JPH0485886A - 半導体電極体 - Google Patents
半導体電極体Info
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- JPH0485886A JPH0485886A JP2199802A JP19980290A JPH0485886A JP H0485886 A JPH0485886 A JP H0485886A JP 2199802 A JP2199802 A JP 2199802A JP 19980290 A JP19980290 A JP 19980290A JP H0485886 A JPH0485886 A JP H0485886A
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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】
［産業上の利用分野コ
この発明は例えば化合物系半導体を搭載する半導体電極
体の構造に関するものである。
体の構造に関するものである。
［従来の技術］
第３図は１例えば刊行物（光エレクトロニクス、Ｐ７５
、末田正著、昭晃堂刊）に示された従来の半導体電極体
である発光ダイオード（ＬＥＤ）の構成図である。
、末田正著、昭晃堂刊）に示された従来の半導体電極体
である発光ダイオード（ＬＥＤ）の構成図である。
図中、（１１）はＧａＡｓ（半導体）、 （１２）はｐ
−ＡＩＧａＡｓ（ｐ型半導体）、（１３）はｎ−ＡＩＧ
ａＡｓ（ｎ型半導体）、（４）は透明電極、（５）は電
源である０発光波長は６６０ｎｍから８８０ｎｍであり
、ρ型半導体（１２）とｎ型半導体（１３）を介して、
半導体（１１）に電源（５）を用いてキャリアーを注入
して発光させる。 ＬＥＤはデイスプレィ装置や光情報
処理装置等各種の電子機器に幅広い用途を持つ。
−ＡＩＧａＡｓ（ｐ型半導体）、（１３）はｎ−ＡＩＧ
ａＡｓ（ｎ型半導体）、（４）は透明電極、（５）は電
源である０発光波長は６６０ｎｍから８８０ｎｍであり
、ρ型半導体（１２）とｎ型半導体（１３）を介して、
半導体（１１）に電源（５）を用いてキャリアーを注入
して発光させる。 ＬＥＤはデイスプレィ装置や光情報
処理装置等各種の電子機器に幅広い用途を持つ。
［発明が解決しようとする課題］
青色ＬＥＤの開発が近年活発化したが、その発光効率や
発光強度は実用上不十分である。即ち、ＬＥＤから放出
される光の波長又はエネルギーは半導体の禁制帯幅（Ｅ
、 ）に依存する。光の波長λは次式で示される。
発光強度は実用上不十分である。即ち、ＬＥＤから放出
される光の波長又はエネルギーは半導体の禁制帯幅（Ｅ
、 ）に依存する。光の波長λは次式で示される。
λ＝ｈＣ，／Ｅ。
ここでｈはブランク定数、Ｃ０は光の速度である。青色
ＬＥＤの応用にはＥｇが２ 、６ｅＶ以上のものに限ら
れる。これらの要求を満足する半導体材料として現在Ｇ
ａＮ、ＳｉＣ，ＺｎＳ、Ｚｎ５ｅが研究されている。と
ころがこれら材料の安定した成膜方法が確立されていな
い他、ｎ型半導体、Ｐ型半導体の成膜方法、すなわち半
導体に対する電気的接続方法が確立されていないので、
キャリアーの注入効率が上がらず、発光効率と発光強度
は低い、これらを解消するために、駆動電圧を高めれば
良いがルＥＤが特に小型電子機器に応用されることを考
慮すると実際に使用することはできなし）。
ＬＥＤの応用にはＥｇが２ 、６ｅＶ以上のものに限ら
れる。これらの要求を満足する半導体材料として現在Ｇ
ａＮ、ＳｉＣ，ＺｎＳ、Ｚｎ５ｅが研究されている。と
ころがこれら材料の安定した成膜方法が確立されていな
い他、ｎ型半導体、Ｐ型半導体の成膜方法、すなわち半
導体に対する電気的接続方法が確立されていないので、
キャリアーの注入効率が上がらず、発光効率と発光強度
は低い、これらを解消するために、駆動電圧を高めれば
良いがルＥＤが特に小型電子機器に応用されることを考
慮すると実際に使用することはできなし）。
この発明は、かかる課題を解消するために成されたもの
で、半導体膜内部へのキャリアの注入効率が増加し、広
いバンドギャップの例えばＥ９が２．６ｅＶ以上の半導
体に高い効率でキャリアーを注入する構造を有する半導
体電極体を得ることを目的とする。
で、半導体膜内部へのキャリアの注入効率が増加し、広
いバンドギャップの例えばＥ９が２．６ｅＶ以上の半導
体に高い効率でキャリアーを注入する構造を有する半導
体電極体を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段］
この発明の半導体電極体は、２種以上の元素からなる第
１半導体膜、このＩ！１半導体膜の一側に設けたｎ型１
！２半導体膜、および上記ｊ１１１１半導の他側に設け
たＰ型第２半導体膜を備えたものにおいて、上記ｎ型（
またはｐ型）半導体膜の少なくとも上記第１半導体裏側
が上記第１半導体の構成元素の一部が欠損し、上記第１
半導体膜からｎ型（またはＰ型）半導体膜に向けて、キ
ャリア濃度が徐々に単調に変化していることを特徴とす
るものである。
１半導体膜、このＩ！１半導体膜の一側に設けたｎ型１
！２半導体膜、および上記ｊ１１１１半導の他側に設け
たＰ型第２半導体膜を備えたものにおいて、上記ｎ型（
またはｐ型）半導体膜の少なくとも上記第１半導体裏側
が上記第１半導体の構成元素の一部が欠損し、上記第１
半導体膜からｎ型（またはＰ型）半導体膜に向けて、キ
ャリア濃度が徐々に単調に変化していることを特徴とす
るものである。
［作用］
この発明において、ｎ型（またはＰ型）半導体膜の少な
くとも上記第１半導体膜側か上記第１半導体の構成元素
の一部が欠損し、上記第１半導体膜からｎ型（またはｐ
型）半導体膜に向けて、キャリア濃度が徐々に単調に変
化している。この組成比が連続的に変化し、第１半導体
膜からｎ型（またはｐ型）半導体膜に向けて、キャリア
濃度が徐々に単調に変化する部分の電気抵抗値は第１半
導体膜の電気抵抗値よりも低い、言い換えると、高いキ
ャリアー密度を有する。このため膜内部へのキャリアー
の注入効率は組成比が連続的に変化していない従来の電
極体と比較して顕著に増加する。
くとも上記第１半導体膜側か上記第１半導体の構成元素
の一部が欠損し、上記第１半導体膜からｎ型（またはｐ
型）半導体膜に向けて、キャリア濃度が徐々に単調に変
化している。この組成比が連続的に変化し、第１半導体
膜からｎ型（またはｐ型）半導体膜に向けて、キャリア
濃度が徐々に単調に変化する部分の電気抵抗値は第１半
導体膜の電気抵抗値よりも低い、言い換えると、高いキ
ャリアー密度を有する。このため膜内部へのキャリアー
の注入効率は組成比が連続的に変化していない従来の電
極体と比較して顕著に増加する。
［実施例］
第１図は、この発明の一実施例の半導体電極体の構成図
である。この場合、第１半導体膜（１）は２種の構成元
素ＸおよびＹで、その化学量論的組成比がそれぞれａ、
ｂである化合物系半導体Ｘ −Ｙ ｂである１図中、（
２）はＰ型１１３半導体膜、（３）はｎ型半導体膜、（
４）は透明電極、（５）は電源である。また、（６）は
上記１１１半導体（１）の構成元素Ｙが一部欠損したＸ
、Ｙｂ−ｃで構成され、＄１半導体膜（１）からｎ型半
導体膜（３）に向けて、キャリア濃度が徐々に単調に変
化する領域、（７）は上記Ｉ１１１１半導１）の構成元
素Ｘが一部欠損したＸお−ｄＹｂで構成され、第１半導
体膜（１）からｎ型半導体膜（２）に向けて、キャリア
濃度が徐々に単調に変化する領域で、共に図では明確な
境界線を示すが、実際は組成比が連続的に変化している
。
である。この場合、第１半導体膜（１）は２種の構成元
素ＸおよびＹで、その化学量論的組成比がそれぞれａ、
ｂである化合物系半導体Ｘ −Ｙ ｂである１図中、（
２）はＰ型１１３半導体膜、（３）はｎ型半導体膜、（
４）は透明電極、（５）は電源である。また、（６）は
上記１１１半導体（１）の構成元素Ｙが一部欠損したＸ
、Ｙｂ−ｃで構成され、＄１半導体膜（１）からｎ型半
導体膜（３）に向けて、キャリア濃度が徐々に単調に変
化する領域、（７）は上記Ｉ１１１１半導１）の構成元
素Ｘが一部欠損したＸお−ｄＹｂで構成され、第１半導
体膜（１）からｎ型半導体膜（２）に向けて、キャリア
濃度が徐々に単調に変化する領域で、共に図では明確な
境界線を示すが、実際は組成比が連続的に変化している
。
即ち、 Ｘ −Ｙ ｂは前述したようにＥ９の大きい材
料であるので、従来の構造ではキャリアー注入効率が低
く、Ｘ −Ｙ ｂを発光させることは極めて困難である
。構成元素Ｙが一部欠損したＸ−Ｙｂ−ｃはキャリアー
密度がＸ −Ｙ ｂよりも増加しており、このためＩｌ
ｌ半導体（１）の構成元素Ｙが一部欠損したＸ−Ｙｂ−
ｃで構成される領域（６）とｎ型第２半導体（３）との
キャリアーのやり取りは構成元素が一部欠損したＸ−Ｙ
ｂ−ｃで構成される領域（６）がない場合よりも容易に
なる。
料であるので、従来の構造ではキャリアー注入効率が低
く、Ｘ −Ｙ ｂを発光させることは極めて困難である
。構成元素Ｙが一部欠損したＸ−Ｙｂ−ｃはキャリアー
密度がＸ −Ｙ ｂよりも増加しており、このためＩｌ
ｌ半導体（１）の構成元素Ｙが一部欠損したＸ−Ｙｂ−
ｃで構成される領域（６）とｎ型第２半導体（３）との
キャリアーのやり取りは構成元素が一部欠損したＸ−Ｙ
ｂ−ｃで構成される領域（６）がない場合よりも容易に
なる。
上記のように、Ｙの組成比が連続的に変化しているため
、この発明の実施例の半導体ＩＩ＃ｉ極体の構造では一
般にＦｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉ ｔｉ型トンネル、
Ｐｏｏｌ−Ｆｒｅｎｋｅｌ型、トンネル誘起衝突電離な
どで説明されるキャリアー移行障壁が低い、このため、
第１半導体膜（１）と第１半導体膜（１）の構成元素が
一部欠損したＸａＹｂ−ｃで構成される領域（６）のキ
ャリアーのやり取りも容易になる。よって、第１半導体
膜（１）とｎ型第２半導体（３）とのキャリアーのやり
取りは容易になる。
、この発明の実施例の半導体ＩＩ＃ｉ極体の構造では一
般にＦｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉ ｔｉ型トンネル、
Ｐｏｏｌ−Ｆｒｅｎｋｅｌ型、トンネル誘起衝突電離な
どで説明されるキャリアー移行障壁が低い、このため、
第１半導体膜（１）と第１半導体膜（１）の構成元素が
一部欠損したＸａＹｂ−ｃで構成される領域（６）のキ
ャリアーのやり取りも容易になる。よって、第１半導体
膜（１）とｎ型第２半導体（３）とのキャリアーのやり
取りは容易になる。
同様にして、第１半導体ｇ （１）と第１半導体膜（１
）の構成元素が一部欠損したＸ −ａ Ｙ ｂで構成さ
れる領域（７）のキャリアーのやり取りも容易になり、
′Ｍ１半導体膜（１）とＰ型第３半導体（２）とのキャ
リアーのやり取りも容易になる。
）の構成元素が一部欠損したＸ −ａ Ｙ ｂで構成さ
れる領域（７）のキャリアーのやり取りも容易になり、
′Ｍ１半導体膜（１）とＰ型第３半導体（２）とのキャ
リアーのやり取りも容易になる。
この発明の実施例ではダブルへテロ接合型のＬＥＤにつ
いて述べたが他の型のＬＥＤでも良い、ここでは化合物
系半導体（１）を担持する材料としてｐ型半導体（２）
とｎ型半導体（３）を示したが、これに限ることはなく
金属や絶縁体であってもよく、半導体電極（１）の片側
だけを担持するものでもよい。
いて述べたが他の型のＬＥＤでも良い、ここでは化合物
系半導体（１）を担持する材料としてｐ型半導体（２）
とｎ型半導体（３）を示したが、これに限ることはなく
金属や絶縁体であってもよく、半導体電極（１）の片側
だけを担持するものでもよい。
実施例
ＴｉＯ２（チタニウム酸化物ンは多形であり３種の結晶
構造、ルチル、アナターゼ、ブルツカイトと非晶質構造
を示す、化学量論的組成を有するＴｉＯ２は高抵抗体（
半導体）である、０が１部欠損したＴ１０２−ｘは元の
構造を保ったまま、３ｄ電子の寄与により低抵抗の半導
体になる。ここでは上記ルチル構造を有するＴｉ（ｈに
ついて述べる。ルチルＴｉＯ２は低抵抗のｎ型半導体で
ある。第２図は、この発明の他の実施例の半導体電極体
の構成図である０図において、（１）はＴｉＯ２半導体
。
構造、ルチル、アナターゼ、ブルツカイトと非晶質構造
を示す、化学量論的組成を有するＴｉＯ２は高抵抗体（
半導体）である、０が１部欠損したＴ１０２−ｘは元の
構造を保ったまま、３ｄ電子の寄与により低抵抗の半導
体になる。ここでは上記ルチル構造を有するＴｉ（ｈに
ついて述べる。ルチルＴｉＯ２は低抵抗のｎ型半導体で
ある。第２図は、この発明の他の実施例の半導体電極体
の構成図である０図において、（１）はＴｉＯ２半導体
。
（２）はＰ型第３半導体でありここでは非晶質シリコン
を用いる、（３）はｎ型第２半導体でありここでは同様
に非晶質シリコンを用いる。（４）は透明電極、（５）
は電源、（６）はＴｉＯ２−８で構成されるＴｉＯ２半
導体（１）の構成元素が一部欠損した領域である。 Ｔ
ｉＯ２のＥ、は３ｅＶであり、従来の構造ではキャリア
ー注入効率が低く 、ＴｉＯ２を発光させることは極め
て困難である。上記と同様の作用によって、Ｔ１０２−
Ｘで構成される領域（６）により、注入効率が高くなる
ので、ＴｉＯ２は波長０−５μｍ付近を中心とする光を
発する。
を用いる、（３）はｎ型第２半導体でありここでは同様
に非晶質シリコンを用いる。（４）は透明電極、（５）
は電源、（６）はＴｉＯ２−８で構成されるＴｉＯ２半
導体（１）の構成元素が一部欠損した領域である。 Ｔ
ｉＯ２のＥ、は３ｅＶであり、従来の構造ではキャリア
ー注入効率が低く 、ＴｉＯ２を発光させることは極め
て困難である。上記と同様の作用によって、Ｔ１０２−
Ｘで構成される領域（６）により、注入効率が高くなる
ので、ＴｉＯ２は波長０−５μｍ付近を中心とする光を
発する。
Ｅ９は３ｅＶであるから、本来波長０．４１μ■で発光
するものであるが、この実施例の構造ではバンドギャッ
プ間に中間準位を形成するので１発光波長中心は長波長
側に変化したのもと考えられる。
するものであるが、この実施例の構造ではバンドギャッ
プ間に中間準位を形成するので１発光波長中心は長波長
側に変化したのもと考えられる。
なお、上記実施例に用いたＴｉＯ２に代表されるように
、酸素の組成比が元の化学量論的組成から減少すると、
同じ結晶構造を保ったまま、キャリアー密度が増加して
、低抵抗のｎ型半導体に変化する化合物系半導体がある
。この場合にはｎ型半導体の形成が不要になるとともに
、高いキャリアーの注入効率が得られる。
、酸素の組成比が元の化学量論的組成から減少すると、
同じ結晶構造を保ったまま、キャリアー密度が増加して
、低抵抗のｎ型半導体に変化する化合物系半導体がある
。この場合にはｎ型半導体の形成が不要になるとともに
、高いキャリアーの注入効率が得られる。
［発明の効果］
以上説明したようにこの発明の半導体電極は、２種以上
の元素からなる第１半導体膜、このＩ１１半導体膜の一
側に設けたｎ型第２半導体膜、および上記第１半導体膜
の他側に設けたＰ型ＩＩ２半導体膜を備えたものにおい
て、上記ｎ型（またはｐ型）半導体膜の少なくとも上記
Ｉ１１半導体裏側が上記第１半導体の構成元素の一部が
欠損し、上記Ｉ１１半導体膜からｎ型（またはＰ型）半
導体膜に向けて、キャリア濃度が徐々に単調に変化して
いることを特徴とするものを用いることにより、半導体
膜内部へのキャリアの注入効率が増加し、例えばＥ９が
２．６ｅＶ以上の広いバンドギャップの半導体に高い効
率でキャリアーを注入する構造を有する半導体電極体を
得ることができる。
の元素からなる第１半導体膜、このＩ１１半導体膜の一
側に設けたｎ型第２半導体膜、および上記第１半導体膜
の他側に設けたＰ型ＩＩ２半導体膜を備えたものにおい
て、上記ｎ型（またはｐ型）半導体膜の少なくとも上記
Ｉ１１半導体裏側が上記第１半導体の構成元素の一部が
欠損し、上記Ｉ１１半導体膜からｎ型（またはＰ型）半
導体膜に向けて、キャリア濃度が徐々に単調に変化して
いることを特徴とするものを用いることにより、半導体
膜内部へのキャリアの注入効率が増加し、例えばＥ９が
２．６ｅＶ以上の広いバンドギャップの半導体に高い効
率でキャリアーを注入する構造を有する半導体電極体を
得ることができる。
第１図は、この発明の一実施例の半導体電極体の構成図
、ｊＩＺ図は、この発明の他の実施例の半導体電極体の
構成図、第３図は従来の半導体電極体の構成図である。 図中、（１）はｇｉ半導体膜、（２）はｐ型第３半導体
膜、（３）はｎ型第２半導体膜、（６）は上記第１半導
体（１）の構成元素が一部欠損したＸ −Ｙ ｂ −ｃ
で構成されるｇＩＩ城、（７）は上記第１半導体（１）
の構成元素が一部欠損したＸ８−ｄＹｂで構成される領
域である。 なお、各図中、同一符号は、同−又は相当部分を示す。 第１図 ｔ：引手導体線 ｚ：Ｐ型部Ｉ斗模
、ｊＩＺ図は、この発明の他の実施例の半導体電極体の
構成図、第３図は従来の半導体電極体の構成図である。 図中、（１）はｇｉ半導体膜、（２）はｐ型第３半導体
膜、（３）はｎ型第２半導体膜、（６）は上記第１半導
体（１）の構成元素が一部欠損したＸ −Ｙ ｂ −ｃ
で構成されるｇＩＩ城、（７）は上記第１半導体（１）
の構成元素が一部欠損したＸ８−ｄＹｂで構成される領
域である。 なお、各図中、同一符号は、同−又は相当部分を示す。 第１図 ｔ：引手導体線 ｚ：Ｐ型部Ｉ斗模
Claims (1)
- ２種以上の元素からなる第１半導体膜、この第１半導体
膜の一側に設けたｎ型第２半導体膜、および上記第１半
導体膜の他側に設けたｐ型第２半導体膜を備えたものに
おいて、上記ｎ型（またはｐ型）半導体膜の少なくとも
上記第１半導体膜側が上記第１半導体の構成元素の一部
が欠損し、上記第１半導体膜からｎ型（またはｐ型）半
導体膜に向けて、キャリア濃度が徐々に単調に変化して
いることを特徴とする半導体電極体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2199802A JPH0485886A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 半導体電極体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2199802A JPH0485886A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 半導体電極体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0485886A true JPH0485886A (ja) | 1992-03-18 |
Family
ID=16413875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2199802A Pending JPH0485886A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 半導体電極体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0485886A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5699131A (en) * | 1995-07-03 | 1997-12-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light transmission type screen assembly |
-
1990
- 1990-07-26 JP JP2199802A patent/JPH0485886A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5699131A (en) * | 1995-07-03 | 1997-12-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light transmission type screen assembly |
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