JPS6381990A - 発光素子用材料 - Google Patents

発光素子用材料

Info

Publication number
JPS6381990A
JPS6381990A JP61226276A JP22627686A JPS6381990A JP S6381990 A JPS6381990 A JP S6381990A JP 61226276 A JP61226276 A JP 61226276A JP 22627686 A JP22627686 A JP 22627686A JP S6381990 A JPS6381990 A JP S6381990A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
ingap
mixed crystal
substrate
type
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
Application number
JP61226276A
Other languages
English (en)
Inventor
Tokuzo Sukegawa
助川 徳三
Masakazu Kimura
雅和 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP61226276A priority Critical patent/JPS6381990A/ja
Publication of JPS6381990A publication Critical patent/JPS6381990A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信用発光素子の材料に関し、詳細には、
プラスチック光フアイバ通信の光源として用いられる光
通信用発光ダイオードに最適な発光素子用材料に関する
ものである。
〔従来の技術〕
従来、光通信に用いられているプラスチック光ファイバ
、特にコア部がポリメタクリル酸メチル(PMMA)か
らなり、クラッド部がより低損失のポリメタクリル酸メ
チルにたとえばフッ素(F)を分子鎖に導入したものか
らなるプラスチック光ファイバの伝送損失は、第3図に
示すように、波長が640〜670nm(以下、660
 nm帯波長と呼ぶ)、及び550〜600nm(以下
、570 nm帯波長と呼ぶ)のところに顕著な低損失
領域があることが知られている。この伝送損失は、66
0 nm帯波長で150〜280 dB/km1570
 nm帯波長では120〜170dB/kmとなる。
また、低損失領域の幅を見ると、66 Q nm帯波長
よシも570 nm帯波長の方が幅広−。この事は、発
光ダイオードの発光波長に分布があることを考えると、
よシ広い低損失領域を有する5 70 nm帯波長の発
光ダイオードであれば光ファイバによる伝送損失が少な
くな、ることを示すものである。
このように、プラスチック光ファイバを用いた光通信の
場合、発光中心波長が660 nm帯の赤色発光ダイオ
ードよりも、発光中心波長が570 nm帯の緑色発光
ダイオードを光源として用いた方が、伝送損失が少なく
なることは明白であ′る。
ところで従来、660 nm帯波長の赤色発光ダイオー
ド古しては、間接遷移型のGaAsP s及び直接遷移
型のGaAlAsがあり、発光効率はそれぞれ0.1〜
0.2%(発光輝度でioo〜300 /lW ) 、
及び2〜8チ(発光輝度で500〜2,000 /#)
である。これに対し、570 nm帯波長の緑色発光ダ
イオードとしては、間接遷移型のGaPやGaAsPが
あるだけで、その発光効率は0.1〜0.2%(発光輝
度で25〜50pW )という低い値である。そのため
、従来の緑色発光ダイオードは、プラスチック光7アイ
パの伝送損失の点では有利であるが、低輝度のために光
通信用には不適当であった。
そこで現在、GaP基板またはGaAs基板上にGaA
sP金成長させた5 70 nmm帯波付付近黄色〜緑
色)の発光ダイオードが提供されているが、全て表示用
として使用されるものである。また、上記GaPやGa
As Pの発光ダイオードは、間接遷移型であるため、
発光出力及び変調速度が低く、660 nm帯波長の赤
色発光ダイオードのように使用できず、光通信用として
は実用化されていない。
そのため、上記のGaP或いはGaA、sPからなる緑
色発光ダイオードの欠点を克服I〜、570 nm帯波
長の有利性を活用することができる光通信用緑色発光ダ
イオードが提供されている。この緑色発光ダイオードは
、GaAsPO代わりにInGaPからなる眉をGaA
s基板上に成長させたもので、直接遷移型であるため、
発光効率が良く、発光出力が高く、変調も高速である。
用途的には、プラスチック光フアイバ短距離通信用(移
動体内、家庭内、建物内など)、数字及び文字表示用(
大型表示灯、大型表示装置など)、OA機器用(ファッ
クス、複写機など)など多様に渡っている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
一般に、半導体デバイスを製作する場合、バルク結晶よ
り得られる基板上にエピタキシャル成長を行う等の方法
によっているが、混晶半導体を用いる場合は現在のとこ
ろ、そのバルク結晶がないのが実情である。そのため、
化合半導体混晶のバルク結晶を得るために多くの研究が
なされているが、各元素の偏析係数が異ることと蒸気圧
の高い構成元素を含んでいるために未だ基板となるよう
なバルク結晶が得られていない。そのためInGaP混
晶の成長にはGaAs基板あるいはGaP基板等の緑色
発光ダイオード用InGaP混晶とは格子定数の異った
基板が用いられ、基板とInGaPエピタキシャル成長
層との間に格子定数を整合するためのGaAsP等の組
成傾斜層を設ける必要があった。
傾斜層は、別の材料を用いて基板の格子定数と同一の格
子定数の層をまず基板上に成長させ、その層上に徐々に
格子定数を変化させた層を順次成長させて、最後に発光
層であるエピタキシャル成長層の格子定数と同一の格子
定数の層を成長させたものである。それ故、GaAs基
板上に発光材料のInGaP層をエピタキシャル成長さ
せる場合は、GaAsyPl−yからなる傾斜層を設け
る。すなわち、このyの値を徐々に小さくした層(Pの
含有量を徐々に大きくした層)を基板上に順次に成長さ
せたものを傾斜層とすることにより、GaAsの格子定
数とInGaPの格子定数との相違を緩和することがで
きる。
ところで、傾斜層を設けた緑色発光ダイオードでは、G
aAs基板上にGaAsyPl−、傾斜層を設けた緑色
発光素子用材料が市販されている。しか17ながら、こ
の傾斜層を設けた市販の発光素子用材料はGaAs基板
のみに比べて非常に高価であり、結果として製造される
種々の発光素子、たとえば発光ダイオードやレーデダイ
オードなども高価になる。
従って本発明の目的は、上述の問題点を解決し、GaA
s基板上にGaAs y P 1−y傾斜層を設けた緑
色発光素子用材料よシも安価で経済的な光通信に最適な
発光素子用材料を提供することにある。
〔問題を解決するための手段〕
前記目的は、緑色発光ダイオード用I nGaP混晶と
格子整合するゲルマニウムシリコン(GeSi)!晶と
InGaP混晶層からなシ、該InGaP層の混晶組成
が燐化ガリウム(GaP )のモル分率で0.50〜0
.75であり、該InGaP層がpn接合を有すること
を特徴とする発光素子用材料によって達成される。本発
明において、GeSi基板上のInGaP層の混晶組成
は、GaPのモル分率で表わすと0.50〜0.75で
あシ、好ましくは0.70〜0.74である。GaP(
7)モル分率が0.70〜0.74の材料は発光出力及
び変調速度に優れたものである。
InGaP層は液相成長法あるいは気相成長法などの既
知の手段によって基板上に成長させることができる。I
nGa P混晶においては燐(p)の蒸気圧が高い等の
理由からバルク結晶を得ることは大変困難であるが、G
eSi混晶のバルク結晶は、GeおよびSiのそれぞれ
のバルク結晶は様々な方法で充分に研究開発されて工業
化に至っているので、それらの組み合わせにより高品位
な結晶を得ることが可能である。第2図にGeSi混晶
とInGaP混晶の格子定・数の関係を示す。第2図よ
、!l) GeSiとInGaPは広い組成範囲で格子
整合していることが分る。特にGaPのモル分率が0.
74であるInGaP混晶はG。
のモル分率で0.6であるGeSi混晶と格子整合する
すなわち、Geのモル分率で0.5〜0,7、好ましく
は0.6のGeSi混晶基板上にGaPのモル分率で0
.5〜0.75、好ましくは0.70〜0.74のIn
GaP混晶層を既知の成長方法によって作製するので、
安価な材料と既知の方法によシ大量製産の可能である基
板を用いることと、GaAsP等の傾斜層を成長する手
間が省けることから、本発明により、前記目的を全て達
成した、安価で経済的な光通信に最適な発光素子用材料
が得られることが明かとなった。
〔実施例〕
以下、本発明の発光素子用材料の実施例を図面に基づい
て説明する。
第1図に本発明の一実施例を示す。
本発明の材料は、第1図(a)に示すようなn型Ge5
t基板1上にn型I nGaP層2を成長させ、さらに
その上にp・型InGaP層3を設けた3層構造あるい
は(b)に示すようなp型GeSi基板り′上にp型I
nGaP層2′を成長させ、さらにその上にn型InG
aP層3′を設けた3層構造からなシ、GeSi基板の
混晶組成f’i Geのモル分率で0.5〜0.7、好
ましくは0.6.InGaP層の混晶組成は0.50〜
0.75、好ましくは0.70〜0.74である。また
明かなように2と3および2′と3′の界面にはPn接
合が形成されている・この材料はGaAs Pなどの傾
斜層を設けることなしにInGaP層を格子整合して成
長することができるので、ミスフィツト転位等の問題が
全くない上に従来の方法よりも手間が省けて非常に安価
であシ、この材料を用いてたとえば緑色発光ダイオード
を製造すれば、すなわちこの材料にp側電極材及びn側
電極材を真空蒸着などの手段によって設けて発光ダイオ
ードとすれば、結果として発光ダイオードの製造コスト
を下げることができる。第1図においてn型InGaP
層のドナー不純物としてはS、Si、Te、Seなど(
好適にはTe)、p型InGaP層のアクセプタ不純物
としてはGe、Be。
Cd 、Mg 、Zn (好適にはZn )を用いれば
よい。また、InGaP混晶の電子および正相の移動度
を考慮するとp側での発光が望ましいが、その場合のn
形InGaP層の不純物濃度は1016〜1o18/c
rn3、p形InGaP層の不純物濃度は1015〜1
o17/crn3が適当である。通常はp形の方が高不
純濃度を達成しやすいのでn形InGaP側での発光が
主となるが、その場合はn形InGaP層の不純物濃度
は1015〜10 ”7cm3、p形InGaP層の不
純物濃度は10〜10/cIn が適当である。2,2
′のInGaP層は液相成長あるいは気相成長などの既
知の方法によって容易に成長でき、またpn接合を形成
するための3,3′のInGaP層は拡散技術、液相成
長、気相成長などによって容易に形成できる。1,1′
のGeSi混晶基板はSt、およびGeにおいて既知の
工業的に完成しているバルク結晶成長法、例えば引上げ
法、フローティング・ゾーン法等によって容易に供給し
得る。又、用いるGeSi混晶の面方位は(100)ま
たは(111)が適当である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の発光素子用材料はGeSi
混晶基板とpn接合を有したInGaP混晶層からなり
、GeSi混晶基板の組成がGeのモル分率で0.50
〜0.70の範囲にあり、InGaP混晶の組成がGa
Pのモル分率で0.50〜0.75の範囲でGeSi混
晶基板上にInGaP混晶を格子整合した状態でエピタ
キシャル成長させたものであることにょシ、従来の傾斜
層を設けてなる材料よりも手間が省けて安価であり、こ
の材料を用いて光通信用発光ダイオード、レーザダイオ
ード、アバランシェ光ダイオードなどの発光素子を製造
した場合にその製造コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の発光素子用材料の一実施例の断面図、
第2図はInGaP混晶およびGe5t混晶の混晶組成
と格子定数の関係を示すグラフである。第3図はプラス
チック光ファイバにおける波長と伝送損失との関係を示
すグラフである。 1・・・n形GeSi混晶基板、1′・・・p形GeS
i混晶基板、2 = n形I nGa P混晶層、2 
/ 、、、 p形InGaP混晶層、3−p形InGa
P混晶層、3 / 、、−n形InGaP混晶層。 Pn・・・pn接合。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ゲルマニウム−シリコン(GeSi)混晶基板と燐化イ
    ンジウムガリウム(InGaP)層とからなり、該In
    GaP層の混晶組成が燐化ガリウム(GaP)のモル分
    率で0.50〜0.75でありGeSi混晶基板と格子
    整合し、該InGaP層がpn接合を有することを特徴
    とする発光素子用材料。
JP61226276A 1986-09-26 1986-09-26 発光素子用材料 Pending JPS6381990A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61226276A JPS6381990A (ja) 1986-09-26 1986-09-26 発光素子用材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61226276A JPS6381990A (ja) 1986-09-26 1986-09-26 発光素子用材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6381990A true JPS6381990A (ja) 1988-04-12

Family

ID=16842672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61226276A Pending JPS6381990A (ja) 1986-09-26 1986-09-26 発光素子用材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6381990A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5164950A (en) * 1990-06-05 1992-11-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device comprising a sige single crystal substrate
US5341001A (en) * 1992-02-13 1994-08-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Sulfide-selenide manganese-zinc mixed crystal photo semiconductor and laser diode
KR100771999B1 (ko) * 2004-05-20 2007-10-31 김상돈 그레이팅

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58191421A (ja) * 1982-05-04 1983-11-08 Nec Corp 化合物半導体成長用基板と化合物半導体の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58191421A (ja) * 1982-05-04 1983-11-08 Nec Corp 化合物半導体成長用基板と化合物半導体の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5164950A (en) * 1990-06-05 1992-11-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device comprising a sige single crystal substrate
US5341001A (en) * 1992-02-13 1994-08-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Sulfide-selenide manganese-zinc mixed crystal photo semiconductor and laser diode
KR100771999B1 (ko) * 2004-05-20 2007-10-31 김상돈 그레이팅

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104769467B (zh) 半导体装置
US5075743A (en) Quantum well optical device on silicon
US7596158B2 (en) Method and structure of germanium laser on silicon
JPH05190898A (ja) Led及びledの形成方法
KR0151137B1 (ko) 이중 헤테로형 에픽택셜 웨이퍼
JPS6381990A (ja) 発光素子用材料
JP2579326B2 (ja) エピタキシャル・ウエハ及び発光ダイオード
JPH0864870A (ja) 半導体発光素子
CN206364046U (zh) 高磷组分砷磷化镓光电阴极
JP2618677B2 (ja) 半導体発光装置
Campbell et al. Buried heterojunction electroabsorption modulator
JP2001015798A (ja) 半導体発光素子
EP0590649B1 (en) Method of manufacturing a GaP light emitting element
US7195991B2 (en) Method for producing an electromagnetic radiation-emitting semiconductor chip and a corresponding electromagnetic radiation-emitting semiconductor chip
JPS63155781A (ja) 発光素子
JP4214714B2 (ja) Iii族窒化物系化合物半導体の製造方法
JPH0897469A (ja) 半導体発光素子
JP2670523B2 (ja) 発光素子の製造法
JPH06101585B2 (ja) 発光素子用材料およびその製作方法
Dylewicz et al. Applications of GaN-based materials in modern optoelectronics
US12527123B2 (en) Multi-quantum well structure, light emitting diode and light emitting component
JPH08116092A (ja) 半導体発光素子およびその製法
JPH04177881A (ja) 半導体装置の製造方法
US5382813A (en) Light emission diode comprising a pn junction of p-type and n-type A1-containing ZnS compound semiconductor layers
JPS5958878A (ja) 半導体発光装置