CN103682001A - 第iii族氮化物半导体发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及第III族氮化物半导体发光器件。具体而言，本发明提供一种呈现出改进的发光效率的第III族氮化物半导体发光器件。发光层具有MQW结构，在MQW结构中重复沉积有多个层单元，每个层单元包括依次沉积的阱层、盖层和势垒层。阱层由InGaN形成，盖层具有在阱层上按以下顺序沉积的GaN层和AlGaN层的结构，以及势垒层由AlGaN形成。AlGaN层的Al组成比高于势垒层的Al组成比。当发光层沿厚度方向划分为n型覆层侧的前部和p型覆层侧的后部时，在前部中的AlGaN层的Al组成比低于在后部中的AlGaN层的Al组成比。
Description
技术领域
本发明涉及其发光层具有MQW(多量子阱)结构的第III族氮化物半导体发光器件。
背景技术
在常规的第III族氮化物半导体发光器件中，发光层具有MQW结构以改进发光效率。这种发光层的结构已知的是在其中反复地沉积InGaN阱层和AlGaN势垒层的结构。在这种情况下，势垒层的生长温度必须高于阱层的生长温度以获得良好的结晶度。然而，由于在势垒层形成期间温度的增加，所以In从阱层中蒸发，导致结晶度变差。
因此，日本公开特许公报No.2011-35156和No.2011-187862提出了如下结构：在结构中，在与阱层相同的生长温度下在阱层和势垒层之间形成盖层，以防止在势垒层形成期间由于温度增加而导致In蒸发。日本公开特许公报No.2011-35156公开了将GaN用作盖层，以及日本公开特许公报No.2011-187862公开了将AlGaN用作盖层。其还公开了每个盖层具有相同的Al组成比。
在常规的发光层中，载流子分布是不均匀的并且偏向正极。这是因为电子和空穴的漂移速度是不同的：电子因迁移率高而容易到达发光层的正极，而空穴因迁移率低而难以扩散到发光层的负极。因此，电子和空穴的复合集中在正极，导致发光效率降低。
为了解决这个问题，已经研究了一种通过降低发光层中载流子分布的不均匀性以改进发光效率的技术。然而，在技术上难以完全消除载流子分布的不均匀性，并且即使降低了载流子分布的不均匀性，也不能期望发光效率大幅提高。
发明内容
鉴于上述内容，本发明的一个目的是提供一种其发光层具有MQW结构的第III族氮化物半导体发光器件，其中通过发光层的结构来提高发光效率。
本发明提供了一种在n型覆层和p型覆层之间形成有发光层的第III族氮化物半导体发光器件，该发光层具有MQW结构，其中发光层具有其中重复沉积多个层单元的结构，每个层单元包括依次沉积的阱层和势垒层，其中势垒层的带隙大于阱层的带隙，并且在阱层和势垒层之间形成有AlGaN层，AlGaN层的Al组成比大于势垒层的Al组成比，并且当发光层划分成在n型覆层侧的前部和在p型覆层侧的后部这两个部分时，在前部中的AlGaN层的平均Al组成比低于在后部中的AlGaN层的平均Al组成比。
在此所使用的“Al组成比”定义为当在第III族氮化物半导体中的总的第III族原子的摩尔百分比是100摩尔％时Al的摩尔百分比(摩尔％)。也就是说，100x(％)是在由公式AlXGaYInZN(x+y+z＝1，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)表示的第III族氮化物半导体中的Al组成比。
在前部中的AlGaN层的平均Al组成比表示的不是在前部中的一些AlGaN层的平均Al组成比，而是在前部中的所有AlGaN层的平均Al组成比。在后部中的AlGaN层的平均Al组成比也表示在后部中的所有AlGaN层的平均Al组成比。
发光层优选地具有下述结构以进一步提高发光效率。在前部中的AlGaN层的平均Al组成比优选地是在后部中的AlGaN层的平均Al组成比的0.2至0.8倍。发光层优选地具有3个至12个层单元；在前部中有1个至9个层单元，以及在后部中有2个至11个层单元。
在阱层和AlGaN层之间可以形成有盖层，该盖层的带隙大于阱层的带隙并且小于势垒层的带隙。盖层是在与用于阱层的温度相同的温度下生长的并且在加热以形成势垒层期间防止阱层蒸发的层。盖层也是减小阱层和AlGaN之间的张力的层。尽管GaN、AlGaN和InGaN都可以用作盖层，但是，优选使用GaN作为盖层以进一步产生盖层的上述效果。
每个AlGaN层可以具有任意结构，只要在前部中的AlGaN层的平均Al组成比低于在后部中的AlGaN层的平均Al组成比即可。
例如，每个AlGaN层可以具有下述结构：在前部中的每个AlGaN层具有相同的Al组成比，并且在后部中的每个AlGaN层具有相同的Al组成比，在后部中的每个AlGaN层的Al组成比高于在前部中的AlGaN层的Al组成比。
每个AlGaN层可以具有下述结构：在前部和后部中的至少一个部分中每个AlGaN层的Al组成比随着层单元的数目的增加而从n型覆层侧朝p型覆层侧单调递增。Al组成比随着层单元的数目的增加而单调递增，也就是说，每个AlGaN层具有下述结构：当从n型覆层侧计数的第i层单元(i≥1)的Al组成比定义为Ai时，总是满足Ai+1≥i。Al组成比可以恒定地增加或以可变的方式增加。具体地，其为阶梯式的增加：在前部和后部中每个ALGaN层的Al组成比按一个层单元或几个层单元的方式从n型覆层侧朝p型覆层侧单调递增。
如果在前部中的AlGaN层的平均Al组成比低于在后部中的AlGaN层的平均Al组成比，则在前部或者后部中可以存在Al组成比降低的部分，也就是说，Ai+1＜Ai。然而，优选的是总是满足Ai+1≥Ai，这是因为还产生本发明的效果。
带隙大于阱层的带隙的第III族氮化物半导体例如AlGaN、GaN和InGaN可以用作势垒层，但是特别优选的是AlGaN。
在常规的发光层中，载流子分布偏向p型覆层侧。然而，在本发明的发光层中，电子更易于到达发光层的p型覆层侧，并且载流子分布更加偏向p型覆层侧。因此，载流子有效地集中在发光层的p型覆层侧以使得电子和空穴能够在p型覆层侧的阱层中有效地复合。在发光层中空穴的漂移距离较短，并且在非辐射的复合中心的空穴捕获比率下降，因而减小了非辐射的复合比率。因此，载流子被有效地捕获在发光层的正极。因此，本发明的第III族氮化物半导体发光器件呈现出改进的发光效率。
附图说明
当结合附图参照下述优选实施方案的详细描述时，本发明的各种其它的目的、特征，以及许多伴随的优点将变得更好理解也易于领会，在附图中：
图1示出根据实施方案1的发光器件的结构；
图2示出发光层的结构；
图3A和3B是发光层的带隙图；
图4A至4C是示出用于制造根据实施方案1的发光器件的过程的略图；
图5A至5D是示出用于形成发光层15的过程的略图；
图6是示出发光效率和电流密度之间关系的曲线图；
图7是示出光输出和电流密度之间关系的曲线图；以及
图8是示出VF-IF特征的曲线图。
具体实施方式
接下来参照附图描述本发明的具体实施方案。然而，本发明并不局限于实施方案。
实施方案1
图1示出根据实施方案1的第III族氮化物半导体发光器件的结构。
如图1所示，根据实施方案1的发光器件包括蓝宝石衬底10；以及n型接触层12、n型ESD层13、n型覆层14、发光层15、p型覆层16和p型接触层17，这些层经由AlN缓冲层(未图示)依次沉积在蓝宝石衬底10上。
此外，在特定的部分上设置有从p型接触层17的上表面向n型接触层12延伸的沟槽，并且在沟槽底部处露出的n型接触层12上形成有n型电极18。在p型接触层17上形成ITO(氧化铟锡)透明电极19，在透明电极19上形成有p型电极20。发光器件中除了p型电极20和n型电极18以外的部分覆盖有SiO2保护膜(未图示)。该保护膜设置为防止电流泄露或短路。根据实施方案1的发光器件是正装型，其中光从p型电极20侧的表面提取。
接下来将详细描述根据实施方案1的发光器件的结构。
蓝宝石衬底10在第III族氮化物半导体进行晶体生长的一侧的表面上具有以周期图案如条纹或点形成的凹面和凸面(未图示)。这些凹面和凸面被形成以改进光提取性能。生长衬底可以由除了蓝宝石以外的材料如SiC、Si、ZnO、尖晶石、GaN或Ga2O3形成。
n型接触层12由具有1×1018/cm3或更大的Si浓度的n-GaN形成。n型接触层12可以包括具有不同Si浓度的多个层。当一些层具有较高的Si浓度并且与n型电极18接触时，可以进一步减小与n型电极18的接触电阻而不使n型接触层12的结晶度变差。
n型ESD层13具有在n型接触层12上顺序沉积的第一ESD层、第二ESD层和第三ESD层的三层结构。第一ESD层在其发光层15侧的表面上具有凹坑(凹坑密度：1×108/cm2或更小)。第一ESD层由具有200nm至1000nm的厚度以及1×1016/cm3至5×1017/cm3的Si浓度的GaN形成。第二ESD层在其发光层15侧的表面上具有凹坑(凹坑密度：2×108/cm2或更大)。第二ESD层由具有50nm至200nm的厚度以及5×1017/cm3或更小的载流子浓度的GaN形成。第三ESD由具有0.9×1020至3.6×1020(nm/cm3)的特征值的GaN形成，该特征值由Si浓度(/cm3)和厚度(nm)的乘积来定义。这种n型ESD层13可以改善静电击穿电压、发光效率、以及可靠性，并且降低电流泄漏。
n型覆层14具有超晶格结构，在该超晶格结构中多个层单元被重复沉积，每个层单元具有依次沉积的未掺杂InGaN、未掺杂GaN、和n-GaN的三层结构。
发光层15具有MQW结构，在该MQW结构中多个层单元被重复沉积，每个层单元包括依次沉积的阱层15a、盖层15b和势垒层15c。阱层15a由未掺杂InGaN形成。盖层15b具有下述结构：未掺杂GaN层15b-1和未掺杂InGaN层15b-2依次沉积在阱层15a上。势垒层15c由未掺杂AlGaN形成。阱层15a具有
至
的厚度、以及0摩尔％至50摩尔％的In组成比。盖层15b的GaN层15b-1和AlGaN层15b-2分别具有
至的厚度。势垒层15c具有
至
的厚度、以及1摩尔％至20摩尔％的Al组成比。
在实施方案1中，发光层15的阱层15a、盖层15b、以及势垒层15c是未掺杂的，但是这三层中的至少一层或更多层可以是掺杂Si的n型层。
盖层15b是在加热以形成势垒层15c期间保护阱层免受蒸发的层。盖层15b的GaN层15b-1是降低阱层15a和AlGaN层15b-2之间的晶格失配的层。可以不形成该GaN层15b-1。通过在阱层15a上(沿晶体生长方向)形成AlGaN层15b-2，减小了压电场，并且减小了施加到阱层15a的电场，因此降低了QCSE(量子约束斯塔克效应)。这提高了发光效率。
AlGaN层15b-2的Al组成比高于势垒层15c的Al组成比。当发光层15沿厚度方向划分为在n型覆层14侧的前部和在p型覆层16侧的后部这两个部分时，在前部中的AlGaN层15b-2(在下文中，称为AlGaN层15b-2-1)的Al组成比低于在后部中的AlGaN层15b-2(在下文中，称为AlGaN层15b-2-2)的Al组成比。在前部中的每个AlGaN层15b-2-1具有相同的Al组成比，并且在后部中的每个AlGaN层15b-2-2具有相同的Al组成比。前部和后部可以具有发光层15的至少一个层单元。
AlGaN层15b-2的Al组成比、AlGaN层15b-2-1的Al组成比、以及AlGaN层15b-2-2的Al组成比、或者势垒层15c的Al组成比是指相应层的平均Al组成比。沿厚度方向的Al组成分布可以是均匀的或者不均匀的。Al组成比可以从AlGaN层15b-2到势垒层15c连续地变化。
只要在前部中的所有AlGaN层15b-2-1的平均Al组成比落在比后部中的所有AlGaN层15b-2-2的平均Al组成比低的范围内，则每个AlGaN层15b-2-1的Al组成比可以不同。类似地，在后部中的每个AlGaN层15b-2-2的Al组成比可以不同。
当每个AlGaN层15b-2-1具有不同的Al组成比时，Al组成比可以随着层单元的数目的增加而从n型覆层14朝p型覆层16单调递增。此外，Al组成比可以按一个层单元或几个层单元的方式从n型覆层14侧朝p型覆层16侧单调递增。也就是说，Al组成比可以以阶梯方式增加。这同样适用于当每个AlGaN层15b-2-2具有不同的Al组成比时的情况。Al组成比可以恒定地或以可变的方式增加。
图3B示出发光层15的带隙图。图3B示出发光层15包括九个层单元的实例：四个层单元在前部中，五个层单元在后部中。用于比较，图3A示出当每个AlGaN层15b-2具有与AlGaN层15b-2-2相同并且恒定的Al组成比时的带隙图。
从图3B可以清楚的看出，因为在前部中的AlGaN层15b-2-1的Al组成比低于后部中的AlGaN层15b-2-2的Al组成比，所以AlGaN层15b-2-1的带隙小于AlGaN层15b-2-2的带隙。因此，与如图3A所示的当AlGaN层15b-2具有恒定的Al组成比时相比，从n型覆层14侧注入到发光层15的电子更易于到达发光层15的p型覆层16侧。因此，发光层15中的载流子分布比在图3A所示的情况下更加偏向p型覆层16侧。因此，载流子更加集中在发光层15的p型覆层16侧，以使得在p型覆层16侧的阱层15a中可以有效地捕获载流子。电子和空穴之间复合的概率增加，因而提高了发光效率。反之，由于空穴漂移距离较短，所以空穴难以到达发光层15的n型覆层14侧。空穴易于捕获在非辐射的复合中心中。漂移距离越大，非辐射复合的概率越高。因此，通过缩短空穴漂移距离降低了非辐射复合的比率。因此，提高了发光效率。
为了进一步提高发光效率，发光层15优选的具有下述结构。发光层15优选地包括三个至十二个层单元，更优选地，发光层15包括六个至十个层单元。优选地，在前部中有一个至九个层单元，并且在后部中有两个至十一个层单元。更优选地，在前部中有二个至五个层单元，并且在后部中有两个至五个层单元。优选地，AlGaN层15b-2-1的Al组成比是AlGaN层15b-2-2的Al组成比的0.2至0.8倍。更优选地，AlGaN层15b-2-1的Al组成比是AlGaN层15b-2-2的Al组成比的0.4至0.6倍。优选地，AlGaN层15b-2-2的Al组成比是势垒层15c的Al组成比的1.1至3.0倍。更优选地，AlGaN层15b-2-2的Al组成比是势垒层15c的Al组成比的1.3至2.0倍。势垒层15c的Al组成比为1摩尔％至20摩尔％，更优选地，势垒层15c的Al组成比为3摩尔％至10摩尔％。
p型覆层16具有超晶格结构，在该超晶格结构中多个层单元被重复沉积，每个层单元包括依次沉积的掺杂Mg的AlGaN层和掺杂Mg的InGaN层。
p型覆层16不是必须具有超晶格结构，而是可以仅仅包括多层或单层，例如掺杂Mg的AlGaN单层。当p型覆层16具有上述超晶格结构时，每个层单元可以包括AlGaN和GaN两层，或者可以包括AlGaN、GaN和InGaN三层，而不是AlGaN和InGaN两层。
p型接触层17具有在p型覆层16侧上按以下顺序的第一p型接触层、第二p型接触层和第三p型接触层的三层结构。由p型GaN形成的第一p型接触层具有
至
的厚度以及1.0×1019/cm3至3.0×1019/cm3的Mg浓度。由p型GaN形成的第二p型接触层具有至
的厚度以及7.0×1019/cm3至2.0×1020/cm3的Mg浓度。由p型GaN形成的第三p型接触层具有
至
的厚度以及7.0×1019/cm3至2.0×1020/cm3的Mg浓度。p型接触层17的这种结构可以同时减小接触电阻和驱动电压。
p型接触层17的结构并不限于上述结构，而是可以采用任意常规的已知结构。例如，p型接触层17可以包括p型GaN单层。当p型接触层17包括多层时，可以改变组成比。第一p型接触层17a可以由供给的Mg掺杂剂气体来形成，或者可以在不供给Mg掺杂剂气体的情况下由于记忆效应引起的Mg掺杂来形成。
透明电极19由ITO构成并且形成在p型接触层17的几乎整个表面上。例如，透明电极19可以由透明氧化物导电材料如除了ITO以外的ICO(掺杂铈的氧化铟)、IZO(掺杂锌的氧化铟)、ZnO、TiO2、Nb TiO2和TaTiO2形成，也可以由金属薄膜如Co/Au、Au或石墨烯形成。
n型电极18和p型电极20可以具有如下结构，该结构包括：接合导线的焊垫；以及接合焊垫的布线图案，所述布线图案在n型接触层12和透明电极19的每个表面上(例如，以格状图案、梳齿状图案或辐射状图案)延伸。这种结构能改进电流扩散，因而获得均匀的光发射。
因为根据实施方案1的发光器件中的发光层15具有上述结构，所以与常规结构相比，发光层15中的载流子分布更加偏向p型覆层16侧，提高了发光效率。
接下来将参照附图描述制造根据实施方案1的发光器件的过程。第III族氮化物半导体通过常压MOCVD形成。在MOCVD中采用的原料气体有：作为氮源的氨气(NH3)；作为Ga源的三甲基镓(Ga(CH3)3)；作为In源的三甲基铟(In(CH3)3)；作为Al源的三甲基铝(Al(CH3)3)；作为Si掺杂剂气体的硅烷(SiH4)；作为Mg掺杂剂气体的环戊二烯基镁(Mg(C5H5)2)；以及作为载气的氢气(H2)和氮气(N2)。
首先，准备在其上具有凹陷和突起的蓝宝石衬底10，并且在氢气气氛中加热以清洁表面。随后，在蓝宝石衬底10上，通过常压MOCVD依次沉积AlN缓冲层(未图示)、n型接触层12、n型ESD层13以及n型覆层14(图4A)。
接下来，通过常压MOCVD在n型覆层14上形成发光层15(图4B)。将参照图5A至5D详细描述制造发光层15的过程。
首先，通过常压MOCVD，在770℃至1000℃的温度(高于其后用于形成阱层15a的温度)下在n型覆层14上形成AlGaN势垒层15c(图5A)。
第二，在降低温度后，通过常压MOCVD在600℃至850℃的温度下形成InGaN阱层15a(图5B)。
第三，通过常压MOCVD，在相同的温度下通过依次沉积GaN层15b-1和AlGaN层15b-2形成盖层15b(图5C)。当形成盖层15b时，可以对盖层15b的GaN层15b-1进行蒸发以变薄或消失，只要阱层15a不被蒸发即可。
然后，在温度增加到770℃至1000℃后，在盖层15b上形成势垒层15c(图5D)。此时，在温度增加期间，盖层15b的存在抑制了阱层15a的蒸发。
随后地，通过顺序地并重复地沉积阱层15a、盖层15b以及势垒层15c并且形成多个层单元来形成发光层15的前部，每个层单元包括这三层。
除了通过当形成盖层15b的AlGaN层15b-2时增加Al源气体的供给量使得AlGaN层15b-2的Al组成比较高以外，在相同的条件下，通过进一步重复沉积阱层15a、盖层15b、以及势垒层15c并且形成多个层单元来形成发光层15的后部。
通过上述过程，形成发光层15。
接下来，通过常压MOCVD，在发光层15上依次地沉积p型覆层16和p型接触层17(图4C)。
随后，通过干蚀刻特定部分形成具有从p型接触层17的上表面延伸到n型接触层12的深度的沟槽。在p型接触层17的几乎整个表面上形成由ITO构成的透明电极19，在透明电极19上形成p型电极20，并且在n型接触层12的暴露在沟槽底部的表面上形成n型电极18。通过上述过程，制造如图1所示的根据实施方案1的第III族氮化物半导体发光器件。
图6是示出根据实施方案1的发光器件的发光效率和电流密度之间关系的曲线图。发光层15包括九个层单元：在前部中的四个层单元，以及在后部中的五个层单元。在前部中的AlGaN层15b-2-1具有6摩尔％的Al组成比，以及在后部中的AlGaN层15b-2-2具有12摩尔％的Al组成比。图6的曲线图中也示出根据对比例1和对比例2的发光器件的发光效率和电流密度之间的关系。除了根据对比例1的发光器件的所有盖层的AlGaN层具有12摩尔％的Al组成比以外，根据对比例1的发光器件具有与根据实施方案1的发光器件相同的结构。除了根据对比例2的发光器件的发光层划分为前部和后部这两个部分，其中在前部中有七个层单元，在后部中有两个层单元，并且在前部中的盖层的AlGaN层具有12摩尔％的Al组成比，在后部中的盖层的AlGaN层具有6摩尔％的Al组成比以外，根据对比例2的发光器件具有与根据实施方案1的发光器件相同的结构。
从图6中可以清楚的看出，根据对比例1的发光器件具有随着电流密度的增大发光效率逐渐减小的特性。根据实施方案1的发光器件具有相同的特性，但是在任意电流密度下，根据实施方案1的发光器件的发光效率高于根据对比例1的发光器件的发光效率。在10A/cm2或更小的低电流密度范围下，根据实施方案1的发光器件和根据对比例2的发光器件具有相同的发光效率。然而，在10A/cm2或更大的高电流密度范围下，根据实施方案1的发光器件的发光效率高于根据对比例2的发光器件的发光效率。与根据实施方案1或对比例1的发光器件的发光效率相比，根据对比例2的发光器件的发光效率随着电流密度的增加而更迅速地减小。电流密度越高，根据实施方案1的发光器件和根据对比例2的发光器件之间的发光效率的差异越大。根据对比例2的发光器件具有与实施方案1的发光层15相反的结构，该相反的结构降低了载流子分布的不均匀性性。因此，相较于对比例1，对比例2的发光效率被认为得到提高。然而，对比例2的发光效率仅在低电流密度范围内高于实施方案1的发光效率。相反，在30A/cm2或更大的电流密度范围下，对比例1的发光效率高于对比例2的发光效率。
结果是根据实施方案1的发光器件的发光效率高于根据对比例1和对比例2的发光器件的发光效率。考虑到与根据对比例1的发光器件的发光层相比，根据实施方案1的发光器件的发光层15的结构中的载流子分布更加偏向p型覆层侧。
图7是示出根据实施方案1、对比例1和对比例2的发光器件的光输出和电流密度之间关系的曲线图。从图7中可以清楚的看出，当电流密度小时，根据实施方案1的发光器件以及根据对比例1和对比例2的发光器件具有相同的光输出。然而，电流密度越大，根据实施方案1的发光器件的光输出就越大于根据对比例1的发光器件的光输出。电流密度越大，根据对比例2的发光器件的光输出就越小于根据对比例1的发光器件的光输出。
图8是示出根据实施方案1、对比例1和对比例2的发光器件的VF-IF特征的曲线图。如图8所示，根据实施方案1的发光器件和根据对比例1的发光器件在VF-IF特性上几乎没有差异。因此，根据实施方案1的发光器件提高了发光效率而不影响驱动电压。另一方面，与根据对比例1的发光器件相比，根据对比例2的发光器件中的驱动电压增大。
在实施方案中，就在与用于阱层15a的温度相同的温度下形成AlGaN层15b-2这一点而言，AlGaN层15b-2被认为是盖层15b的一部分。反之，就AlGaN层15b-2的带隙大于阱层15a的带隙(这有助于将载流子约束在阱层15a中)这一点而言，AlGaN层15b-2也可以被认为是势垒层15c的一部分。AlGaN层15b-2也可以被认为是与盖层或势垒层分开的单独层。也就是说，本发明也包括其中AlGaN层15b-2是盖层或势垒层的一部分、或者是与这些层分开的单独层的第III族氮化物半导体发光器件。
在实施方案中，阱层15a由InGaN形成，势垒层15c由AlGaN形成。然而，只要势垒层15c的带隙大于阱层15a的带隙，则阱层15a和势垒层15c可以由具有任意组成比的第III族氮化物半导体例如GaN或InGaN形成。
在实施方案中的GaN层15b-1不一定由GaN形成，只要其由具有比阱层的带隙大且比势垒层的带隙小的带隙的第III族氮化物半导体形成即可。AlGaN或InGaN可以用来替代GaN。
根据实施方案1的第III族氮化物半导体发光器件是正装芯片型。然而，本发明并不限于此，并且也可以应用于倒装芯片型或垂直型的第III族氮化物半导体发光器件。垂直型具有沿垂直于衬底主表面的方向建立电传导的结构，该结构可以通过例如使用激光剥离技术移除生长的衬底或通过采用自支撑的衬底来获得。
此外，在实施方案中，发光层15划分为前部和后部这两个部分。这是包括发光层15划分成三部分或更多部分的情况的构思。例如，即使发光层15取决于AlGaN层15b-1的Al组成比被划分为前部、中间部和后部这三个部分，但是只要将前部和中间部分认为是前部，则在本发明中前部中的平均Al组成比低于后部中的平均Al组成比。
本发明的第III族氮化物半导体发光器件可用作光源，例如照明设备的光源、显示设备的光源或光通信器件的光源。
Claims (15)
1.一种在n型覆层和p型覆层之间具有发光层的第III族氮化物半导体发光器件，所述发光层具有MQW结构，其中：
所述发光层具有其中重复沉积有多个层单元的结构，每个层单元包括依次沉积的阱层和势垒层，所述势垒层的带隙大于所述阱层的带隙；
在所述阱层和所述势垒层之间形成有AlGaN层，所述AlGaN层的Al组成比大于所述势垒层的Al组成比；以及
所述发光层包括在所述n型覆层侧的前部和在所述p型覆层侧的后部这两个部分，其中在所述前部中所述AlGaN层的平均Al组成比低于在所述后部中所述AlGaN层的平均Al组成比。
2.根据权利要求1所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中在所述前部中所述AlGaN层的平均Al组成比是在所述后部中所述AlGaN层的平均Al组成比的0.2至0.8倍。
3.根据权利要求2所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述发光层具有三至十二个层单元。
4.根据权利要求1所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述发光层在所述前部中具有一至九个层单元。
5.根据权利要求2所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述发光层在所述前部中具有一至九个层单元。
6.根据权利要求4所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述发光层在所述后部中具有二至十一个层单元。
7.根据权利要求5所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述发光层在所述后部中具有二至十一个层单元。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中在所述阱层和所述AlGaN层之间形成有盖层，所述盖层的带隙大于所述阱层的带隙并且小于所述势垒层的带隙。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中在所述前部中的所述AlGaN层中的每一个具有相同的Al组成比，并且在所述后部中的所述AlGaN层中的每一个具有相同的Al组成比。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中在所述前部和所述后部中的至少一个部分中所述AlGaN层的Al组成比随着层单元的数目的增加而从所述n型覆层侧朝所述p型覆层侧单调递增。
11.根据权利要求10所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中在所述前部和所述后部中所述AlGaN层的Al组成比按一个层单元或几个层单元的方式从所述n型覆层侧朝所述p型覆层侧单调递增。
12.根据权利要求8所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述势垒层由AlGaN形成。
13.根据权利要求12所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述盖层由GaN形成。
14.根据权利要求8所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中在所述前部中所述AlGaN层中的每一个具有相同的Al组成比，并且在所述后部中所述AlGaN层中的每一个具有相同的Al组成比。
15.根据权利要求8所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中在所述前部和所述后部中的至少一个部分中所述AlGaN层的所述Al组成比随着层单元的数目的增加而从所述n型覆层侧朝所述p型覆层侧单调递增。
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