JPS6232665A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
- Publication number
- JPS6232665A JPS6232665A JP60171247A JP17124785A JPS6232665A JP S6232665 A JPS6232665 A JP S6232665A JP 60171247 A JP60171247 A JP 60171247A JP 17124785 A JP17124785 A JP 17124785A JP S6232665 A JPS6232665 A JP S6232665A
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- Japan
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- crystal
- substrate
- gaas
- zn5e
- thin film
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- Pending
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、青色発光に適したＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
Ｚｎ５ｅの良質なエピタキシャル薄膜を形成して青色発
光’ｅｘ■能な発光素子を製造する上で不可欠な、Ｚｎ
５ｅと格子整合のとれた良質な基板結晶を用いた発光素
子に関するものでめろ。
Ｚｎ５ｅの良質なエピタキシャル薄膜を形成して青色発
光’ｅｘ■能な発光素子を製造する上で不可欠な、Ｚｎ
５ｅと格子整合のとれた良質な基板結晶を用いた発光素
子に関するものでめろ。
（発明の概要）
本発明は発光素子において、周期律表で■族に属する元
素と■族に属する元素とからなるＩＩ−ＶＩ化合物半導
体の薄ｌａヲ結晶基板上にエピタキシャル成長させた特
に青色の発光素子において、該結晶基板にＩｎｋ添加、
あるいは合金化した■−■族化合物半導体結晶のＧａＡ
ｓ ’に用いることによって、高特性の青色発光素子を
うることにある。
素と■族に属する元素とからなるＩＩ−ＶＩ化合物半導
体の薄ｌａヲ結晶基板上にエピタキシャル成長させた特
に青色の発光素子において、該結晶基板にＩｎｋ添加、
あるいは合金化した■−■族化合物半導体結晶のＧａＡ
ｓ ’に用いることによって、高特性の青色発光素子を
うることにある。
（従来技術及び発明が解決しようとする問題点）化合物
半導体を用いた発光ダイオード素子は■−ｖ族化合物半
導体を用いたものが実用化されているが、発光波長は帆
８μｍから０．４８μｍまでで、いわゆる青色発光（０
，４５〜０．３μｍ帯）の素子はできない。これら■−
■化合物半導体材料に代ってＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
が知られている。
半導体を用いた発光ダイオード素子は■−ｖ族化合物半
導体を用いたものが実用化されているが、発光波長は帆
８μｍから０．４８μｍまでで、いわゆる青色発光（０
，４５〜０．３μｍ帯）の素子はできない。これら■−
■化合物半導体材料に代ってＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
が知られている。
青色発光にはＺｎ５ｅがよく知られている。これを発光
素子にするには、基板結晶上にＺｎ５ｅｏ薄ｉｉエピタ
キシヤルに成長させる必要があるが、この際Ｚｎ５ｅ薄
膜の格子定数と一致し九基板が必要である。そのために
は、ｆ４）ＺｎＳｅの単結晶を用いる、（ロ）格子定数
が同じ異種の結晶を用いる、の２通りが考えられる。前
者の場合は、ブリッジマン法やチョクラルスキー法で育
成されたＺｎ５ｅ単結晶を用いるが、これらの手法で育
成され几単結晶は転位という結晶欠陥が極めて多く存在
し、この上にエピタキシャル成長させたＺｎ５ｅ薄膜に
もこの結晶欠陥が伝播してゆく几めに、良質なＺｎ５ｅ
薄換は得られず、従って発光素子としての特性も悪くな
ってしまり。後者に関しては■−■族化合物半導体のＧ
ａＡｓの格子定数が５．６５３入で、Ｚｎ５ｅの格子定
数５．６６７６〜５．６６８７入に近いのでＧａＡｓ
ｆ基板として用いることが研究されている。しかし、こ
のＺｎ５ｅ ／ ＧａＡｓの組合せにおいても格子定数
の違いが帆３％もあり、この丸めにＺｎＳ ｅエピタキ
シャル膜に結晶欠陥転位が入る（第２図参照）０ 第２図は従来の素子の一例を示すもので、図において１
はＧａＡｓ基板、２はＺｎ５ｅ薄膜、３はＧａＡｓ基板
中の転位、４はＺｎ５ｅ中に伝播した転位、５はＺｎ５
ｅとＧａＡｓとの格子不整合で生じ友欠陥を示す。
素子にするには、基板結晶上にＺｎ５ｅｏ薄ｉｉエピタ
キシヤルに成長させる必要があるが、この際Ｚｎ５ｅ薄
膜の格子定数と一致し九基板が必要である。そのために
は、ｆ４）ＺｎＳｅの単結晶を用いる、（ロ）格子定数
が同じ異種の結晶を用いる、の２通りが考えられる。前
者の場合は、ブリッジマン法やチョクラルスキー法で育
成されたＺｎ５ｅ単結晶を用いるが、これらの手法で育
成され几単結晶は転位という結晶欠陥が極めて多く存在
し、この上にエピタキシャル成長させたＺｎ５ｅ薄膜に
もこの結晶欠陥が伝播してゆく几めに、良質なＺｎ５ｅ
薄換は得られず、従って発光素子としての特性も悪くな
ってしまり。後者に関しては■−■族化合物半導体のＧ
ａＡｓの格子定数が５．６５３入で、Ｚｎ５ｅの格子定
数５．６６７６〜５．６６８７入に近いのでＧａＡｓ
ｆ基板として用いることが研究されている。しかし、こ
のＺｎ５ｅ ／ ＧａＡｓの組合せにおいても格子定数
の違いが帆３％もあり、この丸めにＺｎＳ ｅエピタキ
シャル膜に結晶欠陥転位が入る（第２図参照）０ 第２図は従来の素子の一例を示すもので、図において１
はＧａＡｓ基板、２はＺｎ５ｅ薄膜、３はＧａＡｓ基板
中の転位、４はＺｎ５ｅ中に伝播した転位、５はＺｎ５
ｅとＧａＡｓとの格子不整合で生じ友欠陥を示す。
このために基板ＧａＡｓの格子定数と一致させる目的で
Ｚｎ５ｅとＺｎＳの三元混晶Ｚｎ５ｅ□−エＳ工の膜を
つければよいが、組成工の制御は難かしく、良質な膜は
得にくい。また、基板のＧａＡｓ結晶に゛も結晶欠陥（
転位）が１０１〜１０’ｃｔｎ−’もちるために、 Ｚ
ｎ５ｅエピタキシヤル嗅へ伝播する。この定めに、やは
り良質なＺｎ５ｅ膜は得られず、青色発光素子として高
特性化が難かしい。
Ｚｎ５ｅとＺｎＳの三元混晶Ｚｎ５ｅ□−エＳ工の膜を
つければよいが、組成工の制御は難かしく、良質な膜は
得にくい。また、基板のＧａＡｓ結晶に゛も結晶欠陥（
転位）が１０１〜１０’ｃｔｎ−’もちるために、 Ｚ
ｎ５ｅエピタキシヤル嗅へ伝播する。この定めに、やは
り良質なＺｎ５ｅ膜は得られず、青色発光素子として高
特性化が難かしい。
（問題点を解決する友めの手段）
本発明は、良質なＺｎ５ｅエピタキシヤル膜を形成させ
るに不可欠な、格子定数がＺｎ５ｅと同じで、かつ結晶
欠陥の無い結晶基板？提供することを目的とするもので
、高特性の青色発光素子を実現することにある。
るに不可欠な、格子定数がＺｎ５ｅと同じで、かつ結晶
欠陥の無い結晶基板？提供することを目的とするもので
、高特性の青色発光素子を実現することにある。
本発明は、 Ｚｎ５ｅエピタキシヤル喚の格子定数に完
全に一致し、かつ結晶欠陥の無い結晶基板として、Ｉｎ
ｉ添加または合金化しｆｃ ＧａＡｓすなわちＩｎ工Ｇ
ａ１−エＡｓ三元混晶を基板とすることを最も主要な特
徴とする。
全に一致し、かつ結晶欠陥の無い結晶基板として、Ｉｎ
ｉ添加または合金化しｆｃ ＧａＡｓすなわちＩｎ工Ｇ
ａ１−エＡｓ三元混晶を基板とすることを最も主要な特
徴とする。
従来の素子でｈ ＧａＡｓ二元結晶を基板として用いて
いることから、全く発光素子の構成が異なるものである
。
いることから、全く発光素子の構成が異なるものである
。
第１図は本発明の最も基本的な実施例を示すもので、図
において６はＩｎ□Ｇａニー□Ａｓ三元混晶基板、７は
Ｚｎ５ｅ薄膜単結晶である。
において６はＩｎ□Ｇａニー□Ａｓ三元混晶基板、７は
Ｚｎ５ｅ薄膜単結晶である。
前述しｔように、Ｚｎ５ｅの格子定数は室温で５．６６
７６〜５．６６８７ Ａ ｆ ６る。一方、ｍ−ｖ族化
合物半導体のＧａＡｓは同じ＜ ５．６５３ Ａであり
、ＩｎＡｓは６．０５８ Ａである、このＧａＡｓと
ＩｎＡｓはどんな比率にしても単結晶化ができる、いわ
ゆる全率溶形であるから、ＧａとＩｎの比率によって格
子定数は５．６５３ Ａから６．０５８＾の間の値をと
り得る。従って、よく知られているペガード（Ｖｅｇａ
ｒｄｓ ）の法則によりＩｎ／Ｇａ比を０．０３４１０
．９６６〜０．０３８ ／ ０．９６２にすることで”
０．Ｑ３！Ｇ’０．９６６ ” 〜工ｎ０．０３８Ｇａ
Ｏ，９６２Ａ８三元混晶の格子定数は５．６６７６〜５
．６６８７人となる。
７６〜５．６６８７ Ａ ｆ ６る。一方、ｍ−ｖ族化
合物半導体のＧａＡｓは同じ＜ ５．６５３ Ａであり
、ＩｎＡｓは６．０５８ Ａである、このＧａＡｓと
ＩｎＡｓはどんな比率にしても単結晶化ができる、いわ
ゆる全率溶形であるから、ＧａとＩｎの比率によって格
子定数は５．６５３ Ａから６．０５８＾の間の値をと
り得る。従って、よく知られているペガード（Ｖｅｇａ
ｒｄｓ ）の法則によりＩｎ／Ｇａ比を０．０３４１０
．９６６〜０．０３８ ／ ０．９６２にすることで”
０．Ｑ３！Ｇ’０．９６６ ” 〜工ｎ０．０３８Ｇａ
Ｏ，９６２Ａ８三元混晶の格子定数は５．６６７６〜５
．６６８７人となる。
このような三元混晶の単結晶はＧａＡｓ融液にＩｎを約
８ 、６ Ｘ １０”ｃｒｎ−”になるよう添加して引
上げ法（チョクラルスキー法）等で育成できる。
８ 、６ Ｘ １０”ｃｒｎ−”になるよう添加して引
上げ法（チョクラルスキー法）等で育成できる。
しかし、結晶中のＩｎ濃度は結晶の長手方向（成長方向
）に沿って漸次増加してゆくことから、ＧａＡｓ融液に
は少なくともＩ Ｘ １０”ＣＭ−’添加して引上げ育
成すると、結晶本体には８．６ Ｘ １０”＋ １０
ｔｓｃｍ ’の結晶が得られる。このようにして得た結
晶は、Ｉｎ添加（父は全率固溶体であるので合金比と称
してもよい）により固溶体硬化効果が生じて結晶中には
転位の発生が極めて抑制される効果もある。事実、直径
δ〜（資）閣φのＩｎ、Ｇａ１−、ＡＢ （Ｚ ＝ ０
．０１−０．０４ ）の結晶でに結晶欠陥である転位は
ほとんど無いことが確認できた。
）に沿って漸次増加してゆくことから、ＧａＡｓ融液に
は少なくともＩ Ｘ １０”ＣＭ−’添加して引上げ育
成すると、結晶本体には８．６ Ｘ １０”＋ １０
ｔｓｃｍ ’の結晶が得られる。このようにして得た結
晶は、Ｉｎ添加（父は全率固溶体であるので合金比と称
してもよい）により固溶体硬化効果が生じて結晶中には
転位の発生が極めて抑制される効果もある。事実、直径
δ〜（資）閣φのＩｎ、Ｇａ１−、ＡＢ （Ｚ ＝ ０
．０１−０．０４ ）の結晶でに結晶欠陥である転位は
ほとんど無いことが確認できた。
この”０．０３４ＧａＯ，９６５ＡＳ及び■ｎｏ、ｏ４
Ｇａｏ＋９６Ａ８の結晶を基板として、気相成長法によ
りＺｎ５ｅ単結晶薄換をエピタキシャル成長させ几結果
、格子の整合がとれており、かつ基板中の転位がないこ
とから、結晶欠陥の極めて少い良質な薄映であることが
Ｘ線解析により認められた。この構造により、 Ｚｎ５
ｅエピタキシヤル換にｐｎ接合全形成し、良好な発光素
子が得られることになる０ なお、第１表にＺｎ５ｅ 、 ＧａＡｓ 、 ＩｎＡｓ
、 ＩｎＧａＡｓの三元物質などの格子定数を示す。
Ｇａｏ＋９６Ａ８の結晶を基板として、気相成長法によ
りＺｎ５ｅ単結晶薄換をエピタキシャル成長させ几結果
、格子の整合がとれており、かつ基板中の転位がないこ
とから、結晶欠陥の極めて少い良質な薄映であることが
Ｘ線解析により認められた。この構造により、 Ｚｎ５
ｅエピタキシヤル換にｐｎ接合全形成し、良好な発光素
子が得られることになる０ なお、第１表にＺｎ５ｅ 、 ＧａＡｓ 、 ＩｎＡｓ
、 ＩｎＧａＡｓの三元物質などの格子定数を示す。
第１表
なお、この実施例ではＩｎ濃度ｓｃ ＝ ０．０３４
ト０−０４について述べたが、Ｚｎ５ｅ？Ｉ膜の成長の
手法によっては格子定数は僅かに変化するので５の値は
０．０３〜０．０４５の間÷もよいことは明らかであり
、要はＩｎを添加あるいは合金化しｆｃ−ＧａＡａの無
転位三元基板がよいことである。
ト０−０４について述べたが、Ｚｎ５ｅ？Ｉ膜の成長の
手法によっては格子定数は僅かに変化するので５の値は
０．０３〜０．０４５の間÷もよいことは明らかであり
、要はＩｎを添加あるいは合金化しｆｃ−ＧａＡａの無
転位三元基板がよいことである。
ま２．Ｉｎを添加あるいは合金化したＧａＡｓのＩｎ工
Ｇａ１−エＡｓ混晶単結晶は、工く知られている水平ブ
リッジマン法でも育成されるが、本発明ではこの混晶結
晶の製造方法によって制約されるものではない。
Ｇａ１−エＡｓ混晶単結晶は、工く知られている水平ブ
リッジマン法でも育成されるが、本発明ではこの混晶結
晶の製造方法によって制約されるものではない。
（発明の効果〕
以上説明したように、本発明のＩｎを添加し九ＧａＡｓ
結晶によれば （イ）ＺｎＳｅと格子整合がとれる （口）結晶欠陥である転位がない の特徴を有することから、高品質なＺｎ５ｅエピタキシ
ヤル単結晶薄膜が成長できる利点があり、高特性の實色
発光素子が実現できる効果を有するものである。
結晶によれば （イ）ＺｎＳｅと格子整合がとれる （口）結晶欠陥である転位がない の特徴を有することから、高品質なＺｎ５ｅエピタキシ
ヤル単結晶薄膜が成長できる利点があり、高特性の實色
発光素子が実現できる効果を有するものである。
第１図は本発明の特徴金量もよく表わしている実施例の
１つの断面図、第２図は従来検討されている素子構造を
示す。 １・・・・・・ＧａＡｓ基板 ２・・・・・・Ｚｎ５ｅ薄膜 ３・・・・・・ＧａＡ ｓ基板中の転位４・・・・・・
Ｚｎ５ｅ中に伝播し几転位５・・・・・・Ｚｎ５ｅ （
！： ＧａＡｓとの格子不整合で生じ几欠陥 ６−− Ｉｎ、Ｇａ１−ｘＡｓ混晶基板（ｇ＝０．０３
８±ＩＯ％〕７・・・・・・Ｚｎ５ｅ薄襖 特許出願人 日本電信電話株式会社 第１図 第２図
１つの断面図、第２図は従来検討されている素子構造を
示す。 １・・・・・・ＧａＡｓ基板 ２・・・・・・Ｚｎ５ｅ薄膜 ３・・・・・・ＧａＡ ｓ基板中の転位４・・・・・・
Ｚｎ５ｅ中に伝播し几転位５・・・・・・Ｚｎ５ｅ （
！： ＧａＡｓとの格子不整合で生じ几欠陥 ６−− Ｉｎ、Ｇａ１−ｘＡｓ混晶基板（ｇ＝０．０３
８±ＩＯ％〕７・・・・・・Ｚｎ５ｅ薄襖 特許出願人 日本電信電話株式会社 第１図 第２図
Claims (2)
- （１）周期律表でII族に属する元素とVI族に属する元素
とからなるII−VI化合物半導体の薄膜を結晶基板上にエ
ピタキシャル成長させた特に青色の発光素子において、
該結晶基板にＩｎを添加、あるいは合金化したIII−Ｖ
族化合物半導体結晶のＧａＡｓを用いることを特徴とす
る発光素子。 - （２）Ｉｎ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ混晶の組成ｘが０
．０３０〜０．０４５である基板を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171247A JPS6232665A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171247A JPS6232665A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6232665A true JPS6232665A (ja) | 1987-02-12 |
Family
ID=15919776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60171247A Pending JPS6232665A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6232665A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60143680A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-07-29 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｍｉｓ型発光ダイオ−ド |
-
1985
- 1985-08-05 JP JP60171247A patent/JPS6232665A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60143680A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-07-29 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｍｉｓ型発光ダイオ−ド |
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