JPH04299876A - 半導体発光素子材料 - Google Patents
半導体発光素子材料Info
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- JPH04299876A JPH04299876A JP3064963A JP6496391A JPH04299876A JP H04299876 A JPH04299876 A JP H04299876A JP 3064963 A JP3064963 A JP 3064963A JP 6496391 A JP6496391 A JP 6496391A JP H04299876 A JPH04299876 A JP H04299876A
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- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特にディスプレー用、
光通信用に最適な半導体発光素子材料に関するものであ
る。
光通信用に最適な半導体発光素子材料に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体発光素子、特に可視域発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）は、あらゆる分野において機能表示素子
として使用されているが、紫外域〜青色半導体発光素子
は未だ実用化されておらず、開発が急がれている。紫外
域〜青色半導体発光素子としては、ＺｎＳｅ、ＧａＮ、
ＳｉＣなどを用いたのが研究対象とされている。
ード（ＬＥＤ）は、あらゆる分野において機能表示素子
として使用されているが、紫外域〜青色半導体発光素子
は未だ実用化されておらず、開発が急がれている。紫外
域〜青色半導体発光素子としては、ＺｎＳｅ、ＧａＮ、
ＳｉＣなどを用いたのが研究対象とされている。
【０００３】窒化ガリウム（ＧａＮ）は、多くはサファ
イアＣ面上にＭＯＣＶＤ法、ＶＰＥ法により成膜される
〔Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ，５６ Ｐ．２３６７−２３６８（１９８
４）〕。 しかしながら平坦な表面を得るためには、一般に２０〜
３０μｍ以上の膜厚を要し、ＡｌＮバッファ層を用いて
も少なくとも約４μｍ以上の膜厚が必要とされている〔
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ，
４８ Ｐ．３５３−３５５（１９８６）〕。
イアＣ面上にＭＯＣＶＤ法、ＶＰＥ法により成膜される
〔Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ，５６ Ｐ．２３６７−２３６８（１９８
４）〕。 しかしながら平坦な表面を得るためには、一般に２０〜
３０μｍ以上の膜厚を要し、ＡｌＮバッファ層を用いて
も少なくとも約４μｍ以上の膜厚が必要とされている〔
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ，
４８ Ｐ．３５３−３５５（１９８６）〕。
【０００４】ＧａＮ半導体発光素子は、基板側からの採
光が一般的であり、〔Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎ
ｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ，２８ Ｐ．８３−９２（
１９８２）〕、厚い膜厚を必要とする半導体発光素子で
は、光の取り出し効率低下は避けられない。このように
従来の半導体発光素子用ＧａＮ系薄膜は４μｍ以上の膜
厚を必要とし、また、ＡｌＮバッファ層を設けるなどの
操作により、ＧａＮ薄膜の平坦化を図る必要がある〔日
本結晶学会誌，１５ Ｐ．３３４−３４２（１９８８
）〕ことから、光の取り出し効率の低下が避けられなか
った。
光が一般的であり、〔Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎ
ｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ，２８ Ｐ．８３−９２（
１９８２）〕、厚い膜厚を必要とする半導体発光素子で
は、光の取り出し効率低下は避けられない。このように
従来の半導体発光素子用ＧａＮ系薄膜は４μｍ以上の膜
厚を必要とし、また、ＡｌＮバッファ層を設けるなどの
操作により、ＧａＮ薄膜の平坦化を図る必要がある〔日
本結晶学会誌，１５ Ｐ．３３４−３４２（１９８８
）〕ことから、光の取り出し効率の低下が避けられなか
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、光の取り出
し効率を増加させるために、薄い膜厚で平坦なＧａＮ系
単結晶薄膜を得ることを目的とする。
し効率を増加させるために、薄い膜厚で平坦なＧａＮ系
単結晶薄膜を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、ＡｌＮバッファ
層を設けるなどの操作をしなくとも、薄い膜厚でＧａＮ
系薄膜の平坦化を実現しうることを見出し、本発明を完
成した。すなわち本発明は、オフ角０．８°以下のサフ
ァイアＲ面上に、少なくとも１種のｎ型窒化ガリウム系
化合物層、および、少なくとも１種の窒化ガリウム系化
合物発光層が積層した構造をもつことを特徴とする半導
体発光素子材料を提供するものである。
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、ＡｌＮバッファ
層を設けるなどの操作をしなくとも、薄い膜厚でＧａＮ
系薄膜の平坦化を実現しうることを見出し、本発明を完
成した。すなわち本発明は、オフ角０．８°以下のサフ
ァイアＲ面上に、少なくとも１種のｎ型窒化ガリウム系
化合物層、および、少なくとも１種の窒化ガリウム系化
合物発光層が積層した構造をもつことを特徴とする半導
体発光素子材料を提供するものである。
【０００７】以下、本発明についてさらに詳細に説明す
る。本発明における、オフ角０．８°以下のサファイア
Ｒ面とは、単結晶サファイア（α−Ａｌ２ Ｏ３ ）に
おいて［１−１０２］面（Ｒ面）がプラスマイナス０．
８°以下の精度で基板面となっている研磨表面のことで
ある。また、このオフ角は、Ｘ線回折法によって確認す
ることができる。オフ角が０．８°を超えるサファイア
Ｒ面を基板として用いると、膜厚１μｍ以下では平坦な
ＧａＮ表面は得られなくなり、ＧａＮの単結晶性も低下
する。したがって、膜厚１μｍ以下で平坦なＧａＮ表面
を得るためには、オフ角０．８°以下のサファイアＲ面
を基板として用いる必要がある。好ましくは０．５°以
下、さらに好ましくは０．３°以下のサファイアＲ面を
用いると良い。さらに、ＲＨＥＥＤ（反射高速電子線回
折）においてストリークパターンが観測できる基板表面
であるとより好ましい。
る。本発明における、オフ角０．８°以下のサファイア
Ｒ面とは、単結晶サファイア（α−Ａｌ２ Ｏ３ ）に
おいて［１−１０２］面（Ｒ面）がプラスマイナス０．
８°以下の精度で基板面となっている研磨表面のことで
ある。また、このオフ角は、Ｘ線回折法によって確認す
ることができる。オフ角が０．８°を超えるサファイア
Ｒ面を基板として用いると、膜厚１μｍ以下では平坦な
ＧａＮ表面は得られなくなり、ＧａＮの単結晶性も低下
する。したがって、膜厚１μｍ以下で平坦なＧａＮ表面
を得るためには、オフ角０．８°以下のサファイアＲ面
を基板として用いる必要がある。好ましくは０．５°以
下、さらに好ましくは０．３°以下のサファイアＲ面を
用いると良い。さらに、ＲＨＥＥＤ（反射高速電子線回
折）においてストリークパターンが観測できる基板表面
であるとより好ましい。
【０００８】また、本発明における少なくとも１種のｎ
型窒化ガリウム系化合物層とは、例えば、ＧａＮの他Ｇ
ａ１−ｘ Ａｌｘ Ｎ、Ｇａ１−ｘ Ｉｎｘ Ｎ、Ｇａ
１−ｘ ＢｘＮなどのＧａＮを主とした混晶化合物、ま
たはこれらの化合物にＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｓｉ、
Ｇｅ、Ｃ、Ｓｎ、Ｈｇ等を不純物として極く少量添加し
たもので、ｎ型キャリア数を制御したｎ型伝導特性を示
すもののことであり、必要に応じて、異なる種類のｎ型
窒化ガリウム系化合物を積層させたり、膜厚に依存して
液晶比をかえたり、膜表面の位置によって異なるｎ型窒
化ガリウム系化合物で構成したりすることも可能である
。
型窒化ガリウム系化合物層とは、例えば、ＧａＮの他Ｇ
ａ１−ｘ Ａｌｘ Ｎ、Ｇａ１−ｘ Ｉｎｘ Ｎ、Ｇａ
１−ｘ ＢｘＮなどのＧａＮを主とした混晶化合物、ま
たはこれらの化合物にＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｓｉ、
Ｇｅ、Ｃ、Ｓｎ、Ｈｇ等を不純物として極く少量添加し
たもので、ｎ型キャリア数を制御したｎ型伝導特性を示
すもののことであり、必要に応じて、異なる種類のｎ型
窒化ガリウム系化合物を積層させたり、膜厚に依存して
液晶比をかえたり、膜表面の位置によって異なるｎ型窒
化ガリウム系化合物で構成したりすることも可能である
。
【０００９】また、本発明における、少なくとも１種の
窒化ガリウム系化合物発光層とは、例えば、ＧａＮの他
Ｇａ１−ｘ Ａｌｘ Ｎ、Ｇａ１−ｘ Ｉｎｘ Ｎ、Ｇ
ａ１−ｘ ＢｘＮなどのＧａＮを主とした混晶化合物に
、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃｄ等を不純物として添加し、ｐ
型もしくはｉ型の伝導性を示すもので、前記のｎ型窒化
ガリウム系化合物との間に、ｐｎ接合（ｐ型、ｎ型半導
体接合）、ｍｉｓ構造（絶縁体、半導体接合構造）など
を形成し、発光層として動作するものである。
窒化ガリウム系化合物発光層とは、例えば、ＧａＮの他
Ｇａ１−ｘ Ａｌｘ Ｎ、Ｇａ１−ｘ Ｉｎｘ Ｎ、Ｇ
ａ１−ｘ ＢｘＮなどのＧａＮを主とした混晶化合物に
、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃｄ等を不純物として添加し、ｐ
型もしくはｉ型の伝導性を示すもので、前記のｎ型窒化
ガリウム系化合物との間に、ｐｎ接合（ｐ型、ｎ型半導
体接合）、ｍｉｓ構造（絶縁体、半導体接合構造）など
を形成し、発光層として動作するものである。
【００１０】これらの接合を用いて、ダブルヘテロ構造
、量子井戸構造、超格子構造等の複雑な構造をもった素
子を製作することも可能である。また、これらの積層膜
の膜厚は２μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下に抑
えることができ、光の取り出し効率の向上にきわめて有
効である。一例として、図１にｍｉｓ型発光素子の構造
を示す。オフ角０．８°以下のサファイアＲ面（１）上
にｎ型ＧａＮ単結晶膜（２）を膜厚０．８μｍまで積層
し、さらにＭｇドープＧａＮ単結晶高抵抗膜（３）を膜
厚０．０５μｍ積層したものである。また電極（４）、
（５）にはＡｌを使用した。
、量子井戸構造、超格子構造等の複雑な構造をもった素
子を製作することも可能である。また、これらの積層膜
の膜厚は２μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下に抑
えることができ、光の取り出し効率の向上にきわめて有
効である。一例として、図１にｍｉｓ型発光素子の構造
を示す。オフ角０．８°以下のサファイアＲ面（１）上
にｎ型ＧａＮ単結晶膜（２）を膜厚０．８μｍまで積層
し、さらにＭｇドープＧａＮ単結晶高抵抗膜（３）を膜
厚０．０５μｍ積層したものである。また電極（４）、
（５）にはＡｌを使用した。
【００１１】成膜法としては、一般的に知られている、
例えばＣＢＥ法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、真空蒸着法
、スパッタリング法等を用いることができるが、中でも
ＣＢＥ法が最も好ましい。以下一例として、ＣＢＥ法に
より窒化ガリウムｍｉｓ型積層膜を成膜した例について
説明する。
例えばＣＢＥ法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、真空蒸着法
、スパッタリング法等を用いることができるが、中でも
ＣＢＥ法が最も好ましい。以下一例として、ＣＢＥ法に
より窒化ガリウムｍｉｓ型積層膜を成膜した例について
説明する。
【００１２】装置には、図２に示すような真空容器（６
）内に、蒸発用坩堝（クヌードセンセル）（７）、（８
）、（９）、ガス導入用ガスセル（１０）、基板加熱ホ
ルダー（１１）を備えたＣＢＥ装置を使用した。蒸発用
坩堝（７）にはＧａ金属、（８）にはＭｇ金属を入れ、
それぞれ１０２０℃、２７０℃に加熱した。ガスの導入
にはガスセル（１０）を用い、ガスを直接基板（１２）
に吹き付けるように設置した。導入ガスにはＮＨ３ を
使用し、導入量を５ｃｃ／ｍｉｎとした。
）内に、蒸発用坩堝（クヌードセンセル）（７）、（８
）、（９）、ガス導入用ガスセル（１０）、基板加熱ホ
ルダー（１１）を備えたＣＢＥ装置を使用した。蒸発用
坩堝（７）にはＧａ金属、（８）にはＭｇ金属を入れ、
それぞれ１０２０℃、２７０℃に加熱した。ガスの導入
にはガスセル（１０）を用い、ガスを直接基板（１２）
に吹き付けるように設置した。導入ガスにはＮＨ３ を
使用し、導入量を５ｃｃ／ｍｉｎとした。
【００１３】真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５×
１０−６Ｔｏｒｒ程度であった。基板にはオフ角０．５
°以下のサファイアＲ面（［１−１０２］面）を使用し
８００℃に加熱した。オフ角は、Ｘ線回折法によるＸ線
ロッキングカーブから測定することができ、この場合、
Ｃｕ−Ｋα線を用いて測定した。まず、ＮＨ３ ガスを
供給しながらＧａの坩堝のシャッタを開け成膜を行ない
、膜厚０．８μｍのＧａＮ薄膜を形成させ、つづいてＭ
ｇの坩堝のシャッタを開けドーピングを行いながらさら
に膜厚０．２μｍ積層させた。
１０−６Ｔｏｒｒ程度であった。基板にはオフ角０．５
°以下のサファイアＲ面（［１−１０２］面）を使用し
８００℃に加熱した。オフ角は、Ｘ線回折法によるＸ線
ロッキングカーブから測定することができ、この場合、
Ｃｕ−Ｋα線を用いて測定した。まず、ＮＨ３ ガスを
供給しながらＧａの坩堝のシャッタを開け成膜を行ない
、膜厚０．８μｍのＧａＮ薄膜を形成させ、つづいてＭ
ｇの坩堝のシャッタを開けドーピングを行いながらさら
に膜厚０．２μｍ積層させた。
【００１４】この積層膜に励起光としてＨｅ−Ｃｄレー
ザーを照射し、室温においてフォトルミネッセンス（Ｐ
Ｌ）を観測したところ、図３に示すような波長約０．４
７μｍ付近にピークをもつ青色発光が得られた。また、
図１に示すような発光素子を試作し、電流電圧特性を測
定したところ、図４に示すようなダイオード特性を示し
た。
ザーを照射し、室温においてフォトルミネッセンス（Ｐ
Ｌ）を観測したところ、図３に示すような波長約０．４
７μｍ付近にピークをもつ青色発光が得られた。また、
図１に示すような発光素子を試作し、電流電圧特性を測
定したところ、図４に示すようなダイオード特性を示し
た。
【００１５】なお、成膜方法は、これに限定されるもの
ではない。
ではない。
【００１６】
【００１７】
【実施例１】以下、ＣＢＥ法により窒化ガリウムｍｉｓ
型積層膜を成膜した具体例について説明する。装置には
、図２に示すような真空容器（６）内に、蒸発用坩堝（
クヌードセンセル）（７）、（８）、（９）、ガス導入
用ガスセル（１０）、基板加熱ホルダー（１１）を備え
たＣＢＥ装置を使用した。
型積層膜を成膜した具体例について説明する。装置には
、図２に示すような真空容器（６）内に、蒸発用坩堝（
クヌードセンセル）（７）、（８）、（９）、ガス導入
用ガスセル（１０）、基板加熱ホルダー（１１）を備え
たＣＢＥ装置を使用した。
【００１８】蒸発用坩堝（７）にはＧａ金属、（８）に
はＭｇ金属を入れ、それぞれ１０２０℃、２７０℃に加
熱した。ガスの導入にはガスセル（１０）を用い、ガス
を直接基板（１２）に吹き付けるように設置した。導入
ガスにはＮＨ３ を使用し、導入量を５ｃｃ／ｍｉｎと
した。真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５×１０−
６Ｔｏｒｒ程度であった。
はＭｇ金属を入れ、それぞれ１０２０℃、２７０℃に加
熱した。ガスの導入にはガスセル（１０）を用い、ガス
を直接基板（１２）に吹き付けるように設置した。導入
ガスにはＮＨ３ を使用し、導入量を５ｃｃ／ｍｉｎと
した。真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５×１０−
６Ｔｏｒｒ程度であった。
【００１９】基板にはオフ角０．５°のサファイアＲ面
（［１−１０２］面）を使用し８００℃に加熱した。オ
フ角は、Ｘ線回折法によるＸ線ロッキングカーブから測
定することができ、この場合、Ｃｕ−Ｋα線を用いて測
定した。まず、ＮＨ３ ガスを供給しながらＧａの坩堝
のシャッタを開け成膜を行い、膜厚約０．８μｍのＧａ
Ｎ薄膜を形成させ、つづいてＭｇの坩堝のシャッタを開
けドーピングを行いながらさらに膜厚０．０５μｍ積層
させた。
（［１−１０２］面）を使用し８００℃に加熱した。オ
フ角は、Ｘ線回折法によるＸ線ロッキングカーブから測
定することができ、この場合、Ｃｕ−Ｋα線を用いて測
定した。まず、ＮＨ３ ガスを供給しながらＧａの坩堝
のシャッタを開け成膜を行い、膜厚約０．８μｍのＧａ
Ｎ薄膜を形成させ、つづいてＭｇの坩堝のシャッタを開
けドーピングを行いながらさらに膜厚０．０５μｍ積層
させた。
【００２０】この積層膜に、励起光としてＨｅ−Ｃｄレ
ーザーを照射し、フォトルミネッセンス（ＰＬ）を観測
したところ、図３に示すような波長約０．４７μｍ付近
にピークをもつ青色発光が得られた。また、図１に示す
ような発光素子を試作し、電流電圧特性を測定したとこ
ろ、図４に示すようなダイオード特性を示した。
ーザーを照射し、フォトルミネッセンス（ＰＬ）を観測
したところ、図３に示すような波長約０．４７μｍ付近
にピークをもつ青色発光が得られた。また、図１に示す
ような発光素子を試作し、電流電圧特性を測定したとこ
ろ、図４に示すようなダイオード特性を示した。
【００２１】
【比較例１】基板にオフ角１°のサファイアＲ面（［１
，−１０２］面）を使用し、実施例１と同様の積層膜を
作成した例について説明する。まず、Ｇａの坩堝のシャ
ッタを開け成膜を行い、膜厚約０．８μｍのＧａＮ薄膜
を形成させ、つづいてＭｇの坩堝のシャッタを開けドー
ピングを行いながらさらに膜厚０．０５μｍ積層させた
。
，−１０２］面）を使用し、実施例１と同様の積層膜を
作成した例について説明する。まず、Ｇａの坩堝のシャ
ッタを開け成膜を行い、膜厚約０．８μｍのＧａＮ薄膜
を形成させ、つづいてＭｇの坩堝のシャッタを開けドー
ピングを行いながらさらに膜厚０．０５μｍ積層させた
。
【００２２】この積層膜に、励起光としてＨｅ−Ｃｄレ
ーザーを照射し、フォトルミネッセンス（ＰＬ）を観測
したところ、ほとんど発光を示さなかった。
ーザーを照射し、フォトルミネッセンス（ＰＬ）を観測
したところ、ほとんど発光を示さなかった。
【００２３】
【実施例２】以下、ＣＢＥ法によりＧａ１−ｘ Ｉｎｘ
Ｎ混晶ｍｉｓ型積層膜を成膜した例について説明する
。装置には、図２に示すような真空容器（６）内に蒸発
用坩堝（クヌードセンセル）（７）、（８）、（９）、
ガス導入用ガスセル（１０）、基板加熱ホルダー（１１
）を備えたＣＢＥ装置を使用した。
Ｎ混晶ｍｉｓ型積層膜を成膜した例について説明する
。装置には、図２に示すような真空容器（６）内に蒸発
用坩堝（クヌードセンセル）（７）、（８）、（９）、
ガス導入用ガスセル（１０）、基板加熱ホルダー（１１
）を備えたＣＢＥ装置を使用した。
【００２４】蒸発用坩堝（７）にはＧａ金属、（８）に
はＭｇ金属、（９）にはＩｎ金属を入れ、それぞれ１０
２０℃、２７０℃、６８０℃に加熱した。ガスの導入に
はガスセル（１０）を用い、ガスを直接基板（１２）に
吹き付けるように設置した。導入ガスにはＮＨ３ を使
用し、導入量を５ｃｃ／ｍｉｎとした。真空容器内の真
空度は、成膜時で１〜５×１０−６Ｔｏｒｒ程度であっ
た。
はＭｇ金属、（９）にはＩｎ金属を入れ、それぞれ１０
２０℃、２７０℃、６８０℃に加熱した。ガスの導入に
はガスセル（１０）を用い、ガスを直接基板（１２）に
吹き付けるように設置した。導入ガスにはＮＨ３ を使
用し、導入量を５ｃｃ／ｍｉｎとした。真空容器内の真
空度は、成膜時で１〜５×１０−６Ｔｏｒｒ程度であっ
た。
【００２５】基板にはオフ角０．５°のサファイアＲ面
（［１−１０２］面）を使用し８００℃に加熱した。オ
フ角は、Ｘ線回折法によるＸ線ロッキングカーブから測
定することができ、この場合、Ｃｕ−Ｋα線を用いて測
定した。まず、ＮＨ３ ガスを供給しながらＧａ、Ｉｎ
の坩堝のシャッタを開け成膜を行い、膜厚約０．８μｍ
のＧａ１−ｘ Ｉｎｘ Ｎ薄膜（ｘ＝０．２）を形成さ
せ、つづいてＭｇの坩堝のシャッタを開けドーピングを
行いながらさらに膜厚０．０５μｍ積層させた。
（［１−１０２］面）を使用し８００℃に加熱した。オ
フ角は、Ｘ線回折法によるＸ線ロッキングカーブから測
定することができ、この場合、Ｃｕ−Ｋα線を用いて測
定した。まず、ＮＨ３ ガスを供給しながらＧａ、Ｉｎ
の坩堝のシャッタを開け成膜を行い、膜厚約０．８μｍ
のＧａ１−ｘ Ｉｎｘ Ｎ薄膜（ｘ＝０．２）を形成さ
せ、つづいてＭｇの坩堝のシャッタを開けドーピングを
行いながらさらに膜厚０．０５μｍ積層させた。
【００２６】この積層膜に、励起光としてＨｅ−Ｃｄレ
ーザーを照射し、フォトルミネッセンス（ＰＬ）を観測
したところ、波長約０．５１μｍ付近にピークをもつ発
光が得られた。
ーザーを照射し、フォトルミネッセンス（ＰＬ）を観測
したところ、波長約０．５１μｍ付近にピークをもつ発
光が得られた。
【００２７】
【実施例３】以下、ＣＢＥ法により窒化ガリウムｍｉｓ
型多層積層膜を成膜した例について説明する。装置には
、図２に示すような真空容器（６）内に、蒸発用坩堝（
クヌードセンセル）（７）、（８）、（９）、ガス導入
用ガスセル（１０）、基板加熱ホルダー（１１）を備え
たＣＢＥ装置を使用した。
型多層積層膜を成膜した例について説明する。装置には
、図２に示すような真空容器（６）内に、蒸発用坩堝（
クヌードセンセル）（７）、（８）、（９）、ガス導入
用ガスセル（１０）、基板加熱ホルダー（１１）を備え
たＣＢＥ装置を使用した。
【００２８】蒸発用坩堝（７）にはＧａ金属、（８）に
はＭｇ金属を入れ、それぞれ１０２０℃、２７０℃に加
熱した。ガスの導入にはガスセル（１０）を用い、ガス
を直接基板（１２）に吹き付けるように設置した、導入
ガスにはＮＨ３ を使用し、導入量を５ｃｃ／ｍｉｎと
した。真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５×１０−
６Ｔｏｒｒ程度であった。
はＭｇ金属を入れ、それぞれ１０２０℃、２７０℃に加
熱した。ガスの導入にはガスセル（１０）を用い、ガス
を直接基板（１２）に吹き付けるように設置した、導入
ガスにはＮＨ３ を使用し、導入量を５ｃｃ／ｍｉｎと
した。真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５×１０−
６Ｔｏｒｒ程度であった。
【００２９】基板にはオフ角０．５°のサファイアＲ面
（［１−１０２］面）を使用し８００℃に加熱した。オ
フ角は、Ｘ線回折法によるＸ線ロッキングカーブから測
定することができ、この場合、Ｃｕ−Ｋα線を用いて測
定した。まず、ＮＨ３ ガスを供給しながらＧａの坩堝
のシャッタを開け、成膜を行い膜厚約０．８μｍのＧａ
Ｎ薄膜を形成させ、つづいてＭｇの坩堝のシャッタを開
けドーピングを行いながらさらに膜厚０．０５μｍ積層
させた。つぎに再びＭｇの坩堝のシャッタを閉じ、Ｇａ
Ｎを０．５μｍ積層させ、つづいてＭｇの坩堝のシャッ
タを開けドーピングを行いながらさらに膜厚０．０５μ
ｍ積層させ、さらに、同様にＭｇの坩堝のシャッタを閉
じ、ＧａＮを０．５μｍ積層させ、つづいてＭｇの坩堝
のシャッタを開けドーピングを行いながらさらに膜厚０
．０５μｍ積層させた。このようにして、３層の窒化ガ
リウムｍｉｓ型多層積層膜を成膜した。
（［１−１０２］面）を使用し８００℃に加熱した。オ
フ角は、Ｘ線回折法によるＸ線ロッキングカーブから測
定することができ、この場合、Ｃｕ−Ｋα線を用いて測
定した。まず、ＮＨ３ ガスを供給しながらＧａの坩堝
のシャッタを開け、成膜を行い膜厚約０．８μｍのＧａ
Ｎ薄膜を形成させ、つづいてＭｇの坩堝のシャッタを開
けドーピングを行いながらさらに膜厚０．０５μｍ積層
させた。つぎに再びＭｇの坩堝のシャッタを閉じ、Ｇａ
Ｎを０．５μｍ積層させ、つづいてＭｇの坩堝のシャッ
タを開けドーピングを行いながらさらに膜厚０．０５μ
ｍ積層させ、さらに、同様にＭｇの坩堝のシャッタを閉
じ、ＧａＮを０．５μｍ積層させ、つづいてＭｇの坩堝
のシャッタを開けドーピングを行いながらさらに膜厚０
．０５μｍ積層させた。このようにして、３層の窒化ガ
リウムｍｉｓ型多層積層膜を成膜した。
【００３０】この積層膜に、励起光としてＨｅ−Ｃｄレ
ーザーを照射し、フォトルミネッセンス（ＰＬ）を観測
したところ、波長約０．４７μｍ付近にピークをもつ青
色発光が得られた。
ーザーを照射し、フォトルミネッセンス（ＰＬ）を観測
したところ、波長約０．４７μｍ付近にピークをもつ青
色発光が得られた。
【００３１】
【実施例４】以下、ＣＢＥ法によりＧａ１−ｘ Ｉｎｘ
Ｎ混晶ｍｉｓ型積層膜を成膜した例について説明する
。装置には、図２に示すような真空容器（６）内に、蒸
発用坩堝（クヌードセンセル）（７）、（８）、（９）
、ガス導入用ガスセル（１０）、基板加熱ホルダー（１
１）を備えたＣＢＥ装置を使用した。
Ｎ混晶ｍｉｓ型積層膜を成膜した例について説明する
。装置には、図２に示すような真空容器（６）内に、蒸
発用坩堝（クヌードセンセル）（７）、（８）、（９）
、ガス導入用ガスセル（１０）、基板加熱ホルダー（１
１）を備えたＣＢＥ装置を使用した。
【００３２】蒸発用坩堝（７）にはＧａ金属、（８）に
はＭｇ金属、（９）にはＩｎ金属を入れ、それぞれ１０
２０℃、２７０℃、６８０℃に加熱した。ガスの導入に
はガスセル（１０）を用い、ガスを直接基板（１２）に
吹き付けるように設置した。導入ガスにはＮＨ３ を使
用し、導入量を５ｃｃ／ｍｉｎとした。真空容器内の真
空度は、成膜時で１〜５×１０−６Ｔｏｒｒ程度であっ
た。
はＭｇ金属、（９）にはＩｎ金属を入れ、それぞれ１０
２０℃、２７０℃、６８０℃に加熱した。ガスの導入に
はガスセル（１０）を用い、ガスを直接基板（１２）に
吹き付けるように設置した。導入ガスにはＮＨ３ を使
用し、導入量を５ｃｃ／ｍｉｎとした。真空容器内の真
空度は、成膜時で１〜５×１０−６Ｔｏｒｒ程度であっ
た。
【００３３】基板にはオフ角０．５°のサファイアＲ面
（［１，−１０２］面）を使用し８００℃に加熱した。 オフ角は、Ｘ線回折法によるＸ線ロッキングカーブから
測定することができ、この場合、Ｃｕ−Ｋα線を用いて
測定した。まず、ＮＨ３ ガスを供給しながらＧａの坩
堝のシャッタを開け、成膜を行い膜厚約０．８μｍのＧ
ａＮ薄膜を形成させ、つづいてＩｎの坩堝のシャッタを
開け成膜を行い、膜厚約０．５μｍのＧａ１−ｘ Ｉｎ
ｘ Ｎ薄膜（ｘ＝０．２）を形成させ、さらにつづいて
、Ｍｇの坩堝のシャッタを開けドーピングを行いながら
さらに膜厚０．０５μｍ積層させた。
（［１，−１０２］面）を使用し８００℃に加熱した。 オフ角は、Ｘ線回折法によるＸ線ロッキングカーブから
測定することができ、この場合、Ｃｕ−Ｋα線を用いて
測定した。まず、ＮＨ３ ガスを供給しながらＧａの坩
堝のシャッタを開け、成膜を行い膜厚約０．８μｍのＧ
ａＮ薄膜を形成させ、つづいてＩｎの坩堝のシャッタを
開け成膜を行い、膜厚約０．５μｍのＧａ１−ｘ Ｉｎ
ｘ Ｎ薄膜（ｘ＝０．２）を形成させ、さらにつづいて
、Ｍｇの坩堝のシャッタを開けドーピングを行いながら
さらに膜厚０．０５μｍ積層させた。
【００３４】この積層膜に、励起光としてＨｅ−Ｃｄレ
ーザーを照射しフォトルミネッセンス（ＰＬ）を観測し
たところ、波長約０．５μｍ付近にピークをもつ発光が
得られた。
ーザーを照射しフォトルミネッセンス（ＰＬ）を観測し
たところ、波長約０．５μｍ付近にピークをもつ発光が
得られた。
【００３５】
【発明の効果】本発明による半導体発光素子材料は、従
来技術では成し得ない薄い積層薄膜であることから、半
導体発光素子作成において、光の取り出し効率の向上、
パターニング工程の容易化等に大いに寄与することがで
きる。
来技術では成し得ない薄い積層薄膜であることから、半
導体発光素子作成において、光の取り出し効率の向上、
パターニング工程の容易化等に大いに寄与することがで
きる。
【図１】試作した半導体発光素子の一例を示す構造の概
略図である。
略図である。
【図２】実施例を行う際に用いた、実験装置の概略図で
ある。
ある。
【図３】実施例１で得られた積層膜のフォトルミネッセ
ンス測定結果を示すスペクトル図である。
ンス測定結果を示すスペクトル図である。
【図４】実施例１で得られた半導体発光素子の電圧電流
測定結果を示すグラフである。
測定結果を示すグラフである。
１ オフ角０．８°以下のサファイアＲ面基板２
ｎ型ＧａＮ単結晶膜 ３ ＭｇドープＧａＮ単結晶膜 ４ Ａｌ電極 ５ Ａｌ電極 ６ 真空容器 ７ 蒸発用坩堝 ８ 蒸発用坩堝 ９ 蒸発用坩堝 １０ ガス導入用ガスセル １１ 基板加熱ホルダー １２ 基板 １３ クライオパネル １４ 弁 １５ 液体窒素トラップ １６ 油拡散ポンプ １７ 油回転ポンプ １８ シャッタ １９ シャッタ ２０ シャッタ
ｎ型ＧａＮ単結晶膜 ３ ＭｇドープＧａＮ単結晶膜 ４ Ａｌ電極 ５ Ａｌ電極 ６ 真空容器 ７ 蒸発用坩堝 ８ 蒸発用坩堝 ９ 蒸発用坩堝 １０ ガス導入用ガスセル １１ 基板加熱ホルダー １２ 基板 １３ クライオパネル １４ 弁 １５ 液体窒素トラップ １６ 油拡散ポンプ １７ 油回転ポンプ １８ シャッタ １９ シャッタ ２０ シャッタ
Claims (1)
- 【請求項１】 オフ角０．８°以下のサファイアＲ面
上に、少なくとも１種のｎ型窒化ガリウム系化合物層、
および、少なくとも１種の窒化ガリウム系化合物発光層
が積層した構造をもつことを特徴とする半導体発光素子
材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064963A JPH04299876A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 半導体発光素子材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064963A JPH04299876A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 半導体発光素子材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04299876A true JPH04299876A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=13273212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3064963A Withdrawn JPH04299876A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 半導体発光素子材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04299876A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06260680A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-16 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JPH09270569A (ja) * | 1996-01-25 | 1997-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JP2002094111A (ja) * | 2001-07-27 | 2002-03-29 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子の製造方法 |
| US6576932B2 (en) | 2001-03-01 | 2003-06-10 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Increasing the brightness of III-nitride light emitting devices |
| US8242513B2 (en) | 2007-05-18 | 2012-08-14 | Sony Corporation | Method for growing semiconductor layer, method for producing semiconductor light-emitting element, semiconductor light-emitting element, and electronic device |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3064963A patent/JPH04299876A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06260680A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-16 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JPH09270569A (ja) * | 1996-01-25 | 1997-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| US6576932B2 (en) | 2001-03-01 | 2003-06-10 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Increasing the brightness of III-nitride light emitting devices |
| JP2002094111A (ja) * | 2001-07-27 | 2002-03-29 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子の製造方法 |
| US8242513B2 (en) | 2007-05-18 | 2012-08-14 | Sony Corporation | Method for growing semiconductor layer, method for producing semiconductor light-emitting element, semiconductor light-emitting element, and electronic device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |