JPS5918877B2 - 光半導体素子 - Google Patents
光半導体素子Info
- Publication number
- JPS5918877B2 JPS5918877B2 JP51063044A JP6304476A JPS5918877B2 JP S5918877 B2 JPS5918877 B2 JP S5918877B2 JP 51063044 A JP51063044 A JP 51063044A JP 6304476 A JP6304476 A JP 6304476A JP S5918877 B2 JPS5918877 B2 JP S5918877B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- light
- semiconductor device
- mixed crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は化合物半導体のヘテロ接合を用いた光半導体
素子に関する。
素子に関する。
緑色発光素子として現在市販されているのは。
■−Ｖ族化合物半導体であるＧａＰを用いたものが一般
的（’ある一。一しかし、ＧａＰ緑色発光素子は発光色
が純粋な緑色で１く黄緑色（波長５６０〜５７０ｎｍ）
であること、および明るさが赤色発光素子に比べて約１
／３と低いことがその市場拡大を阻む大きな原因となつ
ている。一方、ＧａＮや■−■族化合物半導体であるＺ
ｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ等の広禁制帯幅を持つ半導体に
よる緑色ないし青色発光素子の開発も精力的に進められ
ているが、これらの材料はｎ型伝導しか示さず良好なｐ
ｎ接合ができないため、ＭＩＳ（金属−絶縁体−半導体
）構造の素子が試作されているのみで、その発光効率は
低く、未だ実用化のめどは立つていない。
的（’ある一。一しかし、ＧａＰ緑色発光素子は発光色
が純粋な緑色で１く黄緑色（波長５６０〜５７０ｎｍ）
であること、および明るさが赤色発光素子に比べて約１
／３と低いことがその市場拡大を阻む大きな原因となつ
ている。一方、ＧａＮや■−■族化合物半導体であるＺ
ｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ等の広禁制帯幅を持つ半導体に
よる緑色ないし青色発光素子の開発も精力的に進められ
ているが、これらの材料はｎ型伝導しか示さず良好なｐ
ｎ接合ができないため、ＭＩＳ（金属−絶縁体−半導体
）構造の素子が試作されているのみで、その発光効率は
低く、未だ実用化のめどは立つていない。
この発明は、■−■族化合物半導体であるＺｎＳ３−ｘ
Ｓｅｘとカルコパイライト型化合物半導体Ｃｕ、−ｙＡ
ｇｙＧａ１−２Ａｌ２Ｓ２との組合せにより良質なｐｎ
接合を形成することで、緑色ないし紫色の領域で高効率
の発光ないし受光特性を示す光半導体素子を提供するも
のである。
Ｓｅｘとカルコパイライト型化合物半導体Ｃｕ、−ｙＡ
ｇｙＧａ１−２Ａｌ２Ｓ２との組合せにより良質なｐｎ
接合を形成することで、緑色ないし紫色の領域で高効率
の発光ないし受光特性を示す光半導体素子を提供するも
のである。
即ち、この発明に係る光半導体素子はＺｎＳ３−ｘＳｅ
ｘとＣｕｌ−ｙＡｇｙＧａ、−２Ａｌ２Ｓ２とのヘテロ
接合を備え、混晶比ｘ、ｙがそれぞれ０≦Ｘ≦１および
Ｏ、６５ｘ＋ ０．１≦ｙ≦０．６５ｘ＋ ０．２を満
たし、かつ混晶比ｚの値によりＣｕｌ−ｙＡｇｙＧａ、
−２Ａｌ２Ｓ２層のバンドギャップを規定したことを特
徴とする。
ｘとＣｕｌ−ｙＡｇｙＧａ、−２Ａｌ２Ｓ２とのヘテロ
接合を備え、混晶比ｘ、ｙがそれぞれ０≦Ｘ≦１および
Ｏ、６５ｘ＋ ０．１≦ｙ≦０．６５ｘ＋ ０．２を満
たし、かつ混晶比ｚの値によりＣｕｌ−ｙＡｇｙＧａ、
−２Ａｌ２Ｓ２層のバンドギャップを規定したことを特
徴とする。
カルコパイライト型エー■−■族化合物半導体は■−■
族化合物半導体と格子定数やバンド構造が類似しており
、しかもｐ型になるので、これらの間のヘテロ接合によ
り良質のｐｎ接合が得られるであろうことは十分期待さ
れた。
族化合物半導体と格子定数やバンド構造が類似しており
、しかもｐ型になるので、これらの間のヘテロ接合によ
り良質のｐｎ接合が得られるであろうことは十分期待さ
れた。
また、これらの材料は禁制帯幅が広くかつ直接遷移型の
バンド構造をもつため、緑色ないし紫色発光素子材料と
しても有望視された。しかし、良質なヘテロ接合を形成
するには両者の格子定数をできるだけ合わせることが極
めて重要である。そこで、実験を重ねた結果、ＺｎＳ３
−ｘＳｅｘ（５Ｃｕ、−ｙＡｇｙＧａ０−２Ａｌ２Ｓ２
とのヘテロ接合において、混晶比ｘ（５ｙを前述した範
囲に選ぶことにより良質なｐｎ接合を得ることができ６
しかも混晶比ｚを変えることによつて発光のピーク波長
を任意に変え．緑から紫色までの発光を得ることに成功
したものである。更に．混晶比ｚの異なるＣｕ，−ＹＡ
ｇｙＧａ，−ＺＡｌ２Ｓ２層を多層積ねることによ幻，
キヤリアの閉じ込め効果による高効率発光が認められた
。以下，実施例に基づいてこの発明の効果．混晶比の限
定理由等を明らかにする。
バンド構造をもつため、緑色ないし紫色発光素子材料と
しても有望視された。しかし、良質なヘテロ接合を形成
するには両者の格子定数をできるだけ合わせることが極
めて重要である。そこで、実験を重ねた結果、ＺｎＳ３
−ｘＳｅｘ（５Ｃｕ、−ｙＡｇｙＧａ０−２Ａｌ２Ｓ２
とのヘテロ接合において、混晶比ｘ（５ｙを前述した範
囲に選ぶことにより良質なｐｎ接合を得ることができ６
しかも混晶比ｚを変えることによつて発光のピーク波長
を任意に変え．緑から紫色までの発光を得ることに成功
したものである。更に．混晶比ｚの異なるＣｕ，−ＹＡ
ｇｙＧａ，−ＺＡｌ２Ｓ２層を多層積ねることによ幻，
キヤリアの閉じ込め効果による高効率発光が認められた
。以下，実施例に基づいてこの発明の効果．混晶比の限
定理由等を明らかにする。
実施例−１
第１図に示すように、高圧溶融法によるｎ型ＺｎＳ単結
晶から（１００）主面をもつウエハ１を切り出し．この
（１００）主面上にｐ型のＣｕ，−ＹＡｇｙＧａ，−２
Ａ１ｚＳ２（ｙ＝０．１５，ｚ＝０．２）層２をＧａ融
液中より液相エピタキシヤル成長させ６その界面にＰｎ
接合３を形成した。
晶から（１００）主面をもつウエハ１を切り出し．この
（１００）主面上にｐ型のＣｕ，−ＹＡｇｙＧａ，−２
Ａ１ｚＳ２（ｙ＝０．１５，ｚ＝０．２）層２をＧａ融
液中より液相エピタキシヤル成長させ６その界面にＰｎ
接合３を形成した。
液相成長はスライドボート方式によつて行い，ＣｕＧａ
ｓ２多結晶．ＡｇおよびＡ１を添加した厚さ３ｊＥ１ｆ
）Ｇａ融液とウエハを１０００℃で接触させ、ウエハに
対して垂直方向に１０℃／Ｃｍの温度勾配をつけた状態
でエピタキシヤル成長を行つた。混晶比ｙ＜５ｚはＧａ
融液に添加するＡｇとＡｌの量により制御するが．ｙ＝
０．１５とするにはＡｇの添加量は１．５ｍ０１％．ｚ
＝０．２とするにはＡ１の添加量は０．５ｍ０１％であ
つた。得られたｐ型ＣＵｌ−ＹＡｇｙＧａ，−ＺＡｌ２
Ｓ２層２の厚さは３０μｍであ！）．成長方向について
ｙおよびＸはほぼ一定であり，Ｐｎ接合面３も平担であ
つた。
ｓ２多結晶．ＡｇおよびＡ１を添加した厚さ３ｊＥ１ｆ
）Ｇａ融液とウエハを１０００℃で接触させ、ウエハに
対して垂直方向に１０℃／Ｃｍの温度勾配をつけた状態
でエピタキシヤル成長を行つた。混晶比ｙ＜５ｚはＧａ
融液に添加するＡｇとＡｌの量により制御するが．ｙ＝
０．１５とするにはＡｇの添加量は１．５ｍ０１％．ｚ
＝０．２とするにはＡ１の添加量は０．５ｍ０１％であ
つた。得られたｐ型ＣＵｌ−ＹＡｇｙＧａ，−ＺＡｌ２
Ｓ２層２の厚さは３０μｍであ！）．成長方向について
ｙおよびＸはほぼ一定であり，Ｐｎ接合面３も平担であ
つた。
このようにしてつくられたエピタキシヤル・ウエハから
０．５ｍｕ角のチツプを切り出し．第２図に示すように
ｎ側およびｐ側にＩｎを主成分とするオーミック電極４
，５を形成してＴＯ−１８ヘツダ６にマウントし、電極
５と正側リード端子７の間をボンデイング接続した後エ
ポキシ樹脂８でモールドして発光ダイオードとした。
０．５ｍｕ角のチツプを切り出し．第２図に示すように
ｎ側およびｐ側にＩｎを主成分とするオーミック電極４
，５を形成してＴＯ−１８ヘツダ６にマウントし、電極
５と正側リード端子７の間をボンデイング接続した後エ
ポキシ樹脂８でモールドして発光ダイオードとした。
９は負側りード端子である。
リード端子７，９間にダイオード順方向電流２０ｍＡを
流したところ、非常に明るい緑色発光を示した。
流したところ、非常に明るい緑色発光を示した。
発光のピーク波長は約５００ｎｍであｌ）６この時の発
光効率は０．３％であつた。従来のＧａＰ緑色発光ダイ
オードと比較すると．発光色が純緑色であることおよび
発光効率が５倍程度高いことからその実用的価値は大き
い。実施例−２ Ａｇの添加量を一定（ｙ＝０．１５）とし．Ａ１の添加
量を変えて成長層の混晶比ｚを変える以外は実施例−１
と同様のプロセスで発光ダイオードを作Ｂ６混晶比ｚと
発光波長の関係を調べた。
光効率は０．３％であつた。従来のＧａＰ緑色発光ダイ
オードと比較すると．発光色が純緑色であることおよび
発光効率が５倍程度高いことからその実用的価値は大き
い。実施例−２ Ａｇの添加量を一定（ｙ＝０．１５）とし．Ａ１の添加
量を変えて成長層の混晶比ｚを変える以外は実施例−１
と同様のプロセスで発光ダイオードを作Ｂ６混晶比ｚと
発光波長の関係を調べた。
その結果を実施例−１の結果と併せて第３図に示す。第
３図から明らかなように、混晶比ｚを変えることで成長
層のバンドギヤツプが変ｌ）．緑色〜紫色の範囲で高効
率の発光を示した。発光効率はｚの増加に従つて少しず
つ減少し，ｚ＝０．７０で０．１％であつたが．その発
光効率の変化の割合はゆるやかであつた。なお．ＺｎＳ
，−ＸＳｅｘ（０くＸ≦１）の基板についても同様な実
験を行つたが、ｘ＝０の場合も含め．良質なヘテロ接合
が得られるのは混合比ｙの値を０．６５ｘ＋０．１≦ｙ
≦０．６５ｘ＋０．２の範囲に選んだ場合であつた。
３図から明らかなように、混晶比ｚを変えることで成長
層のバンドギヤツプが変ｌ）．緑色〜紫色の範囲で高効
率の発光を示した。発光効率はｚの増加に従つて少しず
つ減少し，ｚ＝０．７０で０．１％であつたが．その発
光効率の変化の割合はゆるやかであつた。なお．ＺｎＳ
，−ＸＳｅｘ（０くＸ≦１）の基板についても同様な実
験を行つたが、ｘ＝０の場合も含め．良質なヘテロ接合
が得られるのは混合比ｙの値を０．６５ｘ＋０．１≦ｙ
≦０．６５ｘ＋０．２の範囲に選んだ場合であつた。
実施例−３
実施例−１と同様の方法で６第４図示のようにｎ型Ｚｎ
Ｓウエハ１１上ＶＣ３層のＣＵ，−ＹＡｇｙＧａｌ−，
Ｚ．Ａｌ７，Ｓ２層１２，１３，１４を液相成長させた
。
Ｓウエハ１１上ＶＣ３層のＣＵ，−ＹＡｇｙＧａｌ−，
Ｚ．Ａｌ７，Ｓ２層１２，１３，１４を液相成長させた
。
第１層１２はｙ＝０．１５，ｚ＝０．３のｎ型層で厚さ
１０μＭ６第２層１３はｙ＝０．１５６ｚ＝０．１のｐ
型層で厚さ１μＭ．第３層１４はｙ＝０．１５６ｚ＝０
．３のｐ型層で厚さ１０μｍである。なお、第１層１２
をｎ型にするにはＺｎ，Ｃｄあるいはハロゲン物質の添
加が必要であつた。このようにじ（得られたエピタキシ
ヤル・ウエハから第２図と同様のダイオードを作つたと
ころ６発光波長５１０ｎｍで発光効率０．４％と非常に
高効率の青色発光が認められた。
１０μＭ６第２層１３はｙ＝０．１５６ｚ＝０．１のｐ
型層で厚さ１μＭ．第３層１４はｙ＝０．１５６ｚ＝０
．３のｐ型層で厚さ１０μｍである。なお、第１層１２
をｎ型にするにはＺｎ，Ｃｄあるいはハロゲン物質の添
加が必要であつた。このようにじ（得られたエピタキシ
ヤル・ウエハから第２図と同様のダイオードを作つたと
ころ６発光波長５１０ｎｍで発光効率０．４％と非常に
高効率の青色発光が認められた。
これだけの高効率が得られたのは６活性層としての第２
層１３が格子定数のほと等しい第１層１２と第３層１４
に挟まれているため格子不整合がきわめて小さく６第１
層１２との間に良質のＰｎ接合を形成し．かつキヤリア
の閉じ込め効果が有効に働いているためと考えられる。
なお、以上においては専ら発光素子について説明したが
６この発明に係るヘテロ接合素子は緑色ないし紫色領域
の光を選択的に受光する受光素子としても有用である。
層１３が格子定数のほと等しい第１層１２と第３層１４
に挟まれているため格子不整合がきわめて小さく６第１
層１２との間に良質のＰｎ接合を形成し．かつキヤリア
の閉じ込め効果が有効に働いているためと考えられる。
なお、以上においては専ら発光素子について説明したが
６この発明に係るヘテロ接合素子は緑色ないし紫色領域
の光を選択的に受光する受光素子としても有用である。
第１図はこの発明の一実施例におけるエピタキシヤル・
ウエハの断面構造を示す図６第２図はそのウエハからチ
ツプを切り出して作つた発光ダイオードの断面構造を示
す図、第３図は成長層であるＣｕｌ−ＹＡｇｙＧａ，−
．Ｚ．Ａｌ２Ｓ２層の混晶比Ｚを変えた場合の発光波長
の変化を測定したデータを示す図６第４図は成長層内に
Ｐｎ接合を作るようにした他の実施例におけるエピタキ
シヤル・ウエハの断面構造を示す図である。 １・・・・・・ｎ型ＺｎＳウエハ ２・・・・・・Ｐ型
Ｃｕ，−ＹＡｇｙＧａ，−ＺＡｌｚＳ２層、３・・・・
・・Ｐｎ接合６４，５・・・・・・オーミツク電極６６
・・・・・・ＴＯ−１８ヘツダ，７，９・・・・・・リ
ード端子６８・・・・・・エポキシ樹脂，１１・・・・
・・ｎ型ＺｎＳワエノ＼ １２・・・・・・ｎ型Ｃｕ，
−ＹＡｇｙＧａ，−７．ＡｌｚＳ２層（ｙ＝０．１５，
Ｚ．＝０．３）．１３・・・・・・ｐ型Ｃｕ，−ＹＡｇ
ｙＧａ，−２Ａ１７．ｓ２層（ｙ＝０．１５，ｚ＝０．
１）．１４・・・・・・ｐ型ＣＵｌ−ＹＡｇｙＧａｌ−
７．Ａｌ２Ｓ２層（ｙ＝０．１５，ｚ＝０．３）。
ウエハの断面構造を示す図６第２図はそのウエハからチ
ツプを切り出して作つた発光ダイオードの断面構造を示
す図、第３図は成長層であるＣｕｌ−ＹＡｇｙＧａ，−
．Ｚ．Ａｌ２Ｓ２層の混晶比Ｚを変えた場合の発光波長
の変化を測定したデータを示す図６第４図は成長層内に
Ｐｎ接合を作るようにした他の実施例におけるエピタキ
シヤル・ウエハの断面構造を示す図である。 １・・・・・・ｎ型ＺｎＳウエハ ２・・・・・・Ｐ型
Ｃｕ，−ＹＡｇｙＧａ，−ＺＡｌｚＳ２層、３・・・・
・・Ｐｎ接合６４，５・・・・・・オーミツク電極６６
・・・・・・ＴＯ−１８ヘツダ，７，９・・・・・・リ
ード端子６８・・・・・・エポキシ樹脂，１１・・・・
・・ｎ型ＺｎＳワエノ＼ １２・・・・・・ｎ型Ｃｕ，
−ＹＡｇｙＧａ，−７．ＡｌｚＳ２層（ｙ＝０．１５，
Ｚ．＝０．３）．１３・・・・・・ｐ型Ｃｕ，−ＹＡｇ
ｙＧａ，−２Ａ１７．ｓ２層（ｙ＝０．１５，ｚ＝０．
１）．１４・・・・・・ｐ型ＣＵｌ−ＹＡｇｙＧａｌ−
７．Ａｌ２Ｓ２層（ｙ＝０．１５，ｚ＝０．３）。
Claims (1)
- １ ＺｎＳ＿１＿−＿ｘＳｅ＿ｘとＣｕ＿１＿−＿ｙＡ
ｇ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｚＡｌ＿ｚＳ＿２とのヘテロ接合
を備え、混晶比ｘ、ｙがそれぞれ０≦ｘ≦１および０．
６５ｘ＋０．１≦ｙ≦０．６５ｘ＋０．２を満たし、か
つ混晶比ｚの値により前記Ｃｕ＿１＿−＿ｙＡｇ＿ｙＧ
ａ＿１＿−＿ｚＡｌ＿ｚＳ＿２層のバンドギャップを規
定したことを特徴とする半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51063044A JPS5918877B2 (ja) | 1976-05-31 | 1976-05-31 | 光半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51063044A JPS5918877B2 (ja) | 1976-05-31 | 1976-05-31 | 光半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52146585A JPS52146585A (en) | 1977-12-06 |
| JPS5918877B2 true JPS5918877B2 (ja) | 1984-05-01 |
Family
ID=13217927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51063044A Expired JPS5918877B2 (ja) | 1976-05-31 | 1976-05-31 | 光半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918877B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7355213B2 (en) | 2003-04-25 | 2008-04-08 | Hoya Corporation | Electrode material and semiconductor element |
| WO2019065574A1 (ja) | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 大王製紙株式会社 | 伸縮部材及びこの伸縮部材を有する使い捨て着用物品、並びに伸縮部材の製造方法 |
| WO2019065572A1 (ja) | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 大王製紙株式会社 | 伸縮部材及びこの伸縮部材を有する使い捨て着用物品 |
| WO2019235244A1 (ja) | 2018-06-04 | 2019-12-12 | 大王製紙株式会社 | 使い捨て着用物品 |
| WO2020189177A1 (ja) | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 大王製紙株式会社 | 使い捨て着用物品 |
-
1976
- 1976-05-31 JP JP51063044A patent/JPS5918877B2/ja not_active Expired
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7355213B2 (en) | 2003-04-25 | 2008-04-08 | Hoya Corporation | Electrode material and semiconductor element |
| WO2019065574A1 (ja) | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 大王製紙株式会社 | 伸縮部材及びこの伸縮部材を有する使い捨て着用物品、並びに伸縮部材の製造方法 |
| WO2019065572A1 (ja) | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 大王製紙株式会社 | 伸縮部材及びこの伸縮部材を有する使い捨て着用物品 |
| WO2019235244A1 (ja) | 2018-06-04 | 2019-12-12 | 大王製紙株式会社 | 使い捨て着用物品 |
| WO2020189177A1 (ja) | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 大王製紙株式会社 | 使い捨て着用物品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52146585A (en) | 1977-12-06 |
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