JPH0738460B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH0738460B2 JPH0738460B2 JP29325085A JP29325085A JPH0738460B2 JP H0738460 B2 JPH0738460 B2 JP H0738460B2 JP 29325085 A JP29325085 A JP 29325085A JP 29325085 A JP29325085 A JP 29325085A JP H0738460 B2 JPH0738460 B2 JP H0738460B2
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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
- H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
- H10H20/8242—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP characterised by the dopants
-
- 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
- H10H20/811—Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions
- H10H20/812—Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions within the light-emitting regions, e.g. having quantum confinement structures
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- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ この発明は，化合物半導体発光素子，たとえばＮを不純
物としたGaP化合物半導体よりなる半導体発光素子に関
する。
物としたGaP化合物半導体よりなる半導体発光素子に関
する。
［従来技術］ 従来の緑色発光ダイオード材料にはチッ素（Ｎ）をドー
プしたGaPが主として用いられてきた。このGaP:N発光ダ
イオードは波長560〜568nmにピークをもち，その外部量
子効率として0.6〜0.7％が得られている。
プしたGaPが主として用いられてきた。このGaP:N発光ダ
イオードは波長560〜568nmにピークをもち，その外部量
子効率として0.6〜0.7％が得られている。
第１図に従来のGaP緑色発光素子の構造の一例が示され
ている。まずＳまたはTeをドープしたｎ形GaP基板11上
にＮとTeをドープしたｎ形GaP層12を60μｍ程度，液相
エピタキシャル法で成長させる。ついでＮとZnをドープ
したｐ形GaP層13を50μｍ程度成長させｐ−ｎ接合を形
成する。Ｎのドーピングには雰囲気中にNH3ガスを混入
させる方法が一般に用いられている。ドーピング濃度は
Teが９×1018cm-3,Znが４×1018cm-3,N約１×1019cm-3
である。この結晶から作製された発光素子は，波長約55
50Åの緑色で発光し，その効果は約0.6％である。
ている。まずＳまたはTeをドープしたｎ形GaP基板11上
にＮとTeをドープしたｎ形GaP層12を60μｍ程度，液相
エピタキシャル法で成長させる。ついでＮとZnをドープ
したｐ形GaP層13を50μｍ程度成長させｐ−ｎ接合を形
成する。Ｎのドーピングには雰囲気中にNH3ガスを混入
させる方法が一般に用いられている。ドーピング濃度は
Teが９×1018cm-3,Znが４×1018cm-3,N約１×1019cm-3
である。この結晶から作製された発光素子は，波長約55
50Åの緑色で発光し，その効果は約0.6％である。
しかしこの発光ダイオードは,N原子が結晶内に不均一に
分布しているので同一ウェハ内での輝度のばらつきが大
きい,N原子の結晶中への取り込みが制御しにくく，ウェ
ハ間での特性のばらつきが大きい，またＮを添加するこ
とに起因する結晶性の低下により輝度が低下する等の問
題点があった。
分布しているので同一ウェハ内での輝度のばらつきが大
きい,N原子の結晶中への取り込みが制御しにくく，ウェ
ハ間での特性のばらつきが大きい，またＮを添加するこ
とに起因する結晶性の低下により輝度が低下する等の問
題点があった。
［発明の目的］ この発明は，不純物を結晶中に無秩序に添加することに
より作製される半導体発光素子の上述した問題点を解決
し，素子の結晶性および均一性を向上させることを目的
とする。
より作製される半導体発光素子の上述した問題点を解決
し，素子の結晶性および均一性を向上させることを目的
とする。
［発明の構成と効果］ この発明による半導体発光素子は,GaP結晶中の発光層に
おいて,GaN層が存在することを特徴とする。
おいて,GaN層が存在することを特徴とする。
好ましくはGaN化合物をGaP結晶上にエピタキシャル成長
させることによって,GaN層をGaP結晶中に積層する。
させることによって,GaN層をGaP結晶中に積層する。
この発明によると,GaP母結晶中にGaN不純物層を複数原
子層単位で（少なくとも２原子層）挿入するいわゆる変
調ドーピング構造となっているので,GaP結晶中に存在す
るＮ不純物の作用によって電子とホールの密度を高めら
れ,GaP結晶の結晶性およびその均一性が向上し，発光輝
度も増大する。
子層単位で（少なくとも２原子層）挿入するいわゆる変
調ドーピング構造となっているので,GaP結晶中に存在す
るＮ不純物の作用によって電子とホールの密度を高めら
れ,GaP結晶の結晶性およびその均一性が向上し，発光輝
度も増大する。
上述のGaP発光素子についていうと，この発光素子を形
成する結晶の構成をGaP層とGaN層との積層構造とし，成
長方向に垂直な面内でＮ不純物を均一に分布させている
ので輝度のウェハ内でのばらつきを防ぐことができる。
また,GaPとGaNは類似の結晶構造を有し，その格子定数
も近いためにこれらを積層することによって結晶性が低
下することはほとんどなく，むしろＮ原子が結晶中に規
則的に配列しているため,N原子が無秩序に分布している
従来例に比べ結晶性が向上し，輝度も高まる。さらに，
結晶内をキャリヤが移動するさいに生じる合金散乱，不
純物散乱が極めて少なく応答性の向上も期待できる。Ｎ
等電子トラップに強く捕獲された電子がGaN層近傍に局
在するためその波動関数が運動量空間でGaP直接遷移帯
付近に大きく拡がり，元来間接遷移で発光効率の低いGa
Pの擬直接遷移材料としてのふるまいを一層確実なもの
とし，発光効率が向上する。この発明によると，さら
に，分子線エピタキシャル法や有機金属気相蒸着法等を
用いることが可能であり，従来のNH3ガスを用いたＮド
ープに比べ，その濃度を正確に制御でき，ウェハ間の特
性のばらつきを低減することができる。
成する結晶の構成をGaP層とGaN層との積層構造とし，成
長方向に垂直な面内でＮ不純物を均一に分布させている
ので輝度のウェハ内でのばらつきを防ぐことができる。
また,GaPとGaNは類似の結晶構造を有し，その格子定数
も近いためにこれらを積層することによって結晶性が低
下することはほとんどなく，むしろＮ原子が結晶中に規
則的に配列しているため,N原子が無秩序に分布している
従来例に比べ結晶性が向上し，輝度も高まる。さらに，
結晶内をキャリヤが移動するさいに生じる合金散乱，不
純物散乱が極めて少なく応答性の向上も期待できる。Ｎ
等電子トラップに強く捕獲された電子がGaN層近傍に局
在するためその波動関数が運動量空間でGaP直接遷移帯
付近に大きく拡がり，元来間接遷移で発光効率の低いGa
Pの擬直接遷移材料としてのふるまいを一層確実なもの
とし，発光効率が向上する。この発明によると，さら
に，分子線エピタキシャル法や有機金属気相蒸着法等を
用いることが可能であり，従来のNH3ガスを用いたＮド
ープに比べ，その濃度を正確に制御でき，ウェハ間の特
性のばらつきを低減することができる。
［実施例の説明］ 第２図は，この発明の一実施例であるGaP緑色発光素子
の構造を概略的に示している。
の構造を概略的に示している。
ＳまたはTeをドープしたｎ形GaP基板21上にTeをドープ
したGaP層22を30μｍエピタキシャル成長させる。つい
でTeをドープしたGaP層23を1000原子層（〜2800Å）,Ga
N層24を２原子層（〜5.6Å）交互に30回繰り返して成長
させ，全体で約17μｍとする。さらにZnをドープしたGa
P層25を1000原子層,GaN層26を２原子層，同様に30回繰
り返して成長させる。これによりｐ−ｎ接合27が形成さ
れる。最後にZnドープGaP層28を約20μｍ成長させて成
長を終了する。Ｎのドーピング濃度は変調ドープ域で約
５×1019cm-3である。
したGaP層22を30μｍエピタキシャル成長させる。つい
でTeをドープしたGaP層23を1000原子層（〜2800Å）,Ga
N層24を２原子層（〜5.6Å）交互に30回繰り返して成長
させ，全体で約17μｍとする。さらにZnをドープしたGa
P層25を1000原子層,GaN層26を２原子層，同様に30回繰
り返して成長させる。これによりｐ−ｎ接合27が形成さ
れる。最後にZnドープGaP層28を約20μｍ成長させて成
長を終了する。Ｎのドーピング濃度は変調ドープ域で約
５×1019cm-3である。
この結果より作製された発光素子は波長5550Åで発光
し，発光効率は0.7％以上である。この発明によると，
ドーピングに起因する結晶性の低下が問題とならないた
め従来例に比べはるかに高濃度のドーピングが可能であ
る。またドーピング濃度はGaP成長層とGaN成長層の厚さ
の比を変えることにより容易かつ正確に制御できる。
し，発光効率は0.7％以上である。この発明によると，
ドーピングに起因する結晶性の低下が問題とならないた
め従来例に比べはるかに高濃度のドーピングが可能であ
る。またドーピング濃度はGaP成長層とGaN成長層の厚さ
の比を変えることにより容易かつ正確に制御できる。
この発明による半導体発光素子を作製するための成長法
には分子線エピタキシャル（MBE）法および有機金属気
相蒸着（MOCVD）法があり，これらのうちのいづれを用
いてもよい。
には分子線エピタキシャル（MBE）法および有機金属気
相蒸着（MOCVD）法があり，これらのうちのいづれを用
いてもよい。
第１図は従来の半導体発光素子を示す斜視図である。 第２図はこの発明の一実施例を示し，半導体発光素子の
構造の概略を表わす斜視図である。 21……ｎ形GaP基板， 22,23……ｎ形GaP成長層， 25,28……ｐ形GaP成長層， 24,26……GaN層。
構造の概略を表わす斜視図である。 21……ｎ形GaP基板， 22,23……ｎ形GaP成長層， 25,28……ｐ形GaP成長層， 24,26……GaN層。
Claims (2)
- 【請求項１】GaP結晶中の発光層において,GaN層が存在
する半導体発光素子。 - 【請求項２】GaN化合物をGaP結晶上にエピタキシャル成
長させることによってGaN層をGaP結晶中に積層した，特
許請求の範囲第（１）項に記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29325085A JPH0738460B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29325085A JPH0738460B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62154789A JPS62154789A (ja) | 1987-07-09 |
| JPH0738460B2 true JPH0738460B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=17792386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29325085A Expired - Lifetime JPH0738460B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738460B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3425185B2 (ja) * | 1993-03-26 | 2003-07-07 | 日本オプネクスト株式会社 | 半導体素子 |
| JP3445653B2 (ja) * | 1994-03-23 | 2003-09-08 | 士郎 酒井 | 発光素子 |
| US6136626A (en) * | 1994-06-09 | 2000-10-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and production method thereof |
| EP1473781A3 (en) * | 1994-07-21 | 2007-02-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and production method thereof |
| US5937274A (en) | 1995-01-31 | 1999-08-10 | Hitachi, Ltd. | Fabrication method for AlGaIn NPAsSb based devices |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4882609A (en) * | 1984-11-19 | 1989-11-21 | Max-Planck Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschafter E.V. | Semiconductor devices with at least one monoatomic layer of doping atoms |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP29325085A patent/JPH0738460B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62154789A (ja) | 1987-07-09 |
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