JPH0480877B2 - - Google Patents
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- JPH0480877B2 JPH0480877B2 JP8740385A JP8740385A JPH0480877B2 JP H0480877 B2 JPH0480877 B2 JP H0480877B2 JP 8740385 A JP8740385 A JP 8740385A JP 8740385 A JP8740385 A JP 8740385A JP H0480877 B2 JPH0480877 B2 JP H0480877B2
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ZnSeのN形拡散に関し、特にZn−
Tlを用いた拡散方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to N-type diffusion of ZnSe, and in particular to Zn-type diffusion.
Concerning a diffusion method using Tl.
従来技術
通常ZnSeのN形結晶は、第1図に示すように
石英アンプル中にZnSe結晶とZn又はZn−Ga(或
いはIn)を封入し、1000℃で数時間〜数十時間熱
処理することにより得られる。Prior art ZnSe N-type crystals are usually produced by enclosing ZnSe crystals and Zn or Zn-Ga (or In) in a quartz ampoule and heat-treating them at 1000°C for several hours to several tens of hours, as shown in Figure 1. can get.
この処理により1012Ω・cm位の高抵抗のZnSe結
晶を1.3〜2Ωcm位の低抵抗結晶にすることができ
る。このN形結晶を用いて、MIS構造の青色発光
ダイオードが試作されている。例えばJ.Z.メルツ
(Merz)、H.クキモト(Kukimoto)、K.ナソウ
(Nassau);J.W.シーバー(Shiever)、Phys.
Rev.B3、410(1971)、或いは尾崎秀人、古越光
雄;茨城大学工学部研究集報、第30巻(1982)を
参照されたい。 By this treatment, a ZnSe crystal with a high resistance of about 10 12 Ω·cm can be made into a low resistance crystal of about 1.3 to 2 Ωcm. Using this N-type crystal, a blue light emitting diode with an MIS structure has been prototyped. For example, JZ Merz, H. Kukimoto, K. Nassau; JW Shiever, Phys.
Please refer to Rev.B3, 410 (1971) or Hideto Ozaki, Mitsuo Furukoshi; Ibaraki University Faculty of Engineering Research Bulletin, Vol. 30 (1982).
このような従来の方法では、Zn又はZn−Ga
(またはIn)中で熱処理しても低抵抗のN形結晶
は得られても有効な発光中心が形成されにくいた
めに青色の発光強度が弱い。 In such conventional methods, Zn or Zn-Ga
Even if a low-resistance N-type crystal is obtained by heat treatment in (or In), effective luminescent centers are difficult to form and the blue luminescent intensity is weak.
更にGaやInは比較的活性で、結晶中でZn空格
子と複合欠陥を形成し易く600nm位にピークを
もつ橙色発光が強く出る(第2図参照)。 Furthermore, Ga and In are relatively active and easily form complex defects with Zn vacancies in the crystal, resulting in strong orange light emission with a peak at around 600 nm (see Figure 2).
目 的
本発明は上記実情に鑑み、青色の発光強度が強
いZnSeのN形結晶を得る方法を提供することに
ある。Purpose In view of the above circumstances, the present invention provides a method for obtaining a ZnSe N-type crystal with a strong blue emission intensity.
概 要
上記目的は、本発明法によれば、ZnSe結晶を
Zn−Tl溶液中で熱処理することにより達成され
る。Summary According to the method of the present invention, the above purpose is to produce ZnSe crystals.
This is achieved by heat treatment in a Zn-Tl solution.
実施例 以下、本発明を具体的に説明する。Example The present invention will be specifically explained below.
ZnSeはそれを結晶成長で得た場合、成長温度
が高いことから多量の不純物が含まれている。そ
れらの不純物は深い不純物準位を形成したり、
Zn空格子と複合欠陥を形成したりして結晶性を
著しく損なう。そこで成長させたままのZnSeは
前処理として950℃〜1000℃のZn中で数時間〜1
日程度の熱処理を行い不純物を減少させる。 When ZnSe is obtained by crystal growth, it contains a large amount of impurities due to the high growth temperature. These impurities form deep impurity levels,
It forms complex defects with Zn vacancies, significantly impairing crystallinity. Therefore, as-grown ZnSe is pretreated in Zn at 950℃ to 1000℃ for several hours to 1 hour.
Heat treatment is performed for about a day to reduce impurities.
前処理を行つたZnSeはTl・Znと共に石英アン
プル中に入れ、中を真空(例えば2×10-7トール
以下)にし、口を封じる。 The pretreated ZnSe is placed in a quartz ampoule together with Tl and Zn, the inside is evacuated (eg, 2×10 -7 Torr or less), and the mouth is sealed.
アンプルは第3図に示すように、横にした炉に
固定する。この時ZnSeとTl・Znは分離してお
く。これはTlに対するZnSeの溶解度が高く、Tl
の割合が多い場合等は昇温中に溶解してしまう恐
れがあるからである。但しZnとTlが固溶状態に
なると溶解度は減少するので、今度は真空中での
ZnSeの空孔の増加をおさえるために第4図に示
すように炉に縦にしてZnSeをZn−Tl溶液中に完
全に浸す。この縦形に切り換える温度はZn−Tl
溶液のTlのモル%により異なるので状態図を参
照する。例えば50モル%の場合は780℃である。
第4図の状態で例えば所定の温度1000℃まで達し
たらその状態を保持し、液相拡散を行う。保持時
間は選択した温度と所望の性能によつて異なる
が、例えば1000℃で24時間拡散させれば充分であ
る。その場合の測定結果について示すと次のよう
になる。 The ampoule is fixed in a horizontal furnace as shown in FIG. At this time, ZnSe and Tl/Zn are separated. This is because the solubility of ZnSe in Tl is high, and Tl
This is because if the ratio is too high, there is a risk that it will dissolve during temperature rise. However, when Zn and Tl enter a solid solution state, the solubility decreases, so
In order to suppress the increase in vacancies in ZnSe, completely immerse the ZnSe in the Zn-Tl solution by placing it vertically in the furnace as shown in FIG. The temperature at which this vertical type is switched is Zn−Tl
Please refer to the phase diagram as it varies depending on the mol% of Tl in the solution. For example, in the case of 50 mol%, the temperature is 780°C.
When the temperature reaches a predetermined temperature of, for example, 1000° C. in the state shown in FIG. 4, that state is maintained and liquid phase diffusion is performed. The holding time will depend on the temperature chosen and the desired performance, but for example 24 hours of diffusion at 1000° C. is sufficient. The measurement results in that case are as follows.
第5図はシヨツトキーによる不純物密度とTl
の割合との関係を示したものである。Tlのモル
%の増加に伴い不純物濃度は減少する。理由は明
らかでないが、Tl3+がSe格子位置を置換するか
又はTl+がZn格子位置を置換してアクセプターと
なり、N形を補償しているためか、Zn空格子と
複合欠陥を形成するためと考えられる。 Figure 5 shows impurity density and Tl according to Schottky.
This shows the relationship between the ratio of The impurity concentration decreases with increasing mol% of Tl. The reason is not clear, but it may be because Tl 3+ replaces the Se lattice position or Tl + replaces the Zn lattice position and becomes an acceptor and compensates for the N type, forming a complex defect with the Zn vacancy. It is thought that this is because of this.
第6図はカソードルミネツセンスによる青色発
光強度とTlの割合との関係を示した図である。
青色発光強度はTl50モル%付近から急激に増加
することがわかる。これは第5図の関係を用いる
と3×1016cm-3程度のN形不純物密度に相当して
いる。この発光がどういう遷移過程に基づくもの
かは明らかではないが、N形不純物密度に大きく
依存している。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the intensity of blue light emitted by cathodoluminescence and the proportion of Tl.
It can be seen that the blue emission intensity increases rapidly from around 50 mol% Tl. Using the relationship shown in FIG. 5, this corresponds to an N-type impurity density of about 3×10 16 cm −3 . Although it is not clear what kind of transition process this light emission is based on, it is largely dependent on the N-type impurity density.
このようにしてZn−Tl中の液相拡散では、不
純物密度3×1016cm-3以下でZnSe中の発光効率の
高い発光中心が形成される。 In this way, in the liquid phase diffusion in Zn-Tl, a luminescent center with high luminous efficiency is formed in ZnSe with an impurity density of 3×10 16 cm -3 or less.
MIS構造のダイオードを形成して発光スペクト
ルを調べたものが第7図である。460nm付近に
青色発光のピークが見られ、長波長領域には殆ど
ピークは見られない。 FIG. 7 shows the emission spectrum obtained by forming a diode with an MIS structure. A peak of blue light emission is seen around 460 nm, and almost no peak is seen in the long wavelength region.
Zn−Tlと同様にZn−Ga中で液相拡散したもの
についての測定結果が第8図に示されている。
Zn−Tlの場合よりも短波長側にピークが見られ
るが、問題は長波長側の600nmにピークをもつ
橙色発光で、実際には青色発光は殆ど観察できな
い。このことからもZnSeのN形拡散としてZn−
Tlの液相拡散が有効であることが示される。 Figure 8 shows the measurement results for liquid phase diffusion in Zn-Ga similar to Zn-Tl.
Although a peak can be seen on the shorter wavelength side than in the case of Zn-Tl, the problem is the orange emission that has a peak at 600 nm on the long wavelength side, and in reality, blue emission can hardly be observed. From this, Zn-
It is shown that liquid phase diffusion of Tl is effective.
上記結果は1000℃で拡散させた場合について例
示したものであるが、1000℃以上では実質的な
Tlのモル%の増加とみなされるので同様の効果
が得られる。 The above results are exemplified for the case of diffusion at 1000℃, but above 1000℃, there is no substantial
A similar effect can be obtained since it is considered as an increase in mol% of Tl.
また拡散時間は24時間で行つたが、第9図にあ
るように、不純物密度的には時間変化は少ない
が、カソードルミネツセンスによる青色強度は10
時間以上拡散しないと得られない。 Although the diffusion time was 24 hours, as shown in Figure 9, the impurity density did not change over time, but the blue intensity due to cathodoluminescence was 10
It cannot be obtained unless it is diffused for more than time.
従つて拡散で結晶性を改善するには、1000℃で
10時間以上拡散することが必要である。 Therefore, to improve crystallinity by diffusion, at 1000℃
It is necessary to diffuse for more than 10 hours.
発明の効果
次に本発明の効果を列挙すれば下記の通りであ
る。Effects of the Invention Next, the effects of the present invention are listed below.
() ZnSe結晶を低抵抗N形結晶にすることがで
きる。() ZnSe crystal can be made into a low-resistance N-type crystal.
() Tlのモル比で不純物密度を制御できる。() Impurity density can be controlled by the molar ratio of Tl.
() 純粋な青色発光が得られる。その理由とし
て、Zn−TlのZnによる熱処理効果が大きく、
その他にZn空格子をTlが置換すること、Tlの
モル比を増すと一部がZnSeのSe格子位置を置
換してアクセプターとなること、Tlは不活性
電子対効果で安定であるために、Zn空格子と
複合欠陥を形成しにくいことから、他の発光レ
ベルが少なくなること等が考えられるが、本発
明は何等特定の理論によつて拘束されるもので
はない。() Pure blue light emission is obtained. The reason for this is that the heat treatment effect of Zn on Zn-Tl is large;
In addition, Tl replaces the Zn vacancy, when the molar ratio of Tl is increased, some of it replaces the Se lattice position of ZnSe and becomes an acceptor, and Tl is stable due to the inactive electron pair effect. Since it is difficult to form complex defects with Zn vacancies, it is conceivable that other light emission levels are reduced, but the present invention is not bound by any particular theory.
第1図はZnSeのN形結晶を得る通常の方法を
示す図、第2図はGaやInを用いて得られたZnSe
のN形結晶で得られる発光の相対強度と波長との
関係を示す図、第3図は本願発明の方法を実施す
る際に用いられる装置の一つの概略図、第4図は
本願発明の方法を実施する際に用いられる装置の
他の一つの概略図、第5図は拡散温度1000℃、拡
散時間24時間でZnSeをZn−Tl溶液中で処理して
得られた本発明によるZnSe N形結晶のシヨツト
キーによる不純物密度とTlの割合との関係を示
す図、第6図は第5図で用いた本発明による結晶
のカソードルミネツセンスによる青色発光強度と
Tlの割合との関係を示す図、第7図は第5図で
用いた本発明による結晶を用いて形成したMIS構
造ダイオードの発光スペクトルの図、第8図は従
来のZn−Ga中で液相拡散させて得られたZnSeN
形結晶の第7図で用いた構造と同じ構造のダイオ
ードの発光スペクトル図、第9図は本発明の方法
による拡散時間と不純物密度及びカソードルミネ
ツセンスによる青色相対強度との関係を示す図で
ある。
1……石英アンプル、2……Zn又はZn−Ga
(In)、3,4……ZnSe結晶、5……Tl、6……
Zn、7……石英アンプル、8……支持棒、9…
…熱電対、10……炉心管、11……ヒーター、
12……Zn−Tl溶液。
Figure 1 shows the usual method for obtaining N-type crystals of ZnSe, and Figure 2 shows ZnSe obtained using Ga or In.
Figure 3 is a schematic diagram of one of the apparatuses used to carry out the method of the present invention, and Figure 4 is a diagram showing the relationship between the relative intensity and wavelength of light emitted from an N-type crystal of the present invention. Another schematic diagram of the apparatus used in carrying out the process, FIG. 5, shows the ZnSe N-type according to the present invention obtained by treating ZnSe in a Zn-Tl solution at a diffusion temperature of 1000°C and a diffusion time of 24 hours. Figure 6 shows the relationship between impurity density and Tl ratio according to Schottky of the crystal, and Figure 6 shows the blue luminescence intensity due to cathodoluminescence of the crystal according to the present invention used in Figure 5.
Figure 7 shows the emission spectrum of the MIS structure diode formed using the crystal according to the present invention used in Figure 5, and Figure 8 shows the relationship with the ratio of Tl. ZnSeN obtained by phase diffusion
Figure 9 is a diagram showing the emission spectrum of a diode with the same structure as that used in Figure 7 for the crystal type crystal, and Figure 9 is a diagram showing the relationship between diffusion time, impurity density, and relative blue intensity due to cathodoluminescence according to the method of the present invention. be. 1...Quartz ampoule, 2...Zn or Zn-Ga
(In), 3, 4...ZnSe crystal, 5...Tl, 6...
Zn, 7...Quartz ampoule, 8...Support rod, 9...
...Thermocouple, 10... Furnace tube, 11... Heater,
12...Zn-Tl solution.
Claims (1)
中で、1000℃以上で、10時間以上熱処理すること
を特徴とするN形拡散方法。1. An N-type diffusion method characterized by heat-treating ZnSe crystals in a Zn-Tl solution containing 50 mol% or more of Tl at 1000°C or more for 10 hours or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8740385A JPS61270300A (en) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | ZnSe N-type diffusion method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8740385A JPS61270300A (en) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | ZnSe N-type diffusion method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61270300A JPS61270300A (en) | 1986-11-29 |
| JPH0480877B2 true JPH0480877B2 (en) | 1992-12-21 |
Family
ID=13913904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8740385A Granted JPS61270300A (en) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | ZnSe N-type diffusion method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61270300A (en) |
-
1985
- 1985-04-25 JP JP8740385A patent/JPS61270300A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61270300A (en) | 1986-11-29 |
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