JP2011040709A - 窒化物系半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】六方晶系窒化ガリウム系半導体からなる基板5と、基板5の主面S1に設けられたn型窒化ガリウム系半導体領域7と、このn型窒化ガリウム系半導体領域7上に設けられた単一量子井戸構造の発光層11と、発光層11上に設けられたp型窒化ガリウム系半導体領域19とを備える。発光層11は、n型窒化ガリウム系半導体領域7とp型窒化ガリウム系半導体領域19との間に設けられており、発光層11は、井戸層15とバリア層13及びバリア層17とを含み、井戸層15は、InGaNであり、主面S1は、六方晶系窒化ガリウム系半導体のc軸方向に直交する面から63度以上80度以下または100度以上117度以下の範囲内の傾斜角で傾斜した基準平面S5に沿って延びている。
【選択図】図1
Description
図1に、第1の実施形態に係るLED1の構成の概略を示す。LED1は、発光ダイオード(窒化物系半導体発光素子)であり、所定のz軸方向に沿って順次設けられたn電極29、基板5、n型窒化ガリウム系半導体領域7、緩衝層9、発光層11、p型窒化ガリウム系半導体領域19、p電極25及びパッド電極27を備える。基板5、n型窒化ガリウム系半導体領域7、緩衝層9、発光層11及びp型窒化ガリウム系半導体領域19は、六方晶系窒化ガリウム系半導体からなる。基板5の主面S1は、z軸に垂直な面(x軸及びy軸を含む面)に沿って延びている。主面S1は、基板5の六方晶系窒化ガリウム系半導体のc軸に直交する面から63度以上80度以下または100度以上117度以下の範囲内の傾斜角θで傾斜した基準平面S5に沿って延びている半極性面である。図1には、一例としてc軸がm軸方向に傾斜した場合を示してある。
図3に、第2の実施形態に係るLD31の構成の概略を示す。LD31は、レーザダイオード(窒化物系半導体発光素子)であり、所定のz軸方向に沿って順次設けられたn電極65、基板33、n型窒化ガリウム系半導体領域35、ガイド層41、発光層43、ガイド層51、p型窒化ガリウム系半導体領域53、絶縁膜61及びp電極63を備える。基板33、n型窒化ガリウム系半導体領域35、ガイド層41、発光層43、ガイド層51、p型窒化ガリウム系半導体領域53は、六方晶系窒化ガリウム系半導体からなる。基板33の主面S7は、z軸に垂直な面(x軸及びy軸を含む面)に沿って延びている。主面S7は、基板33の六方晶系窒化ガリウム系半導体のc軸に直交する面から63度以上80度以下または100度以上117度以下の範囲内の傾斜角θで傾斜した基準平面S5に沿って延びている半極性面である。図3には、一例としてc軸がm軸方向に傾斜した場合を示してある。
Claims (8)
- 窒化物系半導体発光素子であって、
六方晶系窒化ガリウム系半導体からなる基板と、
前記基板の主面に設けられたn型窒化ガリウム系半導体領域と、
前記n型窒化ガリウム系半導体領域上に設けられた単一量子井戸構造の発光層と、
前記発光層上に設けられたp型窒化ガリウム系半導体領域と
を備え、
前記発光層は、前記n型窒化ガリウム系半導体領域と前記p型窒化ガリウム系半導体領域との間に設けられており、
前記発光層は、井戸層及び障壁層を含み、
前記井戸層は、InGaNであり、
前記主面は、前記六方晶系窒化ガリウム系半導体のc軸方向に直交する面から63度以上80度以下または100度以上117度以下の範囲内の傾斜角で傾斜した基準平面に沿って延びている、
ことを特徴とする窒化物系半導体発光素子。 - 前記井戸層に生じるピエゾ分極の向きは、前記p型窒化ガリウム系半導体領域から前記n型窒化ガリウム系半導体領域に向かう方向と一致する、ことを特徴とする請求項1に記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記障壁層のバンドギャップエネルギーと前記井戸層のバンドギャップエネルギーとの差は0.7eV以上である、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記発光層は、450nm以上600nm以下の範囲内にあるピーク波長の光を発光する、ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の窒化物系半導体発光素子。
- InGaN層を更に備え、
前記InGaN層は、前記n型窒化ガリウム系半導体領域と前記発光層との間に設けられ、
前記InGaN層の前記基板側の第1の界面に直交し前記c軸を含む面と前記第1の界面とが共有する第1の軸の方向に沿った前記InGaN層の格子定数は、前記主面に直交し前記c軸を含む面と前記主面とが共有する第2の軸の方向に沿った前記基板の格子定数よりも大きく、前記第1の軸と前記c軸とに直交する第3の軸の方向に沿った前記InGaN層の格子定数は、前記第2の軸と前記c軸とに直交する第4の軸の方向に沿った前記基板の格子定数に等しい、ことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の窒化物系半導体発光素子。 - 前記InGaN層は前記第1の界面に生じたミスフィット転位を含み、当該ミスフィット転位は前記第3の軸の方向に延びており、当該ミスフィット転位の密度は5×103cm−1以上1×105cm−1以下の範囲内にある、ことを特徴とする請求項5に記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記n型窒化ガリウム系半導体領域はn型のInAlGaN層を含み、
前記InAlGaN層の前記基板側の第2の界面に直交し前記c軸を含む面と前記第2の界面とが共有する第5の軸の方向に沿った前記InAlGaN層の格子定数は、前記第2の軸の方向に沿った前記基板の格子定数よりも大きく、前記第5の軸と前記c軸とに直交する第6の軸の方向に沿った前記InAlGaN層の格子定数は、前記第4の軸の方向に沿った前記基板の格子定数に等しい、ことを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の窒化物系半導体発光素子。 - 前記InAlGaN層は前記第2の界面に生じたミスフィット転位を含み、当該ミスフィット転位は前記第6の軸の方向に延びており、当該ミスフィット転位の密度は5×103cm−1以上1×105cm−1以下の範囲内にある、ことを特徴とする請求項7に記載の窒化物系半導体発光素子。
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