(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、ｎ型ＧａＰ層、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｐ型ＧａＰ層を順次積層してなるＧａＰ発光素子用基板において、前記窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和が１×１０15ｃｍ-3以下であることを特徴とするＧａＰ発光素子用基板。
【請求項２】
ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、１層または複数層のｎ型ＧａＰバッファ層、ｎ型ＧａＰ層、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｐ型ＧａＰ層を順次積層してなるＧａＰ発光素子用基板において、前記窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和が１×１０15ｃｍ-3以下であることを特徴とするＧａＰ発光素子用基板。
【請求項３】
ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、１層または複数層のｎ型ＧａＰバッファ層、ｎ型ＧａＰ層、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｐ型ＧａＰ層を順次積層してなるＧａＰ発光素子用基板において、前記ｎ型ＧａＰバッファ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和が１×１０16ｃｍ-3以下であることを特徴とするＧａＰ発光素子用基板。
【請求項４】
窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和が１×１０15ｃｍ-3以下であることを特徴とする請求項３記載のＧａＰ発光素子用基板。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載のＧａＰ発光素子用基板から作製したＧａＰ発光素子。
【請求項６】
液相エピタキシャル成長法により、ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、ｎ型ＧａＰ層、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｐ型ＧａＰ層を順次積層するＧａＰ発光素子用基板の製造方法において、原料に用いるＧａメタルを前もって温塩酸で洗浄し続いて水洗および真空乾燥を行い、さらに水素雰囲気でベーキングして高純度化すること、または、製造装置の冶具に用いる黒鉛部材を、前もって熱処理炉で塩化水素雰囲気でベーキングすることにより、前記窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和を１×１０15ｃｍ-3以下とすることを特徴とするＧａＰ発光素子用基板の製造方法。
【請求項７】
液相エピタキシャル成長法により、ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、１層または複数層のｎ型ＧａＰバッファ層、ｎ型ＧａＰ層、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｐ型ＧａＰ層を順次積層するＧａＰ発光素子用基板の製造方法において、原料に用いるＧａメタルを前もって温塩酸で洗浄し続いて水洗および真空乾燥を行い、さらに水素雰囲気でベーキングして高純度化すること、または、製造装置の冶具に用いる黒鉛部材を、前もって熱処理炉で塩化水素雰囲気でベーキングすることにより、前記窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和を１×１０15ｃｍ-3以下とすることを特徴とするＧａＰ発光素子用基板の製造方法。
【請求項８】
液相エピタキシャル成長法により、ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、１層または複数層のｎ型ＧａＰバッファ層、ｎ型ＧａＰ層、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｐ型ＧａＰ層を順次積層するＧａＰ発光素子用基板の製造方法において、原料に用いるＧａメタルを前もって温塩酸で洗浄し続いて水洗および真空乾燥を行い、さらに水素雰囲気でベーキングして高純度化すること、または、製造装置の冶具に用いる黒鉛部材を、前もって熱処理炉で塩化水素雰囲気でベーキングすることにより、前記ｎ型ＧａＰバッファ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和を１×１０16ｃｍ-3以下とすることを特徴とするＧａＰ発光素子用基板の製造方法。
【請求項９】
窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和を１×１０15ｃｍ-3以下とすることを特徴とする請求項８記載のＧａＰ発光素子用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＧａＰ発光素子用基板に関し、特に高輝度で黄緑色発光するＧａＰ発光素子を製造する際に用いられるＧａＰ発光素子用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にＧａＰを使用した発光素子は、ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に複数のＧａＰ薄膜（エピタキシャル層）を液相あるいは気相でエピタキシャル成長し、同時に各エピタキシャル層に適切な種類と濃度の不純物を添加することによりエピタキシャル層内にｐｎ接合を形成し、ダイオード構造をもつ発光素子用基板を作製した後、これを素子化することによって、いわゆる発光ダイオードとして提供される。
【０００３】
ＧａＰは間接遷移型半導体であるため、ＧａＰを使用した発光素子は単純にｐｎ接合を形成しただけでは輝度が低い。
これを改善するために、黄緑色発光するＧａＰ発光素子用基板においては、ｐｎ接合のｎ層側に発光中心となる窒素をドープし、かつ、この発光層となるｎ層へのキャリヤの注入効率を上げるために、該ｎ層のキャリヤ濃度を３×１０16ｃｍ-3以下、接合のｐ側の層のキャリヤ濃度を２×１０17ｃｍ-3以上とした構造を作製することが一般的に行われている。
【０００４】
また、発光層の結晶欠陥により発光効率が低下することを抑制するために、ｎ型ＧａＰ基板上に１層または複数層のｎ型ＧａＰ層をバッファ層として積層し、該バッファ層上にｐｎ接合を含むエピタキシャル層を形成することにより、基板の結晶欠陥が発光層となる窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層へ伝搬することを低減した構造が一般に用いられている。
【０００５】
図１に一般的な黄緑色ＧａＰ発光素子用基板の構造を示す。図１に示すように、一般的な黄緑色ＧａＰ発光素子用基板は、ｎ型ＧａＰ単結晶基板１１上に１層または複数層のｎ型ＧａＰバッファ層１２、ｎ型ＧａＰ層１３、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層１４およびｐ型ＧａＰ層１５を順次積層した構造となっている。ここでバッファ層１２は、上記のように基板１１の結晶欠陥が発光層となる窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層１４へ伝搬することを抑制するためのものであり、設けられない場合もある。
【０００６】
エピタキシャル層を成長する手段として液相エピタキシャル法を用いる場合、ＧａＰ基板上にあらかじめＧａＰで飽和したＧａメタル溶液を配置し、その後温度を下げることによってＧａＰエピタキシャル層を基板上に析出させる方法と、低温でＧａＰ基板上にＧａＰが未飽和のＧａメタル溶液を配置し、その後昇温し高温で保持することによって基板表面をメルトバックしＧａメタルをＧａＰで飽和させ、これを前記の方法と同様に降温してＧａＰエピタキシャル層を基板上に析出させる方法とがある。
【０００７】
通常のＧａＰの液相エピタキシャル成長の場合、エピタキシャル成長を開始する温度は９００〜１０００℃であり、このような高温ではＧａＰ基板の表面から燐（Ｐ）が脱離して基板の結晶欠陥を増加させる恐れがある。そのため、液相エピタキシャル成長法による黄緑色発光するＧａＰ発光素子用基板の製造においては、後者の方法が多く採用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来、黄緑色ＧａＰ発光素子用基板の構造や成長方法を最適化する努力により、該基板から作製される黄緑色ＧａＰ発光素子の輝度の向上がなされてきた。
その結果、黄緑色ＧａＰ発光素子は広範囲に用いられるに至ったが、その応用範囲をさらに拡大するためには、さらなる高輝度発光素子の開発が望まれている。
【０００９】
本発明の目的は、本発明者の実験による新しい知見に基づき、発光効率を低下させる要因を抑制した黄緑色ＧａＰ発光素子用基板を提供することにより、得られる発光素子の輝度を向上することにある。
また、別の本発明の目的は、本発明者の実験による新しい知見に基づき、ｎ型ＧａＰバッファ層を有する黄緑色ＧａＰ発光素子用基板において、発光効率を低下させる要因を抑制することにより、得られる発光素子の輝度を向上することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるＧａＰ発光素子用基板は、ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、ｎ型ＧａＰ層、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｐ型ＧａＰ層を順次積層してなるＧａＰ発光素子用基板において、前記窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和が１×１０15ｃｍ-3以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係わる別のＧａＰ発光素子用基板は、ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、１層または複数層のｎ型ＧａＰバッファ層、ｎ型ＧａＰ層、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｐ型ＧａＰ層を順次積層してなるＧａＰ発光素子用基板において、前記窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和が１×１０15ｃｍ-3以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係わる別のＧａＰ発光素子用基板は、ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、１層または複数層のｎ型ＧａＰバッファ層、ｎ型ＧａＰ層、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｐ型ＧａＰ層を順次積層してなるＧａＰ発光素子用基板において、前記ｎ型ＧａＰバッファ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和が１×１０16ｃｍ-3以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係わる別のＧａＰ発光素子用基板は、ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、１層または複数層のｎ型ＧａＰバッファ層、ｎ型ＧａＰ層、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｐ型ＧａＰ層を順次積層してなるＧａＰ発光素子用基板において、前記ｎ型ＧａＰバッファ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和が１×１０16ｃｍ-3以下であり、かつ、前記窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和が１×１０15ｃｍ-3以下であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
従来、黄緑色発光するＧａＰ発光素子において、エピタキシャル層中に存在する不純物の硫黄（Ｓ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）が輝度低下の原因になることは知られており、これらの不純物元素を低減する努力がなされていた。
【００１５】
しかし、ガス配管材料であるステンレス鋼や或いはエピタキシャル成長用の冶具の部材である黒鉛材に含まれていて、液相エピタキシャル成長の溶媒であるＧａメタルに溶解してＧａＰエピタキシャル層内に混入する可能性があるＮｉ、Ｃｕ及びＦｅや、金属Ｇａに不純物として含まれるＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＣｒについては、余り関心を持たれておらず十分制御されていなかった。
【００１６】
上記のＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＣｒはいずれも第１遷移系列元素と呼ばれるグループに属する元素である。このグループの元素は互いに合金を形成するので、上に列挙した元素以外の第１遷移系列元素であるＴｉ、Ｖ及びＣｏもこれらの元素と共存している可能性がある。
以下ではこれらの第１遷移系列元素、すなわち、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕを総称して不純物遷移元素と呼ぶことにする。
【００１７】
これら不純物遷移元素が、３ｄ−３ｄ電子遷移が原因でＧａＰの禁制帯中に準位を形成することはジャーナル・オヴ・フィジックス  Ｃ：ソリッド・ステート・フィジックス（J.Phys.C:Solid State Phys.）、第１８巻、３６１５〜３６６１ページ（１９８５年）記載の総説にも示されているように、これまでに多くの研究で明らかになっている。
しかしながら、これらの不純物遷移元素によって形成される準位がＧａＰ発光素子の輝度にどのような影響を与えるかについては明らかにされていなかった。また、これまでの研究は上述のようにＧａＰ中の不純物遷移元素の電子構造解析のみであり、これらの元素の結晶構造（結晶性）に対する影響についての研究は皆無であった。
【００１８】
すなわち、上記不純物遷移元素のＧａＰへの固溶限界は１０17ｃｍ-3のオーダー（Ｍｎについては１０18〜１０19ｃｍ-3）であるので、従来はこれらの元素は故意にドープされない限り輝度には影響しないと考えられていたため、余り関心を持たれておらず十分制御されていなかった。
【００１９】
ところが本発明者は、黄緑色ＧａＰ発光素子用基板について、発光効率を低下させる要因を調べる目的で上記の不純物遷移元素濃度をＳＩＭＳ分析で定量した結果、図２に示すように発光層すなわち窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中の不純物遷移元素濃度と発光素子の輝度との間には相関があり、発光層中の上記各元素の濃度の総和が１０15ｃｍ-3以上になると輝度が低下することを見い出した。
【００２０】
これらの不純物遷移元素がＧａＰの禁制帯中に作るエネルギー準位の位置は上記の文献にも記載されているように必ずしも確定されていないが、図３に示すように、発光層中の不純物遷移元素濃度の総和が１０15ｃｍ-3以上になると応答速度が速くなっていることから、これらの元素は発光層中で非発光再結合中心となり輝度を低下させていると考えられる。
【００２１】
また、ｎ型ＧａＰバッファ層を有する黄緑色ＧａＰ発光素子用基板について、バッファ層中の不純物遷移元素濃度の総和と輝度の関係も同様に調査した結果、図４に示すようにバッファ層中の不純物遷移元素濃度と発光素子の輝度との間には相関があり、バッファ層中のこれらの元素も輝度を低下させる要因になっていることが明らかになった。
但し、この場合輝度低下が顕著になるのは不純物遷移元素濃度の総和が１０16ｃｍ-3以上になった場合で、発光層の場合よりも１桁高くなっていた。
【００２２】
発光層の場合とは異なりバッファ層は発光には直接寄与しない。従って、バッファ層中の不純物遷移元素により発光素子の輝度が低下する原因は、不純物遷移元素が非発光再結合中心となるためではなく、バッファ層中の不純物遷移元素によって、発光層からの光のうち基板側（素子裏面側）に達した後反射して表面へ向かう光の吸収が増加することにあるものと考えられる。
【００２３】
以上の知見から、発光層あるいはバッファ層中の不純物遷移元素の濃度の和を、発光層では１×１０15ｃｍ-3以下、バッファ層では１×１０16ｃｍ-3以下に抑えることによって、黄緑色ＧａＰ発光素子の輝度が向上することが明らかになった。
【００２４】
【作用】
発光層すなわち窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和を１×１０15ｃｍ-3以下とすることにより、発光層中の非発光再結合中心の濃度を低減し、黄緑色ＧａＰ発光素子の輝度を向上することが出来る。
また、ｎ型ＧａＰバッファ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和を１０16ｃｍ-3以下とすることにより、バッファ層による光の吸収を低減し、黄緑色ＧａＰ発光素子の輝度を向上することが出来る。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明に係わる黄緑色ＧａＰ発光素子用基板の実施例について詳細に説明する。
【００２６】
まず、図５に従ってｎ型ＧａＰ単結晶基板１１にｎ型ＧａＰバッファ層１２を成長する方法について説明する。
バッファ層１２を成長するための液相エピタキシャル成長炉内において、水素雰囲気中１０３０℃で、図５（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＰ基板１１上にｎ型不純物として適量のシリコン（Ｓｉ）と飽和量のＧａＰを含むＧａ溶液１６を配置する。
その後、系の温度を一旦１０４０℃まで昇温してｎ型ＧａＰ基板１１の表面をメルトバックした後、系の温度を降温することによってＧａＰをＧａ溶液１６よりｎ型ＧａＰ基板１１上に析出させて、図５（ｂ）に示すようにｎ型ＧａＰバッファ層１２を成長させる。
その後、バッファ層１２が形成されたｎ型ＧａＰ基板１１をＧａ溶液１６より分離して成長を終了する。バッファ層１２を複数層成長する際にはこの工程を繰り返す。
以上の工程で層厚約１００μｍ、キャリヤ濃度約２×１０17ｃｍ-3のｎ型ＧａＰバッファ層が形成される。
【００２７】
上記のｎ型ＧａＰバッファ層形成工程において、バッファ層に不純物遷移元素が混入する経路としては、黒鉛、石英などの冶具やＧａ溶液に用いたＧａメタルなどの原料、或いはガス配管等に含まれる不純物遷移元素が、バッファ層形成工程でＧａ溶液を介して該バッファ層内に取り込まれることが考えられる。
従って、不純物遷移元素の混入を防ぐためには高純度の原材料を使用することが必要なのは言うまでもない。
さらに本発明者は、特にＧａＰバッファ層形成工程でＧａ溶液に用いるＧａメタルについて、該Ｇａメタルを前もって温塩酸で洗浄し続いて水洗および真空乾燥を行い、さらに水素雰囲気でベーキングして高純度化した後、ｎ型ＧａＰバッファ層形成工程で用いることにより、効果的に不純物遷移元素の混入を防ぐことができることを見い出した。
また、冶具に用いる黒鉛部材については、熱処理炉で塩化水素雰囲気でベーキングした後ＧａＰバッファ層形成工程で用いることが、不純物遷移元素の混入を防止するために効果的であることを見い出した。
その結果、以上の方法を用いることにより、ｎ型ＧａＰバッファ層中のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕの濃度の和を１０16ｃｍ-3以下とすることが出来た。
【００２８】
次に図６に従って、上述の方法でｎ型ＧａＰバッファ層を積層したｎ型ＧａＰ基板上に、ｐｎ接合を含むエピタキシャル層を形成する方法について説明する。
【００２９】
まず、図６（ａ）に示すように、水素雰囲気中６００℃で基板17上にＧａＰが未飽和のＧａ溶液１８を配置する。ここで基板１７はｎ型ＧａＰバッファ層を積層したｎ型ＧａＰ基板である。
次に、系の温度を９８０℃まで昇温し一定時間保持する。この工程によってバッファ層を積層したｎ型ＧａＰ基板１７の表面がメルトバックされて、Ｇａ溶液１８は９８０℃における飽和量のＧａＰを含んだ状態になる。同時にバッファ層中のシリコンあるいは反応管などの石英部材が水素により還元されて生成したシリコンがＧａ溶液１８に溶け込む。このシリコンが以降のＧａＰエピタキシャル層のｎ型不純物となる。
次に系の温度を９６０℃まで降温して、基板１７上に図６（ｂ）に示すようにｎ型ＧａＰ層１３を積層する。
次に系の温度を９６０℃に保った状態で、雰囲気ガス中にアンモニア（ＮＨ3 ）を添加する。このアンモニアが分解してＧａ溶液１８に窒素が添加される。その後系の温度を９００℃まで降温することによって、図６（ｃ）に示すように発光層すなわち窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層14を積層する。
発光層１４中に取り込まれた窒素は、ＧａＰ中の燐（Ｐ）と置換し発光中心となる。またＧａ溶液１８に添加された窒素は、Ｇａ溶液１８中のシリコンと結合して溶液中のシリコン濃度を下げる働きがあるため、発光層１４のキャリヤ濃度を下げることが出来る。
次に、本成長工程に用いたエピタキシャル炉のガス上流側に隣接して設けたサブ炉を７５０℃に加熱し、ここに金属亜鉛を導入して亜鉛蒸気を発生させ、これをエピタキシャル炉に導入することによってＧａ溶液１８に亜鉛を添加する。その後さらに系の温度を降温させることによって、図６（ｄ）に示したように発光層１４上にｐ型ＧａＰ層１５を成長する。その後、基板とＧａ溶液とを分離する。
【００３０】
以上の手順によって、ｎ型ＧａＰバッファ層を積層したｎ型ＧａＰ基板上に、ｐｎ接合を含むエピタキシャル層を形成することが出来る。その結果、ダイオード構造をもつ発光素子用基板を作製することが出来る。
なお、同様の方法を用いて、バッファ層を積層していないｎ型ＧａＰ基板上に直接、ｐｎ接合を含むエピタキシャル層を形成することも出来る。この場合、上記の方法で用いたｎ型ＧａＰバッファ層を積層したｎ型ＧａＰ基板の替わりに、バッファ層を積層していないｎ型ＧａＰ基板を用いれば良い。
【００３１】
上記のｐｎ接合を含むエピタキシャル層を形成する工程において、発光層に不純物遷移元素が混入する経路としては、ｎ型ＧａＰバッファ層の形成工程と同様に、黒鉛、石英などの冶具やＧａ溶液に用いるＧａメタルなどの原料、或いはガス配管等に含まれる不純物遷移元素が、ｐｎ接合を含むエピタキシャル層の形成工程でＧａ溶液を介して該ｐｎ接合を含むエピタキシャル層内に取り込まれることが考えられる。
従って不純物遷移元素の混入を防ぐためには、上に述べたｎ型ＧａＰバッファ層の形成工程における不純物遷移元素の混入を防止する方法と同様にして、Ｇａメタルの高純度化および黒鉛部材の純化を行うことが効果的である。
また、バッファ層を積層したｎ型ＧａＰ基板を用いた場合には、バッファ層からの不純物遷移元素の混入もあるので、前述の方法によりｎ型ＧａＰバッファ層中の不純物遷移元素の濃度を低減しておくことが有効である。
【００３２】
以上のようにして作製された黄緑色ＧａＰ発光素子用基板を素子化することによって、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｎ型ＧａＰバッファ層中の不純物遷移元素の濃度を低減した黄緑色ＧａＰ発光素子が得られた。
【００３３】
図７に、上記の方法によりｎ型ＧａＰバッファ層中および窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中の不純物遷移元素の濃度をそれぞれ１×１０16ｃｍ-3以下および１×１０15ｃｍ-3以下としたＧａＰ発光素子用基板から得られた黄緑色ＧａＰ発光素子と、従来の不純物遷移元素の濃度を制御しなかったＧａＰ発光素子用基板から得られた黄緑色ＧａＰ発光素子の輝度の平均値と最大値、最小値及び平均輝度±σの範囲を示した。
この結果から、不純物遷移元素の濃度を低減することにより、発光素子の平均輝度が２０％程度向上したことがわかる。
【００３４】
なお、本実施例においては、ｎ型ＧａＰバッファ層中および窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中の不純物遷移元素の濃度をそれぞれ１×１０16ｃｍ-3以下および１×１０15ｃｍ-3以下としたＧａＰ発光素子用基板について述べたが、ｎ型ＧａＰバッファ層或いは窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層のいずれか一方の層中の不純物遷移元素の濃度を前記の値以下に下げるだけでも、従来のＧａＰ発光素子と比較して輝度の向上した黄緑色ＧａＰ発光素子を得ることが出来る。
また、ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、ｎ型ＧａＰ層、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層およびｐ型ＧａＰ層を順次積層したＧａＰ発光素子用基板については、窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層中の不純物遷移元素の濃度を１×１０15ｃｍ-3以下とすることにより、従来のＧａＰ発光素子と比較して輝度の向上した黄緑色ＧａＰ発光素子を得ることが出来る。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、得られる発光素子の輝度が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な黄緑色ＧａＰ発光素子用基板の構造を示した図。
【図２】発光層中の不純物遷移元素濃度の総和と輝度の関係を示した図。
【図３】発光層中の不純物遷移元素濃度の総和と応答速度の関係を示した図。
【図４】バッファ層中の不純物遷移元素濃度の総和と輝度の関係を示した図。
【図５】ｎ型ＧａＰバッファ層の成長工程を示した図。
【図６】ｐｎ接合を含むエピタキシャル層を形成する工程を示した図。
【図７】本発明に係わるＧａＰ発光素子用基板と従来のＧａＰ発光素子用基板から得られた発光素子の輝度の平均値と最大値、最小値及び平均輝度±σの範囲を示した図。
【符号の説明】
１１  ｎ型ＧａＰ単結晶基板
１２  ｎ型ＧａＰバッファ層
１３  ｎ型ＧａＰ層
１４  窒素をドープしたｎ型ＧａＰ層（発光層）
１５  ｐ型ＧａＰ層
１６  Ｇａ溶液
１７  ｎ型ＧａＰバッファ層を積層したｎ型ＧａＰ基板
１８  Ｇａ溶液
【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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