JPH03200380A - ＺｎＳｅ発光素子の製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はＺｎＳｅ発光素子の製造方法に関する。

（ロ）従来の技術 ＺｎＳｅ　（ジンクセレン）化合物半導体は室温で約２
．７ｅＶのバンドギャップを有することから青色発光素
子材料として有望視されているものの未だ実用化には至
っていない。その原因として、従来ＺｎＳｅ単結晶の成
長に用いられていた高圧溶融法等のような熱平衡を用い
た成長法では、高温での結晶成長のため、成長中にｎ型
さらにはｐ型不純物が残留不純物として取り込まれ、高
純度の結晶が得にくい。また、化学的量論比からのスレ
によって生じる空孔あるいは空孔を含む複合物などによ
る内因性の欠陥発生等により自己補償効果がもたらされ
、成長後の結晶はｎ型のものしか得られなかった。

また、蒸気圧制御温度差法によりｐ型ＺｎＳｅが形成で
きたという報告（Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、５９．（１
９８６）２２５６−２２５８）があるが、この方法では
再現性良く結晶成長を行うことは困難で、この報告が発
表されたにもかかわらず、未だ実用化されていないのが
現状である。

近年、結晶成長中での残留不純物を極力抑制すると共に
自己補償効果の発生をできるだけ少なくすることが可能
な低温結晶成長法として、有機化合物を用いた気相成長
法（ＭＯＣＶＤ）や分子線エピタキシャル成長法（Ｍ　
Ｂ　Ｅ　＞が注目されている。

特にＭＢＥ法では、１０４Ω訂以上の比抵抗を持つ高純
度のアンドープＺｎＳｅ単結晶が得られている。またそ
の低温フォトルミネッセンスによる光学的特性評価にお
いても、不純物の混入を示す束縛励起子による発光及び
欠陥等による深い準位からの発光は極めて弱く、自由励
起子による発光が主体である高純度で結晶性の優れたも
のが得られている。

また、特開昭６２−７９６３０号公報に開示されている
如く、Ｍ　Ｂ　Ｅ法によるＺｎＳｅ単結晶の成長の際に
７クセブタとなるＰをセル温度１５０〜３５０℃で添加
した場合では、深い準位からの発光を有さない結晶性の
良いｐ型ＺｎＳｅ単結晶が得られている。

斯る特開昭６２−７９６３０号公報の方法で形成したＺ
ｎＳｅ単結晶では、その低温フォトルミネッセンスによ
る光学的特性からアクセプタレベルに束縛された励起子
による発光’（１’ｌ）が得られ、アクセプタレベルが
形成されていることが確認されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかし乍ら、〜（ＢＥ法を用いてＺｎＳｅの結晶成長を
行っても、残留不純物、及び自己補償効果によるドナー
レベルの形成は免れないという問題点があり、従来方法
で作成したｐ型ＺｎＳｅは、その１゛１の発光強度がド
ナーレベルに束縛された励起子による発光（Ｉ、）と同
等であるため半導体としてのｐ型持性が弱く、また比抵
抗も１０３〜１０４Ω釦と大きく不都合である。

そこで、アクセプタであるＰの添加量を増やし、ｌ　Ｉ
、の発光強度を上げる方法としてＰセルの温度を高くし
、Ｐ分子線強度を増加させる方法が考えられる。しかし
この方法は、Ｐ原料の中に含まれ、Ｐと共に飛翔するド
ナー不純物の量も増加するため好ましくない。

したがって本発明はＰセルの温度を高くすることなく、
ＺｎＳｅ単結晶中に取り込まれるＰの量を多くし、低抵
抗のｐ型ＺｎＳｅを製造すると共にこれを利用してＺｎ
Ｓｅ発光素子を製造することを技術的課題とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明のＺｎＳｅ発光素子の製造方法は、Ｚｎが収納さ
れたＺｎセル、Ｓｅが収納されたＳｅセル、及びＰが収
納されたＰセルを準備し、上記各セルより各収納材料を
分子線として飛翔せしめ、基体上にｐ型ＺｎＳｅを成長
する際に、上記基体上に部分的に光を照射しながら成長
を行うことを特徴とする。

（ホ）作　用 本発明によれば、基体上に光を照射しながらＰドープＺ
ｎＳｅをＭＢＥ成長すると、光照射部分に成長するＺｎ
Ｓｅが非照射部分に成長するＺｎＳｅより多くのＰを取
り込む。即ち、基体上に部分的に光を照射しながら成長
を行うことによって照射部分のＺｎＳｅの比抵抗が下が
る。したがって、斯る方法を用いてｐ型ＺｎＳｅ層を形
成したＺｎＳｅ発光素子では、ｐ型ＺｎＳｅ層において
、その低抵抗部分、即ち光照射により処理された部分の
みを電流が流れる。

（へ）実施例 第１図は本発明方法に用いるＭＢＥ装置の一例を示し、
（１）は成長室、（２）は成長室（１）内に配された（
１００）面を主面に持つｐ型ＧａＡｓ基板である。（３
）はＺｎを収納するＺｎセル、（４）はＳｅを収納する
Ｓｅセル、（５）はＰを収納するＰセル、（６）はＧａ
を収納するＧａセルで、これらの各セルは各材料を基板
（２）に照射すべく、成長室（１）内に配される。また
図示していないが各セルにはシャッタが設けられており
、各材料を基板（２）へ任意に照射できる。（７）は基
板（２）に対向した反応室（１）の壁に設けられた透光
性の窓部、（８）は窓部（７）を介して基板（２）と対
向配置されたエキシマレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ等のレ
ーザ装置で、斯るレーザ装置から出射されるレーザ光（
９）は図示しない集光レンズ等で集光され、基板（２）
上に照射される。

次に斯るＭＢＥ装置を用いてｐ型のｚｎＳｅを結晶成長
する方法の一例を説明する。

先ず、成長室（１）内の真空度を１０−”ｔ　ｏ　ｒｒ
以下に保持し、基板（２）を３２０℃、Ｚｎセル（３）
を３００℃、Ｓｅセル（４）を２００℃、Ｐセル（５）
を３００℃に加熱する。斯る加熱温度におけるＺｎとＳ
ｅの分子線強度比は１である。次いで、基板（２）上の
一部分にレーザ光（９）を照射しながら図示していない
各セルのシャッタを開け、基板（２）上にＺｎ、Ｓｅ、
Ｐの分子線を照射して、ＰドープのＺｎＳｅを結晶成長
する。

斯る方法で形成されたＺｎＳｅにおいては。

レーザ光（９）の照射部分と非照射部分とで、比抵抗が
異なり、非照射部分の比抵抗は従来方法と同様な１０”
Ω（１）程度となるに対して、照射部分の比抵抗は約Ｉ
Ｑｃｍとなる。これは、レーザ光（９）の照射部分では
、基板（２）が局所的に加熱されるため蒸気圧の高いＳ
ｅが脱離し易く、実質的なＺ！１とＳｅの分子線強度比
がずれ、Ｚｎの分子線強度比が大きくなることに基づく
。即ち、本発明者らが特願昭６３−２０２２０９号にお
いて示したように、Ｚｎの分子線強度比が大きくなると
、ＺｎＳｅ内へＰの取り込まれる量が増加するためであ
る。

第２図に斯る本発明方法を用いて作製したモノリシック
型ＺｎＳｅ発光案子アレイを示す。

図において（１０）はｎ型のＧａＡｓ基板、（１１）は
基板（１０）の−主面上にＺｎ、Ｓｅ、及びドナー不純
物となるＧａを照射して形成されたｎ型ＺｎＳｅ層、（
１２）は図中斜線で示す部分のみに上述の方法に従って
矢印の方向からレーザ光を照射しながら形成したｐ型Ｚ
ｎＳｅ層で、斜線部分は低抵抗部分（１２’）となる。

本実施例の場合３ケ所にレーザ光を照射しているが、こ
れは複数個のレーザ装置（８）を用いて照射しても良い
し、１つのレーザ装置（８）を走査させ各部分（１２°
）を順々に照射しても良い。（１３）は各低抵抗部分（
１２°）上に被着したＡｕ電極、（１４）は基板（１０
）の他主面上に被着したＣｒ−５ｎ−Ａｕ電極である。

これにより、複数個（本実施例では３個）の発光点を有
するＺｎＳｅ発光素子アレイが製造される。勿論、第３
図に示すように、レーザ光をマトリクス状に照射すれば
、ドツト表示を行うデイスプレィが実現できる。

また、第４図に示す如く、基板（１５）上にｐ型２ｎＳ
ｅ層（１６）を形成する際に、レーザ光（１７）を矢印
方向に走査すれば、ストライプ状の低抵抗部分（１６°
）、即ちストライプ状の電流通路が形成できる。

（ト）発明の効果 本発明方法によれば、基体上に部分的に光を照射しなが
らＰドープＺｎＳｅの成長を行うことによって、部分的
に低抵抗のｐ型ＺｎＳｅが形成でき、これを利用して、
モノリシック型のＺｎＳｅ発光素子アレイあるいはスト
ライプ状の電流通路を有するＺｎＳｅ発光素子が実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いるＭＢＥ装置の概略図、第２
図は本発明方法を用いて製造したＺｎＳｅ発光素子アレ
イの一実施例を示す断面図、第３図は同じく本発明方法
を用いて製造したマトリクス型ＺｎＳｅ発光素子アレイ
の一実施例を示す平面図、第４図は本発明方法を用いて
ストライプ状の電流通路を有するＺｎＳｅ発光素子を製
造する方法を説明するための斜視図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｎが収納されたＺｎセル、Ｓｅが収納されたＳ
   ｅセル、及びＰが収納されたＰセルを準備し、上記各セ
   ルより各収納材料を分子線として飛翔せしめ、基体上に
   ｐ型ＺｎＳｅを成長する際に、上記基体上に部分的に光
   を照射しながら成長を行うことを特徴とするＺｎＳｅ発
   光素子の製造方法。