(57)【要約】【課題】第２ｎ型層、第２ｐ型層、第１ｎ型層、及び第１ｐ型層をエピタキシャル成長により積層し、エッチング処理を行った後にアノード電極、ゲート電極、及びカソード電極を形成した発光サイリスタが知られている。しかしながら、エッチング加工時の界面準位形成により漏れ電流が生じて、所望する特性が得られない場合があった。【解決手段】第１ｐ型層１０１、第１ｎ型層１０２、及び第２ｎ型層１０４を有する発光サイリスタ２０において、第２ｐ型層１０３上に成長した、エピタキシャル層のｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層１０２ｂとｐ型ＩｎＧａＰ層とからなるｐｎ接合において、ＩｎＧａＰ層にＺｎをドーパントとして含み、ｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層１０２ｂとｐ型ＩｎＧａＰ層との界面におけるＺｎの濃度が、１Ｅ１８／ｃｍ３〜２Ｅ１８／ｃｍ３の範囲にあるように構成する。【選択図】図１
2019062046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード層、ゲート層、及びカソード層を有する発光サイリスタにおいて、
ＧａＡｓ基板上に成長した、エピタキシャル層のｎ型ＡｌＧａＡｓ層とｐ型ＩｎＧａＰ層とからなるｐｎ接合において、ＩｎＧａＰ層にＺｎをドーパントとして含み、前記ｎ型ＡｌＧａＡｓ層と前記ｐ型ＩｎＧａＰ層との界面における前記Ｚｎの濃度が、１Ｅ１８／ｃｍ３〜２Ｅ１８／ｃｍ３の範囲にあることを特徴とする発光サイリスタ。
【請求項２】
前記ｐ型ＩｎＧａＰ層は、ｎ型ＩｎＧａＰ層が、Ｚｎの供給源として隣接して設けた、Ｚｎをドーパントとして含むＩｎＧａＰ層のＺｎ拡散によってｐ型に変化することによって形成されることを特徴とする請求項１記載の発光サイリスタ。
【請求項３】
前記ｐ型ＩｎＧａＰ層は、ｎ型ＩｎＧａＰ層が、Ｚｎの供給源として隣接して設けた、Ｚｎをドーパントとして含むＡｌＧａＡｓ層のＺｎ拡散によってｐ型に変化することによって形成されることを特徴とする請求項１記載の発光サイリスタ。
【請求項４】
請求項１から３までの何れかに記載の発光サイリスタを複数備えたことを特徴とする光プリントヘッド。
【請求項５】
請求項４記載の光プリントヘッドを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光プリントヘッドの構造に関し、特にその光源となるサイリスタの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、第２ｎ型層、第２ｐ型層、第１ｎ型層、及び第１ｐ型層をエピタキシャル成長により積層し、エッチング処理を行った後にアノード電極、ゲート電極、及びカソード電極を形成した発光サイリスタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６０２４６号公報（第４頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、エッチング加工時の界面準位形成により漏れ電流が生じて、所望する特性が得られない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による発光サイリスタは、アノード層、ゲート層、及びカソード層を有する発光サイリスタであって、
ＧａＡｓ基板上に成長した、エピタキシャル層のｎ型ＡｌＧａＡｓ層とｐ型ＩｎＧａＰ層とからなるｐｎ接合において、ＩｎＧａＰ層にＺｎをドーパントとして含み、前記ｎ型ＡｌＧａＡｓ層と前記ｐ型ＩｎＧａＰ層との界面における前記Ｚｎの濃度が、１Ｅ１８／ｃｍ３〜２Ｅ１８／ｃｍ３の範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による発光サイリスタによれば、ｐｎ接合の界面位置が、ＩｎＧａＰ層／ＡｌＧａＡｓ界面付近に形成されているために、順方向Ｉ−Ｖ特性におけるｎ値が小さく抑えられることから拡散電流が良く流れ、結果として良好な電気特性を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による発光サイリスタを構成する実施の形態１の半導体エピタキシャル層１０の構成を示す図である。
【図２】図１に示す半導体エピタキシャル層を半導体型毎に層分けした簡略した構成図である。
【図３】図２に示す半導体エピタキシャル層を加工して発光サイリスタを作成する工程を示す工程図であり、同図（ｂ）は、一部をウェットエッチング加工した段階の様子を示し、同図（ｃ）は各電極を形成した段階の様子を示す。
【図４】実施の形態１の半導体エピタキシャル層における、Ｚｎの深さ方向の濃度分布を２次イオン質量分析により求め、その結果をプロットしたグラフである。
【図５】図４における深さ５４５ｎｍ〜５７０ｎｍの領域を、同方向に拡大した部分拡大図である。
【図６】界面のＺｎ濃度を横軸にとり、ｎ値を縦軸に取って、各サンプルにおける測定結果をプロットしたグラフである。
【図７】参考例として示す半導体エピタキシャル層の構成を示す図である。
【図８】参考例において、第１ｐ型層のｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層にドーパントとしてドーピングされたＺｎの拡散状態を示すグラフである。
【図９】半導体エピタキシャル層を作成する際の、エピタキシャル成長過程でのＺｎ拡散の様子を模式的に示した説明図である。
【図１０】ｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層厚の異なるいくつかの半導体エピタキシャル層を用いてサイリスタ素子を作成し、アノード−ゲート間の順方向Ｉ−Ｖ特性を測定した時の測定結果を示すグラフである。
【図１１】半導体エピタキシャル層の設計時のｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層の厚さを横軸に取り、ｎ値を縦軸に取って、式１に基づいて算出したｎ値をプロットしたグラフである。
【図１２】本発明による発光サイリスタを構成する実施の形態２の半導体エピタキシャル層の構成を示す図である。
【図１３】本発明の光プリントヘッドに基づく実施の形態３のプリントヘッドを示す構成図である。
【図１４】発光素子ユニットの一構成例を示す平面配置図である。
【図１５】本発明の画像形成装置に基づく実施の形態４の画像形成装置の要部構成を模式的に示す要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、本発明による発光サイリスタを構成する実施の形態１の半導体エピタキシャル層１０の構成を示す図である。
【０００９】
同図に示すように、ここに示す半導体エピタキシャル層１０は、上面からアノード層としての第１ｐ型層１０１、ゲート層としての第１ｎ型層１０２、ＧａＡｓ基板としての第２ｐ型層１０３、カソード層としての第２ｎ型層１０４の順に構成され、第１ｐ型層１０１は、上層からｐ−ＧａＡｓ層１０１ａ、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層１０１ｂ、ＩｎＧａＰ層としてのｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層１０１ｃの順に形成され、第１ｎ型層１０２は、上層からＩｎＧａＰ層としてのｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層１０２ａ、ｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層１０２ｂの順に形成され、第２ｐ型層１０３は、上層からｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層１０３ａ、ｐ−Ａｌ１０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ層１０３ｂの順に形成され、第２ｎ型層１０４は、上層からｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層１０４ａ、ｎ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層１０４ｂ、ｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層１０４ｃ、ｎ−Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ層１０４ｄの順に形成されている。
【００１０】
また、第１ｐ型層１０１のｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層１０１ｃのＺｎ濃度は、４．０Ｅ１８／ｃｍ３（厚み１５ｎｍ）であり、第１ｎ型層１０２のｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層の厚みは１１ｎｍである。
【００１１】
尚、図１に示す半導体エピタキシャル層１０の第１ｐ型層１０１のｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層１０１ｃのＺｎ濃度、及び第１ｎ型層１０２のｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層１０２ａのＳｉ濃度は、これ等の上層のｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層１０１ｂをエピタキシャル成長させる前の設計値であり、後述するように、この上層であるｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層１０１ｂをエピタキシャル成長させる過程で、Ｚｎが下層に拡散してＺｎの濃度分布が変化することにより、後述する最終目的の好適な状態とするための設計値としている。
【００１２】
次に、半導体エピタキシャル層１０を基に、発光サイリスタ２０を作成する製造工程について説明する。図２は、図１に示す半導体エピタキシャル層１０を半導体型毎に層分けした簡略した構成図であり、図３は、図２に示す半導体エピタキシャル層１０を加工して発光サイリスタを作成する工程を示す工程図である。  
【００１３】
図３（ａ）に示す半導体エピタキシャル層１０に対して、図３（ｂ）に示すように一部をウェットエッチングにより加工し、電極形成のための面を露出させる。次に同図（ｃ）に示すように、ｎ型半導体用の電極であるゲート電極５２及びカソード電極５３と、ｐ型半導体用の電極であるアノード電極５１を形成することによって発光サイリスタ２０が作成される。
【００１４】
エッチングにより半導体エピタキシャル層１０を加工するため、加工面にｐｎ接合界面６０が露出する。図１に示すように、ここでは、第１ｐ型層１０１と第１ｎ型層１０２に形成されるｐｎ接合の界面は、Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層中に形成されるようにした。このように構成したのは、エッチングにより露出した面に形成される界面準位密度が、ＩｎＧａＰ層の方が低いことが一般的に知られているからである。
【００１５】
またＩｎＧａＰ層を用いることによって、図３（ｂ）に示すエッチング加工時に選択エッチングが可能となる為である。即ち、ＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓは、リン酸に過酸化水素水を加え水で希釈したリン酸過水系のエッチャントに容易に溶けるが、ＩｎＧａＰは溶けにくい。従って、図１に示す半導体エピタキシャル層１０のエピタキシャル構造であれば、リン酸化水を用いたエッチングを行った場合、ＩｎＧａＰ層（１０１ｃ，１０２ａ）でストップする。このため、塩酸等によってこのＩｎＧａＰ層を除去してＡｌＧａＡｓ層１０２ｂに形成する、図３（ｃ）に示すゲート電極５２の形成面が常に一定となり、プロセスの安定性が高くなる。
【００１６】
ここで、参考例について説明する。
【００１７】
図７は、参考例として示す半導体エピタキシャル層５００の構成を示す図である。この半導体エピタキシャル層５００が、図１に示す本発明による半導体エピタキシャル層１０と主に異なる点は、第１ｐ型層５０１のｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層のＺｎ濃度、厚み、及び第１ｎ型層５０２のｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層のＳｉ濃度、厚みが特に特定されていない点である。
【００１８】
参考例として示した半導体エピタキシャル層５００を基に、図３を参照して説明した前記製造工程と同様の工程を経て参考例発光サイリスタを作成し、電気特性を測定したところ、しばしば異なる特性が得られた。そこで２次イオン質量分析により、半導体エピタキシャル層５００に対して深さ方向の分析を行った結果、図８に示すデータのプロファイルが得られた。
【００１９】
図８は、第１ｐ型層５０１のｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層にドーパントとしてドーピングされたＺｎの拡散状態を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸には半導体エピタキシャル層５００の最上面からの深さを取り、縦軸にはＺｎの濃度及びＩｎ２次イオン強度を取っている。
【００２０】
つまり、第１ｐ型層５０１のｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層にドーパントとしてドーピングされたＺｎが、第１ｎ型層のｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層に拡散していることが分かった。Ｚｎは、ＩｎＧａＰ中を比較的容易に移動することが知られているため、エピタキシャル成長温度においても、熱による拡散現象が生じることは十分に考えられる。
【００２１】
図９は、半導体エピタキシャル層５００を作成する際の、エピタキシャル成長過程でのＺｎ拡散の様子を模式的に示した説明図である。尚、ここでは第１ｐ型層５０１と第１ｎ型層５０２のみの様子を示している。
【００２２】
同図に示すように、エピタキシャル成長では、層の下側から成長していく。同図（ａ）に示すように、第１ｐ型層５０１のｐ−ＩｎＧａＰ層成長時には、Ｚｎの拡散は同層内のみに留まる。しかし同図（ｂ）に示すように、上層であるｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層が積まれる最中に下側にＺｎが拡散し、Ｚｎ濃度がＳｉ濃度より大きくなった領域のｎ−ＩｎＧａＰ層がＰ型化する。同図（ｃ）に示すように、更に上の層が成長していくと、成長時間にもよるが、すべてのｎ−ＩｎＧａＰ層がｐ型化し、ｐ型ＩｎＧａＰ層となる。
【００２３】
ここで、同じエピタキシャル成長条件であればＺｎの拡散が常に一定だと仮定し、ｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層厚の異なるいくつかの半導体エピタキシャル層５００を用いてサイリスタ素子を作成し、アノード−ゲート間（ＡＧ間）の順方向Ｉ−Ｖ特性を測定した。図１０は、この時の測定結果を示すグラフであり、縦軸に電流値を取り、横軸に電圧値を取っている。ここでは、ｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層厚が、８．７ｎｍ、１０．７ｎｍ、１２．７ｎｍ、１４．７ｎｍの各半導体エピタキシャル層５００での測定結果を示している。尚、ここでのｎ−ＩｎＧａＰ層のドーパントＳｉの濃度、及びｐ−ＩｎＧａＰ層のドーパントＺｎの濃度は、図１で示した設計値であり、それぞれ５．０Ｅ１６／ｃｍ３、４．０Ｅ１８／ｃｍ３である。
【００２４】
一般的に、半導体の順方向Ｉ−Ｖ特性は次式（１）で表される。
【数１】
2019062046.tif 000003
Ｉｓ：飽和電流密度
ｅ  ：電気素量  
Ｖ  ：電圧
ｎ  ：理想因子
ｋＢ：ボルツマン定数
Ｔ  ：温度
【００２５】
この式において、ｎのことを理想因子或はｎ値と呼び、拡散電流が支配的な時には１に近づき、再結合電流が支配的な時には２に近づくことが知られている。ここで、図１０の順方向Ｉ−Ｖ特性において、傾きの最も急となる点におけるｎの値をｎ値と定義する。言い換えるとｎ値とは、ｎの極小値のことである。
【００２６】
図１１は、半導体エピタキシャル層５００の設計時のｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層の厚さを横軸に取り、ｎ値を縦軸に取って、式１に基づいて算出したｎ値をプロットしたグラフである。
【００２７】
同グラフから明らかなように、ｎ値は極小値を取ることがわかった。またこの結果は、単純にｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐとｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓを接合しても良好な結果は得られないことを意味している。理由は先述したようにエッチング加工時の界面準位形成による漏れ電流の為である。
【００２８】
このため本発明では、ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ系のエピタキシャル成長によるｐｎ接合形成において、エピタキシャル成長中にｐ型ドーパントとしてドーピングされたＺｎを、エピタキシャル成長中又はその後の熱処理により拡散させ、ＩｎＧａＰ層／ＡｌＧａＡｓ層界面に適度な濃度をもたせた半導体エピタキシャル層を形成する。Ｚｎの拡散は、Ｚｎを含む層が形成されてからの時間やエピタキシャル成長温度、Ｚｎのドーピング濃度に依存するが、それぞれのエピタキシャル成長の結果として、ＩｎＧａＰ層／ＡＩＧａＡｓ層界面にＺｎが適度に拡散されることが要点となる。そのために、Ｚが拡散していくｎ−ＩｎＧａＰ層の厚みを適度に設計することが重要である。
【００２９】
本発明による半導体エピタキシャル層１０（図１）では、前記したように、第１ｐ型層１０１のｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層１０１ｃのＺｎ濃度が４．０Ｅ１８／ｃｍ３である時、第１ｎ型層１０２のｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層１０２ａの厚みを１１ｎｍとしている。これは、図１１から明らかなように、ここでの製造条件の下では、ｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層１０２ａの厚さが１１ｎｍの近辺でｎ値が極小値となることによるものである。
【００３０】
図４は、この段階での半導体エピタキシャル層１０における、Ｚｎの深さ方向の濃度分布を２次イオン質量分析により求め、その結果をプロットしたグラフである。同グラフにおいて、横軸には半導体エピタキシャル層１０（図１）の最上面からの深さを取り、縦軸にはＺｎの濃度及びＩｎ２次イオン強度を取っている。また図５は、図４における深さ５４５ｎｍ〜５７０ｎｍの領域を、同方向に拡大した部分拡大図である。
【００３１】
尚、図１に示す半導体エピタキシャル層１０は、図７に示す参考例としての半導体エピタキシャル層５００の第１ｐ型層５０１のｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層のＺｎ濃度、厚み、及び第１ｎ型層５０２のｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層のＳｉ濃度、厚みをそれぞれ設計値として特定した構成を有するものであるが、図９で説明したように、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層１０１ｂをエピタキシャル成長させる過程で、Ｚｎが下層に拡散してＺｎの濃度分布が変化することにより、図４に示す、深さ方向のＺｎの濃度分布を示す半導体エピタキシャル層１０´となる。以後、図４に示すＺｎの濃度分布を有する半導体エピタキシャル層を半導体エピタキシャル層１０´として区別する。
【００３２】
図４において、◇でプロットしたラインはＺｎ濃度を示し、□でプロットしたラインはＩｎの２次イオン強度である。Ｚｎ濃度データに設けた対数近似線Ｌ１（図５）は、Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層（１０１ｃ、１０２ａ）／Ａｌ０．ｌ５Ｇａ０．８５Ａｓ層１０２ｂ界面付近のＺｎ濃度の対数近似線であり、Ｉｎ２次イオン強度データに設けた破線Ｌ２（図５）は、Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層（１０１ｃ、１０２ａ）／Ａｌ０．ｌ５Ｇａ０．８５Ａｓ層１０２ｂ界面付近のＩｎ２次イオン強度の線形近似線である。またＩｎ２次イオン強度データに設けた実線Ｌ３（図５）は、Ｉｎ２次イオン強度の平均強度である。尚、Ｉｎ２次イオン強度の平均強度はピーク強度の８０％以上の強度を示す点の集合の平均により求めた。  
【００３３】
Ｉｎ２次イオン強度が急激に減少している部分は、ＩｎＧａＰ層（１０１ｃ、１０２ａ）とＡｌＧａＡｓ層（１０２ｂ）の境界と考えられ、その界面を以下の方法で決めた。即ちＩｎ２次イオン強度の平均である実線Ｌ３（図５）と強度が急減する部分の近似線である破線Ｌ２（図５）の交点を、両者の界面とした。
【００３４】
次に、界面におけるＺｎの濃度を、前記交点におけるＺｎ濃度の対数近似線Ｌ１（図５）の値から求めた。その結果、同図（図５）においては、Ｚｎの濃度が１．３Ｅ１８／ｃｍ３と求まった。
【００３５】
図１０に示したｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層（図１の１０２ａに相当）厚のサンプルに、更に異なる幾つかの層厚を持つサンプルを加え、これらのサンプルに対して、同様に２次イオン質量（ＳＩＭＳ）分析を行い、Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層／Ａｌ０．ｌ５Ｇａ０．８５Ａｓ層界面のＺｎ濃度を求めた。一方、これらのサンプルに対し、それぞれサイリスタ素子を形成してアノード−ゲート間（ＡＧ間）の順方向Ｉ−Ｖ特性を測定し、前記した方法で、式１に基づいてｎ値を求めた。
【００３６】
図６は、界面のＺｎ濃度を横軸にとり、ｎ値を縦軸に取って、各サンプルにおける測定結果をプロットしたグラフである。
【００３７】
同図のグラフから明らかなように、界面Ｚｎ濃度には、ある範囲において良好なｎ値を示すことが分かった。
ｐｎ接合の界面位置が、Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層（１０１ｃ、１０２ａ）／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ１０２ｂ界面付近に形成されているために、順方向Ｉ−Ｖ特性におけるｎ値が小さく抑えられることから拡散電流が良く流れ、結果として良好な電気特性が得られる。その範囲は図６のデータでｎ値が１．４６以下の範囲、即ち１Ｅ１８／ｃｍ３から２Ｅ１８／ｃｍ３である。  
【００３８】
以上のように、ｐ−ＩｎＧａＰ層（１０１ｃ）中にドーピングされたＺｎがエピタキシャル成長中等の熱によりｎ−ＩｎＧａＰ層（１０２ａ）へ拡散し、その結果ｐｎ接合界面がＩｎＧａＰ層（１０１ｃ，１０２ａ）／ＡｌＧａＡｓ層（１０２ｂ）界面に形成された状態となるため、アノード−ゲート間（ＡＧ間）の順方向Ｉ−Ｖ特性のｎ値（理想因子）が１に近づく。つまり良好なＡＧ間順方向Ｉ−Ｖ特性が得られるようになる。Ｚｎの拡散が不十分な場合、又は必要以上に拡散が進行した状態では、ＡＧ間順方向Ｉ−Ｖ特性は悪くなる。
【００３９】
尚、実施の形態では、ＡｌとＧａの組成比を、例えばＡｌ０．ｌ５Ｇａ０．８５Ａｓとしたが、ＡｌとＧａの組成比はこの値に限定されるものではなく、ＧａＡｓからＡｌＡｓまですべての組成比とすることが可能であり、同様の効果が得られるものである。
【００４０】
以上のように、本実施の形態の発光サイリスタによれば、ｐｎ接合の界面位置が、Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ界面付近に形成されているために、順方向Ｉ−Ｖ特性におけるｎ値が小さく抑えられることから拡散電流が良く流れ、結果として良好な電気特性を得ることが出来る。
【００４１】
実施の形態２．
図１２は、本発明による発光サイリスタを構成する実施の形態２の半導体エピタキシャル層２１０の構成を示す図である。
【００４２】
この半導体エピタキシャル層２１０が、前記した図１に示す実施の形態１の半導体エピタキシャル層１０と主に異なる点は、第１ｐ型層２０１と第１ｎ型層２０２の構成である。従って、この半導体エピタキシャル層２１０が、前記した実施の形態１のこの半導体エピタキシャル層１０と共通する部分には同符を付して、或は図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【００４３】
図１２に示すように、ここに示す半導体エピタキシャル層２１０では、第１ｐ型層２０１が、上層からｐ−ＧａＡｓ層、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層の順に形成され、第１ｎ型層２０２が、上層からｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層、ｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層の順に形成されている。
【００４４】
また、第１ｐ型層２０１のｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層のＺｎ濃度は、２．０Ｅ１９／ｃｍ３（厚み１５ｎｍ）であり、第１ｎ型層２０２のｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層の厚は７０ｎｍである。
【００４５】
以上のように、本実施の形態の半導体エピタキシャル層２１０では、第１ｐ型層２０１の最下層に、ｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層に代えてｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層を用いる。この理由は、Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐに対するＺｎのドーピングは、良好な結晶性をもつエピ成長温度においては４．０Ｅ１８／ｃｍ３程度が上限であるのに対し、Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層中へのＺｎのドーピングは１．０Ｅ１９／ｃｍ３台の濃度が実現できるためである。図１２に、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層のＺｎ濃度を２．０Ｅ１９／ｃｍ３としたときの半導体エピタキシャル層２１０の設計構造を示す。
【００４６】
また半導体エピタキシャル層２１０では、ｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層の厚みを７０ｎｍとしたが、これはＺｎ濃度が高いほうが、同じエピ成長温度、エピ成長時間においてもＺｎの拡散が大きくなるためである。この様にＩｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層の厚みを７０ｎｍとして適当に調整することにより、Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層界面のＺｎ濃度を、ｎ値が１．４以下となる良好な範囲、即ち１Ｅ１８／ｃｍ３〜２Ｅ１８／ｃｍ３の範囲に収めることが出来る。
【００４７】
以上のように、本実施の形態の半導体エピタキシャル層２１０では、ＺｎのドーピングをＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層に行う事により、その濃度を２．０Ｅ１９／ｃｍ３と高めることが可能となった。Ｚｎのドーピング濃度が異なっても、Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層界面のＺｎ濃度を良好な範囲にすることができる。
【００４８】
実施の形態３．  
図１３は、本発明の光プリントヘッドに基づく実施の形態３のプリントヘッド１２００を示す構成図である。
【００４９】
同図に示すように、ベース部材１２０１上には、発光素子ユニット１２０２が搭載されている。この発光素子ユニット１２０２は、実施の形態１又は２の発光サイリスタ２０が実装基板上にアレイ状に搭載されたものである。図１４は、この発光素子ユニット１２０２の一構成例を示す平面配置図で、実装基板１２０２ｅ上には、前記した各実施の形態で説明した発光サイリスタ２０をアレイ状に配列した半導体素子アレイが、発光部ユニット１２０２ａとして長手方向に沿って複数配設されている。実装基板１２０２ｅ上には、その他に、発光部ユニット１２０２ａを駆動制御する電子部品が配置されて配線が形成されている、電子部品実装、配線及び接続のためのエリア１２０２ｂ、１２０２ｃ、及び外部から制御信号や電源などを供給するためのコネクタ１２０２ｄ等が設けられている。
【００５０】
発光部ユニット１２０２ａの発光部の上方には、発光部から出射された光を集光する光学素子としてのロッドレンズアレイ１２０３が配設されている。このロッドレンズアレイ１２０３は、柱状の光学レンズを発光部ユニット１２０２ａの直線状に配列された発光部（ここでは、図２（ｃ）における発光サイリスタ２０の配列）に沿って多数配列したもので、光学素子ホルダに相当するレンズホルダ１２０４によって所定位置に保持されている。
【００５１】
このレンズホルダ１２０４は、同図に示すように、ベース部材１２０１及び発光素子ユニット１２０２を覆うように形成されている。そして、ベース部材１２０１、発光素子ユニット１２０２、及びレンズホルダ１２０４は、ベース部材１２０１及びレンズホルダ１２０４に形成された開口部１２０１ａ，１２０４ａを介して配設されるクランパ１２０５によって一体的に挟持されている。従って、発光素子ユニット１２０２で発生した光は、ロッドレンズアレイ１２０３を通して所定の外部部材に照射される。このプリントヘッド１２００は、例えば電子写真プリンタや電子写真コピー装置等の露光装置として用いられる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態のプリントヘッド１２００によれば、発光部ユニット１２０２ａとして、前記した実施形態１又は２の発光サイリスタ２０が使用されるため、順方向Ｉ−Ｖ特性におけるｎ値を小さく抑えた、電気特性の優れたプリントヘッド１２００を提供することができる。
【００５３】
実施の形態４．
図１５は、本発明の画像形成装置に基づく実施の形態４の画像形成装置１３００の要部構成を模式的に示す要部構成図である。
【００５４】
同図に示すように、画像形成装置１３００内には、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の画像を、各々に形成する四つのプロセスユニット１３０１〜１３０４が記録媒体１３０５の搬送経路１３２０に沿ってその上流側から順に配置されている。これらのプロセスユニット１３０１〜１３０４の内部構成は共通しているため、例えばシアンのプロセスユニット１３０３を例にとり、これらの内部構成を説明する。
【００５５】
プロセスユニット１３０３には、像担持体として感光体ドラム１３０３ａが矢印方向に回転可能に配置され、この感光体ドラム１３０３ａの周囲にはその回転方向上流側から順に、感光体ドラム１３０３ａの表面に電気供給して帯電させる帯電装置１３０３ｂ、帯電された感光体ドラム１３０３ａの表面に選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光装置１３０３ｃが配設される。更に、静電潜像が形成された感光体ドラム１３０３ａの表面に、所定色（シアン）のトナーを付着させて顕像を発生させる現像装置１３０３ｄ、及び感光体ドラム１３０３ａの表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置１３０３ｅが配設される。尚、これら各装置に用いられているドラム又はローラは、図示しない駆動源及びギアによって回転させられる。
【００５６】
また、画像形成装置１３００は、その下部に、紙等の記録媒体１３０５を重ねた状態で収納する用紙カセット１３０６を装着し、その上方には記録媒体１３０５を１枚ずつ分離させて搬送するためのホッピングローラ１３０７を配設している。更に、記録媒体１３０５の搬送方向における、このホッピングローラ１３０７の下流側には、ピンチローラ１３０８，１３０９と共に記録媒体１３０５を挟持することによって、記録媒体１３０５の斜行を修正し、プロセスユニット１３０１〜１３０４に搬送するレジストローラ１３１０，１３１１を配設している。これ等のホッピングローラ１３０７及びレジストローラ１３１０，１３１１は、図示しない駆動源及びギアによって連動回転する。
【００５７】
プロセスユニット１３０１〜１３０４の各感光体ドラムに対向する位置には、それぞれ半導電性のゴム等によって形成された転写ローラ１３１２が配設されている。そして、感光体ドラム１３０１ａ〜１３０４ａ上のトナーを記録媒体１３０５に転写させるために、感光体ドラム１３０１ａ〜１３０４ａの表面とこれらの各転写ローラ１３１２の表面との間に所定の電位差が生じるように構成されている。
【００５８】
定着装置１３１３は、加熱ローラとバックアップローラとを有し、記録媒体１３０５上に転写されたトナーを加圧、加熱することによって定着させる。また、排出ローラ１３１４，１３１５は、定着装置１３１３から排出された記録媒体１３０５を、排出部のピンチローラ１３１６，１３１７と共に挟持し、記録媒体スタッカ部１３１８に搬送する。尚、排出ローラ１３１４，１３１５は、図示されない駆動源及びギアによって連動回転する。ここで使用される露光装置１３０３ｃとしては、実施形態３で説明したプリントヘッド１２００が用いられる。
【００５９】
次に、前記構成の画像形成装置の動作について説明する。
まず、用紙カセット１３０６に堆積した状態で収納されている記録媒体１３０５がホッピングローラ１３０７によって、上から１枚ずつ分離されて搬送される。続いて、この記録媒体１３０５は、レジストローラ１３１０，１３１１及びピンチローラ１３０８，１３０９に挟持されて、プロセスユニット１３０１の感光体ドラム１３０１ａ及び転写ローラ１３１２に搬送される。その後、記録媒体１３０５は、感光体ドラム１３０１ａ及び転写ローラ１３１２に挟持され、その記録画面にトナー画像が転写されると同時に感光体ドラム１３０１ａの回転によって搬送される。
【００６０】
同様にして、記録媒体１３０５は、順次プロセスユニット１３０２〜１３０４を通過し、その通過過程で、各露光装置１３０１ｃ〜１３０４ｃにより形成された静電潜像を、現像装置１３０１ｄ〜１３０４ｄによって現像した各色のトナー像がその記録画面に順次重ねて転写される。その後、定着装置１３１３によってトナー像が定着された記録媒体１３０５は、排出ローラ１３１４，１３１５及びピンチローラ１３１６，１３１７に挟持されて、画像形成装置１３００の外部の記録媒体スタッカ部１３１８に排出される。以上の過程を経て、カラー画像が記録媒体１３０５上に形成される。
【００６１】
以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、前記した実施の形態３で説明したプリントヘッド１２００を採用するため、順方向Ｉ−Ｖ特性におけるｎ値を小さく抑えた、電気特性の優れたプリントヘッドを備えた画像形成装置を提供することができる。
【００６２】
また、前記した特許請求の範囲、及び実施の形態において、「上」、「下」と言った言葉を使用したが、これらは便宜上であって、各半導体、装置を配置する状態における絶対的な位置関係を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本実施の形態では画像形成装置としてカラープリンタを用いて説明したが、単色プリンタ、複写機、ＦＡＸ、更にこれらを複合させた複合機等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  半導体エピタキシャル層、  ２０  発光サイリスタ、  ５１  アノード電極、  ５２  ゲート電極、  ５３  カソード電極、  ６０  ｐｎ接合界面、  １０１  第１ｐ型層、  １０１ａ  ｐ−ＧａＡｓ層、  １０１ｂ  ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層、  １０１ｃ  ｐ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層、  １０２  第１ｎ型層、  １０２ａ  ｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層、  １０２ｂ  ｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層、  １０３  第２ｐ型層、  １０３ａ  ｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層、  １０３ｂ  ｐ−Ａｌ１０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ層、  １０４  第２ｎ型層、  １０４ａ  ｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層、  １０４ｂ  ｎ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層、  １０４ｃ  ｎ−Ｉｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ層、  １０４ｄ  ｎ−Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ層、  ２０１  第１ｐ型層、  ２０２  第１ｎ型層、  ２１０  半導体エピタキシャル層、  １２００  プリントヘッド、  １２０１  ベース部材、  １２０１ａ  開口部、  １２０２  発光素子ユニット、  １２０２ａ  発光部ユニット、  １２０２ｂ、１２０２ｃ  エリア、  １２０２ｄ  コネクタ、  １２０２ｅ  実装基板、  １２０３  ロッドレンズアレイ、  １２０４  レンズホルダ、  １２０４ａ  開口部、  １２０５  クランパ、  １３００  画像形成装置、  １３０１〜１３０４  プロセスユニット、  １３０３ａ  感光体ドラム、  １３０３ｂ  帯電装置、  １３０３ｃ  露光装置、  １３０３ｄ  現像装置、  １３０３ｅ  クリーニング装置、  １３０１ａ〜１３０４ａ  感光体ドラム、  １３０５  記録媒体、  １３０６  用紙カセット、  １３０７  ホッピングローラ、  １３０８，１３０９  ピンチローラ、  １３１０，１３１１  レジストローラ、  １３１２  転写ローラ、  １３１３  定着装置、  １３１４，１３１５  排出ローラ、  １３１６，１３１７  ピンチローラ、  １３１８  記録媒体スタッカ部、  １３２０  搬送経路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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