JPH0637356A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JPH0637356A JPH0637356A JP18907792A JP18907792A JPH0637356A JP H0637356 A JPH0637356 A JP H0637356A JP 18907792 A JP18907792 A JP 18907792A JP 18907792 A JP18907792 A JP 18907792A JP H0637356 A JPH0637356 A JP H0637356A
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- znse
- type
- conductivity type
- znsse
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光素子に関するもので、ｐ型層に対する接
触抵抗を軽減することで、高い発光効率のｐ−ｎ接合型
青色ＬＥＤまたは青色ＬＤを提供する。 【構成】 ｎ伝導型を有したＺｎＳｅ結晶１１上に、Ｃ
ｄＺｎＳｅとＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを交互に積層し
た構造１２を有する。前記ＣｄＺｎＳｅとＺｎＳｅまた
はＺｎＳＳｅを交互に積層した構造１２上に、ｐ伝導型
を有したＺｎＳｅ１３を有する。前記ｐ伝導型を有した
ＺｎＳｅ１３上にｐ伝導型を有したＺｎＴｅ１４を有す
る。前記ｐ伝導型を有したＺｎＴｅ１４に正電極、前記
ｎ伝導型を有したＺｎＳｅ結晶１１に負電極を備えてい
る。
触抵抗を軽減することで、高い発光効率のｐ−ｎ接合型
青色ＬＥＤまたは青色ＬＤを提供する。 【構成】 ｎ伝導型を有したＺｎＳｅ結晶１１上に、Ｃ
ｄＺｎＳｅとＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを交互に積層し
た構造１２を有する。前記ＣｄＺｎＳｅとＺｎＳｅまた
はＺｎＳＳｅを交互に積層した構造１２上に、ｐ伝導型
を有したＺｎＳｅ１３を有する。前記ｐ伝導型を有した
ＺｎＳｅ１３上にｐ伝導型を有したＺｎＴｅ１４を有す
る。前記ｐ伝導型を有したＺｎＴｅ１４に正電極、前記
ｎ伝導型を有したＺｎＳｅ結晶１１に負電極を備えてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表示装置などに用いら
れる発光ダイオードや半導体レーザに関するものであ
る。
れる発光ダイオードや半導体レーザに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】最近、壁掛けテレビなどのディスプレー
用光源として、実用上十分な輝度と効率をもつ青色発光
ダイオード（ＬＥＤ）や青色半導体レーザ（ＬＤ）の開
発が望まれている。II−VI族化合物半導体であるＺｎＳ
ｅやＺｎＳまたはＺｎＳＳｅは、バンドギャップが室温
で２.７〜３.７eVあり、直接遷移型のバンド構造を有す
ることから、青色ＬＥＤ用半導体材料として期待されて
いる。一般に、高輝度、高効率の青色ＬＥＤを実現する
ためには、これらの材料に不純物を添加して伝導型の制
御をおこない、ｐ−ｎ接合構造を形成する必要がある。
しかし、ＺｎＳｅ、ＺｎＳまたはその混晶は、ともに低
抵抗のｐ型伝導が得にくい材料であることが知られてお
り、さらにｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳのための電極用金
属もあまり調べられていないのが現状である。
用光源として、実用上十分な輝度と効率をもつ青色発光
ダイオード（ＬＥＤ）や青色半導体レーザ（ＬＤ）の開
発が望まれている。II−VI族化合物半導体であるＺｎＳ
ｅやＺｎＳまたはＺｎＳＳｅは、バンドギャップが室温
で２.７〜３.７eVあり、直接遷移型のバンド構造を有す
ることから、青色ＬＥＤ用半導体材料として期待されて
いる。一般に、高輝度、高効率の青色ＬＥＤを実現する
ためには、これらの材料に不純物を添加して伝導型の制
御をおこない、ｐ−ｎ接合構造を形成する必要がある。
しかし、ＺｎＳｅ、ＺｎＳまたはその混晶は、ともに低
抵抗のｐ型伝導が得にくい材料であることが知られてお
り、さらにｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳのための電極用金
属もあまり調べられていないのが現状である。
【０００３】現在までに、低抵抗ｐ型をめざして新しい
アクセプター不純物の検討が数多くなされてき、ＺｎＳ
ｅ中にＮやＬｉを添加することで、青色ＬＥＤが得られ
たとの報告もいくつかある（参考文献：J. Nishizawa e
t al.;ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス J.
Appl. Phys. 59(1986)2256., A. Ohki et al.;ジャー
ナル・オブ・クリスタル・グロウス J. Cryst. Growth
93(1988)692.,Y. Yasuda et al.;アプライド・フィジ
クス・レターズ Appl. Phys. Lett. 52(1988)57.）。
アクセプター不純物の検討が数多くなされてき、ＺｎＳ
ｅ中にＮやＬｉを添加することで、青色ＬＥＤが得られ
たとの報告もいくつかある（参考文献：J. Nishizawa e
t al.;ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス J.
Appl. Phys. 59(1986)2256., A. Ohki et al.;ジャー
ナル・オブ・クリスタル・グロウス J. Cryst. Growth
93(1988)692.,Y. Yasuda et al.;アプライド・フィジ
クス・レターズ Appl. Phys. Lett. 52(1988)57.）。
【０００４】従来例として、ＺｎＳｅ中にＮ不純物を添
加して得られたｐ−ｎ接合型青色ＬＥＤの構造を図６に
示す。６１はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓ基板、６２
はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＳｅエピタキシャル層、６
３はＮをドープしたｐ型ＺｎＳｅエピタキシャル層、６
４および６５はそれぞれＡｕおよびＡｕＳｎ電極であ
る。このｐ−ｎ接合構造に順方向のバイアスをかける
と、少数キャリアが注入されて発光が得られる。
加して得られたｐ−ｎ接合型青色ＬＥＤの構造を図６に
示す。６１はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓ基板、６２
はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＳｅエピタキシャル層、６
３はＮをドープしたｐ型ＺｎＳｅエピタキシャル層、６
４および６５はそれぞれＡｕおよびＡｕＳｎ電極であ
る。このｐ−ｎ接合構造に順方向のバイアスをかける
と、少数キャリアが注入されて発光が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題を以下に述べる。 （１）従来はｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅに直接Ａｕ
等を接触させ（例えばＡｕ等を蒸着し）ｐ型電極を得て
いたが、ｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅとＡｕとでは良
好なオーム性接触を得ることは困難であり、Ａｕとｐ型
ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅの接触抵抗が高くなるため、
その結果ＬＥＤやＬＤの駆動電圧も１０Ｖ以上と極めて
高くなってしまう。 （２）Ａｕとの接触抵抗が高いため、駆動電流を流すと
放熱し、したがって室温における連続レーザ発振は困難
である。
する課題を以下に述べる。 （１）従来はｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅに直接Ａｕ
等を接触させ（例えばＡｕ等を蒸着し）ｐ型電極を得て
いたが、ｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅとＡｕとでは良
好なオーム性接触を得ることは困難であり、Ａｕとｐ型
ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅの接触抵抗が高くなるため、
その結果ＬＥＤやＬＤの駆動電圧も１０Ｖ以上と極めて
高くなってしまう。 （２）Ａｕとの接触抵抗が高いため、駆動電流を流すと
放熱し、したがって室温における連続レーザ発振は困難
である。
【０００６】そこで本発明は、電極における接触抵抗を
軽減することで、高密度のキャリアの注入と高い効率の
青色発光が得られ、高輝度、高発光効率の青色発光素子
を提供することを目的とする。
軽減することで、高密度のキャリアの注入と高い効率の
青色発光が得られ、高輝度、高発光効率の青色発光素子
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段は次の通りである。 （１）ｎ伝導型を有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅ結晶
上に、ＣｄＺｎＳｅとＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを交互
に積層した構造を有し、前記ＣｄＺｎＳｅとＺｎＳｅま
たはＺｎＳＳｅを交互に積層した構造上に、ｐ伝導型を
有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを有し、前記ｐ伝導型
を有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅ上にｐ伝導型を有し
たＺｎＴｅを有し、前記ｐ伝導型を有したＺｎＴｅに正
電極、前記ｎ伝導型を有したＺｎＳｅ結晶に負電極を備
えたことを特徴とする発光素子とすることである。 （２）ｎ伝導型を有したＧａＡｓ基板上にｎ伝導型を有
したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを有し、前記ｎ伝導型を
有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅ上に、ＣｄＺｎＳｅと
ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを交互に積層した構造を有
し、前記ＣｄＺｎＳｅとＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを交
互に積層した構造上に、ｐ伝導型を有したＺｎＳｅまた
はＺｎＳＳｅを有し、前記ｐ伝導型を有したＺｎＳｅま
たはＺｎＳＳｅ上にｐ伝導型を有したＺｎＴｅを有し、
前記ｐ伝導型を有したＺｎＴｅに正電極、前記ｎ伝導型
を有したＧａＡｓ基板に負電極を備えたことを特徴とす
る発光素子とすることである。
段は次の通りである。 （１）ｎ伝導型を有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅ結晶
上に、ＣｄＺｎＳｅとＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを交互
に積層した構造を有し、前記ＣｄＺｎＳｅとＺｎＳｅま
たはＺｎＳＳｅを交互に積層した構造上に、ｐ伝導型を
有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを有し、前記ｐ伝導型
を有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅ上にｐ伝導型を有し
たＺｎＴｅを有し、前記ｐ伝導型を有したＺｎＴｅに正
電極、前記ｎ伝導型を有したＺｎＳｅ結晶に負電極を備
えたことを特徴とする発光素子とすることである。 （２）ｎ伝導型を有したＧａＡｓ基板上にｎ伝導型を有
したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを有し、前記ｎ伝導型を
有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅ上に、ＣｄＺｎＳｅと
ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを交互に積層した構造を有
し、前記ＣｄＺｎＳｅとＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを交
互に積層した構造上に、ｐ伝導型を有したＺｎＳｅまた
はＺｎＳＳｅを有し、前記ｐ伝導型を有したＺｎＳｅま
たはＺｎＳＳｅ上にｐ伝導型を有したＺｎＴｅを有し、
前記ｐ伝導型を有したＺｎＴｅに正電極、前記ｎ伝導型
を有したＧａＡｓ基板に負電極を備えたことを特徴とす
る発光素子とすることである。
【０００８】
【作用】本発明は上記の手段により次の作用を有する。 （１）ｐ型ＺｎＴｅにＡｕ電極を接触した場合、その接
触抵抗は極めて低く、さらにｐ型ＺｎＴｅとｐ型ＺｎＳ
ｅまたはＺｎＳＳｅとの接触抵抗も低いため、結果とし
てｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅとＡｕ電極との間に良
好なオーム性接触が容易に得られる。 （２）ｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅとｐ型電極との間
に良好なオーム性接触が得られれば、放熱も少なくなる
ため高密度のキャリア注入が可能となり、発光効率も向
上し、室温連続レーザ発振も可能となる。 （３）あらかじめ電子デバイスや光デバイスを形成した
ＧａＡｓを基板として用いることで、青色ＬＥＤやＬＤ
とこれらの電子デバイスや光デバイス（例えばＧａＡｓ
ＦＥＴ）との集積化を可能とする。
触抵抗は極めて低く、さらにｐ型ＺｎＴｅとｐ型ＺｎＳ
ｅまたはＺｎＳＳｅとの接触抵抗も低いため、結果とし
てｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅとＡｕ電極との間に良
好なオーム性接触が容易に得られる。 （２）ｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅとｐ型電極との間
に良好なオーム性接触が得られれば、放熱も少なくなる
ため高密度のキャリア注入が可能となり、発光効率も向
上し、室温連続レーザ発振も可能となる。 （３）あらかじめ電子デバイスや光デバイスを形成した
ＧａＡｓを基板として用いることで、青色ＬＥＤやＬＤ
とこれらの電子デバイスや光デバイス（例えばＧａＡｓ
ＦＥＴ）との集積化を可能とする。
【０００９】
【実施例】本発明の第１の実施例を図面に基づいて説明
する。図１（ａ）は、ＺｎＳｅ青色半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）の構造断面図を示す。１１はＩドープｎ型ＺｎＳｅ
基板、１２はＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層、
１３はＮドープｐ型ＺｎＳｅ層、１４は３ｎｍ厚のＳｂ
ドープｐ型ＺｎＴｅ層である。ＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ
多重量子井戸層１２を構成するＣｄＺｎＳｅ１２１とＺ
ｎＳｅ１２２の層厚はどちらも１０nmとした。ＣｄＺｎ
Ｓｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層１２の実効的バンドギャ
ップは、ヘテロ接合によって形成されるポテンシャル井
戸中の量子準位により決定される。この井戸中に形成さ
れる量子準位の深さは井戸層および障壁層の膜厚に依存
するため、ＣｄＺｎＳｅおよびＺｎＳｅの各層の膜厚を
変えることによって、実効的バンドギャップを変化でき
る。本実施例では第１の多重量子井戸１２の実効的な吸
収端は、それぞれ５２０nmとなった。Ｉドープｎ型Ｚｎ
Ｓｅ１１の電子濃度、Ｎドープｐ型ＺｎＳｅ１３および
Ｓｂドープｐ型ＺｎＴｅ１４の濃度はともに１×１０18
cm-3である。１５および１６はそれぞれＡｕおよびＩｎ
電極である。本実施例のように、ｐ型ＺｎＴｅにＡｕ電
極を接触した場合、その接触抵抗は極めて低くなる。ま
たｐ型ＺｎＴｅとｐ型ＺｎＳｅとの接触抵抗も低い。し
たがってｐ型ＺｎＳｅとＡｕ電極との直列抵抗も低くな
り、良好なオーム性接触が得られた。結果としてｐ型Ｚ
ｎＳｅとｐ型電極との間に良好なオーム性接触が得られ
れば、接触抵抗による放熱も少なくなるため高密度のキ
ャリア注入が可能となり、発光効率も向上し、室温連続
レーザ発振も可能となった。本構造のＬＤによって、駆
動電圧５Ｖで波長約５２０nmでの連続レーザ発振が室温
において得られた。
する。図１（ａ）は、ＺｎＳｅ青色半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）の構造断面図を示す。１１はＩドープｎ型ＺｎＳｅ
基板、１２はＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層、
１３はＮドープｐ型ＺｎＳｅ層、１４は３ｎｍ厚のＳｂ
ドープｐ型ＺｎＴｅ層である。ＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ
多重量子井戸層１２を構成するＣｄＺｎＳｅ１２１とＺ
ｎＳｅ１２２の層厚はどちらも１０nmとした。ＣｄＺｎ
Ｓｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層１２の実効的バンドギャ
ップは、ヘテロ接合によって形成されるポテンシャル井
戸中の量子準位により決定される。この井戸中に形成さ
れる量子準位の深さは井戸層および障壁層の膜厚に依存
するため、ＣｄＺｎＳｅおよびＺｎＳｅの各層の膜厚を
変えることによって、実効的バンドギャップを変化でき
る。本実施例では第１の多重量子井戸１２の実効的な吸
収端は、それぞれ５２０nmとなった。Ｉドープｎ型Ｚｎ
Ｓｅ１１の電子濃度、Ｎドープｐ型ＺｎＳｅ１３および
Ｓｂドープｐ型ＺｎＴｅ１４の濃度はともに１×１０18
cm-3である。１５および１６はそれぞれＡｕおよびＩｎ
電極である。本実施例のように、ｐ型ＺｎＴｅにＡｕ電
極を接触した場合、その接触抵抗は極めて低くなる。ま
たｐ型ＺｎＴｅとｐ型ＺｎＳｅとの接触抵抗も低い。し
たがってｐ型ＺｎＳｅとＡｕ電極との直列抵抗も低くな
り、良好なオーム性接触が得られた。結果としてｐ型Ｚ
ｎＳｅとｐ型電極との間に良好なオーム性接触が得られ
れば、接触抵抗による放熱も少なくなるため高密度のキ
ャリア注入が可能となり、発光効率も向上し、室温連続
レーザ発振も可能となった。本構造のＬＤによって、駆
動電圧５Ｖで波長約５２０nmでの連続レーザ発振が室温
において得られた。
【００１０】次に、作製の工程の一例を図２を用いて説
明する。本実施例ではＺｎＳｅ１１の成長方法として、
ヨウ素輸送法を採用した。まずヨウ素輸送法による成長
について説明する。まず、ＺｎＳｅの粉末を高純度水素
中で８５０℃、３時間還元処理を行った後、石英アンプ
ル等の中に１×１０-6Torr程度で真空封入し１０００
℃、５０時間焼成した。これを原料として用いた。ま
た、鏡面ラップし、化学エッチを施した（１１１）面を
もつＺｎＳｅ単結晶を種結晶として用いた。成長用アン
プルの体積に対して５mg／cm2の分量のヨウ素ととも
に、この焼成したＺｎＳｅと種結晶ＺｎＳｅを成長用ア
ンプルに封入し、封管中で成長を行った。成長用アンプ
ルにおいて焼成したＺｎＳｅの部分の温度は８５０℃と
し、ＺｎＳｅ種結晶の部分の温度は８４０℃として温度
勾配をつけ、１０日程度の成長を行った。得られた結晶
のへき開面（１１０）を沸騰した５０％のＮａＯＨ水溶
液で２０分間処理することによって、二等辺三角形のエ
ッチピットが得られる。結晶中の積層欠陥は（１１０）
面内では双晶境界となって現れ、これをはさんで二等辺
三角形のエッチピットの方向が変わるが、本発明で用い
た成長方法で得た結晶ではエッチピットの方向がそろっ
ており、積層欠陥の濃度が小さいことが確認された。
明する。本実施例ではＺｎＳｅ１１の成長方法として、
ヨウ素輸送法を採用した。まずヨウ素輸送法による成長
について説明する。まず、ＺｎＳｅの粉末を高純度水素
中で８５０℃、３時間還元処理を行った後、石英アンプ
ル等の中に１×１０-6Torr程度で真空封入し１０００
℃、５０時間焼成した。これを原料として用いた。ま
た、鏡面ラップし、化学エッチを施した（１１１）面を
もつＺｎＳｅ単結晶を種結晶として用いた。成長用アン
プルの体積に対して５mg／cm2の分量のヨウ素ととも
に、この焼成したＺｎＳｅと種結晶ＺｎＳｅを成長用ア
ンプルに封入し、封管中で成長を行った。成長用アンプ
ルにおいて焼成したＺｎＳｅの部分の温度は８５０℃と
し、ＺｎＳｅ種結晶の部分の温度は８４０℃として温度
勾配をつけ、１０日程度の成長を行った。得られた結晶
のへき開面（１１０）を沸騰した５０％のＮａＯＨ水溶
液で２０分間処理することによって、二等辺三角形のエ
ッチピットが得られる。結晶中の積層欠陥は（１１０）
面内では双晶境界となって現れ、これをはさんで二等辺
三角形のエッチピットの方向が変わるが、本発明で用い
た成長方法で得た結晶ではエッチピットの方向がそろっ
ており、積層欠陥の濃度が小さいことが確認された。
【００１１】次に、こうして得られた図２（ａ）のＺｎ
Ｓｅ結晶１１上に分子線エピタキシ成長（以下、ＭＢＥ
と記す。）法によりＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳe多重量子井
戸構造１２を形成した（図２（ｂ））。ＣｄＺｎＳｅ／
ＺｎＳｅ多重量子井戸層１２を構成するＣｄＺｎＳｅ層
１２１の原料には亜鉛、カドミウムおよびセレン、Ｚｎ
Ｓｅ層１２２の原料には亜鉛およびセレンを用いた。基
板温度は３５０〜４５０℃とした。まず、沸騰した５０
％ＮａＯＨ水溶液のエッチャントによりＺｎＳｅ基板１
１の表面酸化膜を除去する。この際、まずリアクティブ
イオンエッチ法などを用いて表面をエッチングした後、
５０％ＮａＯＨ水溶液によりドライエッチによるダメー
ジと表面酸化膜を取り除けば、さらにエピタキシャル膜
の品質が向上する。次に図２（ｂ）に示すように、Ｃｄ
ＺｎＳｅ層１２１を１０nm、ＺｎＳｅ層１２２を１０n
m、原料の分子線を交互照射することにより交互に３周
期成長させた。ＣｄＺｎＳｅ層１２１の成長およびＺｎ
Ｓｅ層１２２の成長のどちらの後にも、ヘテロ界面の急
峻性を増すために２秒間の成長中断時間をもうけ、その
後に次の成長を行った。次に図２（ｃ）のようにＮドー
プｐ型ＺｎＳｅ層１３を形成した。原料には亜鉛および
セレンを用い、ドーパントであるＮの原料にはプラズマ
化したＮを用いた。さらに次には図２（ｄ）のようにＳ
ｂドープｐ型ＺｎＴｅ１４を形成した。原料には亜鉛お
よびテルルを用い、ドーパント原料にはＳｂを用いた。
その後、電極の形成には図２（ｅ）に示すように本積層
構造にＳｉＯ2膜１７とＡｕ電極１５をフォトリソグラ
フィーと蒸着法をもちいて順次形成してＡｕ電極ストラ
イプを形成し、ｎ型ＺｎＳｅ基板にはＩｎ電極を蒸着法
をもちいて形成した。さらに図２（ｆ）に示すようにＺ
ｎＳｅ端面へき界によりキャビティ１８を形成すること
により、半導体レーザとした。
Ｓｅ結晶１１上に分子線エピタキシ成長（以下、ＭＢＥ
と記す。）法によりＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳe多重量子井
戸構造１２を形成した（図２（ｂ））。ＣｄＺｎＳｅ／
ＺｎＳｅ多重量子井戸層１２を構成するＣｄＺｎＳｅ層
１２１の原料には亜鉛、カドミウムおよびセレン、Ｚｎ
Ｓｅ層１２２の原料には亜鉛およびセレンを用いた。基
板温度は３５０〜４５０℃とした。まず、沸騰した５０
％ＮａＯＨ水溶液のエッチャントによりＺｎＳｅ基板１
１の表面酸化膜を除去する。この際、まずリアクティブ
イオンエッチ法などを用いて表面をエッチングした後、
５０％ＮａＯＨ水溶液によりドライエッチによるダメー
ジと表面酸化膜を取り除けば、さらにエピタキシャル膜
の品質が向上する。次に図２（ｂ）に示すように、Ｃｄ
ＺｎＳｅ層１２１を１０nm、ＺｎＳｅ層１２２を１０n
m、原料の分子線を交互照射することにより交互に３周
期成長させた。ＣｄＺｎＳｅ層１２１の成長およびＺｎ
Ｓｅ層１２２の成長のどちらの後にも、ヘテロ界面の急
峻性を増すために２秒間の成長中断時間をもうけ、その
後に次の成長を行った。次に図２（ｃ）のようにＮドー
プｐ型ＺｎＳｅ層１３を形成した。原料には亜鉛および
セレンを用い、ドーパントであるＮの原料にはプラズマ
化したＮを用いた。さらに次には図２（ｄ）のようにＳ
ｂドープｐ型ＺｎＴｅ１４を形成した。原料には亜鉛お
よびテルルを用い、ドーパント原料にはＳｂを用いた。
その後、電極の形成には図２（ｅ）に示すように本積層
構造にＳｉＯ2膜１７とＡｕ電極１５をフォトリソグラ
フィーと蒸着法をもちいて順次形成してＡｕ電極ストラ
イプを形成し、ｎ型ＺｎＳｅ基板にはＩｎ電極を蒸着法
をもちいて形成した。さらに図２（ｆ）に示すようにＺ
ｎＳｅ端面へき界によりキャビティ１８を形成すること
により、半導体レーザとした。
【００１２】尚、本発明の第１の実施例において、基板
にｎ型ＺｎＳｅ基板を用いたが、ｎ型ＺｎＳ基板やｎ型
ＺｎＳＳｅ基板でも同様に利用でき、これらの基板はヨ
ウ素輸送法によって容易に得られる。また、ＺｎＳｅ基
板上にｎ型ＺｎＳｅ層を形成したものをＺｎＳｅ１１の
代わりに用いても同様な効果が期待できる。
にｎ型ＺｎＳｅ基板を用いたが、ｎ型ＺｎＳ基板やｎ型
ＺｎＳＳｅ基板でも同様に利用でき、これらの基板はヨ
ウ素輸送法によって容易に得られる。また、ＺｎＳｅ基
板上にｎ型ＺｎＳｅ層を形成したものをＺｎＳｅ１１の
代わりに用いても同様な効果が期待できる。
【００１３】一般に、ＺｎＳｅ結晶の融点は非常に高
く、融点付近の温度での蒸気圧も非常に高いため、従来
の結晶成長法では高品質のＺｎＳｅ結晶は作ることが難
しかった。そこで、本発明の第１の実施例ではヨウ素を
用いた気相成長方法を用いて低い成長温度で高品質のＺ
ｎＳｅ結晶を作製した。しかし、このヨウ素を用いた方
法では、現在のところ最大で３ｃｍ角の結晶が限度であ
る。コストや大面積化を考えた場合、さらに高品質で大
面積のものが安価に得られる結晶をＺｎＳｅ結晶の代わ
りに用いることが期待される。ＺｎＳｅ結晶と格子定数
が近いという点ではＧａＡｓ結晶が有望であり、成長前
の前処理が容易であることやＦＥＴやレーザ素子との集
積化のメリットなどからもＧａＡｓ結晶が基板としても
っとも有望と考えられる。また、ＧａＡｓとＺｎＳｅと
の格子不整合は約０．２７％であり、不整合率は小さ
く、品質の良い結晶が得やすい。ＺｎＳｅ結晶より簡単
に手にはいるＧａＡｓ基板を用いることにより、ＺｎＳ
ｅ結晶のかわりに、ｎ型ＧａＡｓ基板上にＭＢＥ法によ
り形成したｎ型ＺｎＳ、ｎ型ＺｎＳｅまたはｎ型ＺｎＳ
Ｓｅエピタキシャル層を用いることで図１の実施例に示
した構造をＧａＡｓ基板上に作ることができる。次に第
３の実施例を図面に基づいて説明する。図３において、
３１はＳｉドープｎ型ＧａＡｓ基板、３２はＣｌドープ
ｎ型ＺｎＳｅ層、３３はＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ多重量
子井戸層、３４はＮドープｐ型ＺｎＳｅ層、３５は３ｎ
ｍ厚のＳｂドープｐ型ＺｎＴｅ層である。ＣｄＺｎＳｅ
／ＺｎＳｅ多重量子井戸層３３を構成するＣｄＺｎＳｅ
３３１とＺｎＳｅ３３２の層厚はどちらも１０nmとし
た。ＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層３３の実効
的バンドギャップは、ヘテロ接合によって形成されるポ
テンシャル井戸中の量子準位により決定される。本実施
例では多重量子井戸３３の実効的な吸収端は、それぞれ
５２０nmとなった。Ｃｌドープｎ型ＺｎＳｅ３２の電子
濃度、Ｎドープｐ型ＺｎＳｅ３４およびＳｂドープｐ型
ＺｎＴｅ３５の濃度はともに１×１０18cm-3である。３
６および３７はそれぞれＡｕおよびＡｕＳｎ電極であ
る。本実施例においても、ｐ型ＺｎＴｅにＡｕ電極を接
触した場合、その接触抵抗は極めて低くなる。またｐ型
ＺｎＴｅとｐ型ＺｎＳｅとの接触抵抗も低い。したがっ
てｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅとＡｕ電極との直列抵
抗も低くなり、良好なオーム性接触が得られた。結果と
してｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅとｐ型電極との間に
良好なオーム性接触が得られることで、放熱も少なくな
り高密度のキャリア注入が可能となり、発光効率も向上
して、室温連続レーザ発振も可能となった。本構造のＬ
Ｄによっても、駆動電圧５Ｖで波長約５２０nmでの連続
レーザ発振が室温において得られた。
く、融点付近の温度での蒸気圧も非常に高いため、従来
の結晶成長法では高品質のＺｎＳｅ結晶は作ることが難
しかった。そこで、本発明の第１の実施例ではヨウ素を
用いた気相成長方法を用いて低い成長温度で高品質のＺ
ｎＳｅ結晶を作製した。しかし、このヨウ素を用いた方
法では、現在のところ最大で３ｃｍ角の結晶が限度であ
る。コストや大面積化を考えた場合、さらに高品質で大
面積のものが安価に得られる結晶をＺｎＳｅ結晶の代わ
りに用いることが期待される。ＺｎＳｅ結晶と格子定数
が近いという点ではＧａＡｓ結晶が有望であり、成長前
の前処理が容易であることやＦＥＴやレーザ素子との集
積化のメリットなどからもＧａＡｓ結晶が基板としても
っとも有望と考えられる。また、ＧａＡｓとＺｎＳｅと
の格子不整合は約０．２７％であり、不整合率は小さ
く、品質の良い結晶が得やすい。ＺｎＳｅ結晶より簡単
に手にはいるＧａＡｓ基板を用いることにより、ＺｎＳ
ｅ結晶のかわりに、ｎ型ＧａＡｓ基板上にＭＢＥ法によ
り形成したｎ型ＺｎＳ、ｎ型ＺｎＳｅまたはｎ型ＺｎＳ
Ｓｅエピタキシャル層を用いることで図１の実施例に示
した構造をＧａＡｓ基板上に作ることができる。次に第
３の実施例を図面に基づいて説明する。図３において、
３１はＳｉドープｎ型ＧａＡｓ基板、３２はＣｌドープ
ｎ型ＺｎＳｅ層、３３はＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ多重量
子井戸層、３４はＮドープｐ型ＺｎＳｅ層、３５は３ｎ
ｍ厚のＳｂドープｐ型ＺｎＴｅ層である。ＣｄＺｎＳｅ
／ＺｎＳｅ多重量子井戸層３３を構成するＣｄＺｎＳｅ
３３１とＺｎＳｅ３３２の層厚はどちらも１０nmとし
た。ＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層３３の実効
的バンドギャップは、ヘテロ接合によって形成されるポ
テンシャル井戸中の量子準位により決定される。本実施
例では多重量子井戸３３の実効的な吸収端は、それぞれ
５２０nmとなった。Ｃｌドープｎ型ＺｎＳｅ３２の電子
濃度、Ｎドープｐ型ＺｎＳｅ３４およびＳｂドープｐ型
ＺｎＴｅ３５の濃度はともに１×１０18cm-3である。３
６および３７はそれぞれＡｕおよびＡｕＳｎ電極であ
る。本実施例においても、ｐ型ＺｎＴｅにＡｕ電極を接
触した場合、その接触抵抗は極めて低くなる。またｐ型
ＺｎＴｅとｐ型ＺｎＳｅとの接触抵抗も低い。したがっ
てｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅとＡｕ電極との直列抵
抗も低くなり、良好なオーム性接触が得られた。結果と
してｐ型ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅとｐ型電極との間に
良好なオーム性接触が得られることで、放熱も少なくな
り高密度のキャリア注入が可能となり、発光効率も向上
して、室温連続レーザ発振も可能となった。本構造のＬ
Ｄによっても、駆動電圧５Ｖで波長約５２０nmでの連続
レーザ発振が室温において得られた。
【００１４】次に本発明の第４の実施例である製造の工
程の一例を図４を用いて説明する。まず、ＧａＡｓ基板
の酸化膜を除去した後、図４（ｂ）のように例えばＭＢ
Ｅ法により、原料に亜鉛とセレン、ドーパント原料に塩
化亜鉛を用いて、成長温度３５０〜４５０℃でＺｎＳｅ
層４２を成長させた。これによりキャリア濃度ｎ〜１×
１０18cm-3のＣｌドープｎ型ＺｎＳｅが得られる。また
ドーパントとしてＩ、Ａｌ、Ｇａ等を用いてもｎ型結晶
が得られる。次に図４（ｃ）に示すように、ＣｄＺｎＳ
ｅ層１２１を１０nm、ＺｎＳｅ層１２２を１０nm、原料
の分子線を交互照射することにより交互に３周期成長さ
せた。ＣｄＺｎＳｅ層１２１の成長およびＺｎＳｅ層１
２２の成長のどちらの後にも、ヘテロ界面の急峻性を増
すために２秒間の成長中断時間をもうけ、その後に次の
成長を行った。次に図４（ｄ）のようにＮドープｐ型Ｚ
ｎＳｅ層３４を形成した。原料には亜鉛およびセレンを
用い、ドーパントであるＮの原料にはプラズマ化したＮ
を用いた。さらに次には図４（ｅ）のようにＳｂドープ
ｐ型ＺｎＴｅ３５を形成した。原料には亜鉛およびテル
ルを用い、ドーパント原料にはＳｂを用いた。その後ｐ
型ＺｎＳｅの電極の形成には図４（ｆ）に示すように本
積層構造にＳｉＯ2膜３８とＡｕ電極３６をフォトリソ
グラフィーと蒸着法をもちいて順次形成して電極ストラ
イプを形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板３１の電極の形成はＡ
ｕＳｎの蒸着法を用いた。次に図４（ｇ）に示すように
端面へき界によりキャビティ３９を形成することによ
り、半導体レーザとした。
程の一例を図４を用いて説明する。まず、ＧａＡｓ基板
の酸化膜を除去した後、図４（ｂ）のように例えばＭＢ
Ｅ法により、原料に亜鉛とセレン、ドーパント原料に塩
化亜鉛を用いて、成長温度３５０〜４５０℃でＺｎＳｅ
層４２を成長させた。これによりキャリア濃度ｎ〜１×
１０18cm-3のＣｌドープｎ型ＺｎＳｅが得られる。また
ドーパントとしてＩ、Ａｌ、Ｇａ等を用いてもｎ型結晶
が得られる。次に図４（ｃ）に示すように、ＣｄＺｎＳ
ｅ層１２１を１０nm、ＺｎＳｅ層１２２を１０nm、原料
の分子線を交互照射することにより交互に３周期成長さ
せた。ＣｄＺｎＳｅ層１２１の成長およびＺｎＳｅ層１
２２の成長のどちらの後にも、ヘテロ界面の急峻性を増
すために２秒間の成長中断時間をもうけ、その後に次の
成長を行った。次に図４（ｄ）のようにＮドープｐ型Ｚ
ｎＳｅ層３４を形成した。原料には亜鉛およびセレンを
用い、ドーパントであるＮの原料にはプラズマ化したＮ
を用いた。さらに次には図４（ｅ）のようにＳｂドープ
ｐ型ＺｎＴｅ３５を形成した。原料には亜鉛およびテル
ルを用い、ドーパント原料にはＳｂを用いた。その後ｐ
型ＺｎＳｅの電極の形成には図４（ｆ）に示すように本
積層構造にＳｉＯ2膜３８とＡｕ電極３６をフォトリソ
グラフィーと蒸着法をもちいて順次形成して電極ストラ
イプを形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板３１の電極の形成はＡ
ｕＳｎの蒸着法を用いた。次に図４（ｇ）に示すように
端面へき界によりキャビティ３９を形成することによ
り、半導体レーザとした。
【００１５】例えば上述のようにｎ型ＧａＡｓ基板を用
いる場合は、その上に形成する結晶としてＺｎＳＳｅエ
ピタキシャル層を用いれば、格子整合可能となり品質の
向上がはかれる。
いる場合は、その上に形成する結晶としてＺｎＳＳｅエ
ピタキシャル層を用いれば、格子整合可能となり品質の
向上がはかれる。
【００１６】尚、図５に示すように、本発明は、あらか
じめ電子デバイスや光デバイスを形成したＧａＡｓを基
板として用いることで、青色ＬＤ５１とこれらの電子デ
バイスや光デバイス（例えばＧａＡｓＦＥＴ５２）との
集積化を可能とするものである。ＧａＡｓＦＥＴ５２は
青色ＬＤ５１の駆動回路に用いている。
じめ電子デバイスや光デバイスを形成したＧａＡｓを基
板として用いることで、青色ＬＤ５１とこれらの電子デ
バイスや光デバイス（例えばＧａＡｓＦＥＴ５２）との
集積化を可能とするものである。ＧａＡｓＦＥＴ５２は
青色ＬＤ５１の駆動回路に用いている。
【００１７】
【発明の効果】本発明の効果は、本発明によれば、ｐ伝
導層に対して良好なオーム性接触を容易に得ることがで
き、高密度のキャリアの注入と高い効率の青色発光が得
られるという効果がある。そのため、従来にないＬＥＤ
や半導体レーザなどの高輝度、高効率の青色発光素子が
実現でき、工業的価値は極めて高い。
導層に対して良好なオーム性接触を容易に得ることがで
き、高密度のキャリアの注入と高い効率の青色発光が得
られるという効果がある。そのため、従来にないＬＥＤ
や半導体レーザなどの高輝度、高効率の青色発光素子が
実現でき、工業的価値は極めて高い。
【図１】本発明の第１の実施例である青色ＬＤの構造断
面図
面図
【図２】本発明の第２の実施例である青色ＬＤの製造工
程断面図
程断面図
【図３】本発明の第３の実施例である青色ＬＤの構造断
面図
面図
【図４】本発明の第４の実施例である青色ＬＤの製造工
程断面図
程断面図
【図５】本発明の第５の実施例である青色ＬＤとＧａＡ
ｓ素子との集積化素子の構造断面図
ｓ素子との集積化素子の構造断面図
【図６】ＺｎＳｅを用いた従来のＬＥＤの構造断面図
１１ Ｉドープｎ型ＺｎＳｅ基板 １２ ＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層 １３ Ｎドープｐ型ＺｎＳｅ層 １４ Ｓｂドープｐ型ＺｎＴｅ層 １５ Ａｕ電極 １６ Ｉｎ電極 １７ ＳｉＯ2膜 ３１ Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板 ３２ Ｃｌドープｎ型ＺｎＳｅ層 ３３ ＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸層 ３４ Ｎドープｐ型ＺｎＳｅ層 ３５ Ｓｂドープｐ型ＺｎＴｅ層 ３６ Ａｕ電極 ３７ ＡｕＳｎ電極 ３８ ＳｉＯ2膜
Claims (3)
- 【請求項１】ｎ伝導型を有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳ
ｅ結晶上に、ＣｄＺｎＳｅとＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅ
を交互に積層した構造を有し、前記ＣｄＺｎＳｅとＺｎ
ＳｅまたはＺｎＳＳｅを交互に積層した構造上に、ｐ伝
導型を有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを有し、前記ｐ
伝導型を有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅ上にｐ伝導型
を有したＺｎＴｅを有し、前記ｐ伝導型を有したＺｎＴ
ｅに正電極、前記ｎ伝導型を有したＺｎＳｅ結晶に負電
極を備えたことを特徴とする発光素子。 - 【請求項２】ｎ伝導型を有したＧａＡｓ基板上にｎ伝導
型を有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを有し、前記ｎ伝
導型を有したＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅ上に、ＣｄＺｎ
ＳｅとＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅを交互に積層した構造
を有し、前記ＣｄＺｎＳｅとＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅ
を交互に積層した構造上に、ｐ伝導型を有したＺｎＳｅ
またはＺｎＳＳｅを有し、前記ｐ伝導型を有したＺｎＳ
ｅまたはＺｎＳＳｅ上にｐ伝導型を有したＺｎＴｅを有
し、前記ｐ伝導型を有したＺｎＴｅに正電極、前記ｎ伝
導型を有したＧａＡｓ基板に負電極を備えたことを特徴
とする発光素子。 - 【請求項３】ｐ伝導型を有したＺｎＴｅの正電極材料に
金（Ａｕ）を用いることを特徴とする請求項１または２
記載の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18907792A JPH0637356A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18907792A JPH0637356A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637356A true JPH0637356A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16234927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18907792A Pending JPH0637356A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637356A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6741029B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-05-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light emission apparatus and method of fabricating the same |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP18907792A patent/JPH0637356A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6741029B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-05-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light emission apparatus and method of fabricating the same |
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