の気相成長において、ｎ型ドーピン
グとしては、■族元素の置換型として■族元素の塩素（
ＣＩ）、ヨウ素（Ｉ）、また、■族元素の置換型として
は■族元素のアルミニウム（ＡＩ）、ガリウム（Ｇａ）
、インジウム（Ｉｎ）が試みられている。（例えば昭和
６２年応用物理学会予稿集３１ａ−ＺＢ−９，３１Ｐ−
ＺＢ−８、またジャーナルオブクリスタルグロース５９
巻、Ｐ１〜Ｐ９　（１９８２年））。

又、従来ｎ型セレン化亜鉛の製造方法としては、セレン
元素を含む、水素化物もしくは有機金属化合物、お差び
亜鉛を含む有機金属化合物をキャリアガスと共に加熱さ
れた結晶質基板上に輸送し、該基板上にセレン化亜鉛を
成長させる方法において、■塩化水素ガスを■族元素を
含む原料ガス中に混合したり、■ヨウ素を加熱して発生
させたヨウ素ガスを■族元素を含む原料ガス中に混合し
たりする方法が知られている。

また■族元素のアルミニウムをドーピングする場合には
有機金属化合物のトリエチルアルミニウム（ＴＥＡＩ）
が使われている。

［発明が解決しようとする問題点コしかしながら、従来から試みられているｎ型セレン化亜
鉛は、以下の問題点を有していた。よく使われるアルミ
ニウムは１０１７ｃｍ　−３の濃度以上にドーピングす
ると、深い欠陥に関与したブロードな発光が強くなり、
青色発光素子用としては適さない。またガリウムを用い
た場合と同様である。

これに対し、塩素を用いた場合、比較的深い準位を抑え
ることが可能であるが、キャリア濃度を１０１７ｃｍ−
３以上ドーピングすると塩化水素により薄膜がエツチン
グされるため、表面が荒れるという問題点があった。ま
た、ヨウ素を高濃度にドーピングした場合もアルミニウ
ムの場合と同様深い準位からの発光が強くなるという欠
点がある。

［問題点を解決するための手段］本発明は前記問題点を解決するためになされたものであ
って、臭素をドーピングしたｎ型セレン化亜鉛半導体で
ある。

該ｎ型セレン化亜鉛−の内でも臭素を１０１５〜１０１
９原子・ｃｌｌ−３含むｎ型セレン化亜鉛半導体は、深
い準位に基づく発光が少ない゛良好な青色発光素子を作
成できるので好ましい。

該ｎ型セレン化亜鉛半導体は、例えばセレン元素を含む
、水素化物もしくは打機金属化合物、および亜鉛を含む
有機金属化合物、およびドーパント元素供給用原料をキ
ャリアガスと供に加熱された結晶質基板上に輸送し、該
基板上にｎ型セレン化亜鉛を成長させるｎ型セレン化亜
鉛の製造方法において、該ドーパント元素供給用原料と
して臭素（Ｂ　ｒ）又は臭化水素（ＨＢｒ）を用いるこ
とにより作成することができる。

上記製造方法は、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛ジメチル
セレン、ジエチルセレン、セレン化水素等の気体原料を
用いた通常の気相エピタキシャル成長方法であるが、セ
レン化亜鉛薄膜を生成させる場合、該成長用原料として
はセレン化水素オよびジメチル亜鉛の混合ガスが望まし
い。

ｎ型不純物臭素の原料ガスとしては臭化水素（ＨＢｒ）
もしくは臭素単体（Ｂｒ２）をヘリウム、窒素ガス、ア
ルゴン等の両ガスと反応を起こさないキャリアガスで希
釈して使用する必要がある。

［作　用コ本発明において使用する臭素元素はセレン化亜鉛結晶に
おいてセレンの格子点に置換することによりｎ型となる
。

ドーピング元素として使用される■族原子アルミニウム
、ガリウム、インジウムは亜鉛の格子点に置換するため
；　ドーピングによって亜鉛の空孔が生じやすい。この
結果、空孔に起因した深い準位の発光が生じ、亜鉛と■
族原子を制御性よく置換することは困難であ゛る。

一方臭素以外の■族原子、例えば塩素原子の場合、塩化
水素の低温での分解効率が低く、また塩化水素ガス自身
がセレン化亜鉛をエツチングするという欠点があるだけ
ではなく、塩素原子の原子半径がセレンのそれよりかな
り小さいため、セレンと置換するだけではなく、格子点
の間隙に入ったりすることも考えられる。

これに対し、本発明の臭素をドーピング元素として使用
したセレン化亜鉛は、セレンと比べると大きさはほぼ同
じで容易に置換でき、格子間隙には入らない。

この為、高濃度にドープしても結晶中に歪を生じにくり
、歪による深い準位の形成はない。また、原料ガスであ
る臭化水素は塩化水素と比べると分解しやすく、低温成
長を必要とするセレン化亜鉛のエピタキシャル成長にお
いて臭素の添加が有効である。また、この原料ガスの分
解効率を上げるうえで紫外光の照射も有効で、２００〜
４５０ｎｍの光により容易に低温で高濃度までドープで
きる特徴を有する。

以下に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明す
る。

［実　施　例］第１図は本発明の実施例において使用した気相成長装置
の概略断面図である。気相成長装置１は内径５０ｍｍの
円筒状反応室、該反応室の一端下方に設けられた排気口
３、排気口３の反対側端部から反応室２と同心軸を有す
る様に、反応室２の内部のかなりの距離まで挿入された
内径１０ｗ−１外径３０−ｗの円筒状の■族元素原料ガ
ス導入口４、排気口３の反対側端部に設けら、■届先素
原料ガス導入口４と反応室２との間の空間へ気体を導入
する■届先素原料ガス導入口５、排気口３側の反心室端
部に設けられた基板６を保持する支持体７、および該基
板６を加熱するために反応室２の外周部に設けられたヒ
ーター８からなる。

上記気相成長装置ｌを用い、■族原料ガスには■族原料
ガス導入管４よりキャリアガスＨ２とともに導入する。

また、■族原料ガスは■族原料ガス導入管よりキャリア
ガスＨ２とともに導入され、ヒーター８で加熱された該
結晶基板６上に導かれる。臭素はＨ２希釈した臭化水素
濃度１１０００ｐｐのボンベより供給され■族原料ガス
とともに混合されている。ドーピング量は臭化水素ガス
の流量を０．１〜１００ｃｃ／分で制御することにより
歪のない、かつ深い準位濃度が低い、ｎ型でキャリア濃
度１０１５〜１０１９ｃｍ−３の制御性の良いドーピン
グが可能となった。

［発明の効果コ本発明によれば、実施例からも萌らかなように、深い準
位を誘起することなしにキャリア濃度１０１５〜１０１
９ｃ、−３の広範囲に渡ってｎ型不純物を制御性よくド
ーピング可能となった。該高濃度にドーピングされたセ
レン化亜鉛半導体は、電子および正孔の数が多く、高出
力のレーザー発振等に対して非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例において使用した気相成長装置の概略
断面図である。第１図手　　続　　補　　正　　書昭和６３年７月１ｇ日つ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）臭素をドープしたｎ型セレン化亜鉛半導体。
（２）該臭素が１０＾１＾５〜１０＾１＾４原子・ｃｍ
＾−＾３含まれる特許請求の範囲第１項記載のｎ型セレ
ン化亜鉛半導体。