JPH0797659B2 - ＳｉＣ青色発光ダイオード - Google Patents
ＳｉＣ青色発光ダイオードInfo
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- JPH0797659B2 JPH0797659B2 JP26438387A JP26438387A JPH0797659B2 JP H0797659 B2 JPH0797659 B2 JP H0797659B2 JP 26438387 A JP26438387 A JP 26438387A JP 26438387 A JP26438387 A JP 26438387A JP H0797659 B2 JPH0797659 B2 JP H0797659B2
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- Japan
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- sic layer
- sic
- layer
- light emitting
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
- H10H20/826—Materials of the light-emitting regions comprising only Group IV materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
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- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明はSiC青色発光ダイオードに関する。
（ロ） 従来の技術 6H−SiCはバンドギヤップが大きく、pn両伝導形が得ら
れることから青色発光ダイオード用材料として注目を浴
びてきた。
れることから青色発光ダイオード用材料として注目を浴
びてきた。
また、6H−SiCからなる青色発光ダイオードの発光層は
L.Heffmannらの報告（Journal of Applied Physics
53（10）,6962,（1982））から、カソードルミネッセ
ンスを用いた測定でｎ側エピタキシャル成長層で発光し
ていることが知られている。更にＧnther Zieglerら
の報告（IEEE Trans,Electron Devices,ED−30,277
（1983））では、アルミニウムドープｐ型6H−SiCとア
ンドープｎ型6H−SiCとを比較すると、アルミニウムド
ープｐ型6H−SiCの方がかなり透過率が低いことが記載
されている。
L.Heffmannらの報告（Journal of Applied Physics
53（10）,6962,（1982））から、カソードルミネッセ
ンスを用いた測定でｎ側エピタキシャル成長層で発光し
ていることが知られている。更にＧnther Zieglerら
の報告（IEEE Trans,Electron Devices,ED−30,277
（1983））では、アルミニウムドープｐ型6H−SiCとア
ンドープｎ型6H−SiCとを比較すると、アルミニウムド
ープｐ型6H−SiCの方がかなり透過率が低いことが記載
されている。
これらの点から、SiC青色発光ダイオードの構造として
は、一般に第３図に示す如く、ｐ型の6H−SiC基板
（１）上にアルミニウム（Al）がドープされたｐ型6H−
SiC層（２）とアルミニウム及び窒素（Ｎ）がドープさ
れたｎ型6H−SiC層（３）とを順次積層すると共に基板
（１）裏面及びｎ型SiC層（３）上に第１、第２のオー
ミック電極（４）（５）が形成されたものが知られてい
る。
は、一般に第３図に示す如く、ｐ型の6H−SiC基板
（１）上にアルミニウム（Al）がドープされたｐ型6H−
SiC層（２）とアルミニウム及び窒素（Ｎ）がドープさ
れたｎ型6H−SiC層（３）とを順次積層すると共に基板
（１）裏面及びｎ型SiC層（３）上に第１、第２のオー
ミック電極（４）（５）が形成されたものが知られてい
る。
（ハ） 発明が解決しようとする問題点 然るに、このようなホモ接合のSiC発光ダイオードでは
発光効率が低いという問題があった。
発光効率が低いという問題があった。
斯る原因を鋭意研究した結果、上記したホモ接合では第
４図にそのエネルギ図を示す如く、順方向バイアス印加
時の接合（６）がなだらかな接合となるため、実際の発
光領域となるｎ型6H−SiC層（３）の接合近傍において
キャリアの高密度状態が生じにくく、その結果、ｎ型Si
C層（３）中のドナレベル（７）とアクセプタレベル
（８）との間もしくは伝導帯（９）とアクセプタレベル
（８）との間で生じる電子（11）と正孔（12）との再結
合効率が低くなるためであることが判明した。
４図にそのエネルギ図を示す如く、順方向バイアス印加
時の接合（６）がなだらかな接合となるため、実際の発
光領域となるｎ型6H−SiC層（３）の接合近傍において
キャリアの高密度状態が生じにくく、その結果、ｎ型Si
C層（３）中のドナレベル（７）とアクセプタレベル
（８）との間もしくは伝導帯（９）とアクセプタレベル
（８）との間で生じる電子（11）と正孔（12）との再結
合効率が低くなるためであることが判明した。
尚、第４図中、（10）は価電子帯を示しまたドナレベル
（７）及びアクセプタレベル（８）は夫々窒素及びアル
ミニウムにより形成される不純物レベルである。
（７）及びアクセプタレベル（８）は夫々窒素及びアル
ミニウムにより形成される不純物レベルである。
（ニ） 問題点を解決するための手段 本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、その構成的特
徴は、一導電型の6H−SiC層を該層と同導電型を示す4H
−SiC層及び該4H−SiC層とは逆導電型を示す4H−SiC層
で挾装したことにある。
徴は、一導電型の6H−SiC層を該層と同導電型を示す4H
−SiC層及び該4H−SiC層とは逆導電型を示す4H−SiC層
で挾装したことにある。
（ホ） 作用 斯る構造では順方向バイアス印加時に、6H−SiC層中に
電子及び正孔の密度が高くなる。
電子及び正孔の密度が高くなる。
（ヘ） 実施例 第１図は本発明の第１の実施例を示し、ｐ型4HSiC基板
（11）上にアルミニウムがドープされたｐ型4H−SiC層
（12）と、アルミニウム及び窒素ドープされたｎ型6H−
SiC層（13）及び窒素がドープされたｎ型4H−SiC層（1
4）の順次積層すると共に基板（11）裏面及びｐ型4H−S
iC層（14）上にオーミック性の、第１、第２電極（15）
（16）が形成されている。
（11）上にアルミニウムがドープされたｐ型4H−SiC層
（12）と、アルミニウム及び窒素ドープされたｎ型6H−
SiC層（13）及び窒素がドープされたｎ型4H−SiC層（1
4）の順次積層すると共に基板（11）裏面及びｐ型4H−S
iC層（14）上にオーミック性の、第１、第２電極（15）
（16）が形成されている。
第２図（ａ）（ｂ）は斯る本実施例のＰ型4H4SiC層（1
2）、ｎ型6H−SiC層（13）及びｎ型4H−SiC層（14）の
エネルギ状態を示し、具体的には第２図（ａ）は熱平衡
時のエネルギ状態を、又第２図（ｂ）は順方向バイアス
印加時のエネルギ状態を夫々示す。
2）、ｎ型6H−SiC層（13）及びｎ型4H−SiC層（14）の
エネルギ状態を示し、具体的には第２図（ａ）は熱平衡
時のエネルギ状態を、又第２図（ｂ）は順方向バイアス
印加時のエネルギ状態を夫々示す。
第２図（ａ）に示す如く、ｐ型4H−SiC層（12）及びｎ
型4H−SiC層（14）の禁制帯幅は約3.27eVであり、又ｎ
型6H−SiC層（13）の禁制帯幅は約3.02eVである。この
ため、順方向バイアスを印加すると第２図（ｂ）に示す
如く、ｎ型6H−SiC層（13）とｐ型4H−SiC層（12）との
接合（17）の伝導帯（18）側及びｎ型4H−SiC層（14）
とｎ型6H−SiC層（13）との接合（19）の価電子帯（2
0）側に夫々高さ約0.2eVの障壁（21）（22）が生じる。
このため、ｎ型6H−SiC層（13）からｐ型4H−SiC層（1
2）への電子（23）の注入及びｎ型6H−SiC層（13）から
ｎ型4H−SiC層（14）への正孔（24）の注入はその大部
分が上記障壁（21）（22）により阻止される。尚、この
とき、ｎ型4H−SiC層（14）とｎ型6H−SiC層（13）との
接合（19）の伝導帯（18）側及びｎ型6H−SiC層（13）
とｐ型4H−SiC層（12）との接合（17）の価電子帯（2
0）側にも夫々障壁（25）（26）が生じるが、斯る障壁
（25）（26）は非常に低いため、ｎ型4H−SiC層（14）
からｎ型6H−SiC層（13）への電子（23）の注入及びｐ
型4H−SiC層（12）からｎ型6H−SiC層（13）への正孔
（24）の注入は効率良く行なわれる。
型4H−SiC層（14）の禁制帯幅は約3.27eVであり、又ｎ
型6H−SiC層（13）の禁制帯幅は約3.02eVである。この
ため、順方向バイアスを印加すると第２図（ｂ）に示す
如く、ｎ型6H−SiC層（13）とｐ型4H−SiC層（12）との
接合（17）の伝導帯（18）側及びｎ型4H−SiC層（14）
とｎ型6H−SiC層（13）との接合（19）の価電子帯（2
0）側に夫々高さ約0.2eVの障壁（21）（22）が生じる。
このため、ｎ型6H−SiC層（13）からｐ型4H−SiC層（1
2）への電子（23）の注入及びｎ型6H−SiC層（13）から
ｎ型4H−SiC層（14）への正孔（24）の注入はその大部
分が上記障壁（21）（22）により阻止される。尚、この
とき、ｎ型4H−SiC層（14）とｎ型6H−SiC層（13）との
接合（19）の伝導帯（18）側及びｎ型6H−SiC層（13）
とｐ型4H−SiC層（12）との接合（17）の価電子帯（2
0）側にも夫々障壁（25）（26）が生じるが、斯る障壁
（25）（26）は非常に低いため、ｎ型4H−SiC層（14）
からｎ型6H−SiC層（13）への電子（23）の注入及びｐ
型4H−SiC層（12）からｎ型6H−SiC層（13）への正孔
（24）の注入は効率良く行なわれる。
この結果、本実施例装置ではｎ型6H−SiC層（13）にお
いて、伝導帯（18）もしくはドナレベル（27）に位置す
る電子（23）とアクセプタレベル（28）に位置する正孔
（24）とが再結合し、エネルギhv≒2.6eVの光即ち波長4
80nmの青色光を発することとなる。また、このとき、障
壁（21）（22）によりｐ型4H−SiC層（12）への電子（2
3）の注入及びｎ型4H−SiC層（14）への正孔（24）の注
入が阻止されているため、ｎ型6H−SiC層（13）中は電
子（23）及び正孔（24）が高密度に存在する領域とな
る。従って、斯るｎ型6H−SiC層（13）では、第３図の
従来装置の接合（６）近傍に較べて電子（23）と正孔
（24）との再結合効率が向上し、その結果発光効率も向
上することとなる。
いて、伝導帯（18）もしくはドナレベル（27）に位置す
る電子（23）とアクセプタレベル（28）に位置する正孔
（24）とが再結合し、エネルギhv≒2.6eVの光即ち波長4
80nmの青色光を発することとなる。また、このとき、障
壁（21）（22）によりｐ型4H−SiC層（12）への電子（2
3）の注入及びｎ型4H−SiC層（14）への正孔（24）の注
入が阻止されているため、ｎ型6H−SiC層（13）中は電
子（23）及び正孔（24）が高密度に存在する領域とな
る。従って、斯るｎ型6H−SiC層（13）では、第３図の
従来装置の接合（６）近傍に較べて電子（23）と正孔
（24）との再結合効率が向上し、その結果発光効率も向
上することとなる。
尚、第２図中、ドナレベル（27）及びアクセプタレベル
（28）は夫々不純物としてドープされた窒素もしくはア
ルミニウムが形成するレベルである。
（28）は夫々不純物としてドープされた窒素もしくはア
ルミニウムが形成するレベルである。
また、本実施例では、6H−SiC層（13）をｎ型とした
が、ｐ型としても同様な効果が得られることを実験によ
り確認した。更に斯る層（13）へのキャリアの注入効率
を上げるために斯る層（13）をｎ型もしくはｐ型として
も良い。
が、ｐ型としても同様な効果が得られることを実験によ
り確認した。更に斯る層（13）へのキャリアの注入効率
を上げるために斯る層（13）をｎ型もしくはｐ型として
も良い。
（ト） 発明の効果 本発明によれば、電子と正孔とが再結合を生じる領域に
おけるキヤリアの高密度化がはかれるので、従来に比し
て高効率で青色光を発生することができる。
おけるキヤリアの高密度化がはかれるので、従来に比し
て高効率で青色光を発生することができる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図
（ａ）（ｂ）は本実施例のエネルギ状態を示す模式図、
第３図は従来例を示す断面図、第４図は従来例のエネル
ギ状態を示す模式図である。 （12）……ｐ型4H−SiC層、（13）……ｎ型6H−SiC層、
（14）……ｎ型4H−SiC層。
（ａ）（ｂ）は本実施例のエネルギ状態を示す模式図、
第３図は従来例を示す断面図、第４図は従来例のエネル
ギ状態を示す模式図である。 （12）……ｐ型4H−SiC層、（13）……ｎ型6H−SiC層、
（14）……ｎ型4H−SiC層。
Claims (1)
- 【請求項１】一導電型の6H−SiC層を該層と同導電型を
示す4H−SiC層及び該4H−SiC層とは逆導電型を示す4H−
SiC層で挾装したことを特徴とするSiC青色発光ダイオー
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26438387A JPH0797659B2 (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | ＳｉＣ青色発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26438387A JPH0797659B2 (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | ＳｉＣ青色発光ダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01106476A JPH01106476A (ja) | 1989-04-24 |
| JPH0797659B2 true JPH0797659B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=17402391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26438387A Expired - Lifetime JPH0797659B2 (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | ＳｉＣ青色発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797659B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104201211A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-10 | 温州大学 | 在4H型单晶碳化硅外延层上制备的基区渐变P+-N-N+型SiC超快恢复二极管及工艺 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5027168A (en) * | 1988-12-14 | 1991-06-25 | Cree Research, Inc. | Blue light emitting diode formed in silicon carbide |
| US5079601A (en) * | 1989-12-20 | 1992-01-07 | International Business Machines Corporation | Optoelectronic devices based on intraband transitions in combinations of type i and type ii tunnel junctions |
| US5270554A (en) * | 1991-06-14 | 1993-12-14 | Cree Research, Inc. | High power high frequency metal-semiconductor field-effect transistor formed in silicon carbide |
| US5338944A (en) * | 1993-09-22 | 1994-08-16 | Cree Research, Inc. | Blue light-emitting diode with degenerate junction structure |
| US6686616B1 (en) | 2000-05-10 | 2004-02-03 | Cree, Inc. | Silicon carbide metal-semiconductor field effect transistors |
| US6906350B2 (en) | 2001-10-24 | 2005-06-14 | Cree, Inc. | Delta doped silicon carbide metal-semiconductor field effect transistors having a gate disposed in a double recess structure |
| US6956239B2 (en) | 2002-11-26 | 2005-10-18 | Cree, Inc. | Transistors having buried p-type layers beneath the source region |
| US7265399B2 (en) | 2004-10-29 | 2007-09-04 | Cree, Inc. | Asymetric layout structures for transistors and methods of fabricating the same |
| US7348612B2 (en) | 2004-10-29 | 2008-03-25 | Cree, Inc. | Metal-semiconductor field effect transistors (MESFETs) having drains coupled to the substrate and methods of fabricating the same |
| US7326962B2 (en) | 2004-12-15 | 2008-02-05 | Cree, Inc. | Transistors having buried N-type and P-type regions beneath the source region and methods of fabricating the same |
| US8203185B2 (en) | 2005-06-21 | 2012-06-19 | Cree, Inc. | Semiconductor devices having varying electrode widths to provide non-uniform gate pitches and related methods |
| US7402844B2 (en) | 2005-11-29 | 2008-07-22 | Cree, Inc. | Metal semiconductor field effect transistors (MESFETS) having channels of varying thicknesses and related methods |
| US7646043B2 (en) | 2006-09-28 | 2010-01-12 | Cree, Inc. | Transistors having buried p-type layers coupled to the gate |
-
1987
- 1987-10-20 JP JP26438387A patent/JPH0797659B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104201211A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-10 | 温州大学 | 在4H型单晶碳化硅外延层上制备的基区渐变P+-N-N+型SiC超快恢复二极管及工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01106476A (ja) | 1989-04-24 |
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