专利名称：发光器件和磷光体的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于填充四面体(filled tetrahedral，FT)半导体的发光器件和磷光体。
背景技术：
近年来，正在进行关于通过调制已被认为是物质所固有的能带结构，来调制该物质特有的光学特性，例如发射和吸收的能带工程的积极研究。
例如，量子点(或量子线或超晶格)和应变效应公知为典型的能带工程技术。通过三维地(或二维地或一维地)减小物质的尺寸和限制其中的电子，量子点(或量子线或超晶格)产生调制能带结构。应变效应表示对物质施加拉应力和压应力来调制能带结构的效应。
另一方面，从理论上提出填充四面体(FT)半导体作为用于以完全不同的原理调制半导体的能带结构的能带工程方法(见H.W.A.M.Rompa etal.，Phys.Rev.Lett.，52，675(1984)；D.M.Wood et al.，Phys.Review B31，2570(1985))。
FT半导体是指这样的固体物质，其中将具有满壳层(closed shell)结构电子组态的稀有气体原子或双原子分子引入具有四面体结构例如金刚石结构或闪锌矿结构的母体半导体的间隙位置中，如图1中所示。
下面，将说明普通结晶硅和FT半导体之间的能带结构差异。图2A是结晶硅的能带图，图2B是掺杂有He的硅的能带图。图2B示出了关于具有FT结构的硅(此后，称为FT硅)的第一原理能带计算结果，其中假想将He原子插入结晶硅的间隙位置中。从这些图很明显，与GaAs的能带结构类似，FT硅的能带结构被调制为与GaAs的能带结构非常相似的直接跃迁型，其中导带的形状与结晶硅的导带形状相差悬殊。FT半导体的效应之一是将以硅为代表的非发射性的间接半导体的间接能带结构极大地调制为直接能带结构，从而具有可与直接半导体例如GaAs相比的水平的发光特性(或跃迁几率)。
然而，由Rompa等提出的包含稀有气体的FT半导体或包含分子的FT半导体被认为是热学不稳定的，因为所插入的物质可以在晶体中移动，由此不适于实际应用。
关于FT半导体，报导了这样的实验结果，如果在硅晶片中离子注入稀有气体原子，那么在1eV附近的能量区域中就会产生光致发光(PL发射)，但是PL发射的机制尚不清楚(见N.Burger et al.，Phys.Rev.Lett.，52，1645(1984))。然而，如果对已经离子注入了稀有气体原子的晶片进行退火，就会使PL发射消失，但是其原因还是不清楚。相信PL发射的消失源于如下事实，因为稀有气体原子与硅原子不是化学键合的，所以稀有气体原子在硅晶体内扩散，最终可以从晶片释放。
在这种情况下，可以很容易地预期，可以当然地形成FT结构的包含稀有气体的FT半导体或包含分子的FT半导体的热稳定性很差。简而言之，存在FT半导体不会是实用的材料系统的问题。
如上所述，作为新颖能带工程技术的FT半导体可以产生为间接半导体提供发光功能的效应。然而，因为满壳层的物质与母体半导体不是化学键合的，所以存在FT半导体的热稳定性很差且不实用的问题，在FT半导体中满壳层的物质例如稀有气体原子或双原子分子被插入到间隙位置中。
发明内容
根据本发明的一个方面的发光器件包括有源层，包括具有四面体结构的母体半导体的原子A、替换晶格位置中所述原子A的异质原子D和插入到与所述异质原子D最邻近的间隙位置中的异质原子Z，所述异质原子D的价电子数与所述原子A的价电子数相差+1或-1，并且通过与所述异质原子D的电荷补偿，所述异质原子Z具有满壳层结构的电子组态；以及n电极和p电极，适于向所述有源层提供电流。
根据本发明的另一个方面的磷光体包括具有四面体结构的母体半导体的原子A；替换晶格位置中所述原子A的异质原子D；以及插入到与所述异质原子D最邻近的间隙位置中的异质原子Z，所述异质原子D的价电子数与所述原子A的价电子数相差+1或-1，并且通过与所述异质原子D的电荷补偿，所述异质原子Z具有满壳层结构的电子组态。
图1示出了FT半导体的结构；图2A和2B分别示出了结晶硅和He掺杂的FT硅的能带图；图3是示出了向硅施加各向同性拉伸时硅的能带结构变化的能带图；图4A、4B和4C分别示出了量子点、应变效应和FT半导体的能带图；图5A、5B和5C是说明关于硅能带的X点导带、Г点导带和Г点价带的实空间中电子态的图；图6A、6B和6C示意性示出了FT结构中X点导带的能量变化；图7示出了悬挂型FT半导体的结构；图8A、8B和8C分别示出了PF对浓度为零的硅、PF对浓度为7.8×1020/cm3的FT-Si和PF对浓度为6.3×1021/cm3的悬挂型FT-Si的能带图；图9A和9B分别是示出了根据实施例的纵型和横型硅发光器件结构的截面图；图10A、10B、10C和10D是示出了根据实施例形成PF掺杂的FT-Si的有源层的方法的截面图；图11A和11B分别是示出了根据第五实施例的端面发射型硅发光器件结构的截面图和透视图；图12是示出了根据第五实施例的硅发光器件的电流、电压和发射强度之间关系的曲线图；图13A和13B分别是示出了根据第六实施例的表面发射型硅发光器件结构的截面图和透视图；
图14是示出了根据第六实施例的硅发光器件的电流、电压和发射强度之间关系的曲线图；图15A和15B分别是示出了根据第七实施例的表面发射型硅发光器件结构的截面图和透视图；图16是示出了根据第七实施例的硅发光器件的电流、电压和发射强度之间关系的曲线图；图17A和17B分别是示出了根据第八实施例的端面发射型LD器件结构的截面图和透视图；图18是示出了根据第八实施例的LD器件的电流和发射强度之间关系的曲线图；图19A和19B分别是示出了根据第九实施例的表面发射型LD器件结构的截面图和透视图；图20是示出了根据第九实施例的LD器件的电流和发射强度之间关系的曲线图；图21是示出了根据第十实施例的光电器件阵列结构的截面图；图22是示出了根据第十实施例的光电器件阵列中LD器件的响应特性的曲线图；图23是示出了根据第十一实施例的光发射-探测器件阵列结构的截面图；图24是示出了根据第十一实施例的光发射-探测器件阵列中LD器件的响应特性的曲线图；图25是示出了根据第十二实施例的发光器件阵列结构的截面图；图26A和26B分别示出了根据第十二实施例的发光器件阵列中LD器件的输入图像和输出图像；图27是示出了根据第十三实施例的光学器件阵列结构的透视图；以及图28是示出了根据第十三实施例的光学器件阵列中光电探测器件对于由激光二极管(LD器件)提供的输入信号的响应特性的曲线图。
具体实施例方式
将详细说明根据本发明实施例的FT半导体(填充四面体半导体)的作用的主要原理。
第一步中说明(1)为什么间接半导体例如硅具有间接能带结构，以及(2)为什么间接半导体是非发射性的。进一步简要说明(3)与其它能带工程方法相比，FT半导体(包含稀有气体的FT半导体和包含分子的FT半导体)的特征，以及(4)其原理。再进一步说明(5)构成了本发明的重要部分的新颖的FT半导体，即悬挂型FT半导体。
(1)间接半导体的能带结构图3示出了硅的能带结构。本领域公知除了硅之外的间接半导体具有与图3中所示的形状类似的形状的能带结构。最初，硅之所以形成间接半导体的主要原因在于，相邻构成原子之间的键长d相对短。Г点中导带和价带之间的能量差异ΔE是键长d的函数，且可以大致表示为ΔE∝1/d2。所以，能量差异ΔE随着键长d的增大而迅速减小，且改变为适于直接能带结构。
图3还示出了标准晶格的能带结构以及对假想晶格的能带结构的计算结果，该假想晶格包括这样的情况，即沿晶轴<111>方向通过应变效应拉伸晶格，以便Si-Si键长增大10％。在该图中，标准晶格的能带结构和假想晶格的能带结构被示出为使价带上端匹配。
如图3中所示，如果键长增大，虽然在X点没有观察到显著的变化，但Г点的导带显著下降，从而变化为类似于GaAs的直接能带结构。大体上说，能量差异ΔE减小是因为键被拉长，以致电子之间的排斥能减小，结果，位于标准晶格中上方的导带(s轨道)降低，从而接近价带(p轨道)。
(2)间接半导体的光学特性在间接半导体中，电偶极跃迁是光学禁止的，由此，间接半导体本质上是非发射性的。相反地，直接半导体例如GaAs显示出由电偶极跃迁引起的强带间发射。这两种半导体之间的差异主要由是否满足下面给出的两个选择定则引起。
选择定则之一涉及波数，即在特定的波数下应使能隙最小的要求。另一个选择定则涉及波函数的对称性，即在使带隙最小的波数下应使导带和价带之一为偶函数而另一个为奇函数的要求。
关于对称性的选择定则，应注意，两能级之间的发射强度和吸收强度由<较高能级|跃迁偶极矩μ|较低能级>给出。在其中两能级由原子轨道附近的s轨道(偶函数)和p轨道(奇函数)表示的半导体中，μ表示奇函数，由此，满足下面的关系，这意味着是光学允许的<s|μ|p>＝∫偶·奇·奇dr≠0另一方面，在其中两能级由p轨道表示的半导体中，满足下面的关系，这意味着是光学禁止的<p|μ|p>＝∫奇·奇·奇dr＝0在直接半导体中，在Г点处使得能隙最小，从而满足波数的选择定则。在光半导体中，导带和价带的波函数分别由s轨道和p轨道表示，结果，也满足对称性选择定则。
另一方面，在间接半导体中，导带和价带的使能隙最小的波数彼此不同，导致不能满足波数的选择定则。此外，因为导带和价带的波函数均由p轨道表示，所以也不满足对称性的选择定则。因此，间接半导体是光学禁止的。
(3)FT半导体如前所述，FT半导体是在1984年在计算GaAs的导带结构的过程中发现的理论物质。Rompa等人通过这样的能带计算发现了该理论物质，在该能带计算中，在通过将He引入GaAs的能隙位置中而获得的FT-GaAs中，X点的能量增大。
在本发明中，将其中可在X点处控制能量的FT半导体结构应用于间接半导体例如硅，以便对原本不太可能发光的间接半导体赋予发光功能。
将说明与量子点和应变效应(拉伸效应)相比，作为能带工程方法之一的FT半导体的优点。图4A示出了硅量子点的能带图，图4B示出了对其施加了10％各向同性拉伸的硅的能带图，以及图4C示出了FT硅的能带图。
通过三维限制效应，量子点使X点附近的导带(p轨道)向Г点扩展，从而使Г点处的能隙最小，由此，将量子点的能带变为直接能带结构。然而，即使受到了限制效应，导带和价带的波函数基本上没有该变，仍为p轨道，导致不能满足对称性的选择定则。简而言之，间接半导体的量子点的光学特性源于赝电偶跃迁，其中仅仅在其效应下不能预期强发射。
通过将键长增大约10％，应变效应(拉伸效应)允许位于Г点上方的导带(s轨道)降低，从而将能带结构调制为直接能带结构。由此获得的能带结构与直接半导体的能带结构非常接近。带间跃迁是类似于直接半导体的电偶极跃迁，由此，可预期高效的发射。然而，认为将键长拉伸10％的量级是相当难的。
与上述方法相比，FT半导体允许提高X点附近的导带(p轨道)，并降低Г点处的导带(s轨道)，由此实现与直接半导体和应变效应情况下的能带结构相接近的直接能带结构。带间跃迁是电偶极跃迁，由此，可预期高效的发射。
(4)FT半导体的发射机制原理图5A、5B和5C示出了在硅的金刚石结构中，分别与X点导带(Xc)、Г点导带(Гc)和Г点价带(Гv)有关的实空间中的电子态。
如图5A中所示，沿晶轴<111>方向可见，硅原子位于原子坐标(0，0，0)和(1/4，1/4，1/4)处，且通过Si-Si键彼此键合。被称为四面体位置的间隙位置排列在原子坐标(2/4，2/4，2/4)和(3/4，3/4，3/4)处。在四面体结构中，形成具有相对大空隙的晶体结构，从而沿晶轴<111>排列两个原子，排列两个间隙位置，再排列两个原子。在间隙位置中不存在原子。然而，因为硅原子的反成键p轨道朝向间隙位置扩展，所以在间隙位置中存在反成键p轨道的态。图5A中所示的“Xc”表示间隙位置的电子态。
在FT半导体中，将满壳层结构的稀有气体原子(或分子)引入间隙位置的空间中，以便实现FT结构。在这种情况下，间隙位置中的电子受到排斥，由此增加了Xc能量，如上述的图4C所示，结果，Гc(反成键s轨道)和Xc的能量相对反转，从而将间接能带结构转换为直接结构。图6A示出了通过将稀有气体原子引入间隙位置中来增加Xc能量。可以认为这种特殊现象接近如下现象，其中如果将物质置于盛有水的容器中，那么水的高度就会增高，如图6B和6C所示。
如果在间隙位置中存在原子，那么在带隙内可以形成深能级或缺陷能级。然而，因为在FT结构中具有宽带隙的满壳层结构的原子(或分子)被插入到间隙位置中，所以原则上不会形成这种能级。
(5)新颖的悬挂型FT半导体图7示出了根据本发明的一个实施例的新颖的FT半导体中原子的键合态。该新颖的FT半导体称为悬挂型FT半导体。构成本发明要点的悬挂型FT半导体包括具有四面体结构的母体半导体的原子A、替换晶格位置中原子A的异质原子D，以及插入到与异质原子D最邻近的间隙位置中的异质原子Z。异质原子D具有与原子A的价电子数相差+1或-1的价电子数，并可以替换四面体结构中晶格位置中的原子A，且异质原子D将要被电离。通过与将要被电离的异质原子D的电荷补偿，异质原子Z具有满壳层结构的电子组态。在这种情况下，异质原子D和异质原子Z之间形成离子键，从而异质原子D起到了束缚(pin)异质原子Z的作用。这种特定结构的悬挂型FT半导体允许改善热稳定性，由此克服包含稀有气体或包含分子的FT半导体中所固有的问题。这是因为，如果异质原子D和异质原子Z彼此分离，那么在两者之间会施加静电相互作用，从而产生在两者之间维持离子键的力。
图7示出了悬挂型FT半导体，其中形成母体半导体的原子A是硅，替换晶格位置中原子A的异质原子D是磷(P)，以及插入到与异质原子D最邻近的间隙位置中的异质原子Z是氟(F)。P原子的电子组态为1s22s22p63s23p3，而F原子的电子组态为1s22s22p5。在此两原子之间施加电荷补偿效应，从而形成P+-F-离子键(P-F对)。P+离子替换晶格点中的硅原子，从而呈现四面体结构，由此得以稳定。F-离子变成具有类似氖(Ne)的满壳层结构的电子组态，由此也得以稳定。
在通过使用硅实现悬挂型FT半导体的情况下，可以使用在实际的LSI工艺中已经使用的n型或p型掺杂剂作为将要替换晶格位置的异质原子D。这便于悬挂型FT半导体的制造，从而降低其制造成本。
在根据本发明的实施例的悬挂型FT半导体中，是否能与包含稀有气体的或包含分子的FT半导体一样将发光功能赋予间接半导体是要点。图8A、8B和8C示出了在关于其中磷(P)用作异质原子D以及氟(F)用作异质原子Z的PF掺杂的FT-Si中，基于第一原理的能带计算结果。为了估计PF对浓度对于能带结构的影响，将与Si原子数相比PF对的数目彼此不同的超晶胞用于计算。更具体地说，计算覆盖了图8A、8B和8C三种情况，其中图8A中，与64个Si原子相比，PF对的数目为零(PF浓度为零，而Si原子浓度为5.0×1022/cm3)；图8B中，与63个Si原子相比，PF对的数目为1(PF浓度为7.8×1020/cm3)；图8C中，与7个Si原子相比，PF对的数目为1(PF浓度为6.3×1021/cm3)。
根据计算结果，在图8A中所示的PF对浓度为零的情况下，在Xc附近存在导带的最下端，这表示结晶硅中固有的间接能带结构。在PF对浓度为7.8×1020/cm3的图8B中，Xc几乎不变，但Гc显著降低，从而形成导带的最下端，结果，在物质内部局部地出现直接能带结构。在PF对浓度为6.3×1021/cm3的图8C中，Xc显著提高，从而使整个物质变为具有直接能带结构。这些计算结果表明，在PF对浓度低的情况下，物质从其中引入了PF对的区域局部发光，并且在PF浓度高的情况下，整个物质都发光。
更具体地说，PF对浓度等于或小于7.8×1020/cm3时，例如在晶体中仅存在一个PF对时，其中引入PF对的导带的最下端被调制为反成键s轨道。因为价带是成键p轨道，所以如前面部分(2)中所述，从特定位置的发射强度给出为<s|μ|p>≠0。因此，其PF浓度等于或小于7.8×1020/cm3的FT-Si具有发光功能。
并且，PF对浓度等于或大于6.3×1021/cm3时，其中引入PF对的区域也被调制为反成键s轨道。此外，这些轨道在实空间中彼此靠近，从而彼此重叠，由此形成能带(Гc)。因为发射强度也给出为下式<s|μ|p>≠0，所以其PF对浓度等于或大于6.3×1021/cm3的FT-Si也呈现发光功能。
在区域具有在7.8×1020/cm3至6.3×1021/cm3范围内的中等PF浓度时，在其中已引入了PF对的位置处导带的最下端也被调制为反成键s轨道。在具有特定PF对浓度的区域中，随着PF对浓度的增加，逐渐允许s轨道形成能带。因为发射强度也给出为下式<s|μ|p＞≠0，所以与具有其它PF浓度的FT-Si一样，具有中等PF浓度的FT-Si也呈现发光功能。
总之，与包含稀有气体的或包含分子的FT半导体一样，认为无论DZ对的浓度如何，悬挂型FT半导体产生对间接半导体赋予发光功能的效果。
在本发明的实施例中，包含在悬挂型FT半导体中的母体半导体(构成原子A)、异质原子D和异质原子Z的组合包括下面给出的实例(1)母体半导体选自IVb单质半导体和IVb-IVb化合物半导体，异质原子D选自Va元素和Vb元素，以及异质原子Z选自VIIb元素。
(2)母体半导体选自IVb单质半导体和IVb-IVb化合物半导体，异质原子D选自IIIa元素和IIIb元素，以及异质原子Z选自Ia元素和Ib元素。
(3)母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，异质原子D选自IVa元素和IVb元素且替换IIIb的原子A，以及异质原子Z选自VIIb元素。
(4)母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，异质原子D选自IIa元素和IIb元素且替换IIIb的原子A，以及异质原子Z选自Ia元素和Ib元素。
(5)母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，异质原子D选自VIa元素和VIb元素且替换Vb的原子A，以及异质原子Z选自VIIb元素。
(6)母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，异质原子D选自IVa元素和IVb元素且替换Vb的原子A，以及异质原子Z选自Ia元素和Ib元素。
母体半导体可以举例如下。具体地说，IVb单质半导体选自金刚石、硅和锗。IVb-IVb化合物半导体选自SiC、GeC、SixGe1-x(0＜x＜1)和SixGeyC1-x-y(0＜x＜1，0＜y＜1，0＜x+y＜1)。IIIb-Vb化合物半导体选自BN、BP、AIP、AlAs、AlSb和GaP。
异质原子D和异质原子Z可以举例如下。具体地说，Ia元素选自Li、Na、K、Rb和Cs。IIa元素选自Be、Mg、Ca、Sr和Ba。IIIa元素选自Sc、Y、La和Lu。IVa元素选自Ti、Zr和Hf。Va元素选自V、Nb和Ta。VIa元素选自Cr、Mo和W。Ib元素选自Cu、Ag和Au。IIb元素选自Zn、Cd和Hg。IIIb元素选自B、AI、Ga、In和Tl。IVb元素选自C、Si、Ge、Sn和Pb。Vb元素选自N、P、As、Sb和Bi。VIb元素选自O、S、Se和Te。VIIb元素选自F、Cl、Br和I。
根据本发明的一个实施例的发光器件包括具有FT结构的有源层和激活有源层的n电极和p电极。对n电极和p电极相对于具有FT结构的有源层的位置没有特别限制。图9A和9B是各示出了根据本发明实施例的硅发光器件结构的截面图。
在图9A中所示的纵型发光器件中，在n+区1上形成具有FT结构的有源层2和绝缘膜3，并在有源层2和绝缘膜3上形成p+区4。换句话说，有源层2的下表面和上表面分别与n+区1和p+区4接触。n电极(未示出)连接到n+区1，以及p电极(未示出)连接到p+区4。在该发光器件中，电流沿纵向流动，从而允许电子从n+区1注入到有源层2中，且允许空穴从p+区4注入到有源层2中，结果，电子和空穴在具有直接能带结构的FT结构的有源层2内复合，从而发光。
在图9B中所示的横型发光器件中，在半绝缘硅衬底11中形成掩埋氧化物膜12，在氧化物膜12上的同一平面上，以这样的方式形成n+区14和p+区15，使得FT结构的有源层13介于二者之间。n电极(未示出)连接到n+区14，以及p电极(未示出)连接到p+区15。在图9B所示的发光器件中，电流沿横向流动，从而允许电子从n+区14注入到有源层13中，且允许空穴从p+区15注入到有源层13中，结果，电子和空穴在具有直接能带结构的FT结构的有源层13内复合，从而发光。
在每个纵型和横型发光器件中，为了防止电流泄漏，形成掩埋氧化物膜。然而，在电流泄漏可以通过元件结构、衬底电阻率和电路结构中的任何一者来防止的情况下，不是绝对必须形成掩埋氧化物膜。
图9A和9B均示出了发光器件的基本结构，而特定发光器件的各种结构都是可以想到的。例如，在根据本发明的一个实施例的发光器件中，发射的光可以从有源层的端面或上表面提取。当所发射的光从有源层的上表面提取时，在有源层的上表面上可以形成透明电极。还可以使用形成为使有源层介于其间的一对镜面，即一对低反射率镜面和高发射率镜面的光学共振器，从而引起激光振荡。还可以适当地结合这些结构。此外，通过在同一衬底上整体形成多个发光器件，可以制造发光器件阵列。通过在同一衬底上整体形成发光器件和晶体管，可以制造光电器件阵列。通过在同一衬底上整体形成发光器件和光电探测器件，可以制造光发射-探测器件阵列。通过在同一衬底上整体形成发光器件、光电探测器件和连接这些发光器件与光电探测器件的波导，可以制造光学器件阵列。稍后将在此详细说明这些修改例。
现在，将参考图10A、10B、10C和10D，说明形成具有FT结构的有源层的方法。下述说明包括形成PF掺杂的FT-Si的有源层的情况。
在第一步中，如图10A中所示，制备Si晶片21，接着，如图10B中所示，用作为异质原子D的磷(P)掺杂Si晶片21的规定掺杂区22。磷(P)起着n型掺杂剂的作用。
在下一步中，如图10C中所示，作为异质原子Z的氟(F+)被离子注入到掺杂有P的Si晶片21的规定掺杂区22中。在该离子注入工艺中，使能量、剂量、衬底表面的取向、倾角和衬底温度等最优化。原本活性的离子物类F+离子接收P原子拥有的多余电子和从地通过衬底提供的电子而成为F-离子，由此形成类似氖(Ne)原子的满壳层结构，且被化学钝化。
在图10D中所示的步骤中，进行退火以使被离子注入扰动的晶格再结晶，由此形成由FT-Si构成的有源层23。在该退火过程中，通过控制退火温度、退火时间和气氛等，晶格点中的硅原子可以被P原子替换，且F原子可以插入到间隙位置中。P原子位于晶格点中。然而，由于P原子被F原子夺去了一个电子，所以有源层23被电钝化，由此，增大了有源层23的电阻率。P原子和F原子通过离子键彼此键合，即使伴随退火处理的温度升高也不会分离二者，从而保持成对状态。
此外，进行其它步骤以制造如图9A或9B中构造的发光器件。
如上所述，通过采用离子注入和退火相结合的方法，可以在母体半导体内形成具有FT结构的有源层。另外，通过热扩散和退火的结合，也可以形成具有FT结构的有源层。此外，采用其它方法，也可以形成具有FT结构的有源层。
如果与PF对一样地将晶格点处的异质原子D键合到间隙位置中的异质原子Z，那么就会产生不同于母体半导体中的晶格振动的另一种固有振动模式。结果，可以由红外光谱或拉曼光谱直接分析FT结构。关于PF对的实例，对标准振动的计算表明，波数为150至200cm-1的附近出现了振动模式。以此方式，对振动模式的评价提供了一种检测FT结构存在的有效方法。
作为探测DZ对存在的一种间接且简单的方法，可以采用电测量，例如电阻测量或霍尔测量。在采用n型或p型掺杂剂作为替换晶格点的异质原子D的情况下，在间隙位置中掺杂异质原子Z之前的衬底呈现n型或p型，由此具有低的电阻率。如果异质原子D与异质原子Z成对，则通过异质原子Z与异质原子D之间的电荷补偿使得自由载流子减少，从而增大衬底的电阻率。所以，通过比较异质原子Z的掺杂前后的电阻或载流子浓度，可以探测是否已形成了DZ对。
根据本发明的一个实施例，还可以将悬挂型FT半导体研磨成粉，以便将研磨成粉的FT半导体用作磷光体。磷光体中母体半导体(构成原子A)、异质原子D和异质原子Z的组合如以上结合有源层所述。
将参考特定实施例更详细地说明本发明。
(第一实施例)将说明如图9A中所示构造的纵型硅发光器件。通过采用硅作为母体半导体、P原子作为替换晶格位置的异质原子D和F原子作为插入间隙位置中的异质原子Z，形成PF掺杂的FT-Si有源层。PF对的浓度为2.5×1020/cm3。P原子和F原子中每一者的浓度可以通过SIMS确定。
为了检测在有源层中是否形成了悬挂型FT结构的PF对，检测PF对中固有的振动模式是高效的，且通过有源层的显微光谱可以探测PF对。作为一种容易地检查PF对形成的方法，可以在具有高电阻率的衬底表面上制备其成分与有源层的成分相同的PF掺杂区和仅掺杂有P的区域，以关于表面电阻或载流子浓度比较这两种掺杂区域。如果形成了PF对，则会引起电荷补偿，从而与仅掺杂有P的区域相比，PF掺杂区域的电阻率增大，且载流子浓度降低。
如果用光激发有源层中的PF掺杂的FT-Si，那么将产生与结晶硅的带隙相对应的波长区域的PL发射。由图8A和8B所示的能带计算结果很明显，PF掺杂的FT-Si的带隙与结晶硅的带隙大致相同。所以，PL发射波长与上述计算结果所预期的发射波长并不矛盾。因此，认为在有源层中形成PF-Si，从而将有源层改变为直接能带结构。
如果由电流驱动发光器件，以允许空穴从p+区注入有源层，且允许电子从n+区注入有源层，则可以发生由电流激发的复合辐射。
如上所述，作为一种将发光功能赋予间接半导体的能带工程方法，将能带调制为直接结构的悬挂型FT半导体是非常有效的。
(比较实例)下面说明的是与第一实施例结构完全相同的元件，除了使用B原子代替F原子作为插入有源层中的间隙位置中的异质原子Z。B浓度设定为与第一实施例中的F浓度相等的2.5×1020/cm3。
即使对其施加电流，比较实例的元件也是非发射性的。并且，即使用光激发有源层，比较实例的元件也是非发射性的。
比较实例的元件之所以是非发射性的，原因是由于晶体中B原子的位置。本领域公知B原子是典型的p型掺杂剂，且位于晶格点处，而不在间隙位置处。结果，B原子和P原子进行了电荷补偿，从而增大了有源层的电阻率。然而，没有形成悬挂型FT结构。
如上所述，为了形成悬挂型FT结构并在晶体半导体中诱导直接能带结构，必须充分考虑替换晶格位置的异质原子和插入到间隙位置的异质原子的组合来选择异质原子。
(第二实施例)制备其结构与第一实施例的结构相同的发光器件，除了将p型掺杂剂的B原子用作异质原子D以及将K原子用作异质原子Z。由SIMS确定的B浓度和K浓度均为5×1020/cm3，且估计BK对的浓度为5×1020/cm3。
当用光激发发光器件时，引起在结晶硅的带隙附近的波长处的PL发射。当用电流驱动元件时，可以发生从有源层中的FT结构区域的电流注入辐射。发射波长也等于结晶硅带隙附近的波长，且发射的光呈现与PL发射光谱类似形状的发射光谱。
从第二实施例很明显，即使在异质原子D和异质原子Z是IIIb元素和Ia元素的组合的情况下，发光功能也可以赋予间接半导体。
(第三实施例)通过采用各种材料作为母体半导体、在晶格位置处的异质原子D和在间隙位置处的异质原子Z，与第一实施例相同地制备发光器件。
表1示出了(1)有源层中的母体半导体，(2)被异质原子D替换的晶格位置，(3)替换晶格位置的异质原子D，(4)插入间隙位置中的异质原子Z，(5)由Z浓度估计的DZ对浓度，以及(6)通过电流注入的发射峰波长。
如表1中所示，即使在通过将悬挂型FT结构引入基于化合物的间接半导体的化合物间接半导体中，也引起通过电流注入的发射。
表1
(第四实施例)将说明如图9B中所示构造的横型硅发光器件。具体地说，通过使用硅作为母体半导体、P原子作为替换晶格位置的异质原子D和F原子作为插入间隙位置中的异质原子Z，形成PF掺杂的FT-Si有源层。PF对的浓度为4.6×1020/cm3。P原子和F原子的浓度均通过SIMS确定。
为了检测有源层中是否形成了悬挂型FT结构的PF对，检测PF对中固有的振动模式是高效的。并且，由电阻值或载流子浓度可以方便地探测PF对的形成。
当用电流驱动发光器件时，可以允许从有源层中的FT结构的区域产生通过电流注入的发射。该发射在结晶硅的带隙附近产生。
如上所述，与纵向电流驱动的情况一样，可以允许其中引入了FT结构的发光器件通过由横向电流驱动的电流注入产生发射。
(第五实施例)图11A和11B分别是示出了根据该实施例的端面发射型硅发光器件结构的截面图和透视图。在半绝缘硅衬底31内形成掩埋氧化物膜32。在掩埋氧化物膜32的上表面上形成掺杂有P的n+区33、FT-Si的有源层34和掺杂有B的p+区35。有源层34由PF掺杂的FT-Si构成，在该PF掺杂的FT-Si中，母体硅层掺杂有用作替换晶格位置的异质原子D的P原子和用作插入间隙位置中的异质原子Z的F原子。PF对的浓度约为3×1020/cm3。对p+区35、有源层34和n+区33进行部分蚀刻，且形成连接到n+区33的n电极36和连接到p+区35的p电极37。n电极36和p电极37均由Ni硅化物/Au形成。如图11B所示，发光器件的一个端面涂覆有非反射膜NR，另一个端面涂覆有反射膜R。在该结构中，可以从涂覆有非反射膜NR的端面有效地实现通过电流注入的发射。
当用电流驱动发光器件时，引起通过电流注入辐射的发射。图12是示出了电流、电压和发射强度之间关系的曲线图。
如上所述，可以制造其中引入了FT结构的端面发射型硅发光器件，并可以通过电流注入，使发光器件产生发射。
(第六实施例)图13A和13B分别是示出了根据该实施例的表面发射型硅发光器件结构的截面图和透视图。在半绝缘硅衬底41内形成掩埋氧化物膜42。在掩埋氧化物膜42的上表面上形成掺杂有P的n+区43和由FT-Si构成的有源层44。有源层44由PF掺杂的FT-Si构成，在该PF掺杂的FT-Si中，母体硅层掺杂有用作替换晶格位置的异质原子D的P原子和用作插入间隙位置中的异质原子Z的F原子。PF对的浓度约为7×1020/cm3。在有源层44的上表面上选择性地形成绝缘层45，且形成掺杂有B的p+区46以覆盖绝缘层45。对p+区46、绝缘层45、有源层44和n+区43进行部分蚀刻，且形成连接到n+区43的n电极47和连接到p+区46的p电极48。P电极48设置在绝缘层45的上方。n电极47和p电极48均由Ni硅化物/Au形成。在本实施例的发光器件中，穿过p+区46从上表面提取EL发射。所以，从表面观察，发光器件被设计为减小或基本上完全消除有源层44和p电极48之间的重叠，以防止有源层44被p电极48隐蔽。在前表面上在p+区48上形成非反射膜49，在衬底41的后表面上形成反射膜50。发光器件的每个端面均涂覆有反射膜。在图中所示的结构中，可以从前表面侧上的非反射膜49有效地实现通过电流注入的发射。
当用电流驱动发光器件时，电子和空穴在由FT-Si构成的有源层44内复合，由此通过电流注入产生发射。图14是示出了电流、电压和发射强度之间关系的曲线图。
如上所述，可以制造其中引入了FT结构的表面发射型硅发光器件，并可以通过电流注入，使发光器件产生发射。
(第七实施例)图15A和15B分别是示出了根据该实施例的表面发射型硅发光器件结构的截面图和透视图。除了形成辅助电极51和透明电极52以代替非反射膜49之外，该发光器件与第六实施例的发光器件基本上相同。
当用电流驱动发光器件时，电子和空穴在由FT-Si构成的有源层44内复合，由此通过电流注入产生发射。图16是示出了电流、电压和发射强度之间关系的曲线图。
如上所述，通过引入FT结构和采用透明电极，可以制造表面发射型硅发光器件，并可以通过电流注入，使发光器件产生发射。
(第八实施例)图17A和17B分别是示出了根据该实施例的端面发射型激光二极管(下文中称为“LD器件”)结构的截面图和透视图。该LD器件是具有脊形波导结构的端面发光器件。在半绝缘硅衬底61内形成掩埋氧化物膜62。在掩埋氧化物膜62的上表面上，形成掺杂有P的n+区63、由FT-Si构成的有源层64和掺杂有B的p+区65。有源层64由PF掺杂的FT-Si构成，该PF掺杂的FT-Si具有作为替换晶格位置的异质原子D掺杂的P原子和作为插入间隙位置中的异质原子Z掺杂的F原子。PF对的浓度约为1×1021/cm3。对p+区65、有源层64和n+区63进行部分蚀刻，且形成连接到n+区63的n电极66和连接到p+区65的p电极67。此外，对p电极67和p+区65进行部分蚀刻。n电极66和p电极67均由Ni硅化物/Au形成。如图17B所示，在LD器件的一个端面上形成具有低反射率的介电多层镜LR，并在LD器件的另一个端面上具有形成高反射率的介电多层镜HR。
当用电流驱动LD器件时，可以使激光从端面振荡。图18是示出了电流和发射强度之间关系的曲线图。虽然图中并没有示出光谱的具体变化，但是如果检测通过电流注入所产生的发射光谱，则发现在低于阈值电流的电流下，该光谱很宽，但是在高于阈值电流的电流下，该光谱线很尖锐且是单色的。光谱的具体变化表明可以在高于阈值电流的电流下产生连续的激光振荡。
除了上述材料以外，可以采用各种材料作为构成有源层的FT半导体材料。例如，可以与用作母体半导体的Si相结合，采用B原子作为异质原子D和K原子作为异质原子Z。也可以采用前面所述材料的各种组合。
(第九实施例)图19A和19B分别是示出了根据该实施例的表面发射型LD器件结构的截面图和透视图。在半绝缘硅衬底71内形成掩埋氧化物膜72。在掩埋氧化物膜72的上表面上，形成掺杂有P的n+区73和由FT-Si构成的有源层74。有源层74由PF掺杂的FT-Si构成，该PF掺杂的FT-Si具有作为异质原子D的在替换晶格位置处掺杂的P原子和作为异质原子Z的在插入间隙位置处掺杂的F原子。PF对的浓度约为7×1020/cm3。在有源层74的上表面上选择性地形成绝缘膜75，且形成掺杂有B的p+区76以覆盖绝缘层75。对p+区76、绝缘膜75、有源层74和n+区73进行部分蚀刻，且形成连接到n+区73的n电极77和连接到p+区76的p电极78。n电极77和p电极78均由Ni硅化物/Au形成。对p电极78进行部分蚀刻，并形成低反射率的介电多层镜79。以与低反射率介电多层镜79对应的方式，在衬底71的后表面上形成高反射率的介电多层镜80。
当用电流驱动LD器件时，可以允许激光从端面振荡。图20是示出了电流和发射强度之间关系的曲线图。如图20中所示，在高于阈值电流的电流下，可以连续产生激光振荡。
(第十实施例)图21示出了根据该实施例的光电器件阵列的结构。通过在同一衬底上形成由发光器件和适于调制发光器件的光输出的开关器件(MOS晶体管)构成的集成电路，制备光电器件阵列。发光器件由其结构与第九实施例的结构相同的表面发射LD器件构成。另一方面，在形成于衬底71内的掩埋氧化物膜72上，形成p阱区81、n+型源极和漏极区82、83。在源极和漏极区82、83之间的栅极绝缘膜84上形成栅电极85。在源极区82和漏极区83上，分别形成源电极86和漏电极87。此外，通过金属线88，LD器件的n电极77和MOS晶体管的的漏电极87彼此连接。
图22是示出了对晶体管提供的调制信号(电信号)和由LD器件产生的输出光的响应的曲线图。从图22很显然，对于10GHz的高速调制信号，输出光以10GHz的频率被调制。这表明，该实施例中的光电器件阵列允许高速直接调制。虽然过去为了编码LD器件的输出，需要昂贵的光调制器件，但本发明的该实施例中，不必采用光调制元件。
(第十一实施例)
图23示出了根据该实施例的光发射-探测器件阵列的结构。通过在同一衬底上形成由光电探测器件和发光器件构成的集成电路，制备该光发射-探测器件阵列。光发射-探测器件阵列产生处理接收的光信号和将处理结果作为新的光信号输出的功能。发光器件由类似于根据第九实施例的LD器件构造的表面发射LD器件形成。另一方面，光电探测器件由锗光电探测器件形成。在形成于衬底71内的掩埋氧化物膜72上，形成n+层91、i层92和p+层93。对p+层93、i层92和n+层91进行部分蚀刻，以形成连接到n+层91的n电极94。在p+层93上形成p电极95。对p电极95进行部分蚀刻，并形成非发射性层96。通过金属线97，光电探测器件和发光器件串联连接。光发射-探测器件阵列具有中继功能(relaying function)，用于使输入光信号输出，其中其波形保持不变。
图24是示出了对光电探测器件提供的其波长为850nm的光信号和由LD器件产生的输出光的响应的曲线图。从图24很明显，对于在5GHz的频率下调制的输入信号，获得了相同波形的输出光。以此方式，该实施例中的光发射-探测器件阵列允许高速信号中继。
(第十二实施例)图25示出了根据该实施例的发光器件阵列的结构。在该发光器件阵列中，为了光学输出图像信号，在同一衬底上整体形成多个发光器件。多个发光器件中的每个都与如第九实施例中构造的表面发射型LD器件相同。通过金属线99，多个发光器件彼此连接。
图26A和26B示出了对LD器件阵列提供的图像信号(电信号)和由LD器件阵列产生的输出图像(光信号)。从图26A和26B很显然，可以获得以高保真度再现输入图像的输出图像。
(第十三实施例)图27示出了根据该实施例的光学器件阵列的结构。在该光学器件阵列中，在同一衬底上整体形成发光器件、光电探测器件和用于连接光电探测器件与发光器件的波导。该光学器件阵列允许产生、传输和接收光信号。
如图27中所示，在硅衬底101上形成用于产生信号的端面发射型LD器件110和用于接收信号的锗光电探测器件120。在LD器件110和光电探测器件120之间形成氧化物膜102，并在氧化物膜102上形成用于传输光信号的Si波导130。端面发射型LD器件110的结构与第八实施例的结构相同。n电极66和p电极67在图27中示出。在LD器件110附近的衬底101中形成沟槽，以将端面暴露于外面。图27还示出了关于锗光电探测器件120的n电极121和p电极122。
图28是示出了由LD器件产生的光信号和光电探测器件的输出响应的曲线图。从图28很明显，对于在50GHz频率下的高速调制信号，输出光以50GHz的频率被调制。以此方式，该实施例中的光学器件阵列允许以高速传输光信号。过去在晶片上形成用于传输光信号的光学布线单元在技术上是不可能的。然而，该实施例可以形成这样的光学布线单元。
(第十四实施例)将说明可以由光源、电源或X射线源激发的磷光体。磷光体为包含作为主要成分的FT半导体的粉末晶体形式。FT半导体由包括作为母体半导体的碳化硅(SiC)、作为异质原子D的N原子和作为异质原子Z的F原子的NF掺杂的FT-SiC构成。将NF浓度调整为三种浓度水平9×1017/cm3、1.2×1019/cm3和1.6×1020/cm3。
由NF掺杂的FT-SiC的能带计算估计带隙约为3eV，并预期产生蓝色发射。并且，因为带间跃迁为电偶极跃迁，所以预期发射复合寿命短，从而高效地实现强发射。
当用光，例如紫外光激发磷光体时，可以获得蓝色PL发射。当检测相对于NF对浓度的PL发射光谱的发射强度时，发现NF对的数目与发射强度成比例。在这种情况下，认为NF对起着局部发光中心的作用。
除了上述材料以外，还可以采用各种材料作为磷光体的材料。例如，在母体半导体由SiC形成的情况下，可以使用B原子作为异质原子D和K原子作为异质原子Z。在母体半导体由BP形成的情况下，也可以使用O原子作为异质原子D和F原子作为异质原子Z。还可以采用前面所述材料的各种组合。
(第十五实施例)该实施例中的磷光体由包括用作母体半导体的碳化硅(SiC)、用作异质原子D的Al原子和用作异质原子Z的Na原子的AlNa掺杂的FT-SiC形成。AlNa浓度约为5×1020/cm3。
由AlNa掺杂的FT-SiC的能带计算估计带隙约为3eV，并预期产生蓝色发射。当检测PL发射时，可以获得蓝绿色发射，这与基于计算的估计基本上吻合。
(第十六实施例)通过使用各种材料作为母体半导体、替换晶格位置的异质原子D和插入间隙位置中的异质原子Z，获得与第十四和第十五实施例相同的磷光体。
表2示出了(1)磷光体的母体半导体，(2)被异质原子D替换的晶格位置，(3)替换晶格位置的异质原子D，(4)插入间隙位置中的异质原子Z，(5)由Z浓度估计的DZ对浓度，以及(6)PL发射波长。
如表2中所示，通过将悬挂型FT结构引入间接半导体中，可以高效地产生PL发射。
表2
本领域的技术人员很容易想到其它的优点和修改。因此，本发明在其更宽的方面并不限于这里示出和说明的具体细节和示例性实施例。因此，只要不脱离所附权利要求书和其等同替换限定的总发明构思的精神或范围，可以进行各种修改。
权利要求
1.一种发光器件，包括有源层，包括具有四面体结构的母体半导体的原子A、替换晶格位置中所述原子A的异质原子D和插入到与所述异质原子D最邻近的间隙位置中的异质原子Z，所述异质原子D的价电子数与所述原子A的价电子数相差+1，并且通过与所述异质原子D的电荷补偿，所述异质原子Z具有满壳层结构的电子组态；以及n电极和p电极，适于向所述有源层提供电流。
2.一种发光器件，包括有源层，包括具有四面体结构的母体半导体的原子A、替换晶格位置中所述原子A的异质原子D和插入到与所述异质原子D最邻近的间隙位置中的异质原子Z，所述异质原子D的价电子数与所述原子A的价电子数相差-1，并且通过与所述异质原子D的电荷补偿，所述异质原子Z具有满壳层结构的电子组态；以及n电极和p电极，适于向所述有源层提供电流。
3.根据权利要求1的发光器件，其中所述母体半导体选自IVb单质半导体和IVb-IVb化合物半导体，所述异质原子D选自Va元素和Vb元素，以及所述异质原子Z选自VIIb元素。
4.根据权利要求2的发光器件，其中所述母体半导体选自IVb单质半导体和IVb-IVb化合物半导体，所述异质原子D选自IIIa元素和IIIb元素，以及所述异质原子Z选自Ia元素和Ib元素。
5.根据权利要求1的发光器件，其中所述母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，所述异质原子D选自IVa元素和IVb元素且替换IIIb的所述原子A，以及所述异质原子Z选自VIIb元素。
6.根据权利要求2的发光器件，其中所述母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，所述异质原子D选自IIa元素和IIb元素且替换IIIb的所述原子A，以及所述异质原子Z选自Ia元素和Ib元素。
7.根据权利要求1的发光器件，其中所述母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，所述异质原子D选自VIa元素和VIb元素且替换Vb的所述原子A，以及所述异质原子Z选自VIIb元素。
8.根据权利要求2的发光器件，其中所述母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，所述异质原子D选自IVa元素和IVb元素且替换Vb的所述原子A，以及所述异质原子Z选自Ia元素和Ib元素。
9.根据权利要求1的发光器件，还包括n层，其在所述有源层和所述n电极之间形成以便与所述有源层接触，以及p层，其在所述有源层和所述p电极之间形成以便与所述有源层接触，其中所述n层、所述有源层和所述p层一个层叠在另一个上。
10.根据权利要求1的发光器件，还包括n层，其在所述有源层和所述n电极之间形成以便与所述有源层接触，以及p层，其在所述有源层和所述p电极之间形成以便与所述有源层接触，其中所述n层、所述有源层和所述p层设置在同一面内。
11.根据权利要求1的发光器件，还包括形成在所述有源层一个端面上的非反射膜和形成在所述有源层另一个端面上的反射膜。
12.根据权利要求1的发光器件，其中所述n电极或所述p电极设置为表面电极，并且非发射膜在没有被所述表面电极覆盖的所述有源层的上部中形成，且反射膜在所述有源层的下部中形成，以便面对所述非反射膜。
13.根据权利要求1的发光器件，其中所述n电极或所述p电极设置为表面电极，且所述表面电极是透明的。
14.根据权利要求1的发光器件，还包括由一对镜面构成的光学共振器，所述镜面对设置为沿所述有源层的同一面内方向将所述有源层夹在其间，且所述镜面对的反射率彼此不同。
15.根据权利要求1的发光器件，还包括由一对镜面构成的光学共振器，所述镜面对设置为沿所述有源层的膜表面的竖直方向将所述有源层夹在其间，且所述镜面对的反射率彼此不同。
16.一种光电器件阵列，包括在同一衬底上形成的根据权利要求1的发光器件和晶体管。
17.一种光发射-探测器件阵列，包括在同一衬底上形成的根据权利要求1的发光器件和光电探测器件。
18.一种发光器件阵列，包括在同一衬底上形成的多个根据权利要求1的发光器件。
19.一种光学器件阵列，包括在同一衬底上形成的根据权利要求1的发光器件、光电探测器件和连接所述发光器件与所述光电探测器件的波导。
20.一种磷光体，包括具有四面体结构的母体半导体的原子A、替换晶格位置中所述原子A的异质原子D，以及插入到与所述异质原子D最邻近的间隙位置中的异质原子Z，所述异质原子D的价电子数与所述原子A的价电子数相差+1，并且通过与所述异质原子D的电荷补偿，所述异质原子Z具有满壳层结构的电子组态。
21.一种磷光体，包括具有四面体结构的母体半导体的原子A、替换晶格位置中所述原子A的异质原子D，以及插入到与所述异质原子D最邻近的间隙位置中的异质原子Z，所述异质原子D的价电子数与所述原子A的价电子数相差-1，并且通过与所述异质原子D的电荷补偿，所述异质原子Z具有满壳层结构的电子组态。
22.根据权利要求20的磷光体，其中所述母体半导体选自IVb单质半导体和IVb-IVb化合物半导体，所述异质原子D选自Va元素和Vb元素，以及所述异质原子Z选自VIIb元素。
23.根据权利要求21的磷光体，其中所述母体半导体选自IVb单质半导体和IVb-IVb化合物半导体，所述异质原子D选自IIIa元素和IIIb元素，以及所述异质原子Z选自Ia元素和Ib元素。
24.根据权利要求20的磷光体，其中所述母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，所述异质原子D选自IVa元素和IVb元素且替换IIIb的所述原子A，以及所述异质原子Z选自VIIb元素。
25.根据权利要求21的磷光体，其中所述母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，所述异质原子D选自IIa元素和IIb元素且替换IIIb的所述原子A，以及所述异质原子Z选自Ia元素和Ib元素。
26.根据权利要求20的磷光体，其中所述母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，所述异质原子D选自VIa元素和VIb元素且替换Vb的所述原子A，以及所述异质原子Z选自VIIb元素。
27.根据权利要求21的磷光体，其中所述母体半导体选自IIIb-Vb化合物半导体，所述异质原子D选自IVa元素和IVb元素且替换Vb的所述原子A，以及所述异质原子Z选自Ia元素和Ib元素。
全文摘要
一种发光器件包括有源层，包括具有四面体结构的母体半导体的原子A、替换晶格位置中所述原子A的异质原子D和插入到与所述异质原子D最邻近的间隙位置中的异质原子Z，所述异质原子D的价电子数与所述原子A的价电子数相差+1或－1，并且通过与所述异质原子D的电荷补偿，所述异质原子Z具有满壳层结构的电子组态；以及n电极和p电极，适于向所述有源层提供电流。
文档编号H01S5/30GK1976078SQ20061016299
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月30日 优先权日2005年11月30日
发明者山本和重, 清水达雄, 羽根田茂 申请人:株式会社东芝