(57)【要約】【課題】アクセプタ層のアクセプタ不純物濃度を高めることなく、発光素子の輝度上昇が図れる半導体発光素子を提供する。【解決手段】ＺｎＯ基板１上に、アンドープＺｎＯ層２、窒素ドープＭｇＺｎＯ層３、透明導電膜４が順に積層されている。透明導電膜４上にｐ電極５が、ＺｎＯ基板１の裏面にはｎ電極６が形成されている。ここで、窒素ドープＭｇＺｎＯ層３のバンドギャップが、アンドープＺｎＯ層２のバンドギャップよりも０．２ｅＶ以上大きくなるように形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセプタ元素を含むアクセプタ層を少なくとも１層と発光層とを有する半導体積層体を備え、該アクセプタ層のうちの少なくとも１層のバンドギャップが、前記発光層のバンドギャップよりも０．２ｅＶ以上大きくなるように形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記発光層のバンドギャップよりも０．２ｅＶ以上大きくなるように形成されたアクセプタ層が、アクセプタ層の中で最も発光層側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記半導体積層体は、酸化物で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記アクセプタ元素は、Ｖ族元素もしくはＩ族元素であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記アクセプタ層は、ＭｇＺｎＯで構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記ＭｇＺｎＯにおけるＭｇの含有比率が１０％〜５０％の間であることを特徴とする請求項５に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記アクセプタ層のＳｉ不純物濃度が１×１０１９ｃｍ−３以下であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記アクセプタ元素は窒素であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクセプタ元素を含むアクセプタ層を備えた半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイドギャップ半導体では、ｐ型とｎ型を同時に実現することが困難となる場合が多い。例えばＧａＮ化合物をｐ型化することは従来困難であるとされてきたが、現在では、加熱処理によりｐ型化できることが知られている。一方、ワイドギャップ半導体の中でも、ＺｎＯ系半導体は、アクセプタドーピングが困難で、ｐ型ＺｎＯを得ることができないと言われてきた。
【０００３】
しかし、近年、非特許文献１や非特許文献２に見られるように、技術の進歩により、ｐ型ＺｎＯを得ることができるようになり、発光も確認されるようになってきた。ただし、これらの成果は、ＳｃＡｌＭｇＯ４（ＳＣＡＭ）という複合酸化物絶縁基板を用いている。ＳＣＡＭ基板は研究所レベルでしか作製されていない特殊な絶縁性基板であること、雲母のように薄膜が積み重なったような構造をしているため、チップ化の際のダイシングが困難なこと等の難点があり、このままでは産業に適した形態ではない。
【０００４】
そこで、発明者らは、産業に適した形態でのＺｎＯ系半導体で構成されたＬＥＤ等のデバイスの形成を目指し、ＺｎＯ基板を使っての研究、開発を進めた。その成果の一部はすでに、特許文献１や、既出願の特願２００７−２７１８２号等に開示している。
【０００５】
特願２００７−２７１８２号にも示したように、平坦なＺｎＯ系薄膜を積層するためには、７５０℃以上の成長温度が必要であり、ＭｇＺｎＯになると、更に高温でなければ平坦な膜を形成することができない。薄膜の平坦性は重要で、薄膜の平坦性が良くないとキャリアが薄膜中を移動するときの抵抗になったり、積層構造の上層になるほど、表面荒れが大きくなり、その表面荒れのためにエッチング深さの均一性が取れなかったりする。
【０００６】
また、表面荒れによる異方的な結晶面の成長が起こる、といった問題が発生しやすく、半導体デバイスとしての所望の機能を発揮させるのが困難になりやすい。さらには、表面荒れによって意図しない不純物汚染が発生するといった別の問題も発生する。そのため、通常は薄膜表面はできるだけ平坦なことが望まれる。ところが、ｐ型化を行うための窒素のドーピング効率は成長温度に強く依存し、高濃度の窒素ドーピングを行うためには基板温度を下げる必要がある。
【非特許文献１】A.Tsukazaki et al.,JJAP 44(2005)L643
【非特許文献２】A.Tsukazaki et al Nture Material 4(2005)42
【特許文献１】特開２００７−３２９３５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、ＺｎＯ系半導体では、表面平坦性を考慮し、成長温度を上昇させた場合、アクセプタ元素のドープ濃度を高めることが困難であった。例えば、表面平坦性を保つために、７５０℃以上の成長温度で窒素ドープのＺｎＯ系半導体層を形成した場合、窒素濃度は、１×１０１９ｃｍ−３以下でしかドープできない。ＺｎＯ系半導体に限らず、半導体発光素子では、ｐ型層及びｎ型層の不純物濃度が発光輝度に影響を与える。ｐ型層に相当するアクセプタ層のアクセプタ不純物濃度を高くできなければ、通常、発光素子の輝度を上昇させることが困難である。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、アクセプタ層のアクセプタ不純物濃度を高めることなく、発光素子の輝度上昇が図れる半導体発光素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、アクセプタ元素を含むアクセプタ層を少なくとも１層と発光層とを有する半導体積層体を備え、該アクセプタ層のうちの少なくとも１層のバンドギャップが、前記発光層のバンドギャップよりも０．２ｅＶ以上大きくなるように形成されていることを特徴とする半導体発光素子である。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記発光層のバンドギャップよりも０．２ｅＶ以上大きくなるように形成されたアクセプタ層が、アクセプタ層の中で最も発光層側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子である。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、前記半導体積層体は、酸化物で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体発光素子である。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、前記アクセプタ元素は、Ｖ族元素もしくはＩ族元素であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は前記アクセプタ層は、ＭｇＺｎＯで構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、前記ＭｇＺｎＯにおけるＭｇの含有比率が１０％〜５０％の間であることを特徴とする請求項５に記載の半導体発光素子である。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、前記アクセプタ層のＳｉ不純物濃度が１×１０１９ｃｍ−３以下であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明は、前記アクセプタ元素は窒素であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半導体発行素子によれば、アクセプタ元素を含むアクセプタ層のうちの少なくとも１層のバンドギャップが、発光層のバンドギャップよりも０．２ｅＶ以上大きくなるように形成されているので、アクセプタ不純物濃度を高めなくても、キャリアの閉じ込め効果が向上し、発光素子の輝度を上昇させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の積層構造を示す図である。
【００１９】
成長用基板としてのＺｎＯ基板１上に、アンドープＺｎＯ層２、窒素ドープＭｇＺｎＯ層３、透明導電膜４が順に積層されている。ここで、窒素ドープＭｇＺｎＯ層３は、アクセプタ元素を含むアクセプタ層に相当する。アクセプタ元素としては、Ｖ族又はＩ族の元素から選択することができ、Ｎ（窒素）以外には、Ｐ（燐）、Ａｓ（砒素）、Ｌｉ（リチウム）、Ｃｕ（銅）等を用いることができる。また、図１で積層体とは、ＺｎＯ基板１〜窒素ドープＭｇＺｎＯ層３までをいう。
【００２０】
なお、以下、ＺｎＯ系半導体又はＺｎＯ系薄膜という場合は、ＺｎＯ又はＺｎＯを含む化合物から構成されるものであり、具体例としては、ＺｎＯの他、IIＡ族元素とＺｎ、IIＢ族元素とＺｎ、またはIIＡ族元素およびIIＢ族元素とＺｎのそれぞれの酸化物を含むものを意味する。
【００２１】
透明導電膜４は、例えば、Ｎｉ／Ａｕの金属膜が用いられ、これをアニールすることにより透明化する。また、透明導電膜４には、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）といったｐ型有機導電膜を用いても良い。透明導電膜４上にｐ電極５が、ＺｎＯ基板１の裏面にｎ電極６が形成されている。ｐ電極５は、例えば透明導電膜４側からＴｉ／Ａｕの金属多層膜、ｎ電極６は、例えばＺｎＯ基板１側からＴｉ／Ａｌの金属多層膜で構成される。
【００２２】
アンドープＺｎＯ層２は、発光層（活性層）に相当するもので、アンドープＺｎＯの替わりにＭＱＷ活性層としても良い。ＭＱＷ活性層とする場合は、例えば、障壁層ＭｇＺｎＯと井戸層ＺｎＯを交互に積層した多重量子井戸構造に形成する。また、アンドープＺｎＯ層２とＺｎＯ基板１との間にｎ型ＭｇＺｎＯ層、又はアンドープＭｇＺｎＯ層上にｎ型ＭｇＺｎＯ層を積層した積層体を挿入しても良い。ｎ型ＭｇＺｎＯ層のドナー不純物としてはＧａ（ガリウム）等が用いられる。
【００２３】
図１では、アクセプタ層は、窒素ドープＭｇＺｎＯ層３の単層で構成されているが、複数のＭｇＺｎＯ層を積層した多層構造であっても良い。
【００２４】
図１の構造の半導体発光素子を用いてエレクトロルミネセンス測定を行った。図２は、窒素ドープＭｇＺｎＯ層３を窒素ドープＭｇＸＺｎ１−ＸＯ（０＜Ｘ＜１）とし、そのＭｇ組成ＸとＥＬ強度との関係を示したものである。図２の横軸は、窒素ドープＭｇＸＺｎ１−ＸＯのＭｇ組成Ｘを、縦軸は、通常用いられるように任意単位で表わされた発光強度を示す。また、グラフに描かれた黒丸（●）は、いくつかの測定値の平均を示し、黒丸の上下に伸ばしたバーの上限と下限は、測定値の最大と最小を示す。
【００２５】
図２からわかるように、Ｍｇ組成を高くしていくと、ＥＬ強度は段々と上昇していくが、ＭｇＯが析出する限界、通常０．５を越える程度（Ｚ１の地点）までＭｇ組成が増加すると、ＥＬ強度は低下する。半導体発光素子の輝度は、ＥＬ強度に比例するので、図２から、アクセプタ層のアクセプタ不純物濃度を上げなくても、Ｍｇ組成を増大させていけば、輝度が上昇することがわかる。また、Ｍｇ組成の増大にも上限があり、ＭｇＯが析出する程度のところまでである。
【００２６】
したがって、ＭｇＯが析出しない程度にＭｇ組成を高くすると、ＭｇＺｎＯでは輝度が上昇する。そのＭｇ組成の限界は、図より０．５（図の破線位置）と考えられる。また、図より、ＥＬ強度がＭｇＯの析出限界であるＺ１よりも大きくなるためには、Ｍｇ組成Ｘが０．１以上となることが必要である。これにより、輝度を上昇させるためには、０．１≦Ｘ≦０．５の範囲が望ましい。
【００２７】
なお、図２のＺ１の測定点（Ｍｇ組成５３％）で、窒素ドープＭｇＺｎＯ層にＭｇＯが析出していることを確認したのが図３である。窒素ドープＭｇＸＺｎ１−ＸＯのＭｇ組成を、３０％の場合と、図２のＺ１に相当する５３％の場合とに形成して、窒素ドープＭｇＸＺｎ１−ＸＯの表面をＸ線回折（ＸＲＤ；X Ray Diffraction）測定により比較した。図３はＸ線回折測定装置により測定されたＭｇ組成が３０％と５３％のＭｇＺｎＯ膜のＸＲＤ測定によるＸ線回折図形を示す。図３の上段が、Ｍｇ組成３０％のＸ線回折図形を、下段がＭｇ組成５３％のＸ線回折図形を示す。
【００２８】
Ｌ１とＬ３の曲線は、Ｘ線回折測定装置の照射領域制御手段のスリット（発散スリット）を広く設定した状態で測定した強度を、Ｌ２とＬ４の曲線は、発散スリットを狭く設定した状態で測定した強度を示す。また、ＰＫ１とＰＫ２は、ＺｎＯ結晶の（００２）面に関するピークを示す。これらのＸ線回折測定結果を比較すると、Ｍｇ組成が３０％と５３％では、ＺｎＯ結晶の（００２）面に関するピークであるＰＫ１とＰＫ２は同様に現われている。しかし、Ｍｇ組成が５３％のグラフでは、ＭｇＯ結晶の（１１１）面に関するピークＰ１、ＭｇＯ結晶の（２００）面に関するピークＰ２が出現しており、ＭｇＯが析出していることがわかる。
【００２９】
次に、図４に、ＭｇＸＺｎ１−ＸＯのバンドギャップエネルギーとＭｇ組成Ｘとの関係を示す。横軸がＭｇＸＺｎ１−ＸＯのＸ値を、縦軸がＭｇＸＺｎ１−ＸＯのバンドギャップエネルギーを示す。ところで、図１の構成では、活性層にアンドープＺｎＯ層２を用いている。一方、図２から導き出された望ましいＭｇ組成Ｘの範囲は、０．１≦Ｘ≦０．５であるため、最小のＸ＝０．１を取った場合を考える。半導体発光素子では、バンドギャップの小さい発光層をバンドギャップの大きいｐ型層、ｎ型層で挟み、キャリアを閉じ込める必要がある。
【００３０】
アンドープＺｎＯは、図４ではＭｇ組成Ｘ＝０に相当し、図に示すようにＺｎＯのバンドギャップ３．３ｅＶに該当する。これに対してｐ型層となる窒素ドープＭｇＺｎＯ層３のＭｇ組成を０．１にすると、Ｍｇ０．１ＺｎＯのバンドギャップは、図４の点線で示されるように約３．５ｅＶとなる。したがって、アンドープＺｎＯ層２と窒素ドープＭｇＺｎＯ層３とのバンドギャップ差は、最低０．２ｅＶ開けておくことが望ましいことがわかる。
【００３１】
また、上限は、Ｍｇ組成Ｘ＝０．５であるので、Ｍｇ０．５ＺｎＯのバンドギャップは、約４．４ｅＶである。このときのアンドープＺｎＯと、Ｍｇ０．５ＺｎＯとのバンドギャップ差は１ｅＶ程度になることがわかる。以上より、半導体発光素子の発光輝度を大きくするためには、発光層のバンドギャップよりもアクセプタ層のうちの少なくとも１層のバンドギャップが大きく、かつ、そのバンドギャップ差は０．２ｅＶ以上とすることが好ましい。
【００３２】
次に、発光層とアクセプタ層とのバンドギャップエネルギー構造例を図５に示す。図５において、ＬＥは発光層を示し、図１では、アンドープＺｎＯ層２が該当する。また、Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３は、アクセプタ層が複数の半導体層で構成された多層構造を有していることを示す。前述したように、アクセプタ層は、図１のようにＭｇＺｎＯ層単層で構成しても良いが、複数のＭｇＺｎＯ層を積層した多層構造であっても良い。また、発光層とアクセプタ層との間に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、アンドープＭｇＺｎＯ層からなるＣ１２、Ｃ２２を備えていても良い。ここで、Ｃ１１及びＣ２１は、アンドープＭｇＺｎＯ層を示す。また、Ｃ１１、Ｃ１２は、各々全体がドナー層、又は一部がドナー層に形成されていても良い。
【００３３】
図５（ａ）では、発光層ＬＥをＣ１１とＣ１２で挟んだ構造が活性層となる。一方、図５（ｂ）では、発光層ＬＥをＣ２１とＣ２２で挟んだ構造が活性層となる。すなわち、図５（ａ）、（ｂ）ともに、発光層ＬＥは量子井戸でなくても良く、活性層における最もポテンシャルの低い層、又は最もバンドギャップの小さい層を構成している。バンド構造は、便宜のために、伝導帯におけるバンドのみを示している。また、アクセプタ層が、ＭｇＸＺｎ１−ＸＯの多層で構成される場合には、図４に示すようにＭｇの組成Ｘを変化させることで、バンドギャップを変えることができる。
【００３４】
図５（ａ）は、アクセプタ層がＰ１１層、Ｐ１２層、Ｐ１３層の多層構造で構成されている。また、図５（ｂ）は、アクセプタ層がＰ２１層、Ｐ２２層、Ｐ２３層の多層構造で構成されている。また、アクセプタ層は、半導体発光素子における半導体積層体の最も外側に形成されている。ここで、Ｐ１１層とＰ２２層が、発光層ＬＥのバンドギャップより０．２ｅＶ以上のバンドギャップを有しているとする。この場合、図５（ａ）のように、複数のアクセプタ層のうち、最も発光層ＬＥに近いＰ１１層が、発光層ＬＥのバンドギャップよりも０．２ｅＶ以上大きくなるように形成されることが望ましい。ＺｎＯ系材料では、電子の有効質量がホールの有効質量よりも１桁以上軽いため、電子の拡散距離が大きい。このため、電子が発光層より漏れ出し易く、発光輝度低下の原因となる。電子が発光層より漏れ出すのを抑制するには、上記のように、バンドギャップの大きいアクセプタ層を発光層の近くに配置することが効果的である。
【００３５】
次に、図１の構造の半導体素子の製造方法を説明する。成長用基板となるＺｎＯ基板１をロードロック室に入れ、水分除去のために、１×１０−５〜１×１０−６Ｔｏｒｒ程度の真空環境で２００℃、３０分間加熱する。１×１０−９Ｔｏｒｒ程度の真空を持つ搬送チャンバーを経由して、液体窒素で冷やされた壁面を持つ成長室に基板を導入し、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）を用いてＺｎＯ系薄膜を成長させる。
【００３６】
Ｚｎは７Ｎの高純度ＺｎをＰＢＮ製の坩堝に入れたクヌーセンセルを用い、２６０〜２８０℃程度に加熱して昇華させることにより、Ｚｎ分子線として供給する。ワイドギャップ材料として必要なＭｇＺｎＯを作製するためのＭｇは、６Ｎの高純度Ｍｇを用い、同様の構造のセルから３００〜４００℃に加熱して昇華させ、Ｍｇ分子線として供給する。また、ｎ型化するためにドナー不純物が必要な場合は、通常、ドナー不純物にＧａが用いられる。この場合、７Ｎの高純度Ｇａを用い、上記同様の構造のセルから４００℃〜７００℃に加熱して昇華させることにより、Ｇａ分子線として供給する。
【００３７】
酸素は６ＮのＯ２ガスを用い、電解研磨内面を持つＳＵＳ管を通じて円筒の一部に小さいオリフィスを開けた放電管を備えたＲＦラジカルセルに０．１ｓｃｃｍ〜５ｓｃｃｍ程度で供給、１００〜５００Ｗ程度のＲＦ高周波を印加してプラズマを発生させ、反応活性を上げた酸素ラジカルの状態にして酸素源として供給する。プラズマは重要で、Ｏ２生ガスを入れてもＺｎＯ系薄膜は形成されない。
【００３８】
アクセプタ元素として、窒素を用いる場合は、酸素と同様の構造のＲＦラジカルセルを用い、ＮＯガスを０．１ｓｃｃｍ〜１ｓｃｃｍ程度で供給、１００〜５００Ｗ程度のＲＦ高周波を印加してプラズマを発生させる。しかし、チャンバーの大きさ、ＲＦラジカルセルの大きさで条件は変わるので、必ずしも上記条件が適切であるわけではない。ＮＯガスを用いる場合は、ＮＯガスだけ供給しても窒素ドープＭｇＺｎＯを作製することが可能である。
【００３９】
基板は一般的な抵抗加熱であればＳｉＣコートしたカーボンヒータを使う。Ｗなどでできた金属系ヒータは酸化してしまい使えない。他にもランプ加熱、レーザー加熱などで温める方法もあるが、酸化に強ければどの方法でもかまわない。
【００４０】
７５０℃以上に加熱し、約３０分、１×１０−９Ｔｏｒｒ程度の真空中で加熱した後、酸素ラジカルセルとＺｎセルのシャッターを開けてＺｎＯ薄膜成長を開始し、アンドープＺｎＯ層２を結晶成長させる。このとき、平坦なＺｎＯ系薄膜を作製するためには、既出願の特願２００７−２７１８２にも示したように、７５０℃以上が必要である。
【００４１】
また、窒素ドープＭｇＺｎＯ層３の場合は、Ｍｇセルのシャッター及び窒素ラジカルセルのシャッターも開けて薄膜成長を行う。
【００４２】
Ｍｇの組成比率を変えるためには、Ｍｇセル温度を変化させてＭｇ供給量を制御する。Ｍｇ組成は、元々の亜鉛供給量／酸素供給量の供給比に依存するため、成長条件によって同じ組成を得るためのＭｇ供給量は異なる。本実施例では、Ｍｇセルの温度を２５０℃〜４００℃、Ｍｇ供給量１×１０−９〜１×１０−７Ｔｏｒｒの範囲で、Ｍｇ組成比率を０〜５０％の範囲で変調させることができた。
【００４３】
次に、Ｎｉ、Ａｕの金属膜を積層し、アニール処理を行って透明導電膜４を形成する。ｐ電極５、ｎ電極６を蒸着又はスパッタにより形成する。
【００４４】
次に、アクセプタ層である窒素ドープＭｇＺｎＯ層３について、IV族のＳｉ不純物混入濃度の上限について説明する。アクセプタ層でＳｉが増加すると、Ｓｉは、ドナーとして働くので、ｐ型化する場合や、デバイス作製時に問題となる。一方、既出願の特願２００７−２２１１９８に示したように、ＭｇＸＺｎ１−ＸＯ薄膜（０≦Ｘ＜１）の表面平坦性とＳｉの混入濃度とは関連性がある。表面平坦性は、上述したように、デバイス作製の上で重要である。特願２００７−２２１１９８の内容を再掲すると以下のようになる。
【００４５】
図６、７にＭｇＸＺｎ１−ＸＯ薄膜の表面平坦性とＳｉの混入濃度との関連性を示す。この関連性を見るために、ＺｎＯ基板上に窒素ドープＭｇＺｎＯ層をラジカルセルを有するＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）装置によってエピタキシャル成長させて調べた。図６、７に内挿された画像は、このときの窒素ドープＭｇＺｎＯ層の表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用い、２０μｍ四方の範囲でスキャンしたものである。また、窒素ドープＭｇＺｎＯ層中のシリコン濃度、窒素濃度を二次イオン質量分析法(Secondary Ion Mass Spectroscopy：SIMS)で測定した。
【００４６】
図６、７ともに、左側縦軸がＳｉ濃度又はＮ濃度、右側縦軸がＭｇＯ二次イオン強度を示し、グラフの中に内挿されている画像が、窒素ドープＭｇＺｎＯ層表面の状態を表す。また、ＭｇＯ二次イオン強度が出現している領域が窒素ドープＭｇＺｎＯ層であり、ＭｇＯ２次イオン強度が０近くまで落ちている領域がＺｎＯ基板である。なお、ＭｇＺｎＯ層表面近傍の二次イオン質量分析法によるデータは、誤差が大きいので、無視しても良い。
【００４７】
グラフに内挿されている画像を見ればわかるように、ＭｇＺｎＯ薄膜の表面平坦性が良いのは、図６の方であり、表面平坦性の悪い（表面の荒れた）図７の方が薄膜中のＳｉ混入濃度が高くなっていることがわかる。図６と図７の Ｓｉ濃度を比較すると、図６では、ＭｇＺｎＯ薄膜中のすべての領域で、Ｓｉ不純物濃度が１×１０１９ｃｍ−３以下となっている。一方、図７では、ＭｇＺｎＯ薄膜中のＳｉ不純物濃度が、１×１０１９ｃｍ−３を越えている領域が存在する。  したがって、表面平坦性等の観点からも、アクセプタ層のＳｉ不純物濃度は、１×１０１９ｃｍ−３以下とすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の積層構造を示す図である。
【図２】窒素ドープＭｇＺｎＯ層のＭｇ組成とＥＬ強度との関係を示す図である。
【図３】Ｍｇの組成比が３０％と５３％のＭｇＺｎＯ膜のＸ線回折測定結果を示す図である。
【図４】ＭｇＺｎＯのＭｇ組成とバンドギャップエネルギーとの関係を示す図である。
【図５】発光層とアクセプタ層との間の伝導帯におけるバンドギャップ構造例を示す図である。
【図６】窒素ドープＭｇＺｎＯ薄膜の表面平坦性とＳｉの混入濃度との関連性を示す図である。
【図７】窒素ドープＭｇＺｎＯ薄膜の表面平坦性とＳｉの混入濃度との関連性を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    ＺｎＯ基板
２    アンドープＺｎＯ層
３    窒素ドープＭｇＺｎＯ層
４    透明導電膜
５    ｐ電極
６    ｎ電極
【図１】
2010074069.tif 000003
【図２】
2010074069.tif 000004
【図３】
2010074069.tif 000005
【図４】
2010074069.tif 000006
【図５】
2010074069.tif 000007
【図６】
2010074069.tif 000008
【図７】
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