JP2000357819A - 不均衡共振トンネル効果を用いた発光ダイオード - Google Patents

不均衡共振トンネル効果を用いた発光ダイオード

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ナン ワン ワン
Georgivich Sheretaa Julij
ゲオルギヴィッチ シェレター ユリイ
Tomasovich Reban Julij
トーマソヴィッチ レバン ユリイ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つの井戸システムに基づくＬＥＤを提供す
る。 【解決手段】 本発明のＬＥＤは、電荷不均衡共振トン
ネル効果を有し、第１および第２の連結した井戸を含
む。第１および第２の連結した井戸のうちの一方は幅広
井戸で、他方は活性量子井戸である。これらの井戸は、
共振トンネル効果を有する障壁を介して連結されてい
る。この障壁は電子を通過させ、かつ正孔を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】赤色
光、緑色光、青色光、赤外線、および紫外線を放射する
発光ダイオード半導体(Semiconductor LEDs)は、長年に
わたり開発されてきた。発光ダイオードにおいては、活
性層に存在する電子と空孔との放射再結合により発光が
生じる。この活性層として、通常のｐ−ｎ接合、ヘテロ
接合、単一量子井戸、あるいは多重量子井戸を用いるこ
とができる。また、１の単一量子井戸または１の多重量
子井戸、あるいはこれらの両方を活性層として用いたＬ
ＥＤも開発されている。高性能のデバイスを作製するた
めには、活性層内部で再結合する電子の数をできるだけ
多くし、かつ、活性層外部で再結合する電子の数をでき
るだけ少なく必要がある。このためには、活性層へ入る
電子および正孔の捕獲率(capture rate)を最適化する必
要がある。半導体においては一般に、正孔の質量が電子
の質量よりもずっと大きいことが望ましく、かつ、正孔
の運動性(mobility)が電子の運動性よりずっと小さいこ
とが望ましい。この場合において、活性層内で捕獲(cap
ture)されなかった電子は活性層から逃げ、活性層の外
部で再結合する。これが原因により、高性能のＬＥＤデ
バイスを作製することが困難である場合があった。
【０００３】本発明の目的は、高性能のＬＥＤデバイス
を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の発光ダイオード
は、電荷不均衡共振トンネル効果を用いた２の井戸部を
構成する発光ダイオードであって、連結する第１および
第２の井戸を含み、前記第１および第２の井戸のうち、
一方は幅広井戸であり、他方は活性量子井戸であり、前
記第１および第２の井戸は、共振トンネル障壁を介して
連結し、前記共振トンネル障壁は、電子を通過させ、か
つ正孔を遮断する。
【０００５】本発明によれば、量子井戸を用いた活性層
内に捕獲された電子の数を増大させることができるた
め、高性能のＬＥＤを得ることができる。
【０００６】本発明の発光ダイオードは、好ましくは以
下の態様をとることができる。
【０００７】（１）ＧａＮ系半導体材料から形成される
ことができる。
【０００８】この場合、前記幅広井戸はＩｎＧａＮ層を
含み、前記共振トンネル障壁はＧａＮ層を含み、前記活
性量子井戸はＩｎＧａＮ層を含むことが望ましい。
【０００９】（２）前記活性量子井戸は多重量子井戸構
造を有することができる。
【００１０】（３）前記バッファ層は、歪みを有する超
格子(strained superlattice)からなることが望まし
い。
【００１１】（４）Ｐ型コンタクト層を含み、前記Ｐ型
コンタクト層は、ＧａＮ層、Ｐ型のＡｌxＧａ1-xＮ層、
およびＰ型の多結晶ＧａＮ層から選択される１の層から
なることが望ましい。
【００１２】（５）Ｐ型コンタクト層を含み、前記Ｐ型
コンタクト層は、マグネシウムおよびアルミニウムのう
ち少なくとも一方、あるいは両方を当電量ドープして形
成されることが望ましい。
【００１３】（６）除去可能な基板を含むか、あるいは
基板が除去されており、前記基板が除去されている場
合、該基板はウエットエッチングまたはレーザ照射によ
って除去されていることが望ましい。
【００１４】（７）オーミックコンタクトを含み、前記
オーミックコンタクトは両方とも上部に設置されるか、
あるいは上部および下部にそれぞれ設置されることが望
ましい。
【００１５】（８）ＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料から形
成され、Ｎ型ＧａＡｓ層からなり、膜厚が１００〜３０
０μｍである基板と、前記基板に設置され、かつ金属か
らなるオーミックコンタクトと、Ｎ型ＧａＡｓ層からな
るバッファ層と、Ｎ型クラッド層と、電子放出層と、電
荷不均衡共振トンネル障壁と、活性井戸層と、正孔放出
層と、窓状層と、金属からなるオーミックコンタクト
と、を含み、前記バッファ層は、その不純物濃度が５×
１０17〜１０19ｃｍ-3であり、かつ、その膜厚が０．１
〜０．３μｍであり、前記Ｎ型クラッド層は、その膜厚
が０．３〜２μｍのＮ型（ＡｌxＧａ1-x）0. 5Ｉｎ0.5Ｐ
層（ｘ；０．５≦ｘ≦１）からなり、かつ、その不純物
濃度が５×１０17〜１０20ｃｍ-3であり、前記電子放出
層は、ドープされていない単一の電子放出層、または多
重量子井戸からなり、前記電子放出層を構成する前記単
一の電子放出層は、その膜厚が０．０１〜０．２μｍの
（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層（ｘ；０．２≦ｘ≦
０．５）からなり、前記電子放出層を構成する前記多重
量子井戸は、その膜厚が１μｍ未満の（ＡｌxＧａ1-x）
1-yＩｎyＰ層／（Ａｌx1Ｇａ1-x1）1-y1Ｉｎy1Ｐ層
（ｘ；０．５≦ｘ≦１、０．４≦ｘ≦０．６、０≦ｘ１
≦０．４、０≦ｙ１≦０．４）からなり、前記共振トン
ネル障壁は、膜厚１〜１０ｎｍのドープされていない
（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層（ｘ；０．７≦ｘ≦
１）からなり、前記活性井戸層は、単一量子井戸構造ま
たは多重量子井戸構造を含み、前記活性井戸層を構成す
る前記単一量子井戸構造は、その膜厚が２０ｎｍ未満の
ドープされていない（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層
（ｘ；０≦ｘ≦０．４）からなり、前記活性井戸層を構
成する前記多重量子井戸構造は、その膜厚が１μｍ未満
の（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ層／（Ａｌx1Ｇａ1-x1）
1-y1Ｉｎy1Ｐ層（ｘ；０．５≦ｘ≦１、０．４≦ｘ≦
０．６、０≦ｘ１≦０．４、０≦ｙ１≦０．４）からな
り、前記正孔放出層は、その膜厚が０．３〜１μｍのＰ
型（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層（ここで、０．５≦
ｘ≦１）からなり、かつ、その不純物濃度が５×１０16
〜１０18ｃｍ-3であり、前記窓状層は、その膜厚が１２
μｍ未満のＰ型ＩｎxＧａ1-xＰ層（ｘ；ｘ≦０．１）か
らなり、かつ、その不純物濃度が５×１０17〜５×１０
18ｃｍ-3であり、前記オーミックコンタクトは、前記正
孔放出層上に積層されていることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は、不均衡なトンネル効果
(asymmetric tunneling)を用いた２の井戸部(well syst
ems)に基づく発光ダイオード（ＬＥＤ）の設計を提供す
る。この２の井戸部は、連結した第１および第２量子井
戸、すなわち幅広井戸（wide well;ＷＷ）および活性量
子井戸（quantum well;ＱＷ）から構成される。幅広井
戸（ＷＷ）および活性量子井戸（ＱＷ）は、共振トンネ
ル障壁（resonance tunnelingbarrier;ＲＴＢ）を介し
て連結している。共振トンネル障壁（ＲＴＢ）は電子を
通過させる一方、正孔の通過を遮断する。幅広井戸（Ｗ
Ｗ）および活性量子井戸（ＱＷ）はいずれも、単一量子
井戸（single quantum well;ＳＱＷ）構造または多重量
子井戸（multiple quantum well;ＭＱＷ）構造から形成
される。
【００１７】以下、本発明の好適な実施の形態について
説明する。
【００１８】本発明のＬＥＤは、たとえば、ＧａＮ層、
ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＩｎＰ層、ＺｎＳｅ層から形成す
ることができる。より一般的にいえば、本発明のＬＥＤ
は、３族−５族、および２族−６族の元素からなる半導
体材料を用いて形成することができる。
【００１９】前記ＬＥＤがＧａＮ系半導体材料から形成
される場合、前記幅広井戸（ＷＷ）、前記共振トンネル
障壁（ＲＴＢ）、および前記量子井戸（ＱＷ）はそれぞ
れ、ＩｎＧａＰ層、ＧａＮ層、およびＩｎＧａＰ層から
形成することができる。
【００２０】Ｐ型コンタクト層は、ＧａＮ層、Ｐ型Ａｌ
xＧａ1-xＮ層、およびＰ型の多結晶ＧａＮ層のうちいず
れか１つからなる。
【００２１】Ｐ型コンタクト層は、マグネシウムおよび
アルミニウムのうち一方あるいは両方をドープすること
により形成される。この場合、マグネシウムおよびアル
ミニウムの両方をドープする場合、これらの元素を当電
量ドープする。
【００２２】ＬＥＤの基板は除去可能であるか、あるい
はウエットエッチングまたはレーザ照射によって除去さ
れている。
【００２３】オーミックコンタクトは、ＬＥＤの上部お
よび下部に設けられる。あるいは、オーミックコンタク
トを両方ともＬＥＤの上部に設けることもできる。
【００２４】前記２の井戸部間の共振トンネル効果(res
onance tunneling)を得るためには、幅広井戸（ＷＷ）
の下部のエネルギー準位(energy position)が活性量子
井戸（ＱＷ）のサブバンド(sub-band)のエネルギー準位
の最小値と等しくなければならないことを意味する。し
かしながら、この問題は、幅広井戸（ＷＷ）および活性
量子井戸（ＱＷ）中の不純物(alloy)の組成を調整する
こと、および活性量子井戸（ＱＷ）の幅を適切な値に調
整することによって解決すると考えられる。
【００２５】本発明は、たとえば、ＧａＮ層において、
電子と正孔との質量の不均衡さ(asymmetry)に着目して
案出されたものである。
【００２６】活性量子井戸（ＱＷ）中における電子のサ
ブバンドの準位(sub-band position)は、幅広井戸（Ｗ
Ｗ）の下部に適合することができる。同時に、活性量子
井戸（ＱＷ）中における正孔のサブバンドの最小値は、
正孔に対して幅広井戸（ＷＷ）の下部より小さくなるよ
うに維持される。これにより、熱による活性化を行なわ
ない限り、幅広井戸（ＷＷ）中を電子が貫通できなくな
る。障壁の幅が規定されているうえ、正孔の質量が大き
いため、熱的に活性化された正孔がごく微量存在してい
たとしても、当該正孔は幅広井戸（ＷＷ）中に入ること
ができない。
【００２７】（作用・効果）本発明のＬＥＤは、以下に
示す作用および効果を有する。
【００２８】（１）幅広井戸（ＷＷ）から活性量子井戸
（ＱＷ）へと電子が直接移動するため、活性量子井戸
（ＱＷ）に入る電子の捕獲効率を高めることができる。
【００２９】（２）Ｐ型層への電子の漏れを抑えること
ができる。
【００３０】（３）活性層の外部にて生じる寄生的な光
を除去することができる。
【００３１】（４）幅広井戸（ＷＷ）を適切な電流拡散
層として用いることにより、不適合さを低減させること
ができる（〜４倍）。これにより、活性量子井戸（Ｑ
Ｗ）の特性を向上させることができる。その理由とし
て、大きな張力により歪みを有する薄いＧａＮ層からな
る障壁上に、たとえばＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ層からなる活性
量子井戸（ＱＷ）を成長させることにより、たとえばＩ
ｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層からなる幅広井戸（ＷＷ）の格子定
数値に近い格子定数が得られる。
【００３２】（５）幅広井戸（ＷＷ）は転位(dis locat
ion)を防止するためのストッパ層として機能する。当該
転位は、たとえばＮ型ＧａＮ層とＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層
との界面に生じる大きな応力(stress)によって引き起こ
される。
【００３３】（６）本発明においては、電子を遮断する
ための層を設ける必要がない。
【００３４】（７）たとえばＧａＮ系半導体材料から形
成されるＬＥＤにおいては、活性量子井戸（ＱＷ）と同
様の特性が、より薄いＮ型ＧａＮ層で達成できると考え
られることから、形成する層は薄い層で足りることにな
るため、層の成長に必要な時間を短縮化することができ
る。
【００３５】（８）結果として、本発明によれば、一般
的なＬＥＤと比較して、より低コストにてより高性能の
ＬＥＤを得ることができる。
【００３６】（実施例）次に、図面を参照して本発明の
一実施例について説明する。
【００３７】図１、図３、図５、図７、および図９は、
本発明の第１〜第５実施例にかかるＬＥＤの構造を示す
図である。
【００３８】図２、図４、および図６は、それぞれ図
１、図３、および図５に示す構造のエネルギーバンドを
簡略化して示す図である。
【００３９】図１に、第１実施例にかかるＬＥＤ１００
の構造を示す。図１においては、ＧａＮ系半導体材料か
ら形成される青色ＬＥＤを示す。この青色ＬＥＤは、不
均衡なトンネル効果を含む２の井戸部２００を含む。２
の井戸部２００は、図２に示すように、２つの連結した
井戸、すなわち幅広井戸（ＷＷ）１１および活性量子井
戸（ＱＷ）１２からなる。これらの井戸は、共振トンネ
ル障壁（ＲＴＢ）１３を介して連結している。共振トン
ネル障壁１３は、電子を通過させる一方、正孔の通過を
遮断する。第１実施例にかかる青色ＬＥＤのパラメータ
を表１に示す。また、第１実施例にかかる緑色ＬＥＤの
パラメータを表２に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】図３に、第２実施例にかかるＬＥＤ２００
を示す。第２実施例にかかるＬＥＤ２００は、第１実施
例にかかるＬＥＤ１００と類似する構造を有する。すな
わち、第２実施例にかかるＬＥＤ２００は、第１実施例
にかかるＬＥＤ１００の構造に加えて、図４に示すＰ型
ＡｌＧａＮ層（たとえばＡｌ0.1Ｇａx-0.1Ｎ層）２４が
形成されている。このＰ型Ａｌ0.1Ｇａx-0.1Ｎ層２４は
電子遮断層として機能し、電子による電流のリーク(ele
ctron current leakage)をさらに低減することができ
る。
【００４３】図５に、第３実施例にかかるＬＥＤ３００
を示す。第３実施例にかかるＬＥＤ３００は、第２実施
例にかかるＬＥＤ２００と類似する構造を有するが、第
３実施例にかかるＬＥＤ３００にはＰ型ＧａＮ層が形成
されていない点で、第２実施例にかかるＬＥＤ２００と
異なる。
【００４４】電子遮断層であるＰ型Ａｌ0.1Ｇａx-0.1Ｎ
層３４はコンタクトとして機能する。この井戸は、Ｐ型
層を薄くすることができるだけでなく、活性層への正孔
の注入を改善し、幅広のバンドギャップ窓(wide-band g
ap windows)を通過する光の抽出を改善することができ
る。
【００４５】図７に、第４実施例にかかるＬＥＤ４００
を示す。第４実施例にかかるＬＥＤ４００は、第１、第
２、および第３実施例にかかるＬＥＤとほぼ同様の構造
を有するが、超多結晶(extra polycrystalline)のＧａ
Ｎ層が積層されている点で、第１、第２、および第３実
施例と異なる。超多結晶ＧａＮ層は、効果的なＰ型オー
ミックコンタクト４６を形成するために積層されてい
る。
【００４６】図７に示す構造は、図１に示す第１実施例
にかかるＬＥＤ１００に、超多結晶ＧａＮ層を加えたも
のである。
【００４７】図８に、電荷不均衡共振トンネル効果を用
いて、２の井戸部を採用したＬＥＤ６００を示す。この
ＬＥＤ６００は、ＡｌＧａＩｎＰ層からなり、１００〜
３００μｍの膜厚を有するＮ型ＧａＡｓ基板６９を含
み、金属からなるコンタクト６６，６７が設置されてい
る。前記２の井戸部は、後述する幅広井戸６１および活
性層６２を含む。
【００４８】Ｎ型ＧａＡｓ基板６９上には、Ｎ型ＧａＡ
ｓからなるバッファ層６８が積層されている。バッファ
層６８の上にはＮ型コンタクト層６７ａが形成されてい
る。このＮ型コンタクト層６７ａは、膜厚０．３〜１μ
ｍのＮ型（ＡｌxＧａ1-x）0. 5Ｉｎ0.5Ｐ層（ｘ；０．５
≦ｘ≦１）からなり、不純物濃度が５×１０17−１０ 20
ｃｍ-3である。
【００４９】Ｎ型コンタクト層６７ａ上には、電子を放
出する幅広井戸（ＷＷ）６１がエピタキシャル成長によ
り形成されている。この幅広井戸（ＷＷ）はドープされ
ていない単一の層、あるいは多重量子井戸構造のいずれ
かより形成される。ドープされていない電子放出層(ele
ctron emitting layer)は、膜厚０．０２〜０．２μｍ
の（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層（ｘ；０．２≦ｘ≦
０．５）から形成することができる。多重量子井戸は１
μｍ未満の膜厚を有し、（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ層
／（Ａｌx1Ｇａ1-x1）1-y1Ｉｎy1Ｐ層（ｘ；０．５≦ｘ
≦１、０．４≦ｘ≦０．６、０≦ｘ１≦０．４、０≦ｙ
１≦０．４）から形成することができる。図８では、幅
広井戸（ＷＷ）がドープされていない単一の層からなる
場合を示す。
【００５０】さらに、電荷不均衡共振トンネル障壁（ch
arge asymmetric resonance tunneling barrier;ＲＴ
Ｂ）６３が、エピタキシャル成長により積層されてい
る。この障壁は、膜厚１〜１０ｎｍのドープされていな
い（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層（ｘ；０．７≦ｘ≦
１）からなる。また、この障壁の幅および高さは、電子
の共振トンネル効果を最大限に利用して決定される。こ
のトンネル効果により、幅広井戸層から活性層６２に電
子を注入することができると同時に、活性層６２からこ
の電子注入層(electron injecting layer)（幅広井戸
層）へと正孔が通過するのを遮断することができる。
【００５１】活性層６２は、単一量子井戸（ＳＱＷ）ま
たは多重量子井戸（ＭＱＷ）構造のいずれかを用いるこ
とができる。活性層６２に単一量子井戸（ＳＱＷ）を用
いる場合、単一量子井戸（ＳＱＷ）は、膜厚が２０ｎｍ
未満のドープされていない（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ層（ｘ；０≦ｘ≦０．４）から形成することができ
る。一方、活性層６２に多重量子井戸（ＭＱＷ）を用い
る場合、多重量子井戸（ＭＱＷ）は、膜厚が３μｍ未満
の（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ層／（Ａｌx1Ｇａ 1-x1）
1-y1Ｉｎy1Ｐ層（ｘ；０．５≦ｘ≦１、０．４≦ｘ≦
０．６、０≦ｘ１≦０．４、０≦ｙ１≦０．４）から形
成することができる。
【００５２】正孔放出層(hole emitting layer)６１１
は、Ｐ型の（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ 0.5Ｐ層（ここで、
０．５≦ｘ≦１）からなる。
【００５３】窓状層(window layer)６１０は、Ｐ型のＩ
ｎxＧａ1-xＰ層（ｘ；ｘ≦０．１）からなる。正孔放出
層６１１上には、金属製のオーミックコンタクトが積層
されている。電荷不均衡共振トンネル効果に基づくＡｌ
ＩｎＧａＰ層を含むＬＥＤ６００のパラメータを表３に
示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】図９に、第５実施例にかかるＬＥＤ５００
を示す。第５実施例にかかるＬＥＤ５００は、第１、第
２、第３、および第４実施例にかかるＬＥＤとほぼ同様
の構造を有するが、基板およびオーミックコンタクトが
上部および下部に形成されていない点で、第１、第２、
第３、および第４実施例にかかるＬＥＤと異なる。第５
実施例にかかるＬＥＤ５００においては、膜厚が非常に
大きいＧａＮ層５５が、ＧａＮ層からなるバッファ層の
上面に積層されており、かつ、第５実施例にかかるＬＥ
Ｄ５００は１９３ｎｍまたは２４８ｎｍの紫外線範囲の
エキシマレーザによってサファイアからなる基板を除去
することにより形成されたものであるため、支えなしで
立っている構造(free standing)を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかるＬＥＤの構造を示
す図である。
【図２】図１に示す構造のエネルギーバンドを簡略化し
て示す図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかるＬＥＤを示す図で
ある。
【図４】図３に示す構造のエネルギーバンドを簡略化し
て示す図である。
【図５】本発明の第３実施例にかかるＬＥＤを示す図で
ある。
【図６】図５に示す構造のエネルギーバンドを簡略化し
て示す図である。
【図７】本発明の第４実施例にかかるＬＥＤを示す図で
ある。
【図８】電荷不均衡共振トンネル効果を用いて、２の井
戸部を採用したＬＥＤを示す図である。
【図９】本発明の第５実施例にかかるＬＥＤを示す図で
ある。
【符号の説明】
１１，６１ 幅広井戸（ＷＷ） １２，２２，３２ 活性量子井戸（ＱＷ） １３, ２３，３３，６３ 共振トンネル障壁（ＲＴＢ） １５，２５ ＧａＮ層 １６，２６，３６，４６，５６，６６ Ｐ型コンタクト １７，２７，３７，４７，５７，６７ Ｎ型コンタクト １８，２８，３８，４８，５８，６８ バッファ層 １９，２９，３９，４９ サファイア ２１，３１ 幅広井戸（ＷＷ）および蓄電層（electron
accumulating layer;ＥＡＬ） ２４，３４ ＡｌＧａＮ層 ５５ ＧａＮ層 ６２ 活性層 ６７ａ Ｎ型コンタクト層 ６９ ＧａＡｓ基板 ６１０ 窓状層 ６１１ 正孔放出層 １００，２００，３００，４００，５００，６００ 発
光ダイオード（ＬＥＤ） １０１，２０１，３０１ 井戸部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユリイ ゲオルギヴィッチ シェレター ロシア国 194223 セイントピータースバ ーグ ａｐｐ．13 ８／１ ジェイデュク ロスストリート (72)発明者 ユリイ トーマソヴィッチ レバン ロシア国 194214 セイントピータースバ ーグ ａｐｐ．22 56 コストロムスコイ プロスペクト

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電荷不均衡共振トンネル効果を用いた２
    の井戸部を構成する発光ダイオードであって、 連結する第１および第２の井戸を含み、 前記第１および第２の井戸のうち、一方は幅広井戸であ
    り、他方は活性量子井戸であり、 前記第１および第２の井戸は、共振トンネル障壁を介し
    て連結し、 前記共振トンネル障壁は、電子を通過させ、かつ正孔を
    遮断する、発光ダイオード。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 ＧａＮ系半導体材料から形成される、発光ダイオード。
  3. 【請求項３】 請求項２において、 前記幅広井戸はＩｎＧａＮ層を含み、 前記共振トンネル障壁はＧａＮ層を含み、 前記活性量子井戸はＩｎＧａＮ層を含む、発光ダイオー
    ド。
  4. 【請求項４】 請求項１において、 前記活性量子井戸は多重量子井戸構造を有する、発光ダ
    イオード。
  5. 【請求項５】 請求項１において、 前記バッファ層は、歪みを有する超格子からなる、発光
    ダイオード。
  6. 【請求項６】 請求項１において、 Ｐ型コンタクト層を含み、 前記Ｐ型コンタクト層は、ＧａＮ層、Ｐ型のＡｌxＧａ
    1-xＮ層、およびＰ型の多結晶ＧａＮ層から選択される
    １の層からなる、発光ダイオード。
  7. 【請求項７】 請求項１において、 Ｐ型コンタクト層を含み、 前記Ｐ型コンタクト層は、マグネシウムおよびアルミニ
    ウムのうち少なくとも一方、あるいは両方を当電量ドー
    プして形成される、発光ダイオード。
  8. 【請求項８】 請求項７において、 除去可能な基板を含むか、あるいは基板が除去されてお
    り、 前記基板が除去されている場合、該基板はウエットエッ
    チングまたはレーザ照射によって除去されている、発光
    ダイオード。
  9. 【請求項９】 請求項１において、 オーミックコンタクトを含み、 前記オーミックコンタクトは両方とも上部に設置される
    か、あるいは上部および下部にそれぞれ設置される、発
    光ダイオード。
  10. 【請求項１０】 請求項１において、 ＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料から形成され、 Ｎ型ＧａＡｓ層からなり、膜厚が１００〜３００μｍで
    ある基板と、 前記基板に設置され、かつ金属からなるオーミックコン
    タクトと、 Ｎ型ＧａＡｓ層からなるバッファ層と、 Ｎ型クラッド層と、 電子放出層と、 電荷不均衡共振トンネル障壁と、 活性井戸層と、 正孔放出層と、 窓状層と、 金属からなるオーミックコンタクトと、を含み、 前記バッファ層は、その不純物濃度が５×１０17〜１０
    19ｃｍ-3であり、かつ、その膜厚が０．１〜０．３μｍ
    であり、 前記Ｎ型クラッド層は、その膜厚が０．３〜２μｍのＮ
    型（ＡｌxＧａ1-x）0. 5Ｉｎ0.5Ｐ層（ｘ；０．５≦ｘ≦
    １）からなり、かつ、その不純物濃度が５×１０17〜１
    ０20ｃｍ-3であり、 前記電子放出層は、ドープされていない単一の電子放出
    層、または多重量子井戸からなり、 前記電子放出層を構成する前記単一の電子放出層は、そ
    の膜厚が０．０１〜０．２μｍの（ＡｌxＧａ1-x）0.5
    Ｉｎ0.5Ｐ層（ｘ；０．２≦ｘ≦０．５）からなり、 前記電子放出層を構成する前記多重量子井戸は、その膜
    厚が１μｍ未満の（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ層／（Ａ
    ｌx1Ｇａ1-x1）1-y1Ｉｎy1Ｐ層（ｘ；０．５≦ｘ≦１、
    ０．４≦ｘ≦０．６、０≦ｘ１≦０．４、０≦ｙ１≦
    ０．４）からなり、 前記共振トンネル障壁は、膜厚１〜１０ｎｍのドープさ
    れていない（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層（ｘ；０．
    ７≦ｘ≦１）からなり、 前記活性井戸層は、単一量子井戸構造または多重量子井
    戸構造を含み、 前記活性井戸層を構成する前記単一量子井戸構造は、そ
    の膜厚が２０ｎｍ未満のドープされていない（ＡｌxＧ
    ａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層（ｘ；０≦ｘ≦０．４）からな
    り、 前記活性井戸層を構成する前記多重量子井戸構造は、そ
    の膜厚が１μｍ未満の（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ層／
    （Ａｌx1Ｇａ1-x1）1-y1Ｉｎy1Ｐ層（ｘ；０．５≦ｘ≦
    １、０．４≦ｘ≦０．６、０≦ｘ１≦０．４、０≦ｙ１
    ≦０．４）からなり、 前記正孔放出層は、その膜厚が０．３〜１μｍのＰ型
    （ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層（ここで、０．５≦ｘ
    ≦１）からなり、かつ、その不純物濃度が５×１０16〜
    １０18ｃｍ-3であり、 前記窓状層は、その膜厚が１２μｍ未満のＰ型ＩｎxＧ
    ａ1-xＰ層（ｘ；ｘ≦０．１）からなり、かつ、その不
    純物濃度が５×１０17〜５×１０18ｃｍ-3であり、 前記オーミックコンタクトは、前記正孔放出層上に積層
    されている、発光ダイオード。
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