CN107004743B - 半导体发光元件 - Google Patents

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Abstract

一种半导体发光元件，该半导体发光元件包括：第一半导体层，该第一半导体层具有第一导电类型；发光功能层，该发光功能层包括形成在所述第一半导体层上的发光层；以及第二半导体层，该第二半导体层形成在所述发光功能层上并且具有与所述第一半导体层相反的导电类型。所述发光层包括：基底层，该基底层具有从所述第一半导体层经受应力应变的这种组分，并且具有形成为像随机网格的多个基底区段；以及量子阱结构层，该量子阱结构层由至少一个量子阱层和至少一个势垒层组成，所述至少一个量子阱层以嵌入所述基底层的方式形成。所述基底层具有多个子基底层，所述多个子基底层由具有相互不同的Al组分的AlGaN构成。

Description

半导体发光元件
技术领域
本发明涉及一种半导体发光元件(诸如，发光二极管(LED))。
背景技术
半导体发光元件通常通过在生长基板上生长由n型半导体层、有源层和p型半导体层构成的半导体结构层并且形成分别向n型半导体层和p型半导体层施加电压的n电极和p电极来制造。
专利文献1公开了一种白色发光二极管，其中，红色、绿色和蓝色发光二极管依次层叠以便沿同一方向发射光。专利文献2公开了一种白色发光元件，该白色发光元件包括：第一发光部，该第一发光部通过金属层接合到导电子安装基板；以及第二发光部，该第二发光部形成在所述导电子安装基板的上表面的一个区域上。专利文献3公开了一种半导体发光元件，该半导体发光元件包括由InGaN构成的多个阱层，其中，各个阱层的In组分不同。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-249460号公报
专利文献2：日本特开2006-339646号公报
专利文献3：日本特开2004-179493号公报
发明内容
发明所要解决的问题
当通过电极注入到元件中的电子和空穴在该元件的有源层中发生结合(复合)时，会引发由半导体发光元件进行的光发射。从有源层发射的光的波长(即，发光颜色)根据构成该有源层的半导体材料的带隙而不同。例如，使用氮化物系半导体的发光元件从其有源层发射蓝光。
对于例如照明应用，光源需要具有显色性。具有高显色性的光源是一种发射近自然光的光源。为了实现高显色性，优选的是，从光源发射的光具有基本上覆盖可见光区域的整个波长的波长。例如，从具有高显色性的光源提取的光被观察为白光。
就此而言，如上述专利文献中所公开的，已经提出了使用半导体发光元件来获取白光的各种技术。在制造发光装置的一项示例技术中，将波长转换部件(诸如，荧光体)混合到密封树脂中，以通过密封树脂密封该元件。例如，在使用发射蓝光的有源层的半导体发光元件的情况下，来自有源层的蓝光的一部分被荧光体转换为黄光，并且将这两种类型的光混合并发射到外部。因此，所发射的光作为整体被观察为白光。在另一种提出的技术中，通过层叠了具有不同组分的多个有源层，在不使用荧光体的情况下使光发射波长范围变宽。
然而，使用上述技术制造的发光装置具有与该装置内的发光波长的均匀性、制造过程的复杂性及发光强度有关的问题。可能的原因包括：荧光体混合步骤的添加；荧光体的波长转换效率随时间的变化；半导体层的处理步骤的添加；以及由于半导体层的处理而引起的结晶度的劣化。
鉴于上述问题进行了本发明。本发明的目的是提供一种半导体发光元件，所述半导体发光元件不需要波长转换部件(诸如，荧光体)，并且具有在可见光区域的宽范围内的发光波长带(光谱宽度)并具有高显色性和高发光强度。
用于解决问题的手段
根据本发明的半导体发光元件包括：第一半导体层，所述第一半导体层具有第一导电类型；发光功能层，所述发光功能层形成在所述第一半导体层上并且包括发光层；以及第二半导体层，所述第二半导体层形成在所述发光功能层上并且具有与所述第一半导体层的导电类型相反的导电类型。所述发光层具有：基底层，该基底层具有从所述第一半导体层受到应力应变的组分，并且具有被形成为随机网状的多个基底区段；以及量子阱结构层，该量子阱结构层通过嵌入所述基底层而形成并且由至少一个量子阱层和至少一个势垒层构成。所述基底层具有由具有不同Al组分的AlGaN构成的多个子基底层。
附图说明
图1的(a)是示出根据第一实施方式的半导体发光元件的结构的横截面图，并且图1的(b)是发光层的基底层的示意性俯视图。
图2是示出根据第一实施方式的半导体发光元件的发光层的结构的横截面图。
图3是示出根据第一实施方式的第一修改示例的半导体发光元件的发光层的结构的横截面图。
图4是示出根据第一实施方式的第二修改示例的半导体发光元件的结构的横截面图。
图5是示出根据第二实施方式的半导体发光元件的结构的横截面图。
图6是示出来自根据第二实施方式的半导体发光元件的发射光谱的图。
具体实施方式
现在将在下面详细描述本发明的实施方式。在本说明书中，相同的附图标记被分配给相同的构成元件。
第一实施方式
图1的(a)是示出根据第一实施方式的半导体发光元件(在下文中，在某些情况下简称为“发光元件”或“元件”)10的结构的横截面图。在半导体发光元件10的结构中，半导体结构层SL形成在安装基板(在下文中，在某些情况下简称为“基板”)11上。所述半导体结构层SL包括形成在安装基板11上的n型半导体层(第一半导体层)12、形成在该n型半导体层12上的发光功能层13、形成在该发光功能层13上的电子阻挡层14、以及形成在该电子阻挡层14上的p型半导体层(第二半导体层，即，其导电类型与所述第一半导体层12的导电类型相反的半导体层)15。
根据该实施方式，安装基板11由用于例如半导体结构层SL的生长的生长基板构成，并且例如由蓝宝石制成。另外，半导体结构层SL由氮化物系半导体构成。半导体发光元件10可以通过使用金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法在蓝宝石基板(例如，所述蓝宝石基板的C面用作晶体生长面)上生长半导体结构层SL来制造。尽管图中未示出，但是发光元件10具有分别向n型半导体层12和p型半导体层15施加电压的n电极和p电极。
参照发光元件10的结构示出了该实施方式，其中，半导体结构层SL形成在用作安装基板11的生长基板上。然而，该实施方式不限于安装基板11为生长基板的结构。例如，半导体发光元件10可以具有通过首先在生长基板上生长半导体结构层SL、将该半导体结构层SL接合到另一基板并去除该生长基板而获得的结构。在这种情况下，由此接合的另一基板形成在p型半导体层15上。上述接合的基板可以使用具有高散热度的材料(诸如，Si、AlN、Mo、W和CuW)。
尽管图中未示出，但是可以在安装基板11与n型半导体层12之间设置缓冲层(下层)。例如，出于减轻在生长基板与半导体结构层SL之间的交界面上以及在半导体结构层SL的层之间的交界面上可能产生的应变的目的而设置缓冲层。在该实施方式中，在蓝宝石基板(安装基板11)上生长GaN层作为缓冲层之后，层叠n型半导体层12。
n型半导体层12由例如包含n型掺杂物(例如，Si)的GaN层构成。电子阻挡层14由例如AlGaN层构成。p型半导体层15由例如包含p型掺杂物(例如，Mg)的GaN层构成。n型半导体层12可以包括具有不同掺杂浓度的多个n型半导体层。电子阻挡层14可以包含p型掺杂物。p型半导体层15可以在与相对于电子阻挡层14的交界面相反的主表面上具有接触层。
发光功能层13可以具有多个发光层。然而，在该实施方式中，将描述发光功能层13由单发光层构成的情况。因此，在该实施方式中，将对用作发光功能层13的发光层进行描述。发光层13形成在n型半导体层12上并且具有量子阱(QW)结构。
发光层13具有与n型半导体层12的组分不同的组分的基底层BL。由于来自n型半导体层12的应力，基底层BL具有形成为随机网状的槽GR。换句话说，由于n型半导体层12与基底层BL之间的组分差异，槽GR具有通过由在基底层BL中产生的应力应变创建的多个组合槽部形成的网格形状。在基底层BL中产生的应力应变是由n型半导体层12与基底层BL之间的晶格常数差异引起的基底层BL的晶体结构的应变。
发光层13具有形成在基底层BL上并由量子阱层WA和势垒层BA构成的量子阱结构层QW。量子阱层WA形成在基底层BL上，并且势垒层BA形成在量子阱层WA上。基底层BL充当用于量子阱层WA的势垒层。
现在将参照图1的(b)给出对基底层BL的描述。图1的(b)是示意性地示出基底层BL的上表面的图。基底层BL被槽GR分割，并且具有被形成为具有随机尺寸的许多细小的基底区段BS。因为基底层具有从n型半导体层12受到应力应变的组分，所以各个基底区段BS被分割成随机网状。
槽GR由具有随机且不同的长度和形状的槽部构成。槽GR在基底层BL的整个表面上形成为网(网格)状。所述基底区段BS中的每个是由基底层BL内的槽GR随机分割和形成的部分(区段)。基底区段BS的每个的上表面具有各种形状(诸如，大致圆形形状、大致椭圆形形状、以及多边形形状)。
槽GR具有例如V形横截面(图1的(a))。另外，如图1的(b)所示，槽GR具有线状底部BP。在该实施方式中，各个基底区段BS的端部是槽GR的底部BP。各个基底区段BS在底部BP处与另一个基底区段BS相邻。
另外，基底层BL具有与各个基底区段BS对应的平坦表面FL。基底层BL的表面由平坦部FL和槽GR的内壁表面构成。各个平坦部FL被针对各个基底区段BS的槽GR分割。基底区段BS具有由平坦部FL构成的上表面以及由槽GR的内壁表面构成的侧表面。
换句话说，平坦部FL构成各个基底区段BS的上表面，并且槽GR的内壁表面构成基底区段BS的侧表面。因此，各个基底区段BS具有倾斜的侧表面，并且具有例如大致梯形形状的横截面。
发光层13具有形成在所述基底层BL上的量子阱层WA。该量子阱层WA通过嵌入槽GR形成。量子阱层WA的上表面被形成为平坦表面(在下文中称为“第一平坦表面”)FS1。在与基底层BL的交界面(下表面)处，量子阱层WA具有与槽GR对应的不平坦形状。在上表面上，量子阱层WA具有平坦形状。换句话说，如图1的(a)所示，量子阱层WA具有通过嵌入基底层BL而被平坦化的平坦表面FS1。量子阱层WA被形成为应变的量子阱层。
发光层13具有形成在所述量子阱层WA上的势垒层BA。该势垒层BA的两个主表面被形成为平坦表面。具体地，该势垒层BA被形成在量子阱层WA的第一平坦表面FS1上，并且上表面被形成为平坦表面(下文中称为“第二平坦表面”)FS2。
图2是示出发光层13的结构的横截面图。图2是部分放大的横截面图，其中，图1的(a)的被虚线包围的部分被放大。现在将参照图2给出对发光层13的更详细的描述。发光层13的基底层BL具有第一子基底层BL1和第二子基底层BL2，所述第一子基底层BL1具有AlxGa1-xN(0<x≤1)的组分，并且所述第二子基底层BL2具有AlyGa1-yN(0<y≤1)的组分并且形成在所述第一子基底层BL1上。基底层BL具有由Al组分彼此不同的多个AlGaN层构成的多个子基底层。量子阱层WA具有InGaN的组分。势垒层BA具有GaN的组分。电子阻挡层14具有AlzGa1-zN(0<z≤1)的组分。
在基底层BL的多个基底层BL1和BL2中，所述第二子基底层BL2的Al组分y大于所述第一子基底层BL1的Al组分。具体地，第二子基底层BL2的Al组分y大于第一子基底层BL1的Al组分x。在该实施方式中，在Al组分y中，y＝1成立。换句话说，在该实施方式中，第一子基底层BL1具有AlGaN的组分，并且第二子基底层BL2具有AlN的组分。第一子基底层BL1具有比第二子基底层BL2的层厚度大的层厚度T1。具体地，第一子基底层BL1的层厚度T1大于第二子基底层BL2的层厚度T2。
现在将在下文中给出对发光层13的描述。可以通过在相对低的温度下在用作n型半导体层12的GaN层上生长用作基底层BL的AlGaN层BL1和AlN层BL2来形成基底层BL的基底区段BS。
当在n型半导体层12上生长在晶体组分方面与n型半导体层12不同的基底层BL时，在基底层BL中产生应力(应变)。例如，基底层BL具有比n型半导体层12的晶格常数小的晶格常数。例如，当用作第一子基底层BL1的AlGaN层形成在用作n型半导体层12的GaN层上时，由于GaN层而导致在AlGaN层中产生拉伸应变。因此，在其生长期间在AlGaN层中产生拉伸应力。另外，通过在AlGaN层上形成用作第二子基底层BL2的AlN层，拉伸应力进一步增加。在AlN层的生长开始时或AlN层的生长期间，在AlN层中形成槽，并且此后AlN层以三维方式生长。换句话说，AlN层以立体方式生长，并且形成多个细小的凸起和凹陷。该槽的形成起点是槽GR的底部BP。
当在低温下生长AlN层时，促进AlN层的三维生长。因此，在AlN层的表面上形成大量的槽(形成槽GR)并同时彼此组合，从而将AlN层的表面分割成多个粒状区段。因此可以形成具有基底区段BS的基底层BL。在该实施方式中，AlGaN层和AlN层在1100℃的生长温度下被形成为基底层BL。
当用作量子阱层WA的InGaN层形成在该基底层BL上时，量子阱层WA被形成为应变的量子阱层。此外，在量子阱层WA内产生In含量的某一分布。换句话说，量子阱层WA被形成为使得例如在In组分方面平坦部FL上的区域与槽GR上的区域不同。此外，基底区段BS的上表面上的量子阱层WA的层厚度与基底区段BS的侧表面上的量子阱层WA的层厚度不同。因此，带隙在量子阱层WA的层内不是恒定的。因此，由于发光层13具有细小的岛状凸起和凹陷，所以发光层13发射各种颜色的光。
为了形成槽GR，AlN层(即，第二子基底层BL2)可以直接形成在GaN层上。然而，由于其大的带隙，AlN阻碍了载流子(电子)从n型半导体层(GaN层)12到量子阱层WA的移动。因为AlGaN层(第一子基底层BL1)具有相对于AlN层和GaN层的带隙的中间带隙，所以可以降低对载流子移动的阻碍。因此，可以抑制发光强度的降低。通过将基底层BL的层厚构造成产生载流子的隧道效应的水平，促进了电子向发光层13的移动，并且与空穴复合的概率增加。
随着基底区段BS的尺寸减小，引入量子阱层WA的In的量增加，并且发光波长向长波长侧偏移。具体地，当用作量子阱层WA的InGaN层形成在用作第二子基底层BL2的AlN层上时，通过AlN层对InGaN层施加压缩应变。当InGaN层受到压缩应变时，In容易被引入InGaN层。因此，通过在具有高Al组分的第二子基底层BL2上形成InGaN层，可以形成具有高In组分的InGaN层。这降低了InGaN层中的带隙(即，量子能级之间的能量)。因此，量子阱层WA发射具有在较长波长侧上的发光波长的光。
在该实施方式中，发光层13发射其强度峰值在相对于蓝色区域较长波长侧上的区域中的光。在第一子基底层的层厚度T1被设置为6.6nm的具体示例中，发射在约530nm处具有光谱峰值的宽波长范围的光。
基底层BL具有第一基底层BL1和第二子基底层BL2，它们的Al组分彼此不同。因此，发光元件10被形成为具有在宽波长范围内的光谱宽度。因为第二子基底层BL2在Al组分方面大于第一基底层BL1，所以发光层13发射具有宽发光波长范围和高发光强度二者的光。发光层13被制成具有高显色性，并发射具有高发光强度的光。
在该实施方式中，基底层BL的基底区段BS具有平坦部FL。因此，量子阱层WA被形成为嵌入槽GR，并且该量子阱层WA的上表面形成为平坦表面FS1。因此，在量子阱层WA的上表面上，确保了优选的结晶度水平。
在该实施方式中，示出了基底层BL的表面由平坦部FL和槽GR构成的情况。然而，表面构造并不限于上述情况。例如，基底层BL在基底区段BS的上表面上可以具有弯曲表面部。
另外，本发明人检查了不是像发光层13那样的发光层的形成而是具有多个量子阱层的多量子阱结构的形成，所述量子阱层具有一个平坦表面，并且在所述量子阱层中，In组分彼此不同地变化。然而，可以形成的In组分的范围是有限的。在具有包含变化的In组分的多量子阱结构的发光层的发光元件的情况下，具有与该实施方式的发光元件10的波长带一样宽的波长带的光谱是不可能的。具体地，无法获得在宽范围内具有恒定波长和一定强度水平的光。
通过简单地增加In组分，无法提取具有高显色性的光。形成具有过大In组分的量子阱层以在宽范围内改变In组分。在这种情况下，In的偏析显著，并且In析出并变黑。另外，形成不起到发光层作用的部分。因此，可以说，基于In组分，同时实现较宽的发光光谱和较高的发光强度的努力存在限制。
在另一个示例检查中，本发明人通过层叠了由不同材料形成并且具有不同带隙的发光层来制造发光元件。简单地层叠的分别由不同材料构成的发光层仅发射其峰值波长与带隙相对应的光的发光层，则峰值之间的光谱强度是小的。在这种情况下，由于颜色以不平衡和不稳定的方式混合，所以提取白光是困难的。另外，添加形成包含不同类型的材料的发光层的步骤，并且所得到的装置不具有优选的结晶度水平。在该实施方式中，另一方面，通过形成具有显微结构的量子阱层WA的发光功能层13，容易且必定实现具有在可见光区域的宽范围内的发光波长带(半值宽度)的光。
作为基底层BL的层厚度的一个示例实施方式，本发明人形成具有以下层厚度的发光层13：在基底层BL中，第一子基底层BL1的层厚度为6.6nm，并且第二子基底层BL2的层厚度为1nm。基底区段BS在内面方向上的尺寸在从几十nm到几μm的范围内变化。
在该实施方式中，已经示出了量子阱结构层QW具有由一个量子阱层WA和一个势垒层BA构成的结构的情况。然而，量子阱结构层QW并不限于由一个量子阱层WA和一个势垒层BA构成的情况。量子阱结构层QW可以由多个量子阱层WA和多个势垒层BA构成。换句话说，量子阱结构层QW可以具有单量子阱(SQW)结构或多量子阱(MQW)结构。换句话说，量子阱结构层QW需要具有至少一个量子阱层WA和至少一个势垒层BA。
[第一修改示例]
图3是示出根据第一实施方式的第一修改示例的半导体发光元件10A的结构的横截面图。除了发光功能层(发光层)13A的基底层BLM的结构之外，发光元件10A的构造与发光元件10的构造相同。在发光层13A的基底层BLM的结构中，第一子基底层BL1和第二子基底层BL2依次被重复层叠三次。
在该修改示例中，第一子基底层BL1各具有相同的层厚度T3。例如，各个第一基底层BL1的层厚度T3为1.5nm或2.2nm。第二子基底层BL2各具有相同的同一层厚度T2。例如，各个第二子基底层BL2的层厚度T2为1nm。
当第一子基底层BL1的层厚度T3被设置为1.5nm时，光谱强度峰值为约520nm。当第一子基底层BL1的层厚度T3被设置为2.2nm时，光谱强度峰值为约535nm。在上述条件下提取具有宽波长带的光。
在该修改示例中，在基底层BLM中最靠近n型半导体层12的第一子基底层BL1中不形成槽。在位于第一子基底层BL1上方的第二子基底层BL2中形成槽。如在根据第一实施方式的基底层BL的情况下，基底层BLM在其表面中具有槽GR。换句话说，在该修改示例中，在第一子基底层BL1和第二子基底层BL2中除了最靠近n型半导体层12的第一子基底层BL1之外的所有子基底层的与槽GR对应的位置处形成内槽。
在该实施方式中，基底层BLM的第一子基底层BL1和第二子基底层BL2各具有几nm的层厚度(具体地，产生载流子的隧道效应的厚度)。因此，抑制了载流子的复合概率的降低，并且减轻了发光强度的降低。可以通过调整各个子基底层的组分和层厚度来调整槽尺寸和深度。因此，可以以高自由度控制基底层BLM的结构。为了使发光波长范围变宽，优选的是，在基底层BLM的表面(上表面)中形成槽GR，并且将基底层BLM分割成基底区段BS。
在该修改示例中，已经示出了通过重复层叠了第一子基底层BL1和第二子基底层BL2三次而形成基底层BLM的情况。然而，第一子基底层BL1和第二子基底层BL2的重复层叠的次数并不限于上述情况。基底层BLM需要具有通过依次多次重复层叠了第一子基底层BL1和第二子基底层BL2而获得的结构。
[第二修改示例]
图4是示出根据第一实施方式的第二修改示例的半导体发光元件10B的结构的横截面图。除了发光功能层13B的构造之外，发光元件10B的构造与发光元件10的构造相同。发光功能层13B具有通过层叠了第一实施方式的多个发光层13(在该修改示例中为两个)而获得的结构。更具体地，发光功能层13B具有基底层BLA、量子阱层WA、以及势垒层BA，并且被构造为使得基底层BLB、量子阱层WB、以及势垒层BB被层叠在所述势垒层BA上。
在发光功能层13B的结构中，层叠其结构与发光层13的结构相同的第一发光层13B1和第二发光层13B2。第一发光层13B1的基底层BLA和第二发光层13B2的基底层BLB具有槽GR1和GR2，所述槽GR1和GR2被形成为彼此无关。在彼此无关的位置处形成槽GR1和GR2的各自的底部BP1和BP2。基底层BLA和BLB分别具有被形成为彼此无关的基底区段BS1和BS2。
调整第一发光层13B1和第二发光层13B2中的各个的基底区段BS的形状和尺寸(粒径)，由此从第一发光层13B1发射的光的波长峰值和从第二发光层13B2发射的光的波长峰值彼此不同。因此，发光波长峰值的数量与具有发光层13的第一实施方式的发光元件10相比增加。因此，可以以更稳定的方式在宽波长范围内发射光。
[第二实施方式]
图5是示出根据第二实施方式的半导体发光元件30的结构的横截面图。除了发光功能层33的构造之外，发光元件30的构造与发光元件10的构造相同。发光功能层33在发光元件10的n型半导体层12与发光层13之间具有发光层(第三发光层)33A。第三发光层33A具有由至少一个均匀的平坦量子阱层WC和多个势垒层BC构成使得交替层叠量子阱层WC和势垒层BC的量子阱结构。
在该实施方式中，第三发光层33A具有多量子阱(MQW)结构，其中两个量子阱层WC中的各个均被保持在n型半导体层13上的三个势垒层BC中的各个之间。在最靠近p型半导体层15的势垒层BC上形成发光层13(基底层BL)。各个量子阱层WC具有与例如量子阱层WA和WB中的一个的组分相同的组分(例如，InGaN的组分)。各个势垒层BC具有与势垒层BA和BB的组分相同的组分(例如，GaN的组分)。势垒层BC中最靠近发光层13的势垒层BC具有与n型半导体层12的组分相同的组分。
在该实施方式的构造中，将量子阱结构的发光层33A添加到第一实施方式的发光元件10的发光层13的n型半导体层12侧。与第一实施方式相比，可以发射在纯蓝色区域中具有发光波长峰值的附加光。根据该实施方式的构造有利于例如增加蓝色区域中的光强度。
图6示出了从发光元件30发射的光的光谱特性。在图中，横轴表示波长，并且纵轴表示发光强度。如图6所示，从发光元件30发射的光具有两个峰值，并且具有基本上在整个可见光区域中的宽光谱宽度。在两个峰值中，最靠近短波长侧的约450nm处的峰值P1从从发光层33A发射的光得到。同样地，在约520nm处的峰值P2由从发光层13发射的光产生。所确认的是，当不提供发光层33A时(即，当使用发光元件10时)，除了没有峰值P1之外，实现了与发光元件30的光谱特性相同的光谱特性。
已经在这些实施方式中示出了在发光功能层(发光层)13、13A、13B和33与p型半导体层15之间形成电子阻挡层14的情况。然而，这些实施方式并不限于提供电子阻挡层14的情况。例如，可以在发光功能层13上形成p型半导体层15。另外，电子阻挡层14的带隙比n型半导体层12、发光功能层13和p型半导体层15的带隙大。因此，可以防止电子通过发光功能层13溢出到p型半导体层15侧。因此，优选设置电子阻挡层14以用于大电流驱动和高温操作。
第一实施方式和第二实施方式以及第一修改示例和第二修改示例可以彼此组合。例如，可以形成由发光层13B和发光层13A构成的发光功能层。另外，可以层叠发光层13和13A。
根据实施方式和修改示例，发光层13具有：基底层BL，该基底层BL具有从n型半导体层12受到应力应变的组分，并且具有被形成为随机网状的多个基底区段BS；以及量子阱结构层，该量子阱结构层通过嵌入基底层BL来形成并且具有至少一个量子阱层WA和至少一个势垒层BA。基底层BL具有由其Al组分彼此不同的AlGaN层构成的多个子基底层BL1和BL2。因此，可以提供能够发射在可见光区域的宽范围内具有高发光强度的光的发光元件。
在该实施方式中，描述了第一导电类型是n导电类型并且第二导电类型是p导电类型的情况，所述p导电类型与所述n导电类型相反。然而，第一导电类型可以是p型，并且第二导电类型可以是n型。
符号说明
10、30 半导体发光元件
12 n型半导体层(第一半导体层)
13、13A、13B、33 发光功能层(发光层)
13B1 第一发光层
13B2 第二发光层
33A 第三发光层
14 电子阻挡层
15 p型半导体层(第二半导体层)
BL、BLA、BLB 基底层
BL1 第一子基底层
BL2 第二子基底层
BS、BS1、BS2 基底区段
GR 槽

Claims (8)

1.一种半导体发光元件，所述半导体发光元件包括：
第一半导体层，所述第一半导体层具有第一导电类型；发光功能层，所述发光功能层形成在所述第一半导体层上，并且包括发光层；以及第二半导体层，所述第二半导体层形成在所述发光功能层上，并且具有与所述第一半导体层的导电类型相反的导电类型，其中
所述发光层具有：基底层，所述基底层具有从所述第一半导体层受到应力应变的组分，并且具有被多个组合凹槽分割成随机网状的多个基底区段，所述多个基底区段具有随机尺寸；以及量子阱结构层，所述量子阱结构层嵌入所述基底层而形成，并且由至少一个量子阱层和至少一个势垒层构成，并且
所述基底层具有由具有不同Al组分的AlGaN构成的多个子基底层。
2.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，
所述第一半导体层具有GaN的组分；
所述至少一个量子阱层各具有InGaN的组分；并且
所述基底层具有包括第一子基底层和第二子基底层在内的所述多个子基底层，其中，所述第二子基底层被形成为比所述第一子基底层更靠近所述第二半导体层侧，并且具有比所述第一子基底层的Al组分更多的Al组分。
3.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，所述基底层具有第一子基底层和第二子基底层依次重复层叠了多次的结构。
4.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，所述基底层具有引起载流子的隧道效应的层厚度。
5.根据权利要求2所述的半导体发光元件，其中，所述第二子基底层具有AlN的组分。
6.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，所述发光功能层具有层叠了多个发光层的结构。
7.根据权利要求6所述的半导体发光元件，其中，所述多个发光层的所述基底层的组分彼此不同。
8.根据权利要求6所述的半导体发光元件，其中，所述发光功能层在所述第一半导体层与所述多个发光层中最靠近所述第一半导体层的发光层之间具有量子阱结构的发光层，所述量子阱结构由至少一个量子阱层和多个势垒层构成。
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