JPH0521843A - シングルヘテロ接合を有する半導体材料 - Google Patents
シングルヘテロ接合を有する半導体材料Info
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- JPH0521843A JPH0521843A JP3198850A JP19885091A JPH0521843A JP H0521843 A JPH0521843 A JP H0521843A JP 3198850 A JP3198850 A JP 3198850A JP 19885091 A JP19885091 A JP 19885091A JP H0521843 A JPH0521843 A JP H0521843A
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- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
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- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光効率が高く、電流拡散の良好な高輝度Ｌ
ＥＤ，ＬＤなどの半導体素子のための材料を提供する。 【構成】 ｎ形GaAsＰ基板３′上にｎ形TeドープGaAsＰ
活性層４およびｐ形ZnドープGaInＰクラッド層５を形成
する。 【効果】 活性層４の表面が平坦となり、低転位密度と
なる。クラッド層５と電極との間のオーミック性が向上
する。液相成長により厚膜のクラッド層を成長させるこ
とができるから、電極からｐｎ接合迄の厚さを電流拡散
層として充分確保することができる。Znドーパントは拡
散係数が大きいため、GaAsＰ基板３′表面よりも結晶性
が良好な基板内部側にｐｎ接合が形成され、電気的特性
の向上や高輝度が期待できる。
ＥＤ，ＬＤなどの半導体素子のための材料を提供する。 【構成】 ｎ形GaAsＰ基板３′上にｎ形TeドープGaAsＰ
活性層４およびｐ形ZnドープGaInＰクラッド層５を形成
する。 【効果】 活性層４の表面が平坦となり、低転位密度と
なる。クラッド層５と電極との間のオーミック性が向上
する。液相成長により厚膜のクラッド層を成長させるこ
とができるから、電極からｐｎ接合迄の厚さを電流拡散
層として充分確保することができる。Znドーパントは拡
散係数が大きいため、GaAsＰ基板３′表面よりも結晶性
が良好な基板内部側にｐｎ接合が形成され、電気的特性
の向上や高輝度が期待できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直接遷移型のIII −Ｖ
族系半導体結晶材料よりなる発光ダイオード（ＬＥＤ）
や半導体レーザ（ＬＤ）などの半導体素子の材料に関す
る。
族系半導体結晶材料よりなる発光ダイオード（ＬＥＤ）
や半導体レーザ（ＬＤ）などの半導体素子の材料に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】赤色〜緑色の光を放射するＬＥＤとし
て、例えば図５に示すようなホモ接合のものがある。こ
のホモ接合型のＬＥＤでは、ｎ形GaAsまたはGaＰ基板10
0 上にGaAsＰ層101 を気相成長させ、ドーパントを拡
散，イオン注入などの方法によりドーピングしてｐｎ接
合を形成している。
て、例えば図５に示すようなホモ接合のものがある。こ
のホモ接合型のＬＥＤでは、ｎ形GaAsまたはGaＰ基板10
0 上にGaAsＰ層101 を気相成長させ、ドーパントを拡
散，イオン注入などの方法によりドーピングしてｐｎ接
合を形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ドーピング
により反転したｐ形GaAsＰ層102 の厚さ（即ち、電極か
らｐｎ接合界面までの距離）は、電流拡散性の観点から
25〜45μｍ程度が望ましい。しかしながら、気相拡散，
イオン注入などの方法では３〜５μｍ程度が限度であ
り、上記のような膜厚を確保するのは困難である。その
ため、電流拡散性が悪くなり、電極近傍でしか発光せず
輝度低下の原因となっていた。また、気相拡散は高温条
件下で行われるため、熱によるＶ族元素の飛散を防ぐ必
要があるが、Ｖ族元素の蒸気圧制御は難しい。一方、イ
オン注入は低温条件下で行えるためＶ族元素の蒸気圧制
御は比較的容易であるが、コスト高，イオン打ち込みに
よる結晶性の悪化など避けられない問題がある。
により反転したｐ形GaAsＰ層102 の厚さ（即ち、電極か
らｐｎ接合界面までの距離）は、電流拡散性の観点から
25〜45μｍ程度が望ましい。しかしながら、気相拡散，
イオン注入などの方法では３〜５μｍ程度が限度であ
り、上記のような膜厚を確保するのは困難である。その
ため、電流拡散性が悪くなり、電極近傍でしか発光せず
輝度低下の原因となっていた。また、気相拡散は高温条
件下で行われるため、熱によるＶ族元素の飛散を防ぐ必
要があるが、Ｖ族元素の蒸気圧制御は難しい。一方、イ
オン注入は低温条件下で行えるためＶ族元素の蒸気圧制
御は比較的容易であるが、コスト高，イオン打ち込みに
よる結晶性の悪化など避けられない問題がある。
【０００４】さらに、仮にＶ族元素の蒸気圧を最適化し
て拡散を行い、良好なｐｎ接合を形成したとしても、ｐ
ｎ接合上部にあるｐ型GaAsＰ層102は発光に対して吸収
層となるため、発光（活性）層で得られた光を効率良く
外部に取り出すことができなかった。それと同時に、内
部量子効率もホモ接合である限り、その高効率化には限
度があり高輝度化は望めなかった。以上の実情に鑑み、
本発明の目的は、発光効率が高く、電流拡散の良好な高
輝度ＬＥＤ，ＬＤなどの半導体素子のための材料を提供
することにある。
て拡散を行い、良好なｐｎ接合を形成したとしても、ｐ
ｎ接合上部にあるｐ型GaAsＰ層102は発光に対して吸収
層となるため、発光（活性）層で得られた光を効率良く
外部に取り出すことができなかった。それと同時に、内
部量子効率もホモ接合である限り、その高効率化には限
度があり高輝度化は望めなかった。以上の実情に鑑み、
本発明の目的は、発光効率が高く、電流拡散の良好な高
輝度ＬＥＤ，ＬＤなどの半導体素子のための材料を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく鋭
意研究の結果、本発明者らは下記の半導体材料を開発す
るに到った。即ち、本発明の半導体材料は、GaＰまたは
GaAs基板上に、少なくともGaAsＰ系層およびAlGaＰまた
はGaInＰ系層が順次形成されてなることを特徴とするも
のであり、その中でも好ましい態様は、GaＰまたはGa
As基板上に、少なくともGaAsＰ活性層およびドーパント
含有GaInＰクラッド層が順次形成されてなるもの、Ga
Ｐ基板上にＮまたはＯドープGaＰ活性層およびドーパン
ト含有AlGaＰクラッド層が少なくとも順次形成されてな
るもの、クラッド層のドーパントがZnドーパントのも
のである。
意研究の結果、本発明者らは下記の半導体材料を開発す
るに到った。即ち、本発明の半導体材料は、GaＰまたは
GaAs基板上に、少なくともGaAsＰ系層およびAlGaＰまた
はGaInＰ系層が順次形成されてなることを特徴とするも
のであり、その中でも好ましい態様は、GaＰまたはGa
As基板上に、少なくともGaAsＰ活性層およびドーパント
含有GaInＰクラッド層が順次形成されてなるもの、Ga
Ｐ基板上にＮまたはＯドープGaＰ活性層およびドーパン
ト含有AlGaＰクラッド層が少なくとも順次形成されてな
るもの、クラッド層のドーパントがZnドーパントのも
のである。
【０００６】GaAsＰ系層とは、GaAsx Ｐ1-x （０＜ｘ＜
１）で表わされる一定組成の混晶を意味し、活性（発
光）層となり得るものである。尚、GaAsＰ系層が間接遷
移領域の場合には、アイソエレクトロニック・センター
としてＮ，Ｏなどのドーパントを含有させて、活性（発
光）層とする。
１）で表わされる一定組成の混晶を意味し、活性（発
光）層となり得るものである。尚、GaAsＰ系層が間接遷
移領域の場合には、アイソエレクトロニック・センター
としてＮ，Ｏなどのドーパントを含有させて、活性（発
光）層とする。
【０００７】このGaAsＰ系層と基板との間に、格子不整
合を緩和するためのGaAsＰ組成傾斜層を介在させてもよ
い。GaAsＰ組成傾斜層は、例えばGaＰ基板上に成長させ
る場合には、GaＰのモル分率の高い混晶から徐々に低い
混晶へと、また、GaAs基板の場合には、逆にGaＰのモル
分率の低い混晶から徐々に高い混晶へと階段的な多層構
造或いは連続的な組成勾配構造の層を成長させることに
より、形成される。尚、GaＰ基板上にGaAsＰ組成傾斜層
およびGaAsＰ系一定組成層を順次成長させたGaAsＰ基板
が市販されており、このGaAsＰ基板上にさらにGaAsＰ活
性層を成長させてもよいが、GaAsＰ基板表面のGaAsＰ系
層を活性層とすることもできる。
合を緩和するためのGaAsＰ組成傾斜層を介在させてもよ
い。GaAsＰ組成傾斜層は、例えばGaＰ基板上に成長させ
る場合には、GaＰのモル分率の高い混晶から徐々に低い
混晶へと、また、GaAs基板の場合には、逆にGaＰのモル
分率の低い混晶から徐々に高い混晶へと階段的な多層構
造或いは連続的な組成勾配構造の層を成長させることに
より、形成される。尚、GaＰ基板上にGaAsＰ組成傾斜層
およびGaAsＰ系一定組成層を順次成長させたGaAsＰ基板
が市販されており、このGaAsＰ基板上にさらにGaAsＰ活
性層を成長させてもよいが、GaAsＰ基板表面のGaAsＰ系
層を活性層とすることもできる。
【０００８】GaAsＰ組成傾斜層およびGaAsＰ系層をエピ
タキシャル成長させる方法として、従来既知の気相成長
（クロライド法、ハライド法）、ＭＯＶＰＥ（有機金属
気相エピタキシャル成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキ
シャル成長法）、ＬＰＥ（液相エピタキシャル成長法）
から選ばれる方法が採用され、他にｙｏ−ｙｏ溶質供給
法（特開昭63-81989号公報、特願平2-80330 号明細書参
照）によっても成長させることができる。
タキシャル成長させる方法として、従来既知の気相成長
（クロライド法、ハライド法）、ＭＯＶＰＥ（有機金属
気相エピタキシャル成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキ
シャル成長法）、ＬＰＥ（液相エピタキシャル成長法）
から選ばれる方法が採用され、他にｙｏ−ｙｏ溶質供給
法（特開昭63-81989号公報、特願平2-80330 号明細書参
照）によっても成長させることができる。
【０００９】AlGaＰ系層とはAly Ga1-y Ｐ（０＜ｙ＜
１）で表わされる一定組成の混晶を、GaInＰ系層とはGa
zIn1-z Ｐ（０＜ｚ＜１）で表わされる一定組成の混晶
を意味し、各々がクラッド層となり得るものである。Al
GaＰおよびGaInＰ系層の混晶組成は、GaAsＰ系層に格子
整合するように調整する。具体的な混晶組成は、例えば
GaInＰ系層の場合、GaＰのモル分率で表すと0.50〜1.0
0、好ましくは0.51〜1.00、より好ましくは0.60〜0.95
である。GaＰのモル分率は所望の発光波長によって選択
される。
１）で表わされる一定組成の混晶を、GaInＰ系層とはGa
zIn1-z Ｐ（０＜ｚ＜１）で表わされる一定組成の混晶
を意味し、各々がクラッド層となり得るものである。Al
GaＰおよびGaInＰ系層の混晶組成は、GaAsＰ系層に格子
整合するように調整する。具体的な混晶組成は、例えば
GaInＰ系層の場合、GaＰのモル分率で表すと0.50〜1.0
0、好ましくは0.51〜1.00、より好ましくは0.60〜0.95
である。GaＰのモル分率は所望の発光波長によって選択
される。
【００１０】本発明の半導体材料においては、GaAsＰ系
層が活性層、AlGaＰおよびGaInＰ系層がクラッド層とな
り、そのヘテロ接合の界面がｐｎ接合の界面となる場合
がある。従って、電極からｐｎ接合界面までの距離（ク
ラッド層の厚さと等しくなることもある。）は、電流拡
散性を向上させる為には25μｍ以上あればよく、前述の
ｙｏ−ｙｏ溶質供給法によれば100 μｍとすることもで
きる。しかし、通常のＬＰＥの場合、一回の成長では45
μｍ程度が限度であり、また余りに厚膜であると発光を
吸収する恐れがある為、25〜45μｍ、好ましくは30〜40
μｍ程度とするのが適当である。以上の理由から、AlGa
ＰおよびGaInＰ系層は比較的厚く成長させる必要がある
為、AlGaＰまたはGaInＰ系層の成長法は厚膜成長が容易
なＬＰＥによることが望ましい。
層が活性層、AlGaＰおよびGaInＰ系層がクラッド層とな
り、そのヘテロ接合の界面がｐｎ接合の界面となる場合
がある。従って、電極からｐｎ接合界面までの距離（ク
ラッド層の厚さと等しくなることもある。）は、電流拡
散性を向上させる為には25μｍ以上あればよく、前述の
ｙｏ−ｙｏ溶質供給法によれば100 μｍとすることもで
きる。しかし、通常のＬＰＥの場合、一回の成長では45
μｍ程度が限度であり、また余りに厚膜であると発光を
吸収する恐れがある為、25〜45μｍ、好ましくは30〜40
μｍ程度とするのが適当である。以上の理由から、AlGa
ＰおよびGaInＰ系層は比較的厚く成長させる必要がある
為、AlGaＰまたはGaInＰ系層の成長法は厚膜成長が容易
なＬＰＥによることが望ましい。
【００１１】AlGaＰまたはGaInＰ系層をGaAsＰ系層上に
成長させるに際して、GaAsまたはGaＰ基板に基因する表
面モホロジーを改善すべく、GaAsＰ系層と平衡なGaAsＰ
系成長溶液を用いて液相成長を行なった後に、AlGaＰま
たはGaInＰ系層を成長させるのが望ましい。この処理を
行なうことにより、ヘテロ接合の界面が平坦となり、電
気的特性も向上する。
成長させるに際して、GaAsまたはGaＰ基板に基因する表
面モホロジーを改善すべく、GaAsＰ系層と平衡なGaAsＰ
系成長溶液を用いて液相成長を行なった後に、AlGaＰま
たはGaInＰ系層を成長させるのが望ましい。この処理を
行なうことにより、ヘテロ接合の界面が平坦となり、電
気的特性も向上する。
【００１２】GaInＰ系層は、通常Inを溶媒として適当な
ドーパントを混入し、さらにGaとInＰあるいはGaＰとIn
Ｐを加えた溶液を作製して、この溶液を既知の手段によ
って基板上に順次成長させることができる。この際、In
溶媒中に加えるInＰとGaＰまたはGaとGaＰの分量は、前
述した如く、これらの溶液から析出するGaInＰ系成長層
の混晶組成がGaＰのモル分率で0.50〜1.00、好ましくは
0.51〜1.00、より好ましくは0.60〜0.95となるようにす
ればよい。
ドーパントを混入し、さらにGaとInＰあるいはGaＰとIn
Ｐを加えた溶液を作製して、この溶液を既知の手段によ
って基板上に順次成長させることができる。この際、In
溶媒中に加えるInＰとGaＰまたはGaとGaＰの分量は、前
述した如く、これらの溶液から析出するGaInＰ系成長層
の混晶組成がGaＰのモル分率で0.50〜1.00、好ましくは
0.51〜1.00、より好ましくは0.60〜0.95となるようにす
ればよい。
【００１３】GaAsＰ，AlGaＰおよびGaInＰ系層にはドー
パントを混入することが望ましく、GaAsＰ系層にはSe，
Te，Ｓなどを５×1016〜５×1019cm-3程度、AlGaＰおよ
びGaInＰ系層にはZn，Beなどを５×1016〜５×1018cm-3
程度ドーピングする。
パントを混入することが望ましく、GaAsＰ系層にはSe，
Te，Ｓなどを５×1016〜５×1019cm-3程度、AlGaＰおよ
びGaInＰ系層にはZn，Beなどを５×1016〜５×1018cm-3
程度ドーピングする。
【００１４】ところで、GaAsＰ系層上にAlGaＰまたはGa
InＰ系層を成長させる際に、成長開始迄の昇温や成長溶
液の均一化の際の加熱により、GaAsＰ系層の界面でAsや
Ｐの解離が生じる為、この界面（即ち、ｐｎ接合界面）
の結晶性の劣化が危惧される。そこで、AlGaＰまたはGa
InＰ系層の成長溶液中にドーパントとしてZnを含有させ
る。Znドーパントは一般に拡散係数が大きいため、成長
中にGaAsＰ系層の内部にまで拡散し、ｐｎ接合がGaAsＰ
系層の表面から２〜３μｍ程度基板側に形成されること
となる。ｐｎ接合が形成されるGaAsＰ系層の内部は、表
面よりも結晶性が良好である為、結果的に電気的特性の
向上や高輝度が期待できる。従って、AlGaＰおよびGaIn
Ｐ系層には、特にZnをドーピングすることが望ましいの
である。
InＰ系層を成長させる際に、成長開始迄の昇温や成長溶
液の均一化の際の加熱により、GaAsＰ系層の界面でAsや
Ｐの解離が生じる為、この界面（即ち、ｐｎ接合界面）
の結晶性の劣化が危惧される。そこで、AlGaＰまたはGa
InＰ系層の成長溶液中にドーパントとしてZnを含有させ
る。Znドーパントは一般に拡散係数が大きいため、成長
中にGaAsＰ系層の内部にまで拡散し、ｐｎ接合がGaAsＰ
系層の表面から２〜３μｍ程度基板側に形成されること
となる。ｐｎ接合が形成されるGaAsＰ系層の内部は、表
面よりも結晶性が良好である為、結果的に電気的特性の
向上や高輝度が期待できる。従って、AlGaＰおよびGaIn
Ｐ系層には、特にZnをドーピングすることが望ましいの
である。
【００１５】
【実施例】以下、本発明に係る半導体材料を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は、ｎ形GaAsＰ系基板３′上
にｎ形GaAsＰ系活性層４およびｐ形GaInＰ系クラッド層
５を成長させた本発明の半導体材料の構造を示し、図２
は、本発明の材料を製造する際に使用される結晶成長装
置の概略断面図を示す。
いて詳細に説明する。図１は、ｎ形GaAsＰ系基板３′上
にｎ形GaAsＰ系活性層４およびｐ形GaInＰ系クラッド層
５を成長させた本発明の半導体材料の構造を示し、図２
は、本発明の材料を製造する際に使用される結晶成長装
置の概略断面図を示す。
【００１６】ｎ形GaAsＰ系基板３′は、(100) または(1
11) の面方位のGaＰ（またはGaAs）基板１上に、GaＰの
モル分率で表すと0.70〜0.05の混晶組成のGaAsＰ組成傾
斜層２およびGaAsＰ系一定組成層３を成長させたもので
あり、GaAsＰ系一定組成層３の混晶比は、設定したGaAs
Ｐ系活性層４の組成に格子整合する組成から一意に決ま
る。
11) の面方位のGaＰ（またはGaAs）基板１上に、GaＰの
モル分率で表すと0.70〜0.05の混晶組成のGaAsＰ組成傾
斜層２およびGaAsＰ系一定組成層３を成長させたもので
あり、GaAsＰ系一定組成層３の混晶比は、設定したGaAs
Ｐ系活性層４の組成に格子整合する組成から一意に決ま
る。
【００１７】このｎ形GaAsＰ基板３′を用いてスライド
ボード法によりｎ形TeドープGaAsＰ活性層４（以下単に
「活性層」ともいう。）およびｐ形ZnドープGaInＰクラ
ッド層５（以下単に「クラッド層」ともいう。）を成長
させる。
ボード法によりｎ形TeドープGaAsＰ活性層４（以下単に
「活性層」ともいう。）およびｐ形ZnドープGaInＰクラ
ッド層５（以下単に「クラッド層」ともいう。）を成長
させる。
【００１８】図２に示す如き結晶成長装置のスライダ13
に、GaAsＰ基板３′をセットする。そして化学エッチン
グおよび洗浄によって清浄化した所定量のGa，GaAs，Ga
ＰおよびTeをスライドボート10の溶液溜11ａに挿入す
る。同様に溶液溜11ｂには、所定量のIn，InＰ，GaＰお
よびZnを挿入する。なお、溶液溜11ａ，11ｂに挿入する
材料として、それぞれ予め適当な方法を用いて充分に混
合したGa-As-Ｐ-Te ，In-Ga-Ｐ-Zn 合金を用いても差し
支えない。
に、GaAsＰ基板３′をセットする。そして化学エッチン
グおよび洗浄によって清浄化した所定量のGa，GaAs，Ga
ＰおよびTeをスライドボート10の溶液溜11ａに挿入す
る。同様に溶液溜11ｂには、所定量のIn，InＰ，GaＰお
よびZnを挿入する。なお、溶液溜11ａ，11ｂに挿入する
材料として、それぞれ予め適当な方法を用いて充分に混
合したGa-As-Ｐ-Te ，In-Ga-Ｐ-Zn 合金を用いても差し
支えない。
【００１９】具体的な仕込量の例を挙げれば、ｎ形Teド
ープGaAsＰ活性層４においては、Ga３ｇに対してGaAs 2
38.8mg，GaＰ42.8mg，Te 0.01 〜0.1mg 、ｐ形Znドープ
GaInＰクラッド層５においては、In３ｇに対してInＰ 8
2.8 mg，GaＰ42.4mg，Zn 0.01 〜0.1 mgを仕込む。各々
の溶液溜11ａ，11ｂにこれらの材料を挿入した後、燐な
どの揮発を防止するためにフタ16を各々の溶液溜11ａ，
11ｂに取付ける。
ープGaAsＰ活性層４においては、Ga３ｇに対してGaAs 2
38.8mg，GaＰ42.8mg，Te 0.01 〜0.1mg 、ｐ形Znドープ
GaInＰクラッド層５においては、In３ｇに対してInＰ 8
2.8 mg，GaＰ42.4mg，Zn 0.01 〜0.1 mgを仕込む。各々
の溶液溜11ａ，11ｂにこれらの材料を挿入した後、燐な
どの揮発を防止するためにフタ16を各々の溶液溜11ａ，
11ｂに取付ける。
【００２０】スライドボート10は、たとえばパラジウム
膜を透過させるなど適当な方法で精製された高純度水
素、あるいは高純度窒素やアルゴンなどの不活性ガスを
通じた石英管15内に設置されている。石英管15内に残留
酸素や水蒸気が存在しないよう、充分上記ガスを通じた
後、電気炉12によってそれぞれの層の成長温度より多少
高い温度、たとえば２〜20℃程度高い温度に当該成長用
材料を加熱し、かつその温度で一定時間（たとえば２〜
４時間）保つことによって、それぞれの成長用溶液の均
質化をはかる。
膜を透過させるなど適当な方法で精製された高純度水
素、あるいは高純度窒素やアルゴンなどの不活性ガスを
通じた石英管15内に設置されている。石英管15内に残留
酸素や水蒸気が存在しないよう、充分上記ガスを通じた
後、電気炉12によってそれぞれの層の成長温度より多少
高い温度、たとえば２〜20℃程度高い温度に当該成長用
材料を加熱し、かつその温度で一定時間（たとえば２〜
４時間）保つことによって、それぞれの成長用溶液の均
質化をはかる。
【００２１】しかる後、活性層の成長開始温度たとえば
820 ℃まで適当な速度0.01〜2.0 ℃／分で徐々に冷却す
る。この際、活性層４の成長用Ga溶液は、GaAsＰが飽和
あるいはほぼ飽和に近い過飽和の状態となるように、仕
込み組成が調製されている。その後、スライダ操作棒17
を用いてスライダ13を動かし、GaAsＰ基板３′を溶液溜
11ａの真下に移動させ、溶液溜11ａ内の成長溶液とGaAs
Ｐ基板３′とを接触させる。
820 ℃まで適当な速度0.01〜2.0 ℃／分で徐々に冷却す
る。この際、活性層４の成長用Ga溶液は、GaAsＰが飽和
あるいはほぼ飽和に近い過飽和の状態となるように、仕
込み組成が調製されている。その後、スライダ操作棒17
を用いてスライダ13を動かし、GaAsＰ基板３′を溶液溜
11ａの真下に移動させ、溶液溜11ａ内の成長溶液とGaAs
Ｐ基板３′とを接触させる。
【００２２】溶液は適当な速度たとえば0.01〜2.0 ℃／
分で徐冷されているので、溶液中ではGaAsＰが過飽和に
なり、それがGaAsＰ基板３′上に析出して、ｎ形Teドー
プGaAsＰ活性層４が成長する。この活性層４が適当な厚
み、例えば15μｍ程度になった時点でスライダ13を動か
し、GaAsＰ基板３′を溶液溜11ｂの真下に移動させて、
ｐ形ZnドープGaInＰクラッド層５の成長を行なう。厚み
が所定の値、例えば35μｍ程度になった時点で再びスラ
イダ13を動かし、溶液溜11ｂの成長溶液をｐ形Znドープ
GaInＰクラッド層５の表面から離れさせて、両者が接触
しないようにすることによって成長を終了させる。
分で徐冷されているので、溶液中ではGaAsＰが過飽和に
なり、それがGaAsＰ基板３′上に析出して、ｎ形Teドー
プGaAsＰ活性層４が成長する。この活性層４が適当な厚
み、例えば15μｍ程度になった時点でスライダ13を動か
し、GaAsＰ基板３′を溶液溜11ｂの真下に移動させて、
ｐ形ZnドープGaInＰクラッド層５の成長を行なう。厚み
が所定の値、例えば35μｍ程度になった時点で再びスラ
イダ13を動かし、溶液溜11ｂの成長溶液をｐ形Znドープ
GaInＰクラッド層５の表面から離れさせて、両者が接触
しないようにすることによって成長を終了させる。
【００２３】上記の実施例においては、GaAsＰ基板３′
表面のGaAsＰ系一定組成層３と平衡なGaAsＰ系成長溶液
を用いて活性層４を成長させており、これによりヘテロ
接合の界面が平坦となり、電気的特性も向上する。
表面のGaAsＰ系一定組成層３と平衡なGaAsＰ系成長溶液
を用いて活性層４を成長させており、これによりヘテロ
接合の界面が平坦となり、電気的特性も向上する。
【００２４】変更実施例として図３に示すように、GaAs
Ｐ基板３′上に直接ｐ形ZnドープGaInＰクラッド層５の
みを成長させた構造、即ちGaAsＰ系一定組成層３が活性
層となる構造とすることも可能である。この実施例の場
合、成長工程は一工程だけでよいという利点がある。
Ｐ基板３′上に直接ｐ形ZnドープGaInＰクラッド層５の
みを成長させた構造、即ちGaAsＰ系一定組成層３が活性
層となる構造とすることも可能である。この実施例の場
合、成長工程は一工程だけでよいという利点がある。
【００２５】以上の実施例の場合、クラッド層５のZnド
ーパントは一般に拡散係数が大きいため、成長中にGaAs
Ｐ系層に拡散する。例えば図３のGaAsＰ一定組成層３
（GaAsＰ基板３′表面付近）へZnドーパントが拡散し
て、ｐ形ZnドープGaAsＰ活性層６が形成される。GaAsＰ
基板３′表面よりも結晶性が良好な基板内部側にｐｎ接
合が形成されることとなる為、電気的特性の向上や高輝
度が期待できる。また、液相成長法によるZnドーパント
の拡散は、気相成長法による場合に比して結晶性が良好
である。
ーパントは一般に拡散係数が大きいため、成長中にGaAs
Ｐ系層に拡散する。例えば図３のGaAsＰ一定組成層３
（GaAsＰ基板３′表面付近）へZnドーパントが拡散し
て、ｐ形ZnドープGaAsＰ活性層６が形成される。GaAsＰ
基板３′表面よりも結晶性が良好な基板内部側にｐｎ接
合が形成されることとなる為、電気的特性の向上や高輝
度が期待できる。また、液相成長法によるZnドーパント
の拡散は、気相成長法による場合に比して結晶性が良好
である。
【００２６】本発明においては、活性層となるGaAsＰ系
層の混晶比（ｘ）を任意に選ぶことにより、波長領域が
555 〜700 ｎｍの可視光が得られるが、ｘが０の場合に
は、GaInＰ層はクラッド層としては不適当であり、図４
に示すように、AlGaＰ層をクラッド層とする。
層の混晶比（ｘ）を任意に選ぶことにより、波長領域が
555 〜700 ｎｍの可視光が得られるが、ｘが０の場合に
は、GaInＰ層はクラッド層としては不適当であり、図４
に示すように、AlGaＰ層をクラッド層とする。
【００２７】以上の実施例においては、種子結晶基板と
してGaAsP の(100）面あるいは(111）面を使う例で説明
したが、その他任意の面を使用することができる。ま
た、オフ基板であってもジャスト基板であってもよい
が、望ましくは１〜５度のオフアングルを持った基板の
方が表面モホロジーは良好である。
してGaAsP の(100）面あるいは(111）面を使う例で説明
したが、その他任意の面を使用することができる。ま
た、オフ基板であってもジャスト基板であってもよい
が、望ましくは１〜５度のオフアングルを持った基板の
方が表面モホロジーは良好である。
【００２８】
【発明の効果】本発明の半導体材料は、以上説明したよ
うに構成されているので、以下のような効果を奏する。
AlGaＰおよびGaInＰ系層は、液相成長により層を厚く成
長させるのが容易であるから、電極からｐｎ接合界面ま
での距離を調節して電流拡散性を向上させ、ひいては高
輝度化が可能となる。また、ヘテロ構造において、発光
波長より大きなバンドギャップのAlGaＰおよびGaInＰ系
混晶を表面（クラッド）層としているため、活性層から
の発光を吸収せず注入率が高いことから、より高輝度化
が望める。
うに構成されているので、以下のような効果を奏する。
AlGaＰおよびGaInＰ系層は、液相成長により層を厚く成
長させるのが容易であるから、電極からｐｎ接合界面ま
での距離を調節して電流拡散性を向上させ、ひいては高
輝度化が可能となる。また、ヘテロ構造において、発光
波長より大きなバンドギャップのAlGaＰおよびGaInＰ系
混晶を表面（クラッド）層としているため、活性層から
の発光を吸収せず注入率が高いことから、より高輝度化
が望める。
【００２９】特に、クラッド層にZnをドーピングしたも
のは、ヘテロ接合界面よりも結晶性が良好なGaAsＰ基板
の内部にｐｎ接合が形成されることとなり、高輝度化の
他に電気的特性の向上も期待できる。
のは、ヘテロ接合界面よりも結晶性が良好なGaAsＰ基板
の内部にｐｎ接合が形成されることとなり、高輝度化の
他に電気的特性の向上も期待できる。
【００３０】その他、ドーパントを高濃度とすることが
可能であり、GaInＰエピタキシャル層と電極との間の接
触抵抗を減少させることができる。従って、本発明の半
導体材料の上に電極を設けてＬＥＤまたはＬＤを作製し
た場合、電極の密着性およびオーミック性が良好であ
り、その性能および信頼性を著しく向上させることがで
きる。
可能であり、GaInＰエピタキシャル層と電極との間の接
触抵抗を減少させることができる。従って、本発明の半
導体材料の上に電極を設けてＬＥＤまたはＬＤを作製し
た場合、電極の密着性およびオーミック性が良好であ
り、その性能および信頼性を著しく向上させることがで
きる。
【００３１】さらに、GaAsＰ基板の混晶比を適当に選択
することにより、多種多様な格子定数の基板を作製する
ことができ、様々な用途に応用できる。
することにより、多種多様な格子定数の基板を作製する
ことができ、様々な用途に応用できる。
【図１】本発明の一実施例に係る半導体素子材料の断面
図である。
図である。
【図２】本発明の材料を製造する際に使用される結晶成
長装置の概略断面図である。
長装置の概略断面図である。
【図３】変更実施例に係る半導体素子材料の断面図であ
る。
る。
【図４】変更実施例に係る半導体素子材料の断面図であ
る。
る。
【図５】従来のホモ接合型のＬＥＤの断面図である。
１ ：ｎ形ＧａＰ基板
２ ：ｎ形ＧａＡｓＰ組成傾斜層
３ ：ｎ形ＧａＡｓＰ一定組成層
３′ ：ｎ形ＧａＡｓＰ基板
４ ：ｎ形ＴｅドープＧａＡｓＰ活性層
５ ：ｐ形ＺｎドープＧａＩｎＰクラッド
層 ６ ：ｐ形ＺｎドープＧａＡｓＰ活性層 10 ：スライドボート 11ａ、11ｂ、11ｃ：溶液溜 12 ：電気炉 13 ：スライダ 15 ：石英管 16 ：フタ 17 ：スライダ操作棒
層 ６ ：ｐ形ＺｎドープＧａＡｓＰ活性層 10 ：スライドボート 11ａ、11ｂ、11ｃ：溶液溜 12 ：電気炉 13 ：スライダ 15 ：石英管 16 ：フタ 17 ：スライダ操作棒
Claims (4)
- 【請求項１】 GaＰまたはGaAs基板上に、少なくともGa
AsＰ系層およびAlGaＰまたはGaInＰ系層が順次形成され
てなる半導体材料。 - 【請求項２】 GaＰまたはGaAs基板上に、少なくともド
ーパント含有GaAsＰ活性層およびドーパント含有GaInＰ
クラッド層が順次形成されてなる請求項１記載の半導体
材料。 - 【請求項３】 GaＰ基板上に、ＮまたはＯドープGaＰ活
性層およびドーパント含有AlGaＰクラッド層が少なくと
も順次形成されてなる請求項１記載の半導体材料。 - 【請求項４】 該クラッド層に含有されるドーパントが
Znドーパントである請求項２または３記載の半導体材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3198850A JPH0521843A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | シングルヘテロ接合を有する半導体材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3198850A JPH0521843A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | シングルヘテロ接合を有する半導体材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521843A true JPH0521843A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16397947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3198850A Pending JPH0521843A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | シングルヘテロ接合を有する半導体材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521843A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4932169A (en) * | 1989-11-01 | 1990-06-12 | Robert Charbonneau | Inflatable structure |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP3198850A patent/JPH0521843A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4932169A (en) * | 1989-11-01 | 1990-06-12 | Robert Charbonneau | Inflatable structure |
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