JP2829311B2 - 発光素子の製造方法 - Google Patents
発光素子の製造方法Info
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- JP2829311B2 JP2829311B2 JP19248488A JP19248488A JP2829311B2 JP 2829311 B2 JP2829311 B2 JP 2829311B2 JP 19248488 A JP19248488 A JP 19248488A JP 19248488 A JP19248488 A JP 19248488A JP 2829311 B2 JP2829311 B2 JP 2829311B2
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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。
＝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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (1)
- 【請求項１】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、 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。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP19248488A JP2829311B2 (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19248488A JP2829311B2 (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 発光素子の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0242770A JPH0242770A (ja) | 1990-02-13 |
| JP2829311B2 true JP2829311B2 (ja) | 1998-11-25 |
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ID=16292065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19248488A Expired - Lifetime JP2829311B2 (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 発光素子の製造方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1988
- 1988-08-01 JP JP19248488A patent/JP2829311B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 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） |
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| US7899101B2 (en) | 1994-09-14 | 2011-03-01 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0242770A (ja) | 1990-02-13 |
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