CN104380546B - 半导体发光元件 - Google Patents

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Abstract

半导体发光元件(100)具备由III族氮化物半导体构成的n型光导层(3)、活性层(4)、以及p型光导层(5)，n型光导层(3)包括，将III族氮化物半导体A和III族氮化物半导体B反复层叠而成的半导体超晶格，在将III族氮化物半导体A以及III族氮化物半导体B的禁带宽度分别设为Eg(A)以及Eg(B)的情况下，成为Eg(A)＞Eg(B)，III族氮化物半导体A，由膜中所包含的氧(O)为1×1018cm‑3以上的AlInN构成，III族氮化物半导体A的膜厚为5nm以下，电流沿着半导体超晶格的层叠方向注入。

Description

半导体发光元件
技术领域
本发明涉及由以氮化镓(GaN)为代表的III族氮化物构成的半导体发光元件。
背景技术
由于具有小型、廉价、高输出等良好的特征，因此，半导体激光器，除了通信、光盘等的IT技术以外，还在医疗、一部分的照明等广泛的技术领域中利用。近几年，特别是，对于激光显示器以及液晶背光灯等的显示装置的光源用途，利用了GAN系半导体激光器的波长450nm至540nm的半导体光源(半导体发光元件)的开发正在进展。
对于用于这样的显示装置的半导体发光元件，为了得到明确的图像，半导体发光元件的高光输出化是重要的。并且，为了实现显示装置的散热机构的简化以及低成本化，或者，为了提高半导体发光元件本身的可靠性，而需要低耗电化。
在半导体激光器等的半导体发光元件中，若降低阈值，则能够增加由同一注入电流值得到的光输出，能够实现高输出化及低电流化。据此，在半导体发光元件中，能够实现低耗电化。
得知的是，为了降低半导体激光器的阈值，而使被称为垂直光限制系数(Γv)的参数变大即可。并且，对于利用了一般制造的n型GaN衬底的III族氮化物半导体激光器，对光导层利用InGaN或GaN，对覆盖层利用折射率比它们低的AlGaN的情况多。
公开以下的情况，即，以垂直光限制系数Γv的提高为目的，为了使覆盖层低折射率化，例如，将折射率非常小的AlInN利用于n型覆盖层(非专利文献1)。并且，也试图以下的情况，即，在AlInN层中按照周期设置n－GaN层，在层叠方向上进行电传导(非专利文献2)。
(现有技术文献)
(非专利文献)
非专利文献1：E.Feltin,A.Castiglia,G.Cosendey,J.-F.Carlin,R.Butte,andN.Grandjean Proc.of CLEO/IQEC978-1-55752-869-8/09CTuY5,2009.
非专利文献2：R.Charash,H.Kim-Chauveau,J-M.Lamy,M.Akther,P.P.Maaskant,E.Frayssinet,P.de Mierry,A.D.Drager,J-Y.Duboz,A.Hangleiter,and B.Corbett,APPLIED PHYSICS LETTERS98,201112,2011.
发明内容
发明要解决的问题
在非专利文献1所公开的半导体发光元件中，为了n型覆盖层的低折射率化利用了AlInN。但是，AlInN的问题是，沿着层叠方向通过AlInN进行电子注入是困难的。
为了解决这样的问题，在非专利文献1的构造是，将薄的n型AlGaN层插入在光导层和AlInN覆盖层的中间，进行电子注入。但是，电子沿着横向通过AlGaN层，因此，电阻高，难以实现低电压元件。
另一方面，如非专利文献2，即使试图在AlInN层中按照周期设置n－GaN层，在层叠方向上进行电传导，也还没有得到实用水平的电特性。
并且，对于III族氮化物面发光激光器，正在研究利用了GaN和AlGaN的DBR。然而，存在的问题是，GaN和AlGaN中存在大的晶格常数差，因此，使Al组成变大来提高折射率差，使DBR的反射率变大是困难的。于是，正在研究将AlInN利用于DBR的低折射率层。但是，根据沿着层叠方向通过AlInN层进行电子注入是困难那样的问题，还没有将AlInN利用于DBR层的面发光激光器的报告。
鉴于所述问题，本公开提供一种半导体发光元件，有效地增加半导体发光元件的垂直光限制系数Γv，使振荡阈值电流降低，从而能够提高半导体发光元件的发光效率。
用于解决问题的手段
为了解决所述的问题，在本公开的半导体发光元件，其中，具备n型层、活性层以及p型层，所述n型层由III族氮化物半导体构成，n型层包括，将III族氮化物半导体A和III族氮化物半导体B反复层叠而成的半导体超晶格，在将III族氮化物半导体A以及III族氮化物半导体B的禁带宽度分别设为Eg(A)以及Eg(B)的情况下，成为Eg(A)＞Eg(B)，III族氮化物半导体A，由膜中所包含的氧(O)为1×1018cm-3以上的AlInN构成，所述III族氮化物半导体A的膜厚为5nm以下，电流沿着半导体超晶格的层叠方向注入。
发明效果
根据本公开，有效地增加半导体发光元件的垂直光限制系数Γv，使振荡阈值电流降低，从而能够提高半导体发光元件的发光效率。
附图说明
图1A是实施例1涉及的半导体发光元件的上面图。
图1B是沿着图1A的A－B线与图纸垂直的方向上切断来看时的截面图。
图2是示出比较例1涉及的半导体发光元件的结构的图。
图3是示出比较例2涉及的半导体发光元件的结构的图。
图4是示出比较例3涉及的半导体发光元件的结构的图。
图5是比较例1的第一覆盖层近旁的传导带侧带构造的计算结果的说明图。
图6A是比较例2的第一覆盖层近旁的传导带侧带构造的计算结果的说明图。
图6B是比较例2的第一覆盖层近旁的传导带侧带构造的计算结果的说明图。
图7A是比较例3的第一覆盖层近旁的传导带侧带构造的计算结果的说明图。
图7B是比较例3的第一覆盖层近旁的传导带侧带构造的计算结果的说明图。
图8是实施例1的AlInN(O)/n－GaN超晶格的一部分的传导带侧带构造的计算结果的说明图。
图9A是用于验证实施例1涉及的超晶格构造的效果的试料1的说明图。
图9B是用于验证实施例1涉及的超晶格构造的效果的试料2的说明图。
图9C是用于验证实施例1涉及的超晶格构造的效果的试料3的说明图。
图10是图9A至图9C的构造的电极A－B间的电流电压特性的说明图。
图11是实施例1的半导体激光器和比较例2的半导体激光器的电流光输出特性的说明图。
图12是实施例1涉及的超晶格构造中使AlInN(O)层的膜厚变化时的超晶格构造的电阻率的说明图。
图13是实施例1涉及的超晶格构造中使AlInN(O)层中的氧浓度变化时的超晶格构造的电阻率的说明图。
图14是实施例2的半导体发光元件的结构的说明图。
图15是实施例3的半导体发光元件的结构的说明图。
具体实施方式
(成为本发明的基础的知识)
首先，对于成为本发明的基础的知识，参照附图进行说明。
在半导体激光器等的半导体发光元件中，存在因电流注入而光输出仅缓慢增大的区域(电流值小的区域)、和因电流注入而光输出大幅度增大的区域(电流值大的区域)，将两者的边界的电流值称为阈值。若降低阈值，则能够减少即使注入电流也光输出仅缓慢增大的区域，其结果为，能够增加由同一注入电流值得到的光输出。也就是说，降低阈值，从而能够实现高输出化。并且，若降低阈值，则能够降低为了得到某光输出所需要的电流值，能够实现低耗电化，其结果为，也能够实现低成本化以及长寿命化。
另一方面，得知的是，为了降低半导体激光器的阈值，而使被称为垂直光限制系数(Γv)的参数变大即可。这是因为，以示出激光在发光层(被称为活性层)中行进时的放大程度的材料增益(g)与垂直光限制系数(Γv)的积、即Γv·g来表示被称为模式增益的半导体激光器放大光的性能的缘故。
半导体激光器，在模式增益和激光谐振器的损失(α)相等时振荡。若垂直光限制系数Γv大，则能够降低阈值，这是因为，随着电流注入而g单调增大，但是，其他的参数为一定值，因此，垂直光限制系数Γv越大，成为Γv·g(i)＝α的电流值i就越小。
在此，垂直光限制系数Γv是指，在半导体激光器的层叠构造中，在向与层叠面垂直的方向的传播光的光分布中，半导体激光器的发光层(被称为活性层)所占的比例，通常成为数％左右的值的情况多。构成一般的半导体激光器的层叠构造，活性层的上下由p型/n型光导层夹持，进一步，光导层的上下由p型/n型覆盖层夹持。此时，光导层及活性层成为使激光传播的区域，需要使其折射率比覆盖层高。
这是因为，光集中于高折射率材料，因此，通过低折射率层围绕高折射率层，来将光限制在高折射率层的缘故。在这样的层叠构造中，为了使垂直光限制系数Γv变大，需要增强通常被配置在光导层的中央附近的活性层的光强度。为此，降低覆盖层的折射率，从而使光导层和覆盖层的折射率差变大是特别有效的。
并且，具有以低阈值能够工作且容易控制出射光束形状这特征的以可见光波长带工作的III族氮化物垂直谐振器型面发光半导体激光器(以下，面发光激光器)被关注。
在面发光激光器中，在层叠面方向配置具有接近99％的高反射率的两张反射镜，在其之间夹持发光层(活性层)。对于反射镜，利用折射率不同的两种材料交替层叠的分布布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector：DBR)。
在此，对于DBR的材料，能够进行向纵向(与层叠面垂直的方向)的电流注入，因此，优选的是，利用具有导电性的材料。在已经实用化的将GaAs用于衬底的红外波长的面发光激光器中，对于DBR的材料，利用杂质掺杂为n型或p型的GaAs和AlAs或AlGaAs的组合的情况多。这是因为，AlAs和GaAs具有大致相同的晶格常数其具有大的折射率差，并且，具有进行杂质掺杂，从而能够进行导电这良好的特征的缘故。
现在，在利用了一般制造的n型GaN衬底的III族氮化物半导体激光器中，对光导层利用InGaN或GaN，对覆盖层利用折射率比它们低的AlGaN的情况多。而且，对于p型覆盖层，以降低电阻比较高的p－AlGaN的电阻的目的，一般利用p－AlGaN/p－GaN超晶格的超晶格周期结构。
在所述的构造中，以垂直光限制系数Γv的提高为目的，为了实现覆盖层的低折射率化，比较容易能够实现构成覆盖层的AlGaN的Al组成的增加。然而，存在的缺点是，若使Al组成比增加，则与n型GaN衬底的晶格常数差增加，在层叠构造中容易产生被称为裂缝的破裂，以作为实质上的Al组成的超过大致10％的AlGaN来实现覆盖层是困难的。
所述内容，是利用了AlGaN的p型、n型覆盖层共同的问题，但是，近几年，高质量的n型GaN块状衬底供应在商业上，因此，在n型覆盖层中更明显。这是因为，在n型GaN衬底上形成III族氮化物半导体激光器的情况下，将n型覆盖层、光导层(包含活性层)、p型覆盖层按照该顺序形成，但是，n型衬底的折射率比n型覆盖层高，因此，在n型覆盖层的膜厚不充分的情况下，会有激光从光导层超过n型覆盖层放射到n型GaN衬底来产生光损失的可能性，因此，n型覆盖层的膜厚需要比p型覆盖层厚。
于是，提出了将即使与GaN的晶格常数相同，也折射率非常小AlInN利用于n型覆盖层的方案(非专利文献1)。并且，试图在AlInN层中按照周期设置n－GaN层，沿着层叠方向进行电传导(非专利文献2)。
如上所述，在非专利文献1中，为了实现n型覆盖层的低折射率化，利用AlInN。但是，AlInN具有略5eV的非常大的带隙，在其电子构造(带)中，在传导带侧针对GaN具有1eV左右的能带偏移，因此，存在难以沿着层叠方向通过AlInN进行电子注入的问题。为了解决该问题，非专利文献1的构造是，在光导层与AlInN覆盖层的中间插入薄的n型AlGaN层，在该层沿着横向(层叠面方向)穿过来进行电子注入。但是，沿着横向通过AlGaN层，因此，电阻高，难以实现能够供应在商业上的水平的低电压元件。另一方面，即使如非专利文献2试图在AlInN层中按照周期设置n－GaN层，沿着层叠方向进行电传导，也还没有得到实用水平的电特性。
并且，对于III族氮化物面发光激光器，正在研究利用了GaN和AlGaN的DBR。然而，存在的问题是，与所述的GaAs和AlAs的组合的情况不同，GaN和AlGaN中存在大的晶格常数差，因此，使Al组成变大来提高折射率差，使DBR的反射率变大是困难的。于是，正在研究将AlInN利用于DBR的低折射率层，但是，根据如上所述沿着层叠方向通过AlInN层进行电子注入是困难那样的问题，还没有将AlInN利用于DBR层的面发光激光器的报告。
以下说明一种半导体发光元件，有效地增加半导体发光元件的垂直光限制系数Γv，使振荡阈值电流降低，从而能够提高半导体发光元件的发光效率。
为了解决所述的问题，本公开，将n型覆盖层，作为以数nm左右的短周期反复层叠掺杂了作为杂质的氧(O)的AlInN层、和其他的n型III族氮化物半导体层的超晶格层。而且，在本公开中，将掺杂了O的半导体层表现为AlInN(O)。
本发明人员，进行了各种研究之后，查出了非专利文献2中不能得到充分的低电阻特性的原因，即，除了没有进行超晶格周期的最佳化之外，还因超晶格构造的量化能量而形成肖特基势垒，若不施加用于越过所述肖特基势垒的电偏压则不进行导电，据此电阻值增加了。
于是，本发明人员发现了，若AlInN膜中掺杂作为杂质的O，将杂质能级为与其他的n型III族氮化物半导体(例如n型GaN)的施主能级大致相同的能量，在该能级进行跳跃传导，从而解除肖特基势垒，并且能够实现与以往的AlGaN系材料同等的低电阻特性。
进而，试制n覆盖层中具有所述掺杂了O的AlInN的III族氮化物半导体激光器，电阻与所述以往的AlGaN系相比同等，但是，有效地增加半导体发光元件的垂直光限制系数Γv，实验性地确认振荡阈值电流降低，从而确认了能够提高半导体发光元件的发光效率。
据此，在本公开的半导体发光元件，其中，具备n型层、活性层以及p型层，所述n型层由III族氮化物半导体构成，n型层包括，将III族氮化物半导体A和III族氮化物半导体B反复层叠而成的半导体超晶格，在将III族氮化物半导体A以及III族氮化物半导体B的禁带宽度分别设为Eg(A)以及Eg(B)的情况下，成为Eg(A)＞Eg(B)，III族氮化物半导体A，由膜中所包含的氧(O)为1×1018cm-3以上的AlInN构成，所述III族氮化物半导体A的膜厚为5nm以下，电流沿着半导体超晶格的层叠方向注入。
据此，电阻与所述以往的AlGaN系相比同等，但是，有效地增加半导体发光元件的垂直光限制系数Γv，使振荡阈值电流降低，从而能够提高半导体发光元件的发光效率。
并且，也可以是，III族氮化物半导体B由n型GaN或n型InGaN构成。
据此，III族氮化物半导体B的施主能级与AlInN中掺杂的O的能级接近，从而能够有效地降低电阻。
并且，也可以是，III族氮化物半导体B包含氧(O)或硅(Si)。
据此，在III族氮化物半导体B中能够有效地形成施主能级，能够降低电阻。
并且，也可以是，在衬底上将n型层、活性层以及p型层按照该顺序层叠。
并且，也可以是，在衬底上将p型层、活性层以及n型层按照该顺序层叠。
并且，也可以是，衬底是GaN衬底或GaN模板衬底。
根据所述的结构，在由III族氮化物半导体A及B构成的超晶格中，在层叠方向上能够进行纵断的电流注入。
并且，也可以是，半导体超晶格的周期比10nm短。
据此，能够降低半导体超晶格的电阻。
并且，也可以是，半导体超晶格的周期比5nm短。
据此，更能够降低半导体超晶格的电阻。
并且，也可以是，n型层中包括第一折射率氮化物半导体膜和半导体超晶格交替层叠而成的n型分布布拉格反射镜，n型分布布拉格反射镜，在将第一折射率氮化物半导体膜的折射率设为n1、将第一折射率氮化物半导体膜的膜厚设为d1、将半导体超晶格的折射率设为n2、将半导体超晶格的所述III族氮化物半导体A和所述III族氮化物半导体B反复层叠的总计膜厚设为d2、将活性层的发光波长设为λ的情况下，满足n1＞n2且n1×d1＝n2×d2＝1/4×λ的关系。
据此，能够形成具有高的电导电性和光学反射率的n型分布布拉格反射镜。
以下，对于实施例，参照附图进行具体说明。而且，在各附图中对同一部件附上相同符号，省略重复说明。以下的实施例，示出本发明的一个具体例，本发明，例如，构成部件的配置等不仅确定为下述。对于本发明，在权利要求书中能够加以各种各样的变更。
(实施例1)
以下，说明实施例1涉及的半导体发光元件100。在本实施例中，对于半导体发光元件100的实施例，利用使用了六方晶III族氮化物系半导体的绿色(波长520nm)半导体激光器进行说明。以下，参照附图进行说明。
图1A是本实施例涉及的半导体发光元件100的图，且是从上面方向看的图。图1B是包含光波导20的沿着图1A的A－B与图纸垂直的方向上切断来看时的截面图。
首先，说明半导体发光元件100的结构。
如图1A及图1B示出，本公开的半导体发光元件100具备，由III族氮化物半导体构成的n型层3、活性层4、以及p型层5。n型层3包括，将III族氮化物半导体A和III族氮化物半导体B反复层叠的半导体超晶格。若将III族氮化物半导体A以及III族氮化物半导体B的禁带宽度分别设为Eg(A)以及Eg(B)，则成为Eg(A)＞Eg(B)，III族氮化物半导体A由膜中所包含的氧(O)为1×1018cm-3以上的AlInN构成。电流沿着半导体超晶格的层叠方向注入。
根据这样的结构，在n型层3中，注入到III族氮化物半导体B的传导带的电子，经由因膜中包含的氧原子而引起的施主能级来跳跃地传导，从而能够通过基于AlInN的势垒。据此，能够大幅度地降低因障壁而引起的电阻。并且，在此，AlInN，也具有比以往的作为n型层利用的AlGaN低的折射率，因此，能够使n型层3，不仅作为电子注入层，还作为强大的光限制层来发挥功能。
其结果为，有效地增加半导体发光元件的垂直光限制系数Γv，使振荡阈值电流降低，从而能够提高半导体发光元件的发光效率。
以下，记载也包括非必须的任意的结构的具体实施例。
半导体发光元件100，例如，在作为主面为(0001)面的n型六方晶GaN衬底的半导体衬底1上，按照顺序具有由III族氮化物半导体构成的n型层、活性层、以及p型层的半导体层叠体层叠。具体而言，对于n型层，将例如作为AlInN(O)/n－GaN超晶格覆盖层的半导体超晶格层2、以及例如作为n－GaN的n型光导层3层叠。对于活性层，将例如作为InGaN/GaN的多量子阱的活性层4层叠。对于p型层，将例如作为p－GaN的p型光导层5、例如作为p－Al0.20GaN的电子壁垒层6、例如作为p－Al0.15GaN/GaN超晶格的p型覆盖层7、以及例如作为p－GaN的p型接触层8层叠。
对于半导体发光元件100的光波导20，例如，两侧由作为SiO2的绝缘膜9绝缘。在半导体层叠体的上下，以夹住该半导体层叠体的方式形成两个电极、即p电极10及n电极15。根据这样的构造，在半导体层叠体中的半导体超晶格层2，电流(电子)沿着纵向(层叠方向)注入。换而言之，在两个电极p电极10与n电极15之间，形成沿着纵向(层叠方向)穿过半导体超晶格层2的电流路径。
在光波导的最上面，以规定的图案形成例如由Pd/Pt构成的p电极10、例如由Ti/Pt/Au构成的布线电极11、以及例如由Ti/Au构成的垫电极12。在半导体衬底1的相反一侧的面形成，例如作为Cu/Au的n电极15。
在半导体发光元件100的光波导20的前后，即，在图1A示出的半导体发光元件100的朝向图纸的上下的端面，分别形成用于使光波导20内的光反射的、例如由电介质多层膜构成的前涂层膜13、以及例如由电介质多层膜构成的后涂层膜14。
而且，在本实施例中，在半导体衬底上将n型层、活性层、p型层按照该顺序层叠，但是，也可以替换n型、p型。也就是说，也可以在半导体衬底上将p型层、活性层、n型层按照该顺序层叠。
接着，说明半导体发光元件100的详细结构和制造方法。
首先，在作为主面为(0001)面的n型六方晶GaN的半导体衬底1上，利用例如有机金属气相沉积法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：MOCVD法)，对半导体超晶格层2至p型接触层8连续进行成膜。
首先，以共计70周期(总计膜厚为350nm)层叠由膜厚分别为2.5nm的n型GaN、AlIn0.177N的反复构成的超晶格层，从而形成半导体超晶格层2。
在此，对于用于成膜的气体原料，例如对III族原料利用三甲基镓(TEG)、三甲基铟(TMI)、三甲基铝(TMA)，对n型杂质利用硅烷，对V族原料利用氨等即可。将n－GaN层的Si浓度，设为1×1019cm-3左右即可。在AlInN层中，优选的是，掺杂1×1018cm-3左右以上的氧。并且，n型GaN层也可以包含氧。AlInN层中掺杂氧的方法有，源气体中追加微量的氧的方法。
另外，简单而言，在利用TMA那样的有机Al原料的情况下，若将对AlInN进行成膜时的生长温度，作为比广泛地利用于通常的氮化物半导体的生长的温度范围(大致800至1200℃)低的温度、例如700至850℃左右、更优选的是700至800℃左右，则也能够从有机Al原料混入作为杂质的氧。
接着，使构成n型光导层3的n－GaN(Si浓度5×1017cm-3)生长100nm。进而，使由构成活性层4的In0.02GaN阻挡层和In0.23GaN量子阱层的三个周期构成的量子阱活性层生长。此时，将InGaN阻挡层的膜厚设为7.5nm，将阱层的膜厚设为3nm即可。接着，使构成p型光导层5的p－GaN层叠100nm。对于p－GaN层，例如，利用环戊二烯基镁(Cp2Mg)使Mg浓度成为5×1019cm-3即可。进而，将构成电子壁垒层6的p－Al0.20GaN(Mg浓度5×1019cm-3)层叠10nm。接着，将构成p型覆盖层7的膜厚分别为1.5nm的p－Al0.15GaN(Mg浓度5×1019cm-3)和p－GaN(Mg浓度5×1019cm-3)层以150周期层叠共计450nm。最后，将构成p型接触层8的p－GaN(Mg浓度3×1020cm-3)层叠10nm。
而且，对于形成所述的半导体层叠构造体时的结晶生长法，除了MOCVD法以外，还可以利用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy：MBE)法或者化学束外延(Chemical BeamEpitaxy：CBE)法等的、能够使GaN系蓝紫色半导体激光器构造生长的生长方法。
接着，将生长的晶片加工成脊形条型激光器。
首先，例如，通过热CVD法，在p型接触层8上，对由膜厚0.3μm的SiO2构成的SiO2绝缘膜(未图示)进行成膜。进而，通过光刻法及利用了氟化氢酸的蚀刻法，以使SiO2绝缘膜以宽度8μm的条状残留的方式来对其他的区域进行蚀刻。此时，考虑利用六方晶氮化物半导体的自然解理面(m面)来形成激光的端面的情况，将条纹的朝向设为与六方晶GaN的m轴方向平行。
接着，通过电感耦合等离子(Inductive Coupled Plasma：ICP)蚀刻法，利用SiO2绝缘膜将层叠构造体的上部蚀刻成0.35μm的深度，从p型接触层8及p型覆盖层7的上部，形成构成光波导20的脊形条部。然后，利用氟化氢酸除去第二掩模膜，再次，通过热CVD法，在露出的p型覆盖层7上的包含脊形条部的全面，再次形成由膜厚200nm的SiO2构成的绝缘膜9。
接着，通过光刻法，在绝缘膜9的脊形条部(光波导20)的上面，沿着该脊形条部形成具有宽度为7.5μm的开口部的保护膜图案(不图示)。接着，例如，通过利用了三氟化沼气(CHF3)气体的反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching：RIE)，将保护膜图案作为掩模对SiO2绝缘膜进行蚀刻，从而使p型接触层从脊形条部的上面露出。
接着，例如，通过电子束(Electron Beam：EB)蒸镀法，至少在从脊形条部的上面露出的p型接触层8上，例如，形成构成由厚度为40nm的钯(Pd)和厚度为35nm的白金(Pt)构成的p电极10的金属层叠膜。然后，通过除去保护膜图案的剥离法，除去脊形条上部以外的区域的金属层叠膜，形成p电极10。
接着，如图1B示出，通过光刻法及剥离法，在绝缘膜12上以覆盖脊形条部的上部的p电极10的方式，例如，有选择地形成与脊形条部平行的方向的平面尺寸为750μm、且与脊形条部垂直的方向平面尺寸为150μm的例如由Ti/Pt/Au构成的布线电极11。在此，布线电极11，由厚度分别为50nm、200nm及100nm的钛(Ti)/白金(Pt)/金(Au)的金属层叠膜形成。
而且，一般而言，多个激光装置在晶片的主面上被形成为矩阵状。因此，在从处于晶片状态的衬底分割为各个激光芯片时，若切断布线电极11，则会有与该布线电极11贴紧的p电极10从p型接触层8剥落的可能性。于是，如图1A示出，优选的是，布线电极11在彼此相邻的芯片之间没有连接。
接着，通过电解镀金法，在布线电极11的上部，例如，形成厚度10μm的Au层，来形成垫电极12。据此，能够实现基于线接合的激光芯片的安装，并且，能够使活性层4中发生的热有效地散热，因此，能够提高半导体发光元件100的可靠性。
接着，通过金刚石泥浆对形成到Au垫电极的晶片状态的半导体发光元件100的背面进行研磨，将半导体衬底1的厚度薄膜化，直到成为100μm左右为止。然后，例如，通过EB蒸镀法，在半导体衬底1的背面(与形成有光波导20的面相反的面)，例如，形成由厚度为5nm的Ti、厚度为10nm的白金及厚度为1000nm的Au构成的金属层叠膜，从而形成n电极15。
接着，使晶片状态的半导体发光元件100沿着m面解理(一次解理)，以使m轴方向的长度成为例如800μm。接着，例如，利用电子回旋共振(ECR)溅射法，在激光射出来的解理面形成前涂层膜13，在相反的解理面形成后涂层膜14。在此，对于前涂层膜13的材料，例如，利用SiO2单层膜等的电介质膜。并且，对于后涂层膜14的材料，例如，利用ZrO2/SiO2层叠膜等的电介质膜。而且，将半导体发光元件100的前侧(光出射侧)的反射率设为例如15％，将后侧(与光出射侧相反一侧)例如设为90％，从而能够构成高效率的半导体发光元件100。
接着，使一次解理的半导体发光元件100，在例如以200μm间距形成a轴方向的长度的光波导20间，沿着a面解理(二次解理)，从而完成激光芯片。
接着，为了验证本实施例的半导体发光元件100的效果，说明图2至图4示出的比较例1至3涉及的半导体发光元件101、102、103。
图2是示出比较例1涉及的半导体发光元件101的结构的图。如图2示出，半导体发光元件101是，将图1A及图1B示出的半导体发光元件100的半导体超晶格层2置换成作为AlInN单层膜的第一覆盖层16而成的。
图3是示出比较例2涉及的半导体发光元件102的结构的图。如图3示出，半导体发光元件102是，将图1A及图1B示出的半导体发光元件100的半导体超晶格层2置换成作为n－AlGaN/n－GaN超晶格的第一覆盖层17而成的。
图4是示出比较例3涉及的半导体发光元件103的结构的图。如图4示出，半导体发光元件103是，将图1A及图1B示出的半导体发光元件100的半导体超晶格层2置换成作为AlInN(没有掺杂O)/n－GaN超晶格的第一覆盖层18而成的。
在此，首先，为了说明本实施例涉及的半导体发光元件100的效果，说明从理论及实验结果的两方面进行了验证的结果。首先，对于所述图1A至图4的激光构造，着眼与电子传导有关的传导带侧带能量(Ec)，以自洽来解薛定谔方程式和帕松方程式，从而计算n型覆盖层附近的半导体带构造。
在此，对于计算所需要的物理参数、即因对AlGaN的GaN的晶格应变而引起的极化、AlGaN及AlInN的自发极化的大小、能带偏移、电子的有效质量等，利用了文献J.Kuzmik,IEEE Electron Device Lett.22,510(2001)以及M.Gonschorek,J.－F.Carlin,E.Feltin,M.A.Py,and N.Grandjean,Appl.Phys.Lett.89,062106(2006)所记载的值。图5至7示出计算结果。
图5示出图2所示的半导体发光元件101的第一覆盖层16(AlInN单层膜)附近的计算结果。得知的是，在第一覆盖层16附近，AlInN具有因大的自发极化而引起的强电场，因此，Ec的势能从作为n型GaN的半导体衬底1侧向层叠构造上面侧大幅度地弯曲。
例如，在层叠350nm的情况下，从半导体衬底1的带弯曲量最大超过4eV。据此，在半导体发光元件101中为了从半导体衬底1，越过作为第一覆盖层16的AlInN的势垒沿着活性层4注入电流，而仅在n型覆盖层就发生4V以上的电压下降，导致消耗电力的明显增大。
在此，发明人员，也研究了该AlInN中掺杂Si来成为n型化从而降低电阻的方法，但是发现了，Si在AlInN的带中形成的施主能级深即从传导带(Ec)端-1.5eV左右，因此，对电子传导几乎没有贡献，没有效果。
接着，图6A及图6B示出图3所示的半导体发光元件102的第一覆盖层17(AlGaN/n－GaN超晶格)附近的计算结果。在AlGaN/n－GaN超晶格中，根据AlGaN具有的极化和宽带隙的特征，针对n－GaN存在0.45eV左右的带弯曲。然而，如非专利文献2所记载，n－GaN中局部存在的电子透过AlGaN阻挡，由多个n－GaN耦合，因此，电子几乎不受到势垒阻挡的影响(在电流电压特性中，不存在肖特基势垒，而仅存在欧姆电阻)。
于是，可以考虑以下的方法，即，组合比较例1和2，形成AlInN和n－GaN的超晶格，与比较例2同样，使n－GaN间的电子量子耦合来避免因AlInN层而引起的电压上升的方法。将这样的构造作为比较例3。
图7A是比较例3的第一覆盖层近旁的传导带侧带构造的计算结果的说明图(图4的半导体发光元件103示出构造)。根据n－GaN，在超晶格中AlInN的带弯曲降低到1eV为止，而且，n－GaN成为量子阱，透过相邻的AlInN与相邻的n－GaN层量子耦合，因此，能够期待电子实际接受的势垒变得更小。
然而，在此情况下也发现了大的问题。图7B是图7A的一部分的放大图。在图7B中，将基底能级设为E1，将第二个能级设为E2，来示出n－GaN量子阱中的量化能量的计算结果。
E1＝0.45eV，因此，电子实际上不存在于n－GaN的带端，而具有E1的能量来局部存在。也就是说，为了向AlInN/n－GaN超晶格注入电流(电子)，至少产生0.45V的电压的施加、即超晶格的电压下降。
接着，图8示出，在图7A及图7B的构造中，AlInN中掺杂了(O)的本实施例的带构造图。材料的结构与图7A及图7B的AlInN/n－GaN超晶格同样，因此，计算结果也基本上相同。因此，省略相当于图7A的图。
根据图8示出的结果，本发明人员发现了，根据本实施例的结构，若AlInN中掺杂O，则O在从AlInN的传导带侧带端约1eV的势垒形成施主能级。如此存在于深的势垒的能级几乎不影响到AlInN本身的导电(电子浓度不增加)，但是，本发明人员猜测了，该能级与n－GaN的传导带势能大致相同，因此，经由O的能级，n－GaN中局部存在的电子能够跳跃地传导(跳跃效果)。在此情况下，跳跃能级(图中记载为Ehop)是，从n－GaN带端仅是0.05eV，且是大致相同的能量能级，因此，能够期待实际上成为欧姆性电阻。
进而，为了验证所述的效果，发明人员，通过MOCVD法和光刻、ICP蚀刻、电极形成来准备图9A至图9C示出的三种试料1至3，评价了图中电极A－B间的电压电流特性。
在试料1至3中，均在由Ti/Pt/Au构成的电极A与电极B之间，形成有n－GaN衬底、n－GaN接触层、以及相当于所述的本实施例和比较例的半导体超晶格的n型覆盖层。电极A的大小为750×200μm，电极B被形成在n－GaN衬底的背面全面。对于n－GaN接触层，Si浓度为3×1018cm-3，膜厚为10nm。
不是图1A及图1B那样的激光构造，这是因为，为了除外因pn结而引起的电压下降等的、因n型覆盖层以外的层而引起的影响的缘故。在图9A的试料1中，相当于本实施例的半导体超晶格层2的AlInN(O掺杂)/n－GaN超晶格(带构造是图8)插入在电极之间，在图9B的试料2中，AlInN(没有O掺杂)/n－GaN超晶格(带构造是图7A)插入在电极之间，在图9C的试料3中，AlInN单层膜(带构造是图5)插入在电极之间。
图10示出试料1至试料3的各个试料的电压电流特性。在用于试料3的AlInN单层膜中存在约5V左右的肖特基势垒，在用于试料2的AlInN(没有O掺杂)/n－GaN超晶格中存在约0.45V的肖特基势垒。对此，得知的是，在试料1的AlInN(O)/n－GaN超晶格中，不存在肖特基势垒，而成为欧姆的特性。据此，根据利用了本实施例那样的半导体超晶格层的半导体发光元件100，能够不使工作电压恶化，而降低振荡阈值，来降低消耗电力。
而且，所述的跳跃效果是，仅在AlInN层的带隙(Eg)比GaN层的Eg大时产生的。也就是说，仅在AlInN层和GaN层的Eg处于Eg(AlInN)＞Eg(GaN)的关系时产生所述的效果。
而且，在本实施例中，半导体超晶格层2为AlInN(O)/n－GaN超晶格，但也可以是，AlInN(O)/n－InGaN超晶格。在此情况下，也需要AlInN层和InGaN层的Eg处于Eg(AlInN)＞Eg(InGaN)的关系。也就是说，在半导体超晶格层2中，与AlInN(O)组合的半导体材料，带隙Eg比AlInN小。
图11示出，具有图1A及图1B的构造的实施例1的半导体发光元件(半导体激光器)100、以及具有图3的构造的比较例2的半导体发光元件(半导体激光器)102的电流光输出特性(实验值)。对于同时测量的电流电压特性，由于两者大致相同，因此省略。
通过将AlInN(O)/n－GaN超晶格层导入到n型覆盖层(半导体超晶格层2)，垂直光限制系数Γv提高，阈值电流减少。并且，也没有观察到因AlInN的导入而引起的电压上升。如上所述，通过利用本实施例涉及的半导体发光元件100，从而能够实现发光效率良好的半导体发光元件。
在此，对于所述的AlInN(O)/n－GaN超晶格层的优选的结构，利用图12及图13进行说明。图12是测量使AlInN(O)/n－GaN超晶格层的AlInN(O)的膜厚变化时的超晶格构造(试料1)的电阻率的变化的图。图13是测量使AlInN(O)/n－GaN超晶格层的AlInN(O)的氧(O)浓度变化时的超晶格构造(试料1)的电阻率的变化的图。
根据图12的结果得知，若AlInN(O)的膜厚超过5nm，则电阻率急剧变大。因此，优选的是，AlInN(O)的膜厚为5nm以下。
并且，根据图13的结果得知，若AlInN(O)的氧浓度低于1×1018cm-3，则电阻率急剧变高。因此，优选的是，AlInN(O)的氧浓度为1×1018cm-3以上。
而且，AlInN(O)/n－GaN超晶格层的周期、即合计AlInN(O)、n－GaN的每一层的膜厚的值，优选的是，比10nm薄，更优选的是，比5nm薄。
而且，在本实施例中，对于n型覆盖层，利用了AlInN(O)/n－GaN超晶格，但是，对于n型覆盖层，也可以组合AlInN(O)/n－GaN超晶格和n－AlGaN层。
而且，在本实施例中，对于层叠构造体的生长用衬底、即半导体衬底1，利用了属于六方晶系的GaN系衬底(GaN衬底，AlGaN衬底等)，但是，可以利用能够使GaN系材料生长的其他的衬底、例如炭化硅(SiC)、硅(Si)、蓝宝石(单结晶Al2O3)或氧化锌(ZnO)等。并且，也可以利用蓝宝石衬底等的在与GaN不同的衬底上使GaN结晶生长的模板衬底。
而且，对于本实施例的半导体发光元件，利用发光波长为绿色区域的半导体激光器进行了说明，但是，也可以是使前侧的反射率降低来使发光谱宽度扩大，使散斑噪声减少之后的发光波长为绿色区域的超辐射发光二极管。进而，也可以是使活性层的In组成降低到16％左右，从而使波长成为445nm的蓝色波长的蓝色半导体激光器或超辐射发光二极管。
(实施例2)
以下，说明实施例2涉及的半导体发光元件200。对于本实施例的半导体发光元件200，以利用了六方晶III族氮化物系半导体的发光波长为波长520nm附近的绿色面发光型半导体激光器(VCSEL)为例子，参照附图进行说明。
图14是本实施例涉及的半导体发光元件200的截面图。以下，利用附图说明半导体发光元件200的构造及制造方法。
在主面为(0001)面的n型六方晶GaN的半导体衬底201上，例如，通过MOCVD法，将第一多层膜202层叠。第一多层膜202是，例如，将作为n－GaN层的第一折射率氮化物半导体膜202a、和作为AlInN(O)/n－GaN的超晶格构造的第二折射率氮化物半导体膜202b交替层叠的结构。
在此，将第一折射率氮化物半导体膜202a(n－GaN层)的膜厚设为，振荡波长λ乘以1/4之后除以所述半导体发光元件200的激光发射波长的折射率的值。例如，在振荡波长为520nm、n－GaN层的折射率为2.4的情况下，第一折射率氮化物半导体膜202a(n－GaN层)的膜厚为，520×(1/4)/2.4＝54.2nm。
第二折射率氮化物半导体膜202b是，将膜厚分别为2.5nm的AlIn0.177N(O浓度1×1018cm-3)及n－GaN作为一个周期的、将它反复层叠多次的超晶格构造。超晶格构造的总计膜厚是，与第一折射率氮化物半导体膜202a的情况同样，振荡波长乘以1/4之后除以所述超晶格构造的振荡波长的折射率的值。例如，在超晶格构造的折射率为2.3的情况下，第二折射率氮化物半导体膜202b的膜厚为，520×(1/4)/2.3＝56.5nm。
如此，将厚度为54.2nm的第一折射率氮化物半导体膜202a、和厚度为56.5nm的第二折射率氮化物半导体膜202b作为一个周期，例如，形成30周期，从而形成第一多层膜202。
第一多层膜202，成为n型分布布拉格反射镜，若将第一折射率氮化物半导体膜202a的折射率设为n1，将膜厚设为d1，将构成第二折射率氮化物半导体膜202b的半导体超晶格的折射率设为n2，将第二折射率氮化物半导体膜202b的总计膜厚设为d2，则满足n1＞n2且n1×d1＝n2×d2＝1/4×λ的关系。
在此，对于原料，例如，对III族原料利用三甲基镓(TEG)、三甲基铟(TMI)、三甲基铝(TMA)，对n型杂质利用硅烷，对V族原料利用氨等即可。在此，与实施例1同样，在AlInN层中，优选的是，掺杂1×1018cm-3左右的氧。
AlInN层中掺杂氧的方法有，源气体中追加微量的氧的方法。另外，简单而言，在利用TMA那样的有机Al原料的情况下，若将对AlInN进行成膜时的生长温度，作为比广泛地利用于通常的氮化物半导体的生长的温度范围(大致800至1200℃)低的温度、例如700至850℃左右、更优选的是700至800℃左右，则也能够从有机Al原料混入作为杂质的氧。
接着，使作为第一的氮化物半导体膜203的GaN生长53nm。进而，使由In0.02GaN阻挡层和In0.23GaN量子阱层的三个周期构成的活性层204生长。此时，将InGaN阻挡层的膜厚设为7.5nm，将阱层的膜厚设为3nm即可。
接着，将作为第二的氮化物半导体膜205的GaN层叠40nm。进而，将作为电子壁垒层206的p－Al0.20GaN(Mg浓度5×1019cm-3)10nm层叠。接着，将作为p型接触层208的p－GaN(Mg浓度3×1020cm-3)层叠例如10nm。
对于形成所述层叠构造体时的结晶生长法，除了MOCVD法以外，还可以利用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy：MBE)法或者化学束外延(Chemical Beam Epitaxy：CBE)法等的生长方法。
接着，为了能够注入电流，对生长的氮化物半导体层进行图案化等。
首先，例如，通过热CVD法，在p型接触层上，对仅在激光射出部开口的膜厚为例如0.3μm的由SiO2构成的绝缘膜209进行成膜，并进行图案化。
接着，在其表面，形成例如作为ITO(Indium Thin Oxide)的透明电极210(膜厚144nm)，进行图案化，从而仅除去周边部。
接着，在透明电极210的激光射出部上形成例如作为TiO2、SiO2的多层膜的第二的多层膜213，通过图案化除去激光射出部以外的部分。
接着，在透明电极210的激光射出部以外的周边将例如作为Ti/Pt/Au的p电极212图案化。
接着，通过研磨将晶片状的半导体发光元件200的半导体衬底201薄膜化，直到规定的厚度、例如100μm为止。
接着，通过利用了SiO2绝缘膜的图案化、和利用了碱溶液(例如KOH)的湿蚀刻，在与晶片上面的第二多层膜(电介质绝缘膜)213相反一侧对应的晶片背面侧的区域设置圆形的光出射孔。然后，在研磨面，避开光射出区域形成例如作为Ti/Pt/Au的n电极215。
接着，说明所述的半导体发光元件200的工作。所述的半导体发光元件200的结构是，由两个电极(p电极212及n电极215)从上下夹住由包含AlInN(O)/n－GaN的超晶格构造的n型层、活性层、和p型层构成的半导体层叠体的结构。根据这样的结构，在AlInN(O)/n－GaN的超晶格构造中，电流(电子)沿着纵向(层叠方向)。换而言之，在两个电极之间，形成在AlInN(O)/n－GaN的超晶格构造中向纵向(层叠方向)通过的电流路径。
由p电极212及n电极215注入的电流，传达透明电极210后由绝缘膜209集中于激光射出部附近，注入到活性层204。注入到活性层204的电子及空穴，变换成中心波长520nm的光。变换后的光，由作为反射膜来发挥功能的第一多层膜202和第二的多层膜213放大为受激发射光，从第一多层膜202侧作为激光来射出。
根据以上的结构，通过利用本实施例示出的半导体超晶格层，容易能够构成并制造发光波长为波长520nm附近的绿色面发光型半导体激光器。
在本实施例中，与实施例1同样，也优选的是，AlInN(O)的膜厚为5nm以下。并且，优选的是，AlInN(O)的氧浓度为1×1018cm-3以上。而且，AlInN(O)/n－GaN超晶格层的周期、即合计AlInN(O)、n－GaN的每一层的膜厚的值，优选的是，比10nm薄，更优选的是，比5nm薄。
并且，在本实施例中，对半导体衬底201，也利用了属于六方晶系的GaN系衬底(GaN衬底，AlGaN衬底等)，但是，可以利用能够使GaN系材料生长的其他的衬底、例如炭化硅(SiC)、硅(Si)、蓝宝石(单结晶Al2O3)或氧化锌(ZnO)等。并且，也可以利用在蓝宝石衬底等的与GaN不同的衬底上使GaN结晶生长的模板衬底。
(实施例3)
以下，说明实施例3涉及的半导体发光元件300。在本实施例中，对于半导体发光元件300的例子，利用使用了六方晶III族氮化物系半导体的绿色(波长520nm)半导体激光器进行说明。
图15是本实施例涉及的半导体发光元件300的截面图。对于与实施例1共同的构成要素，附上与实施例1相同的符号来省略说明，仅说明与实施例1的变化点。
在实施例1涉及的半导体发光元件100中，在半导体衬底1的背面形成了n电极15。在本实施例涉及的半导体发光元件300中，在衬底与半导体超晶格层2之间，设置作为半导体层叠体的n型层的一部分的、例如由n型GaN构成的n型覆盖层301。并且，在n型覆盖层301的与形成了半导体超晶格层2的面相同一侧的面上，形成n电极15。
即使根据这样的构造，电流(电子)从两个电极(p电极10及n电极15)向半导体超晶格层2，沿着纵向(层叠方向)注入。换而言之，在两个电极之间，形成沿着纵向(层叠方向)通过半导体超晶格层2的电流路径。根据这样的构造，特别是，在对衬底不利用半导体而利用绝缘衬底的情况下，能够容易实现电流(电子)沿着纵向(层叠方向)注入到半导体超晶格层2的构造，因此有效的。
根据以上的结构，在利用绝缘衬底的情况下，能够容易实现电流(电子)沿着纵向(层叠方向)注入到半导体超晶格层2的构造。
而且，在本实施例中，与实施例1同样，也优选的是，AlInN(O)的膜厚为5nm以下。并且，AlInN(O)的氧浓度为1×1018cm-3以上。而且，对于AlInN(O)/n－GaN超晶格层的周期、即AlInN(O)、n－GaN的每一层的膜厚的合计值，优选的是，比10nm薄，更优选的是，比5nm薄。
并且，在本实施例中，对于半导体衬底1，也利用了属于六方晶系的GaN系衬底(GaN衬底，AlGaN衬底等)，但是，可以利用能够使GaN系材料生长的其他的衬底、例如炭化硅(SiC)、硅(Si)、蓝宝石(单结晶Al2O3)或氧化锌(ZnO)等。并且，也可以利用在蓝宝石衬底等的与GaN不同的衬底上使GaN结晶生长的模板衬底。
而且，对于本实施例的半导体发光元件，利用发光波长为绿色区域的半导体激光器进行了说明，但是，也可以是使前侧的反射率降低来使发光谱宽度扩大，使散斑噪声减少之后的发光波长为绿色区域的超辐射发光二极管。进而，也可以是使活性层的In组成降低到16％左右，从而使波长成为445nm的蓝色波长的蓝色半导体激光器或超辐射发光二极管。
工业实用性
本公开涉及的半导体发光元件，能够用于激光显示器或液晶背光灯，进一步，能够用于手术用的激光手术刀以及熔接用途等，有用于利用了GaN系化合物半导体的半导体发光元件等。
符号说明
1 衬底
2 半导体超晶格层
3 n型光导层
4 活性层
5 p型光导层
6 电子壁垒层
7 p型覆盖层
8 p型接触层
9 绝缘膜
10 p电极
11 布线电极
12 垫电极
13 前涂层膜
14 后涂层膜
15 n电极
100 半导体发光元件

Claims (9)

1.一种半导体发光元件，
该半导体发光元件具备n型层、活性层以及p型层，所述n型层由III族氮化物半导体构成，
所述n型层包括，将III族氮化物半导体A和III族氮化物半导体B反复层叠而成的半导体超晶格，
在将所述III族氮化物半导体A以及III族氮化物半导体B的禁带宽度分别设为Eg(A)以及Eg(B)的情况下，成为Eg(A)＞Eg(B)，
所述III族氮化物半导体A，由膜中所包含的氧(O)为1×1018cm-3以上的AlInN构成，
所述III族氮化物半导体A的膜厚为5nm以下，
电流沿着所述半导体超晶格的层叠方向注入。
2.如权利要求1所述的半导体发光元件，
所述III族氮化物半导体B由n型GaN或n型InGaN构成。
3.如权利要求1所述的半导体发光元件，
所述III族氮化物半导体B包含氧(O)或硅(Si)。
4.如权利要求1所述的半导体发光元件，
在衬底上将所述n型层、活性层以及p型层按照所述n型层、活性层以及p型层的顺序层叠。
5.如权利要求1所述的半导体发光元件，
在衬底上将所述p型层、活性层以及n型层按照所述p型层、活性层以及n型层的顺序层叠。
6.如权利要求4所述的半导体发光元件
所述衬底，是GaN衬底或GaN模板衬底。
7.如权利要求1所述的半导体发光元件，
在所述半导体超晶格中，所述III族氮化物半导体A和所述III族氮化物半导体B反复的周期，比10nm短。
8.如权利要求7所述的半导体发光元件，
在所述半导体超晶格中，所述III族氮化物半导体A和所述III族氮化物半导体B反复的周期，比5nm短。
9.如权利要求1至8的任一项所述的半导体发光元件，
所述n型层中包括第一折射率氮化物半导体膜和所述半导体超晶格交替层叠而成的n型分布布拉格反射镜，
所述n型分布布拉格反射镜，
在将所述第一折射率氮化物半导体膜的折射率设为n1、将所述第一折射率氮化物半导体膜的膜厚设为d1、将所述半导体超晶格的折射率设为n2、将所述半导体超晶格的所述III族氮化物半导体A和所述III族氮化物半导体B反复层叠的总计膜厚设为d2、将所述活性层的发光波长设为λ的情况下，
满足n1＞n2且n1×d1＝n2×d2＝1/4×λ的关系。
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