(57)【要約】【課題】イオン化エネルギーが十分に小さな不純物（アクセプターもしくはドナー）が存在せず、ｐ型もしくはｎ型半導体を作ることが出来ないワイドギャップ半導体に対して、正孔または電子を注入することが可能な電極構造を提供する。【解決手段】イオン化エネルギーが０．２〜１ｅＶの不純物がドープされたワイドギャップ半導体と、不純物イオンの結合エネルギーよりも小さな仕事関数を有し、かつ、ワイドギャップ半導体と接合される金属層と、を備え、外部電場を印加されることにより金属層からワイドギャップ半導体へ正孔が注入される電極構造。【選択図】図１
2008131022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン化エネルギーが０．２〜１ｅＶの不純物がドープされたワイドギャップ半導体と、
不純物イオンの結合エネルギーよりも小さな仕事関数を有し、かつ、前記ワイドギャップ半導体と接合される金属層と、を備え、
外部電場を印加されることにより前記金属層から前記ワイドギャップ半導体へ正孔が注入されることを特徴とする電極構造。
【請求項２】
イオン化エネルギーが０．２〜１ｅＶの不純物がドープされたワイドギャップ半導体と、
不純物イオンの結合エネルギーよりも大きな仕事関数を有し、かつ、前記ワイドギャップ半導体と接合される金属層と、を備え、
外部電場を印加されることにより前記金属層から前記ワイドギャップ半導体へ電子が注入されることを特徴とする電極構造。
【請求項３】
前記ワイドギャップ半導体における前記不純物の濃度が、１×１０１８〜５×１０２１ｃｍ−３であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電極構造。
【請求項４】
前記不純物は、前記金属層との接合面から１００ｎｍの範囲にドープされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電極構造。
【請求項５】
前記ワイドギャップ半導体が、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、又は、酸化物半導体であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電極構造。
【請求項６】
前記不純物が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、及びＳｂのうちのいずれか１以上であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電極構造。
【請求項７】
キャリア電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電極構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属層からワイドギャップ半導体へ正孔又は電子を注入する電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイドギャップ半導体には、例えば、発光ダイオード、レーザーダイオード、太陽電池など、産業分野への応用を想定した場合に有用な物性を示すものが多い。
【０００３】
ここで、ワイドギャップ半導体と金属層とを接合することにより電極構造を形成し、かかる電極構造に外部電場を印加することによりワイドギャップ半導体へ正孔または電子を注入させるには、ワイドギャップ半導体と金属とのバンドアライメントが、一定の条件を満たす必要があった（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
すなわち、いわゆるショットキー接合によりワイドギャップ半導体に正孔を注入するには、ワイドギャップ半導体に、イオン化エネルギーの小さな不純物（アクセプター）をドープしてｐ型半導体とし、これと、ワイドギャップ半導体の価電子帯端よりも浅い位置にフェルミ準位を持つ金属からなる金属層と、を接合させる必要があった。
また、いわゆるショットキー接合によりワイドギャップ半導体に電子を注入するには、ワイドギャップ半導体に、イオン化エネルギーの小さな不純物（ドナー）をドープしてｎ型半導体とし、これと、ワイドギャップ半導体の価電子帯端よりも深い位置にフェルミ準位を持つ金属からなる金属層と、を接合させる必要があった。
なお、ワイドギャップ半導体をｐ型もしくはｎ型半導体とするには、ワイドギャップ半導体にドープする不純物のイオン化エネルギーが、例えば０．１ｅＶ以下である必要があった。ここで、不純物のイオン化エネルギーは、不純物の準位が持つ結合エネルギーと価電子帯端（もしくは伝導帯端）とのエネルギー差によって定まる。
【０００５】
また、いわゆるオーミック接合によりワイドギャップ半導体に正孔を注入するには、ワイドギャップ半導体と、ワイドギャップ半導体の価電子帯端よりも深い位置にフェルミ準位を持つ金属からなる金属層と、を接合させる必要があった。
また、いわゆるオーミック接合によりワイドギャップ半導体に電子を注入するには、ワイドギャップ半導体と、ワイドギャップ半導体の伝導帯端よりも浅い位置にフェルミ準位を持つ金属からなる金属層と、を接合させる必要があった。
【特許文献１】特願平４−２９１０３８
【特許文献２】特願２００１−９６１２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ショットキー接合により、ワイドギャップ半導体に正孔または電子を注入させようとしても、ワイドギャップ半導体の中には、イオン化エネルギーが十分に小さな不純物が存在せず、ｐ型もしくはｎ型半導体を作ることができないため、不可能な場合があった。例えば、ＺｎＳの場合、イオン化エネルギーが十分に小さなアクセプターが存在せず、ｐ型ＺｎＳを作ることができない。また、ＺｎＴｅの場合、イオン化エネルギーが十分に小さなドナーが存在せず、ｎ型ＺｎＴｅを作ることができない。
【０００７】
また、このように、ｐ型もしくはｎ型半導体を作ることができないワイドギャップ半導体に対し、オーミック接合により正孔を注入させようとしても、ワイドギャップ半導体の価電子帯端よりも深い位置にフェルミ準位を持つ金属が存在せず、不可能であった。また
同様に、このようなワイドギャップ半導体に、いわゆるオーミック接合により電子を注入させようとしても、ワイドギャップ半導体の伝導帯端よりも浅い位置にフェルミ準位を持つ金属も存在しないか、たとえ存在したとしても化学的に不安定であったため、不可能であった。例えば、ＺｎＯの価電子帯端より深い位置にフェルミ準位を持つ金属は存在せず、また、ＭｇＴｅの伝導帯端よりも浅い位置にフェルミ準位を持ち、かつ化学的に安定な金属は存在しない。
【０００８】
すなわち、イオン化エネルギーが十分に小さな不純物（アクセプターもしくはドナー）が存在せずｐ型もしくはｎ型半導体を作ることができないワイドギャップ半導体に対しては、正孔または電子を注入する手段がなかった。そのため、物性としては有用であるにもかかわらず、実際に産業分野へ応用することが困難な場合があった。
【０００９】
そこで本発明は、イオン化エネルギーが十分に小さな不純物（アクセプターもしくはドナー）が存在せず、ｐ型もしくはｎ型半導体を作ることが出来ないワイドギャップ半導体に対して、正孔または電子を注入することが可能な電極構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、イオン化エネルギーが０．２〜１ｅＶの不純物がドープされたワイドギャップ半導体と、不純物イオンの結合エネルギーよりも小さな仕事関数を有し、かつ、前記ワイドギャップ半導体と接合される金属層と、を備え、外部電場を印加されることにより前記金属層から前記ワイドギャップ半導体へ正孔が注入される電極構造である。
ここでイオン化エネルギーとは、一般には、中性原子あるいは分子から、電子を引き離して陽イオンするのに要するエネルギーを意味する。半導体では不純物準位から伝導帯または価電子帯へキャリアを励起するのに要するエネルギーを意味する。本発明におけるイオン化エネルギーとは、半導体のイオン化エネルギーを意味する。
また、結合エネルギー（束縛エネルギー）は、不純物準位のエネルギーを用いて表し、真空準位を基準にとって定義しており、特定準位にある電子を無限遠の静止状態へもたらすために必要なエネルギーを意味する。
【００１１】
本発明の第２の態様は、イオン化エネルギーが０．２〜１ｅＶの不純物がドープされたワイドギャップ半導体と、不純物イオンの結合エネルギーよりも大きな仕事関数を有し、かつ、前記ワイドギャップ半導体と接合される金属層と、を備え、外部電場を印加されることにより前記金属層から前記ワイドギャップ半導体へ電子が注入される電極構造である。
【００１２】
本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様または第２の態様において、前記ワイドギャップ半導体における前記不純物の濃度が、１×１０１８〜５×１０２１ｃｍ−３である電極構造である。
【００１３】
本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様から第３の態様のいずれかの態様において、前記金属層との接合面から１００ｎｍの範囲にドープされている電極構造である。
【００１４】
本発明の第５の態様は、本発明の第１の態様から第４の態様のいずれかの態様において、前記ワイドギャップ半導体が、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、又は、酸化物半導体である電極構造である。
【００１５】
本発明の第６の態様は、本発明の第１の態様から第５の態様のいずれかの態様において、前記不純物が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｎ、Ｐ、Ａ
ｓ、及びＳｂのうちのいずれか１以上である電極構造である。
【００１６】
本発明の第７の態様は、本発明の第１の態様から第６の態様のいずれかの態様において、キャリア電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２以上である電極構造である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、イオン化エネルギーが十分に小さな不純物（アクセプターもしくはドナー）が存在せず、ｐ型もしくはｎ型半導体を作ることが出来ないワイドギャップ半導体に対して、正孔または電子を注入することが可能な電極構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明にかかる実施形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る電極構造は、電極層としてのワイドギャップ半導体と、このワイドギャップ半導体と接合される金属層と、を備える。第１実施形態のワイドギャップ半導体においては、半導体全体に不純物が均一にドープされている。
【００１９】
ワイドギャップ半導体には、イオン化エネルギーが０．２〜１ｅＶの不純物材料がドープされている。不純物の濃度は１×１０１８〜５×１０２１ｃｍ−３であることが好ましい。ドープの方法については、周知の方法によるため、詳細な説明は省略する。
ここで、イオン化エネルギーとは、一般には、中性原子あるいは分子から、電子を引き離して陽イオンするのに要するエネルギーのことをいう。半導体では不純物準位から伝導帯または価電子帯へキャリアを励起するのに要するエネルギーのことをいう。すなわち、本実施形態にかかるイオン化エネルギーとは、半導体のイオン化エネルギーを意味する。
【００２０】
ワイドギャップ半導体とは、ｐ型シリコン又はｎ型シリコン（バンドギャップ１．１ｅＶ）よりもバンドギャップが大きな半導体のことをいう。例えば、以下の（１）〜（３）の３種類の半導体を挙げることができる。
（１）ＩＩ族元素とＶＩ族元素からなるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
例：ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ
（２）ＩＩＩ族元素とＶ族元素からなるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
例：ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ
（３）酸化物半導体
例：ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ａ−ＩｎＺｎＯｘ、ａ−ＩｎＧａＺｎＯｘ
【００２１】
ワイドギャップ半導体にドープする不純物としては、ワイドギャップ半導体のバンドギャップに対応させてイオン化エネルギーが０．２〜１ｅＶの範囲内にあるとよい。この範囲にある不純物をドープするとワイドギャップ半導体に深い準位を作ることができる。不純物としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂを挙げることができ、これらの中から１以上を選択して使用する。
【００２２】
また、イオン化エネルギーが０．２〜１ｅＶとなる組み合わせとしては、次の例をあげることができる。ここでは、「ワイドギャップ半導体−不純物材料」という形で表記する。
例：ＺｎＴｅ−Ｎｉ、ＺｎＳｅ−Ｃｏ、ＺｎＳ−Ｎｉ、ＣｄＴｅ−Ｎｉ、ＣｄＳｅ−Ｆｅ、ＣｄＳｅ−Ｃｏ、ＣｄＳｅ−Ｎｉ、ＣｄＳ−Ｎｉ、ＧａＰ−Ｔｉ、ＧａＰ−Ｆｅ、ＧａＰ−Ｃｏ、ＧａＰ−Ｎｉ、ＧａＡｓ−Ｔｉ、ＧａＡｓ−Ｆｅ、ＧａＡｓ−Ｎｉ、ＩｎＰ−Ｔｉ、ＩｎＰ−Ｆｅ、ＩｎＰ−Ｃｏ、ＩｎＰ−Ｎｉ
なお、本発明は、これらの組み合わせ例に限定されるものではなく、例えばこれらの不純物と、上述の酸化物半導体と、を組み合わせることもできる。
【００２３】
金属層に用いる材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、Ａｕを挙げることができる。
金属層からワイドギャップ半導体へ正孔を注入する場合は、不純物材料とワイドギャップ半導体との結合エネルギーよりも、金属層の材料の仕事関数の方が小さくなるように、ワイドギャップ半導体、不純物材料、及び金属層の材料の組み合わせを選択する。
これに対して、金属層からワイドギャップ半導体へ電子を注入する場合は、不純物材料とワイドギャップ半導体との結合エネルギーよりも、金属層の材料の仕事関数の方が大きくなるように、ワイドギャップ半導体、不純物材料、及び金属層の材料の組み合わせを選択する。
ここで、結合エネルギー（束縛エネルギー）は、不純物準位のエネルギーを用いて表し、真空準位を基準にとって定義しており、特定準位にある電子を無限遠の静止状態へもたらすために必要なエネルギーを意味する。
【００２４】
ここで、図１を参照しつつ、ワイドギャップ半導体１０と金属層２０を接合することによるバンドの変化に関して説明する。参照する図面において、図１は、ワイドギャップ半導体１０に不純物の一例としてのＮｉをドープした場合にワイドギャップ半導体１０と金属層２０を接合したときのバンドの変化の例を示すものであって、（ａ）は接合前の状態を、（ｂ）は接合後の状態を、（ｃ）は外部電場を印加した状態を、それぞれ示す概念図である。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、接合前の金属層２０のフェルミ準位２０ｆはワイドギャップ半導体１０におけるＮｉ準位（不純物準位）１０ｆよりも上にある。すなわち、Ｎｉ（不純物）イオンの結合エネルギーＥｂ（ワイドギャップ半導体１０のＮｉ準位１０ｆと真空準位ＶＬとのエネルギー差）よりも、金属層２０の材料の仕事関数Ｗｆ（金属層２０のフェルミ準位２０ｆと真空準位ＶＬとのエネルギー差）の方が小さくなっている。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、ワイドギャップ半導体１０と金属層２０を接合すると、ワイドギャップ半導体１０のＮｉ準位１０ｆと金属層のフェルミ準位２０ｆが一致するまで、金属層２０からワイドギャップ半導体１０のＮｉ準位へ電子が移動する。その結果、ワイドギャップ半導体１０の伝導帯端１０ｃ及び価電子帯端１０ｖのバンドが急峻に曲がる。この状態では、ワイドギャップ半導体１０と金属層２０との間に定常電流は流れない。
【００２７】
次に、図１（ｃ）に示すように、ワイドギャップ半導体１０に陽極、金属層２０に陰極を接続してワイドギャップ半導体１０と金属層２０との間に外部電場を加えると、金属層２０のフェルミ準位２０ｆはワイドギャップ半導体１０の価電子帯端１０ｖに対して相対的に低下する。これにより、ショットキー接合による障壁の空間距離が短くなるため、トンネル電流（定常電流）として、金属層２０側からワイドギャップ半導体１０側へ正孔（ホール）が注入される。
【００２８】
上述の通り、本実施形態に示す電極構造を形成すれば、イオン化エネルギーが十分に小さな不純物（アクセプター）が存在せずｐ型を作ることが出来ないワイドギャップ半導体１０に対して、外部電場を印加することにより、金属層２０からワイドギャップ半導体１０へ正孔を注入することが可能となる。例えば、ＺｎＯ中に正孔を注入することが可能になり、例えばＺｎＯを用いた発光ダイオードを作製できる。
【００２９】
なお、図１は、金属層２０からワイドギャップ半導体１０へ正孔を注入するために、金属層２０を、不純物イオンの結合エネルギーＥｂよりも小さな仕事関数Ｗｆを備える材料で形成した場合について説明するものであるが、本発明の実施形態はかかる構成に限定されない。すなわち、金属層２０からワイドギャップ半導体１０へ電子を注入するために、
金属層２０を、不純物イオンの結合エネルギーＥｂよりも大きな仕事関数Ｗｆを備える材料で形成することもできる。この場合、図示は省略するが、ワイドギャップ半導体１０と金属層２０を接合したときのバンド変化は、図１と上下対称のバンド図によって表すことができ、金属層２０に負電圧を加えると、バンドは上方に反りあがる。その結果、イオン化エネルギーが十分に小さな不純物（ドナー）が存在せずｎ型半導体を作ることが出来ないワイドギャップ半導体１０に対して、外部電場を印加することにより、金属層２０からワイドギャップ半導体１０へ電子を注入することが可能となる。
【００３０】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る電極構造は、ワイドギャップ半導体１０に対して、金属層２０との接合面から所定深さの範囲に限定して不純物材料を高濃度にドープした点が、第１実施形態に係る電極構造と異なる。使用するワイドギャップ半導体１０、不純物材料、及び金属層２０の材料は、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３１】
不純物材料をドープする深さは、ドープ濃度に対応させて定めることができる。例えば、ワイドギャップ半導体１０に対して、金属層２０との接合面から１００ｎｍの深さの範囲に限定して不純物材料を１×１０１８〜５×１０２１ｃｍ−３の濃度でドープする。
【００３２】
第２実施形態において、ワイドギャップ半導体１０と金属層２０とを接合することによるバンドの変化は、第１実施形態と同様であるので図示は省略する。なお、第１実施形態においては不純物材料をワイドギャップ半導体１０全域にドープしているが、ワイドギャップ半導体１０全域にドープされた不純物材料はワイドギャップ半導体１０内においてキャリア（正孔または電子）を散乱するため、キャリアの移動度を低下させる原因になりうる。これに対して、第２実施形態のように、ワイドギャップ半導体１０に対して金属層２０との接合面から所定深さの範囲に限定して不純物をドープする場合には、ドープされた不純物材料によりキャリアが散乱されにくくなり、キャリアの移動度を高く保つことができる。このため、半導体素子として、より高い性能を発現することができる。
【実施例】
【００３３】
つづいて、本発明の実施例について、図２を参照しつつ説明する。いずれの実施例においても、上述の第１実施形態又は第２実施形態の構成とすることができる。積層方法、ドープ方法は、既知の方法によるためその説明は省略する。これらの構成によれば、金属層２０に印加する外部電圧を例えば１０Ｖとし、金属層２０の断面積を例えば０．５ｍｍ×０．５ｍｍとしたとき、キャリア電流密度１ｍＡ／ｃｍ２以上を実現することできる。
参照する図面において、図２は本発明の実施例にかかるガラス基板上の素子構造を示す概念図である。図２中に示す数値は、各層の膜厚（例：１００ｎｍｔは膜厚１００ｎｍの意味）である。なお、以下の実施例以外にも、従来は誘電体や磁性体などとしてのみ認識されていた材料を用いて新規な半導体素子を実現することができる。
【００３４】
＜実施例１＞
ワイドギャップ半導体１０としてＺｎＳｅを用いた場合の積層型のダイオードの素子構造の例（（１）〜（４））を以下に示す。
（１）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＺｎＳｅ：Ｃｌ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＺｎＳｅ（ワイドギャップ半導体１０）／ＺｎＳｅ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０（図２（ａ））
（２）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＺｎＳｅ：Ｃｌ，Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０（図２（ｂ））
ここで、Ｎｉの代わりにＣｕを用いると、いわゆるＣｕ−Ｇｒｅｅｎ、Ｃｕ−Ｒｅｄと
呼ばれる可視域発光を期待できる。すなわち、発光素子を実現することができる。
（３）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＺｎＳｅ：Ｃｌ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＺｎＳｅ（ワイドギャップ半導体１０、ＩｎＰナノ結晶含有）／ＺｎＳｅ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＩＴＯ（金属層（陽極）２０）／ガラス基板４０（図２（ｃ））
（４）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＺｎＳｅ：Ｃｌ，Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３，ＩｎＰナノ結晶含有）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０（図２（ｄ））
【００３５】
＜実施例２＞
ワイドギャップ半導体１０としてＺｎＳを用いた積層型ダイオードの素子構造の例（（１）〜（４））を示す。なお、積層構造は実施例１と同様であるため図示は省略する。
（１）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＺｎＳ：Ａｌ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＺｎＳ（ワイドギャップ半導体１０）／ＺｎＳ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０
（２）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＺｎＳ：Ａｌ，Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０１９，１×１０２０ｃｍ−３）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０
ここで、Ｎｉの代わりにＣｕを用いると、いわゆるＣｕ−Ｂｌｕｅ，Ｃｕ−Ｇｒｅｅｎ、Ｃｕ−Ｒｅｄと呼ばれる可視域発光を期待できる。すなわち、発光素子を実現することができる。
（３）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＺｎＳ：Ａｌ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＺｎＳ（ＩｎＰナノ結晶含有）／ＺｎＳ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０
（４）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＺｎＳ：Ａｌ，Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３，ＩｎＰナノ結晶含有）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０
【００３６】
＜実施例３＞
ワイドギャップ半導体１０としてＺｎＯを用いた積層型ダイオードの素子構造の例（（１）〜（５））を示す。ここでも、積層構造は実施例１と同様であるため図示は省略する。
（１）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＺｎＯ（ワイドギャップ半導体１０）／ＺｎＯ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０
（２）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＺｎＯ（ワイドギャップ半導体１０）／ＭｇＺｎＯ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０
（３）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＭｇＺｎＯ（ワイドギャップ半導体１０）／ＭｇＺｎＯ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０
（４）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＭｇＺｎＯ（ワイドギャップ半導体１０）／ｉ−ＭｇＺｎＯ（ワイドギャップ半導体１０、ＩｎＰナノ結晶含有）／ＭｇＺｎＯ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０
（５）Ａｌ層（陰極３０）／ｎ−ＭｇＺｎＯ（ワイドギャップ半導体１０）／ＩｎＰナノ結晶層／ＭｇＺｎＯ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１
０２０ｃｍ−３）／ＩＴＯ陽極（金属層２０）／ガラス基板４０
【００３７】
＜実施例４＞
単結晶基板上のエピタキシャル膜の構成例としては、以下の（１）〜（３）を挙げることができる。
（１）Ａｕ（金属層２０）／ＺｎＳｅ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＺｎＳｅ：Ｃｌ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ｎ−ＧａＡｓ単結晶基板
（２）Ａｕ（金属層２０）／ＺｎＳ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＺｎＳ：Ｉｎ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ｎ−ＧａＰ単結晶基板
（３）Ａｕ（金属層２０）／ＺｎＯ：Ｎｉ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＺｎＯ：Ｇａ（ワイドギャップ半導体１０、不純物材料のドープ濃度１×１０２０ｃｍ−３）／ＹＳＺ単結晶基板
【００３８】
＜実施例５＞
ワイドギャップ半導体１０としてＺｎＳｅを用いた平面型ダイオードの素子構造の例を図３（ａ）に示す。
この例では、金属層２０の材料としてＡｕを用い、ＺｎＳｅに不純物材料としてＮｉをドープしている。ドープ濃度は、１×１０２０ｃｍ−３である。
【００３９】
＜実施例６＞
ワイドギャップ半導体１０としてＺｎＳｅを用いたＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の例を図３（ｂ）に示す。
この例では、金属層２０の材料としてＡｕを用い、ＺｎＳｅに不純物材料としてＮｉをドープしている。ドープ濃度は、１×１０２０ｃｍ−３である。なお、ワイドギャップ半導体１０は、Ｓｉ基板上にＳｉＯ２膜を介して形成されている。また、Ｓｉ基板はゲート電極として働く。
【００４０】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電極構造において、ワイドギャップ半導体に不純物材料の一例としてのＮｉをドープした場合にワイドギャップ半導体と金属層を接合したときのバンドの変化の例を示すものであって、（ａ）は接合前の状態を、（ｂ）は接合後の状態を、（ｃ）は外部電場を印加した状態を、それぞれ示す概念図である。
【図２】本発明の実施例にかかるガラス基板上の素子構造を示す概念図である。
【図３】本発明の実施例にかかる素子構造を示す概念図であり、（ａ）はワイドギャップ半導体としてＺｎＳｅを用いた平面型ダイオードの素子構造を示し、（ｂ）はワイドギャップ半導体としてＺｎＳｅを用いたＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の素子構造を示す。
【符号の説明】
【００４２】
１０    ワイドギャップ半導体
１０ｃ  伝導帯端
１０ｆ  Ｎｉ準位（不純物準位）
１０ｖ  価電子帯端
２０    金属層
２０ｆ  フェルミ準位
Ｅｂ    結合エネルギー
Ｗｆ    仕事関数
ＶＬ    真空準位
【図１】
2008131022.tif 000003
【図２】
2008131022.tif 000004
【図３】
2008131022.tif 000005