JP2008109166A - 発光素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高効率発光により高出力発光を実現することができる、窒化物半導体を用いた発光素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 GaN基板1と、そのGaN基板1の第1の主表面の側に、InAlGaN4元混晶を含む発光層4とを備える。
【選択図】 図1
【解決手段】 GaN基板1と、そのGaN基板1の第1の主表面の側に、InAlGaN4元混晶を含む発光層4とを備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、発光素子およびその製造方法に関し、より具体的には紫外光を発する窒化物半導体を用いた発光素子およびその製造方法に関するものである。
GaN系化合物半導体はバンドギャップが大きいために、青色LED(Light Emitting Diode)や紫外光LEDとして機能し、白色LEDの励起光源に多く用いられている。これら波長の短い紫外光を発光するGaN系LEDは、その性能を向上させるために、たとえば下記の提案がなされてきた。
(d1)SiC基板を用い、InAlGaN層を発光層として、そのInAlGaN層に
おけるInなどの組成比を調整することにより波長360nm以下の紫外域での発光を高効率化する(特許文献1)。
(d2)GaN基板上に形成したAl0.1Ga0.9N層/Al0.4Ga0.6N層からなる単層
量子井戸構造を発光層として高輝度化をはかる(非特許文献1)。
特開2001−237455号公報
T.Nishida, H.Saito, N.Kobayashi; Appl. Phys. Lett., Vol.79(2001) 711
(d1)SiC基板を用い、InAlGaN層を発光層として、そのInAlGaN層に
おけるInなどの組成比を調整することにより波長360nm以下の紫外域での発光を高効率化する(特許文献1)。
(d2)GaN基板上に形成したAl0.1Ga0.9N層/Al0.4Ga0.6N層からなる単層
量子井戸構造を発光層として高輝度化をはかる(非特許文献1)。
しかしながら上記の紫外発光素子は、発光効率が低く、また照明などに用いるために大電流を流すと発熱のために発光効率が低下してしまうという問題があった。上記の紫外発光素子の発光効率が低い理由として、基板や発光層などにおける転位密度が高いために、これら転位が非発光中心として働くことを挙げることができる。とくにサファイア基板を用いた場合、放熱性が悪く、発光効率が入力に比例してリニアに上がらずに途中で飽和する傾向が強い。
本発明は、高効率発光および高出力発光を実現することができる発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の発光素子は、窒化物半導体基板の第1の主表面の側に、InAlGaN4元混晶を含む発光層を備える。
上記の構成によれば、低転位密度の窒化物半導体基板を用いることにより、発光素子内において非発光中心として作動する貫通転位密度を抑制し、発光効率を高めることができる。また、InAlGaN4元混晶に含まれるInによる組成変調効果により、発光効率をさらに高めることができる。なお、窒化物半導体基板は、第1導電型の導電性を有し、GaN基板、AlxGa1-xN基板(0<x≦1)、該AlxGa1-xN基板に含まれるAl
N基板など、窒化物半導体であれば何でもよい。
N基板など、窒化物半導体であれば何でもよい。
本発明の別の発光素子は、第1導電型のAlx1Ga1-x1N層(0≦x1≦1)と、第1
導電型のAlx1Ga1-x1N層の上に位置する第2導電型のAlx2Ga1-x2N層(0≦x2
≦1)と、第1導電型のAlx1Ga1-x1N層および第2導電型のAlx2Ga1-x2N層の間に位置し、InAlGaN4元混晶を含む発光層とを有し、発光層から見て第1導電型のAlx1Ga1-x1N層より遠くに、厚みが100μm以下の、窒化物半導体層を備える。
導電型のAlx1Ga1-x1N層の上に位置する第2導電型のAlx2Ga1-x2N層(0≦x2
≦1)と、第1導電型のAlx1Ga1-x1N層および第2導電型のAlx2Ga1-x2N層の間に位置し、InAlGaN4元混晶を含む発光層とを有し、発光層から見て第1導電型のAlx1Ga1-x1N層より遠くに、厚みが100μm以下の、窒化物半導体層を備える。
上記の厚みが100μm以下の、窒化物半導体層は、前記本発明における窒化物半導体基板がエッチングまたは剥離されたものである。この構成により、非発光中心として作動する貫通転位密度を抑制し、またInAlGaN4元混晶に含まれるInによる組成変調効果を得たうえで、窒化物半導体基板による吸収を防止することができる。
本発明の発光素子の製造方法は、窒化物半導体基板の第1の主表面の側に、第1導電型のAlx1Ga1-x1N層(0≦x1≦1)を形成する工程と、第1導電型のAlx1Ga1-x1
N層の上にInAlGaN4元混晶を含んだ発光層を形成する工程と、発光層の上に第2導電型のAlx2Ga1-x2N層(0≦x2≦1)とを形成する工程と、第2導電型のAlx2
Ga1-x2N層を形成した後に、窒化物半導体基板を除去する工程とを備える。
N層の上にInAlGaN4元混晶を含んだ発光層を形成する工程と、発光層の上に第2導電型のAlx2Ga1-x2N層(0≦x2≦1)とを形成する工程と、第2導電型のAlx2
Ga1-x2N層を形成した後に、窒化物半導体基板を除去する工程とを備える。
たとえばGaNは波長360nm以下の紫外光を吸収するので、上記の方法にしたがって、GaN基板を除去または剥離することによって光出力を向上させることができる。この結果、光出力をさらに大きく向上させることができる。また、他の窒化物半導体においても採り出したい波長域の光を吸収する場合があり、そのような場合には、その窒化物半導体基板を除去することにより光出力を向上させることができる。
なお、A層の上にB層が位置するとは、窒化物半導体基板から見てA層よりも遠い位置にB層が位置することをさし、B層はA層に接していてもよいし、接していなくてもよい。
次に本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
図1は、本発明の実施例1のLEDを示す図である。図1において、GaN基板1の上に、(n型GaN層2/n型AlxGa1-xN層3/InAlGaN発光層4/p型Alx
Ga1-xN層5/p型GaN層6)の積層構造が形成されている。GaN基板1の第2の
主平面である裏面にはn電極11が、また、p型GaN層6の上にはp電極12が配置されている。これら対のn電極11とp電極12とに電流を印加することにより、InAlGaN発光層から紫外光が発光される。InAlGaN発光層は、InxaAlyaGa1-xa-yaNの組成を有する。
図1は、本発明の実施例1のLEDを示す図である。図1において、GaN基板1の上に、(n型GaN層2/n型AlxGa1-xN層3/InAlGaN発光層4/p型Alx
Ga1-xN層5/p型GaN層6)の積層構造が形成されている。GaN基板1の第2の
主平面である裏面にはn電極11が、また、p型GaN層6の上にはp電極12が配置されている。これら対のn電極11とp電極12とに電流を印加することにより、InAlGaN発光層から紫外光が発光される。InAlGaN発光層は、InxaAlyaGa1-xa-yaNの組成を有する。
図1に示すGaN系LEDは、次の処理工程により製造される。厚み400μm、転位密度5E6cm-2、比抵抗1E−2ΩcmのGaN基板をMOCVD(有機金属気相成長
法:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)成膜装置内のサセプタ上に配置し、成膜
装置内を減圧に保ち、下記のMOCVD法により積層構造を形成し、紫外発光ダイオードを作製した。
法:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)成膜装置内のサセプタ上に配置し、成膜
装置内を減圧に保ち、下記のMOCVD法により積層構造を形成し、紫外発光ダイオードを作製した。
MOCVDの原料にはトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウムアダクト、アンモニア、テトラエチルシラン、ビスエチルシクロペンタジニチルマグネシウムを用いた。まず、成長温度1050℃で、GaN基板1の上に厚さ0.1μmのn型GaN層2を下地層として形成し、次いでその上に厚さ0.2μmのn型Al0.18Ga0.82N層3を成膜した。
その後、成長温度を830℃に降下し、60nmのInAlGaN発光層4を成長した。このときの原料ガスの流量はアンモニアが2l/min、トリメチルガリウム3μmol/min、トリメチルアルミニウム0.5μmol/min、トリメチルインジウムアダクト60μmol/min、であった。その後、再び成長温度を1050℃に上昇し、厚さ0.2μmのp型Al0.18Ga0.82N層5を形成した。さらに、この上に厚さ30n
mのp型GaN層をコンタクト層として成長した。
mのp型GaN層をコンタクト層として成長した。
こうして成長したLEDエピタキシャル構造に、適当な金属材料によりp型GaN層6上に半透明のp電極12、GaN基板の第2面の主平面でエピタキシャル層とは反対側の面(裏面)にn電極11を形成した。こうして作製した紫外発光ダイオードは図1に示す構造を取る。
上記の紫外発光ダイオードに連続電流印加を行なったところ、図2に示すように、波長360nmのInAlGaN発光層のバンド端発光が得られた。印加電流値を300mAまで上げても、図3に示すように、光出力は飽和することなく線形に増加した。このことからGaN基板上の高い放熱性が実証された。また、本実施例では、GaN基板に転位密度が低い基板を用いたために、貫通転位密度が低下し、発光効率を高めることができた。
(実施例2)
図4は、本発明の実施例2の紫外発光ダイオードを示す図である。この紫外発光ダイオードは、図1に示す紫外LEDの積層構造と比べて、発光層4と接してGaN基板1に近い側に緩衝層のInxAlyGa1-x-yN層17を配置した点に特徴がある。また、発光層
も多重量子井戸構造としているが、発光層についてはこの後に説明する。
図4は、本発明の実施例2の紫外発光ダイオードを示す図である。この紫外発光ダイオードは、図1に示す紫外LEDの積層構造と比べて、発光層4と接してGaN基板1に近い側に緩衝層のInxAlyGa1-x-yN層17を配置した点に特徴がある。また、発光層
も多重量子井戸構造としているが、発光層についてはこの後に説明する。
本実施例の紫外LEDの製造方法は次のとおりである。GaN基板1としては、厚み400μm、貫通転位密度5E6/cm2の基板を用いた。実施例1と同様の方法により、
GaN基板1の上にn型GaN層2およびn型AlxGa1-xN層3を順に形成した。次いで、n型AlxGa1-xN層3に接して、成長温度830℃で厚み50nmのInxAlyGa1-x-yN緩衝層17を成長させる。
GaN基板1の上にn型GaN層2およびn型AlxGa1-xN層3を順に形成した。次いで、n型AlxGa1-xN層3に接して、成長温度830℃で厚み50nmのInxAlyGa1-x-yN緩衝層17を成長させる。
その後、そのInxAlyGa1-x-yN緩衝層17の上に、図5に示すように(Inx5A
ly5Ga1-x5-y5N障壁層4a/Inx4Aly4Ga1-x4-y4N井戸層4b)の2層構造を3周期積層しての多重量子井戸構造を形成した。実施例2では、この多重量子井戸構造が発光層4を構成する。
ly5Ga1-x5-y5N障壁層4a/Inx4Aly4Ga1-x4-y4N井戸層4b)の2層構造を3周期積層しての多重量子井戸構造を形成した。実施例2では、この多重量子井戸構造が発光層4を構成する。
InxAlyGa1-x-yN緩衝層を成長させるとき、およびInx4Aly4Ga1-x4-y4N障壁層を成長させるときの原料ガスの流量は、アンモニアが2l/min、トリメチルガリウム1.5μmol/min、トリメチルアルミニウム0.65μmol/min、トリメチルインジウムアダクト30μmol/min、とした。
Inx4Aly4Ga1-x4-y4N井戸層を成長させるときの原料ガスの流量は、アンモニア
が2l/min、トリメチルガリウム1.5μmol/min、トリメチルアルミニウム0.52μmol/min、トリメチルインジウムアダクト53μmol/min、であった。
が2l/min、トリメチルガリウム1.5μmol/min、トリメチルアルミニウム0.52μmol/min、トリメチルインジウムアダクト53μmol/min、であった。
本実施例では、緩衝層のInxAlyGa1-x-yN層を配置したこと、および発光層を、
InAlGaN層の多重量子井戸構造にしたこと、の2点で、実施例1と相違する。
InAlGaN層の多重量子井戸構造にしたこと、の2点で、実施例1と相違する。
上記の2点の改良により、図6に示すように、発光出力は飛躍的に向上した。たとえば、図3では100mAの印加電流に対する光出力は0.01mW程度であったが、図6では100mAの印加電流に対する光出力は1.7mWと150倍強の大幅な向上が得られた。また、図7に示すように、発光スペクトルの半値幅は12nmと小さくなった。これは発光層を多重量子井戸としたことによって量子準位間での発光が支配的となるためである。
(実施例3)
本発明の実施例3では、GaN基板上に形成した紫外LED(本発明例)と、GaNテンプレート(サファイア基板上に低温成長GaNバッファ層を介してn型GaNを3μm成長した基板)上に形成した紫外LED(比較例)との光出力の比較を行なった。GaNテンプレートは予め作製したものを用いた。上記本発明例および比較例ともに、図4および図5に示す積層構造を形成した。ただし、GaNテンプレートは裏面側は絶縁体なので、n電極は予め露出させたn型GaN層上に形成した。
本発明の実施例3では、GaN基板上に形成した紫外LED(本発明例)と、GaNテンプレート(サファイア基板上に低温成長GaNバッファ層を介してn型GaNを3μm成長した基板)上に形成した紫外LED(比較例)との光出力の比較を行なった。GaNテンプレートは予め作製したものを用いた。上記本発明例および比較例ともに、図4および図5に示す積層構造を形成した。ただし、GaNテンプレートは裏面側は絶縁体なので、n電極は予め露出させたn型GaN層上に形成した。
まず、製造にあたり、GaN基板およびGaNテンプレートの両方をともにMOCVD成膜装置内のサセプタ上に配置した。次いで、GaN基板と、GaNテンプレートとにn型GaN層、n型Alx1Ga1-x1N層および緩衝層のInxAlyGa1-x-yN層を成膜し
た。この後、実施例2と同様に、(Inx4Aly4Ga1-x4-y4N障壁層/Inx3Aly3G
a1-x3-y3N井戸層)の2層構造を3周期積層して、多重量子井戸構造を作製した。この
後、p型Alx2Ga1-x2N層/p型GaN層を形成し、p電極およびn電極を形成した。上記の成膜処理を通じて、成長温度、原料ガスの流量は実施例2と同じに揃えた。ただし、GaNテンプレートへのn電極は上述したように、n型GaN層上に形成する。
た。この後、実施例2と同様に、(Inx4Aly4Ga1-x4-y4N障壁層/Inx3Aly3G
a1-x3-y3N井戸層)の2層構造を3周期積層して、多重量子井戸構造を作製した。この
後、p型Alx2Ga1-x2N層/p型GaN層を形成し、p電極およびn電極を形成した。上記の成膜処理を通じて、成長温度、原料ガスの流量は実施例2と同じに揃えた。ただし、GaNテンプレートへのn電極は上述したように、n型GaN層上に形成する。
上記のようにして作製した本発明例および比較例の両方に、電流を印加して光出力を測定した。結果を比較できるようにして、図8に示す。図8では、GaNテンプレートを用いた比較例は、実際の光出力の5倍の値が表示されている。
図8によれば、電流50mAでGaN基板上のLEDでGaNテンプレート上の約10倍の出力が得られている。またGaNテンプレートを用いたLEDでは電流100mAで出力が飽和傾向を示すのに対し、GaN基板上では出力が線形に増加した。よって低転位GaN基板はInAlGaN発光層を用いた紫外LEDの高効率化、高電流注入によるLEDの高出力化に有効である。本発明例のLEDでは、熱伝導の良好なGaN基板を用いているため発熱による高温化が抑制されること、および貫通転位密度が低いために非発光中心が抑制されること、の2点により上記の高出力が得られた。
(実施例4)
図9は、本発明の実施例4における発光素子の積層構造を示す図である。まず、製造方法について説明する。AlxGa1-xN基板(x=0.18)をサセプタ上に配置し、有機
金属気相成長法の成膜装置内を減圧に保ちながら積層構造を作製し、紫外発光ダイオード構造を得た。原料には、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウムアダクト、アンモニア、テトラエチルシラン、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムを用いた。まず、成長温度1050℃で、厚さ0.5μmのn型Al0.18Ga0.82Nバッファ層22を成長させた。
図9は、本発明の実施例4における発光素子の積層構造を示す図である。まず、製造方法について説明する。AlxGa1-xN基板(x=0.18)をサセプタ上に配置し、有機
金属気相成長法の成膜装置内を減圧に保ちながら積層構造を作製し、紫外発光ダイオード構造を得た。原料には、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウムアダクト、アンモニア、テトラエチルシラン、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムを用いた。まず、成長温度1050℃で、厚さ0.5μmのn型Al0.18Ga0.82Nバッファ層22を成長させた。
その後、成長温度を830℃に降下させ、上述の実施例2と同様に、InAlGaN障壁層24aおよびInAlGaN井戸層24bを3周期有する多重量子井戸構造の発光層24を形成した。その後、再び成長温度を1050℃に上昇させ、厚さ20nmのp型Al0.30Ga0.70N層25および厚さ50nmのp型Al0.18Ga0.82N層26を成長した。
上記のように形成したLEDエピタキシャル構造のp型AlGaN層26の上に、金属材料により半透明p電極12を形成し、またAlGaN基板21の裏面側にn電極11を形成した。
上記のように形成した紫外発光ダイオードに連続電流を印加したところ、波長351nmのInAlGaNのバンド端発光を得ることができた。このバンド端発光の光出力とし
て電流100mAのとき8mWを得ることができた。
て電流100mAのとき8mWを得ることができた。
以上本発明の実施例について説明したが、上記の実施例も含めて本発明の実施の形態について羅列的に説明する。
上記の窒化物半導体基板をGaN基板とすることができる。GaN基板は大型で安価なものが入手可能なため、量産に適している。
また上記の窒化物半導体基板をAlxGa1-xN基板(0<x≦1)としてもよい。AlxGa1-xN基板を用いることによりInAlGaN発光層の結晶性を高めることができる
。すなわち、発光層と窒化物半導体基板との結晶格子の違いを小さくすることができ、発光層に生じる格子不整を抑制することができる。
。すなわち、発光層と窒化物半導体基板との結晶格子の違いを小さくすることができ、発光層に生じる格子不整を抑制することができる。
上記のAlxGa1-xN基板(0<x≦1)のバンドギャップエネルギーを、InAlG
aN4元混晶を含む発光層が発する光の波長に対応するエネルギー以下とすることができる。このような窒化物半導体基板のバンドギャップとすることにより、発光層から発した光が窒化物半導体基板に吸収されず、有効に利用することができる。
aN4元混晶を含む発光層が発する光の波長に対応するエネルギー以下とすることができる。このような窒化物半導体基板のバンドギャップとすることにより、発光層から発した光が窒化物半導体基板に吸収されず、有効に利用することができる。
上記の窒化物半導体基板の第1の主表面の側に、第1導電型のAlx1Ga1-x1N層(0≦x1≦1)と、窒化物半導体基板から見て第1導電型のAlx1Ga1-x1N層より遠くに
位置する第2導電型のAlx2Ga1-x2N層(0≦x2≦1)とを備え、第1導電型のAlx1Ga1-x1N層および第2導電型のAlx2Ga1-x2N層の間に、上記のInAlGaN4
元混晶を含む構成としてもよい。
位置する第2導電型のAlx2Ga1-x2N層(0≦x2≦1)とを備え、第1導電型のAlx1Ga1-x1N層および第2導電型のAlx2Ga1-x2N層の間に、上記のInAlGaN4
元混晶を含む構成としてもよい。
上記の構成により、p導電型層とn導電型層とから、その間に挟むInAlGaN4元混晶に電流を注入することにより、高い効率の発光を得ることができる。
上記の発光素子は、発光層における発光により波長330nm〜370nmの範囲の光を発することができる。
上記範囲の波長が放射されるように発光層を調整することにより、発光効率の優れた紫外線域の発光素子を得ることができる。
上記の窒化物半導体基板の貫通転位密度は1E7cm-2以下とするのがよい。
この構成により、本発明の発光素子中の貫通転位密度を減らすことができ、非発光中心密度を低減することができる。
また、上記の窒化物半導体基板と第1導電型のAlx1Ga1-x1N層との間に、第1導電型の窒化物半導体基板と同種の窒化物半導体層を有する構成にしてもよい。
この構成によれば、窒化物半導体基板に接して第1導電型のAlx1Ga1-x1N層を形成する構造よりも、上記の第1導電型の窒化物半導体基板と同種の窒化物半導体層を緩衝層として機能させることにより第1導電型のAlx1Ga1-x1N層の結晶性を高めることができる。
上記の第2導電型のAlx2Ga1-x2N層の上に、厚み1nm〜500nmの第2導電型のAlx3Ga1-x3N層(0≦x3<1、x3<x2)を有する構成にしてもよい。
上記の構成によれば、第2導電型のAlx2Ga1-x2N層に接して電極を形成するよりも
接触抵抗を低くでき、電力−光変換効率を高めることができる。第2導電型のAlx3Ga1-x3N層は、厚み1nm未満では接触抵抗を低下できるほど良好な層を得ることができず、また厚みが500nmを超えると波長360nm以下の紫外光の吸収量が増える。このため、第2導電型のAlx3Ga1-x3N層の厚みは1nm〜500nmの範囲とする。
接触抵抗を低くでき、電力−光変換効率を高めることができる。第2導電型のAlx3Ga1-x3N層は、厚み1nm未満では接触抵抗を低下できるほど良好な層を得ることができず、また厚みが500nmを超えると波長360nm以下の紫外光の吸収量が増える。このため、第2導電型のAlx3Ga1-x3N層の厚みは1nm〜500nmの範囲とする。
上記の第1の主表面とは反対側の第2の主表面に第1の電極が、また第2導電型のAlx2Ga1-x2N層の上に第1の電極と対をなす第2の電極が形成される構成をとることができる。
上記の構成によれば、窒化物半導体基板の第2の主表面である裏面に第1の電極を配置することができるので、直列抵抗を小さくすることができる。このため、電圧効率を向上させ、発熱を小さくできるので、発光効率を高めることができる。さらに、窒化物半導体は熱伝導率が良好なので発熱の影響を受けにくいことも良い方向に作用する。
上記の発光層が、Inx4Aly4Ga1-x4-y4N(0<x4<0.2、0<y4<0.5)で表
される井戸層と、Inx5Aly5Ga1-x5-y5N(0≦x5<0.2、0<y5<0.5)で表される障壁層とを含む量子井戸構造を有する構成をとってもよい。
される井戸層と、Inx5Aly5Ga1-x5-y5N(0≦x5<0.2、0<y5<0.5)で表される障壁層とを含む量子井戸構造を有する構成をとってもよい。
上記のように、発光層を量子井戸構造にすることにより発光効率を大幅に向上させることができる。そして、井戸層および障壁層ともにInAlGaNの結晶を用いることにより、歪みを小さくでき、発光効率を高めることができる。
上記の発光層と窒化物半導体基板との間に、厚み10nm〜200nmのInxAlyGa1-x-yN(0<x<0.2、0<y<0.5)層を有する構成をとってもよい。
上記の構成により、発光層にかかる歪みを小さくすることができ、ピエゾ効果による電子と正孔の空間的分離を防止し、発光効率を向上させることができる。
上記の第1導電型のAlx1Ga1-x1N層(0≦x1≦1)と、第2導電型のAlx2Ga1-x2N層(0≦x2≦1)層との厚みの合計が0.4μm以下であるようにしてもよい。
第1導電型Alx1Ga1-x1N層および第2導電型Alx2Ga1-x2N層の厚みの合計が0.4μmを超えるとクラックが発生し、これらの層の一部に対応する部分でしか発光しなくなるので、上記厚み合計を0.4μm以下とするのがよい。
上記別の本発明の発光素子では、窒化物半導体基板がエッチングまたは剥離されて発光層から見て第1導電型のAlx1Ga1-x1N層より遠くに、窒化物半導体層を有しないようにしてもよい。
この構成により、窒化物半導体基板(窒化物半導体層)による短波長域の吸収をなくすことができる。
上記において、本発明の実施の形態および実勢例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
本発明の発光素子およびその製造方法を用いることにより、高効率発光により高出力発
光を実現することができるので、白色発光素子の励起用光源などとして照明用途などに広範に適用されることが期待される。
光を実現することができるので、白色発光素子の励起用光源などとして照明用途などに広範に適用されることが期待される。
1 GaN基板、2 n型GaN層、3 n型Alx1Ga1-x1N層、4 InAlGaN発光層、4a Inx5Aly5Ga1-x5-y5N層(障壁層)、4b Inx4Aly4Ga1-x4-y4N層(井戸層)、5 p型Alx2Ga1-x2N層、6 p型GaN層、11 n電極、12 p電極、17 InxAlyGa1-x-yN緩衝層、21 n型Al0.18Ga0.82N基
板、22 n型Al0.18Ga0.82N層、24a InAlGaN障壁層、24b InAlGaN井戸層、24 InAlGaN発光層、25 p型Al0.30Ga0.70N層、26
p型Al0.18Ga0.82N層。
板、22 n型Al0.18Ga0.82N層、24a InAlGaN障壁層、24b InAlGaN井戸層、24 InAlGaN発光層、25 p型Al0.30Ga0.70N層、26
p型Al0.18Ga0.82N層。
Claims (5)
- 貫通転位密度が1×107cm-2以下であるGaN基板と、
前記GaN基板の主表面上に形成された第1導電型のAlx1Ga1−x1N(0≦x1≦1)層と、
前記GaN基板から見て前記第1導電型のAlx1Ga1−x1N層より遠くに位置する第2導電型のAlx2Ga1−x2N(0≦x2≦1)層と、
前記第1導電型のAlx1Ga1−x1N層および第2導電型のAlx2Ga1−x2N層の間に、InAlGaN4元混晶を含む発光層とを備え、
前記第1導電型のAlx1Ga1−x1N層と、前記第2導電型のAlx2Ga1−x2N層との厚みの合計が0.4μm以下であり、前記発光層における発光により波長330nm〜370nmの範囲の光を発する、発光ダイオード。 - 貫通転位密度が1×107cm-2以下であるAlxGa1−xN(0<x≦1)基板と、
前記AlxGa1−xN基板の主表面の側に形成された第1導電型のAlx1Ga1−x1N(0≦x1≦1)層と、
前記AlxGa1−xN基板から見て前記第1導電型のAlx1Ga1−x1N層より遠くに位置し、前記第1導電型のAlx1Ga1−x1N層よりも厚みの小さい第2導電型のAlx2Ga1−x2N(0≦x2≦1)層と、
前記第1導電型のAlx1Ga1−x1N層および第2導電型のAlx2Ga1−x2N層の間に、InAlGaN4元混晶を含む発光層とを備え、
前記発光層における発光により波長330nm〜370nmの範囲の光を発する、発光ダイオード。 - 前記AlxGa1-xN基板のバンドギャップエネルギーが、前記InAlGaN4元混晶を含む発光層が発する光の波長に対応するエネルギー以上である、請求項2に記載の発光ダイオード。
- 前記第2導電型のAlx2Ga1−x2N層中のAlの組成比を、前記第1導電型のAlx1Ga1−x1N層におけるAlの組成比よりも大きくした、請求項2に記載の発光ダイオード。
- 前記発光層が、Inx3Aly3Ga1-x3-y3N(0<x3<0.2、0<y3<0.5)で表される井戸層と、Inx4Aly4Ga1-x4-y4N(0≦x4<0.2、0<y4<0.5)で表される障壁層とを含む量子井戸構造を有する、請求項1〜4のいずれかに記載の発光ダイオード。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000349396A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-12-15 | Nec Corp | Iii−v族窒化物半導体レーザ |
WO2001041224A2 (en) * | 1999-12-02 | 2001-06-07 | Cree Lighting Company | High efficiency light emitters with reduced polarization-induced charges |
JP2002084040A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子、ならびにそれを使用した発光装置およびピックアップ装置 |
JP2002280610A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 紫外発光ダイオード |
JP2003115642A (ja) * | 2001-03-28 | 2003-04-18 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体素子 |
JP2004200347A (ja) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高放熱性能を持つ発光ダイオード |
-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000349396A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-12-15 | Nec Corp | Iii−v族窒化物半導体レーザ |
WO2001041224A2 (en) * | 1999-12-02 | 2001-06-07 | Cree Lighting Company | High efficiency light emitters with reduced polarization-induced charges |
JP2002084040A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子、ならびにそれを使用した発光装置およびピックアップ装置 |
JP2002280610A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 紫外発光ダイオード |
JP2003115642A (ja) * | 2001-03-28 | 2003-04-18 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体素子 |
JP2004200347A (ja) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高放熱性能を持つ発光ダイオード |
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