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TRANSPARENT OXIDE P-N JUNCTION DIODE

Patent code P03A002017
File No. E060P09
Posted date Oct 1, 2003
Application number P2001-054382
Publication number P2002-261294A
Patent number P3969959
Date of filing Feb 28, 2001
Date of publication of application Sep 13, 2002
Date of registration Jun 15, 2007
Inventor
  • (In Japanese)細野 秀雄
  • (In Japanese)植田 和茂
  • (In Japanese)太田 裕道
  • (In Japanese)平野 正浩
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
  • (In Japanese)HOYA株式会社
Title TRANSPARENT OXIDE P-N JUNCTION DIODE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of a transparent oxide p-n homo-junction diode being unable to be formed, since a transparent oxide for obtaining p-and n-type semiconductor characteristics in the same crystal does not exist although n-or p-type transparent oxide semiconductor is known so far, and to form a superior junction without distortions in lattice by preventing the mismatching between crystal lattices from existing in principle.
SOLUTION: This transparent oxide p-n homo-junction diode should use a transparent oxide thin film, that can be subjected to p-n conductive control. A delafosite-type CuInO2 can be used as the transparent oxide. One portion of an In site is subjected to element substitution by a Ca ion, thus manufacturing p-type CuInO2. Also, one portion of the In site is subjected to element substitution by an Sn ion, thus manufacturing n-type CuInO2.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


化合物半導体のp-n接合ダイオードは主に発光ダイオード(LED)やレーザーダイオード(LD)などの発光デバイスとして幅広く応用されている。GaNは青色発光ダイオードとして既に応用されているワイドバンドギャップ(3.3eV)半導体である。GaNの場合、Gaの一部をSiに変えることでn型伝導性が強くなり、Mgに置換することでp型伝導性が強くなることが知られている。しかし、ダイヤモンドやGaNなどの化合物半導体は高温大気中では非常に不安定であり、容易に酸化、分解、溶融という変化を起こす。一方、酸化物は一般に1000℃程度の高温大気中でも安定である。



n型透明導電性酸化物として、ITO, ZnO:Al, SnO2:Sb, Ga2O3などが知られている。いずれもワイドバンドギャップn型半導体であり、p型伝導は示さない。例えば、ZnOのZnの一部をAlで置換するとn型伝導性が強くなるが、Liで置換すると絶縁体に変化してしまう。



CuAlO2はデラフォサイト型と言われる構造を持つ結晶で、p型伝導を示す半導体であり、H.Kawazoeらにより発見され、報告された(Nature (London), vol.389、p.939 (1997)、特開平11-278834号公報)。バンドギャップは3.1eV以上であり、1Ωcm程度の抵抗率を持つ薄膜が得られている。また、CuGaO2はデラフォサイト型と言われる構造を持つ結晶で、p型伝導を示す半導体である。これら透明p型半導体は、n型伝導を示さない。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、透明酸化物積層膜の作製方法及び該方法を用いた400℃の高温大気中でも安定に駆動させることができ、可視光に対する透明性が高い透明酸化物p-n接合ダイオードの作製方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
レーザーアブレーション法を用いて、雰囲気ガスとして1×10-4Pa100Paの酸素ガスを容器内に導入し、基板温度を200~1000℃として、4価の金属イオンをInサイトに20原子%以下置換した焼結体をターゲットとし、Inサイトの一部を4価の金属イオンで置換したn型CuInO2層を透明基板上に成膜し、次いで、2価の金属イオンをInサイトに20原子%以下置換した焼結体をターゲットとし、Inサイトの一部を2価の金属イオンで置換したp型CuInO2層をn型CuInO2層上に成膜して積層膜を形成することを特徴とする透明酸化物積層膜の作製方法。

【請求項2】
 
4価の金属イオンがSn4+であり、2価の金属イオンが, Ca2+であることを特徴とする請求項1記載の透明酸化物積層膜の作製方法。

【請求項3】
 
請求項1又は2記載の方法において、透明基板として、ITO膜を表面に成膜したYSZ(111)基板を用い、p型CuInO2層上にITO膜を成膜して積層膜を作製し、該積層膜を用いてメサ型構造デバイスを作製することを特徴とする透明酸化物p-n接合ダイオードの作製方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) ERATO HOSONO Transparent ElectroActive Materials AREA
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