JPH08148719A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH08148719A JPH08148719A JP30566894A JP30566894A JPH08148719A JP H08148719 A JPH08148719 A JP H08148719A JP 30566894 A JP30566894 A JP 30566894A JP 30566894 A JP30566894 A JP 30566894A JP H08148719 A JPH08148719 A JP H08148719A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】第１の導電型のII−VI族化合物半導体単結晶基
板の上に、第２の導電型を示し、かつ第１の導電型のII
−VI族化合物半導体のバンドギャップより大きいバンド
ギャップを有する酸化物半導体の膜が成長されpn接合が
形成されている半導体発光素子。 【効果】これまで実用化されていないII−VI族化合物半
導体を用いた短波長の半導体発光素子を安価な方法で製
造できる。
板の上に、第２の導電型を示し、かつ第１の導電型のII
−VI族化合物半導体のバンドギャップより大きいバンド
ギャップを有する酸化物半導体の膜が成長されpn接合が
形成されている半導体発光素子。 【効果】これまで実用化されていないII−VI族化合物半
導体を用いた短波長の半導体発光素子を安価な方法で製
造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子に関
し、特にII−VI族化合物半導体を用いた半導体発光素子
に関するものである。
し、特にII−VI族化合物半導体を用いた半導体発光素子
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種表示用デバイスなどに半導体
発光素子が広く利用されている。しかしながら、赤色よ
り短波長の光、緑色から青色を発光するものは未だに高
輝度のものが得られていない。緑色の発光材料に用いら
れているGaPは、間接遷移型結晶で高輝度の発光を得る
のは困難であり、また、青色の発光材料に用いられてい
るZnSe、GaN等は伝導型の制御が難しく、pn接合が容易
に得られないという問題が有った。
発光素子が広く利用されている。しかしながら、赤色よ
り短波長の光、緑色から青色を発光するものは未だに高
輝度のものが得られていない。緑色の発光材料に用いら
れているGaPは、間接遷移型結晶で高輝度の発光を得る
のは困難であり、また、青色の発光材料に用いられてい
るZnSe、GaN等は伝導型の制御が難しく、pn接合が容易
に得られないという問題が有った。
【０００３】II−VI族化合物半導体は、直接遷移型でバ
ンドギャップが広いものが多く、緑色から近紫外に至る
波長域での発光材料として良好な特性を備えている。し
かしながら、II−VI族化合物半導体の多くは自己補償効
果のため不純物添加による導電性の制御ができず、CdTe
以外のII−VI族化合物半導体ではp型またはn型のどちら
かの半導体しかできないため、同一半導体の中での発光
に必要なpn接合を形成することはできなかった。
ンドギャップが広いものが多く、緑色から近紫外に至る
波長域での発光材料として良好な特性を備えている。し
かしながら、II−VI族化合物半導体の多くは自己補償効
果のため不純物添加による導電性の制御ができず、CdTe
以外のII−VI族化合物半導体ではp型またはn型のどちら
かの半導体しかできないため、同一半導体の中での発光
に必要なpn接合を形成することはできなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
決する手段として、p型(またはn型)のII−VI族化合物半
導体超薄膜と真性II−VI族化合物半導体超薄膜とを交互
に積層して超格子構造とするものや(特開昭61-26271)
や、p型のII−VI族化合物半導体層Ａとn型のII−VI族化
合物半導体層Ｂとの中間にＡからＢに連続的に組成を変
化させた層を設けるもの(特開昭61-59785)などが提案さ
れているが実用化には至っていない。
決する手段として、p型(またはn型)のII−VI族化合物半
導体超薄膜と真性II−VI族化合物半導体超薄膜とを交互
に積層して超格子構造とするものや(特開昭61-26271)
や、p型のII−VI族化合物半導体層Ａとn型のII−VI族化
合物半導体層Ｂとの中間にＡからＢに連続的に組成を変
化させた層を設けるもの(特開昭61-59785)などが提案さ
れているが実用化には至っていない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点について検討した結果、より簡便な方法で短波長の
光を発光できる素子の製造方法を見出した。すなわち、
本発明は、第１の導電型のII−VI族化合物半導体単結晶
基板の上に、第２の導電型を示し、かつ該第１の導電型
のII−VI族化合物半導体のバンドギャップより大きいバ
ンドギャップを有する酸化物半導体の膜が成長され、ｐ
ｎ接合が形成されていることを特徴とする半導体発光素
子であり、この酸化物半導体が、In2O3、SnO2、ZnOから
選ばれる一種または複数の酸化物半導体であることを特
徴とする半導体発光素子を提供するものである。尚、こ
こで第１の導電型、第２の導電型とは、p型またはn型(n
型またはp型)の導電型のことを示す。
題点について検討した結果、より簡便な方法で短波長の
光を発光できる素子の製造方法を見出した。すなわち、
本発明は、第１の導電型のII−VI族化合物半導体単結晶
基板の上に、第２の導電型を示し、かつ該第１の導電型
のII−VI族化合物半導体のバンドギャップより大きいバ
ンドギャップを有する酸化物半導体の膜が成長され、ｐ
ｎ接合が形成されていることを特徴とする半導体発光素
子であり、この酸化物半導体が、In2O3、SnO2、ZnOから
選ばれる一種または複数の酸化物半導体であることを特
徴とする半導体発光素子を提供するものである。尚、こ
こで第１の導電型、第２の導電型とは、p型またはn型(n
型またはp型)の導電型のことを示す。
【０００６】従来、例えばn型ZnSe膜とp型ZnTe膜を接合
させてpn接合を形成させようとすると、それらの格子定
数がそれぞれZnSe( 5.668 Å)、ZnTe( 6.103 Å)と大き
く相違するため、ミスフィット転位が導入されて、発光
できるような素子ができなかった（特開平2-152284）。
させてpn接合を形成させようとすると、それらの格子定
数がそれぞれZnSe( 5.668 Å)、ZnTe( 6.103 Å)と大き
く相違するため、ミスフィット転位が導入されて、発光
できるような素子ができなかった（特開平2-152284）。
【０００７】そこで、本発明者らはミスフィット転位が
導入されて膜の結晶性が悪くなっても発光させる方法に
ついて鋭意検討した結果、発光を基板側で行わせること
により、膜の結晶性が悪くなっても発光できると考え、
本発明に至った。
導入されて膜の結晶性が悪くなっても発光させる方法に
ついて鋭意検討した結果、発光を基板側で行わせること
により、膜の結晶性が悪くなっても発光できると考え、
本発明に至った。
【０００８】すなわち、基板と膜を接合させてpn接合を
形成すればミスフィット転位は膜に導入されるが、発光
を基板側で行わせることでキャリアの再結合が妨げられ
ることがなくなる。
形成すればミスフィット転位は膜に導入されるが、発光
を基板側で行わせることでキャリアの再結合が妨げられ
ることがなくなる。
【０００９】また、基板のバンドギャップより膜のバン
ドギャップを大きくすることにより、大部分のキャリア
が基板側に存在してキャリアの再結合も基板側で起こり
発光を基板側で行わせることができる。例えば、p型基
板にn型の膜を接合する場合について説明すると、接合
前の基板と膜のバンドギャップは図１に示すとおりであ
るが、接合後はフェルミ準位Efが一致して図２に示すよ
うになり、伝導帯のポテンシャル障壁ΔEcより価電子帯
のポテンシャル障壁ΔEvが大きくなる。これに順バイア
スを加えると、バンドギャップは図３に示すようにポテ
ンシャル障壁ΔEc，ΔEvはバイアスを加える前に比べ小
さくなり、キャリアが注入される。しかし、ΔEcよりΔ
Evの方が大きいので、電子eは容易に基板(p)側に注入さ
れるが、ホ−ルhは膜(n)側には少ししか注入されず、大
部分のキャリアが基板側に存在してキャリアの再結合も
基板側で起こり発光を基板側で行わせることができる。
n型基板にp型の膜を接合する場合も同様に発光を基板側
で行わせることができる。
ドギャップを大きくすることにより、大部分のキャリア
が基板側に存在してキャリアの再結合も基板側で起こり
発光を基板側で行わせることができる。例えば、p型基
板にn型の膜を接合する場合について説明すると、接合
前の基板と膜のバンドギャップは図１に示すとおりであ
るが、接合後はフェルミ準位Efが一致して図２に示すよ
うになり、伝導帯のポテンシャル障壁ΔEcより価電子帯
のポテンシャル障壁ΔEvが大きくなる。これに順バイア
スを加えると、バンドギャップは図３に示すようにポテ
ンシャル障壁ΔEc，ΔEvはバイアスを加える前に比べ小
さくなり、キャリアが注入される。しかし、ΔEcよりΔ
Evの方が大きいので、電子eは容易に基板(p)側に注入さ
れるが、ホ−ルhは膜(n)側には少ししか注入されず、大
部分のキャリアが基板側に存在してキャリアの再結合も
基板側で起こり発光を基板側で行わせることができる。
n型基板にp型の膜を接合する場合も同様に発光を基板側
で行わせることができる。
【００１０】また、膜に基板のII−VI族化合物半導体の
バンドギャップより大きい酸化物半導体を用いるので膜
側から光が吸収されることなく光を取り出すことができ
る。このような酸化物半導体として、In2O3(Eg=3.6e
V)、SnO2(Eg=3.5eV)、ZnO(Eg=3.3eV)等、がある（()内
の数値は、300KでのバンドギャップEg(eV)である）。こ
れらの酸化物半導体は透明な薄膜を容易に得ることがで
き、また抵抗率を低くすることもできるため、II−VI族
化合物半導体の上に形成する材料として適している。
尚、これらの酸化物半導体に適当なドーパントをドープ
したものを用いてもよい。
バンドギャップより大きい酸化物半導体を用いるので膜
側から光が吸収されることなく光を取り出すことができ
る。このような酸化物半導体として、In2O3(Eg=3.6e
V)、SnO2(Eg=3.5eV)、ZnO(Eg=3.3eV)等、がある（()内
の数値は、300KでのバンドギャップEg(eV)である）。こ
れらの酸化物半導体は透明な薄膜を容易に得ることがで
き、また抵抗率を低くすることもできるため、II−VI族
化合物半導体の上に形成する材料として適している。
尚、これらの酸化物半導体に適当なドーパントをドープ
したものを用いてもよい。
【００１１】これらの酸化物半導体膜は、液相エピタキ
シー、有機金属気相成長法などによるエピタキャル単結
晶膜であっても良いが、多結晶やアモルファスでも良い
ので、その形成手段として蒸着やスパッタリング法など
の安価な方法も用いることができる。
シー、有機金属気相成長法などによるエピタキャル単結
晶膜であっても良いが、多結晶やアモルファスでも良い
ので、その形成手段として蒸着やスパッタリング法など
の安価な方法も用いることができる。
【００１２】II−VI族化合物半導体基板しては、p型ZnT
e(Eg=2.26eV)基板、p型CdTe(Eg=1.52eV)基板等を用いる
ことができる（()内の数値は、300Kでのバンドギャップ
Eg(eV)である）。以下、実施例について説明する。
e(Eg=2.26eV)基板、p型CdTe(Eg=1.52eV)基板等を用いる
ことができる（()内の数値は、300Kでのバンドギャップ
Eg(eV)である）。以下、実施例について説明する。
【００１３】
（実施例１）厚さ500μmのp型ZnTe(Eg=2.26eV)単結晶基
板の表面をBr系エッチァントで2μm〜3μmエッチングし
た後、その表面にIn2O3(Eg=3.6eV)を2×10-6Torrの真空
下で約5μm蒸着させた。その後、In2O3膜を蒸着した面
の全面にInを蒸着した後フォトリソグラフィーによりn
極電極パターンを形成し、ZnTe単結晶基板のIn2O3膜が
蒸着されていない面の全面にAuを蒸着してp型電極を形
成した。
板の表面をBr系エッチァントで2μm〜3μmエッチングし
た後、その表面にIn2O3(Eg=3.6eV)を2×10-6Torrの真空
下で約5μm蒸着させた。その後、In2O3膜を蒸着した面
の全面にInを蒸着した後フォトリソグラフィーによりn
極電極パターンを形成し、ZnTe単結晶基板のIn2O3膜が
蒸着されていない面の全面にAuを蒸着してp型電極を形
成した。
【００１４】このように電極を形成した基板をスクライ
ブ、へき開して発光素子とし、20mAの電流を流したとこ
ろ、緑色の発光を確認できた。また、SnO2、ZnOにおい
ても同様な発光することを確認できた。
ブ、へき開して発光素子とし、20mAの電流を流したとこ
ろ、緑色の発光を確認できた。また、SnO2、ZnOにおい
ても同様な発光することを確認できた。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、こ
れまで実用化されていないII−VI族化合物半導体を用い
た短波長の半導体発光素子を安価な方法で製造できる。
れまで実用化されていないII−VI族化合物半導体を用い
た短波長の半導体発光素子を安価な方法で製造できる。
【図１】 本発明の半導体発光素子のpn接合前のバンド
ギャップを示す図である。
ギャップを示す図である。
【図２】 本発明の半導体発光素子のpn接合時のバンド
ギャップを示す図である。
ギャップを示す図である。
【図３】 本発明の半導体発光素子のpn接合後、順バイ
アスを加えた後のバンドギャップを示す図である。
アスを加えた後のバンドギャップを示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】第１の導電型のII−VI族化合物半導体単結
晶基板の上に、第２の導電型を示し、かつ該第１の導電
型のII−VI族化合物半導体のバンドギャップより大きい
バンドギャップを有する酸化物半導体の膜が成長され、
ｐｎ接合が形成されていることを特徴とする半導体発光
素子。 - 【請求項２】請求項１記載の酸化物半導体が、In2O3、S
nO2、ZnOから選ばれる一種または複数の酸化物半導体で
あることを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30566894A JPH08148719A (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30566894A JPH08148719A (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148719A true JPH08148719A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17947917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30566894A Pending JPH08148719A (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08148719A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016411A1 (en) * | 1998-09-10 | 2000-03-23 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same |
| WO2003049206A1 (fr) * | 2001-11-30 | 2003-06-12 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Element luminescent semi-conducteur a base de zn et son procede de fabrication |
-
1994
- 1994-11-16 JP JP30566894A patent/JPH08148719A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016411A1 (en) * | 1998-09-10 | 2000-03-23 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same |
| WO2003049206A1 (fr) * | 2001-11-30 | 2003-06-12 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Element luminescent semi-conducteur a base de zn et son procede de fabrication |
| JP2003168821A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｚｎ系半導体発光素子およびその製造方法 |
| US7332364B2 (en) | 2001-11-30 | 2008-02-19 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of fabricating a Zn-base semiconductor light emitting device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011009 |