JPH09186362A - ３族窒化物半導体発光素子 - Google Patents
３族窒化物半導体発光素子Info
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- JPH09186362A JPH09186362A JP35305095A JP35305095A JPH09186362A JP H09186362 A JPH09186362 A JP H09186362A JP 35305095 A JP35305095 A JP 35305095A JP 35305095 A JP35305095 A JP 35305095A JP H09186362 A JPH09186362 A JP H09186362A
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- emitting device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】紫外線領域の発光強度を増加させること。
【解決手段】ｐ層６１，６２、ｎ層４，３、ｐ層とｎ層
とに挟まれた発光層５を有し、各層が３族窒化物半導体
から成る発光素子において、発光層５の厚さを1〜200nm
とした。又、発光層５をGa0.92In0.08N とし、SiとZn
を 1×1017〜 5×1018/cm3で添加した。380nm の発光強
度は、発光層５の厚さが400nm の場合に比べて５倍に増
加した。
とに挟まれた発光層５を有し、各層が３族窒化物半導体
から成る発光素子において、発光層５の厚さを1〜200nm
とした。又、発光層５をGa0.92In0.08N とし、SiとZn
を 1×1017〜 5×1018/cm3で添加した。380nm の発光強
度は、発光層５の厚さが400nm の場合に比べて５倍に増
加した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバンド端発光の効率
を向上させた３族窒化物半導体を用いた発光素子に関す
る。
を向上させた３族窒化物半導体を用いた発光素子に関す
る。
【０００２】
【従来技術】従来、３族窒化物半導体を用いたバンド端
発光による発光素子として、発光層にIn0.08Ga0.92N 又
はSiが添加されたIn0.08Ga0.92N を用いた素子が知られ
ている。この素子では、Siのドナーレベルと価電子帯と
の間、又は、価電子帯と伝導帯との間での電子・正孔再
結合により波長380nm の光を発光する。
発光による発光素子として、発光層にIn0.08Ga0.92N 又
はSiが添加されたIn0.08Ga0.92N を用いた素子が知られ
ている。この素子では、Siのドナーレベルと価電子帯と
の間、又は、価電子帯と伝導帯との間での電子・正孔再
結合により波長380nm の光を発光する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この構造の発
光素子は、発光層に注入するキャリアの濃度が低く、電
子・正孔再結合が起こり難く、発光効率が良くない。
光素子は、発光層に注入するキャリアの濃度が低く、電
子・正孔再結合が起こり難く、発光効率が良くない。
【０００４】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、３族窒化物化合物半導体
発光素子においてバンド端発光の発光効率を向上させる
ことである。
れたものであり、その目的は、３族窒化物化合物半導体
発光素子においてバンド端発光の発光効率を向上させる
ことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ｐ
層、ｎ層、ｐ層とｎ層とに挟まれた発光層を有し、各層
が３族窒化物半導体から成る発光素子において、発光層
にドナー不純物とアクセプタ不純物とを共に添加し、発
光層の厚さを1 〜200nm とし、出力される光をドナー不
純物レベルと価電子帯、伝導帯とアクセプタ不純物レベ
ル間、又は、伝導帯と価電子帯との間の電子の遷移によ
る発光波長としたことを特徴とする。発光層の厚さを 1
〜200nm とすることで、注入されたキャリアの閉じ込め
効果が向上する。この結果、不純物レベルの存在に応じ
て、ドナー不純物レベルと価電子帯、伝導帯とアクセプ
タ不純物レベル間、伝導帯と価電子帯との間の電子の遷
移が増加し、不純物レベルとバンド端間又はバンド間の
発光強度及び発光効率が増加する。発光層の厚さが 1nm
よりも薄い場合には結晶性が良くなく望ましくない。但
し、15nmより薄いと界面の良好な均一性を得るのが困難
となるので、15nm以上の厚さがより望ましい。又、発光
層の厚さが200nm よりも厚くなると注入されたキャリア
の閉じ込め効果が低下し望ましくない。
層、ｎ層、ｐ層とｎ層とに挟まれた発光層を有し、各層
が３族窒化物半導体から成る発光素子において、発光層
にドナー不純物とアクセプタ不純物とを共に添加し、発
光層の厚さを1 〜200nm とし、出力される光をドナー不
純物レベルと価電子帯、伝導帯とアクセプタ不純物レベ
ル間、又は、伝導帯と価電子帯との間の電子の遷移によ
る発光波長としたことを特徴とする。発光層の厚さを 1
〜200nm とすることで、注入されたキャリアの閉じ込め
効果が向上する。この結果、不純物レベルの存在に応じ
て、ドナー不純物レベルと価電子帯、伝導帯とアクセプ
タ不純物レベル間、伝導帯と価電子帯との間の電子の遷
移が増加し、不純物レベルとバンド端間又はバンド間の
発光強度及び発光効率が増加する。発光層の厚さが 1nm
よりも薄い場合には結晶性が良くなく望ましくない。但
し、15nmより薄いと界面の良好な均一性を得るのが困難
となるので、15nm以上の厚さがより望ましい。又、発光
層の厚さが200nm よりも厚くなると注入されたキャリア
の閉じ込め効果が低下し望ましくない。
【０００６】又、発光層は、４元系、３元系、２元系、
即ち、一般式AlxGayIn1-X-YN(0≦x≦1, 0≦y ≦1, 0≦x
+y ≦1)で表現される３族窒化物半導体を用いることが
可能である。組成比は、発光波長と禁制帯幅との関係及
び格子整合の観点から適正に選択すれば良い。又、少な
くとも１周期以上の量子井戸構造としても良い。特に、
380nm 付近の発光を得るには、発光層をGaxIn1-XN (0≦
x ≦1)とするのが望ましい。
即ち、一般式AlxGayIn1-X-YN(0≦x≦1, 0≦y ≦1, 0≦x
+y ≦1)で表現される３族窒化物半導体を用いることが
可能である。組成比は、発光波長と禁制帯幅との関係及
び格子整合の観点から適正に選択すれば良い。又、少な
くとも１周期以上の量子井戸構造としても良い。特に、
380nm 付近の発光を得るには、発光層をGaxIn1-XN (0≦
x ≦1)とするのが望ましい。
【０００７】発光層の厚さを 1〜200nm として、ドナー
不純物とアクセプタ不純物とを共に添加することで、ド
ナー不純物だけを添加した場合に比べて、ドナー不純物
レベルと価電子帯との間の遷移がより大きくなることが
確認されている。
不純物とアクセプタ不純物とを共に添加することで、ド
ナー不純物だけを添加した場合に比べて、ドナー不純物
レベルと価電子帯との間の遷移がより大きくなることが
確認されている。
【０００８】ドナー不純物には、シリコン(Si)、テルル
(Te)、イオウ(S) 、又は、セレン(Se)を用い、アクセプ
タ不純物には、マグネシウム(Mg)、又は、亜鉛(Zn)を用
いることができる。これらは、発光波長と禁制帯幅との
関係で選択すれば良い。
(Te)、イオウ(S) 、又は、セレン(Se)を用い、アクセプ
タ不純物には、マグネシウム(Mg)、又は、亜鉛(Zn)を用
いることができる。これらは、発光波長と禁制帯幅との
関係で選択すれば良い。
【０００９】
【実施例】第１実施例 図１において、発光ダイオード１０は、サファイア基板
１を有しており、そのサファイア基板１上に500 ÅのAl
N のバッファ層２が形成されている。そのバッファ層２
の上には、順に、膜厚約5.0 μｍ、濃度 5×1018/cm3の
シリコンドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、
膜厚約0.5 μｍ、濃度 5×1017/cm3のシリコンドープの
GaN から成るｎ層４、膜厚が約50nmでシリコンと亜鉛
が、それぞれ、 5×1018/cm3にドープされたIn0.08Ga
0.92N から成る発光層５、膜厚約0.5μｍ、ホール濃度5
×1017/cm3、濃度 5×1020/cm3にマグネシウムがドー
プされたAl0.08Ga0.92N から成るｐ層６１、膜厚約1 μ
ｍ、ホール濃度 7×1018/cm3、マグネシウム濃度 5×10
21/cm3のマグネシウムドープのGaN から成るコンタクト
層６２が形成されている。そして、コンタクト層６２上
にコンタクト層６２に接合するNiから成る電極７が形成
されている。さらに、高キャリア濃度ｎ+ 層３の表面の
一部は露出しており、その露出部上にその層３に接合す
るNiから成る電極８が形成されている。
１を有しており、そのサファイア基板１上に500 ÅのAl
N のバッファ層２が形成されている。そのバッファ層２
の上には、順に、膜厚約5.0 μｍ、濃度 5×1018/cm3の
シリコンドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、
膜厚約0.5 μｍ、濃度 5×1017/cm3のシリコンドープの
GaN から成るｎ層４、膜厚が約50nmでシリコンと亜鉛
が、それぞれ、 5×1018/cm3にドープされたIn0.08Ga
0.92N から成る発光層５、膜厚約0.5μｍ、ホール濃度5
×1017/cm3、濃度 5×1020/cm3にマグネシウムがドー
プされたAl0.08Ga0.92N から成るｐ層６１、膜厚約1 μ
ｍ、ホール濃度 7×1018/cm3、マグネシウム濃度 5×10
21/cm3のマグネシウムドープのGaN から成るコンタクト
層６２が形成されている。そして、コンタクト層６２上
にコンタクト層６２に接合するNiから成る電極７が形成
されている。さらに、高キャリア濃度ｎ+ 層３の表面の
一部は露出しており、その露出部上にその層３に接合す
るNiから成る電極８が形成されている。
【００１０】次に、この構造の発光ダイオード１０の製
造方法について説明する。上記発光ダイオード１０は、
有機金属化合物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2又はＮ2 とトリメチルガリウム(Ga
(CH3)3)（以下「TMG 」と記す) とトリメチルアルミニ
ウム(Al(CH3)3)（以下「TMA 」と記す) とトリメチルイ
ンジウム(In(CH3)3)（以下「TMI 」と記す) とシラン(S
iH4)とシクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)
(以下「CP2Mg 」と記す）とジエチル亜鉛(Zn(C2H5)2)
（以下、「DEZ 」と記す) である。
造方法について説明する。上記発光ダイオード１０は、
有機金属化合物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2又はＮ2 とトリメチルガリウム(Ga
(CH3)3)（以下「TMG 」と記す) とトリメチルアルミニ
ウム(Al(CH3)3)（以下「TMA 」と記す) とトリメチルイ
ンジウム(In(CH3)3)（以下「TMI 」と記す) とシラン(S
iH4)とシクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)
(以下「CP2Mg 」と記す）とジエチル亜鉛(Zn(C2H5)2)
（以下、「DEZ 」と記す) である。
【００１１】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
ａ面を主面とする厚さ100 〜400 μｍの単結晶のサファ
イア基板１をM0VPE 装置の反応室に載置されたサセプタ
に装着する。次に、常圧でH2を流速2 liter/分で反応室
に流しながら温度1100℃でサファイア基板１を気相エッ
チングした。
ａ面を主面とする厚さ100 〜400 μｍの単結晶のサファ
イア基板１をM0VPE 装置の反応室に載置されたサセプタ
に装着する。次に、常圧でH2を流速2 liter/分で反応室
に流しながら温度1100℃でサファイア基板１を気相エッ
チングした。
【００１２】次に、温度を 400℃まで低下させて、H2を
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMA を 1.8×10-5
モル／分で供給してAlN のバッファ層２が約 500Åの厚
さに形成された。次に、サファイア基板１の温度を1150
℃に保持し、H2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、
TMG を 1.7×10-4ル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈
されたシランを200ml/分で７０分供給して、膜厚約 5μ
ｍ、濃度 5×1018/cm3のシリコンドープのGaN から成る
高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成した。
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMA を 1.8×10-5
モル／分で供給してAlN のバッファ層２が約 500Åの厚
さに形成された。次に、サファイア基板１の温度を1150
℃に保持し、H2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、
TMG を 1.7×10-4ル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈
されたシランを200ml/分で７０分供給して、膜厚約 5μ
ｍ、濃度 5×1018/cm3のシリコンドープのGaN から成る
高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成した。
【００１３】次に、サファイア基板１の温度を1100℃に
保持し、N2又はH2を10 liter／分、NH3 を 10liter／
分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、H2ガスにより0.
86ppmに希釈されたシランを10×10-9mol/分で、30分供
給して、膜厚約0.5 μｍ、濃度5×1017/cm3のシリコン
ドープのGaN から成るｎ層４を形成した。
保持し、N2又はH2を10 liter／分、NH3 を 10liter／
分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、H2ガスにより0.
86ppmに希釈されたシランを10×10-9mol/分で、30分供
給して、膜厚約0.5 μｍ、濃度5×1017/cm3のシリコン
ドープのGaN から成るｎ層４を形成した。
【００１４】続いて、温度を850 ℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10
-4モル／分、及び、TMI を0.02×10-4モル／分、H2ガス
により0.86ppm に希釈されたシランを10×10-8mol/分
で、DEZ を 2×10-4モル/ 分で、15分間供給して厚さ50
nmのシリコンと亜鉛が、それぞれ、 5×1018/cm3にドー
プされたIn0.08Ga0.92N から成る活性層５を形成した。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10
-4モル／分、及び、TMI を0.02×10-4モル／分、H2ガス
により0.86ppm に希釈されたシランを10×10-8mol/分
で、DEZ を 2×10-4モル/ 分で、15分間供給して厚さ50
nmのシリコンと亜鉛が、それぞれ、 5×1018/cm3にドー
プされたIn0.08Ga0.92N から成る活性層５を形成した。
【００１５】続いて、温度を1100℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、及び、CP2Mg
を2×10-4モル／分で30分間導入し、膜厚約0.5 μｍの
マグネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92N から成るｐ層
６１を形成した。ｐ層６１のマグネシウムの濃度は 5×
1020/cm3である。この状態では、ｐ層６１は、まだ、抵
抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、及び、CP2Mg
を2×10-4モル／分で30分間導入し、膜厚約0.5 μｍの
マグネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92N から成るｐ層
６１を形成した。ｐ層６１のマグネシウムの濃度は 5×
1020/cm3である。この状態では、ｐ層６１は、まだ、抵
抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００１６】続いて、温度を1100℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、及び、CP2Mg を 4×10-3モル／分の割合で
4分間導入し、膜厚約1 μｍのマグネシウム(Mg)ドープ
のGaN から成るコンタクト層６２を形成した。コンタク
ト層６２のマグネシウムの濃度は 5×1021/cm3である。
この状態では、コンタクト層６２は、まだ、抵抗率108
Ωcm以上の絶縁体である。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、及び、CP2Mg を 4×10-3モル／分の割合で
4分間導入し、膜厚約1 μｍのマグネシウム(Mg)ドープ
のGaN から成るコンタクト層６２を形成した。コンタク
ト層６２のマグネシウムの濃度は 5×1021/cm3である。
この状態では、コンタクト層６２は、まだ、抵抗率108
Ωcm以上の絶縁体である。
【００１７】このようにして得られたウエハに、反射電
子線回折装置を用いて電子線を照射した。電子線照射条
件は、加速電圧10kv、試料電流 1μA 、ビームの移動速
度0.2mm/sec 、ビーム径60μｍφ、真空度2.1 ×10-5To
rrである。この電子線照射により、コンタクト層６２、
ｐ層６１は、それぞれ、ホール濃度 7×1017/cm3， 5×
1017/cm3、抵抗率 2Ωcm，0.8 Ωcm のｐ伝導型半導体
となった。このようにして、多層構造のウエハが得られ
た。
子線回折装置を用いて電子線を照射した。電子線照射条
件は、加速電圧10kv、試料電流 1μA 、ビームの移動速
度0.2mm/sec 、ビーム径60μｍφ、真空度2.1 ×10-5To
rrである。この電子線照射により、コンタクト層６２、
ｐ層６１は、それぞれ、ホール濃度 7×1017/cm3， 5×
1017/cm3、抵抗率 2Ωcm，0.8 Ωcm のｐ伝導型半導体
となった。このようにして、多層構造のウエハが得られ
た。
【００１８】次に、図２に示すように、コンタクト層６
２の上に、スパッタリングによりSiO2層９を2000Åの厚
さに形成し、そのSiO2層９上にフォトレジスト１０を塗
布した。そして、フォトリソグラフにより、図２に示す
ように、コンタクト層６２上において、高キャリア濃度
ｎ+ 層３に対する電極形成部位Ａ' のフォトレジスト１
０を除去した。次に、図３に示すように、フォトレジス
ト１０によって覆われていないSiO2層９をフッ化水素酸
系エッチング液で除去した。
２の上に、スパッタリングによりSiO2層９を2000Åの厚
さに形成し、そのSiO2層９上にフォトレジスト１０を塗
布した。そして、フォトリソグラフにより、図２に示す
ように、コンタクト層６２上において、高キャリア濃度
ｎ+ 層３に対する電極形成部位Ａ' のフォトレジスト１
０を除去した。次に、図３に示すように、フォトレジス
ト１０によって覆われていないSiO2層９をフッ化水素酸
系エッチング液で除去した。
【００１９】次に、フォトレジスト１０及びSiO2層９に
よって覆われていない部位のコンタクト層６２、ｐ層６
１、発光層５、ｎ層４を、真空度0.04Torr、高周波電力
0.44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合で供給しドライ
エッチングした後、Arでドライエッチングした。この工
程で、図４に示すように、高キャリア濃度ｎ+ 層３に対
する電極取出しのための孔Ａが形成された。
よって覆われていない部位のコンタクト層６２、ｐ層６
１、発光層５、ｎ層４を、真空度0.04Torr、高周波電力
0.44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合で供給しドライ
エッチングした後、Arでドライエッチングした。この工
程で、図４に示すように、高キャリア濃度ｎ+ 層３に対
する電極取出しのための孔Ａが形成された。
【００２０】次に、試料の上全面に、一様にNiを蒸着
し、フォトレジストの塗布、フォトリソグラフィ工程、
エッチング工程を経て、図１に示すように、高キャリア
濃度ｎ+ 層３及びコンタクト層６２に対する電極８，７
を形成した。その後、上記の如く処理されたウエハを各
チップに切断して、発光ダイオードチップを得た。
し、フォトレジストの塗布、フォトリソグラフィ工程、
エッチング工程を経て、図１に示すように、高キャリア
濃度ｎ+ 層３及びコンタクト層６２に対する電極８，７
を形成した。その後、上記の如く処理されたウエハを各
チップに切断して、発光ダイオードチップを得た。
【００２１】このようにして得られた発光素子は、駆動
電流20mAで、発光ピーク波長380nm、発光強度２ｍＷで
あった。この発光効率は３％であり、従来の構成のもの
に比べて１０倍に向上した。
電流20mAで、発光ピーク波長380nm、発光強度２ｍＷで
あった。この発光効率は３％であり、従来の構成のもの
に比べて１０倍に向上した。
【００２２】又、以上のように製造された発光ダイオー
ド１０の発光スペクトルを測定した。図５の曲線Ｘ１に
示す。380nm のピーク波長が得られていることが分か
る。一方、Siドナー準位とZnアクセプタ準位間の発光に
相当する440nm 付近にも発光が見られるが、380nm の発
光強度は440nm の発光強度に比べて約５倍程大きいこと
が理解される。
ド１０の発光スペクトルを測定した。図５の曲線Ｘ１に
示す。380nm のピーク波長が得られていることが分か
る。一方、Siドナー準位とZnアクセプタ準位間の発光に
相当する440nm 付近にも発光が見られるが、380nm の発
光強度は440nm の発光強度に比べて約５倍程大きいこと
が理解される。
【００２３】比較のために、発光層５におけるSiとZnの
濃度を上記実施例と同一にして、発光層５の厚さを400n
m にした発光ダイオードの発光スペクトルを測定した。
その結果を図５の曲線Ｘ２に示す。この場合には、逆
に、440nm の発光が支配的であり、その強度は、380nm
の発光強度に比べて約５倍程大きい。このことは、発光
層５の厚さが400nm の場合には、380nm の発光強度を増
加させる効果がないことを意味している。
濃度を上記実施例と同一にして、発光層５の厚さを400n
m にした発光ダイオードの発光スペクトルを測定した。
その結果を図５の曲線Ｘ２に示す。この場合には、逆
に、440nm の発光が支配的であり、その強度は、380nm
の発光強度に比べて約５倍程大きい。このことは、発光
層５の厚さが400nm の場合には、380nm の発光強度を増
加させる効果がないことを意味している。
【００２４】さらに、発光層５にSiだけを上記実施例と
同一濃度に添加して、発光層５の厚さを300nm にした発
光ダイオードを製造し、その発光ダイオードの発光スペ
クトルを測定した。その結果を、図５の曲線Ｘ３に示
す。この場合には、Znが添加されていないので、440nm
の発光は見られないが、380nm の発光強度は、発光層５
にSiとZnを共に添加した場合の曲線Ｘ２と同程度に得ら
れている。このことは、発光層５の厚さが300nm では、
Siドナー準位と価電子帯間の遷移が未だ小さいことを意
味している。発光層５の厚さが200nm 以下となると、38
0nm の発光強度が約５倍以上大きくなることが確認され
ている。
同一濃度に添加して、発光層５の厚さを300nm にした発
光ダイオードを製造し、その発光ダイオードの発光スペ
クトルを測定した。その結果を、図５の曲線Ｘ３に示
す。この場合には、Znが添加されていないので、440nm
の発光は見られないが、380nm の発光強度は、発光層５
にSiとZnを共に添加した場合の曲線Ｘ２と同程度に得ら
れている。このことは、発光層５の厚さが300nm では、
Siドナー準位と価電子帯間の遷移が未だ小さいことを意
味している。発光層５の厚さが200nm 以下となると、38
0nm の発光強度が約５倍以上大きくなることが確認され
ている。
【００２５】注入されたキャリアの閉じ込め効果を大き
くすることができる発光層５の厚さは200nm 以下であ
り、1nm よりも薄くなると結晶性が悪くなるため、逆
に、発光効率は低下する。よって、発光層５の厚さは 1
〜200nm の範囲が望ましい。又、界面の均一性を向上さ
せるには、15〜200nm の範囲がより望ましい。さらに、
発光層５に添加するSiとZnの濃度は、 1×1017〜 5×10
18/cm3の時に、380nm 以下の紫外線領域の発光強度を増
加させることができる。
くすることができる発光層５の厚さは200nm 以下であ
り、1nm よりも薄くなると結晶性が悪くなるため、逆
に、発光効率は低下する。よって、発光層５の厚さは 1
〜200nm の範囲が望ましい。又、界面の均一性を向上さ
せるには、15〜200nm の範囲がより望ましい。さらに、
発光層５に添加するSiとZnの濃度は、 1×1017〜 5×10
18/cm3の時に、380nm 以下の紫外線領域の発光強度を増
加させることができる。
【００２６】このように、本発明は、発光層５の厚さを
1〜200nm とすることで、ドナー不純物レベルと価電子
帯、伝導帯とアクセプタ不純物レベル間、又は、伝導帯
と価電子帯との間の電子の遷移を増加させることで、発
光効率の向上と発光波長の制御を可能としたものであ
る。
1〜200nm とすることで、ドナー不純物レベルと価電子
帯、伝導帯とアクセプタ不純物レベル間、又は、伝導帯
と価電子帯との間の電子の遷移を増加させることで、発
光効率の向上と発光波長の制御を可能としたものであ
る。
【００２７】発光層５にIn0.08Ga0.92N を用いたが、Al
0.03Ga0.89In0.08N 等の４元系の３族窒化物半導体を用
いてもよい。又、添加する不純物はSi,Zn 以外の元素も
用いることが可能でる。要は、要求される発光波長に応
じて、禁制帯幅、添加する不純物の種類を考慮して決定
すれば良い。即ち、上記実施例では、発光波長は紫外線
領域であるが、発光波長を青や緑と言った可視領域とな
るように禁制帯幅を決めても良い。又、発光層はAlxGay
In1-X-YN(0≦x ≦1, 0≦y ≦1, 0≦x+y ≦1)を少なくと
も１層以上積層した量子井戸構造であっても良い。さら
に、発光層５は他の層３、４、６１等と格子整合してい
るのが良い。尚、上記実施例では、発光ダイオードにつ
いて示したが、本発明をレーザダイオードにも応用する
ことができる。
0.03Ga0.89In0.08N 等の４元系の３族窒化物半導体を用
いてもよい。又、添加する不純物はSi,Zn 以外の元素も
用いることが可能でる。要は、要求される発光波長に応
じて、禁制帯幅、添加する不純物の種類を考慮して決定
すれば良い。即ち、上記実施例では、発光波長は紫外線
領域であるが、発光波長を青や緑と言った可視領域とな
るように禁制帯幅を決めても良い。又、発光層はAlxGay
In1-X-YN(0≦x ≦1, 0≦y ≦1, 0≦x+y ≦1)を少なくと
も１層以上積層した量子井戸構造であっても良い。さら
に、発光層５は他の層３、４、６１等と格子整合してい
るのが良い。尚、上記実施例では、発光ダイオードにつ
いて示したが、本発明をレーザダイオードにも応用する
ことができる。
【図１】本発明の具体的な実施例に係る発光ダイオード
の構成を示した構成図。
の構成を示した構成図。
【図２】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図３】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図４】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図５】発光層の厚さを変化させた各種の発光ダイオー
ドの発光スペクトルを示した測定図。
ドの発光スペクトルを示した測定図。
１０…発光ダイオード １…サファイア基板 ２…バッファ層 ３…高キャリア濃度ｎ+ 層 ４…ｎ層 ５…発光層 ６１…ｐ層 ６２…コンタクト層 ７，８…電極
Claims (6)
- 【請求項１】ｐ層、ｎ層、ｐ層とｎ層とに挟まれた発光
層を有し、各層が３族窒化物半導体から成る発光素子に
おいて、 前記発光層には、ドナー不純物とアクセプタ不純物とが
共に添加されており、 前記発光層の厚さを1 〜200nm とし、出力される光をド
ナー不純物レベルと価電子帯、伝導帯とアクセプタ不純
物レベル間、又は、伝導帯と価電子帯との間の電子の遷
移による発光波長としたことを特徴とする３族窒化物半
導体発光素子。 - 【請求項２】前記発光層はAlxGayIn1-X-YN(0≦x ≦1, 0
≦y ≦1, 0≦x+y ≦1)を少なくとも１層以上積層した量
子井戸構造であることを特徴とする請求項１に記載の３
族窒化物半導体発光素子。 - 【請求項３】前記発光層はGaxIn1-XN (0≦x ≦1)である
ことを特徴とする請求項１に記載の３族窒化物半導体発
光素子。 - 【請求項４】前記発光層の厚さは、15〜200nm であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の３族窒化物半導体発光
素子。 - 【請求項５】前記ドナー不純物はシリコン(Si)、テルル
(Te)、イオウ(S) 、又は、セレン(Se)であり、前記アク
セプタ不純物は、マグネシウム(Mg)、又は、亜鉛(Zn)で
あることを特徴とする請求項１に記載の３族窒化物半導
体発光素子。 - 【請求項６】前記発光層に添加する不純物の濃度は 1×
1017〜 5×1018/cm3であることを特徴とする請求項１に
記載の３族窒化物半導体発光素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35305095A JP3637662B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ３族窒化物半導体発光素子 |
| TW090200903U TW492578U (en) | 1995-12-28 | 1996-08-21 | Light emitting device of nitride semiconductor for the element of the third family in periodic table |
| KR1019960037785A KR100289595B1 (ko) | 1995-12-28 | 1996-09-02 | 3족질화물반도체발광소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35305095A JP3637662B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09186362A true JPH09186362A (ja) | 1997-07-15 |
| JP3637662B2 JP3637662B2 (ja) | 2005-04-13 |
Family
ID=18428234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35305095A Expired - Fee Related JP3637662B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3637662B2 (ja) |
| KR (1) | KR100289595B1 (ja) |
| TW (1) | TW492578U (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001007393A (ja) * | 1999-06-08 | 2001-01-12 | Agilent Technol Inc | エピタキシャル層を有するＡｌＧａＩｎＮベースＬＥＤ |
| US6445127B1 (en) | 1998-02-17 | 2002-09-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light-emitting device comprising gallium-nitride-group compound-semiconductor and method of manufacturing the same |
| JP2009081379A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 |
| WO2012053331A1 (ja) * | 2010-10-19 | 2012-04-26 | 昭和電工株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体素子、多波長発光ｉｉｉ族窒化物半導体層及び多波長発光ｉｉｉ族窒化物半導体層の形成方法 |
| WO2012053332A1 (ja) * | 2010-10-19 | 2012-04-26 | 昭和電工株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体素子及び多波長発光ｉｉｉ族窒化物半導体層 |
| JP5075298B1 (ja) * | 2011-05-18 | 2012-11-21 | パナソニック株式会社 | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 |
| CN105428448A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-03-23 | 北京大学 | 一种双组分渐变结构太阳能电池及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06101587B2 (ja) * | 1989-03-01 | 1994-12-12 | 日本電信電話株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2564024B2 (ja) * | 1990-07-09 | 1996-12-18 | シャープ株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
-
1995
- 1995-12-28 JP JP35305095A patent/JP3637662B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-08-21 TW TW090200903U patent/TW492578U/zh not_active IP Right Cessation
- 1996-09-02 KR KR1019960037785A patent/KR100289595B1/ko not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6445127B1 (en) | 1998-02-17 | 2002-09-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light-emitting device comprising gallium-nitride-group compound-semiconductor and method of manufacturing the same |
| JP2001007393A (ja) * | 1999-06-08 | 2001-01-12 | Agilent Technol Inc | エピタキシャル層を有するＡｌＧａＩｎＮベースＬＥＤ |
| JP2011205144A (ja) * | 1999-06-08 | 2011-10-13 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | エピタキシャル層を有するＡｌＧａＩｎＮベースＬＥＤ |
| JP2009081379A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 |
| WO2012053331A1 (ja) * | 2010-10-19 | 2012-04-26 | 昭和電工株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体素子、多波長発光ｉｉｉ族窒化物半導体層及び多波長発光ｉｉｉ族窒化物半導体層の形成方法 |
| WO2012053332A1 (ja) * | 2010-10-19 | 2012-04-26 | 昭和電工株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体素子及び多波長発光ｉｉｉ族窒化物半導体層 |
| JP5075298B1 (ja) * | 2011-05-18 | 2012-11-21 | パナソニック株式会社 | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 |
| WO2012157198A1 (ja) * | 2011-05-18 | 2012-11-22 | パナソニック株式会社 | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 |
| US8823026B2 (en) | 2011-05-18 | 2014-09-02 | Panasonic Corporation | Nitride semiconductor light-emitting element and manufacturing method therefor |
| CN105428448A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-03-23 | 北京大学 | 一种双组分渐变结构太阳能电池及其制备方法 |
| CN105428448B (zh) * | 2015-09-29 | 2018-06-08 | 北京大学 | 一种双组分渐变结构太阳能电池及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW492578U (en) | 2002-06-21 |
| KR970054564A (ko) | 1997-07-31 |
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| JP3637662B2 (ja) | 2005-04-13 |
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| JPH09153643A (ja) | ３族窒化物半導体素子 |
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