JP2829311B2 - Light emitting device manufacturing method - Google Patents
Light emitting device manufacturing methodInfo
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Description
本発明は不純物のドープされた単結晶AlxGa1-xN(X
=0含む)から成る層を活性層とする発光素子の製造方
法に関し、特に、発光色の単色化と高輝度化を図るもの
である。The present invention relates to a single crystal Al x Ga 1 -xN (X
= 0) (including 0) as an active layer, in particular, to achieve monochromatic emission and high luminance.
従来、青色発光のダイオードとしてGaN系半導体で構
成されたものが知られている。 その発光ダイオードは、有機金属化合物気相成長法
(MOCVD)により、サファイア基板の上に、単結晶のGaN
からなるN導電型のN層を成長させた後、そのN層の上
に不純物として亜鉛を添加しながら気相成長させること
により真性(INTRINSIC)のGaNから成るI層を形成し
て、そのN層及びI層に電極を形成した構成である。そ
して、その構造の発光ダイオードは、I層をN層に対し
て正電位とすることにより、活性層としてのI層に注入
されたキャリアの再結合により発光させるものである。2. Description of the Related Art Conventionally, a diode configured of a GaN semiconductor has been known as a blue light emitting diode. The light-emitting diode is made of single-crystal GaN on a sapphire substrate by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD).
After growing an N-type N layer of N-type, an intrinsic (INTRINSIC) GaN I-layer is formed by vapor-phase growth on the N-layer while adding zinc as an impurity. This is a configuration in which electrodes are formed on the layer and the I layer. The light emitting diode having such a structure emits light by causing the I layer to have a positive potential with respect to the N layer, thereby recombining carriers injected into the I layer as an active layer.
このように、活性層であるI層の光学的性質及び電気
的性質が、発光ダイオードとしての発光色、発光輝度、
発光効率などの発光特性を決定している。 ところで、上記の発光特性を決定するI層の物性の1
つにドープされる亜鉛の不純物濃度である。亜鉛の不純
物濃度が低い場合(1×1020cm-3未満)には、比較的発
光強度の大きい青色発光だけが観測される。従って、こ
のようにI層を低不純物濃度とすれば、青色の単色発光
の発光ダイオードを得ることができるが、I層の不純物
濃度が低いと、I層は電気的に不安定となり、短時間の
動作で発光に必要な障壁がなくなり、抵抗体となること
が多い。 これに対し、亜鉛の不純物濃度が高い場合(1×1020
cm-3以上)には、青色の発光強度は小さく、青色以外の
可視光の発光が強く観測される。従って、I層を高不純
物濃度とすれば、電気的には安定するが、視感度の影響
で青色以外の可視光が強く観測され、青色の単色発光性
が阻害される。 このように、光学的性質及び電気的性質の制御を同時
に行うことが困難であり、高輝度の青色発光ダイオード
を作成することが困難であった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、発光素子の高輝度化
と青色単色化を達成することである。As described above, the optical property and the electrical property of the I layer, which is the active layer, depend on the emission color, emission luminance,
Light emission characteristics such as light emission efficiency are determined. By the way, one of the physical properties of the I layer that determines the light emission
This is the impurity concentration of zinc to be doped. In the case the impurity concentration of zinc is low (less than 1 × 10 20 cm -3), larger by blue light relatively luminous intensity is observed. Therefore, if the I layer has such a low impurity concentration, a light emitting diode of monochromatic emission of blue light can be obtained. However, if the impurity concentration of the I layer is low, the I layer becomes electrically unstable, With the operation described above, the barrier necessary for light emission is removed, and the element often becomes a resistor. On the other hand, when the impurity concentration of zinc is high (1 × 10 20
(cm -3 or more), the emission intensity of blue light is small, and emission of visible light other than blue is strongly observed. Therefore, when the I layer is made to have a high impurity concentration, the layer is electrically stable, but visible light other than blue is strongly observed due to the influence of visibility, and the monochromatic emission of blue is inhibited. As described above, it is difficult to control the optical properties and the electrical properties at the same time, and it is difficult to produce a high-luminance blue light emitting diode. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to achieve high luminance and monochromatic blue light emitting elements.
本発明者等は発光素子の高輝度化と青色単色化を達成
するために、AlxGa1-xN(X=0を含む)半導体の成長
方法やその物性について鋭意研究を重ねてきた。本発明
者等は、その過程において、不純物のドープされたAlxG
a1-xN(X=0を含む)半導体の走査電子顕微鏡(SEM)
によるイメージ撮影の前後におけるフォトルミネッセン
ス強度特性に顕著な差異が見られることを発見した。 即ち、SEMイメージの撮影後におけるAlxGa1-xN(X=
0を含む)半導体のフォトルミネッセンス強度特性にお
いて、青色以外のスペクトルの発光強度が低下し、青色
の発光強度が増加することが明らかになった。 本発明は係る発見に基づいてなされたものであり、従
って、上記課題を解決するたの発明の構成は、少なくと
もn型窒化ガリウム系化合物半導体とp型不純物とドー
プした窒化ガリウム系化合物半導体とを有する窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子において、p型不純物をド
ープした窒化ガリウム系化合物半導体は、電流密度が0.
02〜4.07mA/mm2の電子線により照射されたものであるこ
とを特徴とする。 この電子線の加速電圧が9kV以上となると、電子線の
照射強度が大きくなり過ぎ、照射部分で試料温度が局所
的に上昇するため望ましくない。又、電子線の加速電圧
が0.1kV以下となると、活性層の光学的性質の改善に効
果がない。同様に、試料電流は、0.2μA〜1mAの範囲と
なることが望ましい。 又、電子線の照射面積は、0.01mmφ〜1mmφが望まし
い。電子線の照射面積が1mmφ以上となると、照射され
る電子線のエネルギーが分散され過ぎ、強度低下を起こ
し好ましくない。それに対し、電子線の照射面積が、0.
01mmφ以下となると、電子線の照射強度が大きくなり過
ぎ好ましない。 又、活性層は、亜鉛(Zn)が不純物濃度1×1020cm-3
以上にドープされることが素子の電子的特性を安定化さ
せる上で望ましく、又、光学的性質の改善の効果も大き
い。The present inventors have intensively studied a growth method and physical properties of an Al x Ga 1 -xN (including X = 0) semiconductor in order to achieve high luminance and monochromatic blue light emitting elements. In the course of the process, the present inventors have found that the doped Al x G
a 1-x N (including X = 0) semiconductor scanning electron microscope (SEM)
It was found that there was a remarkable difference in the photoluminescence intensity characteristics before and after the image photographing by. That is, Al x Ga 1-x N (X =
In the photoluminescence intensity characteristics of the semiconductor (including 0), it was found that the emission intensity of the spectrum other than blue decreased and the emission intensity of blue increased. The present invention has been made based on such a finding, and therefore, the configuration of the present invention which has solved the above-mentioned problems includes at least an n-type gallium nitride-based compound semiconductor and a p-type impurity-doped gallium nitride-based compound semiconductor. In a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device having a gallium nitride-based compound semiconductor doped with a p-type impurity, the current density is 0.
It is characterized by being irradiated with an electron beam of 02 to 4.07 mA / mm 2 . If the acceleration voltage of the electron beam is 9 kV or more, the irradiation intensity of the electron beam becomes too large, and the sample temperature locally rises in the irradiated portion, which is not desirable. On the other hand, if the acceleration voltage of the electron beam is 0.1 kV or less, there is no effect on improving the optical properties of the active layer. Similarly, the sample current is desirably in the range of 0.2 μA to 1 mA. Further, the irradiation area of the electron beam is desirably 0.01 mmφ to 1 mmφ. When the irradiation area of the electron beam is 1 mmφ or more, the energy of the irradiated electron beam is excessively dispersed, and the strength is undesirably reduced. In contrast, the irradiation area of the electron beam is 0.
When the diameter is less than 01 mmφ, the irradiation intensity of the electron beam becomes too large, which is not preferable. The active layer is made of zinc (Zn) having an impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3.
The above doping is desirable for stabilizing the electronic characteristics of the device, and has a great effect of improving the optical properties.
p型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体
に、電流密度が0.02〜4.07mA/mm2の電子線を照射したこ
とにより、その層の光学的性質を改善することができ
た。即ち、発光特性において、青色の発光輝度を向上さ
せ、青色以外のスペクトルの発光輝度を低下させること
ができた。又、可視光帯域を感度とする発光輝度も電子
線の照射により向上した。又、この光学的性質は電子線
の照射後も長期にわたり安定した。 また、本発明は、従来の走査電子顕微鏡、電子線回折
装置あるいは陰極線発光測定装置を利用でき、しかも短
時間で処理が行われるため生産性にも優れている。By irradiating a gallium nitride-based compound semiconductor doped with a p-type impurity with an electron beam having a current density of 0.02 to 4.07 mA / mm 2 , the optical properties of the layer were able to be improved. That is, in the light emission characteristics, it was possible to improve the emission luminance of blue and to decrease the emission luminance of the spectrum other than blue. In addition, the emission luminance, which makes the sensitivity in the visible light band, also improved by the irradiation of the electron beam. The optical properties were stable for a long time even after irradiation with an electron beam. In addition, the present invention can use a conventional scanning electron microscope, electron beam diffractometer, or cathode ray luminescence measuring device, and is excellent in productivity because processing is performed in a short time.
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 発光素子は、有機金属化合物気相成長法(以下「MOVP
E」と記す)による気相成長により第1図に示す構造に
作成された。 用いられたガスは、NH3とキャリアガスH2,N2とトリエ
チルガリウム(Ga(CH3)3)(以下「TMG」と記す)と
ドーパントガスとしてのジエチル亜鉛(Zn(C2H5)2)
(以下「DEZ」と記す)である。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄したc面を主面
とする単結晶のサファイア基板1をMOVPE装置の反応室
に載置されたサセプタに装着する。 次に、反応室内の圧力を5Torrに減圧し、H2を流速0.3
/分で反応室に流しながら温度1100℃でサファイア基
板1を気相エッチングした。 次に、サファイア基板1の温度を600℃に保持し、H2
を2.5/分、NH3を1.5/分、TMGを1.7×10-5モル/
分で30分間供給し、膜厚約3μmのGaNからなるN層2
を形成した。 次に、上記のように表面にN層2の形成されたサファ
イア基板1を反応室から取り出し、ホトリソグラフィ、
エッチング工程等をへて、N層2上の不純物のドープさ
れた半導体を気相成長させない部分にマスクに形成し
た。 その後、このマスクの形成されたサファイア基板1を
洗浄後、再度、サセプタに装着し、反応室の圧力を前と
同一の状態とした。そして、前と同様に気相エッチング
した後、サファイア基板1の温度を700℃に保持し、H2
を2.5/分、NH3を1.5/分の、TMGを1.7×10-5モル
/分、DEZを5×10-6モル/分で5分間供給して、I型
のGaNから成るI層3を膜厚1.0μmに形成した。 その後、反応室から表面に上記のようにN層2及びI
層3の成長されたサファイア基板1を取り出し、マスク
を除去して洗浄した後、活性層としてのI層3に改良さ
れた反射電子線回折装置を用いて電子線を照射した。改
良された反射電子線回折装置は、加速電圧を50KV以下、
試料電流を1mA以下全範囲にわたり連続的に変化するこ
とができる。 活性層であるI層3に、加速電圧0.1kV〜9kV、試料電
流0.2μA〜1mAの条件下で、電子線を照射した後、N層
2とI層3の上にアルミニウム電極4,5をそれぞれ蒸着
した。そして、サファイア基板1を所定の大きさにカッ
ティングして、電極4,5にそれぞれリード線6,7を接続し
て発光ダイオードを作成した。 この発光ダイオードは、I層3をN層2に対し正電位
とすることにより、I層3にN層2から注入された電子
の再結合により、活性層であるI層3から発光する。 このように、活性層であるI層に電子線が照射された
発光ダイオードは、電子線を照射する前に比べて、可視
光帯域の輝度が向上した。また、スペクルでは青色の輝
度が向上し、青色以外のスペクトルの輝度が低下した。
又、長時間に渡って安定した発光特性が得られた。 本発明者は、更に、活性層であるI層3における不純
物濃度と電子線照射による効果との関係を詳しく調べる
ため、不純物濃度が異なるGaN層を各種試料として製造
した。その不純物濃度が異なるGaN層は、サファイア基
板上に亜鉛をドープしながらMOPVEにより5μmの厚さ
に気相成長されたものである。 実験1 亜鉛を1.4×1020cm-3ドープしたGaN層に、表面に垂直
に電子線を入射させた。照射面積は約0.1mmφ、試料電
流は32μA、加速電圧は6kV、1スポットの照射時間は
2分、走査面積は16mm2である。 この試料の電子線の照射前後におけるフォトルミネッ
センス強度特性の測定結果を第2図に示す。第2図にお
いて、曲線Bが照射前の特性を示し、曲線Aが照射後の
特性を示す。波長424nmにおけるフォトルミネッセンス
強度は電子線の照射により20倍に向上した。それに対
し、波長660nmにおけるフォトルミネッセンス強度は電
子線の照射により1/5に減少した。このことから、電子
線の照射により発光色が青色に推移すると共にその発光
輝度が大きくなったのが分る。 実験2 亜鉛を1.7×1019cm-3ドープしたGaN層に、表面に垂直
に電子線を入射させた。照射面積は約0.1mmφ、試料電
流は20μA、加速電圧は6kV、1スポットの照射時間は
2分、走査面積は9mm2である。 この試料の電子線の照射前後におけるフォトルミネッ
センス強度特性の測定結果を第3図に示す。第3図にお
いて、曲線Bが照射前の特性を示し、曲線Aが照射後の
特性を示す。波長436nmにおけるフォトルミネッセンス
強度は電子線の照射により照射前の波長420nmのおける
フォトルミネッセンス強度より4倍向上している。 青色以外のスペクトルが観測されないのは、不純物濃
度が低くなったためであると考えられる。 実験3 亜鉛を1.6×1019cm-3ドープしたGaN層に、表面に垂直
に電子線を入射させた。照射面積は約0.1mmφ、試料電
流は30μA、加速電圧は6kV、1スポットの照射時間は
2分、走査面積は9mm2である。 この試料の電子線の照射前後におけるフォトルミネッ
センス強度特性の測定結果を第4図に示す。第4図にお
いて、曲線Bが照射前の特性を示し、曲線Aが照射後の
特性を示す。波長428nmにおけるフォトルミネッセンス
強度は電子線の照射により10倍に向上している。 実験3は実験2と比べて不純物濃度がほぼ等しく、加
速電圧が等しく、試料電流を大きくしていることから、
電子線照射時の試料電流が増加すると、青色の発光輝度
がより向上することが理解される。 実験4 亜鉛を1.1×1019cm-3ドープしたGaN層に、表面に垂直
に電子線を入射させた。照射面積は約0.1mmφ、試料電
流は30μA、加速電圧は6kV、1スポットの照射時間は
2分、走査面積は16mm2である。 この試料の電子線の照射前後におけるフォトルミネッ
センス強度特性の測定結果を第5図に示す。第5図にお
いて、曲線Bが照射前の特性を示し、曲線Aが照射後の
特性を示す。波長420nmにおけるフォトルミネッセンス
強度は電子線の照射により2.5倍に向上している。それ
に対し、波長656nmにおけるフォトルミネッセンス強度
は電子線の照射により1/2に減少した。このことから、
電子線の照射により、発光色の青色への単色化が行われ
たことが分る。 実験5 亜鉛を1.9×1020cm-3ドープしたGaN層に、表面に垂直
に電子線を入射させた。照射面積は約0.1mmφ、試料電
流は20μA、加速電圧は6kV、照射時間は2分、走査面
積は9mm2である。 この試料の電子線の照射前後におけるフォトルミネッ
センス強度特性の測定結果を第6図に示す。第6図にお
いて、曲線Bが照射前の特性を示し、曲線Aが照射後の
特性を示す。波長420nmにおけるフォトルミネッセンス
強度は電子線の照射により10倍に向上している。それに
対し、波長656nmにおけるフォトルミネッセンス強度は
電子線の照射により1/2に減少した。このことから、電
子線の照射により、発光色の青色への単色化が行われる
ことが分る。 実験6 亜鉛を1.2×1020cm-3ドープしたGaN層に、表面に垂直
に電子線に入射させた。照射面積は約0.1mmφ、試料電
流は30μA、加速電圧は6kV、照射時間は2分、走査面
積は16mm2である。 この試料の電子線の照射前後におけるフォトルミネッ
センス強度特性の測定結果を第7図に示す。第7図にお
いて、曲線Bが照射前の特性を示し、曲線Aが照射後の
特性を示す。波長420nmにおけるフォトルミネッセンス
強度は電子線の照射により4倍に向上している。それに
対し、波長656nmにおけるフォトルミネッセンス強度は
電子線の照射により1/2に減少した。このことから、電
子線の照射により、発光色の青色への単色化が行われる
ことが分る。 結論 上記の実験から次のことが分かった。 (1)電子線の照射により波長約420nmの青色の発光輝
度が向上する。 (2)電子線の照射により波長約656nmの赤色の発光輝
度が減少する。 (3)同一の不純物濃度の場合には、電子線照射時にお
ける試料電流が大きい程上記(1)、(2)の効果が顕
著である。 尚、試料温度が上昇すると悪影響をもたらすため、電
子線の照射面積は小さくし短時間で処理されることが必
要である。従って照射面積は1mmφ以下が好ましい。ま
た加速電圧は9kV以下であることが好ましい。Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples. The light-emitting device is a metal-organic compound vapor deposition method (hereinafter referred to as “MOVP”).
E ") to produce the structure shown in FIG. The gases used were NH 3 , carrier gas H 2 , N 2 , triethylgallium (Ga (CH 3 ) 3 ) (hereinafter referred to as “TMG”), and diethyl zinc (Zn (C 2 H 5 )) as a dopant gas. 2 )
(Hereinafter referred to as “DEZ”). First, a single-crystal sapphire substrate 1 whose main surface is a c-plane cleaned by organic cleaning and heat treatment is mounted on a susceptor placed in a reaction chamber of a MOVPE apparatus. Then, the pressure in the reaction chamber was reduced to 5 Torr, flow rate 0.3 of H 2
The sapphire substrate 1 was subjected to vapor phase etching at a temperature of 1100 ° C. while flowing into the reaction chamber at a rate of 1 minute. Then, maintaining the temperature of the sapphire substrate 1 to 600 ° C., H 2
2.5 / min, NH 3 1.5 / min, TMG 1.7 × 10 −5 mol /
N layer 2 made of GaN having a thickness of about 3 μm
Was formed. Next, the sapphire substrate 1 on the surface of which the N layer 2 is formed as described above is taken out of the reaction chamber,
Through an etching process or the like, a semiconductor doped with impurities on the N layer 2 was formed as a mask in a portion where the vapor phase growth was not performed. Thereafter, the sapphire substrate 1 on which the mask was formed was washed and then mounted again on the susceptor, and the pressure in the reaction chamber was set to the same state as before. Then, after the gas phase etching as before, keeping the temperature of the sapphire substrate 1 to 700 ° C., H 2
2.5 / min, the NH 3 1.5 / min, 1.7 × 10 -5 mol / min TMG, by supplying 5 minutes DEZ at 5 × 10 -6 mol / min, I layer 3 made of I-type GaN Was formed to a thickness of 1.0 μm. Thereafter, the N layer 2 and I
The sapphire substrate 1 on which the layer 3 was grown was taken out, the mask was removed and the substrate was washed, and then the I layer 3 as an active layer was irradiated with an electron beam using an improved reflection electron beam diffractometer. The improved reflection electron beam diffractometer reduces the acceleration voltage to 50KV or less,
The sample current can be varied continuously over the entire range of 1 mA or less. After irradiating the I layer 3 as an active layer with an electron beam under the conditions of an acceleration voltage of 0.1 kV to 9 kV and a sample current of 0.2 μA to 1 mA, aluminum electrodes 4 and 5 are formed on the N layer 2 and the I layer 3. Each was deposited. Then, the sapphire substrate 1 was cut into a predetermined size, and lead wires 6 and 7 were connected to the electrodes 4 and 5, respectively, to produce light emitting diodes. The light emitting diode emits light from the I layer 3 which is an active layer by setting the I layer 3 at a positive potential with respect to the N layer 2 and recombining electrons injected from the N layer 2 into the I layer 3. As described above, the light emitting diode in which the electron beam was irradiated to the active layer I layer had improved luminance in the visible light band as compared to before the electron beam was irradiated. In the speckle, the luminance of blue was improved, and the luminance of spectra other than blue was reduced.
In addition, stable light emission characteristics were obtained over a long period of time. The inventor further manufactured GaN layers having different impurity concentrations as various samples in order to investigate in detail the relationship between the impurity concentration in the I layer 3 as the active layer and the effect of electron beam irradiation. The GaN layers having different impurity concentrations are vapor-phase grown to a thickness of 5 μm by MOPVE while doping zinc on a sapphire substrate. Experiment 1 An electron beam was perpendicularly incident on the surface of a GaN layer doped with 1.4 × 10 20 cm −3 of zinc. The irradiation area is about 0.1 mmφ, the sample current is 32 μA, the acceleration voltage is 6 kV, the irradiation time of the spot is 2 minutes, and the scanning area is 16 mm 2 . FIG. 2 shows the measurement results of the photoluminescence intensity characteristics of the sample before and after the irradiation with the electron beam. In FIG. 2, curve B shows the characteristics before irradiation, and curve A shows the characteristics after irradiation. The photoluminescence intensity at a wavelength of 424 nm was increased 20 times by electron beam irradiation. On the other hand, the photoluminescence intensity at a wavelength of 660 nm was reduced to 1/5 by electron beam irradiation. From this, it can be seen that the emission color changes to blue and the emission luminance increases by the irradiation of the electron beam. Experiment 2 An electron beam was perpendicularly incident on the surface of a GaN layer doped with 1.7 × 10 19 cm −3 of zinc. The irradiation area is about 0.1 mmφ, the sample current is 20 μA, the acceleration voltage is 6 kV, the irradiation time of the spot is 2 minutes, and the scanning area is 9 mm 2 . FIG. 3 shows the measurement results of the photoluminescence intensity characteristics of the sample before and after the irradiation with the electron beam. In FIG. 3, curve B shows the characteristics before irradiation, and curve A shows the characteristics after irradiation. The photoluminescence intensity at a wavelength of 436 nm is four times higher than that at a wavelength of 420 nm before irradiation by irradiation with an electron beam. It is considered that the spectrum other than blue was not observed because the impurity concentration was low. Experiment 3 An electron beam was perpendicularly incident on the surface of a GaN layer doped with 1.6 × 10 19 cm −3 of zinc. The irradiation area is about 0.1 mmφ, the sample current is 30 μA, the acceleration voltage is 6 kV, the irradiation time of the spot is 2 minutes, and the scanning area is 9 mm 2 . FIG. 4 shows the measurement results of the photoluminescence intensity characteristics of the sample before and after the irradiation with the electron beam. In FIG. 4, curve B shows the characteristics before irradiation, and curve A shows the characteristics after irradiation. The photoluminescence intensity at a wavelength of 428 nm has been improved by a factor of 10 by electron beam irradiation. Experiment 3 has almost the same impurity concentration, the same acceleration voltage, and a large sample current as those of Experiment 2,
It is understood that, when the sample current at the time of electron beam irradiation is increased, the emission luminance of blue is further improved. Experiment 4 An electron beam was perpendicularly incident on the surface of a GaN layer doped with 1.1 × 10 19 cm −3 of zinc. The irradiation area is about 0.1 mmφ, the sample current is 30 μA, the acceleration voltage is 6 kV, the irradiation time of the spot is 2 minutes, and the scanning area is 16 mm 2 . FIG. 5 shows the measurement results of the photoluminescence intensity characteristics of the sample before and after the irradiation with the electron beam. In FIG. 5, curve B shows the characteristics before irradiation, and curve A shows the characteristics after irradiation. The photoluminescence intensity at a wavelength of 420 nm has been improved by a factor of 2.5 by electron beam irradiation. On the other hand, the photoluminescence intensity at a wavelength of 656 nm was reduced to half by irradiation with an electron beam. From this,
It can be seen that the emission of the electron beam has made the emission color monochromatic to blue. Experiment 5 An electron beam was perpendicularly incident on the surface of a GaN layer doped with 1.9 × 10 20 cm −3 of zinc. The irradiation area is about 0.1 mmφ, the sample current is 20 μA, the acceleration voltage is 6 kV, the irradiation time is 2 minutes, and the scanning area is 9 mm 2 . FIG. 6 shows the measurement results of the photoluminescence intensity characteristics of the sample before and after the irradiation with the electron beam. In FIG. 6, curve B shows the characteristics before irradiation, and curve A shows the characteristics after irradiation. The photoluminescence intensity at a wavelength of 420 nm has been increased by a factor of 10 by irradiation with an electron beam. On the other hand, the photoluminescence intensity at a wavelength of 656 nm was reduced to half by irradiation with an electron beam. From this, it can be understood that the emission of the electron beam causes the emission color to become monochromatic to blue. Experiment 6 An electron beam was incident on a GaN layer doped with 1.2 × 10 20 cm −3 of zinc perpendicularly to the surface. The irradiation area is about 0.1 mmφ, the sample current is 30 μA, the acceleration voltage is 6 kV, the irradiation time is 2 minutes, and the scanning area is 16 mm 2 . FIG. 7 shows the measurement results of the photoluminescence intensity characteristics of the sample before and after the irradiation with the electron beam. In FIG. 7, curve B shows the characteristics before irradiation, and curve A shows the characteristics after irradiation. The photoluminescence intensity at a wavelength of 420 nm is improved by a factor of four by irradiation with an electron beam. On the other hand, the photoluminescence intensity at a wavelength of 656 nm was reduced to half by irradiation with an electron beam. From this, it can be understood that the emission of the electron beam causes the emission color to become monochromatic to blue. Conclusion The above experiment has revealed the following. (1) The emission luminance of blue light having a wavelength of about 420 nm is improved by irradiation with an electron beam. (2) The emission luminance of red light having a wavelength of about 656 nm is reduced by electron beam irradiation. (3) In the case of the same impurity concentration, the effects (1) and (2) are more remarkable as the sample current at the time of electron beam irradiation is larger. Since an increase in the temperature of the sample causes an adverse effect, it is necessary to reduce the irradiation area of the electron beam and perform the processing in a short time. Therefore, the irradiation area is preferably 1 mmφ or less. The acceleration voltage is preferably 9 kV or less.
第1図は本発明の具体的な一実施例方法により製造され
る発光ダイオードの構成を示した断面図。第2図〜第7
図は、Zn不純物をドープしたGaN層の電子線照射前後に
よるフォトルミネッセンス強度特性の測定図である。 1……サファイア基板、2……N層、3……I層 4,5……電極、6,7……リード線FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting diode manufactured by a specific embodiment of the present invention. FIG. 2 to FIG. 7
The figure is a measurement diagram of photoluminescence intensity characteristics of a GaN layer doped with a Zn impurity before and after electron beam irradiation. 1 ... Sapphire substrate, 2 ... N layer, 3 ... I layer 4,5 ... Electrode, 6,7 ... Lead wire
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 久喜 愛知県西春日井郡春日村大字落合字長畑 1番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 赤崎 勇 愛知県名古屋市千種区不老町(番地な し) 名古屋大学内 (72)発明者 天野 浩 愛知県名古屋市千種区不老町(番地な し) 名古屋大学内 (56)参考文献 電子情報通信学会技術研究報告,1988 年2月17日,Vol.87,No.373, p.7−12(CPM87−104) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 33/00 JOIS────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Kuki Kato, Inventor Nagahata 1 Ochiai, Kasuga-mura, Nishikasugai-gun, Aichi Prefecture Inside Toyoda Gosei Co., Ltd. Nagoya University (72) Inventor Hiroshi Amano Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya-shi, Aichi (Nanbanashi) Nagoya University (56) References IEICE Technical Report, February 17, 1988, Vol. 87, No. 373, p. 7-12 (CPM 87-104) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 33/00 JOIS
Claims (1)
体とp型不純物とドープした窒化ガリウム系化合物半導
体とを有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子にお
いて、 前記p型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導
体は、電流密度が0.02〜4.07mA/mm2の電子線により照射
されたものであることを特徴とする窒化ガリウム系化合
物半導体発光素子。1. A gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device having at least an n-type gallium nitride-based compound semiconductor and a p-type impurity-doped gallium nitride-based compound semiconductor, wherein the p-type impurity-doped gallium nitride-based compound semiconductor is A gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device, which is irradiated with an electron beam having a current density of 0.02 to 4.07 mA / mm 2 .
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