JPS5946073A - 半導体薄膜発光素子 - Google Patents

半導体薄膜発光素子

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JPS5946073A
JPS5946073A JP57156111A JP15611182A JPS5946073A JP S5946073 A JPS5946073 A JP S5946073A JP 57156111 A JP57156111 A JP 57156111A JP 15611182 A JP15611182 A JP 15611182A JP S5946073 A JPS5946073 A JP S5946073A
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JP
Japan
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thin film
semiconductor
layer
semiconductor thin
light emitting
Prior art date
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Pending
Application number
JP57156111A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Fujiyasu
洋 藤安
Masaru Kaneko
勝 金子
Yoshiki Kurosawa
黒沢 好樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koito Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Koito Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Koito Manufacturing Co Ltd filed Critical Koito Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPS5946073A publication Critical patent/JPS5946073A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H10H20/811—Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions
    • H10H20/812—Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions within the light-emitting regions, e.g. having quantum confinement structures

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  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規な半導体薄膜発光素子に関し、特に、好み
の発光色をfIiられ、各種表示装置の発光素子−とし
て好適である新規な〉1“導体薄11!i!発光素fを
提供しようとするものである。
発明の概要 本発明半導体薄膜発光素rの第1のものは、禁制帯幅の
異なる2種の半導体月利を用い、禁制帯幅の大きな力の
半導体材料から成る」′−導体薄膜層の間に前記2種の
゛ト導体の混晶相才]から成る゛1′°導体薄膜層を挟
持状にした積層体を透明゛電極と背面′11を極との間
に挟置して成ることを特徴とする。これによって禁制帯
幅の小さな方の゛V導体薄膜層を構成している混晶材料
とその混晶比を適宜番、−1ふことによって、好みの発
光色を得ることかできる。
また、本発明半導体薄膜発光′、+8rの第2のものは
、禁制帯幅の異なる2種の≧1′°導体材利を川し1、
禁制帯幅の大きな方の゛1′導体材石から成る゛1′4
体薄膜層と前記2種の半導体の混晶材料から成る゛1′
導体薄膜層とを交互に積層し、そして、1lij品材才
゛]から成る複数の半導体薄lり層の混晶比を変化させ
たことを特徴とする。これによって、それぞれ17〜品
比の異なる混晶材料による半導体薄膜層での発光色の合
成色による発光がイ1すられ、従って、混晶材料と1h
i晶比の組み合わせを適宜に選ぶことにより、好1ノの
色の発光色を岩°易に得ることかできる。
実施例 以下に、本発明半導体薄膜発光素子の第1のものの5T
細を図示実施例に従って説明する。尚、この実施例では
、禁制帯幅の異なる2種の半導体材料として、硫化亜鉛
(ZnS)とセレン化111(鉛(Z n S e)を
用いた場合を例として説、明する。
従って、混晶材料は亜鉛(Zn)と硫の(S)とセレン
(Se)の3つの構成元素を含む多元材料(ZnSxS
e (t−X )) である。
■は透明基板であり、ガラス板又はシリコン(Si)、
ガリウム−砒素(GaAs)等の単結晶基板から成る。
2は透明電極であり、例えはインシラ/−,−−1−i
fの酸化物の薄膜から成り、111記透明基根J17)
フッの面に被着形成される。
3は半導体薄1模で、例えは何?化仙鉛t’、 7. 
n S )の100〜1000オンゲス10−八(八)
イぐtの薄膜である。
4は活性層で、11j記?1′導体薄膜3の゛1′導体
材4゛[より禁制帯幅の小さなゝI′導体月利と前記゛
1′導体薄119層3の半導体材料との混晶材7r′]
から成る薄111−1で、前記半導体薄11り3とはへ
テロ接合されている。そして、この活性層4の半導体材
木゛lは[111記゛1′導体薄膜3の半導体材料より
禁1(−1帯幅が小さなもので、例えは前述のように゛
1′:導体薄11り3の゛1′″導体旧石を硫化亜鉛(
ZnS)と1〜だ場合は、セ]/ン化亜鉛(Z n S
 e)と硫化+1j鉛(Z n S )とノ114晶材
料(ZnSxSe 〈1−X ))が考λられる。そし
て、この活性層4の膜厚はlO〜200オンゲストロー
1、(八)である。
5は前記半導体薄11り3の半導体材料と同様の゛1′
導体材料(前記例ではZn5)から成る1′・導体薄膜
であり、活性層4とへテロ接合され、その層厚は50〜
500オングストローム(人)である。
6は半導体薄膜5の背面に接して設けられた背面電極で
ある。この背面電極6は、透明、1′、透明、無彩色、
イ1彩色等適宜のもので良い。
第2図(A)は1−記半導体薄膜3.5と活性層4とか
ら成る積層体7を厚み方向に薄くスライスして示す断面
図であり、同図(B)は(A)に対応して各層における
エネルキー憎位の分ろを示すものである。
第2図からもわかるように、混晶材木1から成る禁制帯
幅の小さな半導体薄膜層をそれより禁制帯幅の大きな半
導体材料から成る薄lりによって挟んだ層構造とすると
、量子井戸QWが形成され、禁制帯幅のより小さな平導
体層即ち活性層に電子及び止孔が閉じ込められ、ここで
発光再結合をするため、所定の波長の発光がtiIられ
る。また、J二記のような量子井戸構造によると、電子
及び正孔が活性層4に閉じ込められ、発光再結合をし易
くなるため、発光効′:4zが増大し、従って、駆動電
圧をドげることができる。
更に、本発明の半導体薄膜発光素r−によれば、活性層
4を構成する混晶材料の混晶比を変えることにより発光
色を変えることがi+1能となり、2つのゝ1′導体材
料、即ち、ト記例で−(えは、ZnSとZn5eの固有
発光色の中間の色をすべて出すことができる。
本発明゛1′、導体薄膜発光素r−における積層体に用
いられる半導体材料の組み合わせは、基本的には禁制帯
幅の互いに異なるものであればどんな組み合わせでも良
い。他のへテロ接合素−rにおいで性能を左右する鍵と
なる異種材料間における格r不整合は、本発明半導体薄
膜発光素r−の積層体においては、各層がきわめて薄い
ため他のへテロ#i合素子におけるほどには大きな影響
は生しない。そのため、従来、ペテロ接合に用いられて
いる組み合わせはもとより、より広い範囲の組み合わせ
について適用が可能である。例えは、古色系の発光がf
j、)られる前述のZnS−Zn5eの組み合わせ、緑
色系の発光力端IIられるGaA1.P−GaPの組み
合わせ、赤色系の発光が得られるGaP−GaAsPの
絹み合わせ、赤外の発光がfltられるG a A 1
. A s  G a A sのMlみ合わせ笠が挙げ
られる。この外にも、2−2.wL、■−2元、3−2
ノC14−2元化合物の組み合わけも7′;えられ、そ
の適用範囲はきわめて広いもの7″ある。尚、禁制御s
:幅の小さな方の半導体薄HQ層の構成4A斜を2つの
゛1パ導体材料のlJ’1品材利とすることにより、格
r定数を近づけることができるというfi1点がある。
別表に、いくつかの゛1′導体の組み合わせを、禁制イ
1f幅、格子定数、バンド間発光波長とノ(にン3りず
。
また、各半導体層3.4.5の製法は適宜の方法によっ
て良く、例えば、電子ビーム式、抵抗加熱式等による真
空蒸着法、ホットウォールエビタキシャAy7’J2 
(HWE) 、分子線エピタキシャル法(MBE)、C
VD法、MOCVD法、原子層エピタキシャル法等が考
えられる。
第3図は本発明半導体薄膜発光素子−の第2のものの実
施の一例を示すものである。
この実施例における積層体7aは外側に禁制帯幅の大き
い方の半導体から成る層3.3(稍厚く100〜100
0人)が配置され、その間に22.fiの半導体の混晶
材料から成る半導体薄IIIA層(厚さ10〜200人
)、即ち活性層4と禁制帯幅の大きい方の半導体から成
る層5(厚さ50〜500人)が交互に積層yれて成る
。
そして、活性層41.42.43、・・・4n各層を構
成する混晶材料の4昆晶比はそれぞれ変えられている。
例えば第4図に示すようにlh!晶材料Zn5xSe 
< s−X 1(7)rxJの的を透明基板1側から0
.9.0.8−−−0.1と0.1きざみで変化させる
。そして、ZnS層、Zn5xS(1−x)ともに層厚
20 ’OAとすると、3390人〜4640人の波長
範囲にわたる発光が得られる。
このように、活性層4を複数層形成し、そして、その活
性層4を構成する混晶材料の混晶比をそれぞれ変化させ
ると、各活性層4における発光波長が異り、積層体7a
全体としては活性層41.42.43、・・・4n各層
の発光色の合成色による発光が得られる。
発明の効累 以−1−に記載したどころから明らかなように、本発明
半導体薄膜発光素イのtfJlのものにおいては、禁制
帯幅の異なる2種の半導体材料を用い、禁制帯幅の大き
な方の半導体材料から成る半導体薄II!2層の間に前
記2種の半導体の混晶材料から成る半導体層11り層を
挟持状にした積層体を透明電極と背面電極との間に挟置
して成るので、禁制帯幅の小さな方の半導体薄膜層を構
成しているIFi’、晶材利とそのlバー品比を適宜に
遊ぶことによって、brみの発光色を得ることができる
。更に、′亀子及びF[孔が禁制?tF幅の小さな方の
1“導体薄膜層に閉じ込められ、92光再結合を17易
くなるため、発光効率が増大し、従って、駆動11丁を
ドげることがてきる。
また、本発明半導体薄膜発光素子の第2のものにおいて
は、禁制帯幅の異なる2種の゛16導体材料を用い、禁
制帯幅の大鼻な方の半導体材料から成る゛1′導体薄膜
層と前記2種の゛IL導体の混晶材料から成る半導体薄
膜層とを交Tiに積層し、そして、11コ晶材オニ1か
ら成る複数の半導体層11り層の混晶比を変化させたの
で、それぞれ混晶比の異なる混晶材料による゛IL導体
薄膜層での発光色の合成色による発光が得られ、従って
、混晶材料とイI4品比の組り合わせを適宜にfぷこと
により、好みの色の発光色を容具に11することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明半導体f#膜発光素子の第1
のものの実施の一一例を示すもので、第1図はその模型
的側面図、へ′52図は積層体の各層とエネルギー準位
の分布状態との関係を示し、(A)は積層体を厚み方向
に薄くスライスして示す断面IA、(B)は(A)に対
応して各層におけるエネルギー準位の分布を示す図、第
3図及び第4図は本発明半導体薄膜発光1子の第2のす
)のの実施の一例を示すもので、第3図は模型的側面図
、第4図は各層におけるエネルギー準位の分71状態を
示す図である。 符号の説明 2・・・透明電極、  3・・・禁制帯幅の大きな方の
半導体薄膜層、  4・・・混晶材料からなる半導体薄
膜層、  5・・・禁制帯幅の大きな方の半導体層ロタ
層、  6・・・背面電極、7.7ae−・積層体 出 願 人 株式会社 小糸製作所 (・竜図 1・2図 ローL工 わせ−’l即 1・71図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)禁制帯幅の異なる2種の半導体材料を用い、禁制
    帯幅の大きな方の半導体材料から成る半導体薄膜層の間
    に前記2種の半導体の混晶材料から成る半導体薄膜層を
    挟持状にした積層体を透明電極と背面電極との間に挟置
    して成ることを特徴とする半導体薄膜発光素子
  2. (2)禁制帯幅の異なる2種の半導体材料を用い、禁制
    帯幅の大きな方の半導体材料から成る半導体ン轡fIg
    :層と前記2種の半導体の混晶材料から成る゛ビ;導体
    薄膜層とを交互に積層し、そして、41ル晶材料から成
    る複数の′1′、導体薄膜層の混晶比を変化ネせたこと
    を特徴とする半導体薄膜発光素子
JP57156111A 1982-09-08 1982-09-08 半導体薄膜発光素子 Pending JPS5946073A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6269690A (ja) * 1985-09-24 1987-03-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光半導体装置
US5128728A (en) * 1989-01-13 1992-07-07 National Research Council Of Canada Semiconductor superlattice infrared source
US5459337A (en) * 1993-02-19 1995-10-17 Sony Corporation Semiconductor display device with red, green and blue emission

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