JP2006310886A - ３−５族化合物半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｉｎを含む高品質の３−５族化合物半導体を用いた高い発光効率を有する発光素子を提供する。
【解決手段】(1)発光層２８と電荷注入層２７とを有する層と、基板２２との間に、バッファ層２６を有し、該バッファ層が、一般式Ｉｎ_u Ｇａ_v Ａｌ_w Ｎ（式中、０＜ｕ≦１、０≦ｖ＜１、０≦ｗ＜１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１）で表され、少なくとも２つの組成の異なる層からなる積層構造を含み、かつ、サファイア基板２２上に形成されたＧａＮ層２５上に、形成されていることを特徴とする３−５族化合物半導体発光素子。
【選択図】図２

Description

本発明は、３−５族化合物半導体を用いた発光素子に関する。

一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（式中、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される３−５族化合物半導体は、３族元素の組成によって制御できるバンドギャップを有しているので、可視光領域から紫外線領域の発光を生じる発光素子に用いることができる。さらに、該３−５族化合物半導体は直接遷移型のバンド構造を有するので、これを用いて高い発光効率の発光素子が得られることが期待される。
また、該３−５族化合物半導体は、組成により格子定数も制御することができる。つまり、同じ格子定数を持ちながら異なるバンドギャップを有する２種類以上の組成の半導体を作製できる。バンドギャップの異なる半導体の接合はいわゆるヘテロ接合と呼ばれるものであって、高輝度の半導体発光素子の実現に非常に有効と考えられる。

そこで、該３−５族化合物半導体結晶を成長させる基板としては、現状では格子定数が整合する適切な材料がないので、六方晶系の３−５族化合物半導体と同じ六方晶系のサファイアを基板を用いることが検討されている。しかしながら、良質の３−５族化合物半導体結晶は未だ得られておらず、特に表示用途に供し得る程度までＩｎを高濃度に含む系では、まだ実用に供し得るような高品質の結晶が得られていない。

本発明の目的は、Ｉｎを含む高品質の３−５族化合物半導体を用いた高い発光効率を有する発光素子を提供することにある。

本発明者らはこのような状況をみて鋭意検討の結果、特定の積層構造上に３−５族化合物半導体を成長することにより、高品質で大面積の３−５族化合物半導体が得られることを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明は、次に記す発明である。
〔１〕発光層と電荷注入層とを有する層と、基板との間に、バッファ層を有し、発光層が一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（式中、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される３−５族化合物半導体であって、電荷注入層が一般式Ｉｎ_x'Ｇａ_y'Ａｌ_z'Ｎ（式中、０＜ｘ’≦１、０≦ｙ’＜１、０≦ｚ’＜１、ｘ’＋ｙ’＋ｚ’＝１）で表され、発光層よりも大きなバンドギャップを有する３−５族化合物半導体であって、バッファ層が、一般式Ｉｎ_u Ｇａ_v Ａｌ_w Ｎ（式中、０＜ｕ≦１、０≦ｖ＜１、０≦ｗ＜１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１）で表され、少なくとも２つの組成の異なる層からなり、少なくとも１つの層においてｗ＞０である積層構造を含むことを特徴とする３−５族化合物半導体発光素子。

〔２〕バッファ層が、少なくとも４つの層からなることを特徴とする〔１〕記載の３−５族化合物半導体発光素子。
〔３〕バッファ層が、Ｉｎ_u Ｇａ_v Ａｌ_w Ｎ（式中、０≦ｕ＜１、０≦ｖ＜１、０≦ｗ＜１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１）層とＩｎ_u'Ｇａ_v'Ａｌ_w'Ｎ（式中、０≦ｕ’＜１、０＜ｖ’≦１、０≦ｗ’＜１、ｕ’＋ｖ’＋ｗ’＝１）層とが交互に少なくとも２回繰り返された積層構造であることを特徴とする〔１〕記載の３−５族化合物半導体発光素子。

〔４〕サファイア基板上に形成されたＧａＮ層上に、形成されたことを特徴とする〔１〕記載の３−５族化合物半導体発光素子。

本発明の３−５族化合物半導体は、Ｉｎを含む高品質で大面積の３−５族化合物半導体であり、これを用いた発光素子は高い発光効率を有する。
特に、本発明の発光素子は、３−５族化合物半導体におけるＩｎの組成が１０〜８０モル％の場合には、発光波長を紫色及びそれより長波長の可視領域すなわち青色、緑色、黄色、橙色などにすることができる。特に、本発明の発光素子は、青色、緑色用として工業的に重要である。

次に本発明を詳細に説明する。
本発明の３−５族化合物半導体は、発光層と電荷注入層とを有する層と、基板との間に、バッファ層を有する。発光層は、一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（式中、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される３−５族化合物半導体である。電荷注入層は、一般式Ｉｎ_x'Ｇａ_y'Ａｌ_z'Ｎ（式中０＜ｘ’≦１、０≦ｙ’＜１、０≦ｚ’＜１、ｘ’＋ｙ’＋ｚ’＝１）で表され、発光層に接し発光層よりも大きなバンドギャップを有する３−５族化合物半導体である。電荷注入層は発光層より大きなバンドギャップを持つため、光の照射により本発明の半導体内に発生した電荷または外部電源により供給された電荷を効率よく発光層に注入し閉じこめる働きがある。バッファ層は、一般式Ｉｎ_u Ｇａ_v Ａｌ_w Ｎ（式中、０＜ｕ≦１、０≦ｖ＜１、０≦ｗ＜１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１）で表され、少なくとも２つの、組成の異なる層からなる積層構造を含むものである。

特に、発光層の一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎで表される３−５族化合物半導体において、Ｉｎの組成が１０〜８０モル％（０．１≦ｘ≦０．８）の場合には、発光波長を紫色及びそれより長波長の可視領域にすることができるので、発光素子用途に好ましい。具体的には、発光波長を紫色、青色、緑色、黄色、橙色にすることができる。特に、青色、緑色の発光素子用として重要である。

発光層と電荷注入層との、基板面と平行方向の格子定数の差は０．３％以下であることが好ましい。該格子定数の差が０．３％を超えると、接合界面で欠陥が発生しやすいので好ましくない。
本発明におけるバッファ層は、少なくとも２つの、組成の異なる層からなる積層構造を含み、該積層については、好ましくは４層以上積層すること、さらに好ましくは１０層以上積層することがよい。また、積層の数があまりに多すぎても、原料の切り替えに要する合計の時間が長くなり、生産性が悪くなるので、該積層構造に含まれる層の数は１０００以下が好ましい。
また、該積層の合計の厚みは、１００Å〜５μｍの範囲が好ましい。１００Å未満では積層した効果が十分ではなく、５μｍを超えると成長に要する時間が長くなり生産性が悪くなるので好ましくない。
Ｇａを含む３−５族化合物半導体では、ＧａをＡｌで置き換えてもあまり大きな格子定数の変化はないのに対して、Ｇａ又はＡｌをＩｎで置き換えた場合、大きな格子定数の差が生じる。したがって、積層構造に用いる組成はＩｎの割合についてはあまり変化させず、ＧａとＡｌの組成を変化させることが好ましい。
具体的には、バッファ層が、Ｉｎ_u Ｇａ_v Ｎ層とＩｎ_u Ａｌ_v Ｎ層（式中、ｕ＋ｖ＝１、０＜ｕ＜１、０＜ｖ＜１）とが交互に少なくとも２回繰り返された積層構造である３−５族化合物半導体が好ましい。

電荷注入層と発光層との半導体バンドギャップは、０．１電子ボルト（以下「ｅＶ」と記すことがある。）以上あることが好ましい。さらに０．３ｅＶ以上あることが好ましい。０．１ｅＶ未満では電子又は正孔は電荷注入層と発光層との界面に閉じ込められにくく、電荷の発光層内での再結合効率が低くなるので好ましくない。
また、発光層の一方の面だけでなく、両方の面を電荷注入層で接合させる、いわゆるダブルヘテロ接合構造とすることで、さらに電荷の閉じ込めを効率的に行なうことができ、電荷の再結合効率を高めることができる。この場合も、発光層に対する電荷注入層の禁制帯の幅の差は０．１ｅＶ以上、さらに好ましくは０．３ｅＶ以上あることが好ましい。

本発明の３−５族化合物半導体結晶は、基板の上に成長させて得られるが、用いる基板については、ＳｉＣ、Ｓｉ、サファイア、スピネル、ＺｎＯ等を用いることができる。
特に、サファイア上に成長させたＧａＮ層の上に該３−５族化合物半導体を成長させた３−５族化合物半導体が好ましく、サファイア上にＡｌＮ等の薄膜をバッファ層として成長させたＧａＮ層の上に該３−５族化合物半導体を成長させた３−５族化合物半導体がさらに好ましい。
本発明の３−５族化合物半導体を用いた発光素子は、高密度に電子と正孔を閉じ込めることができる３−５族化合物半導体を用いるので発光効率が向上する。

本発明の３−５族化合物半導体の製造方法としては、分子線エピタキシー（以下、「ＭＢＥ」と記す。）法、有機金属気相成長（以下、「ＭＯＶＰＥ」と記す。）法などが挙げられる。
ＭＢＥ法を用いる場合、窒素原料としては、窒素、アンモニア、およびその他の窒素化合物を気体状態で供給する方法である気体ソース分子線エピタキシー（以下、「ＧＳＭＢＥ」と記す。）法が一般的に用いられている。この場合、窒素原料が化学的に不活性で、窒素原子が結晶中に取り込まれにくいことがある。その場合には、マイクロ波などにより窒素原料を励起して、活性状態にして供給することで、窒素の取り込み効率を挙げることができる。

ＭＯＶＰＥ法を用いて本発明の３−５族化合物半導体を製造する場合には、以下のような原料を用いることができる。すなわち、３族原料としては、トリメチルガリウム〔Ｇａ（ＣＨ₃ ）₃ 、以下「ＴＭＧ」と記すことがある。〕、トリエチルガリウム〔Ｇａ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ 〕、等の一般式Ｒ₁ Ｒ₂ Ｒ₃ Ｇａ（ここで、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ はアルキル基）で表されるトリアルキルガリウム；トリメチルアルミニウム〔Ａｌ（ＣＨ₃ ）₃ 、以下「ＴＭＡ」と記すことがある。〕、トリエチルアルミニウム〔Ａｌ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ 〕、トリイソブチルアルミニウム〔Ａｌ（ｉ−Ｃ₄ Ｈ₉ ）₃ 〕等の一般式Ｒ₁ Ｒ₂ Ｒ₃ Ａｌ（ここで、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ はアルキル基）で表されるトリアルキルアルミニウム；トリメチルアミンアラン〔ＡｌＨ₃ Ｎ（ＣＨ₃ ）₃ 〕；トリメチルインジウム〔Ｉｎ（ＣＨ₃ ）₃ 、以下「ＴＭＩ」と記す。〕トリエチルインジウム〔Ｉｎ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ 〕等の一般式Ｒ₁ Ｒ₂ Ｒ₃ Ｉｎ（ここで、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ はアルキル基）で表されるトリアルキルインジウム等が挙げられる。これらは単独または混合して用いられる。

次に５族元素としては、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、１、１−ジメチルヒドラジン、１、２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチルアミン、エチレンジアミンなどが挙げられる。これらは単独または混合して用いられる。
ｎ型ドーパントとしては、Ｓｉ、Ｇｅ等の４族元素、Ｓ、Ｓｅ等の６族元素を用いることができる。ｐ−型ドーパントとしては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇなどを用いることができる。

ＭＯＶＰＥ法の場合、Ｓｉ原料としてはシラン（ＳｉＨ₄ ）、ジシラン（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）等、Ｇｅ原料としてはゲラン（ＧｅＨ₄ ）等、Ｓ原料としては、硫化水素（Ｈ₂ Ｓ）、ジメチル硫黄〔（ＣＨ₃ ）₂ Ｓ〕、ジエチル硫黄〔（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₂ Ｓ〕等の一般式Ｒ₁ Ｒ₂ Ｓ（ただしＲ₁ Ｒ₂ はアルキル基）で表されるジアルキル硫黄、Ｓｅ原料としては、セレン化化水素（Ｈ₂ Ｓｅ）、ジメチルセレン〔（ＣＨ₃ ）₂ Ｓｅ〕、ジエチルセレン〔（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₂ Ｓｅ〕、等の一般式Ｒ₁ Ｒ₂ Ｓｅ（ただしＲ₁ Ｒ₂ はアルキル基）で表されるジアルキルセレン等が挙げられる。

Ｚｎ原料としては、ジメチル亜鉛（（ＣＨ₃ ）₂ Ｚｎ）、ジエチル亜鉛（（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₂ Ｚｎ）等の一般式Ｒ₁ Ｒ₂ Ｚｎ（Ｒ₁ 、Ｒ₂ はアルキル基）で表せられるアルキル亜鉛などが挙げられる。Ｍｇ原料としては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₂ Ｍｇ）、ビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＣＨ₃ Ｃ₅ Ｈ₄ ）₂ Ｍｇ、以下ＭＣｐ２Ｍｇと記すことがある。）、ビスイソプロピルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ｉ−Ｃ₃ Ｈ₇ Ｃ₅ Ｈ₄ ）₂ Ｍｇ）などが挙げられる。

Ｃｄ用原料としては、ジメチルカドミウム（（ＣＨ₃ ）₂ Ｃｄ）等の一般式Ｒ₁ Ｒ₂ Ｃｄ（Ｒ₁ 、Ｒ₂ はアルキル基）で表さられるアルキルカドミウムなどが挙げられる。Ｂｅ用原料としては、ジエチルベリリウム（（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₂ Ｂｅ）、ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム（（ＣＨ₃ Ｃ₅ Ｈ₄ ）₂ Ｂｅ）などが挙げられる。Ｈｇ用原料としては、ジメチル水銀（（ＣＨ₃ ）₂ Ｈｇ）、ジエチル水銀（（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₂ Ｈｇ）等の一般式Ｒ₁ Ｒ₂ Ｈｇ（Ｒ₁ 、Ｒ₂ はアルキル基）で表されるアルキル水銀などが挙げられる。

前記の揮発性原料は、その状態の性状に応じて適当な供給手段を用いることができる。
すなわち液体、昇華性固体の物質では、充分に精製された水素や窒素などをキャリアガスとしてこれら原料中を通過させ、これらの原料の蒸気を含んだキャリアガスを反応炉に導くことができる。また原料が気体の場合には、原料を圧縮した状態でボンベ中に保持し、ボンベからの圧力で反応炉に導くことができる。また濃度を調整するために、充分精製された水素、窒素等のガスに希釈したものを用いることもできる。
ドープされた該化合物半導体は、必要に応じて電子線照射や熱アニール処理などを施して、より低抵抗にすることができる。
本発明の発光素子は、前記の本発明の３−５族化合物半導体を用いたものであり、公知の方法で作製することができる。具体的な例を図２に示す。ここでは、サファイア基板２２の上に、順にＡｌＮバッファ層２４、ＧａＮ層２５、Ｉｎ_0.1 Ｇａ_0.9 ＮとＩｎ_0.1 Ｇａ_0.8 Ａｌ_0.1 Ｎの積層構造からなるバッファ層２６、ＩｎＧａＡｌＮ電荷注入層２７、ＩｎＧａＮ発光層２８、ＩｎＧａＡｌＮ電荷注入層２９を成長させる。ここで、ＧａＮ層２５から電荷注入層２７まではｎ型の、電荷注入層２９はｐ型の不純物をドープする。
次に、こうして作製した該化合物半導体を常法にしたがい部分的にエッチングし、さらにＩｎＧａＡｌＮ電荷注入層２７の上にｎ電極３０を形成し、ＩｎＧａＡｌＮ電荷注入層２９の上にｐ電極３１を形成する。
図２では電極３０は電荷注入層２７の上に設けているが、電極３０を設ける層はＡｌＮ層２４を除く発光層２８よりサファイア基板２２の側の層であればどの層でもよい。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。なお、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更又は改良を行いうることは言うまでもない。
実施例１
ここで用いたＭＯＶＰＥ装置の概略を図１に示す。用いた原料はアンモニア、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＴＭＩであり、またＳｉドープのために水素で１ｐｐｍに希釈したシランガスを、ＭｇドープのためにＭＣｐ２Ｍｇを用いた。
まず、有機洗浄により洗浄したＣ面を主面とする単結晶のサファイア基板２２をＭＯＶＰＥ装置の反応室１９に載置されたサセプタ２１に装着した。
次に、常圧で水素を反応室に流しながら高周波加熱によりサセプタを１１００℃に加熱し、この状態でサファイア基板を１０分間保持してサファイア基板を気相クリーニングした。
次に、温度を６００℃まで低下させて、アンモニアとＴＭＧを供給して約５００Åの厚さの窒化ガリウムのバッファ層を形成した。
次に、ＴＭＧの供給のみを停止して、サファイア基板の温度を１１００℃まで昇温し、温度が安定したのち、ＴＭＧの供給を開始し、３μｍの膜厚のＧａＮ膜を成長した。
こうして得られたサファイア基板とＧａＮとをあわせて本発明における基板とする。

次に、ＴＭＧの供給のみを止め８００℃まで降温したのち、キャリアガスを水素から窒素に変え、ＴＭＧ、ＴＭＩの供給を開始して、Ｉｎ_0.1 Ｇａ_0.9 Ｎの層を１００Å成長した。続いて、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ＴＭＡを供給して、Ｉｎ_0.1 Ｇａ_0.8 Ａｌ_0.1 Ｎの層を１００Å成長した。この操作を交互に２０回繰り返して、Ｉｎ_0.1 Ｇａ_0.9 Ｎ層が２０層、Ｉｎ_0.1 Ｇａ_0.8 Ａｌ_0.1 Ｎ層が２０層からなる積層構造を成長した。
次に、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＴＭＩ、シランガス、ＭＣｐ２Ｍｇを用いてＳｉ濃度が１×１０¹⁹／ｃｍ³ のＩｎ_0.1 Ｇａ_0.8 Ａｌ_0.1 Ｎの電荷注入層を１８００Å、Ｓｉ濃度が１×１０¹⁹／ｃｍ³ のＩｎ_0.1 Ｇａ_0.9 Ｎの発光層を５００Å、Ｍｇ濃度が１×１０²⁰／ｃｍ³ のＧａＮの層を１８００Å、成長させた。成長終了後、窒素中８００℃でアニール処理を行ない、ＭｇをドープしたＧａＮ層を低抵抗化した。こうして得られた３−５族化合物半導体基板を用いて、通常の半導体プロセスにより図２に示す構造の発光素子を作製した。
この素子について、ｐ−電極を電源の＋側、ｎ−電極を−側に接続し５Ｖを引加したところ１０ｍＡの電流が流れた。このとき青紫色の発光が認められ、この状態で発光部の輝度を輝度計により測定した結果、１７ｍｃｄであった。

比較例１
ＧａＮ層成長後にＩｎ_0.1 Ｇａ_0.9 ＮとＩｎ_0.1 Ｇａ_0.8 Ａｌ_0.1 Ｎからなる積層構造を成長しないことを除いては実施例１と同様にして発光素子を作製した。実施例１と同様にして１０ｍＡの電流を流し、基板側から素子の状態を観察したところ、やはりｐ−電極付近から青紫色の発光が見られたが、実施例１と同様にして発光部の輝度を輝度計により測定した結果、６ｍｃｄであった。

実施例２
実施例１と同様にして、本発明のバッファ層としてＩｎ_0.17Ｇａ_0.83Ｎを３０ÅとＩｎ_0.17Ｇａ_0.75Ａｌ_0.08Ｎを３０Åとを交互に２０回、合計４０層成長し、さらに第１の電荷注入層Ｉｎ_0.17Ｇａ_0.83Ｎを３０Å、発光層としてＩｎ_0.25Ｇａ_0.75Ｎを５０Å、第２の電荷注入層としてＧａＮを２００Å成長した。第１の電荷注入層と発光層とのバンドギャップの差は約０．１６ｅＶ、第２の電荷注入層と発光層のバンドギャップの差は約０．５ｅＶである。

こうして得られた試料を、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長３２５ｎｍ、出力１０ｍＷ）を励起光源として液体窒素温度でフォトルミネッセンススペクトル（以下、「ＰＬ」と記すことがある。）を測定したところ、発光層に由来する明瞭な青色発光を示し、中心波長は４３１５Å、ピーク強度（ピーク波長での検出器の出力）は４．１５ｍＶであった。

比較例２
ＧａＮ上に直接、発光層としてＩｎ_0.25Ｇａ_0.75Ｎを５０Å成長したことを除いては実施例２と同様にして成長を行った。本実施例の場合、第１の電荷注入層はＧａＮである。
実施例１と同様にＰＬによる評価を行なったところ、やはり明瞭な青色発光を示したが、ピーク強度は１．６ｍＶしかなかった。この結果を実施例２と比較することで、本発明の３−５族化合物半導体における発光層の結晶性が比較例２に比べて大きく改善されていることがわかる。

実施例３
本発明のバッファ層の上に直接発光層を成長したことを除いては実施例２と同様にして、本発明の半導体を作製した。また、バッファ層を１０回（合計２０層）及び４０回（合計８０層）繰り返した同様の試料を作製した。本実施例の場合、バッファ層の最後の層が第１の電荷注入層としての作用を持つ。第１の電荷注入層と発光層のバンドギャップの差は約０．３ｅＶである。
これらの試料および比較例２の試料を実施例２と同様にして室温でのＰＬによる評価を行なった。図３にバッファ層の層数とピーク強度の関係を示す。比較例のピーク強度もこの図の層数０の位置に示してある。この図から本発明による半導体の結晶性が比較例２に比べて向上していることがわかる。

本発明の半導体発光素子で用いる３−５族化合物半導体の製造装置の概略図。 本発明の発光素子の構造の一例を示す概略図。 バッファ層の層数とＰＬピーク強度との相関を示す図。

符号の説明

１・・・マスフローコントローラー
２・・・恒温層
３・・・ＴＭＧバブラー
４・・・マスフローコントローラー
５・・・恒温層
６・・・ＴＭＡバブラー
７・・・マスフローコントローラー
８・・・恒温層
９・・・ＴＭＩバブラー
１０・・・マスフローコントローラー
１１・・・恒温層
１２・・・ＭＣｐ２Ｍｇバブラー
１３・・・シランボンベ
１４・・・調圧弁
１５・・・マスフローコントローラー
１６・・・アンモニアボンベ
１７・・・調圧弁
１８・・・マスフローコントローラー
１９・・・反応炉
２０・・・高周波コイル
２１・・・サセプター
２２・・・サファイア基板
２３・・・排気孔
２４・・・ＡｌＮバッファ層
２５・・・ＧａＮ層
２６・・・Ｉｎ_0.1 Ｇａ_0.9 ＮとＩｎ_0.1 Ｇａ_0.8 Ａｌ_0.1 Ｎの積層構造からなるバッファ層
２７・・・ＩｎＧａＡｌＮ電荷注入層
２８・・・ＩｎＧａＮ発光層
２９・・・ＩｎＧａＡｌＮ電荷注入層
３０・・・ｎ電極
３１・・・ｐ電極

Claims (7)

1. 発光層と電荷注入層とを有する層と、基板との間に、バッファ層を有し、該バッファ層が、一般式Ｉｎ_u Ｇａ_v Ａｌ_w Ｎ（式中、０＜ｕ≦１、０≦ｖ＜１、０≦ｗ＜１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１）で表され、少なくとも２つの組成の異なる層からなる積層構造を含み、かつ、サファイア基板上に形成されたＧａＮ層上に、形成されていることを特徴とする３−５族化合物半導体発光素子。
2. 発光層と電荷注入層とを有する層と、基板との間に、バッファ層を有し、バッファ層が、Ｉｎ_u Ｇａ_v Ａｌ_w Ｎ（式中、０≦ｕ＜１、０≦ｖ＜１、０≦ｗ＜１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１）層とＩｎ_u'Ｇａ_v'Ａｌ_w'Ｎ（式中、０≦ｕ'＜１、０＜ｖ'≦１、０≦ｗ'＜１、ｕ'＋ｖ'＋ｗ'＝１）層とが交互に少なくとも２回繰り返された積層構造を含み、かつ、サファイア基板上に形成されたＧａＮ層上に、形成されていることを特徴とする３−５族化合物半導体発光素子。
3. ＧａＮ層が、サファイア基板上に低温バッファ層を介して形成されていることを特徴とする請求項１または２いずれかに記載の３−５族化合物半導体発光素子。
4. 発光層が一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（式中、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される３−５族化合物半導体であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の３−５族化合物半導体発光素子。
5. 電荷注入層が一般式Ｉｎ_x'Ｇａ_y'Ａｌ_z'Ｎ（式中、０＜ｘ'≦１、０≦ｙ'＜１、０≦ｚ'＜１、ｘ'＋ｙ'＋ｚ'＝１）で表され、発光層よりも大きなバンドギャップを有する３−５族化合物半導体であることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の３−５族化合物半導体発光素子。
6. バッファ層の少なくとも１つの層においてｗ＞０である積層構造を含むことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の３−５族化合物半導体発光素子。
7. バッファ層が、少なくとも４つの層からなることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の３−５族化合物半導体発光素子。
   
   

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