JP2002208731A - 半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】白色ＬＥＤとして好適に使用することが可能な
新規な半導体発光素子を提供する。 【解決手段】半導体発光素子１０を構成する下地層２
を、Ｘ線ロッキングカーブにおける半値幅が９０秒以下
の高結晶ＡｌＮ層から構成する。そして、この下地層２
内に所定の希土類元素を含有させる。この希土類元素
は、発光層５で生成された光によって励起され、前記希
土類元素に固有の波長の光を発する。
新規な半導体発光素子を提供する。 【解決手段】半導体発光素子１０を構成する下地層２
を、Ｘ線ロッキングカーブにおける半値幅が９０秒以下
の高結晶ＡｌＮ層から構成する。そして、この下地層２
内に所定の希土類元素を含有させる。この希土類元素
は、発光層５で生成された光によって励起され、前記希
土類元素に固有の波長の光を発する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子に
関し、詳しくは白色発光ダイオードなどとして好適に用
いることのできる半導体発光素子に関する。
関し、詳しくは白色発光ダイオードなどとして好適に用
いることのできる半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、様々な色の発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）の需要が増大している。ＬＥＤは消費電力が少な
く、寿命も長いため、これまでのような単なる表示用の
ＬＥＤとしてだけではなく、消費電力の低減、エネルギ
ー消費削減に伴うＣＯ2削減の観点から、照明用として
その需要増加が期待されている。
Ｄ）の需要が増大している。ＬＥＤは消費電力が少な
く、寿命も長いため、これまでのような単なる表示用の
ＬＥＤとしてだけではなく、消費電力の低減、エネルギ
ー消費削減に伴うＣＯ2削減の観点から、照明用として
その需要増加が期待されている。
【０００３】ＬＥＤとしては、これまで、ＧａＡｓ系、
ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＰ系、ＧａＡｓＰ系、ＩｎＧａＡ
ｌＰ系などで、赤色から黄緑色までのＬＥＤが実用化さ
れ、特に表示用として様々な用途に用いられてきた。近
年、ＧａＮ系のＬＥＤで青色、緑色のＬＥＤが実現され
たことから、ＬＥＤでほぼ全色がでそろい、全ての色で
表示ができるようになった他、フルカラーディスプレイ
も実現できるようになった。また、ＲＧＢを用いた白色
ＬＥＤや、青色ＬＥＤの上に黄色の蛍光体をまぶし、二
色をもとにした白色ＬＥＤが実用化されるにいたり、Ｌ
ＥＤによる照明が実現されつつある。
ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＰ系、ＧａＡｓＰ系、ＩｎＧａＡ
ｌＰ系などで、赤色から黄緑色までのＬＥＤが実用化さ
れ、特に表示用として様々な用途に用いられてきた。近
年、ＧａＮ系のＬＥＤで青色、緑色のＬＥＤが実現され
たことから、ＬＥＤでほぼ全色がでそろい、全ての色で
表示ができるようになった他、フルカラーディスプレイ
も実現できるようになった。また、ＲＧＢを用いた白色
ＬＥＤや、青色ＬＥＤの上に黄色の蛍光体をまぶし、二
色をもとにした白色ＬＥＤが実用化されるにいたり、Ｌ
ＥＤによる照明が実現されつつある。
【０００４】しかし、ＲＧＢを用いた白色ＬＥＤはそれ
ぞれ異なるＬＥＤチップを用い、コスト高となるため、
照明用として実用化するのは困難と見られている。ま
た、二色白色ＬＥＤは、三原色でないため、この白色光
のもとでは、フルカラーが認識できないという問題点が
ある。また、その輝度についてもまだ２５１ｍ／Ｗ程度
しか実現されておらず、蛍光灯の９０１ｍ／Ｗには及ん
でいない。
ぞれ異なるＬＥＤチップを用い、コスト高となるため、
照明用として実用化するのは困難と見られている。ま
た、二色白色ＬＥＤは、三原色でないため、この白色光
のもとでは、フルカラーが認識できないという問題点が
ある。また、その輝度についてもまだ２５１ｍ／Ｗ程度
しか実現されておらず、蛍光灯の９０１ｍ／Ｗには及ん
でいない。
【０００５】以上のことから、三原色でより高効率のＬ
ＥＤが、低エネルギーで環境問題が解決できる照明用と
して、全世界で渇望されている。実際、このような白色
照明用のＬＥＤを実現するために、日本における国家プ
ロジェクトだけではなく、米国、欧州でも多くの大手電
気メーカーが積極的に開発に乗り出しているところであ
る。
ＥＤが、低エネルギーで環境問題が解決できる照明用と
して、全世界で渇望されている。実際、このような白色
照明用のＬＥＤを実現するために、日本における国家プ
ロジェクトだけではなく、米国、欧州でも多くの大手電
気メーカーが積極的に開発に乗り出しているところであ
る。
【０００６】本発明は、任意の色度の光を発するＬＥ
Ｄ、特に白色ＬＥＤとして好適に使用することが可能な
新規な半導体発光素子を提供することを目的とする。な
お、ここでいう「ＬＥＤ」とは、いわゆるＰＮ接合を用
いた発光素子だけでなく、総ての半導体発光素子を含む
概念である。
Ｄ、特に白色ＬＥＤとして好適に使用することが可能な
新規な半導体発光素子を提供することを目的とする。な
お、ここでいう「ＬＥＤ」とは、いわゆるＰＮ接合を用
いた発光素子だけでなく、総ての半導体発光素子を含む
概念である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明の半導体発光素子は、基板と、この基板上に形成
されたＸ線ロッキングカーブにおける半値幅が９０秒以
下の少なくともＡｌを含む第１の窒化物半導体からなる
下地層と、この下地層上に形成された、少なくとも一種
の希土類元素を添加元素として含有し、Ａｌ、Ｇａ、及
びＩｎの少なくとも一つを含む第２の窒化物半導体から
なる発光層と、この発光層上において、ショットキー電
極から構成される第１の電極及びショットキー電極又は
オーミック電極から構成される第２の電極とを具えるこ
とを特徴とする。
本発明の半導体発光素子は、基板と、この基板上に形成
されたＸ線ロッキングカーブにおける半値幅が９０秒以
下の少なくともＡｌを含む第１の窒化物半導体からなる
下地層と、この下地層上に形成された、少なくとも一種
の希土類元素を添加元素として含有し、Ａｌ、Ｇａ、及
びＩｎの少なくとも一つを含む第２の窒化物半導体から
なる発光層と、この発光層上において、ショットキー電
極から構成される第１の電極及びショットキー電極又は
オーミック電極から構成される第２の電極とを具えるこ
とを特徴とする。
【０００８】本発明者らは、白色発光の半導体発光素子
を得るべく鋭意検討を実施した。その結果、基板、下地
層、及び発光層を具え、この発光層の表面にショットキ
ー電極から構成される第１の電極と、ショットキー電極
又はオーミック電極から構成される第２の電極とを有
し、前記発光層がＡｌ、Ｇａ、及びＩｎの少なくとも一
つを含んでなる窒化物半導体から構成される半導体発光
素子において、前記下地層の結晶性を向上させるととも
に、前記発光層内に所定の希土類元素を含有させ、この
希土類元素の種類を適宜に変化させることによって、こ
の希土類元素の種類に固有の波長を有する光を発するこ
とが可能であることを見出し、上記第１の半導体発光素
子を発明するに至ったものである。
を得るべく鋭意検討を実施した。その結果、基板、下地
層、及び発光層を具え、この発光層の表面にショットキ
ー電極から構成される第１の電極と、ショットキー電極
又はオーミック電極から構成される第２の電極とを有
し、前記発光層がＡｌ、Ｇａ、及びＩｎの少なくとも一
つを含んでなる窒化物半導体から構成される半導体発光
素子において、前記下地層の結晶性を向上させるととも
に、前記発光層内に所定の希土類元素を含有させ、この
希土類元素の種類を適宜に変化させることによって、こ
の希土類元素の種類に固有の波長を有する光を発するこ
とが可能であることを見出し、上記第１の半導体発光素
子を発明するに至ったものである。
【０００９】上記のような構成の半導体発光素子では、
発光層中に希土類元素を含んでいるため、この希土類元
素が前記電極から注入される電子によって励起され、こ
の希土類元素の種類に固有の波長の光を発するものであ
る。
発光層中に希土類元素を含んでいるため、この希土類元
素が前記電極から注入される電子によって励起され、こ
の希土類元素の種類に固有の波長の光を発するものであ
る。
【００１０】そして、この希土類元素の種類を適宜に調
節することにより、前記半導体発光素子からの発光波長
を任意に制御できる。また、複数の種類の希土類元素を
適宜に含有させることにより、これらの希土類元素から
の発光波長が重畳され、半導体発光素子全体として白色
光を生成できるようになる。
節することにより、前記半導体発光素子からの発光波長
を任意に制御できる。また、複数の種類の希土類元素を
適宜に含有させることにより、これらの希土類元素から
の発光波長が重畳され、半導体発光素子全体として白色
光を生成できるようになる。
【００１１】また、上述した半導体発光素子において
は、下地層に直接希土類元素を添加することによって、
この下地層に発光層としての役割を重畳させることも可
能である。この場合においては、上述したような発光層
は不要となる。
は、下地層に直接希土類元素を添加することによって、
この下地層に発光層としての役割を重畳させることも可
能である。この場合においては、上述したような発光層
は不要となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に即して詳細に説明する。図１は、本発明の半導体発光
素子の一例を示す断面図である。図１に示す半導体発光
素子６は、基板１と、この基板１上に形成された第１の
窒化物半導体としてＡｌＮからなる下地層２と、この下
地層２上に形成された第２の窒化物半導体としてＡｌＧ
ａＮからなる発光層３とを含む。そして、発光層３上に
は第１の電極としてのショットキー電極４と、第２の電
極としてのオーミック電極５とが形成されている。
に即して詳細に説明する。図１は、本発明の半導体発光
素子の一例を示す断面図である。図１に示す半導体発光
素子６は、基板１と、この基板１上に形成された第１の
窒化物半導体としてＡｌＮからなる下地層２と、この下
地層２上に形成された第２の窒化物半導体としてＡｌＧ
ａＮからなる発光層３とを含む。そして、発光層３上に
は第１の電極としてのショットキー電極４と、第２の電
極としてのオーミック電極５とが形成されている。
【００１３】本発明において、発光層３は少なくとも一
種の希土類元素を含有していることが必要である。希土
類元素の含有量については特に限定されるものではな
く、希土類元素の種類、発光層２を構成する第２の窒化
物半導体の材料組成、及び所望する発光強度などによっ
て任意に選択される。
種の希土類元素を含有していることが必要である。希土
類元素の含有量については特に限定されるものではな
く、希土類元素の種類、発光層２を構成する第２の窒化
物半導体の材料組成、及び所望する発光強度などによっ
て任意に選択される。
【００１４】一般的には発光層の結晶性を劣化させない
範囲において、できるだけ多くの希土類元素を含有させ
ることが好ましい。具体的には、０．０１〜７原子％で
あることが好ましい。これによって、実用に足る３０ｌ
ｍ／Ｗ程度の発光強度を得ることができる。
範囲において、できるだけ多くの希土類元素を含有させ
ることが好ましい。具体的には、０．０１〜７原子％で
あることが好ましい。これによって、実用に足る３０ｌ
ｍ／Ｗ程度の発光強度を得ることができる。
【００１５】希土類元素の種類についても特には限定さ
れず、所望する発光波長に応じて任意に選択することが
できる。例えば、青色領域の波長の光を生成させるため
には、Ｔｍを用いることができ、緑色領域の波長の光を
生成するためには、Ｅｒを用いることができる。さら
に、赤色領域の波長の光を生成するためには、Ｅｕ又は
Ｐｒを用いることができる。
れず、所望する発光波長に応じて任意に選択することが
できる。例えば、青色領域の波長の光を生成させるため
には、Ｔｍを用いることができ、緑色領域の波長の光を
生成するためには、Ｅｒを用いることができる。さら
に、赤色領域の波長の光を生成するためには、Ｅｕ又は
Ｐｒを用いることができる。
【００１６】そして、これらの希土類元素を発光層に添
加することにより、各色度領域の波長を有する光が互い
に重畳されて、半導体発光素子全体として白色光を生成
することができる。希土類元素の添加については、ＭＯ
ＣＶＤ法により供給原料として供給することもできる
し、イオン注入法などの方法によって成膜後に添加する
こともできる。
加することにより、各色度領域の波長を有する光が互い
に重畳されて、半導体発光素子全体として白色光を生成
することができる。希土類元素の添加については、ＭＯ
ＣＶＤ法により供給原料として供給することもできる
し、イオン注入法などの方法によって成膜後に添加する
こともできる。
【００１７】本発明者らはさらなる研究の結果、発光層
中に希土類元素を添加した際において、前記発光層を構
成する半導体のバンドギャップが大きくなるにしたがっ
て、前記希土類元素に起因した発光の効率が増大するこ
とを見出した。さらに、本発明のように、発光層がＡｌ
を含む窒化物半導体からなる場合においては、この半導
体中におけるＡｌ含有量が増大するにつれてバンドギャ
ップが増大する。
中に希土類元素を添加した際において、前記発光層を構
成する半導体のバンドギャップが大きくなるにしたがっ
て、前記希土類元素に起因した発光の効率が増大するこ
とを見出した。さらに、本発明のように、発光層がＡｌ
を含む窒化物半導体からなる場合においては、この半導
体中におけるＡｌ含有量が増大するにつれてバンドギャ
ップが増大する。
【００１８】したがって、発光層を構成する第２の窒化
物半導体中におけるＡｌ含有量については５０原子％以
上であることが好ましく、さらには７０原子％以上であ
ることが好ましい。
物半導体中におけるＡｌ含有量については５０原子％以
上であることが好ましく、さらには７０原子％以上であ
ることが好ましい。
【００１９】さらに、十分な量の希土類元素を含有し、
実用に足る強度の光を安定的に発するようにするために
は、発光層２の結晶性が良好であり、下地層との格子定
数などの違いに起因する転位が十分に少ない必要があ
る。したがって、下地層２は、Ｘ線ロッキングカーブに
おける半値幅が９０秒以下、好ましくは５０秒以下の高
結晶性を有することが必要である。
実用に足る強度の光を安定的に発するようにするために
は、発光層２の結晶性が良好であり、下地層との格子定
数などの違いに起因する転位が十分に少ない必要があ
る。したがって、下地層２は、Ｘ線ロッキングカーブに
おける半値幅が９０秒以下、好ましくは５０秒以下の高
結晶性を有することが必要である。
【００２０】また、下地層２におけるＸ線ロッキングカ
ーブの半値幅の下限については特に限定されないが、一
般的には１０秒程度である。
ーブの半値幅の下限については特に限定されないが、一
般的には１０秒程度である。
【００２１】このように結晶性の高い下地層を得るに
は、所定の原料供給ガスを用い、ＭＯＣＶＤ法によって
好ましくは１１００℃以上、さらに好ましくは１１５０
℃以上に加熱することによって形成する。従来の半導体
発光素子における下地層の形成温度は５００〜７００℃
であり、この形成温度と比較した場合、上記形成温度が
極めて高いことが分かる。すなわち、ＭＯＣＶＤ法にお
いて従来と全く異なる条件を採用することによって、本
発明の条件を満足する結晶性に優れた下地層を形成する
ことができる。
は、所定の原料供給ガスを用い、ＭＯＣＶＤ法によって
好ましくは１１００℃以上、さらに好ましくは１１５０
℃以上に加熱することによって形成する。従来の半導体
発光素子における下地層の形成温度は５００〜７００℃
であり、この形成温度と比較した場合、上記形成温度が
極めて高いことが分かる。すなわち、ＭＯＣＶＤ法にお
いて従来と全く異なる条件を採用することによって、本
発明の条件を満足する結晶性に優れた下地層を形成する
ことができる。
【００２２】また、下地層の形成温度の上限については
特に限定されるものではないが、好ましくは１２５０℃
である。これによって、下地層を構成する窒化物半導体
の材料組成などに依存した表面の荒れ、さらには下地層
内における組成成分の拡散を効果的に抑制することがで
きる。これによって、前記下地層を構成する窒化物半導
体の材料組成によらずに、前記下地層の結晶性を良好な
状態に保持することが可能となるとともに、表面の荒れ
に起因する発光層の結晶性の劣化を効果的に防止するこ
とができる。
特に限定されるものではないが、好ましくは１２５０℃
である。これによって、下地層を構成する窒化物半導体
の材料組成などに依存した表面の荒れ、さらには下地層
内における組成成分の拡散を効果的に抑制することがで
きる。これによって、前記下地層を構成する窒化物半導
体の材料組成によらずに、前記下地層の結晶性を良好な
状態に保持することが可能となるとともに、表面の荒れ
に起因する発光層の結晶性の劣化を効果的に防止するこ
とができる。
【００２３】また、下地層２を構成する第１の窒化物半
導体におけるＡｌ含有量は、５０原子％以上であること
が好ましく、さらには図１に示すように、ＡｌＮから構
成することが好ましい。
導体におけるＡｌ含有量は、５０原子％以上であること
が好ましく、さらには図１に示すように、ＡｌＮから構
成することが好ましい。
【００２４】なお、下地層２を構成する第１の窒化物半
導体中のＡｌ含有量を上記のように増大させた場合、そ
の格子定数が著しく大きくなるため、下地層２と基板１
との間にミスフィットの増大に伴う転位の増加や、下地
層２自体の剥離などを生じる場合がある。
導体中のＡｌ含有量を上記のように増大させた場合、そ
の格子定数が著しく大きくなるため、下地層２と基板１
との間にミスフィットの増大に伴う転位の増加や、下地
層２自体の剥離などを生じる場合がある。
【００２５】したがって、基板１と下地層２との間に、
基板１側から下地層２側に向けてＡｌ含有量が連続的又
はステップ状に増大した緩衝層を設けることが好まし
い。これによって、基板１と下地層２との格子定数差を
前記緩衝層によって吸収することができ、上記ミスフィ
ット増大に伴う転位の増加や下地層の剥離を効果的に防
止することができる。
基板１側から下地層２側に向けてＡｌ含有量が連続的又
はステップ状に増大した緩衝層を設けることが好まし
い。これによって、基板１と下地層２との格子定数差を
前記緩衝層によって吸収することができ、上記ミスフィ
ット増大に伴う転位の増加や下地層の剥離を効果的に防
止することができる。
【００２６】なお、本発明における第２の窒化物半導体
は、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎの少なくとも一つを含むこと
が必要であり、そのバンドギャップなどを考慮して任意
の組成を有することができる。
は、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎの少なくとも一つを含むこと
が必要であり、そのバンドギャップなどを考慮して任意
の組成を有することができる。
【００２７】また、ショットキー電極及びオーミック電
極は、ＩｎＳｎの酸化物などから構成され、可視光に対
して透明であることが好ましい。
極は、ＩｎＳｎの酸化物などから構成され、可視光に対
して透明であることが好ましい。
【００２８】また、基板としては、サファイア基板、Ｓ
ｉＣ基板、Ｓｉ基板、及びＧａＮ基板などを使用するこ
とができる。
ｉＣ基板、Ｓｉ基板、及びＧａＮ基板などを使用するこ
とができる。
【００２９】また、図１に示すような本発明の半導体発
光素子は、下地層や発光層が上述した要件を満足する限
りにおいて、通常の方法にしたがって製造することがで
きる。
光素子は、下地層や発光層が上述した要件を満足する限
りにおいて、通常の方法にしたがって製造することがで
きる。
【００３０】なお、本発明においては、図１に示すよう
な発光層３を形成することなく、下地層２中に上記希土
類元素を含有させることもできる。図２は、このような
構成の半導体発光素子の一例を示す断面図である。図２
に示すように、このような構成の半導体発光素子におい
ては、ショットキー電極４及びオーミック電極５は、下
地層２上に直接的に形成され、下地層２において発光が
なされる。したがって、下地層２は発光層としても作用
する。
な発光層３を形成することなく、下地層２中に上記希土
類元素を含有させることもできる。図２は、このような
構成の半導体発光素子の一例を示す断面図である。図２
に示すように、このような構成の半導体発光素子におい
ては、ショットキー電極４及びオーミック電極５は、下
地層２上に直接的に形成され、下地層２において発光が
なされる。したがって、下地層２は発光層としても作用
する。
【００３１】
【実施例】２インチ径の厚さ４３０μmのサファイア基
板をＨ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2で前処理した後、ＭＯＣＶＤ装置
の中に設置した。ＭＯＣＶＤ装置には、ガス系としてＮ
Ｈ 3、ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＳｉＨ4が取り付けてある。Ｈ2
を流速１０m／ｓｅｃで流しながら、基板を１２００℃
まで昇温した後、ＴＭＡとＮＨ3を平均流速１０ｍ／ｓ
ｅｃで流して、下地層としてのＡｌＮ層を厚さ１μmま
で成長させた。このＡｌＮ層のＸ線回折ロッキングカー
ブの半値幅は９０秒で、良質のＡｌＮ層であることがわ
かった。
板をＨ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2で前処理した後、ＭＯＣＶＤ装置
の中に設置した。ＭＯＣＶＤ装置には、ガス系としてＮ
Ｈ 3、ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＳｉＨ4が取り付けてある。Ｈ2
を流速１０m／ｓｅｃで流しながら、基板を１２００℃
まで昇温した後、ＴＭＡとＮＨ3を平均流速１０ｍ／ｓ
ｅｃで流して、下地層としてのＡｌＮ層を厚さ１μmま
で成長させた。このＡｌＮ層のＸ線回折ロッキングカー
ブの半値幅は９０秒で、良質のＡｌＮ層であることがわ
かった。
【００３２】次いで、成長させたＡｌＮ層を保護するた
めに、ＴＭＧとＮＨ3をそれぞれ流速１０ｍ／ｓｅｃで
流して、ＧａＮ膜を厚さ１００Å成長させた。成長終了
後、ＡｌＮ層とＧａＮ膜のついた基板を取り出し、これ
をＭＢＥ装置の中に設置した。
めに、ＴＭＧとＮＨ3をそれぞれ流速１０ｍ／ｓｅｃで
流して、ＧａＮ膜を厚さ１００Å成長させた。成長終了
後、ＡｌＮ層とＧａＮ膜のついた基板を取り出し、これ
をＭＢＥ装置の中に設置した。
【００３３】ＭＢＥ装置の固体源としては、７ＮのＧ
ａ、７ＮのＩｎ、６ＮのＡｌ、３ＮのＥｒ、Ｔｍ、Ｅｕ
を用いた。窒素源としては、ＳＶＴＡ社の高周波プラズ
マ装置により発生した原子状窒素を用いた。
ａ、７ＮのＩｎ、６ＮのＡｌ、３ＮのＥｒ、Ｔｍ、Ｅｕ
を用いた。窒素源としては、ＳＶＴＡ社の高周波プラズ
マ装置により発生した原子状窒素を用いた。
【００３４】まず、基板を９００℃まで加熱した後、Ｈ
2とＮＨ3を流すことにより保護層となっていたＧａＮ膜
を除去した。その後、基板を１００℃まで加熱して３０
分保持することにより前記ＡｌＮ層の表面を平坦化し、
発光層としてのＡｌ０．９Ｇａ０．１Ｎ層を７００℃
で、厚さ１．０μｍに成長させた。この発光層を成長さ
せる際に、Ｅｒ、Ｔｍ、及びＥｕを０．５原子％の割合
でドープさせた。
2とＮＨ3を流すことにより保護層となっていたＧａＮ膜
を除去した。その後、基板を１００℃まで加熱して３０
分保持することにより前記ＡｌＮ層の表面を平坦化し、
発光層としてのＡｌ０．９Ｇａ０．１Ｎ層を７００℃
で、厚さ１．０μｍに成長させた。この発光層を成長さ
せる際に、Ｅｒ、Ｔｍ、及びＥｕを０．５原子％の割合
でドープさせた。
【００３５】成長終了後、上記のようにして形成したＡ
ｌ０．９Ｇａ０．１Ｎ層上に、酸化ＩｎＳｎからなるシ
ョットキー接合の透明電極を形成した。
ｌ０．９Ｇａ０．１Ｎ層上に、酸化ＩｎＳｎからなるシ
ョットキー接合の透明電極を形成した。
【００３６】その後、前記電極間に電圧２０Ｖを印加し
たところ、高効率の白色発光を確認した。すなわち、本
発明の半導体発光素子が実用的な白色発光素子として動
作できることが確かめられた。
たところ、高効率の白色発光を確認した。すなわち、本
発明の半導体発光素子が実用的な白色発光素子として動
作できることが確かめられた。
【００３７】以上、具体例を挙げながら、本発明を発明
の実施の形態に即して詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
の実施の形態に即して詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体発
光素子によれば、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの少なくとも一つを
含む窒化物半導体からなる、高結晶性の発光層に希土類
元素を添加し、この希土類元素自体を電極間に流した電
流によって励起する。そして、この希土類元素に固有の
波長の光を素子全体として高効率で生成するようにして
いる。
光素子によれば、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの少なくとも一つを
含む窒化物半導体からなる、高結晶性の発光層に希土類
元素を添加し、この希土類元素自体を電極間に流した電
流によって励起する。そして、この希土類元素に固有の
波長の光を素子全体として高効率で生成するようにして
いる。
【００３９】したがって、希土類元素の種類を適宜に選
択することにより、所望の波長を有する光を実用に足る
効率で生成することができるとともに、互いに異なる複
数の種類の希土類元素を含有させることによって、実用
に足る効率で白色光を生成することもできる。
択することにより、所望の波長を有する光を実用に足る
効率で生成することができるとともに、互いに異なる複
数の種類の希土類元素を含有させることによって、実用
に足る効率で白色光を生成することもできる。
【図１】本発明の半導体発光素子の一例を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の半導体発光素子の他の例を示す断面図
である。
である。
１ 基板、２ 下地層、３ 発光層、４ ショットキー
電極、５ オーミック電極、６ 半導体発光素子
電極、５ オーミック電極、６ 半導体発光素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 光浩 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 小田 修 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 BA02 BA38 BB01 CA04 CA12 JA10 LA18 5F041 AA03 AA11 AA44 CA34 CA40 CA65 CA66 CA88 FF11
Claims (15)
- 【請求項１】基板と、この基板上に形成されたＸ線ロッ
キングカーブにおける半値幅が９０秒以下の少なくとも
Ａｌを含む第１の窒化物半導体からなる下地層と、この
下地層上に形成された、少なくとも一種の希土類元素を
添加元素として含有し、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎの少なく
とも一つを含む第２の窒化物半導体からなる発光層と、
この発光層上において、ショットキー電極から構成され
る第１の電極及びショットキー電極又はオーミック電極
から構成される第２の電極とを具えることを特徴とす
る、半導体発光素子。 - 【請求項２】前記発光層を構成する前記第２の窒化物半
導体中における前記希土類元素の含有量が、０．０１〜
７原子％であることを特徴とする、請求項１に記載の半
導体発光素子。 - 【請求項３】前記下地層を構成する前記第１の窒化物半
導体中におけるＡｌ含有量が、５０原子％以上であるこ
とを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体発光素
子。 - 【請求項４】前記下地層を構成する前記第１の窒化物半
導体は、ＡｌＮであることを特徴とする、請求項３に記
載の半導体発光素子。 - 【請求項５】前記基板と前記下地層との間に、前記基板
側から前記下地層側に向けてＡｌ含有量が連続的又はス
テップ状に増大した緩衝層を具えることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか一に記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】前記下地層を構成する前記第１の窒化物半
導体は、ＭＯＣＶＤ法により１１００℃以上の温度で形
成されたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一
に記載の半導体発光素子。 - 【請求項７】前記下地層を構成する前記第１の窒化物半
導体は、ＭＯＣＶＤ法により１１００℃〜１２５０℃の
温度で形成されたことを特徴とする、請求項６に記載の
半導体発光素子。 - 【請求項８】基板と、この基板上に形成されたＸ線ロッ
キングカーブにおける半値幅が９０秒以下で、少なくと
も一種の希土類元素を添加元素として含有し、少なくと
もＡｌを含む窒化物半導体層と、この窒化物半導体層上
において、ショットキー電極から構成される第１の電極
及びショットキー電極又はオーミック電極から構成され
る第２の電極とを具えることを特徴とする、半導体発光
素子。 - 【請求項９】前記窒化物半導体層中における前記希土類
元素の含有量が、０．０１〜７原子％であることを特徴
とする、請求項８に記載の半導体発光素子。 - 【請求項１０】前記窒化物半導体層中におけるＡｌ含有
量が、５０原子％以上であることを特徴とする、請求項
８又は９に記載の半導体発光素子。 - 【請求項１１】前記窒化物半導体層は、ＡｌＮ層である
ことを特徴とする、請求項１０に記載の半導体発光素
子。 - 【請求項１２】前記基板と前記窒化物半導体層との間
に、前記基板側から前記窒化物半導体層に向けてＡｌ含
有量が連続的又はステップ状に増大した緩衝層を具える
ことを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか一に記載
の半導体発光素子。 - 【請求項１３】前記窒化物半導体層は、ＭＯＣＶＤ法に
より１１００℃以上の温度で形成されたことを特徴とす
る、請求項８〜１２のいずれか一に記載の半導体発光素
子。 - 【請求項１４】前記窒化物半導体層は、ＭＯＣＶＤ法に
より１１００℃〜１２５０℃の温度で形成されたことを
特徴とする、請求項１３に記載の半導体発光素子。 - 【請求項１５】前記ショットキー電極及び前記オーミッ
ク電極の少なくとも一方は、可視光に対して透明である
ことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一に記載
の半導体発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001001149A JP3819713B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 半導体発光素子 |
| US10/035,001 US6693302B2 (en) | 2001-01-09 | 2001-12-28 | Semiconductor light-emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001001149A JP3819713B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002208731A true JP2002208731A (ja) | 2002-07-26 |
| JP3819713B2 JP3819713B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=18869818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001001149A Expired - Lifetime JP3819713B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 半導体発光素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6693302B2 (ja) |
| JP (1) | JP3819713B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011082528A (ja) * | 2003-11-26 | 2011-04-21 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光素子 |
| KR101039982B1 (ko) | 2010-03-18 | 2011-06-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 및 그 제조방법 |
| KR101605262B1 (ko) * | 2014-10-16 | 2016-04-04 | 한양대학교 산학협력단 | 발광 소자 및 그 제조 방법 |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP4327339B2 (ja) * | 2000-07-28 | 2009-09-09 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 半導体層形成用基板とそれを利用した半導体装置 |
| JP3720341B2 (ja) * | 2003-02-12 | 2005-11-24 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2005203418A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物系化合物半導体基板及びその製造方法 |
| KR101039937B1 (ko) * | 2010-04-28 | 2011-06-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3360945B2 (ja) * | 1994-07-15 | 2003-01-07 | シャープ株式会社 | 電極構造及びその製造方法 |
| TW383508B (en) * | 1996-07-29 | 2000-03-01 | Nichia Kagaku Kogyo Kk | Light emitting device and display |
| JP3813740B2 (ja) * | 1997-07-11 | 2006-08-23 | Ｔｄｋ株式会社 | 電子デバイス用基板 |
| JP3822318B2 (ja) * | 1997-07-17 | 2006-09-20 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| US6104074A (en) * | 1997-12-11 | 2000-08-15 | Apa Optics, Inc. | Schottky barrier detectors for visible-blind ultraviolet detection |
| US6140669A (en) * | 1999-02-20 | 2000-10-31 | Ohio University | Gallium nitride doped with rare earth ions and method and structure for achieving visible light emission |
-
2001
- 2001-01-09 JP JP2001001149A patent/JP3819713B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-28 US US10/035,001 patent/US6693302B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011082528A (ja) * | 2003-11-26 | 2011-04-21 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光素子 |
| KR101039982B1 (ko) | 2010-03-18 | 2011-06-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 및 그 제조방법 |
| US8173469B2 (en) | 2010-03-18 | 2012-05-08 | Lg Innotek Co., Ltd. | Fabrication method of light emitting device |
| KR101605262B1 (ko) * | 2014-10-16 | 2016-04-04 | 한양대학교 산학협력단 | 발광 소자 및 그 제조 방법 |
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| US6693302B2 (en) | 2004-02-17 |
| US20020149028A1 (en) | 2002-10-17 |
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