JPS63213377A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPS63213377A JPS63213377A JP62045145A JP4514587A JPS63213377A JP S63213377 A JPS63213377 A JP S63213377A JP 62045145 A JP62045145 A JP 62045145A JP 4514587 A JP4514587 A JP 4514587A JP S63213377 A JPS63213377 A JP S63213377A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- light emitting
- conductivity type
- substrate
- znse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は青色の半導体発光素子に関する。
（従来の技術）
青色発光素子を得るためのｆｆ５１の条件は、用いる半
導体の禁制帯幅Ｅにが２．６ｅｖｔ！：越えることであ
る。この条件を満たす半導体結晶としてはＴＩ −Ｖｌ
族、化合物半導体であるＺｎＳ （Ｅ（＝３．５ｅｖ）
、 ＺｎＳｅ（Ｅ区＝２．７ｅｖ）或いはこれらの結晶
がある。これらは直接遷移型であるため高い発光効率が
期待される。従来数も良く用いられているのはＺ ｎ
Ｓ ｅである。これは、ＺｎＳｅ結晶を基板として、
ＴＩ型およびｐ型のＺｎＳｅ層を 相成長させ、ｐｎ接
合を形成し、発光素子を得ている。
導体の禁制帯幅Ｅにが２．６ｅｖｔ！：越えることであ
る。この条件を満たす半導体結晶としてはＴＩ −Ｖｌ
族、化合物半導体であるＺｎＳ （Ｅ（＝３．５ｅｖ）
、 ＺｎＳｅ（Ｅ区＝２．７ｅｖ）或いはこれらの結晶
がある。これらは直接遷移型であるため高い発光効率が
期待される。従来数も良く用いられているのはＺ ｎ
Ｓ ｅである。これは、ＺｎＳｅ結晶を基板として、
ＴＩ型およびｐ型のＺｎＳｅ層を 相成長させ、ｐｎ接
合を形成し、発光素子を得ている。
ところが、このように成長させた発光素子に順方向に電
流を流すと、青色の光を発するが、その発光波長が、
ＺｎＳｅ基板の吸収＠ （〜４８０ｎｍ）に近いので結
晶内で吸収される割合が多くなってしまう。
流を流すと、青色の光を発するが、その発光波長が、
ＺｎＳｅ基板の吸収＠ （〜４８０ｎｍ）に近いので結
晶内で吸収される割合が多くなってしまう。
以上のことをより具体的に第４図を参照して説明する。
第４図はｎ型ＺｎＳｅ基板４１に、ＭＯＣＶＤ法により
ｎ型層ｎＳｅ層４２．ｐ型ＺｎＳｅ層４３を順次成長形
成した発光素子を示し、４４はｐｎ接合である・ この様な従来法による発光素子のｐｎ接合４４に順方向
に電流を流すと青色の光を発する。その進路を矢印で示
しである。ｐｎ接合７Ｉ４より下方向に出た光４５は１
度ＺｎＳｅ基板４１に入ると吸収されてしまい、結局発
光部分から外部へ出て眼に感するのはｐｎ接合４４から
上方に向って出た光４６だけになる。しかし、上方に向
った光４６もその一部は表面層内部吸収４７があり、外
へ出る光４８は一部分のみである。
ｎ型層ｎＳｅ層４２．ｐ型ＺｎＳｅ層４３を順次成長形
成した発光素子を示し、４４はｐｎ接合である・ この様な従来法による発光素子のｐｎ接合４４に順方向
に電流を流すと青色の光を発する。その進路を矢印で示
しである。ｐｎ接合７Ｉ４より下方向に出た光４５は１
度ＺｎＳｅ基板４１に入ると吸収されてしまい、結局発
光部分から外部へ出て眼に感するのはｐｎ接合４４から
上方に向って出た光４６だけになる。しかし、上方に向
った光４６もその一部は表面層内部吸収４７があり、外
へ出る光４８は一部分のみである。
このような訳で外部発光効率が極めて低く、十分な輝度
が得られないという欠点があった。
が得られないという欠点があった。
（発明が解決しようとする問題点）
以上のように従来のＺｎＳｅ発光素子は、バンド端近傍
の青色発光の再吸収が大きくなり、発光効率の低下をも
たらすのが実状である。
の青色発光の再吸収が大きくなり、発光効率の低下をも
たらすのが実状である。
本発明はこのような問題を解決した高効率青色ＬＥＤの
構造を提供することを目的とする。
構造を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、ＺｎＳｅ基板結晶上にこの結晶の禁制帯幅よ
り小さい例えばＺｎＳｅ基板層を形成し、発光接合を形
成することにより、結晶内部への吸収が抑えられ、良好
な青色ＬＥＤが得られることを特徴とする。
り小さい例えばＺｎＳｅ基板層を形成し、発光接合を形
成することにより、結晶内部への吸収が抑えられ、良好
な青色ＬＥＤが得られることを特徴とする。
（作用）
ＺｎＳｅ、ＺｎＳ 青色ＬＥＤの製造には種々の方法が
知られている。これらは結晶基板と第−感電型の半導体
結晶層および第二導電型の半導体結晶層からなり、すべ
て同一物質で構成されている。
知られている。これらは結晶基板と第−感電型の半導体
結晶層および第二導電型の半導体結晶層からなり、すべ
て同一物質で構成されている。
このように同一物質で構成された発光素子ではＰｎ接合
より発した光は基板吸収や表面層内部吸収により失なわ
れる割合は非常に高くなる。従って、本発明によれば基
板結晶より禁制帯幅の小さい混晶組成にすることで、基
板内部への光吸収を少なくでき、さらにｐｎ接合での混
晶組成もＸｔ’／およびｘＩ、 ｙｌの値を変化させｎ
型よりｐ型の禁制帯幅を大きくすることで表面層内部吸
収を極力抑えられ、上記で述べたような問題は無くなり
、素子特性的に優れた高い発光効率を有する青色発光素
子が得られる。
より発した光は基板吸収や表面層内部吸収により失なわ
れる割合は非常に高くなる。従って、本発明によれば基
板結晶より禁制帯幅の小さい混晶組成にすることで、基
板内部への光吸収を少なくでき、さらにｐｎ接合での混
晶組成もＸｔ’／およびｘＩ、 ｙｌの値を変化させｎ
型よりｐ型の禁制帯幅を大きくすることで表面層内部吸
収を極力抑えられ、上記で述べたような問題は無くなり
、素子特性的に優れた高い発光効率を有する青色発光素
子が得られる。
（実施例）
以下、本発明の詳細な説明する。第１図は本発明の一実
施例の青色発光素子を示す。図において１１はｎ型Ｚｎ
Ｓｅ基板結晶であり、この上に原料としてジメチル亜鉛
（ＤＭＺ）、ジエチルテルルｙ−（ＤＥＳ）、 ジメ
チルセレン（ＤＭＳｅ）およびジエチルテルル（ＤＥＴ
ｅ）を用いたＭＯＣＶＤ法によりｎ型Ｚｎ５ｙＳｅ、−
ｙ−ｙＴｅｙ結晶層１２を成長させ、その上にｎ型層の
禁制布幅より大きいｐ型層 ｎ Ｓ ｘ′ｓ ｅｌ−１
１’ｘ′ Ｔ ｅ、／結晶層１３をやはりＭＯＣＶＤ法
でエピタキシャル成長させた。この時、ｘ、ｙおよびｘ
′、ｙ′値はＺｎＳｅ基板の格子定数にほぼ整合させた
。
施例の青色発光素子を示す。図において１１はｎ型Ｚｎ
Ｓｅ基板結晶であり、この上に原料としてジメチル亜鉛
（ＤＭＺ）、ジエチルテルルｙ−（ＤＥＳ）、 ジメ
チルセレン（ＤＭＳｅ）およびジエチルテルル（ＤＥＴ
ｅ）を用いたＭＯＣＶＤ法によりｎ型Ｚｎ５ｙＳｅ、−
ｙ−ｙＴｅｙ結晶層１２を成長させ、その上にｎ型層の
禁制布幅より大きいｐ型層 ｎ Ｓ ｘ′ｓ ｅｌ−１
１’ｘ′ Ｔ ｅ、／結晶層１３をやはりＭＯＣＶＤ法
でエピタキシャル成長させた。この時、ｘ、ｙおよびｘ
′、ｙ′値はＺｎＳｅ基板の格子定数にほぼ整合させた
。
第２図はこのようなｎ−ＶＩ族混晶を用いた発光素子に
おける光の出方を模式的に示したものである。いまｐｎ
接合に順方向に電流を流すと、混晶の組成比によって混
晶の吸収端に近い青色の光を発する。
おける光の出方を模式的に示したものである。いまｐｎ
接合に順方向に電流を流すと、混晶の組成比によって混
晶の吸収端に近い青色の光を発する。
ｐｎ接合２１より下方向に出た光２３は基板ＺｎＳｅ２
２で一部は吸収されるも大部分は反射されて上方へ向い
、外部へ放出される。また、ｐｎ接合２１から上方に向
って出た光２４は表面層内部吸収をほとんど受けずに大
部分が外に出てくる。以上のようにｐｎ接合２１から出
た光は有効に外部へ取り、出させることが出来る。
２で一部は吸収されるも大部分は反射されて上方へ向い
、外部へ放出される。また、ｐｎ接合２１から上方に向
って出た光２４は表面層内部吸収をほとんど受けずに大
部分が外に出てくる。以上のようにｐｎ接合２１から出
た光は有効に外部へ取り、出させることが出来る。
この発光素子のＥＬスペクトルを第３図（ａ）に示す、
比較として従来の条件で構成したＺｎＳｅ発光素子の場
合のスペクトルを（ｂ）に示す。
比較として従来の条件で構成したＺｎＳｅ発光素子の場
合のスペクトルを（ｂ）に示す。
これによって明らかなように本発明による場合、各結晶
層での光吸収が抑えられ１発光効率の高い良好な青色発
光素子が得られた。
層での光吸収が抑えられ１発光効率の高い良好な青色発
光素子が得られた。
本発明は上記実施例で述べた成長法としてもＭＯＣＶＤ
法に限らず、他の気相成長法やＭＢＥ法或いは液相成長
法を利用することが可能である。
法に限らず、他の気相成長法やＭＢＥ法或いは液相成長
法を利用することが可能である。
その他１本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
して実施することができる。
以上説明したように、基板Ｚｎ５ａ、ｎ型Ｚ ｎ Ｓつ
５ａｔ−ｘ−ｙＴｅｙ （０＜Ｘ＜１ 、 Ｏ＜ｙ＜１
）およびｐ型ＺｎＳ、ｘ’５ｃ１−ｙｉｘ′Ｔ６ｘ′
（０＜ｘ′＜１ ＋ Ｏ＜ｘ′＜ １ ）により構成し
かつ各層の界面で格子定数をほぼ整合させた材料および
構造を用いることにより、高い効率の青色発光素子を得
ることができる。
５ａｔ−ｘ−ｙＴｅｙ （０＜Ｘ＜１ 、 Ｏ＜ｙ＜１
）およびｐ型ＺｎＳ、ｘ’５ｃ１−ｙｉｘ′Ｔ６ｘ′
（０＜ｘ′＜１ ＋ Ｏ＜ｘ′＜ １ ）により構成し
かつ各層の界面で格子定数をほぼ整合させた材料および
構造を用いることにより、高い効率の青色発光素子を得
ることができる。
第１図は本発明の一実施例のｐｎ接合型発光素子および
禁制帯幅を示した模式図、第２図はその光の出方を説明
するための図、第３図は本発明と従来法で成長させた発
光素子のＥＬスペクトルを示した図、第４図は従来法の
ｐｎ接合型発光素子およびその光の出方を説明した図で
ある。 １１・・・ｎ型Ｚｎ５ａ基板結晶 １２−ｐ型Ｚｎ５ＳｓＴｅ結晶層 １３−ｐ型Ｚｎ５ＳｅＴａ結晶層 ２ｌ−ｐｎ接合２２
・・・ｎ型ＺｎＳｅ基板結晶 ２３、２４・・・ｐｎ接合より出た光 ４１・・・ｎ型ＺｎＳｅ基板結晶 ４２・・・ｎ型ＺｎＳｅ結品層 ４３・・・ｐ型ＺｎＳｅ結品層 ４４・・・ｐｎ接合
４５〜４８・・・ｐｎ接合より出た光 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹花喜久男 Ｙ制辛＋＠ ＜ｅｖ＞ 第１図 第２図 ４９ｏｎ“Ｅ閣よ、。。。 第３図 第４図
禁制帯幅を示した模式図、第２図はその光の出方を説明
するための図、第３図は本発明と従来法で成長させた発
光素子のＥＬスペクトルを示した図、第４図は従来法の
ｐｎ接合型発光素子およびその光の出方を説明した図で
ある。 １１・・・ｎ型Ｚｎ５ａ基板結晶 １２−ｐ型Ｚｎ５ＳｓＴｅ結晶層 １３−ｐ型Ｚｎ５ＳｅＴａ結晶層 ２ｌ−ｐｎ接合２２
・・・ｎ型ＺｎＳｅ基板結晶 ２３、２４・・・ｐｎ接合より出た光 ４１・・・ｎ型ＺｎＳｅ基板結晶 ４２・・・ｎ型ＺｎＳｅ結品層 ４３・・・ｐ型ＺｎＳｅ結品層 ４４・・・ｐｎ接合
４５〜４８・・・ｐｎ接合より出た光 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹花喜久男 Ｙ制辛＋＠ ＜ｅｖ＞ 第１図 第２図 ４９ｏｎ“Ｅ閣よ、。。。 第３図 第４図
Claims (3)
- （１）ＺｎＳｅ単結晶基板上に第一導電型 ＺｎＳ＿ｘＳｅ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ（０＜ｘ＜１、０
＜ｙ＜１）結晶層および第二導電型ＺｎＳ＿ｘ＿′Ｓｅ
＿１＿−＿ｘ＿′＿−＿ｙ＿′Ｔｅ＿ｙ＿′（０＜ｘ′
＜１＜、０＜ｙ′＜１）結晶層が順次積層されて構成さ
れてなるる半導体発光素子において、前記第一導電型Ｚ
ｎＳＳｅＴｅ結晶層の禁制帯幅がＺｎＳｅ単結晶基板の
それよりも小さいことを特徴とする半導体発光素子。 - （２）前記第一導電型ＺｎＳＳｅＴｅ結晶層の禁制帯幅
が第二導電型ＺｎＳＳｅＴｅ結晶層のそれよりも小さい
ことである特許請求の範囲第１項記載の半導体発光素子
。 - （３）前記第一導電型ＺｎＳＳｅＴｅ結晶層および第二
導電型ＺｎＳＳｅＴｅ結晶層がＺｎＳｅ単結晶基板に格
子整合していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045145A JPS63213377A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045145A JPS63213377A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63213377A true JPS63213377A (ja) | 1988-09-06 |
Family
ID=12711111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62045145A Pending JPS63213377A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63213377A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02246175A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-10-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
| US5113233A (en) * | 1988-09-02 | 1992-05-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Compound semiconductor luminescent device |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP62045145A patent/JPS63213377A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5113233A (en) * | 1988-09-02 | 1992-05-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Compound semiconductor luminescent device |
| US5616937A (en) * | 1988-09-02 | 1997-04-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Compound semiconductor luminescent device |
| JPH02246175A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-10-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
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