JPS6254480A - 発光素子 - Google Patents

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、Ｏ，Ａ機器等に利用される光源或いは表示に
使用される発光素子に関する。

〔従来の技術〕

従来５発光素子の発光層を構成する材料としては、種々
のものが報告されているが、その中でも例えばＡｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ　。

２９　（１９７６）、ＰＰ６２０−６２２．Ｊ　。

１、Ｐａｎｋｏｕ、Ｄ、Ｅ、ＣａｒｌＳｏｎ。

やＪ　ｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、２１（１９８２
）ＰＰ４７３−４７５．に、Ｔａｋａｈａｓｈｉ他、に
記載されている水素原ｒ−を含む非小結晶シリコン（以
後、ｒｎｏｎ−３ｉ：ＨＪ　と記す）は、中結晶シリコ
ンと同様の゛Ｖ、導体］ニ学の適用が可能であること、
及び潜在的特性に優れたものがある可能性があること笠
の為に注目されている材才ｌの１つである。

Ｌ量中用文献に記載されたｎｏｎ−３ｉ：Ｈを発光材才
ｌに用いた発光ふｒ−の構成は、Ｐηノ不純物を含イ１
するＰ型体導層（Ｐ層）と、Ｐ型及びＮ型のいずれの不
純物も含有しない層（ノンドープ層）と、Ｎ型不純物を
含有するＮ型伝導層（Ｎ層）とを積層したホモ接合を有
する。

〔解決しようとする問題点〕

しかしながら、この様な構成の従来報告されている発光
素子では、１・分な発光層の可視光領域の発光が得られ
ておらず、加えて発光強度が弱く、寿命も短い、発光特
性の安定性に欠けると実用的には改良すべき点の多くを
残している。」、記数良案の１つとして、ｎｏｎ−Ｓｉ
＋Ｈに炭素原子を加えて、光学的バンドギャップを拡大
し、＋＋７視波長領域の発光をイ１）る試みもなされて
いるが、実用的には未だ問題を残しており、光源素Ｙ−
や表示素子としては、未だ１．業化されるには至ってい
ない。

〔１１的〕 本発明は、１〕記従来の欠点を改良した発光素ｒ−を提
供することをｌ：、たる１１的とする。

未発明の別の目的は、可視波長領域に充分な発光ｊ１１
−をイＩし、発光効率と再現性の向」二を計った発光素
子を提供することである。

未発明のもう１つの目的は、発光特性の安定性と寿命を
飛躍的に向−１ニさせた発光素子を提供することである
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の発光素子はＰ型体導層と半導体性中間層とＮ型
伝導層とで層構成された発光層と。

該発光層に電気的に接続された少なくとも一対の電極と
を有し、前記発光層を構成する３つの層の少なくとも１
つの層は、水素原子−を含む非単結晶シリコンから成る
第１の層領域と、該層領域と光学的バンドギャップが異
なる第２の層領域とが、これ等を一単位として周期的に
積層された多層構造を有する１１を特徴とする。

〔作　用〕

未発１ｊｌｌの発光素子は、１−記の構成とすることに
よって、可視波長領域に発光ピークを有すると共に充分
な発光１１：を７１？、発光効率と再現性を高めること
が出来、発光特性の安定性と寿命を飛躍的に向」−させ
ることが出来る。

以ド１本発明を図面に従って几体的に説明する。

第１図は、本発明の発光素子の好適な実施ＩＥ様例の層
構成を示す模式的層構成図である。

第１図に示される発光素子は、基体１０１１、に設けら
れた電Ｊ４ｉ　ｌ　Ｏ２−１−に、Ｐ型体導層１０３　
、　Ｙ導体性中間層１０４及びＮ型伝導層１０５とから
成る発光層、該発光層Ｉ−に設けられた′上極１０６と
で構成されている。

第１図に示す発光素子を面状発光素子として使用する場
合には、電極１０２又は／及び電極１０６は発光色の色
までも利用するのであれば、透明であることか心霊であ
り１発光層を利用するのであれば、発光する光に対して
透光性であるのが９！ましい。電極１０２側より発光々
を取り出す場合には、基板１０１は電極１０２と同様透
明であるか若しくは発光する光に対して透光性であるこ
とが望ましい。

本発明の発光素子は、　ｉｔＤ記の様に発光層を構成す
るＰ型体導層１０３、半導体性中間層１０４及びＮ型伝
導層１０５の層の中の少なくとも１つの層が、ｎｏｎ−
Ｓｉ：Ｈで構成される第１の層領域（Ｉ）と、該層領域
（Ｉ）とは光学的バンドキャップＥｇｏｐｔが異なる第
２の層領域（Ｈ）とが、これ等を一単位として）５４期
的に積層された多層構造を有する。そして、本発明の効
果をより一層効果的に達成する為には、周期構造的に積
層される第１の層領域と （Ｉ）〜第２の層領域（ＴＩ　）とは、量子力学的サイ
ズ効果が生ずる層厚に、夫々の層厚が選択されて交互に
積層され、所謂超格子構造が構築される。

第２の層領域（ＩＩ　）の光学的バンドギャップＥｇｏ
ｐｔ（［１）は、好ましくは第１の層領域（Ｉ　）の光
学的バンドキャップＥｇｏｐｔ（Ｉ）よりも大きくなる
様に即ち、第２の層領域（ＩＩ　）がポテンシャルバリ
ア層の役Ｌ１を担う様に材料の選択が成されて層形成さ
れる。

本発明の発光素子に於いては、半導体性中間層１０４は
、真性半導体特性を示すＩ型体導層若しくは、僅かにＮ
型又はＰ型伝導層として形成される。そして、ｎｏｎ−
３ｔ：Ｈで構成される層は、その一般的傾向より所謂Ｐ
型及びＮ型のいずれの不純物も含有しない場合には、僅
かにＮ型傾向を示すので、Ｉ型体導層とするには、僅か
にＰ型不純物を含有させる。

第２図には、前記第１の層領域（Ｉ）２０１と前記第２
の層領域（ＩＩ）２０２とが夫々適宜所望される層厚で
ｎ周期交互に積層された層構造の例が示される。

第２の層領域（ＩＩ）２０２は、第１の層領域（ｊ）２
０１よりも、より大きな光学的バンドギャップＥｇｏｐ
ｔを有し、第１の層領域（Ｉ）２０１と第２の層領域（
ＩＩ）２０２との接合部には、ヘテロ接合が形成される
。第２の層領域（ＩＩ）２０２を構成する材料としては
、ｎｏｎ−Ｓｉ：Ｈよりも光学的バンドギャップＥｇｏ
ｐｔがより大きい非単結晶性の半導体材ネ１又はＪＩ中
結晶性の電気的絶縁材料が挙げられる。これ等の第２の
層領域（ＩＩ）２０２を構成する材料は、第１の層領域
（Ｉ）２０１を構成する材料と化学組成要素が異なるか
或いは化学的組成比が異なるものであるが、そのｆＴＩ
体となる構成深索は、共通である方が発光特性の敬仰を
より効果的に計ることが出来る。

本発明に於いて、超格子構造を導入する為の第１の層領
域（Ｉ）２０１及び第２の層領域（ＩＴ）２０２の夫々
の層厚は、夫々の層領域を構成する材料及び要求される
素子特性に応じて、適宜所望に従って決定されるが、ｚ
砂子サイズ効果が顕著になる様に決められるのが望まし
い。

第１及び第２の層領域の層厚としては、好ましくは、５
人〜１００人、　ヨＩＪ　＆／　ｉａ　＋、：　ハ８久
〜８０人、最適には１０人〜７０人とされるのが望まし
い。殊に、キャリアのドブロイ波長程度、或いはキャリ
アの平均自由行程の程度とされるのが望ましい、半導体
性中間層１０４に上記の超格子構造を導入する場合には
、具体的には、例えば第１の層領域（Ｉ）２０１として
、Ｐ型及びＮ５のいずれの不純物も含有してない所Ａｔ
？ノンドープのｎｏｎ−３ｉ：Ｈ層、又はＰ型不純物を
僅か含有されて真性半導体とされた■型のｎｏｎ−３ｔ
：Ｈ層、第２の層領域（ＩＩ）２０２としては、必要に
応じて水素原子（Ｈ）を含み、シリコン原子（Ｓ　ｉ）
と窒素原子（Ｎ）とを含む半導体性の又は電気的絶縁性
の非単結晶材料（以後、ｒｎｏｎ−ＳｉＮ（Ｈ）」と略
記する）。又は、必要に応じて水素原子（Ｈ）を含み、
シリコン原子（Ｓｉ）と耐素原子（０）とを含む半導体
性の又は電気的絶縁性の非単結晶材料（以後、ｒｎｏｎ
−３ｉＯ（Ｈ）Ｊ　と略記する）で夫々構成される。

これ等の材料から成る第１の層領域（Ｉ）２０１及び第
２の層領域（ＩＩ）２０２は、夫々の層厚を以って、々
ｒましくは１士数周期乃至数１−周期交配に積層される
。

Ｐ型体導層１０３或いは、Ｎ型伝導層１０５に上記の超
格子・構造を導入する場合には、第１の層領域、（Ｉ）
２０１は、Ｐ型又はＮ型の不純冷゛− が、第２の層領域（ｎ）２ｏ２は、前記の半導体性中間
層１０４の場合と同様である。

これ等の各層に導入され得る超格子構造は。

１つの層のみならず、２つ以にの層、即ち、例えばＰ型
体導層１０３及び半導体性中間層１０４に、或いは、Ｐ
型体導層１０３、半導体性中間層１０４及びＮ型伝導層
１０５の３層に夫々超格子構造を導入しても良い。

本発明において１発光層を構成する層の少なくとも一部
は、不純物の存否は別にして。

ｎｏｎ−３ｉ：Ｈ−ｃ−構成される。

ｎｏｎ−３ｉ：Ｈ層中に含有される水素原子（Ｈ）は、
シリコン原子の自由ダングリングポンドを補償し、その
含有ら１は形成される層の゛ト導体特性、光学的特性、
及び素子の発光特性を左右する’Ｆ＝”ｌ因子であって
、本発明においては、水素原子（Ｈ）の含有ｙ１１は好
適にはシリコン原−ｒに対して０．１〜４０原子％、よ
り好適には０．５〜３５原子％、最適には１〜３０原子
％である。

発光層を構成するＰ型伝導層１０３及びＮ型伝導層１０
５は１層形成する際にＰ型伝導特性を１ノえるＰ型不鈍
物或いはＮ型伝導特性をｔえるＮ型不純物を夫々含有す
るか或いは既にｎｏｎ−３ｉ：Ｈで構成された層中に、
Ｐ型又はＮ型の不純物をイオンインプランテーションツ
ノ、等の１段で注入してやれば良い。

Ｐη！不純物としては、所謂周期律表第■族に属する原
子（第■族原子）、即ちＢ（硼素）。

ＡＩＣアルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）。

Ｉｎ（インジウム）、Ｔｅ（タリウム）笠があり、殊に
好適に用いられるのは、Ｂ、Ｇａである。

Ｎ型イ（鈍物としては、周期律表第Ｖ族に属する原子（
第Ｖ族原子）、例えばＰ（燐）　　、Ａ５（砒７も）、
Ｓｂ（アンチモン）　　、Ｂｉ　　（ビスマル）等であ
り、殊に、好適に用いられるのはＰ、Ａｓである。

これ等の不純物は、形成される層の電気伝導特性、ミツ
ドギャップでの局在準位密度等を考し＆°シて、適宜所
望に従ってその含有にが決定される。

本発明においては、光ＣＶＤυ、（光エネルギーを反応
に利用した化学的気相法による堆積膜形成法）の採用に
より前述の構成を与えることが出来るものであり、前記
の不純物を導入する為の原料物質も光ＣＶＤ法に適合す
るものを選択して使用するのが望ましい。

第１図に示す発光素子の場合、発光層は基体１０１側よ
りＰ型体導層、中間層、Ｎ型伝導層の層構成としたが、
本発明の場合斯かる積層順には限定される必要はなく、
基体ｌｏｔ側より順にＮ型伝導層、中間層、Ｐ型体導層
の層構成とされても良い。

第３図には１本発明の発光素子の別の好適な実施態様例
の層構成の模式図が示される。

第３図に示す発光素子は、第１図に示す発光素子−とは
、半導体性中間層１０４を有していない以外は、同様の
層構成であり、所謂Ｐ−Ｎ接合を利用する発光素子であ
る。

即ち、第３図に示す発光素子は、ノ＾体３０１１−に一
ド部電Ｊ４ｉ３０２．Ｐ型伝導層３０３．Ｎ型伝導層３
０４　、１一部電極３０５の構成とされている。

第３図に示す発光素子の場合も、第１図に示す発光素子
と同様、Ｐ型伝導層３０３及びＮ型伝導層３０４の積層
順は、」二足の説明に限定されるものではなく、逆の積
層順としても差支えない。

本発明の発光素子は、ｎｏｎ−５ｉ：Ｈで構成される、
Ｐ型体導層、゛ト導体性中間層、Ｎ型伝・９層、或いは
不純物を含有しない層（ノンドープ層）を適宜所望に従
って組合せて積層することにより発光層が層構成される
ものであり、発光層を挟持して設けられる一組の対向電
極に＋ｎｒ＋バイアス電圧を印加してＮ型伝導層より電
子（エレクトロン）を、Ｐ型体導層より正孔（ホール）
を、半導体性中間層、或いはＰＮ接合付近の空間電荷層
領域中に注入して再結合させることによって発光させる
。その際、本発明においては、可視域の発光波長を得る
為に、ｎｏｎ−３ｉ：Ｈから成る発光層を構成する各層
の光学的バンドギャップＥｇｏｐｔは、２．ＯｅＶ以Ｉ
−とされるのが望ましい。

発光層を構成する各層は、光学的バンドギャップの中心
（ミツドギャップ）での局在準位密度は、１０Ｌ６ｃ＋
ａ−３＊　ｅ　Ｖ−１以下、好適には１０１５ｃ＋ｒ３
　＠ｅ　Ｖ−１とされるのが望ましい。

この様に、各層の物性値を制御することによって、再結
合の効率を飛躍的に向上させることが出来、従って発光
効率の向」二を一層計ることが出来る。

又１発光層の外部量子効率を１０−４％以上になる様に
再結合の準位の分布を制御することによって、高い強度
の発光を示す発光素子を得ることが出来る。

Ｊｌ述した様な特性を有する発光素子は、前記した様に
光ＣＶＤ法によって後述の条件で作成されるのが望まし
い。本発明の発光素子の作成Ｊノ、は、本発明の［ｌ的
が達成されるのであれば、光ＣＶＤ法に限定されるもの
ではなく、適宜所望の条件に設定して１例えばＨＯＭＯ
ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等によって成されても良い
。

本発明の発光素子を構成する基体及び電極を構成する材
料としては、通常発光素子分野において使用されている
材料の殆んどを挙げることが出来る。

）よ体としては、導電性でも電気絶縁性であっても良い
が、比較的耐熱性に優れているのが申ましい。

導電性基体の場合には、基体と発光層との間に設けられ
る電極は、必ずしも設ける必要はない。

導電性ノ、（体としては、ＮｉＣｒ、ステンレス、　Ａ
　Ｉ　、　Ｃｒ　、　Ｍ　ｏ　、　Ａ　ｕ　、　Ｎ　ｂ
　、　Ｔ　ａ　。

Ｖ　、　Ｔ　ｉ等を挙げることが出来る。

電気絶縁性基体としては、ポリエステル、ポリエチレン
、ポリカーボネイト、ポリアミ１：。

等々の合成樹脂のフィルム、又はシート、或いはガラス
、セラミックス、等々を挙げることが出来る。

基体として電気絶縁性のものを採用する場合には、発光
層とのＩＩｎの電極として、その表面が導電処理される
。

例えば、カラスであれば、その表面に。

ＮｉＣｒ、ＡＩＬ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｒ。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、ＰＬ、Ｐｄ、Ｉｎ２０３Ｓｎ０
２　、ＩＴＯ（Ｉｎ２０３＋５ｎ０２）等から成る薄■
りを設けることによって導電性が不ｉ　ｉｊ−され、或
いはポリエステルフィＪレム等の合成樹脂フィルムであ
れば、ＮｉＣｒ、ＡＭ。

Ａｇ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ。

Ｉｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、ＰＬ等の金属の薄膜を真
空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等でその表面
に設け、又は前記金属でその表面をラミンネート処理し
て、その表面に導電性がｌ４される。

本発明の発光素子の作成方法の具体例を第４図に示す光
ＣＶＤ装置を用いて以下に説明する。以下に説明される
作成手段及び作成条件は、好適な例を示すもので、本発
明を限定するものでないことは云うまでもない。

第３図中、１は堆積室であり、内部のノ＾体支持台２上
に所望の基体３が・１配置される。

４は基体加熱用のヒータであり、導線５を介して給電さ
れ、発熱する。基体温度は特に制限されないが、一般に
発光層の光学的バンド・ギャップを大きくして可視の発
光を得るためには、２００℃以下であることが望ましい
。

６〜９は、ガス供給源であり、通；９゛状態で液状の原
料物質を使用する場合には、適宜の気化装置を具備させ
る。気化装置には、加熱線１圓を利用するタイプ、液体
原料中にキャリアガスを通過させるタイプ等があり、い
ずれでもよい。

ガス供給源の個数は４個に限定されず、使用する原料物
質の種類の数、希釈ガス等を使用する場合においては、
該希釈ガスと原料ガスとの予備混合の有無等に応じて適
宜選択される。図中、ガス供給源６〜９の符号に、ａを
付したのは分岐管、ｂを付したのは流■計、Ｃを付した
のは各流賃計の高圧側の圧力を計測する圧力計、ｄ又は
ｅを付したのは各気体流の開閉及び温間、の調整をする
ためのバルブである。

各ガス供給源から供給されるガス状の原料物質等は、ガ
ス導入管１０の途中で混合され、図示しない換気装置に
付勢されて、室ｌ内に導入される６又は、各ガス供給源
から交πに室ｌ内に導入される。、１１は、室ｌ内に導
入されるガスの圧力を計Ｗｉｌｌするための圧力計であ
る。また、１２はガス排気管であり、堆積室１内を減Ｊ
ＬＥ　したり、導入ガスを強制排気するための図示しな
い排気装置と接続されている。

１３はレギュレータ・／ヘルプである。原本゛Ｉカス等
を導入する前に、室１内を排気し、減圧状ｙ尻とする場
合、室内の圧力は、好ましくは５×１Ｏ−５Ｔｏｒｒ以
下、より好ましくはｌ×１Ｏ−ＧＴｏｒｒ以下とされる
のが望ましい。また、原料物質ガス等を導入した状態に
おいて、室ｌ内の圧力は、好ましくはｌ　Ｘ　１０−２
〜１００Ｔｏｒｒ、より好ましくは５ＸｌＯ−２〜１０
Ｔｏ　ｒ　ｒテある。

本発明で使用する励起エネルギー供給源の一例として、
工４は光エネルギー発生装置であって、例えば水銀ラン
プ、キセノンランプ、炭酸ガスレーザ、アルゴンイオン
レーザ、エキシマレーザ等が用いられる。なお１本発明
で用いる光エネルギーは紫外線エネルギーに限定されず
、原ネ１ガスに化学反応を起こさせ堆積膜を形成するこ
とができるものであれば、波長域を問うものではない。

光エネルギー発生装置１４から適宜の光学系を用いてノ
＾体全体或いは基体の所９７部分に向けられた光１５は
、矢印１６の向きに流れている原１’＋物質ガス等に照
射される。

発光素子の作成例として具体的には、まず、基体として
、ガラス基板（ＣＲ２０５９）を用いて、その１−に導
電性層として６００人厚０Ｉ７０層をスパッタリングに
より形成する。膜。の抵抗値としては約５０Ω／口とす
る。次に一１二足導電性基体３を、第４図に示す様な光
ＣＶＤ装置の基体ホルダー２に設置し、まずポンプ１２
で真空に排気する。真空度が約ｌＸｌ０−Ｇ以下になっ
たところで、基体ホルダー２の温度を上げ、基体温度を
所望に従って設定する０本発明においては、基体温度と
しては、好適には一２０℃〜２００°Ｃ１より好適には
ｏ　’ｃ〜１５０℃とされるのが望ましい。

次にＳｉＨ４，Ｓｉ２Ｈ６，５ｉ３ＨＢ等のシラン系カ
ス、Ｎ２　、ＮＨ３、Ｎ２ＮＮＨ２。

ＮＨ３、ＮＨ４Ｎ３等の窒素系のガス、及び必要に応じ
て不純物導入用のガス（Ｂ２Ｈ６゜ＰＨ３等）を６．７
．．８．９のボンベ、６ｂ〜９ｂのフローメーターを用
いて堆積室１に流入する。この際Ｈ２，Ａｒ、Ｈｅなど
のガスを同５ｎｍの光をノ、（板１；で約５〜５０ｍＷ
／ｃｍ２の強度で照射し１層を堆積する。

Ｐ型、Ｎ型の伝導層を形成するためには、前記シラン系
のガスと同時にＰ型の場合にはＢ２の場合にはＰＨ３，
Ａｓ、Ｂ３等のガスをＢ２゜Ａｒのガスと混合して堆積
室１に流入する。ガスの流入の後、圧力を調整し、ガス
に光を照射して分解し層を堆積する。Ｐ型体導層、半導
体性中間層、Ｎ型伝導層の厚さとしては、好適にはそれ
ぞれ１００人〜１５００人、２００人〜８０００人、１
００人〜１５００人とされるのが望ましい。これらの層
厚の制御は光強度及び光照射時間を変化させて行う。

超格子構造を形成する為に、実際に極薄層を交ｌ！二に
植層するには、各薄層を形成する為の原料ガスを、その
都度変える必要がある。即ち、異なる薄層の形成の度ｉ
σに原料ガスの堆積室ｌへの導入を１１−め、排気装置
により適当な真空度まで排気して、オートドーピングを
防ぐ様にする。又、各層の層厚を所望通りに制御する為
にシャッター１７を開閉動作させることにより励起光の
照射を断続的に行う。

前記の発光素ゴ５〕発光層を構成する各層の光学的バン
ドギャップは吸収係数αを測定し、Ｖαｈνとｈνの関
係より、局在準位密度はＦＥ法より、又量子効率はダイ
オードの発光特性（温度依存性有）より求めることが出
来る。

実施例１ 基体としてＩＴＯ基板を用いて、基板温度４５°Ｃで膜
を作成した。Ｐ型体導層はＢ２Ｈ６／　Ｓ　ｉ　２　Ｈ
ｓ　＝　１０−２の流に比で、総論硅１２０ＳＣＣＭ（
水素希釈）、Ｎ型伝導層はＰＨ３／Ｓ　ｉ　２Ｈ６＝　
ｌ　０−２ｃ７）流；４比で総論ｆｉ１２００ＳＣＣＭ
（水素椙釈）、半導体性中間層は第１の層領域（Ｉ）２
０１としてＳ　ｉ　２Ｈ６を８０ＳＣＣＭの流早：で第
２の層領域（ＩＩ　）２０２として、ＮＨ３／５ｉ２Ｈ
６＝１０２の流ｔＹ比で、総流量８０ＳＣＣＭ（水素稀
釈）で、Ｎ型伝導層はＰＨ３／　　　　　　　　５ｉ２
Ｈ６矢＝ｌＯ−２、゛　　　　　　　　　１−′　　　
総流量、１２０３ＣＣＭ　（水素稀釈）で夫々を、堆蹟
室Ｉ内に夫々導入して、圧力０．　Ｉ　Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ
　、光強度４０　ｍ　Ｗ　／　ｃ　ｍ　２の条件で反応
させて夫々の層を作成した。この際のＰ型体導層の層厚
は４００人、半導体性中間層の層厚は２１０人、Ｎ型伝
導層は６００人であった。

又１゛ｈ導体中間層は、第１の層領域（Ｉ）の層厚１５
人、第２の層領域（ＩＩ）の層厚１５人で７周期交〃積
層された。

発光層の上部表面にＡ文を１０００人厚蒸着し、上部電
極とした。作成した素子の構成は、第１図と同様である
。得られた発光素子は白色の発光を示し、その光学的バ
ンドギャップ、局イ１べ一位畜度、Ｈ，＋了効−Ｖと発
光強度の関係が表１に示される。

実施例２ 実施例１と同様の装置、同様の条件で半導体性中間層の
層厚のみ変えて各層を堆積した。

Ｐ型体導層の層厚は４００人、半導体性中間層は３１５
人、Ｎ型伝導層は６００人であった。ｔすられた発光素
子ｌよ白色の発光を示しその特ｆ１を表１に示す。

実施例３ 実施例２と同様の装置で、対応する層の作成条件は同様
の条件として、Ｐ型体導層の層厚を４００人、Ｎ型伝導
層の層厚を４０００人とした第２図に示す様な構造の白
色光発光の発光素子を作成した。Ｎ型伝導層は、第１の
層領域（Ｉ）としてＰ）（３／５ｉ２Ｈｅ＝１０−２の
流ｊ１！比テＷａ　ｍ　（ｊｌＯＯＳ　ＣＣＭ　（水素
稀釈）で２０人４に、第２の層領域（ＩＩ　）としてＮ
Ｈ３／　Ｓ　ｉ　２　Ｈ６＝　１０２の流早比で総論：
、Ｔ　Ｂ　□ＳＣＣＭ（水素稀釈）で２０人４にし、１
００周期積層した。Ａｌ１１定された素子の特性を表１
に示す。

実施例４ 実施例２と同様の装置と同様の条件でＰ型体導層の層厚
４００人、半導体性中間層として第１の層領域ＣＩ）の
層厚５０人、第２の層領域（ＩＩ　）の層厚５０人で１
０周＋１ＪＩ積層し、Ｎ型伝導層の層厚６００人とした
。得られた発光素子は白色の発光を示しその特性を表１
に示す。

実施例５ 実施例４と同様の装置と同様の条件でＰ型体導層、Ｎ型
伝導層のいずれの層も第２の層領域（ＩＩ　）を含む積
層構造とし、第１及び第２の層領域の層厚を夫々２０人
、積層周期数を１０とした。得られた発光素子は白色の
発光を示し、層厚と発光強度の関係を表１に示す。

表　　　　１ 以上の実施例１〜５より本発明の発光素子は、従来のｎ
ｏｎ−５ｉ：Ｈを用いた発光、に了がＩＩｒ視の領域で
の発光層−が小さく、強度も低いのに比較し、より高い
強度の白色発光が１１ｔられることがわかった。

又、各実施例における発光素子に就で、ノミ命をＡｌ１
定したところ、従来の発光素子に較べて−桁高いノｊ命
を示し、再現性の点でも良好でＨつ発光特性はノｊ命測
定において常に安定していた。

〔効　果〕

」、述した様に、本発明の発光素子は　ｎｆ視波長領域
に発光ピークを有すると共に、充分な発光ｊ五をイリ、
発光効率と再現性を高めることが出来１発光特性の安定
性と寿命を飛翔的に高めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は１本発明の発光素子の好適な実施態
様例の層構成を示す模式図、第４図は本発明の発光素子
を作成する為の装置の一例を示す模式向である。 １０１．３０１−−−一基体 １０２．１０６，３０２，３０５−−−一電極１０３．
３０３−−−−Ｐ型体導層 １０５．３０４−−−−Ｎ型伝導層 第７図 第２図 躬３厘

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｐ型伝導層と半導体性中間層とＮ型伝導層とで層
   構成された発光層と、該発光層に電気的に接続された少
   なくとも一対の電極とを有し、前記発光層を構成する３
   つの層の少なくとも１つの層は、水素原子を含む非単結
   晶シリコンから成る第１の層領域と、該層領域と光学的
   バンドギャップが異なる第２の層領域とが、これ等を単
   位として周期的に積層された多層構造を有する事を特徴
   とする発光素子。
2. （２）前記第１の層領域はＩ型伝導特性を有する特許請
   求の範囲第１項に記載の発光素子。
3. （３）前記第１の層領域は、Ｐ型及びＮ型の不純物を含
   有しない特許請求の範囲第１項に記載の発光素子。
4. （４）前記第２の層領域の光学的バンドギャップは第１
   の層領域のよりも大きい特許請求の範囲第１項に記載の
   発光素子。
5. （５）発光層の量子効率が１０＾−＾４％以上である特
   許請求の範囲第１項に記載の発光素子。