JP2005333159A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板と、窒化ガリウム系化合物半導体からなるn型コンタクト層および活性層とを備え、前記n型コンタクト層と前記基板との間と、前記活性層と前記n型コンタクト層との間のいずれか一方またはその両方に、窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体積層構造を備えており、前記半導体積層構造は、アンドープのGaNからなる第一のn型層と、前記第一のn型層に接して形成され、かつn型不純物がドープされたAlxGa1-xN(但し、0≦x≦1)からなる第二のn型層と、を少なくとも含む構成とした。
【選択図】図1
Description
図1に、本発明の第一の実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の構造を示す断面図を示す。
図3は、本発明の第二の実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の構造を示す断面図を示しており、図1と同一の符号は、同一の部材を示している。
図5は、本発明の第三の実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の構造を示す断面図を示しており、図1と同一の符号は、同一の部材を示している。
本実施の形態における窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の構造は、上記実施の形態1において示した図1のものとほぼ同様である。本実施の形態の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子が上記実施の形態のものと異なる点は、半導体積層構造300において、n型不純物をドープした第二のn型層32が、第一のn型層31と接する側に、n型不純物をドープしないでアンドープとした不純物拡散防止領域を層状に備えている点である。以下、図7を用いて本実施の形態を説明する。
本実施例においては、図1に示す窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。
本実施例においては、n型コンタクト層3aを1.95μm、n型コンタクト層3bを0.05μmの厚さで形成し、半導体積層構造300における第一のn型層31と第二のn型層32の積層の順序を逆にして形成した以外は上記実施例1と同様にして、図3に示す窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。さらに、この後、上記実施例1と同様にして発光ダイオードを作製し、20mAの順方向電流で駆動したところ、ピーク波長480nmの青色で発光した。このときの発光出力は1180μWであり、順方向動作電圧は3.5Vであった。
本実施例において、n型コンタクト層3aを1.50μm、n型コンタクト層3bを0.35μm、n型コンタクト層3cを0.05μmの厚さで形成し、半導体積層構造300を上記実施例1と同じ条件で、半導体積層構造301を上記実施例2の半導体積層構造300と同じ条件で、かつ、それぞれn型コンタクト層3aとnコンタクト層3bの間およびn型コンタクト層3bとn型コンタクト層3cの間に形成した以外は上記実施例1と同様にして、図5に示す窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。さらに、この後、上記実施例1と同様にして発光ダイオードを作製し、20mAの順方向電流で駆動したところ、ピーク波長480nmの青色で発光した。このときの発光出力は1290μWであり、順方向動作電圧は3.3Vであった。
比較のために、図8に示す窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。
2 バッファ層
3a,3b,3c n型コンタクト層
4 n型クラッド層
5 活性層
6 p型クラッド層
7 p型コンタクト層
8 n側電極
9 p側電極
31 第一のn型層
32 第二のn型層
33 第三のn型層
34 不純物拡散防止領域
300,301 半導体積層構造
Claims (9)
- 基板と、上面にn型電極を有し、前記基板の上方に配置されたn型コンタクト層と、前記n型コンタクト層の上方に配置された活性層と、を少なくとも有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であって、前記n型コンタクト層と前記基板との間と、前記活性層と前記n型コンタクト層との間のいずれか一方またはその両方に、窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体積層構造を備えており、前記半導体積層構造の中における電子の面方向の移動度が、前記n型コンタクト層の中における電子の面方向の移動度よりも高く、前記n型コンタクト層の表面と前記半導体積層構造の距離が0.01μm〜0.3μmの範囲であることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 前記半導体積層構造は、アンドープのGaNからなる第一のn型層と、前記第一のn型層に接して形成され、かつn型不純物がドープされたAlxGa1-xN(但し、0≦x≦1)からなる第二のn型層と、を少なくとも含むことを特徴とする請求項1に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 前記半導体積層構造は、アンドープのGaNからなる第一のn型層とn型不純物がドープされた第二のn型層とからなる対が2以上積層された多層構造を含むことを特徴とする請求項2に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 前記半導体積層構造は、前記第二のn型層に接して形成されたアンドープのGaNからなる第三のn型層をさらに含むことを特徴とする請求項2または3記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 前記第二のn型層は、電子濃度が4×1018/cm3以上1×1020/cm3以下の範囲となるように調整されていることを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 前記第二のn型層は、膜厚を10nm〜100nmの範囲に調整されていることを特徴とする請求項2から5のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 前記第一のn型層は、膜厚を1nm〜100nmの範囲に調整されていることを特徴とする請求項2から6のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 前記第二のn型層は、前記第一のn型層または/および前記第三のn型層と接する側に、アンドープのAlxGa1-xN(但し、0≦x≦1)からなる不純物拡散防止領域を層状に備えていることを特徴とする請求項2から7のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 前記不純物拡散防止領域の厚さは、1nm〜5nmの範囲に調整されていることを特徴とする請求項8に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
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