JPS6074484A

JPS6074484A - 発光ダイオ−ド

Info

Publication number: JPS6074484A
Application number: JP58180176A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Beppu; 達郎別府; Keijiro Hirahara; 平原　奎治郎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1985-04-26

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】〔発明の属する技術分野〕この発明は超高出力の可視発光可能な発光ダイオードに
関する。

〔従来技術およびその問題点〕

発光ダイオードは可視域では表示用デバイス、赤外域で
は光Ｊ１ｑ信用デバイスとして各種製造されている。し
かし、これらの発光ダイオードの外部量子効率は高々１
５チ程度であり、特に可視発光ダイオードの場合シとは
ｖ１憾Ｎ内、Ｊ−佃い一外部量子効率を決定する要因は
発光ダイオードのｐ−ｎ接合部における少数キャリアの
注入効率。

注入された少数キャリアの発光（ｊ工結晶確率、および
発光した光の結晶外旬Ｓへの取出し効率の柘て決められ
る。可視発光ダイオードの発光効率が低い主原因は、こ
イ′Ｌらの中で第２　’？！’ｌ’　ＬＪの域内による
、。

つまり、可視発光ダイオードの主材側である［１−■族
化合物半導体イｇ料の多（の場合、　ｉｌｏえは、（ｉ
ａｐ：ＺｕＯ，Ｇａ１）：Ｎ、ＧａＡｓＰ：Ｎ等のよう
に間接’）’？１移型バンド構造領域を利用しており、
この／Ｃめに結晶内の発光再結晶確率が小さくなってい
る。直接遷移領域を利用した可視発光ダイオードには。

ＧａＡｓｏ、６ｐｏ４（従色）　、　Ｃ１ａｏ７Ａ／３
ｏ３Ａｓ（赤色）発光ダイオードが天川化されるか、ｐ
−ｎ接合７４．ｌｉで発光した尤に対して、結晶そのも
のの吸収係数が大きいことに起因して、内部Ｉ吸収効果
が太き（。

外部量子効率は大きく改善されていない。

ただ、Ｇ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ系赤外発光ダイオードの
場合にＨ，ＧａＡｌＡｓ混晶を光取出し窓とすることに
より外部量子効率５０チという値も実現されておリ、直
接遷移型ｐｎ接合と内部吸収防止が有効であることは知
らイｔている。

しかし、ＧａＡＡＡｓ混晶基板という量産性に乏しい材
料を土台としており１発光色も赤色にかろうじてとど（
程度であり、技術上の改善か、さらにＭ待さｎていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は超高出力の可視（赤色〜緑色）発光可能
な発光ダイオードを得ることにある。

〔発明の（既決〕

本発明の特徴は、本゛質的に再結合確率の高い直接遷移
領域を用いて発光再結合のためのｐ−ｎ接合を形成し、
ｐ−ｎ接合から見て周辺に何ら光吸収を起させるべき結
晶旧料を配置させぬことにある。Ｊｎ−ＧａＡＳＰ、Ｇ
ａＡ／ＩｎＰはそれそイを黄色ないしは緑色にまで直接
遷移領域ののびる優ｎたイオ料である。

本発明者等は、これらの材料による発光再結合接合を構
築するための土台としてセレン化亜鉛Ｚｎ５ｅ単結晶を
選択し、このＺｎ５ｅ単結晶を光取出し窓とした列性能
町視発光ダイオードを得ることにある。

〔発明の実施イヅ１１〕本発明者等は上述した本発明の骨子に従い、　１１．［
−Ｖ族化合物半導体材料の中で、直接遷移領域が高エネ
ルギー域に迄及び、しかも結晶自身による再吸収効果の
少ない〃゛ダブルテロ接合に２１’Ｊ目しだ。

注目した拐料はＩ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　Ｓ　Ｐ　’ｆ、ｆ
らびにＧａＡｌ■ｎＰダブルへテロ型接合であり、斗仮
結晶としてこれらの材料とのイ６子不整合を零としイ：
トる−１：１／ン化１」１乙鉛（ＺｎＳｅ）　を選定し
た。

試作した素子を第１図に示した。１１型Ｚｎ５ｃ結晶基
板（１１）上に格子定数を合わせつつＩ　ｎ　ｔ’、；
　ａ　Ａ　ｓＰ四元混晶ダブルへテロ接合せ形成し／こ
もの即ち第１図（ａｌの如くｎＪｌｌリエｎ、−ｘＧａ
ｘＡ５．　ｙ■り層（１２）−Ｉ　ｎ、−ｘ　’Ｇａ　
ｘ’Ａ　Ｓ　１−　ｙ’Ｐｙ’層（１，３）−１）型ｉ
ｎ、　−Ｘ’　−Ｇａ　ｘ”Ａ　５１−Ｙ’Ｐ　Ｙ’　
ｌｉＪ　（１４）を順次形成したものである。この発光
波長は５１Ｑｎｍて、外部量子効率１．５係き従来比３
倍の向上が確認さイ１．た。さらに里１図（ｂＪに示す
ように発光素子形状に改良即ちＺ　ｎ　Ｓ　ｅ結晶基板
（１１〕を半球状とし、その部分から光を取り出すよう
にした結果、外部量子効率１７ヂを確認した。こイ′Ｌ
は、この波長域で類を見ない明るさである。

第２の実施例を第２図に示しだ。

ｎ型Ｚ　ｎ　Ｓ　ｅ結晶基板（２］）上に格子定数を合
わせつつＧａＡ６ＩｎＰダブルヘテｏ扱合σプ形成した
もので即ち第２図ｔａ）の如（ｎ型Ｇａ、−ｘ−ｙＡＡ
ｘＩｎＰ　層　（２２〕　−〇、１ｌＩ−ｘ’−ｙ’Ａ
／ｘ’　Ｉｎｙ’Ｐ　７％　（２３）　−ｐ型Ｇ　ａｔ
　−Ｘ’　Ｙ’Ａ　Ｉｔ　ｘｎＩ　ｎ　ｙ’Ｐ層（２４
）ｆ順次形ｇ　Ｌ／　ｆｃものである。その発光波長は
５６　Ｑ　ｎ　ｍで、外部量子効率１％と従来比約２倍
の向上が確認された。

さらに＠２図（ｂ）に示したように発光素子形状に改良
即ちｚｎＳｅ結晶基板（２１）を半球状とし、その部分
から光を取り出すようにした結果、外部量子効率１０％
が確認された。これも、この波長域では類を見ないもの
である。

〔発明の他の実１）ｍ例〕上記”Ａ　ｔｆｌｘ例において、ダブルへテロ型接合に
ついテ説明をしたか、シングルへテロ接合型溝造をいｎ
型ＩＪｉ　−Ｖ族化合′吻”Ｉ”　４体１階晶のＭ　ｆ
！７１ノ’３’７１７Ｊｉ　ｐ型結晶のそ８ｚより広（
設定する限りにおいて（１、大きな改善効果が見らイす
ることｔま自明である。

４、図面の間車′ｆ、ｆｊ況明第１図は本発明の一実施）四を説明す≦園とめ０片・−
１゜第２図は本発明の曲の実施例そ心間する７“Ｃめの
１：り］である。

１１　、２１　・−ｎ　２４　Ｚ　＋］Ｓ　ｅ　結晶基
板、１２−　ｎ型Ｉ　１１ＩＸ　Ｇ　ａＸ　Ａ　Ｓ　Ｈ
Ｙ　Ｐ　Ｙ　Ｉｎｊ　。

１　３−Ｉｎ、　−χ　′　（ン　ａ　Ｘ’Ａ　Ｓ　、
−ｙ’Ｐ　ｙ’ｉＨ，１４・−１）１町ｎｉ　−ｘ’Ｇ
　ａ　ｘ’Ａ　ｓ　、　−ｙ’Ｐ　ｙ’ｌｉ；４２２−
　ｎ４ＱＧａ＋　ｘ−ｙＡ／ｘ丁ｎｙＰＩｎ、２３−　
Ｇａ、−ｘ’　−ｙ’Ａ　１１　ｘ’Ｉ　ｎ　ｙ’Ｐ　
ＩＨ＝ｉ。

２４−ｐ型Ｃ；ａＩ−Ｘ’−ｙｎＡ　Ｉｔ　ｘ’Ｔ　ｎ
　ｙ’Ｔ　ｉ；ｉ　、Ｎ代理人弁理士　則　近　ぶシ　
１右（はが１名〕第１図＠　２　因

Claims

【特許請求の範囲】

ｎ型Ｚｎ５ｅ基板結晶上に■ｎｌ　−ｘ　Ｇ　ａ　ｘＡ
　３１　ｙｐｙ／　Ｉ　ｎＩｘ’Ｑａ　Ｘ’　Ａ　ＳＩ
−ｙ’Ｐ　ｙ’又ｔｒｉ　Ｇａｌ−ｘ　−ｙＡＡ　ｘＩ
ｎｙＰ／Ｇａ、−ｘ’−ｙ’Ａｌｘ’Ｉｎｙ’Ｐからな
るペテロ接合を構成する半導体層を形成し、前記Ｚ’　
Ｉｔ　Ｓ　ｅ結晶を光取出し窓としたことを特徴とする
発光ダイオード。