JPH02194564A - 半導体発光素子 - Google Patents

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、緑ないし青色などを発光する電流注入型の半
導体発光素子に関するものである。

（従来技術） レーザ・ディスクやレーザ・プリンタなどに見られるよ
うに、近年光情報分野の進展にはめざましいものがある
。こうした分野では、光源として赤色の半導体レーザが
使用されているが、大容量記録、高速読出、高速印刷等
に対応するためには、高出力化に加えてレーザの短波長
化が必要とされている。このため半導体レーザの短波長
化の研究も進んでいるが、緑ないし青色波長域（０，３
〜０．６μｍ）の半導体レーザは実現していない。

方、各種表示装置に用いられている発光ダイオードをフ
ルカラー表示素子として利用するためには、現在実用と
なっている赤色、緑色に加えて、青色の発光ダイオード
が必要となるが、現在実用となるものはできていない。

短波長帯、特に緑ないし青色の発光素子に用いられる半
導体は、禁止帯幅の制約などからＺｎＳ、Ｚｎ５ｅ、　
ＺｎＴｅなどの１．１−　Ｖｌ族化合物半導体の外、カ
ルコバイライト型と呼ばれる］：　−１，１１−Ｖｌ　
２族（Ｃｕ（ＧａＡ１）　（ＳＳｅ）　２系など）或い
はＩｆ　−ｆＶ　−Ｖ　２族（（ＣｄＺｎ）　（ＧｅＳ
ｉ）Ｐ２系など）化合物半導体が有望と考えられる。第
１図は、ＩＩ−Ｖｌ族、Ｉ−ＴＩＮ−Ｖｌ２族およびＩ
Ｉ−ＩＶ　−Ｖ　２族化合物半導体ならびにそれらの混
晶系について、禁止帯幅と格子定数の関係を示したもの
である。ＧａＡｓ、　ＧａＰ　、　ＩｎＰ　、　Ｓｉに
ついても、参考のため示した。

この図かられかるように、　Ｚｎ５ＳｅＴｅ系だけでは
、基板に活性層およびクラッド層が格子整合し、かつ禁
止帯幅の差が０．２ｅＶ以上とれる結晶組成は得られな
い。また、Ｚｎ５ｅ　−ＺｎＴｅ或いはＺｎＳ　−Ｚｎ
Ｔｅヘテロ接合では、第２図（ａ）、（ｂ’）のエネル
ギー・バンド図に示すように、ＺｎＴｅの伝導帯下端が
ＺｎＳ或いはＺｎ５ｅの伝導帯下端より上に来る。こう
したことかられかるように、Ｚｎ５ＳｅＴｅ系では電子
の活性層への閉じ込めが有効にできない。このため安定
に動作する２重・＼ゾロ構造が得られなかった。更に、
こうしまたＴＩ−Ｖｌ族化合物半導体で（士結品のイオ
ン性が強いため、不純物添加による伝導席料ｆ！Ｏがｊ
ｌ″−常に困難であり、ｐｎ接合を用いた電流注入型の
発光素子が開発されていなかった。

このため、Ｉ　−ＩＩ　−Ｖｌ　２族およびＩ’Ｉ　−
ＩＶ　−Ｖ　２族力ルコバイライト型化合物半導体がＩ
Ｉ−Ｖｌ族にかわる材料として注目を集めている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、カルコバイライト型でも禁止帯幅の大きなもの
は、Ｚｎ５ＳｅＴｅ系と同様に不純物添加による伝導度
制御が困難で、ｐｎ接合作製が難しい。また、２重へテ
ロ接合を作製しようとした場合、同じ名の半導体では活
ｉ生層−クラッド層間の禁止帯幅の差を大きくできない
という問題もある。更に、活性層はカルコバイライト型
とし、クラッド層についてはｆｆ　−１，’ｒ族のＺｎ
５ＳｅＴｅ系を用いて構成しようとし、ても、禁止帯幅
の差を十分にとれなかったり、前述のようにＺｎ５Ｓｅ
Ｔｅ系がｐｎ接合を作りに（いのも問題であった。この
ため、Ｉ　−ＮＵ　−Ｖｌ、族あるいはＴＩ　−ＴＶ　
−Ｖ　２族力ルコバイライト型化合物半導体を活性層と
する発光素子の実現が難かしかった。

以上のよ）に、従来技術では、Ｉ　−ｉｌｌ　−Ｖｌ′
２族あるいはＩＩ　−ＩＶ　−Ｖ　、族カルコバイライ
ト型化合物半導体を活性層とする緑ないし青色波長域の
発光素子が、不純物制御による伝導形制御、活性層−ク
ラッド層間の十分なエネルギー障壁、基板との格子整合
などの点で適切な特性を有するクラッド層用半導体を得
るのが困難であった。

本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、キャリア閉じ込めのできるエネ
ルギー障壁を有し、緑ないし青色波長域（０，３〜０．
６μｍ）を発光することが可能なる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） 本発明の特徴は、ｌ−ｆｆ１−ＶＩ２族あるいはＨ−Ｉ
Ｖ　’−Ｖ　ｚ族化合物半導体を活性層とし、活性層の
少なくとも一方に接して、活性層の禁止帯幅より大なる
禁止帯幅を有するクラッド層が形成された半導体発光素
子において、前記クラッド層が（■族＋遷移金属）−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層で形成され、かつ前記活性層を構成
する半導体とほぼ格子整合する半導体で構成されている
ことにある。

以下に、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

（実施例１） 第３図は、本発明による層構造を有する発光素子の断面
を示したもので、１はｎ　−ＧａＰ基板、２はｎ　　Ｚ
ｌ’ｌｏ、　５２１１１ｎｏ、　＋　ａｓｏ９ｓｓｅｏ
、　ｏｌＴｅｏ、　。

よりなるｎ側クラッド層で厚さ約２μｍ、３はＣｕＧａ
ｏ、　＋Ａｌｏ、　ｇ（Ｓｏ５ｓｓｅｏ４ｙ）ｚよりな
る活性層で厚さ約０．２　μｍ　、４はｐ　　Ｚｎｏ、
ｓｚλＩｎｏ、　ｒａｓｏ、　ｅａＳｅｏ。ＩＴｅｏ、
ｏｌよりなるｎ側クラッド層で厚さ約２μｍ、５は絶縁
膜、６．７は電極である。

半導体層構造は、有機金属気相成長法（１、＋ｏｖＰＥ
ｌを用いて作製した。図中の層２はＣ１，（塩素）を、
層４はＬｉ　（リチウム）をドープすることにより、１
０”ｃｍ−３以上のキャリア濃度が得られた。その後、
通常のプロセス工程により絶縁膜、電極等を形成し、ダ
イオードとした。

この構造では、基板およびクラッド層、活性層の格子定
数はほぼ整合しており、また活性層−クラッド層間のエ
ネルギー差は、約０．６ｅＶである。

以上説明したように、本発明により、活性層とその両側
の層が共に基板とほぼ格子整合し、かつ活性層へのキャ
リア閉じ込めも十分である、青色波長帯（この例では波
長０．４μｍ帯）の注入形半導体発光素子が実現できる
。

（実施例２） 実施例１では、ＧａＰを基板とし、活性層・クラッド層
に関し、１組の組成について示したが、本発明はこの組
成だけに限らない。基板なＧａＰ又はＳｉとした場合は
、活性層組成をＣｕＡｌＧａｔ＋−０（ＳｙＳｅＩｌ−
ｙ＋）ｚ（０，２８≦Ｘ≦１．０．４５≦ｙ≦０．６２
）もしくはＣｄｘ４ｎ（＋−ｘ）Ｇｅｙ・ｓｌ　＋＋−
ｙ−＋Ｐ２（０，０８≦Ｘ≦０．２７．０≦ｙ°≦０．
８）とし、クラッド層組成をＺｎｔ＋−ｗ＋Ｍｎｗｓｎ
−ｐ−ｑ＋５ｅｐＴｅｑ（Ω≦ｐ≦１・０≦ｑ≦１・０
．０５≦Ｗ≦０．５．０≦ｐ＋２．６ｑ≦０．０６）と
することにより、基板とほぼ格子整合し、キャリア閉じ
込めが十分で、伝導形制御の容易な層構造を持つ半導体
発光素子が実現できる。

（実施例３） 実施例１および実施例２では通常の２重へテロ構造であ
ったが、活性層またはクラッド層もしくはその両方とも
、厚さ３００オングストローム以下の組成の異なる超薄
膜を多層積層した膜であってもよい。こうした超格子構
造を採用した場合、バルクに比べてＭｎを多く含む組成
でも、Ｚｉｎｅｂｌｅｎｄｅ構造が保たれ易いという傾
向があり、このためバルクよりＭｎ組成を多くし易く、
したがってキャリア閉じ込めがより十分にできる。更に
、クラッド層を超格子層とした場合、基板との界面の超
格子層が基板からの不純物原子の拡散を防ぐ機能を果た
すことが期待される。例えば、Ｓｉ、　Ｇａ或いはＰの
拡散が防止される。また活性層が超格子層の場合、量子
井戸レーザとしての特性を示すことは言うまでもなく、
Ｉ−ＨＩＴ−ＶＩ２族あるいは１ｌ−ＩＶ−Ｖ２族カル
コバイライト型化合物半導体バルクを活性層とするレー
ザより短波長で動作させることが可能となるなど、利点
は多い。

実際の構造については、Ｉ−ｒＩＩ−Ｖ１２族であるＣ
ｕＡｌＧａ　（ＳＳｅ）　２系の場合を考えると、Ｓｉ
またはＧａＰを基板とし、活性層は、ＣｕＡ１．Ｇａ　
Ｈ−ｘｌ　（ｓｙＳｅ＋＋−ｙｉ）ｚ（０，２８≦Ｘ≦
１、Ｄ、４５≦ｙ≦０．６２）を量子井戸層、Ｚｎ＋１
−ｚｌｌ＋１ｎｚＳｌ＋１−ｘ−ｙｌ　５ｅｘ４ｅｙ（
０≦Ｘ゛≦１．０≦ｙ’≦１．０≦Ｚ゛≦０．６．０≦
ｙ、’＋２．６ｙ’≦０．０６）もしくはＣｕＡｌｘ−
Ｇａ（＋−ｘ＝＋　（ＳｙＳｅＩ＋−ｙ−＋）２（０≦
ｘ”≦１．０≦ｙ”≦１）を障壁層とする量子井戸構造
であり、クラッド層は、Ｚｎ　（Ｉ−ｗｌ　ＭｎｗＳｉ
ｔ−ｐ−ｑ＋ｓｅＩ、Ｔｅｑ（０≦ｐ≦１．０≦ｑ≦１
．０≦Ｗ≦０．６．０≦ｐ＋２．６ｑ≦０．０６）およ
びＺｎ　（＋　−ｗ　１Ｍｎ。

Ｓ＋＋−ｐ・−ｑ’１ｓｅｐ・Ｔｅ、・（０≦ｐ゛≦１
．０≦ｑ′≦１．０．０５≦Ｗ゛≦０，６．０≦ｐ＋２
．６ｑ’≦０．０６）よりなる超格子多層膜である層構
造とすることにより、基板とほぼ格子整合し１、キャリ
ア閉じ込めが十分で、伝導形制御の容易な層構造を持つ
半導体発光素子が実現できる。

なおＧａＰまたはＳｉ基板を用い、ｉＩ　−ＩＶ　−ｖ
２族カルコベイライト型を使う場合には、活性層の量子
井ｉ１５層をＣｄ、Ｚｎ　（１−ｘｉ　ＧｅｙＳｉ　１
＋　−ｙｌ　Ｐ２　（０，０８≦Ｘ≦０．２７．０≦ｙ
≦０．８）とし、障壁層をＺｎｉ＋−ｚ’ｌ５ｌｎ、　
、ｓ　＋１　＋ｇ　＋　−Ｓ”　ｌ　Ｓｅｘ　４ｅｙ　
ｌ　（０≦Ｘ゛≦１．０≦ｙ’≦１．０≦ｚ’≦０．６
．０≦ｘ’＋２．６ｙ’　　≦０．０６）　　もし、く
はＣｃ３ｘ−Ｚｎ（＋−０ＩＧｅｙ・Ｓ１＋＋−ｙ−＋
Ｐｚ（０，０８≦ｘ”≦０．２７．０≦ｙ゛≦０．８）
とすればよい。

（実施例４） 基板がＧａＡｓ、　ＧｅまたはＺｎ５ｅの場合には、活
性層組成をＣｄｘＺｎ　＋＋−ｘｉ　ＧｅｙＳｉ　ｔ＋
　−ｙｉ　Ｐ２　（０，８≦Ｘ≦０．９５．０≦ｙ≦０
．２５）とし、クラッド層組成をＺｎ　（＋　−ｍｌＭ
ｎｗＳ　［ｌ−１１−ＱＩ　Ｓｅ、Ｔｃ、　（０≦ｐ≦
１．０≦ｑ≦１．０．０５≦Ｗ≦０．５．０≦ｐ＋２．
６ｑ≦０．０６）　とすることにより、基板とほぼ格子
整合し、キャリア閉じ込めが十分で、伝導形制御の容易
な層構造を持つ半導体発光素子が実現できる。

（実施例５） 基板がＧａＡｓ、　ＧｅまたはＺｎ５ｅの場合でも、活
性層またはクラッド層もしくはその両方とも超格子多層
膜構造であってもよい。たとえば活性層は、ＣｄｘＺｎ
　Ｎ　−ＸＩ　ＧｅｙＳｉ　＋ｌ−ｙ＋　Ｐ２　（０，
８≦Ｘ≦０．９５．　Ｏ≦ｙ≦０．２５）を里子井戸層
、Ｚｎ（＋−ｚ’１Ｎｉｎｚ’５ｌｌ−ｘ’−ｙＳｅＸ
Ｔｅｙ（０≦ｘ’≦１．０≦ｙ’≦１、Ｄ、０５≦Ｚ°
≦０．８．０．５≦ｘ’＋２．６さ≦０．８）を障壁層
とする量子井戸構造であり、クラッド層は、Ｚｎ（＋−
ｗ）ＭｌｌｗＳ（＋−ｐ−０ＳｅｐＴｅ、（０≦ｐ≦１
．０≦ｑ≦１．０≦Ｗ≦０８．０５≦ｐ　＋　２．６ｑ
≦０．８）およびＺｎ（＋−ｗ己（ｎｗ・５ｕ−ｐ・−
ｑ’＋Ｓｅ、４ｅ、　、（０≦ｐ’≦１，０≦ｑ°≦１
．０．０５　≦Ｗ°≦０，８．０．５≦ｐ’＋２．Ｒｑ
’≦０．８）よりなる超格子多層膜である層構造とする
ことにより、基板とほぼ格子整合し、キャリア閉じ込ぬ
が十分で、伝導形制御の容、易な層構造を持つＡ６導体
発光素子が実現できる。

こうした超格子構造の利点は、実施例３に述べたのと同
様である。

（実施例６） ７−（（反がＧａＡｓＰ混晶の場合、組成１−ヒにより
材、子定数は５．４５〜５．６４オングストロームの値
をとる。このｉ４Ｆ、　Ａ、、活性層相、成を（’ｔｉ
Ａ１ｘＧａ　Ｎ−Ｘｌ　（ＳｙＳｅ＋　−ｙ）　？（０
，２８≦Ｘ≦１．０≦ｙ≦０．６２）　もしくはＣｄ。

Ｚｎ　（１、’　ｌ　Ｇｅｙ’Ｓ１１１−ｙ’　ｉ　Ｐ
　２　（０，０５？ン：”≦１．０≦ｙ”≦０．８）、
クラッド層組成をＺＩ’Ｔ（＋−１，ｕ１ＭｎｖＳ＋＋
−ｐ−ｑ＋５ｅｐｒｅ、　（０≦ｐ≦１、Ｄ≦（１≦１
．００５≦Ｗ≦０６）と１、組成比は１″″の範囲で基
板とほぼ格子整合するよう、完１″ｌ′ｉ″１・・′ど
；巽べばよく、４二うオること（こ上り、キャリア閉じ
込めが十分で、伝導形制御の容易な、層構造を持つ半導
体発光素子が実現できる。

（実施例７） 基板がＧａＡｓＰ混晶の場合でも、活性層または、クラ
ッドイｉもし２くはその両方とも超格子多層膜構造であ
ってもよい。たとえば活性層は、ＣｕＡ、１ｍＧａ（＋
−ｙｌ　（Ｓ、Ｓｅｔ　−５＝）　２　（０，２８≦Ｘ
≦１．０≦さｒ≦０、６２）を量子井戸層、Ｚｎ（＋−
ｚ）！＋Ｉｎｚ゛Ｓｆ＋−ｘ’−ｙＳｅ、、４ｅｙ（０
≦Ｘ′≦１．０≦ｙ′≦１．０．０５≦２゛≦０４８）
を障壁、否とする量子井戸構造であり、クラッド層は、
　Ｚｎ　（１−Ｗｌ　ｈｉｎｔ、Ｓ　”　−ｎ　−Ｑ　
Ｉ　Ｓ　ｅ　１、丁”　Ｑ　（０≦　ｐ≦１、０≦（１
≦１．０≦Ｗ≦０．８）およびＺｎ（＋−ｗＪｌｎｗＳ
ｔ＋−ｐ、Ｓｅ、、４ｅ、（０≦ｐ°≦１．０≦ｑ°≦
１．０．０５≦Ｗ゛≦０．８）よりなる超格子多層膜で
ある層構造とし２、組ｊ戎比はこの範囲で基板とほぼ格
子整合するような値を選べばよい。こうすること１ごよ
り、キャリア閉じ込、＋５が一１分て、、　（ｓＴ導形
制（卸の容−〕）な層構造を持つ半導体発光素子が１現
できる。

なおｌｌ−１１’　−Ｖ２族力、ルコバイライト型を用
いる場’ｃ’ｌ’７には、ＣｄＪｎ　ｎ−ｘ＋Ｇｅ、Ｓ
ｉ　ｌニーｙｌ　Ｐ２　（０，０８≦Ｘ≦１．０≦ｙ≦
０．８）を活性層の量子井戸層とする構造でもよい。

こうした超格子構造の利点は、実施例３に述べたのと同
様である。

以上の説明では、ｎ上基板を想定しているが、もちろん
ｐ上基板を使用し、クラッド層の伝導形を逆にした構造
でも問題無い。ｎ形ドーパントとしては、Ｂｒ、　Ａｌ
、Ｇａ、Ｉｎなどを用いてもよ（、ｐ形ドーパントとし
ては、Ｎａ、　Ｋ、　Ｐ、　Ａｓ、　Ｓｂなどを用いて
もよい。またＭｎの代わりに、Ｆｅ、　Ｇｏ、或いはＮ
ｉを用いてもかまわない。基板自体についても、ＣｕＧ
ａＳｅやＣｕＡｌＳｅなどのカルコバイライト型半導体
を使用してもかまわない。

本光明（、士レーザでも発光ダイオードでも適用可能で
ある。レーザの場合には、埋め込み構造を始め各種の横
モード制倒構造に適用可能である。分布帰還形または分
布ブラッグ反射形のレーザにも応用できることは言うま
でも無い。

（発明の効果） 以上のべたように、本発明によれば、Ｉ　−ｌｉｔ　−
ＶＩ　２族あるいはＩＩ　−ＩＶ　−Ｖ　２族化合物半
導体を活性層とし７、ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体、特に
Ｚｎ５ＳｅＴｅ系をクラッド層２．４に用いた２重へテ
ロ構造を有する発光装置において、クラッドＭ２，４の
■族元素の一部を遷移金属で置換することにより、。

基板１−活性層３−クラッド層２．４がほぼ格子整合し
、活性Ｍ３にキャリアが十分に閉じ込められるようなエ
ネルギー障壁が形成され、かつｐ、ｎ両方の伝導形制御
が容易な、半導体発光素子が提供される。

遷移金属元素とし２て、Ｍｎ、　Ｆｅ、　ＣｏまたはＮ
ｉから選択されるひとつを用いることにより、クラッド
Ｎ　２７ｙ’び４の禁止帯幅を大きくシ、て活性層３に
キャリアを閉じ込めることができる。

活ｉ生層３およびクラッド層２．４がそれぞれノ贈習の
半導体層で構成することにより、作成が容易な短波長帯
半導体発光素子を実現することができる。

活性層３およびクラッド層２，４のうち少なくとも一方
が超薄膜を複数積層し、た超格子構造で構成することに
より、遷移金属の組成比を大きくすることが可能となる
ため、活性Ｎ３にキャリアを閉じ込めがより容易となり
、かつ基板１からの不純物原子の拡散を防止しまた短波
長帯半導体発光素子を実現することができる。

活性層を構成する半導体は、ＣｕＡｌｘＧａ　１１−Ｘ
ｉ（ＳｙＳｅ　ｉｔ　−ｙ＋　）　２　（０≦Ｘ≦１、
す≦ｙ≦１）もしくはＣ＋１ｘｚ（ＩＬ＝、ＩＧｅ、Ｓ
ｉ　ＩＩ−ｖ’１Ｐ２（０≦ｘ’≦１．０≦ｙ゛≦１）
であり、前記クラッド層を構成する半導体は、Ｚｎ　（
＋　−Ｗｌ　！＋１１〕ｗＳ　１１−１１１−ＱＩ　Ｓ
ｅ、Ｔｅ、　（ｏ≦ｐ≦１．０≦ｑ≦１、ｆ’、ＬＯ５
≦Ｗ≦０．５）で構成することにより、基板１−活性苦
；３−クラッド層２．４がほぼ格子整合し１、活１１層
３にギヤリアが十分に閉じ込めが可能な短波長帯半導体
発光素子を実現することができる。

；占性膚３を構成する半導体は、Ｃ・」・Ｚ２１１・１
−・）ＧｅｙＳｉ（＋−ｙ＋Ｐｚ（Ｏ≦Ｘ≦１．０≦ｙ
≦１）を量子井戸層、Ｚｎ　Ｈ−ｘ）！＋（ｎｚ　、ｓ
　（＋−１１１’１１’　ｌ５ｅｘ−Ｔｅ、−（０≦Ｘ
′≦１、（］≦ｙ゛≦１．０．０５≦Ｚ′工１１８）も
しくはＣｄｘ−Ｚｎｔ＋−ｘＧｅｖ＝Ｓｉ　ｒ＋−ｙ−
ｉＰ２（０≦、（′°≦１．０≦ｖ”Ｓｉ）をＰｉｌ、
１７層：する量子井戸構造であり、クラッド層２．４を
構成する半導体は、Ｚｎ　（ｌ−ｖａ）　Ｍｎ−＋Ｓ　
Ｎ−ｐ−ｑｌ　５ｅｎＴｅｑ　（０≦ｐ≦１、Ｏ≦（１
≦１．０≦Ｗ≦０．８）およびＺｎ（１−ｕ、。

Ｍｎｗ’５ｉｌ−ｐ’−Ｑ’　＋Ｓｅ、４ｅ、−（ｏ≦
ｐ’≦１、０≦ｑ゛≦１．０．０５≦Ｗ゛≦０．８）よ
りなる超格子多苦膜で構成することにより、遷移金［属
の組成比を大きくすることが可能となるため、活性層３
にキャリアを閉じ込めがより容易となり、かつ基板１か
らの不純物原子の拡）：々を防止しまた短波長帯半導体
発光素子を実王見することができる。

基板１がＧａＡｓ、　ＧａＰ　、　ＮｎＰ　、　Ｓｉ、
　Ｇｅ、　Ｚｎ５ｅまたばＧ　ａ　Ａ　ｓ　Ｐ混晶から
選択されるひとつで構成することにより、（活性、ｖａ
及びクラッド１會２．・１どほぼ格子整合することが容
易となる。

このため、従来、単導体レーザ・ダイオードで（ユでき
、−“か−った、緑ないし青色波毘域の動作が実現され
るよ・）になり、−ｔだ高効率・高輝度発光ダイオード
も得られるようになる。本発明が短波長帯発光素子の性
能同士に寄与するところ人であり、民主用或い（′！・
ｉｇ報処理用（こ広＜千１］用さ第１るど考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＺｎＳ　％　Ｚｎ５ｅ、　ＺｎＴｅ、　Ｃｕ
ＡｌＳ２、ＣｕＧａ５２、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＧａ５
ｅｘ　、　Ｚｎ５ｉＰｚ、Ｚｎ５ｉＰｚ、Ｃｄ５１Ｐ２
、ＣｄＧｅＰ　２およびその混晶系、ならびにＧａＡｓ
、　ＧａＰ、ＩｎＰ　、　Ｓｉの禁止帯幅と格子定数の
関係図、第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれは、Ｚｎ５ｅ
　−ＺｎＴｅおよびＺｎＳ　−ＺｎＴｅヘテロ接合にお
けるエネルギー・バンド接続を模式的に示す図、第３図
は、本発明による層構造を有する発光素子の断面を示す
図である。 １・・・ｎ−ＧａＰ基板 ２−＝　ｎ側クラッド層（ｎ　−Ｚｎｏ、　ａｚｌ＋ｌ
ｎｏ、　＋　８Ｓ０．９８Ｓｅａ、　ｏ　Ｊｅｏ、　ｏ
　ｒ　） ３・・・活性層（Ｃ：ｕＧａｏ、　＋Ａｌｏ９（Ｓｏ、
　５ａＳｅｏ、　４？）　２）４−ｐ、側クラッド層（
ｐ　−Ｚｎｏ、　ａ□Ｍｎｏ、　ｒ　ａＳ　０．９８Ｓ
ｅｏ、　ｏＪｅｏ、０１） ５・・・絶縁膜 ６．７・・・電極 （ａ） （ｂ）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、その上にもうけられる活性層とクラッド
   層とを有する半導体発光素子において、活性層が I −
   III−VI＿２族もしくはII−IV−Ｖ＿２族化合物半導体
   からなり、 前記クラッド層が、該活性層の少なくとも一方に接して
   、前記活性層の禁止帯幅より大なる禁止帯幅を有する半
   導体で、II族−遷移金属−VI族化合物半導体層で形成さ
   れ、かつ前記活性層を構成する半導体とほぼ格子整合す
   る半導体で構成されることを特徴とする半導体発光素子
   。
2. （２）前記遷移金属元素は、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏまたはＮ
   ｉから選択されるひとつであることを特徴とする請求項
   １記載の半導体発光素子。
3. （３）前記活性層および前記クラッド層がそれぞれ単層
   の半導体層で構成されていることを特徴とする請求項１
   記載の半導体発光素子。
4. （４）前記活性層および前記クラッド層のうち少なくと
   も一方が超薄膜を複数積層した超格子構造で構成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
5. （５）前記活性層を構成する半導体は、ＣｕＡｌ＿ｘＧ
   ａ＿（＿１＿−＿ｘ＿）（ＳｙＳｅ＿（＿１＿−＿ｙ＿
   ））＿２（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）もしくはＣｄ＿ｘ
   ′Ｚｎ＿（＿１＿−＿ｘ′＿）Ｇｅ＿ｙ′Ｓｉ＿（＿１
   ＿−＿ｙ′＿）Ｐ＿２（０≦ｘ′≦１、０≦ｙ′≦１）
   であり、前記クラッド層を構成する半導体は、Ｚｎ＿（
   ＿１＿−＿Ｗ＿）Ｍｎ＿ｗＳ＿（＿１＿−＿ｐ＿−＿ｑ
   ＿）Ｓｅ＿ｐＴｅ＿ｑ（０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０．
   ０５≦ｗ≦０．５）で構成されていることを特徴とする
   請求項１記載の半導体発光素子。
6. （６）前記活性層を構成する半導体は、ＣｕＡｌ＿ｘＧ
   ａ＿（＿１＿−＿ｘ＿）（ＳｙＳｅ＿（＿１＿−＿ｙ＿
   ））＿２（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）もしくはＣｄ＿ｘ
   ′Ｚｎ＿（＿１＿−＿ｘ′＿）Ｇｅ＿ｙ′Ｓｉ＿（＿１
   ＿−＿ｙ′＿）Ｐ＿２（０≦ｘ′≦１、０≦ｙ′≦１）
   であり、前記クラッド層を構成する半導体は、Ｚｎ＿（
   ＿１＿−＿ｗ＿）Ｍｎ＿ｗＳ＿（＿１＿−＿ｐ＿−＿ｑ
   ＿）Ｓｅ＿ｐＴｅ＿ｑ（０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦
   ｗ≦０．８）およびＺｎ＿（＿１＿−＿ｗ′＿）Ｍｎ＿
   ｗ′Ｓ＿（＿１＿−＿ｐ′＿ｑ′＿）Ｓｐ′Ｔｅ＿ｑ′
   （０≦ｐ′≦１、０≦ｑ′≦１、０．０５≦ｗ′≦０．
   ８）よりなる超格子多層膜で構成されていることを特徴
   とする請求項１記載の半導体発光素子。
7. （７）前記活性層を構成する半導体は、Ｃｄ＿ｘＺｎ＿
   （＿１＿−＿ｘ＿）Ｇｅ＿ｙＳｉ＿（＿１＿−＿ｙ＿）
   Ｐ＿２（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を量子井戸層、Ｚｎ
   ＿（＿１＿−＿ｚ′＿）Ｍｎ＿ｚ′Ｓ＿（＿１＿−＿ｘ
   ′＿−＿ｙ′＿）Ｓｅ＿ｘ′Ｔｅ＿ｙ′（０≦ｘ′≦１
   、０≦ｙ′≦１、０．０５≦ｚ′≦０．８）もしくはＣ
   ｄ＿ｘ′Ｚｎ＿（＿１＿−＿ｘ″＿）Ｇｅ＿ｙ′Ｓｉ＿
   （＿１＿−＿ｙ″＿）Ｐ＿２（０≦ｘ″≦１、０≦ｙ″
   ≦１）を障壁層とする量子井戸構造であり、前記クラッ
   ド層を構成する半導体は、Ｚｎ＿（＿１＿−＿ｗ＿）Ｍ
   ｎ＿ｗＳ＿（＿１＿−＿ｐ＿−＿ｑ＿）Ｓｅ、Ｔｅ＿ｑ
   （０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｗ≦０．８）およびＺ
   ｎ＿（＿１＿−＿ｗ′＿）Ｍｎ＿ｗ′Ｓ＿（＿１＿−＿
   ｐ′＿−＿ｑ′＿）Ｓｅ＿ｐ′Ｔｅ＿ｑ′（０≦ｐ′≦
   １、０≦ｑ′≦１、０．０５≦ｗ′≦０．８）よりなる
   超格子多層膜で構成されていることを特徴とする請求項
   １記載の半導体発光素子。
8. （８）前記基板が活性層及びクラッド層とほぼ格子整合
   するＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＺｎＳｅ
   またはＧａＡｓＰ混晶から選択されるひとつで構成され
   ることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。