JP3445653B2 - 発光素子 - Google Patents
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/81—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials of structures exhibiting quantum-confinement effects, e.g. single quantum wells; of structures having periodic or quasi-periodic potential variation
- H10D62/815—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials of structures exhibiting quantum-confinement effects, e.g. single quantum wells; of structures having periodic or quasi-periodic potential variation of structures having periodic or quasi-periodic potential variation, e.g. superlattices or multiple quantum wells [MQW]
- H10D62/8161—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials of structures exhibiting quantum-confinement effects, e.g. single quantum wells; of structures having periodic or quasi-periodic potential variation of structures having periodic or quasi-periodic potential variation, e.g. superlattices or multiple quantum wells [MQW] potential variation due to variations in composition or crystallinity, e.g. heterojunction superlattices
- H10D62/8162—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials of structures exhibiting quantum-confinement effects, e.g. single quantum wells; of structures having periodic or quasi-periodic potential variation of structures having periodic or quasi-periodic potential variation, e.g. superlattices or multiple quantum wells [MQW] potential variation due to variations in composition or crystallinity, e.g. heterojunction superlattices having quantum effects only in the vertical direction, i.e. layered structures having quantum effects solely resulting from vertical potential variation
- H10D62/8164—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials of structures exhibiting quantum-confinement effects, e.g. single quantum wells; of structures having periodic or quasi-periodic potential variation of structures having periodic or quasi-periodic potential variation, e.g. superlattices or multiple quantum wells [MQW] potential variation due to variations in composition or crystallinity, e.g. heterojunction superlattices having quantum effects only in the vertical direction, i.e. layered structures having quantum effects solely resulting from vertical potential variation comprising only semiconductor materials
-
- 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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- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
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- 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
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化物以外のＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体とＩＩＩ族−窒素化合物半導体の原子層
超格子の積層構造を変化させることにより、窒化物以外
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とＩＩＩ族−窒素化合物半
導体との混晶のバンドギャップを有する半導体を得る技
術に関するものである。
族化合物半導体とＩＩＩ族−窒素化合物半導体の原子層
超格子の積層構造を変化させることにより、窒化物以外
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とＩＩＩ族−窒素化合物半
導体との混晶のバンドギャップを有する半導体を得る技
術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】青色発光デバイスは、ＩＩＩ−Ｖ族、Ｓ
ｉＣ、窒化ガリウム系化合物半導体等を用いて研究が進
められている。その中でも窒化ガリウム系化合物半導体
は最近、室温で優れた発光を示すことが発表され、それ
を用いた青色ＬＥＤも開発されている。ＧａＮは室温で
のバンドギャップが３.４ｅＶで、紫外領域に発光を持
つ物質である。このため青色発光を得るにはＧａＮとバ
ンドギャップの小さいＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との混
晶を用い、その混晶比を変化させてバンドギャップを変
化させる試みがなされている。また青色発光を得るため
ではないが、ＧａＡｓ−ＡｌＡｓ、ＧａＮ−ＡｌＮなど
の結晶構造が同じ系においては超格子構造を用いること
により、構造により量子井戸に発生する準位を変化さ
せ、井戸層の発光波長を変化させている。（例えば（Ap
pl. Phys. Lett. Vol.63 (1993) 3470）） 青色の発光を持つバンドギャップを得るためにＧａＮと
混晶を形成する物質としては、ＧａＮと同じ結晶構造を
有するＩｎＮが多く用いられるが、最近ＧａＮと窒化物
以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との混晶の研究も多く
行われている。中でもＧａＮとＧａＰ、ＧａＡｓの混晶
ＧａＰ1-xＮx、ＧａＡｓ1-xＮxはＧａＰ、ＧａＡｓのバ
ンドギャップがそれぞれ２.７８、１.４２ｅＶ（いずれ
もΓ点）であり、混晶比を変化させることにより広い青
色発光材料として注目を集めている。
ｉＣ、窒化ガリウム系化合物半導体等を用いて研究が進
められている。その中でも窒化ガリウム系化合物半導体
は最近、室温で優れた発光を示すことが発表され、それ
を用いた青色ＬＥＤも開発されている。ＧａＮは室温で
のバンドギャップが３.４ｅＶで、紫外領域に発光を持
つ物質である。このため青色発光を得るにはＧａＮとバ
ンドギャップの小さいＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との混
晶を用い、その混晶比を変化させてバンドギャップを変
化させる試みがなされている。また青色発光を得るため
ではないが、ＧａＡｓ−ＡｌＡｓ、ＧａＮ−ＡｌＮなど
の結晶構造が同じ系においては超格子構造を用いること
により、構造により量子井戸に発生する準位を変化さ
せ、井戸層の発光波長を変化させている。（例えば（Ap
pl. Phys. Lett. Vol.63 (1993) 3470）） 青色の発光を持つバンドギャップを得るためにＧａＮと
混晶を形成する物質としては、ＧａＮと同じ結晶構造を
有するＩｎＮが多く用いられるが、最近ＧａＮと窒化物
以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との混晶の研究も多く
行われている。中でもＧａＮとＧａＰ、ＧａＡｓの混晶
ＧａＰ1-xＮx、ＧａＡｓ1-xＮxはＧａＰ、ＧａＡｓのバ
ンドギャップがそれぞれ２.７８、１.４２ｅＶ（いずれ
もΓ点）であり、混晶比を変化させることにより広い青
色発光材料として注目を集めている。
【０００３】例えば、ＧａＰ1-XＮX混晶の概念図を図１
４に示す。図に示すようにＧａＰ1-XＮX混晶はＧａ面１
とＰ1-XＮX面６とが交互に積層されて構成される。
４に示す。図に示すようにＧａＰ1-XＮX混晶はＧａ面１
とＰ1-XＮX面６とが交互に積層されて構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＧａＰ1-xＮx、ＧａＡ
ｓ1-xＮxは上記のような特徴を持ちながらＧａＮはウル
ツ鉱型、ＧａＰ、ＧａＡｓは閃亜鉛鉱型で異なる、また
格子不整合が〜２０％と大きいことなどから、ミスシビ
リティギャップが大きく、ＧａＰ1-xＮxではｘ≦０．０
７６とｘ≧０．９１、ＧａＡｓ1-xＮxではｘ≦０．０１
６の混晶しか得られない(Jpn. J. Appl. Phys. Vol.31
(1992) 3791, Appl. Phys. Lett. Vol.63(1993) 3506,
Appl. Phys. Lett. Vol.62 (1993) 1396)。このため、
混晶という形では必要なバンドギャップを持つ化合物半
導体を得ることができず、また、これらの化合物半導体
を用いた発光素子を形成することができない。
ｓ1-xＮxは上記のような特徴を持ちながらＧａＮはウル
ツ鉱型、ＧａＰ、ＧａＡｓは閃亜鉛鉱型で異なる、また
格子不整合が〜２０％と大きいことなどから、ミスシビ
リティギャップが大きく、ＧａＰ1-xＮxではｘ≦０．０
７６とｘ≧０．９１、ＧａＡｓ1-xＮxではｘ≦０．０１
６の混晶しか得られない(Jpn. J. Appl. Phys. Vol.31
(1992) 3791, Appl. Phys. Lett. Vol.63(1993) 3506,
Appl. Phys. Lett. Vol.62 (1993) 1396)。このため、
混晶という形では必要なバンドギャップを持つ化合物半
導体を得ることができず、また、これらの化合物半導体
を用いた発光素子を形成することができない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上述する問題点
を解決するためになされたもので、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層と、積層超格子活性領域と、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッドがこの順に積層され、前記積層超格子活性領域は、
閃亜鉛鉱型のＩＩＩ族原子と窒素原子以外のＶ族原子と
を１原子層ずつ積層した第１単原子層と、ウルツ鉱型の
ＩＩＩ族原子と窒素原子とを１原子層ずつ積層した第２
単原子層とを規則的に積層することによって、前記第１
単原子層及び第２単原子層がともに閃亜鉛鉱構造の積層
超格子、あるいは、前記第１単原子層が閃亜鉛鉱構造
で、前記第２単原子層がウルツ鉱構造である積層超格子
であり、かつ、前記第１単原子層のみ、あるいは、前記
第２単原子層のみからなる積層構造のバンドギャップと
は異なるバンドギャップを有することを特徴とする発光
素子を提供するものである。
を解決するためになされたもので、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層と、積層超格子活性領域と、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッドがこの順に積層され、前記積層超格子活性領域は、
閃亜鉛鉱型のＩＩＩ族原子と窒素原子以外のＶ族原子と
を１原子層ずつ積層した第１単原子層と、ウルツ鉱型の
ＩＩＩ族原子と窒素原子とを１原子層ずつ積層した第２
単原子層とを規則的に積層することによって、前記第１
単原子層及び第２単原子層がともに閃亜鉛鉱構造の積層
超格子、あるいは、前記第１単原子層が閃亜鉛鉱構造
で、前記第２単原子層がウルツ鉱構造である積層超格子
であり、かつ、前記第１単原子層のみ、あるいは、前記
第２単原子層のみからなる積層構造のバンドギャップと
は異なるバンドギャップを有することを特徴とする発光
素子を提供するものである。
【０００６】また、前記積層超格子活性領域に含有され
るＶ族原子のうち窒素原子の割合が０．３以下もしくは
０．７以上であることを特徴とする発光素子を提供する
ものである。また、前記ＩＩＩ族原子がＡｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎのいずれかであり、前記Ｖ族原子がＰ、Ａｓ、Ｓｂの
いずれかであることを特徴とするものである。
るＶ族原子のうち窒素原子の割合が０．３以下もしくは
０．７以上であることを特徴とする発光素子を提供する
ものである。また、前記ＩＩＩ族原子がＡｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎのいずれかであり、前記Ｖ族原子がＰ、Ａｓ、Ｓｂの
いずれかであることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明の如く、窒化物以外のＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体（第１単原子層）とＩＩＩ族−窒素化合物半導
体（第２単原子層）の単原子層積層超格子構造を用い、
ＧａＰ1-xＮx、ＧａＡｓ1-xＮx等のＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体とＩＩＩ族−窒素化合物半導体との混晶と同じバ
ンドギャップを有する積層超格子構造により、ＩＩＩ族
−窒素化合物半導体高混晶比の結晶が有するバンドギャ
ップと同じバンドギャップをもつ結晶構造を提供するこ
とが可能になる。
物半導体（第１単原子層）とＩＩＩ族−窒素化合物半導
体（第２単原子層）の単原子層積層超格子構造を用い、
ＧａＰ1-xＮx、ＧａＡｓ1-xＮx等のＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体とＩＩＩ族−窒素化合物半導体との混晶と同じバ
ンドギャップを有する積層超格子構造により、ＩＩＩ族
−窒素化合物半導体高混晶比の結晶が有するバンドギャ
ップと同じバンドギャップをもつ結晶構造を提供するこ
とが可能になる。
【０００８】また、前記単原子層積層超格子構造を活性
領域及び／又はクラッド領域とする発光素子は、紫外領
域に発光するＩＩＩ族−窒素化合物に近い、青色発光が
可能となる。
領域及び／又はクラッド領域とする発光素子は、紫外領
域に発光するＩＩＩ族−窒素化合物に近い、青色発光が
可能となる。
【０００９】図１及び図２に、単原子層積層超格子構造
について、＜００１＞方向に８原子層積層したＧａＰ／
ＧａＮ単原子層超格子を例にあげ、説明する。図１は＜
００１＞方向に８層積層したＧａＰの概念図である。Ｇ
ａＰは閃亜鉛鉱構造を持つため＜００１＞方向にＧａ面
１、Ｐ面２が交互に存在している。図２は、図１のＰ面
２のうち、２面分をＮ面３に置き換えたものであって、
ＧａＰからなる第１単原子層を６層、閃亜鉛鉱型ＧａＮ
からなる第２単原子層２層を、第１単原子層１層、第２
単原子層１層、第１単原子層３層、第２単原子層１層、
及び第１単原子層２層の順で積層して構成された単原子
超格子構造になっている。図の８原子層を単位格子と考
えると、ＰとＮの割合は３：１になる。これはＧａＮ
0.25Ｐ0.75混晶のＰとＮの割合と同じになる。また図２
のＮ面３に置き換える数を変化させ、単原子超格子構造
を変化させることにより、ＰとＮの割合を変化させるこ
とができる。
について、＜００１＞方向に８原子層積層したＧａＰ／
ＧａＮ単原子層超格子を例にあげ、説明する。図１は＜
００１＞方向に８層積層したＧａＰの概念図である。Ｇ
ａＰは閃亜鉛鉱構造を持つため＜００１＞方向にＧａ面
１、Ｐ面２が交互に存在している。図２は、図１のＰ面
２のうち、２面分をＮ面３に置き換えたものであって、
ＧａＰからなる第１単原子層を６層、閃亜鉛鉱型ＧａＮ
からなる第２単原子層２層を、第１単原子層１層、第２
単原子層１層、第１単原子層３層、第２単原子層１層、
及び第１単原子層２層の順で積層して構成された単原子
超格子構造になっている。図の８原子層を単位格子と考
えると、ＰとＮの割合は３：１になる。これはＧａＮ
0.25Ｐ0.75混晶のＰとＮの割合と同じになる。また図２
のＮ面３に置き換える数を変化させ、単原子超格子構造
を変化させることにより、ＰとＮの割合を変化させるこ
とができる。
【００１０】図３に＜００１＞方向に８原子層積層した
ＧａＰ／ＧａＮ疑似単原子層超格子におけるバンドギャ
ップを軌道相互作用を第２近接まで取り入れた強結合法
により計算した結果を黒丸で示す。図の横軸はＧａＮ単
原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＰ単原子層数）である。同じ
組成の中でのバンドギャップの値に複数の点が存在する
のは、ＧａＰとＧａＮ単原子層の並べ方に複数の並べ方
が存在するからである。また図３の中にＧａＰ1-xＮx混
晶のバンドギャップ計算値を併せて実線で示す。この場
合の横軸はＧａＰ1-xＮxにおけるＮの混晶比である。図
においてＧａＰとＧａＮ単原子層の並べ方で複数のバン
ドギャップが存在するが、いずれにしてもＧａＰ／Ｇａ
Ｎ疑似単原子層超格子とＧａＰ1-xＮx混晶のバンドギャ
ップはほぼ一致することがわかる。またＧａＰ／ＧａＮ
疑似単原子層超格子の単位格子の層数を変化させ、並べ
方を変化させることにより、混晶としては結晶成長させ
ることができないＧａＰ1-xＮxのバンドギャップをもつ
ＧａＰ／ＧａＮ単原子層超格子を得ることができる。ま
た本概念はＧａＰ／ＧａＮ、ＧａＡｓ／ＧａＮ系だけで
なく一般に窒化物以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体／Ｉ
ＩＩ族−窒素化合物の系に応用できる。
ＧａＰ／ＧａＮ疑似単原子層超格子におけるバンドギャ
ップを軌道相互作用を第２近接まで取り入れた強結合法
により計算した結果を黒丸で示す。図の横軸はＧａＮ単
原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＰ単原子層数）である。同じ
組成の中でのバンドギャップの値に複数の点が存在する
のは、ＧａＰとＧａＮ単原子層の並べ方に複数の並べ方
が存在するからである。また図３の中にＧａＰ1-xＮx混
晶のバンドギャップ計算値を併せて実線で示す。この場
合の横軸はＧａＰ1-xＮxにおけるＮの混晶比である。図
においてＧａＰとＧａＮ単原子層の並べ方で複数のバン
ドギャップが存在するが、いずれにしてもＧａＰ／Ｇａ
Ｎ疑似単原子層超格子とＧａＰ1-xＮx混晶のバンドギャ
ップはほぼ一致することがわかる。またＧａＰ／ＧａＮ
疑似単原子層超格子の単位格子の層数を変化させ、並べ
方を変化させることにより、混晶としては結晶成長させ
ることができないＧａＰ1-xＮxのバンドギャップをもつ
ＧａＰ／ＧａＮ単原子層超格子を得ることができる。ま
た本概念はＧａＰ／ＧａＮ、ＧａＡｓ／ＧａＮ系だけで
なく一般に窒化物以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体／Ｉ
ＩＩ族−窒素化合物の系に応用できる。
【００１１】また、発光素子において、前記単位格子を
複数個規則的に積層した超格子活性領域及び／又は超格
子クラッド領域を具備することにより、青色発光に適し
たバンドギャップ前記活性領域及びクラッド領域に与え
ることが可能となる。
複数個規則的に積層した超格子活性領域及び／又は超格
子クラッド領域を具備することにより、青色発光に適し
たバンドギャップ前記活性領域及びクラッド領域に与え
ることが可能となる。
【００１２】
（実施例１）ＧａＰ（００１）基板上にＭＯＣＶＤ法
で、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、フォスフィン（Ｐ
Ｈ3）を用い、基板温度７５０℃でＧａＰバッファを０.
３μm成長する。引き続き、ＴＭＧ、ＰＨ3、アンモニア
（ＮＨ3）を用い、基板温度８００℃で、ＧａＰを第１
単原子層、ＧａＮを第２単原子層として、図４に示すよ
うに、第２単原子層を２層、第１単原子層を１層、及び
第２単原子層を５層、順次積層したＧａＰ／ＧａＮ単原
子層からなる積層超格子構造を形成する。
で、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、フォスフィン（Ｐ
Ｈ3）を用い、基板温度７５０℃でＧａＰバッファを０.
３μm成長する。引き続き、ＴＭＧ、ＰＨ3、アンモニア
（ＮＨ3）を用い、基板温度８００℃で、ＧａＰを第１
単原子層、ＧａＮを第２単原子層として、図４に示すよ
うに、第２単原子層を２層、第１単原子層を１層、及び
第２単原子層を５層、順次積層したＧａＰ／ＧａＮ単原
子層からなる積層超格子構造を形成する。
【００１３】前記積層超格子構造を単位格子としてこれ
を１０個連続して積層した試料をＸ線回折及び透過型電
子顕微鏡（ＴＥＭ）により評価したところ、ＧａＮは閃
亜鉛鉱構造でＧａＰ上に成長していることがわかった。
また、前記試料を室温でフォトルミネッセス測定を行っ
たところ、４００ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られ
た。前記試料のＧａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＰ単
原子層数）は０.８７５であり、図３に示す計算結果と
ほぼ一致し、ＧａＰ／ＧａＮ単原子層超格子よるバンド
ギャップシフトを確認した。
を１０個連続して積層した試料をＸ線回折及び透過型電
子顕微鏡（ＴＥＭ）により評価したところ、ＧａＮは閃
亜鉛鉱構造でＧａＰ上に成長していることがわかった。
また、前記試料を室温でフォトルミネッセス測定を行っ
たところ、４００ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られ
た。前記試料のＧａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＰ単
原子層数）は０.８７５であり、図３に示す計算結果と
ほぼ一致し、ＧａＰ／ＧａＮ単原子層超格子よるバンド
ギャップシフトを確認した。
【００１４】（実施例２）ＧａＰ（００１）基板上にＭ
ＯＣＶＤ法で、ＴＭＧ、フォスフィン（ＰＨ3）を用
い、基板温度７５０℃でＧａＰバッファを０.３μm成長
する。引き続き、ＴＭＧ、ＰＨ3、ジメチルヒドラジン
（ＤＭＨy）を用い、基板温度７００℃でＧａＰを第１
単原子層、ＧａＮを第２単原子層として、図５に示すよ
うに、第２単原子層を６層、及び第１単原子層を２層、
順次積層したＧａＰ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格
子構造を形成する。
ＯＣＶＤ法で、ＴＭＧ、フォスフィン（ＰＨ3）を用
い、基板温度７５０℃でＧａＰバッファを０.３μm成長
する。引き続き、ＴＭＧ、ＰＨ3、ジメチルヒドラジン
（ＤＭＨy）を用い、基板温度７００℃でＧａＰを第１
単原子層、ＧａＮを第２単原子層として、図５に示すよ
うに、第２単原子層を６層、及び第１単原子層を２層、
順次積層したＧａＰ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格
子構造を形成する。
【００１５】前記積層超格子構造を単位格子としてこれ
を１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭに
より評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＧａＰ上
に成長していることがわかった。前記試料を室温でフォ
トルミネッセンス測定を行ったところ、４６０ｎｍ付近
にピークを持つ発光が得られた。
を１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭに
より評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＧａＰ上
に成長していることがわかった。前記試料を室温でフォ
トルミネッセンス測定を行ったところ、４６０ｎｍ付近
にピークを持つ発光が得られた。
【００１６】また、本実施例と同条件で、図６に示すよ
うに、第２単原子層を１層、第１単原子層を１層、第２
単原子層を５層、及び第１単原子層を１層、順次積層し
たＧａＰ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格子構造を形
成し、この積層超格子構造を単位格子としてこれを１０
個連続して積層した試料に対し、室温でフォトルミネッ
センス測定を行ったところ、７７５ｎｍ付近にピークを
持つ発光が得られた。
うに、第２単原子層を１層、第１単原子層を１層、第２
単原子層を５層、及び第１単原子層を１層、順次積層し
たＧａＰ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格子構造を形
成し、この積層超格子構造を単位格子としてこれを１０
個連続して積層した試料に対し、室温でフォトルミネッ
センス測定を行ったところ、７７５ｎｍ付近にピークを
持つ発光が得られた。
【００１７】前記試料のＧａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋
ＧａＰ単原子層数）は０.７５であり、図３に示す計算
結果とほぼ一致し、ＧａＰ／ＧａＮ単原子層超格子よる
バンドギャップシフト及び、ＧａＰ／ＧａＮ単原子層超
格子の積層変化によるバンドギャップシフトを確認し
た。
ＧａＰ単原子層数）は０.７５であり、図３に示す計算
結果とほぼ一致し、ＧａＰ／ＧａＮ単原子層超格子よる
バンドギャップシフト及び、ＧａＰ／ＧａＮ単原子層超
格子の積層変化によるバンドギャップシフトを確認し
た。
【００１８】（実施例３）ＧａＡｓ（００１）基板上に
ＭＯＣＶＤ法で、ＴＭＧ、アルシン（ＡｓＨ3）を用
い、基板温度５５０℃でＧａＡｓバッファを０.３μm成
長する。引き続き、ＴＭＧ、ＡｓＨ3、ＮＨ3を用い、基
板温度５２０℃で、ＧａＡｓを第１単原子層、ＧａＮを
第２単原子層として、第２単原子層を２層、第１単原子
層を１層、及び第２単原子層を５層、順次積層したＧａ
Ａｓ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格子構造を形成す
る（図４に類似）。
ＭＯＣＶＤ法で、ＴＭＧ、アルシン（ＡｓＨ3）を用
い、基板温度５５０℃でＧａＡｓバッファを０.３μm成
長する。引き続き、ＴＭＧ、ＡｓＨ3、ＮＨ3を用い、基
板温度５２０℃で、ＧａＡｓを第１単原子層、ＧａＮを
第２単原子層として、第２単原子層を２層、第１単原子
層を１層、及び第２単原子層を５層、順次積層したＧａ
Ａｓ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格子構造を形成す
る（図４に類似）。
【００１９】前記積層超格子構造を単位格子としてこれ
を１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭに
より評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＧａＡｓ
上に成長していることがわかった。また、前記試料を室
温でフォトルミネッセンス測定を行ったところ、４５０
ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前記試料のＧ
ａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＡｓ単原子層数）は
０.８７５であり、ＧａＡｓ／ＧａＮ単原子層超格子よ
るバンドギャップシフトを確認した。
を１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭに
より評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＧａＡｓ
上に成長していることがわかった。また、前記試料を室
温でフォトルミネッセンス測定を行ったところ、４５０
ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前記試料のＧ
ａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＡｓ単原子層数）は
０.８７５であり、ＧａＡｓ／ＧａＮ単原子層超格子よ
るバンドギャップシフトを確認した。
【００２０】（実施例４）ＧａＳｂ（１００）基板上に
ＭＢＥ法で、基板温度５００℃でＧａＳｂバッファを
０.３μm成長する。引き続き、基板温度５５０℃、窒素
プラズマ源を用いて、ＧａＳｂを第１単原子層、ＧａＮ
を第２単原子層として、第２単原子層を２層、第１単原
子層を１層、及び第２単原子層を５層、順次積層したＧ
ａＳｂ／ＧａＮからなる積層超格子構造を形成する（図
４に類似）。
ＭＢＥ法で、基板温度５００℃でＧａＳｂバッファを
０.３μm成長する。引き続き、基板温度５５０℃、窒素
プラズマ源を用いて、ＧａＳｂを第１単原子層、ＧａＮ
を第２単原子層として、第２単原子層を２層、第１単原
子層を１層、及び第２単原子層を５層、順次積層したＧ
ａＳｂ／ＧａＮからなる積層超格子構造を形成する（図
４に類似）。
【００２１】前記積層超格子構造を単位格子としてこれ
を１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭに
より評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＧａＳｂ
上に成長していることがわかった。また、前記試料を室
温でフォトルミネッセンス測定を行ったところ、４７０
ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前記試料のＧ
ａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＳｂ単原子層数）は
０.８７５であり、ＧａＳｂ／ＧａＮ単原子層超格子よ
るバンドギャップシフトを確認した。
を１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭに
より評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＧａＳｂ
上に成長していることがわかった。また、前記試料を室
温でフォトルミネッセンス測定を行ったところ、４７０
ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前記試料のＧ
ａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＳｂ単原子層数）は
０.８７５であり、ＧａＳｂ／ＧａＮ単原子層超格子よ
るバンドギャップシフトを確認した。
【００２２】（実施例５）ＧａＡｓ（００１）基板上に
ＭＯＣＶＤ法で、ＴＭＧ、ＡｓＨ3を用い、基板温度５
５０℃でＧａＡｓバッファを０.３μm成長する。引き続
き、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、ＡｓＨ3を用
い、基板温度６５０℃でＡｌＡｓを０.０５μm成長す
る。その後、ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＡｓＨ3、ＮＨ3を用い、
基板温度７００℃で、ＡｌＡｓを第１単原子層、ＧａＮ
を第２単原子層として、図７に示すように、第２単原子
層を７層、及び第１単原子層を１層、順次積層したＡｌ
Ａｓ／ＧａＮからなる積層超格子構造を形成する。
ＭＯＣＶＤ法で、ＴＭＧ、ＡｓＨ3を用い、基板温度５
５０℃でＧａＡｓバッファを０.３μm成長する。引き続
き、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、ＡｓＨ3を用
い、基板温度６５０℃でＡｌＡｓを０.０５μm成長す
る。その後、ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＡｓＨ3、ＮＨ3を用い、
基板温度７００℃で、ＡｌＡｓを第１単原子層、ＧａＮ
を第２単原子層として、図７に示すように、第２単原子
層を７層、及び第１単原子層を１層、順次積層したＡｌ
Ａｓ／ＧａＮからなる積層超格子構造を形成する。
【００２３】前記積層超格子構造を単位格子として、こ
れを１０個連続して積層した試料ををＸ線回折及びＴＥ
Ｍにより評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＧａ
Ａｓ基板上に成長していることがわかった。また、前記
試料を室温でフォトルミネッセンス測定を行ったとこ
ろ、３９０ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前
記試料のＧａＮ単原子層数／（ＡｌＡｓ＋ＧａＮ単原子
層数）は０.８７５であり、図３に示す計算結果とほぼ
一致し、ＡｌＡｓ／ＧａＮ単原子層超格子よるバンドギ
ャップシフトを確認した。
れを１０個連続して積層した試料ををＸ線回折及びＴＥ
Ｍにより評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＧａ
Ａｓ基板上に成長していることがわかった。また、前記
試料を室温でフォトルミネッセンス測定を行ったとこ
ろ、３９０ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前
記試料のＧａＮ単原子層数／（ＡｌＡｓ＋ＧａＮ単原子
層数）は０.８７５であり、図３に示す計算結果とほぼ
一致し、ＡｌＡｓ／ＧａＮ単原子層超格子よるバンドギ
ャップシフトを確認した。
【００２４】（実施例６）ＧａＡｓ（１１１）Ｂ基板上
にＭＢＥ法で、基板温度５７０℃でＧａＡｓバッファを
０.５μm成長する。引き続き、基板温度５５０℃、窒素
プラズマ源を用いて、ＧａＡｓを第１単原子層、ＧａＮ
を第２単原子層として、図８に示すように、第２単原子
層を４層、第１単原子層を１層、及び第２単原子層を５
層、順次積層したＧａＡｓ／ＧａＮからなる積層超格子
構造を形成する。
にＭＢＥ法で、基板温度５７０℃でＧａＡｓバッファを
０.５μm成長する。引き続き、基板温度５５０℃、窒素
プラズマ源を用いて、ＧａＡｓを第１単原子層、ＧａＮ
を第２単原子層として、図８に示すように、第２単原子
層を４層、第１単原子層を１層、及び第２単原子層を５
層、順次積層したＧａＡｓ／ＧａＮからなる積層超格子
構造を形成する。
【００２５】前記積層超格子構造を単位格子として、こ
れを１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭ
により評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＧａＡ
ｓ上に成長していることがわかった。また、前記試料を
室温でフォトルミネッセンス測定を行ったところ、４３
０ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前記試料の
ＧａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＡｓ単原子層数）は
０.９であり、ＧａＡｓ／ＧａＮ単原子層超格子よるバ
ンドギャップシフトを確認した。
れを１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭ
により評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＧａＡ
ｓ上に成長していることがわかった。また、前記試料を
室温でフォトルミネッセンス測定を行ったところ、４３
０ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前記試料の
ＧａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＡｓ単原子層数）は
０.９であり、ＧａＡｓ／ＧａＮ単原子層超格子よるバ
ンドギャップシフトを確認した。
【００２６】（実施例７）ＭｇＯ（００１）基板上にＭ
ＯＣＶＤ法で、ＴＭＧ、ＮＨ3を用い、基板温度６５０
℃でＧａＮバッファを１μm成長する。引き続き、ＴＭ
Ｇ、ＡｓＨ3、ＮＨ3を用い、基板温度５８０℃でＧａＡ
ｓを第１単原子層、ＧａＮを第２単原子層として、第２
単原子層を２層、第１単原子層を１層、及び第２単原子
層を５層、順次積層したＧａＡｓ／ＧａＮ単原子層から
なる積層超格子構造を形成する（図４に類似）。
ＯＣＶＤ法で、ＴＭＧ、ＮＨ3を用い、基板温度６５０
℃でＧａＮバッファを１μm成長する。引き続き、ＴＭ
Ｇ、ＡｓＨ3、ＮＨ3を用い、基板温度５８０℃でＧａＡ
ｓを第１単原子層、ＧａＮを第２単原子層として、第２
単原子層を２層、第１単原子層を１層、及び第２単原子
層を５層、順次積層したＧａＡｓ／ＧａＮ単原子層から
なる積層超格子構造を形成する（図４に類似）。
【００２７】前記積層超格子構造を単位格子として、こ
れを１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭ
により評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＭｇＯ
上に成長していることがわかった。また、前記試料を室
温でフォトルミネッセンス測定を行ったところ、４００
ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前記試料のＧ
ａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＡｓ単原子層数）は
０.８７５であり、ＧａＡｓ／ＧａＮ単原子層超格子よ
るバンドギャップシフトを確認した。
れを１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭ
により評価したところ、ＧａＮは閃亜鉛鉱構造でＭｇＯ
上に成長していることがわかった。また、前記試料を室
温でフォトルミネッセンス測定を行ったところ、４００
ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前記試料のＧ
ａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＡｓ単原子層数）は
０.８７５であり、ＧａＡｓ／ＧａＮ単原子層超格子よ
るバンドギャップシフトを確認した。
【００２８】（実施例８）サファイア（０００１）基板
上にＭＯＣＶＤ法で、ＴＭＧ、ＮＨ3を用い、基板温度
５５０℃でＧａＮバッファを３０ｎｍ成長する。引き続
き、基板温度を１１００℃に上昇させ、ＧａＮを４μm
成長させた後、ＴＭＧ、ＡｓＨ3、ＮＨ3を用い、基板温
度７００℃で、ＧａＰを第１単原子層、ＧａＮを第２単
原子層として、図９に示すように、第２単原子層を６
層、及び第１単原子層を２層順次積層したＧａＰ／Ｇａ
Ｎ単原子層からなる積層超格子構造を形成する。
上にＭＯＣＶＤ法で、ＴＭＧ、ＮＨ3を用い、基板温度
５５０℃でＧａＮバッファを３０ｎｍ成長する。引き続
き、基板温度を１１００℃に上昇させ、ＧａＮを４μm
成長させた後、ＴＭＧ、ＡｓＨ3、ＮＨ3を用い、基板温
度７００℃で、ＧａＰを第１単原子層、ＧａＮを第２単
原子層として、図９に示すように、第２単原子層を６
層、及び第１単原子層を２層順次積層したＧａＰ／Ｇａ
Ｎ単原子層からなる積層超格子構造を形成する。
【００２９】前記積層超格子構造を単位格子として、こ
れを１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭ
により評価したところ、ＧａＮはウルツ鉱構造でサファ
イア上に成長し、ＧａＰは閃亜鉛鉱構造で（１１１）面
が、ＧａＮ上に成長していることがわかった。また、前
記試料を室温でフォトルミネッセンス測定を行ったとこ
ろ、４５０ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前
記試料のＧａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＡｓ単原子
層数）は０.７５であり、ＧａＡｓ／ＧａＮ単原子層超
格子よるバンドギャップシフトを確認した。
れを１０個連続して積層した試料をＸ線回折及びＴＥＭ
により評価したところ、ＧａＮはウルツ鉱構造でサファ
イア上に成長し、ＧａＰは閃亜鉛鉱構造で（１１１）面
が、ＧａＮ上に成長していることがわかった。また、前
記試料を室温でフォトルミネッセンス測定を行ったとこ
ろ、４５０ｎｍ付近にピークを持つ発光が得られた。前
記試料のＧａＮ単原子層数／（ＧａＮ＋ＧａＡｓ単原子
層数）は０.７５であり、ＧａＡｓ／ＧａＮ単原子層超
格子よるバンドギャップシフトを確認した。
【００３０】（実施例９）図１０に示すように、ｎ−Ｇ
ａＡｓ（００１）基板７上にＭＯＣＶＤ法で、ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層８を１μm、ｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラ
ッド層９を１００ｎｍ成長する。引き続き、活性領域１
０として実施例３に示す図４に類似した構造のＧａＡｓ
／ＧａＮ単原子層からなる積層超格子構造を単位格子と
して、これを１０個連続して成長し、その上にｐ−Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１１を１００ｎｍ成長し、ｐ−
ＧａＮ層１２を３００ｎｍ成長する。原料ガスにはＴＭ
Ｇ、ＴＭＡ，ＮＨ3、ＡｓＨ3を用い、ｎ型ドーパントし
てはシラン（ＳｉＨ4）、ｐ型ドーパントとしてはシク
ロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用い
る。この後、電極材料（図示せず）として、ｐ−ＧａＮ
層１２にはＡｕＮｉを、ｎ−ＧａＡｓ基板７にはＡｕＧ
ｅＮｉを用いて、発光素子（以下、ＬＥＤ）を作製す
る。
ａＡｓ（００１）基板７上にＭＯＣＶＤ法で、ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層８を１μm、ｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラ
ッド層９を１００ｎｍ成長する。引き続き、活性領域１
０として実施例３に示す図４に類似した構造のＧａＡｓ
／ＧａＮ単原子層からなる積層超格子構造を単位格子と
して、これを１０個連続して成長し、その上にｐ−Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１１を１００ｎｍ成長し、ｐ−
ＧａＮ層１２を３００ｎｍ成長する。原料ガスにはＴＭ
Ｇ、ＴＭＡ，ＮＨ3、ＡｓＨ3を用い、ｎ型ドーパントし
てはシラン（ＳｉＨ4）、ｐ型ドーパントとしてはシク
ロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用い
る。この後、電極材料（図示せず）として、ｐ−ＧａＮ
層１２にはＡｕＮｉを、ｎ−ＧａＡｓ基板７にはＡｕＧ
ｅＮｉを用いて、発光素子（以下、ＬＥＤ）を作製す
る。
【００３１】このＬＥＤに約４．０Ｖの動作電圧を印加
したところ、２０ｍＡの電流が流れ、ピーク波長４５０
ｎｍの青色発光が得られた。
したところ、２０ｍＡの電流が流れ、ピーク波長４５０
ｎｍの青色発光が得られた。
【００３２】（実施例１０）図１１に示すように、サフ
ァイア（０００１）基板１３上にＭＯＣＶＤ法で、Ｇａ
Ｎバッファ層１４を３０ｎｍ成長し、ｎ−ＧａＮ層１５
を４μm成長し、ｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層９を
１００ｎｍ成長する。引き続き、活性領域１０として実
施例８に示す図９の構造のＧａＰ／ＧａＮ単原子層から
なる積層超格子構造を単位格子として、これを１０個連
続して成長し、その上にｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド
層１１を１００ｎｍ、ｐ−ＧａＮ層１２を３００ｎｍ成
長する。原料ガスにはＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3、ＡｓＨ3
を用い、ｎ型ドーパントしてはシラン（ＳｉＨ4）、ｐ
型ドーパントとしてはシクロペンタジエニルマグネシウ
ム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用いる。この後、電極材料（図示せ
ず）として、ｐ−ＧａＮ層１２にはＡｕＮｉを、ｎ−Ｇ
ａＮ層１５にはＡｕを用いて、ＬＥＤを作製する。
ァイア（０００１）基板１３上にＭＯＣＶＤ法で、Ｇａ
Ｎバッファ層１４を３０ｎｍ成長し、ｎ−ＧａＮ層１５
を４μm成長し、ｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層９を
１００ｎｍ成長する。引き続き、活性領域１０として実
施例８に示す図９の構造のＧａＰ／ＧａＮ単原子層から
なる積層超格子構造を単位格子として、これを１０個連
続して成長し、その上にｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド
層１１を１００ｎｍ、ｐ−ＧａＮ層１２を３００ｎｍ成
長する。原料ガスにはＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3、ＡｓＨ3
を用い、ｎ型ドーパントしてはシラン（ＳｉＨ4）、ｐ
型ドーパントとしてはシクロペンタジエニルマグネシウ
ム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用いる。この後、電極材料（図示せ
ず）として、ｐ−ＧａＮ層１２にはＡｕＮｉを、ｎ−Ｇ
ａＮ層１５にはＡｕを用いて、ＬＥＤを作製する。
【００３３】このＬＥＤに約３．８Ｖの動作電圧を印加
したところ、２０ｍＡの電流が流れ、ピーク波長４５０
ｎｍの青色発光が得られた。
したところ、２０ｍＡの電流が流れ、ピーク波長４５０
ｎｍの青色発光が得られた。
【００３４】（実施例１１）図１２に示すように、ｎ−
ＧａＰ（００１）基板１６上にＭＯＣＶＤ法で、ｎ−Ｇ
ａＰバッファ層１７を１μmを成長する。引き続き、ｎ
−クラッド領域１８として、実施例１に示す図４の構造
のＧａＰ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格子構造を単
位格子として、この単位格子を１００ｎｍ成長する。そ
の後、実施例２に示す図５の構造のＧａＰ／ＧａＮ単原
子層からなる積層超格子構造を単位格子としてこれを１
０個連続して成長し、活性領域１９とする。その上に、
ｐ−クラッド領域２０として図４の構造のＧａＰ／Ｇａ
Ｎ単原子層からなる積層超格子構造を単位格子として、
この単位格子を１００ｎｍ成長し、ｐ−ＧａＮ層１２を
３００ｎｍ成長する。原料ガスにはＴＭＧ、ＮＨ3、Ｐ
Ｈ3を用い、ｎ型ドーパントしてはシラン（ＳｉＨ4）、
ｐ型ドーパントとしてはシクロペンタジエニルマグネシ
ウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用いる。この後、電極材料（図示
せず）としてｐ−ＧａＮ層１２にはＡｕＮｉを、ｎ−Ｇ
ａＰ基板１６にはＡｕＧｅＮｉを用いて、ＬＥＤを作製
する。
ＧａＰ（００１）基板１６上にＭＯＣＶＤ法で、ｎ−Ｇ
ａＰバッファ層１７を１μmを成長する。引き続き、ｎ
−クラッド領域１８として、実施例１に示す図４の構造
のＧａＰ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格子構造を単
位格子として、この単位格子を１００ｎｍ成長する。そ
の後、実施例２に示す図５の構造のＧａＰ／ＧａＮ単原
子層からなる積層超格子構造を単位格子としてこれを１
０個連続して成長し、活性領域１９とする。その上に、
ｐ−クラッド領域２０として図４の構造のＧａＰ／Ｇａ
Ｎ単原子層からなる積層超格子構造を単位格子として、
この単位格子を１００ｎｍ成長し、ｐ−ＧａＮ層１２を
３００ｎｍ成長する。原料ガスにはＴＭＧ、ＮＨ3、Ｐ
Ｈ3を用い、ｎ型ドーパントしてはシラン（ＳｉＨ4）、
ｐ型ドーパントとしてはシクロペンタジエニルマグネシ
ウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用いる。この後、電極材料（図示
せず）としてｐ−ＧａＮ層１２にはＡｕＮｉを、ｎ−Ｇ
ａＰ基板１６にはＡｕＧｅＮｉを用いて、ＬＥＤを作製
する。
【００３５】このＬＥＤに約４．０Ｖの動作電圧を印加
したところ、２０ｍＡの電流が流れ、ピーク波長４６０
ｎｍの発光が得られた。
したところ、２０ｍＡの電流が流れ、ピーク波長４６０
ｎｍの発光が得られた。
【００３６】（実施例１２）図１３に示すように、ｎ−
ＧａＰ（００１）基板１６上にＭＯＣＶＤ法で、ｎ−Ｇ
ａＰバッファ層１７を１μmを成長する。引き続き、ｎ
−クラッド領域１８として、実施例１に示す図４の構造
のＧａＰ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格子構造を単
位格子として、この単位格子を１００ｎｍ成長する。そ
の後、Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎを３０ｎｍ成長し、活性層２１
とする。さらに、その上にｐ−クラッド領域２０として
図４の構造のＧａＰ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格
子構造を単位格子として、この単位格子を１００ｎｍ成
長した後、ｐ−ＧａＮ層１２を３００ｎｍ成長する。原
料ガスにはＴＭＧ、ＴＭＩｎ、ＮＨ3、ＰＨ3を用い、ｎ
型ドーパントしてはシラン（ＳｉＨ4）、ｐ型ドーパン
トとしてはシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2
Ｍｇ）を用いる。この後、電極材料（図示せず）として
ｐ−ＧａＮ層１２にはＡｕＮｉを、ｎ−ＧａＰ基板１６
にはＡｕＧｅＮｉを用いて、ＬＥＤを作製する。
ＧａＰ（００１）基板１６上にＭＯＣＶＤ法で、ｎ−Ｇ
ａＰバッファ層１７を１μmを成長する。引き続き、ｎ
−クラッド領域１８として、実施例１に示す図４の構造
のＧａＰ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格子構造を単
位格子として、この単位格子を１００ｎｍ成長する。そ
の後、Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎを３０ｎｍ成長し、活性層２１
とする。さらに、その上にｐ−クラッド領域２０として
図４の構造のＧａＰ／ＧａＮ単原子層からなる積層超格
子構造を単位格子として、この単位格子を１００ｎｍ成
長した後、ｐ−ＧａＮ層１２を３００ｎｍ成長する。原
料ガスにはＴＭＧ、ＴＭＩｎ、ＮＨ3、ＰＨ3を用い、ｎ
型ドーパントしてはシラン（ＳｉＨ4）、ｐ型ドーパン
トとしてはシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2
Ｍｇ）を用いる。この後、電極材料（図示せず）として
ｐ−ＧａＮ層１２にはＡｕＮｉを、ｎ−ＧａＰ基板１６
にはＡｕＧｅＮｉを用いて、ＬＥＤを作製する。
【００３７】このＬＥＤに約３．８Ｖの動作電圧を印加
したところ、２０ｍＡの電流が流れ、ピーク波長４０５
ｎｍの発光が得られた。
したところ、２０ｍＡの電流が流れ、ピーク波長４０５
ｎｍの発光が得られた。
【００３８】上記実施例９〜１２において、単位格子は
いずれも１０個積層してＬＥＤの活性領域及び／又はク
ラッド領域を形成したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、より個数を少なくして薄くしても、２０
個、３０個等より個数を多くして厚くしても同じ効果が
得られる。この時、ＬＥＤとして、他の層との兼合いを
考慮して適宜個数（即ち、膜厚）を定めるとよい。
いずれも１０個積層してＬＥＤの活性領域及び／又はク
ラッド領域を形成したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、より個数を少なくして薄くしても、２０
個、３０個等より個数を多くして厚くしても同じ効果が
得られる。この時、ＬＥＤとして、他の層との兼合いを
考慮して適宜個数（即ち、膜厚）を定めるとよい。
【００３９】
【発明の効果】本発明により、混晶としては得ることの
できないＩＩＩ族−窒素化合物半導体高混晶比の、窒化
物以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とＩＩＩ族−窒素化
合物半導体の混晶と同じバンドギャップをもつＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体の積層超格子構造を得ることができ
る。また、このＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の積層超格子
構造を活性領域及び／又はクラッド領域とする発光素子
は従来得ることが困難であった青色の発光を容易に提供
することが可能になる。
できないＩＩＩ族−窒素化合物半導体高混晶比の、窒化
物以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とＩＩＩ族−窒素化
合物半導体の混晶と同じバンドギャップをもつＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体の積層超格子構造を得ることができ
る。また、このＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の積層超格子
構造を活性領域及び／又はクラッド領域とする発光素子
は従来得ることが困難であった青色の発光を容易に提供
することが可能になる。
【図１】ＧａＰ格子の＜００１＞方向８原子層の概念図
である。
である。
【図２】ＧａＰ格子の２つのＰ面をＮ面に置き換えた、
＜００１＞方向８原子層を単位格子とするＧａＰ−Ｇａ
Ｎ単原子超格子の概念図である。
＜００１＞方向８原子層を単位格子とするＧａＰ−Ｇａ
Ｎ単原子超格子の概念図である。
【図３】８原子層を単位格子とするＧａＰ−ＧａＮ単原
子超格子において、ＧａＰ、ＧａＮ層の数、積層を変化
させた時のＧａＰ−ＧａＮ単原子超格子のバンドギャッ
プの計算結果及びＧａＮxＰ1-x混晶のバンドギャップの
計算結果を示す図である。
子超格子において、ＧａＰ、ＧａＮ層の数、積層を変化
させた時のＧａＰ−ＧａＮ単原子超格子のバンドギャッ
プの計算結果及びＧａＮxＰ1-x混晶のバンドギャップの
計算結果を示す図である。
【図４】ＧａＰ格子の７つのＰ面をＮ面に置き換えた、
＜００１＞方向８原子層を単位格子とするＧａＰ−Ｇａ
Ｎ単原子超格子の概念図である。
＜００１＞方向８原子層を単位格子とするＧａＰ−Ｇａ
Ｎ単原子超格子の概念図である。
【図５】ＧａＰ格子の６つのＰ面をＮ面に置き換えた、
＜００１＞方向８原子層を単位格子とするＧａＰ−Ｇａ
Ｎ単原子超格子の概念図である。
＜００１＞方向８原子層を単位格子とするＧａＰ−Ｇａ
Ｎ単原子超格子の概念図である。
【図６】図５のＧａＰ-ＧａＮ単原子超格子において、
ＧａＰとＧａＮの積層構造を変化させた時の＜００１＞
方向の概念図である。
ＧａＰとＧａＮの積層構造を変化させた時の＜００１＞
方向の概念図である。
【図７】ＡｌＡｓ格子の６つのＡｌ面、Ａｓ面をそれぞ
れＧａ面、Ｎ面に置き換えた、＜００１＞方向８原子層
を単位格子とするＡｌＡｓ-ＧａＮ単原子超格子の概念
図である。
れＧａ面、Ｎ面に置き換えた、＜００１＞方向８原子層
を単位格子とするＡｌＡｓ-ＧａＮ単原子超格子の概念
図である。
【図８】ＧａＰ格子の９つのＰ面をＮ面に置き換えた、
＜１１１＞方向１０原子層を単位格子とするＧａＰ-Ｇ
ａＮ単原子超格子の概念図である。
＜１１１＞方向１０原子層を単位格子とするＧａＰ-Ｇ
ａＮ単原子超格子の概念図である。
【図９】ＧａＮ格子の２つのＮ面をＰ面に置き換えた、
８原子層を単位格子とするＧａＰ-ＧａＮ単原子超格子
の概念図である。
８原子層を単位格子とするＧａＰ-ＧａＮ単原子超格子
の概念図である。
【図１０】活性領域としてＧａＡｓ-ＧａＮ単原子超格
子を用いたＬＥＤの構造図である。
子を用いたＬＥＤの構造図である。
【図１１】活性領域としてＧａＰ-ＧａＮ単原子超格子
を用いたＬＥＤの構造図である。
を用いたＬＥＤの構造図である。
【図１２】活性領域とクラッド領域にＧａＰ-ＧａＮ単
原子超格子を用いたＬＥＤの構造図である。
原子超格子を用いたＬＥＤの構造図である。
【図１３】活性層にＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ、クラッド領域に
ＧａＰ-ＧａＮ単原子超格子を用いたＬＥＤの構造図で
ある。
ＧａＰ-ＧａＮ単原子超格子を用いたＬＥＤの構造図で
ある。
【図１４】ＧａＰ1-xＡｓx格子の＜００１＞方向８原子
層の概念図である。
層の概念図である。
１ Ｇａ面
２ Ｐ面
３ Ｎ面
４ Ａｌ面
５ Ａｓ面
６ Ｐ1-xＡｓx面
７ ｎ−ＧａＡｓ基板
８ ｎ−ＧａＡｓバッファ層
９ ｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
１０ ＧａＮ−ＧａＰ単原子超格子活性領域
１１ ｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
１２ ｐ−ＧａＡｓ層
１３ サファイア基板
１４ ＧａＮバッファ層
１５ ｎ−ＧａＮ層
１６ ｎ−ＧａＰ基板
１７ ｎ−ＧａＰバッファ層
１８ ＧａＮ−ＧａＰ単原子超格子ｎクラッド領域
１９ ＧａＮ−ＧａＰ単原子超格子活性領域
２０ ＧａＮ−ＧａＰ単原子超格子ｐクラッド領域
２１ Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ活性層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 石田 真也
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号
シャープ株式会社内
(56)参考文献 特開 昭61−88573（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−303068（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−79088（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−32693（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−154789（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−243613（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−243614（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−275745（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−275682（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 33/00,21/203,21/205
H01S 5/00
Claims (3)
- 【請求項１】 ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層と、積層超格
子活性領域と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッドがこの順に積層
され、前記積層超格子活性領域は、閃亜鉛鉱型のＩＩＩ
族原子と窒素原子以外のＶ族原子とを１原子層ずつ積層
した第１単原子層と、ウルツ鉱型のＩＩＩ族原子と窒素
原子とを１原子層ずつ積層した第２単原子層とを規則的
に積層することによって、前記第１単原子層及び第２単原子層がともに閃亜鉛鉱構
造の積層超格子、あるいは、前記第１単原子層が閃亜鉛
鉱構造で、前記第２単原子層がウルツ鉱構造である積層
超格子であり、かつ、 前記第１単原子層のみ、あるい
は、前記第２単原子層のみからなる積層構造のバンドギ
ャップとは異なるバンドギャップを有することを特徴と
する発光素子。 - 【請求項２】 前記積層超格子活性領域に含有されるＶ
族原子のうち窒素原子の割合が０．３以下もしくは０．
７以上であることを特徴とする請求項１に記載の発光素
子。 - 【請求項３】 前記ＩＩＩ族原子がＡｌ、Ｇａ、Ｉｎの
いずれかであり、前記Ｖ族原子がＰ、Ａｓ、Ｓｂのいず
れかであることを特徴とする請求項１または２に記載の
発光素子。
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| JP05145494A JP3445653B2 (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 発光素子 |
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Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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1994
- 1994-03-23 JP JP05145494A patent/JP3445653B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1997
- 1997-06-02 US US08/867,274 patent/US6198112B1/en not_active Expired - Lifetime
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