JPS596583A - ＺｎＳｅ青色発光ダイオ−ド - Google Patents
ＺｎＳｅ青色発光ダイオ−ドInfo
- Publication number
- JPS596583A JPS596583A JP57115894A JP11589482A JPS596583A JP S596583 A JPS596583 A JP S596583A JP 57115894 A JP57115894 A JP 57115894A JP 11589482 A JP11589482 A JP 11589482A JP S596583 A JPS596583 A JP S596583A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- temperature
- solution
- quartz
- substrate
- Prior art date
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- Pending
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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
- H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
- H10H20/823—Materials of the light-emitting regions comprising only Group II-VI materials, e.g. ZnO
-
- 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]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/012—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group II-IV materials
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はＺｎ５ｅの半導体装置に関し、特にエピタキシ
ャル成長によって構成した発光ダイオよりも広い禁制布
巾を有することがら、緑色よりも高エネルギー側（短波
長側）における発光が期待される結晶である。このうち
特にＺｎＳ ｅ。
ャル成長によって構成した発光ダイオよりも広い禁制布
巾を有することがら、緑色よりも高エネルギー側（短波
長側）における発光が期待される結晶である。このうち
特にＺｎＳ ｅ。
結晶は、禁制布巾が室温で２．６７ｅＶであり波長に直
すと４６５ｎｍＫ相当し、丁度青色となる。
すと４６５ｎｍＫ相当し、丁度青色となる。
従ってＺｎ５ｅはバンドギャップの広いＺｎＳ など
と異なり深い単位などを用いなくともバンド間遷移で効
率の良い青色発光が可能な直接遷移型の結晶である。
と異なり深い単位などを用いなくともバンド間遷移で効
率の良い青色発光が可能な直接遷移型の結晶である。
この目的−のまめに各所で精力的な努力がなされた結果
、 ｐ−ｎ接合に関する種々の報告があるが、ｎ形Ｚｎ
５ｅＫＳｅの格子位置と置換しｐ形の不純物となり５る
ＰあるいはＡｓをイオン注入することによってｐ−ｎ接
合が形成されたとの報告が比較的信頼性の高いものであ
る。しかしながらこの場合にも、ｐ−ｎ接合から得られ
る順方向での発光は、深い準位からの発光が優勢で、禁
制帝巾近傍からの発光は全く観察されていない。
、 ｐ−ｎ接合に関する種々の報告があるが、ｎ形Ｚｎ
５ｅＫＳｅの格子位置と置換しｐ形の不純物となり５る
ＰあるいはＡｓをイオン注入することによってｐ−ｎ接
合が形成されたとの報告が比較的信頼性の高いものであ
る。しかしながらこの場合にも、ｐ−ｎ接合から得られ
る順方向での発光は、深い準位からの発光が優勢で、禁
制帝巾近傍からの発光は全く観察されていない。
この原因としては２つ考えられ、第一には成長した結晶
の結晶性の問題であり■族元素より■族元素の蒸気圧が
高いＺｎ５ｅにおいては、成長した結晶中に■族元素の
Ｓｅの空路゛子点を多数発生し、これがドナとして働く
ために通常ｎ形結晶しか得られず実用的なｐ形結晶は得
られないために、ｐ−ｎ接合、が形成されていなかった
。
の結晶性の問題であり■族元素より■族元素の蒸気圧が
高いＺｎ５ｅにおいては、成長した結晶中に■族元素の
Ｓｅの空路゛子点を多数発生し、これがドナとして働く
ために通常ｎ形結晶しか得られず実用的なｐ形結晶は得
られないために、ｐ−ｎ接合、が形成されていなかった
。
即ち■族元素の空格子点と不純物が結びつくと非発光中
心として働くか深い準位が形成されるので、たとえｐ−
ｎ接合ができたとしても発光効ｆｆ！極めて低いものか
もしくは深い準位からの発光が優勢なものしかできない
ことになる。
心として働くか深い準位が形成されるので、たとえｐ−
ｎ接合ができたとしても発光効ｆｆ！極めて低いものか
もしくは深い準位からの発光が優勢なものしかできない
ことになる。
第二点としては、禁制布中の浅い準位にレベルを作る不
純物をいかなる条件で添加するかが重要なポイントであ
るｃｐ形Ｚｎ５ｅ結晶を得るための不純物としては、■
族格千点に置換する１ａあるいＧ′！Ｉｂ元素かもしく
は、■族格子点に置換するｖｂ族元素が核当するわけで
ある。
純物をいかなる条件で添加するかが重要なポイントであ
るｃｐ形Ｚｎ５ｅ結晶を得るための不純物としては、■
族格千点に置換する１ａあるいＧ′！Ｉｂ元素かもしく
は、■族格子点に置換するｖｂ族元素が核当するわけで
ある。
いづれの元素についても、ｐ形化への期待からイオン注
入や拡散によって添加実験が行なわれているが、いづれ
も深い不純物準位が形成されてしまう。この原因として
は、良好な結晶が成長できていないために、い（ら不純
物を添加しても不純物と欠陥による複合体による深い準
位が形成されてしまうためと考えられている。
入や拡散によって添加実験が行なわれているが、いづれ
も深い不純物準位が形成されてしまう。この原因として
は、良好な結晶が成長できていないために、い（ら不純
物を添加しても不純物と欠陥による複合体による深い準
位が形成されてしまうためと考えられている。
これらの欠点を取り除き、禁制布巾近傍にのみ発光ピー
クを有する効率の良い青色発光ダイオードを得るために
はｎ形結晶中にイオン注入が望ましい。しかしながら従
来性なわれている成長法では高純度のｐ形エピタキシャ
ル成長層が得られていなかった。
クを有する効率の良い青色発光ダイオードを得るために
はｎ形結晶中にイオン注入が望ましい。しかしながら従
来性なわれている成長法では高純度のｐ形エピタキシャ
ル成長層が得られていなかった。
本発明者はこの目的を達成するために、既に蒸気圧制御
温度差法を提案し、Ｓｅを溶媒としＺｎの蒸気圧を制御
したエピタキシャル成長法を特願昭５５−７８６２０号
及び特願昭５５−１４９６９３号で提供している。この
方法を用１乳 いることによりＩ−Ｖ化合物と同様にエピタキシャル成
長によって完全性の高いｐ−ｎ接合の形成が可能となる
。この具体的な成長手順を第１図に示す。
温度差法を提案し、Ｓｅを溶媒としＺｎの蒸気圧を制御
したエピタキシャル成長法を特願昭５５−７８６２０号
及び特願昭５５−１４９６９３号で提供している。この
方法を用１乳 いることによりＩ−Ｖ化合物と同様にエピタキシャル成
長によって完全性の高いｐ−ｎ接合の形成が可能となる
。この具体的な成長手順を第１図に示す。
第１図のように石英アンプルｌ中に例えばｎ形Ｚｎ５ｅ
基板３上に、Ｓｅ４を溶媒として用い、ｐ形不純物のＩ
ａ及びＩｂ族の不純物を溶媒中に添加し、温度差を形成
した溶液の高温側にソース結晶のＺｎＳ’ｅ５を配置し
、溶液が平衡に達した後に石英アンプル全体を縦にして
ｎ形基板と溶液の低温側とを接触させる。第１図の右側
に示す温度ｉ１＋％’起因する拡散現象によって一宏温
度でエピタキシャル成長が進行するものである。
基板３上に、Ｓｅ４を溶媒として用い、ｐ形不純物のＩ
ａ及びＩｂ族の不純物を溶媒中に添加し、温度差を形成
した溶液の高温側にソース結晶のＺｎＳ’ｅ５を配置し
、溶液が平衡に達した後に石英アンプル全体を縦にして
ｎ形基板と溶液の低温側とを接触させる。第１図の右側
に示す温度ｉ１＋％’起因する拡散現象によって一宏温
度でエピタキシャル成長が進行するものである。
更に亘族元素のＺｎ７Ｅを制御するために、成長室とは
内径の細い石英管で接読されたものと等価の石英製ヌペ
ーサ２を経てＺｎ室中に金属Ｚｎ６を入れ、この室の温
度が最適に制御される。
内径の細い石英管で接読されたものと等価の石英製ヌペ
ーサ２を経てＺｎ室中に金属Ｚｎ６を入れ、この室の温
度が最適に制御される。
必要な時間成長後、溶液と基板とを分離して成長を終了
しｐ−ｎ接合が形成される。
しｐ−ｎ接合が形成される。
逆にｐ形基板を用いて、この上Ｋｎ形層を形成すること
によりｐ−ｎ接合を製造することも勿論可能である。
によりｐ−ｎ接合を製造することも勿論可能である。
エピタキシャル成長によって自在Ｋｎ形基板上へのｐ形
層及びｐ形基板上へのｎ形層の成長が可能となると、当
然最適なデバイス構造が問題となる。
層及びｐ形基板上へのｎ形層の成長が可能となると、当
然最適なデバイス構造が問題となる。
本発明では結晶の移動度に注目して最適なデバイス構造
を提供するものである。一般に報告されているＺｎ５ｅ
台結晶のｐ形及びｎ形の移動度は下記の通りである。
を提供するものである。一般に報告されているＺｎ５ｅ
台結晶のｐ形及びｎ形の移動度は下記の通りである。
移動度（ｃｒｎ２／■・５ｅｅ）
ＺｎＳｅ ｎ （電子） ６００
ｐ （正孔） ４０
注目しなければならない点は移動度を比較するとｐ形層
の方が御粘以上も小さくかつ数１０ ｃｍ２／ Ｖ・Ｓ
ｅｅという極めて小さい値であることが問題となって（
る。
の方が御粘以上も小さくかつ数１０ ｃｍ２／ Ｖ・Ｓ
ｅｅという極めて小さい値であることが問題となって（
る。
この拳（１何を意味するかと云うと、アインシ二り：正
孔拡散係数、μ：移動度より Ｚｎ５ｅの正孔の移動度
を２０〜１００ ＣＩｒＬ”／ Ｖ ” ８ ｅ ００
間にあると仮定すると、室温におけるそれぞれの拡散係
数りは ａ （ｃｍ２／Ｖ＊ ｓ ｅ ｃ） Ｄ （ｃ
Ｉｎ２／５ｅｅ）２０ ０．５
２１００ ２．６となり、キ
ャリア寿命τを最大に見積ってｌμ５（ｉｏ−’秒）と
してみると拡散距離りはＬ＝□で μ＝２０ｆｆｉし■・８ｅｃ−・１Ｌ卓０．７２ｐｆｎ
１０（Ｌσ１ＶＩＩｓｅｃ ｅ１＊ Ｌ ：１．６
０μｆｉとなるので、ｐ形層の厚さとしては、１０〜２
４゜０μｍあれば充分であり、５μｍでも満足すべきで
、これ以上厚くした場合には、ｐ形層は単に直列抵抗と
して効いてくるだけである。
孔拡散係数、μ：移動度より Ｚｎ５ｅの正孔の移動度
を２０〜１００ ＣＩｒＬ”／ Ｖ ” ８ ｅ ００
間にあると仮定すると、室温におけるそれぞれの拡散係
数りは ａ （ｃｍ２／Ｖ＊ ｓ ｅ ｃ） Ｄ （ｃ
Ｉｎ２／５ｅｅ）２０ ０．５
２１００ ２．６となり、キ
ャリア寿命τを最大に見積ってｌμ５（ｉｏ−’秒）と
してみると拡散距離りはＬ＝□で μ＝２０ｆｆｉし■・８ｅｃ−・１Ｌ卓０．７２ｐｆｎ
１０（Ｌσ１ＶＩＩｓｅｃ ｅ１＊ Ｌ ：１．６
０μｆｉとなるので、ｐ形層の厚さとしては、１０〜２
４゜０μｍあれば充分であり、５μｍでも満足すべきで
、これ以上厚くした場合には、ｐ形層は単に直列抵抗と
して効いてくるだけである。
従ってエピタキシャル成長によってＺｎ５ｅのｐ−ｎ接
合を形成して直列抵抗の小さなダ・イオードを製作する
際には、基板としてｎ形結晶を用い、この上に薄いｐ形
層を成長することが好ましい。ｐ形層の厚さとしては、
５〜２０μｍで、特に１０μｍ前後が好ましい。
合を形成して直列抵抗の小さなダ・イオードを製作する
際には、基板としてｎ形結晶を用い、この上に薄いｐ形
層を成長することが好ましい。ｐ形層の厚さとしては、
５〜２０μｍで、特に１０μｍ前後が好ましい。
ｎ形Ｚｎ５ｅ基板を用いてｐ形エピタキシャル成長層を
成長して製作した発光ダイオードでは、ｐ形′層の厚さ
によってＩ−Ｖ特性に顕著な差異が見い出され、ｐ形層
の不純物密度が１０１３〜１０ ” ７ｃｍ”程度では
、１０μｍ以上の厚さになると直列抵抗が大きくなるこ
とが第２図のように測定された。
成長して製作した発光ダイオードでは、ｐ形′層の厚さ
によってＩ−Ｖ特性に顕著な差異が見い出され、ｐ形層
の不純物密度が１０１３〜１０ ” ７ｃｍ”程度では
、１０μｍ以上の厚さになると直列抵抗が大きくなるこ
とが第２図のように測定された。
以上のような構造にすることにより高効率青色Ｚｎ５ｅ
発光ダイオードが得られ、工業的価値の高ｂＱｔｌので
あると考えられる。
発光ダイオードが得られ、工業的価値の高ｂＱｔｌので
あると考えられる。
図面の説明
第１図は本発明に用いられた石英アンブル及び温度分布
、第２図は製作されたＺｎ５ｅ青色発光ダイオードのｐ
形層の厚みと電圧−電流特性との関係である。
、第２図は製作されたＺｎ５ｅ青色発光ダイオードのｐ
形層の厚みと電圧−電流特性との関係である。
１・・・石英アンプル、２−・石英製ヌペーサ、３−−
−ｊｌ形Ｚｎ５ｅ基板、４ 拳＊＊３６ 、５ ｓｅ＋
＋ｚＩＳｅ ソー メ１ｉ９ｋ、６・・ｅｚｎＯ特許出
願人
−ｊｌ形Ｚｎ５ｅ基板、４ 拳＊＊３６ 、５ ｓｅ＋
＋ｚＩＳｅ ソー メ１ｉ９ｋ、６・・ｅｚｎＯ特許出
願人
Claims (1)
- 低抵抗ｎ形結晶上にエピタキシャル成長によって薄いｐ
形層を形成したことを特徴とするＺｎ５ｅ 責 色＃５
光り゛イオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115894A JPS596583A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | ＺｎＳｅ青色発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115894A JPS596583A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | ＺｎＳｅ青色発光ダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS596583A true JPS596583A (ja) | 1984-01-13 |
Family
ID=14673824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57115894A Pending JPS596583A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | ＺｎＳｅ青色発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS596583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4868615A (en) * | 1986-09-26 | 1989-09-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device using group I and group VII dopants |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5218188A (en) * | 1975-08-01 | 1977-02-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Zinc selenide light emitting diode process |
| JPS577131A (en) * | 1980-06-16 | 1982-01-14 | Junichi Nishizawa | Manufacture of p-n junction |
-
1982
- 1982-07-02 JP JP57115894A patent/JPS596583A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5218188A (en) * | 1975-08-01 | 1977-02-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Zinc selenide light emitting diode process |
| JPS577131A (en) * | 1980-06-16 | 1982-01-14 | Junichi Nishizawa | Manufacture of p-n junction |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4868615A (en) * | 1986-09-26 | 1989-09-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device using group I and group VII dopants |
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