JPH0923026A - ３−５族化合物半導体発光素子 - Google Patents
３−５族化合物半導体発光素子Info
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- JPH0923026A JPH0923026A JP17077495A JP17077495A JPH0923026A JP H0923026 A JPH0923026 A JP H0923026A JP 17077495 A JP17077495 A JP 17077495A JP 17077495 A JP17077495 A JP 17077495A JP H0923026 A JPH0923026 A JP H0923026A
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- light emitting
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- emitting device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】バンド端発光を利用した高い発光効率を有する
発光素子を提供する。 【解決手段】サファイア基板上に、一般式Ｉｎx Ｇａy
Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表されるバンドギャップの異な
る少なくとも２つの層を含む化合物半導体が積層されて
なる発光素子であって、該サファイアの基板面とＣ面と
のなす角が５度未満であり、バンド端発光によることを
特徴とする３−５族化合物半導体発光素子。
発光素子を提供する。 【解決手段】サファイア基板上に、一般式Ｉｎx Ｇａy
Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表されるバンドギャップの異な
る少なくとも２つの層を含む化合物半導体が積層されて
なる発光素子であって、該サファイアの基板面とＣ面と
のなす角が５度未満であり、バンド端発光によることを
特徴とする３−５族化合物半導体発光素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般式Ｉｎx Ｇａy
Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導体
を用いた発光素子に関する。
Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導体
を用いた発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】紫外もしくは青色の発光ダイオード（以
下、ＬＥＤと記すことがある。）または紫外もしくは青
色のレーザダイオード等の発光素子の材料として、一般
式Ｉｎ x Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５
族化合物半導体が知られている。特にＩｎＮを混晶比で
１０％以上含むものはＩｎ濃度に応じて可視領域での発
光波長を調整できるため、表示用途に特に重要である。
該３−５族化合物半導体はサファイア、ＧａＡｓ、Ｚｎ
Ｏ等の種々の基板の上に成膜することが試みられてい
る。特にサファイアは大面積かつ高品質の単結晶が比較
的容易に製造できるため重要である。サファイア基板の
面方位についてはＡ面、Ｒ面、Ｃ面等を用いる検討が行
われており、その中でもＣ面を用いることで比較的良好
な該化合物半導体が得られることが知られている。窒化
ガリウム系化合物半導体の不純物発光を用いた発光素子
に関して、該化合物半導体をサファイア基板のＣ面から
数度傾いた基板（オフ基板）の上に成長することにより
非鏡面とすることで取り出し効率を向上して外部量子効
率（発光効率）を向上できるという報告がある（特開平
６−２９１３６８号公報）。また、一般にＧａＡｓ等の
結晶成長においては（００１）、（１１１）等の低指数
面の方位を持つＧａＡｓ基板が用いられるが、実際には
これらの面から若干の角度（以下、オフ角と記すことが
ある。）傾斜させた面を持つ基板を用いることで良質な
結晶が得られる場合がある。
下、ＬＥＤと記すことがある。）または紫外もしくは青
色のレーザダイオード等の発光素子の材料として、一般
式Ｉｎ x Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５
族化合物半導体が知られている。特にＩｎＮを混晶比で
１０％以上含むものはＩｎ濃度に応じて可視領域での発
光波長を調整できるため、表示用途に特に重要である。
該３−５族化合物半導体はサファイア、ＧａＡｓ、Ｚｎ
Ｏ等の種々の基板の上に成膜することが試みられてい
る。特にサファイアは大面積かつ高品質の単結晶が比較
的容易に製造できるため重要である。サファイア基板の
面方位についてはＡ面、Ｒ面、Ｃ面等を用いる検討が行
われており、その中でもＣ面を用いることで比較的良好
な該化合物半導体が得られることが知られている。窒化
ガリウム系化合物半導体の不純物発光を用いた発光素子
に関して、該化合物半導体をサファイア基板のＣ面から
数度傾いた基板（オフ基板）の上に成長することにより
非鏡面とすることで取り出し効率を向上して外部量子効
率（発光効率）を向上できるという報告がある（特開平
６−２９１３６８号公報）。また、一般にＧａＡｓ等の
結晶成長においては（００１）、（１１１）等の低指数
面の方位を持つＧａＡｓ基板が用いられるが、実際には
これらの面から若干の角度（以下、オフ角と記すことが
ある。）傾斜させた面を持つ基板を用いることで良質な
結晶が得られる場合がある。
【０００３】ここで、ＬＥＤの発光機構は２つに大別で
きる。一つは注入された電子と正孔がバンドギャップ中
に不純物によって形成された準位を介して再結合する機
構で、一般に不純物発光と呼ばれる。もう一方は注入さ
れた電子と正孔が不純物による準位を介さず再結合する
もので、この場合バンドギャップにほぼ対応した波長で
の発光が得られる。これはバンド端発光と呼ばれる。不
純物発光の場合、一般に発光スペクトルがブロードにな
る。一方バンド端発光はその発光スペクトルはシャープ
であり、高い色純度が必要な場合にはバンド端発光が好
ましい。また不純物発光では不純物準位を介した電子と
正孔の再結合を用いるため、注入される電子、もしくは
正孔を捕獲できるだけの充分な数の不純物準位が必要と
なるが、一般に不純物を高濃度にドープした場合その結
晶品質が低下する。つまり高品質な結晶中に形成できる
不純物準位の数には限りがある。この場合、電子と正孔
の注入量が増加すると不純物準位の数に不足が生じ、不
純物準位を介さない電子と正孔の再結合が起こる。つま
り高電流では発光効率は低下することとなる。一方、バ
ンド端発光の場合では不純物準位を介さない発光を利用
するため、このような発光効率の低下は生じない。従っ
て高電流の注入を必要とする場合にはバンド端発光が好
ましい。一方、該化合物半導体は直接遷移型バンドギャ
ップを有しており、その組成によりバンドギャップを可
視領域にできる。従ってこの層を発光層として用いるこ
とで不純物発光を用いなくても、バンド端発光による高
効率の発光素子が作製できる。バンド端発光では狭い波
長範囲に発光パワーを集中させることができ、発光スペ
クトルはシャープになり、高い色純度が達成できる。し
かしこのバンド端発光を用いる発光素子においてはこれ
までオフ角についての検討はされていなかった。
きる。一つは注入された電子と正孔がバンドギャップ中
に不純物によって形成された準位を介して再結合する機
構で、一般に不純物発光と呼ばれる。もう一方は注入さ
れた電子と正孔が不純物による準位を介さず再結合する
もので、この場合バンドギャップにほぼ対応した波長で
の発光が得られる。これはバンド端発光と呼ばれる。不
純物発光の場合、一般に発光スペクトルがブロードにな
る。一方バンド端発光はその発光スペクトルはシャープ
であり、高い色純度が必要な場合にはバンド端発光が好
ましい。また不純物発光では不純物準位を介した電子と
正孔の再結合を用いるため、注入される電子、もしくは
正孔を捕獲できるだけの充分な数の不純物準位が必要と
なるが、一般に不純物を高濃度にドープした場合その結
晶品質が低下する。つまり高品質な結晶中に形成できる
不純物準位の数には限りがある。この場合、電子と正孔
の注入量が増加すると不純物準位の数に不足が生じ、不
純物準位を介さない電子と正孔の再結合が起こる。つま
り高電流では発光効率は低下することとなる。一方、バ
ンド端発光の場合では不純物準位を介さない発光を利用
するため、このような発光効率の低下は生じない。従っ
て高電流の注入を必要とする場合にはバンド端発光が好
ましい。一方、該化合物半導体は直接遷移型バンドギャ
ップを有しており、その組成によりバンドギャップを可
視領域にできる。従ってこの層を発光層として用いるこ
とで不純物発光を用いなくても、バンド端発光による高
効率の発光素子が作製できる。バンド端発光では狭い波
長範囲に発光パワーを集中させることができ、発光スペ
クトルはシャープになり、高い色純度が達成できる。し
かしこのバンド端発光を用いる発光素子においてはこれ
までオフ角についての検討はされていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、バン
ド端発光を利用した高い発光効率を有する発光素子を提
供することにある。
ド端発光を利用した高い発光効率を有する発光素子を提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこのような
状況をみて鋭意検討の結果、基板面の傾斜角度を特定の
範囲内にすることで、高品質の半導体結晶が得られるこ
とを見いだし、本発明に至った。即ち、本発明は、次に
記す発明である。
状況をみて鋭意検討の結果、基板面の傾斜角度を特定の
範囲内にすることで、高品質の半導体結晶が得られるこ
とを見いだし、本発明に至った。即ち、本発明は、次に
記す発明である。
【０００６】〔１〕サファイア基板上に、一般式Ｉｎx
Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表されるバンドギャッ
プの異なる少なくとも２つの層を含む化合物半導体が積
層されてなる発光素子であって、該サファイアの基板面
とＣ面とのなす角が５度未満であり、バンド端発光によ
ることを特徴とする３−５族化合物半導体発光素子。 〔２〕サファイア基板上に、一般式Ｇａa Ａｌb Ｎ（た
だし、ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）で表され
る第１の３−５族化合物半導体と、一般式ＩｎcＧａd
Ｎ（ただし、ｃ＋ｄ＝１、０＜ｃ≦１、０≦ｄ＜１）で
表される第２の３−５族化合物半導体とが、この順に接
してなる構造を含むことを特徴とする〔１〕記載の３−
５族化合物半導体発光素子。 〔３〕第２の３−５族化合物半導体の層中に含まれるＳ
ｉとＧｅと２族元素のいずれの元素の濃度も１×１０17
ｃｍ-3以下であることを特徴とする〔２〕記載の３−５
族化合物半導体発光素子。 〔４〕第２の３−５族化合物半導体の厚みが、１０Å以
上９０Å以下であることを特徴とする〔２〕または
〔３〕記載の３−５族化合物半導体発光素子。
Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表されるバンドギャッ
プの異なる少なくとも２つの層を含む化合物半導体が積
層されてなる発光素子であって、該サファイアの基板面
とＣ面とのなす角が５度未満であり、バンド端発光によ
ることを特徴とする３−５族化合物半導体発光素子。 〔２〕サファイア基板上に、一般式Ｇａa Ａｌb Ｎ（た
だし、ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）で表され
る第１の３−５族化合物半導体と、一般式ＩｎcＧａd
Ｎ（ただし、ｃ＋ｄ＝１、０＜ｃ≦１、０≦ｄ＜１）で
表される第２の３−５族化合物半導体とが、この順に接
してなる構造を含むことを特徴とする〔１〕記載の３−
５族化合物半導体発光素子。 〔３〕第２の３−５族化合物半導体の層中に含まれるＳ
ｉとＧｅと２族元素のいずれの元素の濃度も１×１０17
ｃｍ-3以下であることを特徴とする〔２〕記載の３−５
族化合物半導体発光素子。 〔４〕第２の３−５族化合物半導体の厚みが、１０Å以
上９０Å以下であることを特徴とする〔２〕または
〔３〕記載の３−５族化合物半導体発光素子。
【０００７】次に本発明を詳細に説明する。本発明にお
ける３−５族化合物半導体とは、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａ
ｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０≦ｚ≦１）で表される少なくとも２つの層が積
層された構造を含む化合物半導体である。該化合物半導
体は組成によりバンドギャップを可視領域にできるた
め、表示用途に特に重要である。また組成により可視領
域にバンドギャップを有する層より大きなバンドギャッ
プを形成することもできる。したがって、これらの層の
積層構造とすることでバンドギャップの大きい層はバン
ドギャップの小さい層に対して電荷注入層として作用さ
せることができる。この場合、バンドギャップの小さい
層が発光層となる。このような積層構造を持つ半導体素
子においては電子、正孔がバンドギャップの小さい発光
層に閉じこめられ、そこでの再結合確率が極めて高くな
る。従って高い発光効率が達成できる。
ける３−５族化合物半導体とは、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａ
ｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０≦ｚ≦１）で表される少なくとも２つの層が積
層された構造を含む化合物半導体である。該化合物半導
体は組成によりバンドギャップを可視領域にできるた
め、表示用途に特に重要である。また組成により可視領
域にバンドギャップを有する層より大きなバンドギャッ
プを形成することもできる。したがって、これらの層の
積層構造とすることでバンドギャップの大きい層はバン
ドギャップの小さい層に対して電荷注入層として作用さ
せることができる。この場合、バンドギャップの小さい
層が発光層となる。このような積層構造を持つ半導体素
子においては電子、正孔がバンドギャップの小さい発光
層に閉じこめられ、そこでの再結合確率が極めて高くな
る。従って高い発光効率が達成できる。
【０００８】本発明の発光素子における３−５族化合物
半導体の構造の例を図１と図２に示す。第１の層は電荷
注入層であり、第２の層に比べてバンドギャップが大き
い。第２の層は可視領域にバンドギャップを有する発光
層である。図１は、第２の層の上に、第２の層よりも大
きなバンドギャップを持つ第３の層を成長し、さらに第
１の層とは異なる伝導性の第４の層を成長したものであ
る。電極は第１の層と第４の形成されており、２つの電
極に電圧を加えることで電流が流れ、第２の層で発光す
る。図２は第３の層に第１の層とは異なる伝導性を持た
せたものである。図１の例と同様に、電圧を加えること
で発光する。結晶成長の容易さから、第１の層はｎ型、
第４の層はｐ型とするのが一般的である。第４の層がな
い図２の例では、第３の層がｐ型である。
半導体の構造の例を図１と図２に示す。第１の層は電荷
注入層であり、第２の層に比べてバンドギャップが大き
い。第２の層は可視領域にバンドギャップを有する発光
層である。図１は、第２の層の上に、第２の層よりも大
きなバンドギャップを持つ第３の層を成長し、さらに第
１の層とは異なる伝導性の第４の層を成長したものであ
る。電極は第１の層と第４の形成されており、２つの電
極に電圧を加えることで電流が流れ、第２の層で発光す
る。図２は第３の層に第１の層とは異なる伝導性を持た
せたものである。図１の例と同様に、電圧を加えること
で発光する。結晶成長の容易さから、第１の層はｎ型、
第４の層はｐ型とするのが一般的である。第４の層がな
い図２の例では、第３の層がｐ型である。
【０００９】発光層となる第２の層としてはＩｎc Ｇａ
d Ｎ（ただし、ｃ＋ｄ＝１、０＜ｃ≦１、０≦ｄ＜１）
が好ましい。Ａｌを含む混晶ではＡｌＮの混晶比に対応
してバンドギャップが大きくなるため、バンド端発光に
よる青色発光を実現できるバンドギャップにするために
は、Ａｌを含まない場合に比べてＩｎＮの混晶比を増加
させなければならない。そのためにはＩｎＮの分解温度
が低いため、成長温度の低温化が必要となるが、一般に
成長温度を下げると結晶品質は低下するので、Ａｌを含
まないＩｎx Ｇａy Ｎが好ましい。このＩｎc Ｇａd Ｎ
の下地として用いる層としてはＧａa Ａｌb Ｎ（ただ
し、ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）が好まし
い。Ｉｎを含む混晶はその分解温度が低いため通常８５
０℃以下の温度で成長が行われる。それに対し、Ｇａa
Ａｌb Ｎは分解温度が高く、１１００℃程度の高温で成
長できるため、得られる結晶の品質がよいので、下地層
としてはＧａa Ａｌb Ｎが好ましい。
d Ｎ（ただし、ｃ＋ｄ＝１、０＜ｃ≦１、０≦ｄ＜１）
が好ましい。Ａｌを含む混晶ではＡｌＮの混晶比に対応
してバンドギャップが大きくなるため、バンド端発光に
よる青色発光を実現できるバンドギャップにするために
は、Ａｌを含まない場合に比べてＩｎＮの混晶比を増加
させなければならない。そのためにはＩｎＮの分解温度
が低いため、成長温度の低温化が必要となるが、一般に
成長温度を下げると結晶品質は低下するので、Ａｌを含
まないＩｎx Ｇａy Ｎが好ましい。このＩｎc Ｇａd Ｎ
の下地として用いる層としてはＧａa Ａｌb Ｎ（ただ
し、ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）が好まし
い。Ｉｎを含む混晶はその分解温度が低いため通常８５
０℃以下の温度で成長が行われる。それに対し、Ｇａa
Ａｌb Ｎは分解温度が高く、１１００℃程度の高温で成
長できるため、得られる結晶の品質がよいので、下地層
としてはＧａa Ａｌb Ｎが好ましい。
【００１０】基板として用いるサファイアはチョクラル
スキー法、ＥＦＧ法等の結晶引き上げ法により作製で
き、その表面を鏡面研磨したものを用いることができ
る。本発明において、サファイア基板の基板面とサファ
イア基板のＣ面とのなす角は５度未満である。更に好ま
しくは４度以下である。基板面のＣ面となす角が５度以
上では、該化合物半導体を用いてバンド端発光を用いる
発光素子とした場合、発光効率が充分でないので好まし
くない。また基板の厚みは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以
下が好ましい。更に好ましくは０．３ｍｍ以上である。
基板の厚みが０．１ｍｍより薄いと該化合物半導体結晶
の成長後、冷却時に該化合物半導体とサファイアとの熱
膨張係数の差から反りが生じ、ＬＥＤチップを作製する
プロセス上問題となる。また、基板の厚みが１．０ｍｍ
より厚いとＬＥＤチップ作製における基板の分割が困難
になるので好ましくない。
スキー法、ＥＦＧ法等の結晶引き上げ法により作製で
き、その表面を鏡面研磨したものを用いることができ
る。本発明において、サファイア基板の基板面とサファ
イア基板のＣ面とのなす角は５度未満である。更に好ま
しくは４度以下である。基板面のＣ面となす角が５度以
上では、該化合物半導体を用いてバンド端発光を用いる
発光素子とした場合、発光効率が充分でないので好まし
くない。また基板の厚みは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以
下が好ましい。更に好ましくは０．３ｍｍ以上である。
基板の厚みが０．１ｍｍより薄いと該化合物半導体結晶
の成長後、冷却時に該化合物半導体とサファイアとの熱
膨張係数の差から反りが生じ、ＬＥＤチップを作製する
プロセス上問題となる。また、基板の厚みが１．０ｍｍ
より厚いとＬＥＤチップ作製における基板の分割が困難
になるので好ましくない。
【００１１】バンド端発光による発光素子を実現するた
めには、第２の層に含まれる不純物の量を低く抑えなけ
ればならない。具体的には、Ｓｉ、Ｇｅと２族元素の各
元素について、いずれもその濃度が１０17ｃｍ-3以下が
好ましい。バンド端発光の場合、発光色は第２の層の３
族元素の組成で決まる。可視部で発光させる場合、Ｉｎ
濃度は１０％以上が好ましい。Ｉｎ濃度が１０％より小
さい場合、発光する光はほとんど紫外線であり、充分な
明るさを感じることができない。Ｉｎ濃度を増やすにつ
れて発光波長が長くなり、発光波長を紫から青、緑へと
調整できる。第２の層の膜厚は１０Å以上９０Å以下が
好ましい。膜厚が１０Åより小さいかまたは９０Åより
大きいと該化合物半導体を用いて発光素子とした場合、
発光効率が充分でないので好ましくない。
めには、第２の層に含まれる不純物の量を低く抑えなけ
ればならない。具体的には、Ｓｉ、Ｇｅと２族元素の各
元素について、いずれもその濃度が１０17ｃｍ-3以下が
好ましい。バンド端発光の場合、発光色は第２の層の３
族元素の組成で決まる。可視部で発光させる場合、Ｉｎ
濃度は１０％以上が好ましい。Ｉｎ濃度が１０％より小
さい場合、発光する光はほとんど紫外線であり、充分な
明るさを感じることができない。Ｉｎ濃度を増やすにつ
れて発光波長が長くなり、発光波長を紫から青、緑へと
調整できる。第２の層の膜厚は１０Å以上９０Å以下が
好ましい。膜厚が１０Åより小さいかまたは９０Åより
大きいと該化合物半導体を用いて発光素子とした場合、
発光効率が充分でないので好ましくない。
【００１２】本発明における３−５族化合物半導体の製
造方法としては、有機金属気相成長（以下、ＭＯＶＰＥ
と記すことがある。）法、分子線エピタキシー（以下、
ＭＢＥと記すことがある。）法、ハイドライド気相成長
（以下、ＨＶＰＥと記すことがある。）法などが挙げら
れる。なお、ＭＢＥ法を用いる場合、窒素原料として
は、窒素ガス、アンモニア、およびその他の窒素化合物
を気体状態で供給する方法である気体ソース分子線エピ
タキシー（以下、ＧＳＭＢＥと記すことがある。）法が
一般的に用いられている。この場合、窒素原料が化学的
に不活性で、窒素原子が結晶中に取り込まれにくいこと
がある。その場合には、マイクロ波などにより窒素原料
を励起して、活性状態にして供給することで、窒素の取
り込み効率を上げることができる。
造方法としては、有機金属気相成長（以下、ＭＯＶＰＥ
と記すことがある。）法、分子線エピタキシー（以下、
ＭＢＥと記すことがある。）法、ハイドライド気相成長
（以下、ＨＶＰＥと記すことがある。）法などが挙げら
れる。なお、ＭＢＥ法を用いる場合、窒素原料として
は、窒素ガス、アンモニア、およびその他の窒素化合物
を気体状態で供給する方法である気体ソース分子線エピ
タキシー（以下、ＧＳＭＢＥと記すことがある。）法が
一般的に用いられている。この場合、窒素原料が化学的
に不活性で、窒素原子が結晶中に取り込まれにくいこと
がある。その場合には、マイクロ波などにより窒素原料
を励起して、活性状態にして供給することで、窒素の取
り込み効率を上げることができる。
【００１３】ＭＯＶＰＥ法の場合、以下のような原料を
用いることができる。即ち、３族原料としては、トリメ
チルガリウム〔（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、以下「ＴＭＧ」と記
すことがある。〕、トリエチルガリウム〔（Ｃ2 Ｈ5 ）
3 Ｇａ、以下「ＴＥＧ」と記すことがある。〕等の一般
式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｇａ（ここでＲ1 、Ｒ 2 、Ｒ3 は低級ア
ルキル基を示す。）で表されるトリアルキルガリウム；
トリメチルアルミニウム〔（ＣＨ3 ）3 Ａｌ〕、トリエ
チルアルミニウム〔（Ｃ2 Ｈ5）3 Ａｌ、以下「ＴＥ
Ａ」と記すことがある。〕、トリイソブチルアルミニウ
ム〔（ｉ−Ｃ4 Ｈ9 ）3 Ａｌ〕等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3
Ａｌ（ここでＲ1 、Ｒ2 、Ｒ3 は低級アルキル基を示
す。）で表されるトリアルキルアルミニウム；トリメチ
ルアミンアラン〔（ＣＨ3 ）3 Ｎ：ＡｌＨ3 〕；トリメ
チルインジウム〔（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、以下「ＴＭＩ」と
記すことがある。〕、トリエチルインジウム〔（Ｃ2 Ｈ
5 ）3 Ｉｎ〕等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｉｎ（ここで
Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 は低級アルキル基を示す。）で表され
るトリアルキルインジウム等が挙げられる。これらは単
独または混合して用いられる。
用いることができる。即ち、３族原料としては、トリメ
チルガリウム〔（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、以下「ＴＭＧ」と記
すことがある。〕、トリエチルガリウム〔（Ｃ2 Ｈ5 ）
3 Ｇａ、以下「ＴＥＧ」と記すことがある。〕等の一般
式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｇａ（ここでＲ1 、Ｒ 2 、Ｒ3 は低級ア
ルキル基を示す。）で表されるトリアルキルガリウム；
トリメチルアルミニウム〔（ＣＨ3 ）3 Ａｌ〕、トリエ
チルアルミニウム〔（Ｃ2 Ｈ5）3 Ａｌ、以下「ＴＥ
Ａ」と記すことがある。〕、トリイソブチルアルミニウ
ム〔（ｉ−Ｃ4 Ｈ9 ）3 Ａｌ〕等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3
Ａｌ（ここでＲ1 、Ｒ2 、Ｒ3 は低級アルキル基を示
す。）で表されるトリアルキルアルミニウム；トリメチ
ルアミンアラン〔（ＣＨ3 ）3 Ｎ：ＡｌＨ3 〕；トリメ
チルインジウム〔（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、以下「ＴＭＩ」と
記すことがある。〕、トリエチルインジウム〔（Ｃ2 Ｈ
5 ）3 Ｉｎ〕等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｉｎ（ここで
Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 は低級アルキル基を示す。）で表され
るトリアルキルインジウム等が挙げられる。これらは単
独または混合して用いられる。
【００１４】次に、５族原料としては、アンモニア、ヒ
ドラジン、メチルヒドラジン、１、１−ジメチルヒドラ
ジン、１、２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチルアミ
ン、エチレンジアミンなどが挙げられる。これらは単独
または混合して用いられる。これらの原料のうち、アン
モニアとヒドラジンは分子中に炭素原子を含まないた
め、半導体中への炭素の汚染が少なく好適である。
ドラジン、メチルヒドラジン、１、１−ジメチルヒドラ
ジン、１、２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチルアミ
ン、エチレンジアミンなどが挙げられる。これらは単独
または混合して用いられる。これらの原料のうち、アン
モニアとヒドラジンは分子中に炭素原子を含まないた
め、半導体中への炭素の汚染が少なく好適である。
【００１５】
【実施例】以下実施例により本発明を詳しく説明するが
本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 窒化ガリウム系半導体は、ＭＯＶＰＥ法により作製し
た。基板としては、その基板面がＣ面となす角が０．０
２度であるサファイアを鏡面研磨したものを有機洗浄し
て用いた。成長はまず、バッファ層として６００℃でＴ
ＭＧとアンモニアによりＧａＮを５００Å成膜した後、
ＴＭＧ、アンモニアおよびドーパントとしてシラン（Ｓ
ｉＨ4 ）を用いて１１００℃でＳｉをドープしたＧａＮ
を３μｍの厚みで成膜した。７８５℃まで降温した後、
キャリアガスを水素から窒素に変え、ＴＥＧ、ＴＭＩ、
ＴＥＡを用いて、Ｉｎ0.3 Ｇａ0.7 Ｎを９０秒間、Ｇａ
0.8 Ａｌ0.2 Ｎを１０分間成長した。厚膜における成長
時間と得られた膜厚の関係から求めたＩｎ0. 3 Ｇａ0.7
Ｎの成長速度は約３３Å／分、Ｇａ0.8 Ａｌ0.2 Ｎの成
長速度は約２５Å／分であった。従って、これらの層の
膜厚は各々約５０Åおよび約２５０Åである。次に、温
度を１１００℃に昇温し、ＴＭＧ、アンモニアおよびド
ーパントとしてＣｐ2 Ｍｇを用いてＭｇをドープしたＧ
ａＮを５０００Å成長した。成長終了後、基板を取り出
し、窒素中８００℃で２０分間の熱処理を行なった。
本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 窒化ガリウム系半導体は、ＭＯＶＰＥ法により作製し
た。基板としては、その基板面がＣ面となす角が０．０
２度であるサファイアを鏡面研磨したものを有機洗浄し
て用いた。成長はまず、バッファ層として６００℃でＴ
ＭＧとアンモニアによりＧａＮを５００Å成膜した後、
ＴＭＧ、アンモニアおよびドーパントとしてシラン（Ｓ
ｉＨ4 ）を用いて１１００℃でＳｉをドープしたＧａＮ
を３μｍの厚みで成膜した。７８５℃まで降温した後、
キャリアガスを水素から窒素に変え、ＴＥＧ、ＴＭＩ、
ＴＥＡを用いて、Ｉｎ0.3 Ｇａ0.7 Ｎを９０秒間、Ｇａ
0.8 Ａｌ0.2 Ｎを１０分間成長した。厚膜における成長
時間と得られた膜厚の関係から求めたＩｎ0. 3 Ｇａ0.7
Ｎの成長速度は約３３Å／分、Ｇａ0.8 Ａｌ0.2 Ｎの成
長速度は約２５Å／分であった。従って、これらの層の
膜厚は各々約５０Åおよび約２５０Åである。次に、温
度を１１００℃に昇温し、ＴＭＧ、アンモニアおよびド
ーパントとしてＣｐ2 Ｍｇを用いてＭｇをドープしたＧ
ａＮを５０００Å成長した。成長終了後、基板を取り出
し、窒素中８００℃で２０分間の熱処理を行なった。
【００１６】このようにして得られた試料を常法に従
い、電極を形成し、ＬＥＤとした。ｐ電極としてＮｉ−
Ａｕ合金、ｎ電極としてＡｌを用いた。このＬＥＤに順
方向に２０ｍＡの電流を流したところ、ピーク波長４５
０ｎｍの明瞭な青色発光を示し、輝度は２６５ｍｃｄで
あった。
い、電極を形成し、ＬＥＤとした。ｐ電極としてＮｉ−
Ａｕ合金、ｎ電極としてＡｌを用いた。このＬＥＤに順
方向に２０ｍＡの電流を流したところ、ピーク波長４５
０ｎｍの明瞭な青色発光を示し、輝度は２６５ｍｃｄで
あった。
【００１７】比較例１ 用いたサファイアの基板面がＣ面となす角が５度である
ことを除いては実施例１と同様にしてＬＥＤを作製し、
実施例１と同様の評価を行なった。その結果、やはり青
色発光を示したものの、輝度は５５ｍｃｄであった。
ことを除いては実施例１と同様にしてＬＥＤを作製し、
実施例１と同様の評価を行なった。その結果、やはり青
色発光を示したものの、輝度は５５ｍｃｄであった。
【００１８】比較例２ 用いたサファイアの基板面がＣ面となす角が１０度であ
ることを除いては実施例１と同様にしてＬＥＤを作製
し、実施例１と同様の評価を行なった。その結果、やは
り青色発光を示したものの、輝度は１ｍｃｄ以下であっ
た。
ることを除いては実施例１と同様にしてＬＥＤを作製
し、実施例１と同様の評価を行なった。その結果、やは
り青色発光を示したものの、輝度は１ｍｃｄ以下であっ
た。
【００１９】
【発明の効果】本発明のバンド端発光による発光素子
は、高い発光効率を有するので、工業的価値が大きい。
は、高い発光効率を有するので、工業的価値が大きい。
【図１】本発明の発光素子に用いる３−５族化合物半導
体の構造の１例を示す断面図。
体の構造の１例を示す断面図。
【図２】本発明の発光素子に用いる３−５族化合物半導
体の構造の１例を示す断面図。
体の構造の１例を示す断面図。
１．．．ＧａＡｌＮ（第１の層） ２．．．ＩｎＧａＮ（第２の層） ３．．．ＩｎＧａＡｌＮ（第３の層） ４．．．ＧａＡｌＮ（第４の層） ５．．．ｎ電極 ６．．．ｐ電極
Claims (4)
- 【請求項１】サファイア基板上に、一般式Ｉｎx Ｇａy
Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表されるバンドギャップの異な
る少なくとも２つの層を含む化合物半導体が積層されて
なる発光素子であって、該サファイアの基板面とＣ面と
のなす角が５度未満であり、バンド端発光によることを
特徴とする３−５族化合物半導体発光素子。 - 【請求項２】サファイア基板上に、一般式Ｇａa Ａｌb
Ｎ（ただし、ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）で
表される第１の３−５族化合物半導体と、一般式Ｉｎc
Ｇａd Ｎ（ただし、ｃ＋ｄ＝１、０＜ｃ≦１、０≦ｄ＜
１）で表される第２の３−５族化合物半導体とが、この
順に接してなる構造を含むことを特徴とする請求項１記
載の３−５族化合物半導体発光素子。 - 【請求項３】第２の３−５族化合物半導体の層中に含ま
れるＳｉとＧｅと２族元素のいずれの元素の濃度も１×
１０17ｃｍ-3以下であることを特徴とする請求項２記載
の３−５族化合物半導体発光素子。 - 【請求項４】第２の３−５族化合物半導体の厚みが、１
０Å以上９０Å以下であることを特徴とする請求項２ま
たは３記載の３−５族化合物半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17077495A JPH0923026A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | ３−５族化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17077495A JPH0923026A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | ３−５族化合物半導体発光素子 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003396964A Division JP2004153287A (ja) | 2003-11-27 | 2003-11-27 | ３−５族化合物半導体 |
| JP2004084232A Division JP2004172649A (ja) | 2004-03-23 | 2004-03-23 | ３−５族化合物半導体発光素子の輝度向上方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0923026A true JPH0923026A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=15911135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17077495A Pending JPH0923026A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | ３−５族化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0923026A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998044539A1 (en) * | 1997-03-28 | 1998-10-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing compound semiconductors |
| US6252255B1 (en) | 1998-06-26 | 2001-06-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Crystal growth method for nitride semiconductor, nitride light emitting device, and method for producing the same |
| JP2001196632A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Sharp Corp | 窒化物系化合物半導体発光およびその製造方法 |
| US6359292B1 (en) | 1998-03-11 | 2002-03-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element |
| JP2006229253A (ja) * | 2006-05-19 | 2006-08-31 | Sharp Corp | 窒化物系化合物半導体発光およびその製造方法 |
| WO2013021464A1 (ja) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | 創光科学株式会社 | 窒化物半導体紫外線発光素子 |
| GB2526078A (en) * | 2014-05-07 | 2015-11-18 | Infiniled Ltd | Methods and apparatus for improving micro-LED devices |
| CN105742442A (zh) * | 2011-08-09 | 2016-07-06 | 创光科学株式会社 | 氮化物半导体紫外线发光元件的制造方法 |
-
1995
- 1995-07-06 JP JP17077495A patent/JPH0923026A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998044539A1 (en) * | 1997-03-28 | 1998-10-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing compound semiconductors |
| US6358822B1 (en) | 1997-03-28 | 2002-03-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of epitaxially growing III-V compound semiconductor containing nitrogen and at least another group V element utilizing MBE |
| US6359292B1 (en) | 1998-03-11 | 2002-03-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element |
| US6252255B1 (en) | 1998-06-26 | 2001-06-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Crystal growth method for nitride semiconductor, nitride light emitting device, and method for producing the same |
| US6685773B2 (en) | 1998-06-26 | 2004-02-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Crystal growth method for nitride semiconductor, nitride semiconductor light emitting device, and method for producing the same |
| JP2001196632A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Sharp Corp | 窒化物系化合物半導体発光およびその製造方法 |
| US7064357B2 (en) | 2000-01-14 | 2006-06-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride compound semiconductor light emitting device and method for producing the same |
| US7352012B2 (en) | 2000-01-14 | 2008-04-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride compound semiconductor light emitting device and method for producing the same |
| US7663158B2 (en) | 2000-01-14 | 2010-02-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride compound semiconductor light emitting device and method for producing the same |
| JP2006229253A (ja) * | 2006-05-19 | 2006-08-31 | Sharp Corp | 窒化物系化合物半導体発光およびその製造方法 |
| WO2013021464A1 (ja) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | 創光科学株式会社 | 窒化物半導体紫外線発光素子 |
| CN103733449A (zh) * | 2011-08-09 | 2014-04-16 | 创光科学株式会社 | 氮化物半导体紫外线发光元件 |
| JPWO2013021464A1 (ja) * | 2011-08-09 | 2015-03-05 | 創光科学株式会社 | 窒化物半導体紫外線発光素子 |
| US9356192B2 (en) | 2011-08-09 | 2016-05-31 | Soko Kagaku Co., Ltd. | Nitride semiconductor ultraviolet light-emitting element |
| CN105742442A (zh) * | 2011-08-09 | 2016-07-06 | 创光科学株式会社 | 氮化物半导体紫外线发光元件的制造方法 |
| US9502606B2 (en) | 2011-08-09 | 2016-11-22 | Soko Kagaku Co., Ltd. | Nitride semiconductor ultraviolet light-emitting element |
| CN105742442B (zh) * | 2011-08-09 | 2018-10-09 | 创光科学株式会社 | 氮化物半导体紫外线发光元件的制造方法 |
| GB2526078A (en) * | 2014-05-07 | 2015-11-18 | Infiniled Ltd | Methods and apparatus for improving micro-LED devices |
| US9502595B2 (en) | 2014-05-07 | 2016-11-22 | Oculus Vr, Llc | Methods and apparatus for improving micro-LED devices |
| US9812494B2 (en) | 2014-05-07 | 2017-11-07 | Oculus Vr, Llc | Methods and apparatus for improving micro-LED devices |
| US10403678B2 (en) | 2014-05-07 | 2019-09-03 | Facebook Technologies, Llc | Methods and apparatus for improving micro-LED devices |
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