Ｇａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法
【課題】β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の導電性制御を効率よく行うことができるＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法を提供する。
【解決手段】ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板と、このｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板の上に、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層、活性層、ｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層およびｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層とを備えた発光素子において、Ｓｉ濃度を１×１０−５〜１ｍｏｌ％に変化させることにより、抵抗率が２．０×１０−３〜８×１０２Ωｃｍ、キャリア濃度が５．５×１０１５〜２．０×１０１９／ｃｍ３の範囲に制御するものである。
【解決手段】ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板と、このｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板の上に、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層、活性層、ｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層およびｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層とを備えた発光素子において、Ｓｉ濃度を１×１０−５〜１ｍｏｌ％に変化させることにより、抵抗率が２．０×１０−３〜８×１０２Ωｃｍ、キャリア濃度が５．５×１０１５〜２．０×１０１９／ｃｍ３の範囲に制御するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｇａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法に関し、特に、Ｇａ２Ｏ３系単結晶の導電性制御を効率よく行うことができるＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外領域での発光素子は、水銀フリーの蛍光灯の実現、クリーンな環境を提供する光触媒、より高密度記録を実現する新世代ＤＶＤ等で特に大きな期待がもたれている。このような背景から、ＧａＮ系青色発光素子が実現されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１には、サファイア基板と、サファイア基板上に形成されたバッファ層と、バッファ層上に形成されたｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層のｎ型クラッド層と、ノンドープ活性層と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層のｐ型クラッド層と、高キャリア濃度のｐ型コンタクト層とを備える発光素子が記載されている。この従来のＧａＮ系青色発光素子は、発光波長３７０ｎｍで発光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７７８４０５号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のＧａＮ系青色発光素子では、バンドギャップの関係でさらに短波長の紫外領域で発光する発光素子を得るのが困難である。
【０００６】
そこで、近年、バンドギャップがより大きく、紫外領域で発光する可能性がある物質としてβ−Ｇａ２Ｏ３が期待されている。β−Ｇａ２Ｏ３バルク単結晶は、ＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｏｎｅ）法により得られており、ウエーハ加工することにより、半導体として利用することができる。ＦＺ法により得られたβ−Ｇａ２Ｏ３バルク単結晶はｎ型導電性を示す。
【０００７】
ところで、Ｇａ２Ｏ３系単結晶を基板あるいは薄膜として使用する場合、導電性を必要とする場合には抵抗率を制御する必要があるが、従来は意図的に不純物をドーピングしなくてもＧａ２Ｏ３系単結晶の基板あるいは薄膜は、ｎ型導電性を示すので、広範に渡る抵抗率の制御が困難であった。
【０００８】
一方、高絶縁性を必要とする場合もあるが、従来は高絶縁性のＧａ２Ｏ３系単結晶の基板あるいは薄膜を作ることは困難であった。酸素欠陥濃度を減少させ、絶縁性を上げるために、例えば、空気中で温度９００℃で６日間のアニ−ルを必要とした。
【０００９】
従って、本発明の目的は、Ｇａ２Ｏ３系単結晶の導電性制御を効率よく行うことができるＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法を提供することにある。
【００１０】
さらに、本発明の目的は、高絶縁性のＧａ２Ｏ３系単結晶を作製することができるＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、Ｇａ２Ｏ３系単結晶に所定のドーパントを添加することにより所望の抵抗率を得ることを特徴とするＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法を提供する。
【００１２】
前記所定のドーパントは、前記Ｇａ２Ｏ３系単結晶を高抵抗化させるII族元素であることが好ましい。
【００１３】
前記II族元素は、Ｍｇ、ＢｅまたはＺｎであることが好ましい。
【００１４】
所定量の前記II族元素を添加することにより、前記所望の抵抗率として１．０×１０３Ωｃｍ以上を得ることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、Ｇａ２Ｏ３系単結晶からなる基板あるいは薄膜を成長させる過程において不純物として含まれているＳｉによってｎ型導電性が付与されていることを見出したので、Ｓｉを除去することによって、Ｇａ２Ｏ３系単結晶を高純度化し、ドーパントの添加濃度に応じて抵抗率を可変することが可能となった。
【００１６】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、ドーパントとしてＩＶ族元素であるＳｉ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＴｉまたはＺｒを用いることとしたため、Ｇａと置換することによりｎ型導電性を示す基板または薄膜を形成することができる。
【００１７】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、所望の抵抗率として２．０×１０−３〜８．０×１０２Ωｃｍである低抵抗の基板または薄膜を製作することができるため、種々の発光素子の基板または薄膜として使用することができる。
【００１８】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、Ｇａ２Ｏ３系単結晶のキャリア濃度を５．５×１０１５〜２．０×１０１９／ｃｍ３に制御することができるため、所望のキャリア濃度に設定することができるので、発光素子の電気的特性を均一化することができる。
【００１９】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、ドーパントとしてII族元素であるＭｇ、ＢｅまたはＺｎを使用することとしたため、容易に絶縁性とすることができ、絶縁性が要求される用途に用いることができる。
【００２０】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、II族元素を添加することにより、所望の抵抗率として１．０×１０３Ωｃｍ以上の高抵抗率のＧａ２Ｏ３系単結晶基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の断面図である。
【図２】ｎ型ドーパントとしてＳｉを使用したときのドーパント濃度とキャリア濃度および抵抗率との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子を示す。この発光素子１は、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶からなるｎ型導電性を示すｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板５０に、ｎ型導電性を示すｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１、β−Ｇａ２Ｏ３からなる活性層５２、ｐ型導電性を示すｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３、およびβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶からなるｐ型導電性を示すｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４を順次積層したものである。
【００２３】
また、この発光素子１は、このｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４の上面に形成される透明電極４と、透明電極４の上面の一部に形成されるパッド電極６と、ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板５０の下面の全面に形成されるｎ側電極３７とを備える。パッド電極６は、例えばＰｔから形成され、パッド電極６にワイヤ８が接合部９を介して接合されており、ｎ側電極３７は、例えば、Ａｕから形成される。
【００２４】
この発光素子１は、接着剤８１あるいは金属ペーストを介してプリント基板８０に搭載されて図示しないプリン配線に接続される。
【００２５】
ここで、ｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３のキャリア濃度よりｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４のキャリア濃度を高く形成する。また、同様に、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１のキャリア濃度よりｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板５０のキャリア濃度を高く形成する。
【００２６】
β−Ｇａ２Ｏ３活性層５２は、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１およびｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３によりサンドイッチ状に挟まれたダブルへテロ接合とされており、活性層５２は、各クラッド層５１、５３のバンドギャップよりも小さなバンドギャップを有するβ−Ｇａ２Ｏ３により形成する。
【００２７】
以下、この実施の形態について説明する。
（１）ｎ型導電性を示すβ−Ｇａ２Ｏ３基板の製作および導電率制御
基板がｎ型導電性を示すためには、基板中のＧａがｎ型ドーパントと置換される必要がある。Ｇａがｎ型ドーパントと置換されるガリウム置換型ｎ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒが挙げられる。
【００２８】
ｎ型導電性を示す基板は、以下のように製作する。まず、ＦＺ法によりβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶を形成する。すなわち、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶とｎ型ドーパントであるＨｆやＳｉ等を含むβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材とを別個に準備し、石英管中でβ−Ｇａ２Ｏ３種結晶とβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材とを接触させてその部位を加熱し、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶とβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材との接触部分で両者を溶融する。溶解したβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材をβ−Ｇａ２Ｏ３種結晶とともに結晶化させると、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶上にｎ型ドーパントであるＨｆやＳｉを含むβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶が生成される。次に、このβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶に切断等の加工を施すことにより、導電率が制御されたｎ型導電性を示す基板が得られる。ここで、β−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材は、不純物としてのＳｉ濃度の低いもの、例えば、６Ｎのものを用いる。
【００２９】
β−Ｇａ２Ｏ３からなるｎ型導電性を示す基板の導電率を制御する方法には、ＦＺ法によりＨｆ、Ｓｉ等を含むｎ型ドーパント濃度を制御する方法が挙げられる。
【００３０】
（２）ｎ型導電性を示す薄膜の製作および導電率制御
ｎ型導電性を示す薄膜は、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法等の物理的気相成長法、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマＣＶＤ等の化学的気相成長法等により形成することができる。
【００３１】
ＰＬＤ法による成膜を説明する。ｎ型導電性を示すためには、薄膜中のＧａが少なくともｎ型ドーパントと置換される必要がある。Ｇａがｎ型ドーパントと置換されるガリウム置換型ｎ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒが挙げられる。
【００３２】
ＰＬＤ法において、ガリウム置換型ｎ型ドーパントをドープする方法には、β−Ｇａ２Ｏ３とｎ型ドーパントの酸化物との焼結体よりなるターゲット、β−Ｇａ２Ｏ３とｎ型ドーパントの酸化物の固溶体単結晶よりなるターゲットを用いる方法がある。
【００３３】
β−Ｇａ２Ｏ３からなるｎ型導電性を示す薄膜の導電率をＰＬＤ法において制御する方法では、β−Ｇａ２Ｏ３とｎ型ドーパント酸化物の成分比を変える方法がある。
【００３４】
図２は、ｎ型ドーパントとしてＳｉを使用したときのドーパント濃度とキャリア濃度および抵抗率との関係を示す。Ｓｉ濃度を例えば、１×１０−５〜１ｍｏｌ％に変化させることにより、抵抗率が２．０×１０−３〜８×１０２Ωｃｍ、キャリア濃度が５．５×１０１５〜２．０×１０１９／ｃｍ３の範囲の値となる。このことから、ドーパント濃度を制御することにより、抵抗率およびキャリア濃度を変えることができる。なお、５．５×１０１５という低キャリア濃度が得られたのは、６Ｎという高純度のβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材を使用したこと、およびいわゆるクリーンルーム内にＦＺ法またはＰＬＤ法を行う装置を設置し、また、必要なガス、器具等も清浄なものを使用したこと等によるものである。
【００３５】
上述したｎ型ドーパントの中で、Ｈｆ、ＳｉおよびＳｎが特に良好な制御性を示すことを確認した。
【００３６】
（３）ｐ型導電性を示す薄膜の製造方法
ｐ型導電性を示す薄膜は、ＰＬＤ法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法等の物理的気相成長法、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の化学的気相成長法等により成膜することができる。
【００３７】
ＰＬＤ法による成膜を説明する。ｐ型導電性を示すためには、薄膜中のＧａがｐ型ドーパントと置換されるか、薄膜中の酸素がｐ型ドーパントと置換されるか、Ｇａ欠陥によらなければならない。
Ｇａがｐ型ドーパントと置換されるガリウム置換型ｐ型ドーパントとして、Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ等が挙げられる。酸素がｐ型ドーパントと置換される酸素置換型ｐ型ドーパントとして、Ｐ等が挙げられる。
【００３８】
ＰＬＤ法によりガリウム置換型ｐ型ドーパントをドープする方法および酸素置換型ｐ型ドーパントをドープする方法は、薄膜成長工程でｐ型ドーパントをドープする方法である。ｐ型ドーパントをドープする方法には、下記の方法がある。すなわち、Ｇａとｐ型ドーパントの合金からなるターゲット、β−Ｇａ２Ｏ３とｐ型ドーパントの酸化物との焼結体からなるターゲット、β−Ｇａ２Ｏ３とｐ型ドーパントの酸化物との固溶体単結晶からなるターゲット、またはＧａ金属からなるターゲットおよびｐ型ドーパントからなるターゲットを用いる方法等がある。
【００３９】
また、Ｇａ欠陥によりＰ型導電性を示す薄膜は、ターゲットとしてＧａ金属、β−Ｇａ２Ｏ３焼結体、あるいはβ−Ｇａ２Ｏ３結晶（単結晶、多結晶）を用い、プラズマガンによりラジカルにされたＮ２Ｏの雰囲気中で成膜することにより作製できる。
【００４０】
（５）電極
電極は、オーミック接触が得られる材料で形成される。例えば、ｎ型導電性を示す薄膜あるいは基板には、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ等の金属単体、これらのうち少なくとも２種の合金（例えば、Ａｕ−Ｇｅ合金）、これらを２層構造に形成するもの（例えば、Ａｌ／Ｔｉ、Ａｕ／Ｎｉ、Ａｕ／Ｃｏ）、あるいはＩＴＯを用いる。ｐ型導電性を示す薄膜あるいは基板には、Ａｕ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎ等の金属単体、これらのうち少なくとも２種の合金（例えば、Ａｕ−Ｚｎ合金、Ａｕ−Ｂｅ合金）、これらを２層構造に形成するもの （例えば、Ｎｉ／Ａｕ）あるいはＩＴＯを用いる。
【００４１】
本発明の第１の実施の形態に係る発光素子によれば、下記の効果を奏する。
（イ）ドーパント濃度を制御することにより、抵抗率およびキャリア濃度を変えることができるため、所望のキャリア濃度を有する薄膜や基板を製作することができる。
（ロ）発光素子１の基板抵抗が小さくなり、順方向電圧Ｖｆが小さくなる。
（ハ）ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板５０は、導電性を有するため、基板の上下から電極を取り出す垂直型の構造をとることができるので、層構成、製造工程の簡素化を図ることができる。
（ニ）発光光は、透明電極４を透過して上方に出射する出射光７０として外部に射出する他、ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板５０の下面の方に向う発光光７１は、例えば、ｎ側電極３７あるいは接着剤８１により反射させられて上方に出射するため、出射光７０のみを出射するものと比べて、発光強度が増大する。
【００４２】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子を示す。この発光素子１は、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶からなる絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板５５に、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶からなるｎ型導電性を示すｎ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５６、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１、β−Ｇａ２Ｏ３からなる活性層５２、ｐ型導電性を示すｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３、およびβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶からなるｐ型導電性を示すｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４を順次積層したものである。
【００４３】
また、この発光素子１は、ｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４に形成される透明電極４と、透明電極４の一部に形成されるパッド電極６と、ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５６の上に形成されるｎ側電極３７とを備える。パッド電極６は、例えば、Ｐｔから形成され、ワイヤ８が接合部９によって接続され、ｎ側電極３７は、例えば、Ａｕから形成され、ワイヤ５８が接合部５９によって接続される。
【００４４】
この発光素子１は、接着剤８１あるいは金属ペーストを介してプリント基板８０に搭載され、プリント基板８０法のプリント配線に接続される。
【００４５】
ここで、ｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３のキャリア濃度よりｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４のキャリア濃度を高く形成し、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１のキャリア濃度よりｎ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５６のキャリア濃度を高く形成する。
【００４６】
β−Ｇａ２Ｏ３活性層５２は、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１およびｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３によりサンドイッチ状に挟まれたダブルへテロ接合とされており、各クラッド層５１、５３のバンドギャップよりも小さなバンドギャップを有するβ−Ｇａ２Ｏ３で形成される。
【００４７】
（６）絶縁型基板の製造方法
絶縁型基板は、以下のように製作する。まず、ｎ型導電性を示す基板の製造方法と同様に、ＦＺ法による。すなわち、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶と不純物としてのＳｉ濃度の低い高純度のβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材とを別個に準備し、石英管中でβ−Ｇａ２Ｏ３種結晶とｐ型ドーパントであるＭｇ、ＢｅまたはＺｎを含むβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材とを接触させてその部位を加熱し、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶とβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材との接触部分で両者を溶融する。溶解したβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材をβ−Ｇａ２Ｏ３種結晶とともに結晶化させると、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶上にＭｇを含むβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶が生成される。次に、このβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶に切断等の加工を施すことにより、絶縁性を示す基板が得られる。ここで、Ｍｇの添加量が、０．０１ｍｏｌ％および０．０５ｍｏｌ％のとき、得られた基板の抵抗値は、１０００ＭΩ以上であり、絶縁性を示した。ＢｅおよびＺｎを添加したときもβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶は、絶縁性を示した。
【００４８】
この第２の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）ｐ型ドーパントを添加することにより絶縁性を有する薄膜や基板を製作することができるため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶でＭＩＳ構造の発光素子を製作することがで得きる。
（ロ）この発光素子１は、発光素子１の基板抵抗が小さくなり、順方向電圧Ｖｆが小さくなる。
（ハ）活性層５２を形成するβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶が有する広いバンドギャップにより短波長、例えば、２６０ｎｍの発光が可能となる。
（ニ）絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板５５およびｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１は、β−Ｇａ２Ｏ３を主体に構成されているので、バッファ層を不要にすることが可能となり、結晶性の高いｎ型層を形成することができる。
（ホ）絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板５５が、発光領域で透過性が高いので、光の取り出し効率を高くすることができる。
（ヘ）発光光は、透明電極４を透過して上方に出射する出射光７０として外部に射出する他、絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板５５の下面の方に向う発光光７１は、例えば、接着剤８１により反射させられて上方に出射する。従って、発光光７１が直接外部に出射するのと比べて、発光強度が増大する。
（ト）絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板５５や各層５１、５２、５４、５６に酸化物系β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を用いているため、高温の大気中でも安定に動作する発光素子を形成することができる。
（チ）プリント基板やリードフレームとの接続方法が、フリップチップ・ボンディングが可能となるので、発光領域からの発熱を効率よくプリント基板や、リードフレームに逃がすことができる。
【００４９】
第１および第２の実施の形態において、β−Ｇａ２Ｏ３を使用する場合について説明したが、他のタイプのＧａ２Ｏ３であってもよい。
【００５０】
また、第１および第２の実施の形態において、発光素子について説明したが、入射光を電気信号に変換するフォトセンサにも適用することができる。
【００５１】
また、活性層５２は、β−ＧａＩｎＯ３により形成してもよい。この時クラッド層としてβ−Ｇａ２Ｏ３で形成しても良い。また活性層５２として、発光効率を高めることができる量子井戸構造のものであってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 発光素子
２ ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板
４ 透明電極
５ 電極
６ パッド電極
８ ワイヤ
９ 接合層
３７ ｎ側電極
５０ ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板
５１ ｎ型ＡｌＧａＯ３クラッド層
５２ β−Ｇａ２Ｏ３活性層
５３ ｐ型β−Ｇａ２Ｏ３クラッド層
５４ ｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層
５５ 絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板
５６ ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層
５８ ワイヤ
５９ 説合部
７０ 出射光
７１ 発光光
８０ プリント基板
８１ 接着剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｇａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法に関し、特に、Ｇａ２Ｏ３系単結晶の導電性制御を効率よく行うことができるＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外領域での発光素子は、水銀フリーの蛍光灯の実現、クリーンな環境を提供する光触媒、より高密度記録を実現する新世代ＤＶＤ等で特に大きな期待がもたれている。このような背景から、ＧａＮ系青色発光素子が実現されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１には、サファイア基板と、サファイア基板上に形成されたバッファ層と、バッファ層上に形成されたｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層のｎ型クラッド層と、ノンドープ活性層と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層のｐ型クラッド層と、高キャリア濃度のｐ型コンタクト層とを備える発光素子が記載されている。この従来のＧａＮ系青色発光素子は、発光波長３７０ｎｍで発光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７７８４０５号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のＧａＮ系青色発光素子では、バンドギャップの関係でさらに短波長の紫外領域で発光する発光素子を得るのが困難である。
【０００６】
そこで、近年、バンドギャップがより大きく、紫外領域で発光する可能性がある物質としてβ−Ｇａ２Ｏ３が期待されている。β−Ｇａ２Ｏ３バルク単結晶は、ＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｏｎｅ）法により得られており、ウエーハ加工することにより、半導体として利用することができる。ＦＺ法により得られたβ−Ｇａ２Ｏ３バルク単結晶はｎ型導電性を示す。
【０００７】
ところで、Ｇａ２Ｏ３系単結晶を基板あるいは薄膜として使用する場合、導電性を必要とする場合には抵抗率を制御する必要があるが、従来は意図的に不純物をドーピングしなくてもＧａ２Ｏ３系単結晶の基板あるいは薄膜は、ｎ型導電性を示すので、広範に渡る抵抗率の制御が困難であった。
【０００８】
一方、高絶縁性を必要とする場合もあるが、従来は高絶縁性のＧａ２Ｏ３系単結晶の基板あるいは薄膜を作ることは困難であった。酸素欠陥濃度を減少させ、絶縁性を上げるために、例えば、空気中で温度９００℃で６日間のアニ−ルを必要とした。
【０００９】
従って、本発明の目的は、Ｇａ２Ｏ３系単結晶の導電性制御を効率よく行うことができるＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法を提供することにある。
【００１０】
さらに、本発明の目的は、高絶縁性のＧａ２Ｏ３系単結晶を作製することができるＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、Ｇａ２Ｏ３系単結晶に所定のドーパントを添加することにより所望の抵抗率を得ることを特徴とするＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法を提供する。
【００１２】
前記所定のドーパントは、前記Ｇａ２Ｏ３系単結晶を高抵抗化させるII族元素であることが好ましい。
【００１３】
前記II族元素は、Ｍｇ、ＢｅまたはＺｎであることが好ましい。
【００１４】
所定量の前記II族元素を添加することにより、前記所望の抵抗率として１．０×１０３Ωｃｍ以上を得ることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、Ｇａ２Ｏ３系単結晶からなる基板あるいは薄膜を成長させる過程において不純物として含まれているＳｉによってｎ型導電性が付与されていることを見出したので、Ｓｉを除去することによって、Ｇａ２Ｏ３系単結晶を高純度化し、ドーパントの添加濃度に応じて抵抗率を可変することが可能となった。
【００１６】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、ドーパントとしてＩＶ族元素であるＳｉ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＴｉまたはＺｒを用いることとしたため、Ｇａと置換することによりｎ型導電性を示す基板または薄膜を形成することができる。
【００１７】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、所望の抵抗率として２．０×１０−３〜８．０×１０２Ωｃｍである低抵抗の基板または薄膜を製作することができるため、種々の発光素子の基板または薄膜として使用することができる。
【００１８】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、Ｇａ２Ｏ３系単結晶のキャリア濃度を５．５×１０１５〜２．０×１０１９／ｃｍ３に制御することができるため、所望のキャリア濃度に設定することができるので、発光素子の電気的特性を均一化することができる。
【００１９】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、ドーパントとしてII族元素であるＭｇ、ＢｅまたはＺｎを使用することとしたため、容易に絶縁性とすることができ、絶縁性が要求される用途に用いることができる。
【００２０】
本発明のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法によれば、II族元素を添加することにより、所望の抵抗率として１．０×１０３Ωｃｍ以上の高抵抗率のＧａ２Ｏ３系単結晶基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の断面図である。
【図２】ｎ型ドーパントとしてＳｉを使用したときのドーパント濃度とキャリア濃度および抵抗率との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子を示す。この発光素子１は、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶からなるｎ型導電性を示すｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板５０に、ｎ型導電性を示すｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１、β−Ｇａ２Ｏ３からなる活性層５２、ｐ型導電性を示すｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３、およびβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶からなるｐ型導電性を示すｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４を順次積層したものである。
【００２３】
また、この発光素子１は、このｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４の上面に形成される透明電極４と、透明電極４の上面の一部に形成されるパッド電極６と、ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板５０の下面の全面に形成されるｎ側電極３７とを備える。パッド電極６は、例えばＰｔから形成され、パッド電極６にワイヤ８が接合部９を介して接合されており、ｎ側電極３７は、例えば、Ａｕから形成される。
【００２４】
この発光素子１は、接着剤８１あるいは金属ペーストを介してプリント基板８０に搭載されて図示しないプリン配線に接続される。
【００２５】
ここで、ｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３のキャリア濃度よりｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４のキャリア濃度を高く形成する。また、同様に、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１のキャリア濃度よりｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板５０のキャリア濃度を高く形成する。
【００２６】
β−Ｇａ２Ｏ３活性層５２は、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１およびｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３によりサンドイッチ状に挟まれたダブルへテロ接合とされており、活性層５２は、各クラッド層５１、５３のバンドギャップよりも小さなバンドギャップを有するβ−Ｇａ２Ｏ３により形成する。
【００２７】
以下、この実施の形態について説明する。
（１）ｎ型導電性を示すβ−Ｇａ２Ｏ３基板の製作および導電率制御
基板がｎ型導電性を示すためには、基板中のＧａがｎ型ドーパントと置換される必要がある。Ｇａがｎ型ドーパントと置換されるガリウム置換型ｎ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒが挙げられる。
【００２８】
ｎ型導電性を示す基板は、以下のように製作する。まず、ＦＺ法によりβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶を形成する。すなわち、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶とｎ型ドーパントであるＨｆやＳｉ等を含むβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材とを別個に準備し、石英管中でβ−Ｇａ２Ｏ３種結晶とβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材とを接触させてその部位を加熱し、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶とβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材との接触部分で両者を溶融する。溶解したβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材をβ−Ｇａ２Ｏ３種結晶とともに結晶化させると、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶上にｎ型ドーパントであるＨｆやＳｉを含むβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶が生成される。次に、このβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶に切断等の加工を施すことにより、導電率が制御されたｎ型導電性を示す基板が得られる。ここで、β−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材は、不純物としてのＳｉ濃度の低いもの、例えば、６Ｎのものを用いる。
【００２９】
β−Ｇａ２Ｏ３からなるｎ型導電性を示す基板の導電率を制御する方法には、ＦＺ法によりＨｆ、Ｓｉ等を含むｎ型ドーパント濃度を制御する方法が挙げられる。
【００３０】
（２）ｎ型導電性を示す薄膜の製作および導電率制御
ｎ型導電性を示す薄膜は、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法等の物理的気相成長法、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマＣＶＤ等の化学的気相成長法等により形成することができる。
【００３１】
ＰＬＤ法による成膜を説明する。ｎ型導電性を示すためには、薄膜中のＧａが少なくともｎ型ドーパントと置換される必要がある。Ｇａがｎ型ドーパントと置換されるガリウム置換型ｎ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒが挙げられる。
【００３２】
ＰＬＤ法において、ガリウム置換型ｎ型ドーパントをドープする方法には、β−Ｇａ２Ｏ３とｎ型ドーパントの酸化物との焼結体よりなるターゲット、β−Ｇａ２Ｏ３とｎ型ドーパントの酸化物の固溶体単結晶よりなるターゲットを用いる方法がある。
【００３３】
β−Ｇａ２Ｏ３からなるｎ型導電性を示す薄膜の導電率をＰＬＤ法において制御する方法では、β−Ｇａ２Ｏ３とｎ型ドーパント酸化物の成分比を変える方法がある。
【００３４】
図２は、ｎ型ドーパントとしてＳｉを使用したときのドーパント濃度とキャリア濃度および抵抗率との関係を示す。Ｓｉ濃度を例えば、１×１０−５〜１ｍｏｌ％に変化させることにより、抵抗率が２．０×１０−３〜８×１０２Ωｃｍ、キャリア濃度が５．５×１０１５〜２．０×１０１９／ｃｍ３の範囲の値となる。このことから、ドーパント濃度を制御することにより、抵抗率およびキャリア濃度を変えることができる。なお、５．５×１０１５という低キャリア濃度が得られたのは、６Ｎという高純度のβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材を使用したこと、およびいわゆるクリーンルーム内にＦＺ法またはＰＬＤ法を行う装置を設置し、また、必要なガス、器具等も清浄なものを使用したこと等によるものである。
【００３５】
上述したｎ型ドーパントの中で、Ｈｆ、ＳｉおよびＳｎが特に良好な制御性を示すことを確認した。
【００３６】
（３）ｐ型導電性を示す薄膜の製造方法
ｐ型導電性を示す薄膜は、ＰＬＤ法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法等の物理的気相成長法、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の化学的気相成長法等により成膜することができる。
【００３７】
ＰＬＤ法による成膜を説明する。ｐ型導電性を示すためには、薄膜中のＧａがｐ型ドーパントと置換されるか、薄膜中の酸素がｐ型ドーパントと置換されるか、Ｇａ欠陥によらなければならない。
Ｇａがｐ型ドーパントと置換されるガリウム置換型ｐ型ドーパントとして、Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ等が挙げられる。酸素がｐ型ドーパントと置換される酸素置換型ｐ型ドーパントとして、Ｐ等が挙げられる。
【００３８】
ＰＬＤ法によりガリウム置換型ｐ型ドーパントをドープする方法および酸素置換型ｐ型ドーパントをドープする方法は、薄膜成長工程でｐ型ドーパントをドープする方法である。ｐ型ドーパントをドープする方法には、下記の方法がある。すなわち、Ｇａとｐ型ドーパントの合金からなるターゲット、β−Ｇａ２Ｏ３とｐ型ドーパントの酸化物との焼結体からなるターゲット、β−Ｇａ２Ｏ３とｐ型ドーパントの酸化物との固溶体単結晶からなるターゲット、またはＧａ金属からなるターゲットおよびｐ型ドーパントからなるターゲットを用いる方法等がある。
【００３９】
また、Ｇａ欠陥によりＰ型導電性を示す薄膜は、ターゲットとしてＧａ金属、β−Ｇａ２Ｏ３焼結体、あるいはβ−Ｇａ２Ｏ３結晶（単結晶、多結晶）を用い、プラズマガンによりラジカルにされたＮ２Ｏの雰囲気中で成膜することにより作製できる。
【００４０】
（５）電極
電極は、オーミック接触が得られる材料で形成される。例えば、ｎ型導電性を示す薄膜あるいは基板には、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ等の金属単体、これらのうち少なくとも２種の合金（例えば、Ａｕ−Ｇｅ合金）、これらを２層構造に形成するもの（例えば、Ａｌ／Ｔｉ、Ａｕ／Ｎｉ、Ａｕ／Ｃｏ）、あるいはＩＴＯを用いる。ｐ型導電性を示す薄膜あるいは基板には、Ａｕ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎ等の金属単体、これらのうち少なくとも２種の合金（例えば、Ａｕ−Ｚｎ合金、Ａｕ−Ｂｅ合金）、これらを２層構造に形成するもの （例えば、Ｎｉ／Ａｕ）あるいはＩＴＯを用いる。
【００４１】
本発明の第１の実施の形態に係る発光素子によれば、下記の効果を奏する。
（イ）ドーパント濃度を制御することにより、抵抗率およびキャリア濃度を変えることができるため、所望のキャリア濃度を有する薄膜や基板を製作することができる。
（ロ）発光素子１の基板抵抗が小さくなり、順方向電圧Ｖｆが小さくなる。
（ハ）ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板５０は、導電性を有するため、基板の上下から電極を取り出す垂直型の構造をとることができるので、層構成、製造工程の簡素化を図ることができる。
（ニ）発光光は、透明電極４を透過して上方に出射する出射光７０として外部に射出する他、ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板５０の下面の方に向う発光光７１は、例えば、ｎ側電極３７あるいは接着剤８１により反射させられて上方に出射するため、出射光７０のみを出射するものと比べて、発光強度が増大する。
【００４２】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子を示す。この発光素子１は、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶からなる絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板５５に、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶からなるｎ型導電性を示すｎ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５６、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１、β−Ｇａ２Ｏ３からなる活性層５２、ｐ型導電性を示すｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３、およびβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶からなるｐ型導電性を示すｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４を順次積層したものである。
【００４３】
また、この発光素子１は、ｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４に形成される透明電極４と、透明電極４の一部に形成されるパッド電極６と、ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５６の上に形成されるｎ側電極３７とを備える。パッド電極６は、例えば、Ｐｔから形成され、ワイヤ８が接合部９によって接続され、ｎ側電極３７は、例えば、Ａｕから形成され、ワイヤ５８が接合部５９によって接続される。
【００４４】
この発光素子１は、接着剤８１あるいは金属ペーストを介してプリント基板８０に搭載され、プリント基板８０法のプリント配線に接続される。
【００４５】
ここで、ｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３のキャリア濃度よりｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５４のキャリア濃度を高く形成し、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１のキャリア濃度よりｎ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層５６のキャリア濃度を高く形成する。
【００４６】
β−Ｇａ２Ｏ３活性層５２は、ｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１およびｐ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５３によりサンドイッチ状に挟まれたダブルへテロ接合とされており、各クラッド層５１、５３のバンドギャップよりも小さなバンドギャップを有するβ−Ｇａ２Ｏ３で形成される。
【００４７】
（６）絶縁型基板の製造方法
絶縁型基板は、以下のように製作する。まず、ｎ型導電性を示す基板の製造方法と同様に、ＦＺ法による。すなわち、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶と不純物としてのＳｉ濃度の低い高純度のβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材とを別個に準備し、石英管中でβ−Ｇａ２Ｏ３種結晶とｐ型ドーパントであるＭｇ、ＢｅまたはＺｎを含むβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材とを接触させてその部位を加熱し、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶とβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材との接触部分で両者を溶融する。溶解したβ−Ｇａ２Ｏ３多結晶素材をβ−Ｇａ２Ｏ３種結晶とともに結晶化させると、β−Ｇａ２Ｏ３種結晶上にＭｇを含むβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶が生成される。次に、このβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶に切断等の加工を施すことにより、絶縁性を示す基板が得られる。ここで、Ｍｇの添加量が、０．０１ｍｏｌ％および０．０５ｍｏｌ％のとき、得られた基板の抵抗値は、１０００ＭΩ以上であり、絶縁性を示した。ＢｅおよびＺｎを添加したときもβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶は、絶縁性を示した。
【００４８】
この第２の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）ｐ型ドーパントを添加することにより絶縁性を有する薄膜や基板を製作することができるため、β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶でＭＩＳ構造の発光素子を製作することがで得きる。
（ロ）この発光素子１は、発光素子１の基板抵抗が小さくなり、順方向電圧Ｖｆが小さくなる。
（ハ）活性層５２を形成するβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶が有する広いバンドギャップにより短波長、例えば、２６０ｎｍの発光が可能となる。
（ニ）絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板５５およびｎ型β−ＡｌＧａＯ３クラッド層５１は、β−Ｇａ２Ｏ３を主体に構成されているので、バッファ層を不要にすることが可能となり、結晶性の高いｎ型層を形成することができる。
（ホ）絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板５５が、発光領域で透過性が高いので、光の取り出し効率を高くすることができる。
（ヘ）発光光は、透明電極４を透過して上方に出射する出射光７０として外部に射出する他、絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板５５の下面の方に向う発光光７１は、例えば、接着剤８１により反射させられて上方に出射する。従って、発光光７１が直接外部に出射するのと比べて、発光強度が増大する。
（ト）絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板５５や各層５１、５２、５４、５６に酸化物系β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶を用いているため、高温の大気中でも安定に動作する発光素子を形成することができる。
（チ）プリント基板やリードフレームとの接続方法が、フリップチップ・ボンディングが可能となるので、発光領域からの発熱を効率よくプリント基板や、リードフレームに逃がすことができる。
【００４９】
第１および第２の実施の形態において、β−Ｇａ２Ｏ３を使用する場合について説明したが、他のタイプのＧａ２Ｏ３であってもよい。
【００５０】
また、第１および第２の実施の形態において、発光素子について説明したが、入射光を電気信号に変換するフォトセンサにも適用することができる。
【００５１】
また、活性層５２は、β−ＧａＩｎＯ３により形成してもよい。この時クラッド層としてβ−Ｇａ２Ｏ３で形成しても良い。また活性層５２として、発光効率を高めることができる量子井戸構造のものであってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 発光素子
２ ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板
４ 透明電極
５ 電極
６ パッド電極
８ ワイヤ
９ 接合層
３７ ｎ側電極
５０ ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３基板
５１ ｎ型ＡｌＧａＯ３クラッド層
５２ β−Ｇａ２Ｏ３活性層
５３ ｐ型β−Ｇａ２Ｏ３クラッド層
５４ ｐ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層
５５ 絶縁型β−Ｇａ２Ｏ３基板
５６ ｎ型β−Ｇａ２Ｏ３コンタクト層
５８ ワイヤ
５９ 説合部
７０ 出射光
７１ 発光光
８０ プリント基板
８１ 接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｇａ２Ｏ３系単結晶に所定のドーパントを添加することにより所望の抵抗率を得ることを特徴とするＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法。
【請求項２】
前記所定のドーパントは、前記Ｇａ２Ｏ３系単結晶を高抵抗化させるII族元素であることを特徴とする請求項１記載のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法。
【請求項３】
前記II族元素は、Ｍｇ、ＢｅまたはＺｎであることを特徴とする請求項２記載のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法。
【請求項４】
所定量の前記II族元素を添加することにより、前記所望の抵抗率として１．０×１０３Ωｃｍ以上を得ることを特徴とする請求項２記載のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法。
【請求項１】
Ｇａ２Ｏ３系単結晶に所定のドーパントを添加することにより所望の抵抗率を得ることを特徴とするＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法。
【請求項２】
前記所定のドーパントは、前記Ｇａ２Ｏ３系単結晶を高抵抗化させるII族元素であることを特徴とする請求項１記載のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法。
【請求項３】
前記II族元素は、Ｍｇ、ＢｅまたはＺｎであることを特徴とする請求項２記載のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法。
【請求項４】
所定量の前記II族元素を添加することにより、前記所望の抵抗率として１．０×１０３Ωｃｍ以上を得ることを特徴とする請求項２記載のＧａ２Ｏ３系単結晶の導電率制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１０２２３５（Ｐ２０１１−１０２２３５Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５３７９（Ｐ２０１０−２５５３７９）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【分割の表示】特願２００４−４２１７０（Ｐ２００４−４２１７０）の分割
【原出願日】平成１６年２月１８日（２００４．２．１８）
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【分割の表示】特願２００４−４２１７０（Ｐ２００４−４２１７０）の分割
【原出願日】平成１６年２月１８日（２００４．２．１８）
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【Ｆターム（参考）】
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