JP2019517133A - 発光領域の少なくとも１つの障壁層に配置された少なくとも１つの広いバンドギャップの中間層を含む発光ダイオード - Google Patents

Abstract

ｎ型及びｐ型にそれぞれドープされ、ｐ−ｎ接合を形成する第１および第２の半導体層（１０２、１０４）と、第１の層と第２の層との間に配置され、量子井戸を形成することができるＩｎＸＧａ１−ＸＮ発光層（１０６）を含む活性領域（１０５）と、その間に発光層が配置される２つのＩｎＹＧａ１−ＹＮ（０＜Ｙ＜Ｘ）の障壁層（１０８）と、発光層と第１の層との間に位置し、その一部が中間層の両側に位置する障壁層に配置されるか、または障壁層と発光層との間に配置される中間層（１１４）であって、障壁層のバンドギャップよりも広いバンドギャップのＩＩＩ−Ｎ半導体を含む中間層（１１４）と、を含み、第２の層は、ＧａＮまたはＩｎＷＧａ１−ＷＮ（０＜Ｗ＜Ｙ）を含み、第１の層は、ＩｎＶＧａ１−ＶＮ（Ｖ＞Ｗ＞０）を含む。

Description

本発明は、１つ以上の量子井戸を含む発光ダイオード（ＬＥＤ）の分野に関する。

薄層ＧａＮ／ＩｎＧａＮ半導体からの現在のＬＥＤの製造技術では、各ＬＥＤは、ＧａＮの２つの障壁層間に各々が配置されたＩｎＧａＮの発光層によって形成された複数の量子井戸を含む活性領域を含む。この活性領域は、ＧａＮの２つの層によって形成されたｐ−ｎ接合の空乏領域に配置され、第１の層はｎドープされ、他方の層はｐドープされる。活性領域の半導体、すなわち、発光層および障壁層を形成する半導体は、真性ドーピングを有し、すなわち意図的なドープがされていない（ただし、１０^１７ドナー／ｃｍ^３程度の残留ドナーの濃度ｎ_ｎｉｄを含む）。順方向バイアス電圧がｐ−ｎ接合の端子に印加されるとき、電流がｐ−ｎ接合を貫通し、電荷キャリア（電子および正孔）をｐ−ｎ接合の空乏領域において放射再結合させることができる。電荷キャリアは優先的に発光層内に配置され、量子井戸を含まない単純なｐ−ｎ接合に対して空乏領域における放射再結合率の大きさが数桁増加する。活性領域は、典型的には３から６個の間の量子井戸を含む。発光層はそれぞれ、例えば１ｎｍから５ｎｍの間の範囲の厚さを有し、これらの発光層のＩｎＧａＮは、例えば５％から４０％の間のインジウム濃度を含む。

上述したようなＬＥＤは、放射効率、または内部量子効率（またはＩＱＥ）とも呼ばれる電流−光変換効率を有し、これはＬＥＤが１０Ａ／ｃｍ^２程度の低電流密度を受けたとき最大である。より高い電流密度では、ＬＥＤの放射効率が急激に低下し、結果的に、強い動作電力で使用されるそのようなＬＥＤの効率は制限される。この現象は「ＬＥＤドループ」と呼ばれる。

ＬＥＤの放射効率を制限する要因の１つは、ｐ−ｎ接合を通過することができる低正孔電流である。なぜなら、正孔移動度が低いためである。実際、正孔の大部分は、ｐ−ｎ接合のｐドープＧａＮ層の側にある発光層に蓄積する傾向があり、その結果、この発光層において、ほとんどの放射再結合が生じる。

この正孔電流を増加させるために、ＧａＮの障壁層をＩｎＧａＮの障壁層で置き換えることができる。国際公開第２０１４／１５４６９０号は、ＬＥＤの活性領域における正孔の循環を容易にすること、ｎドープＧａＮ層と活性領域との間に挿入されたＩｎＧａＮのバッファ層を含む非対称ｐ−ｎ接合を形成することも提示する。これらの解決策は、ｐ−ｎ接合を通る、より強い正孔電流の循環と、活性領域の様々な発光層における、より良好な正孔分布とを実現することを可能にし、一方でそのオーバーフローを制限するために、より高い電子障壁を形成する。ＧａＮの障壁層を含む構造と比較して、Ｉｎ_ｙＧａ_１−ｙＮの障壁層とＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（ここでＸ＞Ｙ）の発光層との間の格子応力の減少は、発光層内の電界を減少させ、電子と正孔との間の波動関数の重なりを増加させることによって放射効率を向上させる。

ＩｎＧａＮの発光層および障壁層を含む活性領域を作ることは、数十ナノメートルの厚さを有するＩｎＧａＮの層のエピタキシャル成長を実施することを必要とする。しかし、ＧａＮの層上に合成されたこのようなＩｎＧａＮの厚い層の結晶品質には限りがあり、これは特にＩｎＧａＮにおけるインジウムの比率が高いためである。これは、ＧａＮとＩｎＮとの間の格子定数の有意の差（１１％程度）に起因するものである。ＩｎＧａＮ結晶の成長中、結晶中に強い応力が発生すると、Ｖ字形の穴、すなわち「Ｖピット」型欠陥、および金属インジウム相の偏析にまで及ぶ空間的なインジウムの不均一性が現れる。これらの欠陥はまた、均一な厚さおよび良好な結晶品質を有する量子井戸の成長に著しく影響し得る数ナノメートルに達し得る成長表面粗さも生成する。ＩｎＧａＮ中のインジウム比率が高くなると、応力に起因する欠陥がより頻繁に生じる。欠陥密度が高いことにより、非放射再結合中心の密度が高まり、その結果得られた材料の光学的品質の低下を生じるが、これはＬＥＤの放射効率に影響を及ぼす。さらに、ＩｎＧａＮに応力がかからない場合、欠陥はＩｎＧａＮ自体の成長において本来含まれている。

国際公開第２０１４／１５４６９０号

本発明の１つの目的は、ダイオードが使用される電流密度にかかわらず、ＩｎＧａＮの発光層と、ＩｎＧａＮの障壁層とによって形成された少なくとも１つの量子井戸を含む発光ダイオードの放射効率を高め、一方でダイオードの活性領域を形成する際の欠陥の発生を回避することによって結晶品質を維持するための解決策を提供することである。

この目的のために、本発明は、少なくとも以下を含む発光ダイオードを提供する。
・ｎドープされた半導体を含む第１の層およびｐドープされた半導体を含む第２の層であって、前記第１および第２の層はｐ−ｎ接合を形成する、第１の層および第２の層と、
・第１の層と第２の層との間に配置された活性領域であって、Ｉｎ_ＸＧａ_１−ＸＮを含み、量子井戸を形成することができる少なくとも１つの発光層と、Ｉｎ_ＹＧａ_１−ＹＮを含み、それらの間に発光層が配置されている少なくとも２つの障壁層とを含み、ＸおよびＹは０＜Ｙ＜Ｘを満たすような実数である、活性領域と、
・中間層であって、前記障壁層の一部が中間層の両側に配置されるように発光層と第１の層との間に位置する障壁層内に配置されるか、または前記障壁層と発光層との間に配置され、そのバンドギャップが前記障壁層の半導体のバンドギャップよりも大きいＩＩＩ−Ｎ型半導体を含む、中間層。

結果的に、１つまたは複数の中間層が、ＬＥＤの活性領域の１つまたは複数の障壁層内部に、または１つまたは複数の障壁層に接触して配置される。障壁層および発光層は、ＩｎＧａＮを含む。この（これらの）中間層は、障壁層の材料のバンドギャップよりも高いバンドギャップを有する材料を含む。この（これらの）中間層は、活性領域を形成する際に、より良好な光学品質を有するＩｎＧａＮの結晶を得ることを可能にし、ＩｎＧａＮの成長表面粗さを低減することができるが、これは特に、活性領域のＩｎＧａＮ中のインジウム比率またはインジウム濃度が高いためである。したがって、この（これらの）中間層の存在は、緑色および／または赤色に対応する波長範囲の光を放射するＬＥＤにとって特に興味深い。なぜなら、そのようなＬＥＤは、インジウム比率が高い、典型的には、約２０％から４５％の間であるＩｎＧａＮから作られるためである。

ＩｎＧａＮを含む活性領域において、この（これらの）中間層（その材料は、発光層および障壁層の材料よりも大きなバンドギャップを有する）を用いることにより、当業者は、活性領域内でより大きなバンドギャップを有する材料を使用するので、電荷循環が阻止または低減されると予測する。しかし、直感に反して、発光層の間（またはＬＥＤが単一の発光層を含む場合には発光層と第１の層との間にのみ）の障壁層内部に配置されるこのような中間層は、量子井戸内の電荷分布に変更をもたらすが、発光層中の放射再結合を促進する。なぜなら、ＩｎＧａＮの障壁層によって活性領域内で正孔がよりよく循環するため、また中間層が第２のｐドープされた半導体層の側に位置する量子井戸内の正孔量を増加させるためである。したがって、これは、第２のｐドープされた半導体層の側の量子井戸における電子と正孔の数のより良いバランスを生じさせ、これは、この（これらの）量子井戸におけるより多くの放射再結合に反映される。放射再結合の相対的な増加は、活性領域のＩｎＧａＮのＩｎＮ分率が高いとさらに重要である（ＩｎＮ分率の増加は、結晶欠陥密度がより高いため、非放射性再結合の数を増加させる）。したがって、非放射損失の増加は、より良い電荷バランスでより良好に相殺される。

したがって、この（これらの）中間層は、同様の構造を有するが、この（これらの）中間層を含まないＬＥＤに対して、ＬＥＤの放射効率を高めることを可能にする。

ＩＩＩ−Ｎ型半導体は、周期表の第１３族の１つ以上の元素と共に窒素元素を含む半導体、例えばＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮまたはＢＧａＮに相当する。

第２の層は、ＧａＮを含んでよく、第１の層は、Ｖが０≦Ｖまたは０＜Ｖを満たすような実数であるＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮを含むことができる。あるいは、第２の層はＩｎ_ＷＧａ_１−ＷＮを含んでよく、第１の層はＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮを含んでよく、ＶおよびＷは０＜Ｗ＜Ｙおよび０＜Ｗ＜Ｖであるような実数である。

本発明によれば、
・第２の層はＧａＮを含み、第１の層はＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮを含み、Ｖは０＜Ｖを満たす実数であり、または
・第２の層はＩｎ_ＷＧａ_１−ＷＮを含み、第１の層はＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮを含み、ＶおよびＷは０＜Ｗ＜Ｙおよび０＜Ｗ＜Ｖを満たすような実数である。

第１の層がＩｎＧａＮを含む場合、同様にＩｎＧａＮを含む活性領域内部の応力は、ＧａＮ−ｎの層上に形成された活性領域に対して緩和される。この応力緩和により、活性領域の層はより高いインジウム濃度、例えば約２０％より高い、または約２５％より高い濃度で形成されることが可能になる。

さらに、ＩｎＧａＮの結晶品質はその成長温度に依存する。結果的に、ＧａＮ層から形成された第１の活性領域とＩｎＧａＮ層から形成された第２の活性領域とを比較すると、第１および第２の活性領域内のインジウム濃度が同じ場合について、この成長をＩｎＧａＮ層から生じさせる場合、成長を実施する温度はより高くてよい。第２の活性領域を作製する際に実現される結晶品質は、第１の活性領域を作製する際に実現される結晶品質よりも高い。

発光ダイオードは、第１の層が配置されたＩｎＧａＮを含む成長基板をさらに含んでよく、第１の層は０＜Ｖを満たすＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮを含んでよく、第２の層は０＜Ｗを満たすＩｎ_ＷＧａ_１−ＷＮを含んでよい。そのようなＩｎＧａＮの成長基板は、この基板上に形成されたＩｎＧａＮの層に関する応力緩和をさらに改善することができ、したがって、発光ダイオード内部で、さらに高い、例えば約３０％以上のインジウム濃度が実現される。

特に有利な構成は、発光ダイオードが、ＩｎＧａＮを含むそのような成長基板、並びに第１のドープ層と、活性領域と、ＩｎＧａＮを含む中間層とを含む場合に相当する。この場合、インジウム濃度が非常に高いＩｎＧａＮを得ることができる。このような全体がＩｎＧａＮで形成された構造では、Ｖピット型の欠陥が多く現れる傾向がある。しかしながら、使用される中間層のおかげで、これらの欠陥は得られた構造には見出されない。

中間層の半導体は、Ａｌ_ＵＩｎ_ＺＧａ_{１−Ｕ−Ｚ}Ｎを含んでよく、ここでＵおよびＺは、０≦Ｕ＋Ｚ≦１および０≦Ｚ＜Ｙとなるような実数であり、またはＢＧａＮを含んでもよい。

中間層の半導体がＡｌ_ＵＩｎ_ＺＧａ_{１−Ｕ−Ｚ}Ｎを含む場合、中間層の半導体および中間層が配置される障壁層の半導体のインジウム濃度ＺおよびＹは、Ｚ≦０．８×Ｙを満たすようなものであってよい。

中間層の厚さは、約０．２５ｎｍ（１単層）から１０ｎｍの間、例えば約１ｎｍから５ｎｍの間であってよい。

中間層の半導体がＡｌ_ＵＩｎ_ＺＧａ_{１−Ｕ−Ｚ}Ｎを含む場合、中間層の半導体におけるインジウム濃度Ｚは、中間層が配置される障壁層と接触する中間層の面に実質的に垂直な方向に沿って、すなわち中間層の厚みに沿って、第１の最小値Ｚ_１と、Ｚ_１よりも高い第２の最大値Ｚ_２との間で様々な値を取ってよく、０≦Ｚ_１＜Ｚ_２＜Ｙである。このインジウム濃度Ｚの変化は単調であってよい。

中間層が配置される障壁層の半導体におけるインジウム濃度Ｙは、中間層と接触する障壁層の面に実質的に垂直な方向に沿って、すなわち中間層の厚みに沿って、第１の最小値Ｙ_１と、Ｙ_１よりも高い第２の最大値Ｙ_２との間で様々な値を取ることができ、０≦Ｙ_１＜Ｙ_２＜Ｘである。値Ｙ_１から値Ｙ_２までの範囲の変化の方向は、第１の層から第２の層までの範囲の方向に対応していてよく、または第２の層から第１の層までの範囲のものである。このインジウム濃度Ｙの変化は単調であってよい。

発光ダイオードは、以下のようなものであってよい。
・活性領域は、ＩｎＧａＮを含み、各々が量子井戸を形成することができる複数の発光層と、ＩｎＧａＮを含む複数の障壁層とを含み、各発光層は、前記発光層の２つの対向する面において前記発光層と接触する２つの障壁層の間に配置され、
・中間層は、１つの発光層と第１の層との間に位置する１つの障壁層に配置され、前記１つの障壁層の一部が中間層の両側に配置されるか、または前記１つの障壁層と前記１つの発光層との間に配置され、
・中間層の半導体のバンドギャップが障壁層の半導体のバンドギャップよりも大きく、発光層のＩｎＧａＮ中のインジウム濃度が障壁層のＩｎＧａＮのインジウム濃度よりも大きい。

上記の構成において、中間層は、第２のｐドープ半導体層に最も近接して位置する層を除いて、障壁層のいずれかの内部に配置されてもよい。

発光ダイオードはまた、複数の中間層を含んでよく、１つ以上の前記中間層が、発光層の１つと第１の層との間に位置する１つ以上の障壁層に配置され、前記１つ以上の障壁層の一部が、各中間層の両側に配置されている。ここでもまた、中間層は、第２のｐドープ半導体層に最も近接して位置する層を除いて、障壁層のいずれかの内部に配置されてよい。

発光層のＩｎＧａＮにおけるインジウム濃度は、互いに実質的に等しくてよい。この構成は、複数の量子井戸を有する単色ＬＥＤに対応し、中間層によって提供される放射効率の改善が特に重要である。

前記発光ダイオードは、ｎドープ半導体のバッファ層をさらに含んでよく、バッファ層は第１の層と活性領域との間に配置され、バッファ層の前記ｎドープ半導体は、第２の層のｐドープされた半導体のバンドギャップエネルギーの約９７％以下であるバンドギャップエネルギーを有してよい。

前記発光ダイオードは、第２の層の半導体よりバンドギャップが大きく、第２の層と活性領域との間に配置された少なくとも１つのＩＩＩ−Ｎ型ｐドープ半導体を含む電子阻止層をさらに含むことができる。

本発明は、添付の図面を参照して、単に説明の目的で、決して限定するものではない例示的な実施形態の記載を読むことにより、より良く理解されるであろう。

特定の実施形態による、本発明の主題である発光ダイオードを概略的に示す。 従来技術の複数の量子井戸を有する発光ダイオード内部のエネルギーバンド図を示す。 図１の特定の実施形態による、本発明の主題である発光ダイオード内部のエネルギーバンド図を示す。 図１の特定の実施形態による、本発明の主題であるＬＥＤにおいて、ならびに従来技術の複数の量子井戸を有するＬＥＤにおいて得られた内部量子効率値を、電流密度の関数として、少数キャリアのショックレー・リード・ホール寿命の２つの値について、示す。 図１の特定の実施形態による、本発明の主題であるＬＥＤの第３の発光層における、および従来技術の複数の量子井戸を有するＬＥＤの放射再結合率を示す。 図１の特定の実施形態による、本発明の主題のＬＥＤの第３の発光層において得られた、および従来技術の複数の量子井戸を有するＬＥＤの電子および正孔濃度を、電流密度の関数として示す。

以下に説明される異なる図面の同一、類似または等価な部分には、１つの図から他の図への切り替えを容易にするために同じ参照番号を付している。

図面に示された異なる部分は、図面をより読みやすくするために必ずしも一様な縮尺で描かれているわけではない。

異なる可能性（代替物および実施形態）は、互いに対して非排他的であると理解され、互いに組み合わされ得る。

特定の実施形態による、発光ダイオードすなわちＬＥＤ１００を示す図１が最初に参照される。

本明細書で用いられるＩｎ_ＸＧａ_１−ＸＮという表記において、Ｘは、Ｉｎ_ＸＧａ_１−ＸＮ中のインジウムおよびガリウムの総量に対するインジウムの割合である、材料のインジウム組成またはインジウム濃度を表す。Ａｌ_ＵＩｎ_ＺＧａ_{１−Ｕ−Ｚ}Ｎのアルミニウムおよびインジウム組成物には類似の表記法が使用されている。

本明細書に記載される特定の実施形態において、ＬＥＤ１００は、例えば約１０^１９ドナー／ｃｍ^３に等しいドナー濃度を有するｎドープＩｎＧａＮ（ＩｎＧａＮ−ｎ）を含む第１の層１０２と、例えば約１０^１９アクセプター／ｃｍ^３に等しいアクセプター濃度を有するｐドープＧａＮ（ＧａＮ−ｐ）を含む第２の層１０４とによって形成されるｐ−ｎ接合を含む。層１０２および１０４の双方は、各々が、例えば、約２０ｎｍから１０μｍの間の厚さ（図１に示す軸Ｚに沿った寸法）を有する。一般に、第１の層１０２は、約１０^１７から１０^２０ドナー／ｃｍ^３の間のドナー濃度を有してよく、第２の層１０４は、約１０^１５から１０^２０アクセプター／ｃｍ^３の間のアクセプター濃度を有してよい。

あるいは、第１の層１０２がｎドープＧａＮ（ＧａＮ−ｎ）を含むことも可能であるが、この構成はＩｎＧａＮ−ｎを含む第１の層１０２よりも有利ではない。第１の層１０２がＧａＮを含む場合、第２の層１０４もまたＧａＮを含む。

したがって、第１の層１０２のＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮにおけるインジウム濃度Ｖは、例えば約０％（ＧａＮを含む第１の層１０２の場合）から約２０％の間である。

さらに、第１の層１０２のＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮにおけるインジウム濃度Ｖが０でない場合、第２の層１０４は、Ｗ＞０を満たすＩｎ_ＷＧａ_１−ＷＮを含むことができる。この場合、第２の層１０４のＩｎ_ＷＧａ_１−ＷＮにおけるインジウム濃度Ｗは、第１の層１０２のＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮにおけるインジウム濃度Ｖより低く、例えば約０％から１５％の間である。

ＬＥＤ１００は、層１０２と１０４との間に、複数の発光層１０６を含む真性半導体によって形成された活性領域１０５を含む。本明細書に記載されるＬＥＤ１００は、１０６．１、１０６．２および１０６．３で示される３つの発光層１０６を含む。一般に、ＬＥＤ１００は、ｎが、ｎ≧１、有利には３≦ｎ≦６である整数であるｎ個の発光層１０６を含むことができる。発光層１０６は、意図的なドーピングがされていない（例えば、ｎ_ｎｉｄ＝１０^１７ドナー／ｃｍ^３などの残留ドナー濃度）、例えばＩｎ_０．３Ｇａ_０．７Ｎ（すなわちインジウム３０％とガリウム７０％の比率を有する）を、例えば約３ｎｍに等しい厚さで含む。

発光層１０６のＩｎＧａＮのインジウム比率は、１つの層と他の層とで異なっていてよく、この場合、ＬＥＤ１００は、１つの発光層１０６から他の発光層まで異なる波長で発光することができる。しかし有利には、発光層１０６のＩｎＧａＮにおけるインジウム濃度は、１つの発光層から他の発光層まで類似しており、この場合ＬＥＤ１００は単色ＬＥＤに相当する。いずれにしても、発光層１０６内部のインジウム濃度値は発光される波長に応じて選択され、例えば約５％から４０％の間で選択される。

ＬＥＤ１００の活性領域１０５はまた、障壁層１０８（図１に示されるＬＥＤ１００において４個であり、１０８．１、１０８．２、１０８．３および１０８．４で参照される）を含み、障壁層１０８は、意図的なドーピングがされていない（例えばｎ_ｎｉｄ＝１０^１７ドナー／ｃｍ^３などの残留ドナー濃度を有する）、例えばＩｎ_０．１２Ｇａ_０．８８Ｎ（インジウム１２％とガリウム８８％の比率を有する）を、例えば約８ｎｍに等しい厚さで含む。４つの障壁層１０８のうちの２つは、各々が、２つの連続する発光層１０６の間に配置され、他の２つの障壁層１０８は、各々が、発光層１０６の１つと、層１０２および１０４のうちの１つとの間に配置される。結果的に、第１の障壁層１０８．１は、第１の層１０２と第１の発光層１０６．１との間に配置される。第２の障壁層１０８．２は、第１の発光層１０６．１と第２の発光層１０６．２との間に配置される。第３の障壁層１０８．３は、第２の発光層１０６．２と第３の発光層１０６．３との間に配置される。第４の障壁層１０８．４は、第３の発光層１０６．３と第２の層１０４との間に配置される。各発光層１０６およびこの発光層１０６が間に存在する両障壁層１０８は、量子井戸を形成する。

障壁層１０８の半導体のインジウム濃度値は、発光層１０６の半導体のインジウム濃度値よりも低く、したがって例えば約１％から２０％の間である。

一般に、ｎが１以上の整数であるｎ個の発光層１０６を含むＬＥＤ１００は、ｎ＋１個の障壁層１０８を含む。活性領域１０５は、ｎ個の発光層１０６およびｎ＋１個の障壁層１０８の交互積層によって形成される。層１０６および１０８は、約１０^１６から１０^２０ドナー／ｃｍ^３の間の残留ドナー濃度を有することができる。

活性領域１０５の層は、成長基板を形成するＧａＮの厚い層１１０上にエピタキシー、例えばＭＯＣＶＤによって形成される。これらの層によってこのようにして形成された構造は、結果的にＧａＮの層１１０に十分な応力を受ける。

あるいは、層１１０または成長基板１１０は、ＩｎＧａＮを含むことができる。この場合、ＬＥＤ１００は、有利には、ＩｎＧａＮによって全体的に形成された構造、すなわちＩｎＧａＮを含む層１１０、１０２、１０８、１０６、１０４および１１４に対応することができる。また、ＩｎＧａＮを含む成長基板１１０と、ＩｎＧａＮを含む層１０２、１０８、１０６および１１４とを含むＬＥＤ１００を有することは非常に有利である。

図１に関連して本明細書に記載される特定の実施形態では、ＬＥＤ１００はまた、例えばＡｌＧａＮを含み、最後の障壁層（第２のｐドープ層１０４に最も近い障壁層１０８に対応する、すなわち図１に示す例では層１０８．４）および第２の層１０４の間に配置される電子阻止層１１２を含む。このような電子阻止層１１２は、第２のｐドープ層１０４への電子の通過を防止することを可能にする。このような電子阻止層１１２はまた、「ＬＥＤドループ」現象、すなわち、ＬＥＤ１００の電流密度が増加したときのＬＥＤ１００の内部量子効率の低下を減少させることを可能にするが、この低下は部分的には、電流が増加するときの、活性領域１０５からの電子放出に起因する。

第２の層１０４がゼロではない濃度のインジウムを有するＩｎＧａＮを含む場合、電子阻止層１１２はＧａＮを含むことができる。

一般に、電子阻止層１１２は、バンドギャップが第２の層１０４の半導体のバンドギャップよりも大きい少なくとも１つのＩＩＩ−Ｎ型ｐドープ半導体を含む。

あるいは、ＬＥＤ１００は電子阻止層１１２を含まなくてよく、その結果最後の障壁層１０８．４は第２のｐドープ層１０４に接触して配置される。

ＬＥＤ１００はまた、複数の障壁層１０８内部に配置された中間層１１４を含む。図１に示すＬＥＤ１００の例示的な実施形態では、第１の中間層１１４．１が、第２の障壁層１０８．２内部に配置され、第２の中間層１１４．２が、第３の障壁層１０８．３内部に配置される。ここで説明する例示的な実施形態では、中間層１１４は、第１の障壁層１０８．１内部および最後の障壁層１０８．４内部に配置されていない。

これらの中間層１１４は微細であり、例えば、それぞれ約０．２５ｎｍ（単層）から１０ｎｍの間、または約１ｎｍから５ｎｍの間の厚さを有する。図１の例では、中間層１１４．１および１１４．２は、各々が約２ｎｍに等しい厚さ、すなわち、これらの中間層１１４の材料の約８単層に対応する厚さを有する。

各中間層１１４は、中間層１１４が配置された障壁層１０８の半導体よりバンドギャップが大きいＩＩＩ−Ｎ型半導体を含む。中間層１１４の半導体は、中間層１１４が配置された障壁層１０８のＩｎＧａＮよりもガリウムに対するインジウムの比率が低いＧａＮまたはＩｎＧａＮとすることができる。言い換えれば、Ｉｎ_ＹＧａ_１−ＹＮを含む障壁層１０８と、この障壁層１０８内部に配置され、Ｉｎ_ＺＧａ_１−ＺＮを含む中間層１１４とを考えると、結果的にインジウム比率ＹおよびＺは、Ｚ＜Ｙである。

有利には、インジウム濃度ＺおよびＹは、Ｚ≦０．８×Ｙであり、これは１つまたは複数の中間層１１４を障壁層１０８から明確に区別するためのものである。

いずれにしても、中間層１１４の材料のバンドギャップは、ＬＥＤ１００の障壁層１０８の材料のバンドギャップよりも高い。

中間層１１４は、好ましくは、中間層１１４の材料中のインジウム百分率ができるだけ低くなるように作製される。したがって、中間層１１４はＧａＮを含むことが好ましい。

一般的に、中間層１１４は、Ａｌ_ＵＩｎ_ＺＧａ_{１−Ｕ−Ｚ}Ｎを含むことができ、ＵおよびＺは、０≦Ｕ＋Ｚ≦１および０≦Ｚ＜Ｙとなるような実数である。したがって、中間層１１４の半導体は、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮ、さらにはＧａＮに相当するものであってよい。中間層１１４がＢＧａＮを含むことも可能である。

中間層１１４は、活性領域１０５全体と同様に、意図的にドープされていない真性半導体を含み、約１０^１５から１０^２０ドナー／ｃｍ^３の残留ドナー濃度を有し得る。

ＬＥＤ１００の障壁層１０８の複数の内部に中間層１１４が存在することにより、ＬＥＤ１００の放射効率または内部量子効率が増加することが可能になる。実際に、活性領域１０５を形成するために実施されるエピタキシーの間に、障壁層１０８の一部にこれらの中間層１１４を一体化することによって、この活性領域１０５を形成することにより得られるＩｎＧａＮ結晶は、これらの中間層１１４が存在しない場合に得られる光学品質と比較してより良好な光学品質を有する。実際に、これらの中間層１１４を挿入することにより、活性領域１０５のエピタキシーの間に成長表面の粗さを減少させることができ、これにより量子井戸の結晶品質および厚さの均質性を向上させることができる。障壁層１０８の複数の内部に中間層１１４を挿入することで、放射再結合を促進することにより量子井戸内の電荷分布の変更をもたらす。

中間層１１４を挿入することによって実現される効果を説明するために以下に記載される様々なシミュレーションは、ＴＣＡＤタイプのソフトウェア、例えばＳＩＬＶＡＣＯ（登録商標）ＡＴＬＡＳ（登録商標）シミュレーションソフトウェアを用いて行われる。

図２は、前述したＬＥＤ１００の構造と同様の構造を有するが、中間層１１４を含まない、試験用ＬＥＤと呼ばれるＬＥＤの、１００Ａ／ｃｍ^２に等しい電流密度に対するエネルギーバンド図（伝導帯および価電子帯）を示す。試験用ＬＥＤは、結果的に、層１０２、１０８．１、１０６．１、１０８．２、１０６．２、１０８．３、１０６．３、１０８．４、１１２および１０４の順に形成された層の積層体を含む。この図の理解を簡単にするために、この図のうち、試験用ＬＥＤの様々な層内部のエネルギーレベルを示すために、ＬＥＤ１００の層について前述されたものと同様の参照番号が図２に記載されている。

図３は、１００Ａ／ｃｍ^２に等しい電流密度に対して、図１に関連して先に説明した中間層１１４．１および１１４．２を含むＬＥＤ１００のエネルギーバンド図を示す。

図４において、曲線１０は、中間層１１４も電子阻止層１１２も含まない試験用ＬＥＤの放射効率（ＩＱＥ）値を表し、また少数キャリアのショックレー・リード・ホール寿命τ_ＳＲＨ＝３ｎｓに関するが、この寿命は、ＬＥＤ内部の非放射再結合効率を表す（τ_ＳＲＨ値が低いほど、非放射再結合がより効率的である）。曲線１２は、電子阻止層１１２を含まない、τ_ＳＲＨ＝３ｎｓに関する、前述のＬＥＤ１００の放射効率値を表す。曲線１４は、中間層１１４も電子阻止層１１２も有さない、τ_ＳＲＨ＝０．３ｎｓに関する、試験用ＬＥＤの放射効率値を表す。曲線１６は、電子阻止層１１２を含まない、τ_ＳＲＨ＝０．３ｎｓに関する、前述のＬＥＤ１００の放射効率値を表す。

図４の曲線を得るために使用されるＬＥＤ１００および試験用ＬＥＤにおいて、障壁層はＩｎ_０．１２Ｇａ_０．８８Ｎを含み、発光層はＩｎ_０．３Ｇａ_０．７Ｎを含む。

曲線１０および１２は、低い非放射再結合効率の場合、ＬＥＤ１００の活性領域１０５の障壁層１０８の複数の内部に中間層１１４を加えることは、ＬＥＤ１００の放射効率に影響しないことを示す。曲線１４および１６は、高い非放射再結合効率の場合、ＬＥＤ１００の活性領域１０５の障壁層１０８の複数の内部に中間層１１４を追加することにより、ＬＥＤ１００の放射効率が改善されることを示す。したがって、約１００Ａ／ｃｍ^２に等しい電流密度に対して、中間層１１４を加えることにより、ＩＱＥが約２８％に等しい値（曲線１４）から約３７％に等しい値（曲線１６）に切り替わる。

ＩＱＥ改善効果は、非放射再結合に関連する量子井戸の寿命τ_ＳＲＨが減少するときに増幅される。一方、結晶品質が悪ければ、非放射再結合が多くなり、この寿命τ_ＳＲＨがより低下する。したがって、中間層１１４を追加することは、活性領域１０５の層を形成する結晶の品質が悪い場合に特に興味深い。活性領域１０５の層を形成する結晶の品質が悪い場合とは、例えば、長い波長の光を放出するＬＥＤの場合など、活性層１０６中のインジウムの割合が重要である場合に相当する。このように、試験用ＬＥＤに関してτ_ＳＲＨ＝０．３ｎｓについて前述される場合を考えると、得られたＩＱＥとτ_ＳＲＨ＝３ｎｓにおけるＬＥＤ１００のＩＱＥとは同等であることができる。なぜなら、中間層１１４を追加することで、得られる結晶の品質が向上し、その結果τ_ＳＲＨ値が増加するためである。したがって、中間層１１４を追加することによって生じるＬＥＤの放射効率の改善は、前述の９％利得（曲線１４と１６との間での約２８％から約３７％へのＩＱＥ切り替わり）よりもはるかに高い。結果的に、約１００Ａ／ｃｍ^２に等しい電流密度の場合、ＩＱＥ値は、特に、中間層１１４の追加により、約２８％から８０％近くに切り替わる。

中間層１１４を追加することにより生じるＩＱＥの改善は、活性領域１０５中の電荷キャリア分布の変更によって説明される。実際、障壁層１０８を形成するためにＧａＮの代わりにＩｎＧａＮを使用すると、障壁層１０８によって形成される潜在的な障壁が減少する結果となり、移動度がより小さい正孔がＬＥＤ１００のｎ側の量子井戸、すなわち図１に関連して前述された例における第１の層１０２の側にある量子井戸に、より容易に到達することを可能にする。しかしながら、活性領域の様々な量子井戸の間のこのより均質な正孔分布は、ＬＥＤのｐ側に最も近い量子井戸内にある正孔数を減少させる傾向があり、この量子井戸は前述の例における第２の層１０４の側にあり、第３の発光層１０６．３によって形成された量子井戸に相当し、電子と正孔とが最も高い密度で存在しており、放射再結合の数が多い。正孔電流の下流に、すなわち前述の例では、障壁層１０８．２および１０８．３内に、中間層１１４を追加することにより、ポテンシャル障壁を形成して、第２のｐドープ層１０４に最も近接して配置された量子井戸内にある正孔を維持すること、および結果的にその中で全正孔数を増やすことが可能になる。このように、ＬＥＤ１００のＩＱＥは、中間層１１４が存在するため、試験用ＬＥＤのＩＱＥに対して改善される。なぜなら、起こり得る放射再結合の確率は、注入されたキャリアの総数が同じままであるため、増加するからである。

図５の曲線２０は、試験用ＬＥＤについて得られた放射再結合率を表し、曲線２２は、ＬＥＤ１００について得られた放射再結合率を表す。これらの曲線２０および２２は、約１００Ａ／ｃｍ^２に等しい電流密度、寿命τ_ＳＲＨ＝０．３ｎｓについて、試験用ＬＥＤおよびＬＥＤ１００に電子阻止層がない場合について得られた。これら２つの曲線２０および２２は、実際に、第２のｐドープ層１０４に最も近い発光層１０６．３に生じる放射再結合において強い増加を示す（他の２つの井戸における放射再結合の数は少なく、図５では見えない）。

図６の曲線３２および３４は、それぞれ、試験用ＬＥＤの第３の発光層１０６．３における電子および正孔濃度を表す。図６の曲線３６および３８は、それぞれ、ＬＥＤ１００の第３の発光層１０６．３で得られた電子および正孔濃度を表す。これらの値は、試験ＬＥＤおよびＬＥＤ１００に電子阻止層がなく、寿命τ_ＳＲＨ＝０．３ｎｓである場合に得られる。約１００Ａ／ｃｍ^２に等しい電流密度を考えることによって、図６の曲線３２から３８は、中間層１１４を追加すると、第３の発光層１０６．３を含む第３の量子井戸内に、電子の約１３％の損失および正孔の約５８％の利得が生じることを示す。したがって、中間層１１４を追加することにより、ｐドープ層の側に存在するこの最後の量子井戸においてより多くの放射再結合（キャリア生成の増加）を得るためにより良好な構成が実現でき、その結果、ＬＥＤのＩＱＥが改善される。

図１に関連して前述したＬＥＤ１００の特定の実施形態では、中間層１１４の各々は、２つの隣接する発光層１０６を分離する障壁層１０８内部に配置される。

第１の代替的な態様によれば、単一の中間層１１４が活性領域１０５内に存在することが可能である。この場合、この単一の中間層１１４は、第２のｐドープ層１０４に最も近い、最後の発光層を分離する障壁層内に配置され、発光層は、この最後の発光層に隣接する。この第１の代替的な態様によれば、活性領域１０５に存在する単一の中間層１１４は、障壁層１０８．３内に存在する中間層１１４．２に対応する。

第２の代替的な態様によれば、第２のｐドープ層１０４に最も近いもの（図１の例では障壁層１０８．４に対応する）を除いて、障壁層１０８のそれぞれの中に中間層１１４を配置することが可能である。この第２の代替的な態様によれば、ＬＥＤ１００は、中間層１１４．１および１１４．２に加えて、第１の障壁層１０８．１内部に配置される第３の中間層１１４を含む。

さらに、前述のすべての実施形態および代替態様において、第１の層１０２内部に１つまたは複数の中間層１１４を含むことも可能である。前述のように、この（これらの）中間層１１４の半導体のバンドギャップは、第１の層１０２の半導体のバンドギャップよりも大きい。

活性領域１０５内部に配置された中間層１１４の数が何であれ、第２のｐドープ層１０４に最も近い層に対応する最後の障壁層内には中間層１１４は存在しないが、これはこの最後の障壁層に接触して配置された発光層に正孔が到達するのを妨げないためである。

特定の実施形態および前述の代替態様では、単一の中間層１１４が障壁層１０８内に配置される。あるいは、複数の中間層１１４が同じ障壁層１０８内部に配置されることもできる。

他の代替的な態様によれば、ＬＥＤ１００は、２つの障壁層１０８の間に配置された単一の発光層１０６によって形成された単一の量子井戸を含むことが可能である。この場合、少なくとも１つの中間層１１４が、発光層１０６と第１の層１０２との間にある障壁層内に配置される。そのような構成において、この（これらの）中間層はまた、この（これらの）中間層１１４の存在により生成された活性領域の結晶品質の改善を介して、また量子井戸におけるより良好な正孔阻止を介して、ＬＥＤ放射効率を改善することを可能にし、それによって、この井戸において、キャリア生成を増大させ、その結果放射性再結合の数を増やす。

上述の例示的な実施形態および代替的態様では、中間層１１４がＡｌＩｎＧａＮを含む場合、中間層の材料中のインジウム組成は、この層内でまたは各層内で実質的に一定である。あるいは、中間層１１４のインジウム組成は、またはＬＥＤ１００が複数の中間層１１４を含む場合、１つまたは複数の中間層１１４のインジウム組成は、例えばＡｌ_ＵＩｎ_ＺＧａ_{１−Ｕ−Ｚ}ＮにおいてＺと称され、中間層１１４が配置される障壁層１０８に接する中間層１１４の面に実質的に垂直な方向に沿って（すなわち、軸Ｚに平行に）、第１の最小値Ｚ_１、０または正、およびＺ_１よりも大きい第２の最大値Ｚ_２の間の様々な値を取る。この方向は、特に、第１の層１０２から第２の層１０４へ向かう方向、すなわちインジウム濃度が低い（Ｚ_１）中間層１１４の部分が、第１の層１０２の側にある方向を向いてよく、または第２の層１０４から第１の層１０２に向かう方向を向いてよい。最大のインジウム濃度（Ｚ_２）は、中間層１１４が配置される障壁層１０８における濃度よりも低い。そのような中間層１１４が配置される障壁層１０８がＩｎ_ＹＧａ_１−ＹＮを含むことを考慮すると、値Ｚ_２は、有利にはＺ_２≦０．８×Ｙを満たすようなものである。ＬＥＤ１００が複数の中間層１１４を含む場合、中間層１１４のＩｎＧａＮのこの様々な値のインジウム濃度は、１つの中間層１１４から他の中間層１１４まで同じであってよく、または１つの中間層１１４と他の中間層１１４とで異なっていてもよい（この場合における値Ｚ_１およびＺ_２は、１つの中間層１１４と他の中間層１１４とで異なるものである）。

上記の例示的な実施形態および代替態様では、障壁層の材料中のインジウム組成は、この層または各層内で実質的に一定である。あるいは、障壁層１０８のうちの１つ以上のＩｎ_ＹＧａ_１−ＹＮの例えばＹと呼ばれるインジウム組成が、ＬＥＤ１００の様々な層が積層される方向に沿って（すなわち、軸Ｚに平行に）、第１の最小値Ｙ_１から、Ｙ_１よりも大きい第２の最大値Ｙ_２までの様々な値を取ることが可能である。より低いインジウム濃度（Ｙ_１）を有する障壁層１０８の部分は、好ましくは、第１の層１０２の側に、または第２の層１０４の側に存在してよい。そのような様々な値のインジウム濃度を有し、１つ以上の中間層１１４が配置されている障壁層１０８の場合、最小インジウム濃度Ｙ_１は、この（これらの）中間層１１４のインジウム濃度よりも高く、すなわち０≦Ｚ＜Ｙ_１を満たすようなものである。

以下に説明する双方の代替的態様は組み合わせることができ、すなわち中間層１１４の１つまたは複数は、その厚さに沿って様々な値を有するインジウム濃度を有してよく、その厚さに沿って様々な値を有するインジウム濃度を有する１つまたは複数の障壁層１０８内部に配置されてもよい。この場合、これらの変更可能な濃度は、Ｚ_２＜Ｙ_１を満たすようなものである。

他の代替的態様によれば、ＬＥＤ１００は、第１の層１０２と活性領域１０５との間に配置された、ｎドープされたＩｎＧａＮのバッファ層を含むことができる。そのようなバッファ層は、国際公開第２０１４／１５４６９０号に記載されたものに相当するものであってよい。

図１に示すようなＬＥＤ１００の構造から、第１の層１０２および第２の層１０４に電気的に接続されるように電極が作られる。したがって、第１の電極は、層１０４、１１２、１０５および１０２の一部をエッチングすることによって作られてよく、第１の電極が、この第１の層１０２の側面において、第１の層１０２と電気的に接触することができるようにする。あるいは、第１の電極は、層１１０を除去して、第１の層１０２の下方の面に接触して第１の電極を形成することによって作られてよい。どの場合にも、第２の電極は、第２の層１０４の上面に接触して作られてよい。

量子井戸と障壁層とを交互に配することによって形成された活性領域と、１つ以上の中間層とを含む、前述のＬＥＤ１００は、平面ダイオードとして作られてよく、すなわち図１に示されるように基板上に形成された層の積層体の形態で、異なる層の主面が基板面に平行に（面（Ｘ、Ｙ）に平行に）配置される。あるいは、ＬＥＤ１００は、例えば国際公開第２０１４／１５４６９０号に記載されているように、軸方向または放射状のナノワイヤとして作製することもできる。

１００ ＬＥＤ
１０２ 第１の層
１０４ 第２の層
１０５ 活性領域
１０６ 発光層
１０６．１ 第１の発光層
１０６．２ 第２の発光層
１０６．３ 第３の発光層
１０８ 障壁層
１０８．１ 第１の障壁層
１０８．２ 第２の障壁層
１０８．３ 第３の障壁層
１０８．４ 第４の障壁層
１１２ 電子阻止層
１１４ 中間層
１１４．１ 第１の中間層
１１４．２ 第２の中間層

Claims (12)

1. 発光ダイオード（１００）であって、
   ・ｎドープされた半導体を含む第１の層（１０２）およびｐドープされた半導体を含む第２の層（１０４）であって、第１および第２の層（１０２、１０４）はｐ−ｎ接合を形成する、第１の層および第２の層と、
   ・第１の層および第２の層（１０２、１０４）の間に配置された活性領域（１０５）であって、Ｉｎ_ＸＧａ_１−ＸＮを含み、量子井戸を形成するように構成された少なくとも１つの発光層（１０６）と、Ｉｎ_ＹＧａ_１−ＹＮを含み、それらの間に発光層（１０６）が配置されている少なくとも２つの障壁層（１０８）とを含み、ＸおよびＹは０＜Ｙ＜Ｘを満たすような実数である、活性領域と、
   ・中間層（１１４）であって、前記障壁層（１０８）の一部が中間層（１１４）の両側に配置されるように発光層（１０６）と第１の層（１０２）との間に位置する障壁層（１０８）内に配置されるか、または前記障壁層（１０８）と発光層（１０６）との間に配置され、そのバンドギャップが前記障壁層（１０８）の半導体のバンドギャップよりも大きいＩＩＩ−Ｎ型半導体を含む、中間層とを少なくとも含み、
   ・第２の層（１０４）はＧａＮを含み、第１の層（１０２）はＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮを含み、Ｖは０＜Ｖを満たす実数であり、または
   ・第２の層（１０４）はＩｎ_ＷＧａ_１−ＷＮを含み、第１の層（１０２）はＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮを含み、ＶおよびＷは０＜Ｗ＜Ｙおよび０＜Ｗ＜Ｖを満たすような実数である、
   発光ダイオード（１００）。
2. 第１の層（１０２）が配置されたＩｎＧａＮを含む成長基板（１１０）をさらに含み、第１の層（１０２）は０＜Ｖを満たすＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮを含み、第２の層（１０４）は０＜Ｗを満たすＩｎ_ＷＧａ_１−ＷＮを含む、請求項１に記載の発光ダイオード（１００）。
3. 中間層（１１４）の厚みが、約０．２５ｎｍから１０ｎｍの間である、請求項１または２に記載の発光ダイオード（１００）。
4. 中間層（１１４）の半導体が、Ａｌ_ＵＩｎ_ＺＧａ_{１−Ｕ−Ｚ}Ｎを含み、ＵおよびＺは、０≦Ｕ＋Ｚ≦１および０≦Ｚ＜Ｙとなるような実数であるか、またはＢＧａＮを含む、請求項１から３の何れか一項に記載の発光ダイオード（１００）。
5. 中間層（１１４）の半導体がＡｌ_ＵＩｎ_ＺＧａ_{１−Ｕ−Ｚ}Ｎを含む場合、中間層（１１４）の半導体および中間層（１１４）が配置される障壁層（１０８）の半導体のインジウム濃度ＺおよびＹが、Ｚ≦０．８×Ｙを満たすようなものである、請求項４に記載の発光ダイオード（１００）。
6. 中間層（１１４）の半導体がＡｌ_ＵＩｎ_ＺＧａ_{１−Ｕ−Ｚ}Ｎを含む場合、中間層（１１４）の半導体におけるインジウム濃度Ｚは、中間層（１１４）が配置される障壁層（１０８）と接触する中間層（１１４）の面に実質的に垂直な方向に沿って、第１の最小値Ｚ_１と、Ｚ_１よりも高い第２の最大値Ｚ_２との間の値を取り、０≦Ｚ_１＜Ｚ_２＜Ｙである、請求項４または５に記載の発光ダイオード（１００）。
7. 中間層（１１４）が配置される少なくとも１つの障壁層（１０８）の半導体におけるインジウム濃度Ｙは、中間層（１１４）と接触する障壁層（１０８）の面に実質的に垂直な方向に沿って、第１の最小値Ｙ_１と、Ｙ_１よりも高い第２の最大値Ｙ_２との間の値を取り、０≦Ｙ_１＜Ｙ_２＜Ｘである、請求項１から６の何れか一項に記載の発光ダイオード（１００）。
8. ・活性領域（１０５）は、ＩｎＧａＮを含み、各々が量子井戸を形成することができる複数の発光層（１０６）と、ＩｎＧａＮを含む複数の障壁層（１０８）とを含み、各発光層（１０６）は、前記発光層（１０６）の２つの対向する面において前記発光層（１０６）と接触する２つの障壁層（１０８）の間に配置され、
   ・中間層（１１４）は、１つの発光層（１０６）と第１の層（１０２）との間に位置する１つの障壁層（１０８）に配置され、前記１つの障壁層（１０８）の一部が中間層（１１４）の両側に配置されるか、または前記１つの障壁層（１０８）と前記１つの発光層（１０６）との間に配置され、
   ・中間層（１１４）の半導体のバンドギャップが障壁層（１０８）の半導体のバンドギャップよりも大きく、発光層（１０６）のＩｎＧａＮ中のインジウム濃度が障壁層（１０８）のＩｎＧａＮのインジウム濃度よりも大きい、請求項１から７の何れか一項に記載の発光ダイオード（１００）。
9. 複数の中間層（１１４）を含み、１つ以上の前記中間層（１１４）が、１つの発光層（１０６）と第１の層（１０２）との間にある１つ以上の障壁層（１０８）内に配置され、前記１つ以上の障壁層（１０８）の一部が、中間層（１１４）の各々の両側に配置される、請求項８に記載の発光ダイオード（１００）。
10. 発光層（１０６）のＩｎＧａＮ中のインジウム濃度が、互いに実質的に等しい、請求項８または９に記載の発光ダイオード（１００）。
11. ｎドープ半導体のバッファ層をさらに含み、バッファ層は第１の層（１０２）と活性領域（１０５）との間に配置され、バッファ層の前記ｎドープ半導体は、第２の層（１０４）のｐドープされた半導体のバンドギャップエネルギーの約９７％以下であるバンドギャップエネルギーを有する、請求項１から１０の何れか一項に記載の発光ダイオード（１００）。
12. 第２の層（１０４）の半導体よりバンドギャップが大きく、第２の層（１０４）と活性領域（１０５）との間に配置された少なくとも１つのＩＩＩ−Ｎ型ｐドープ半導体を含む電子阻止層（１１２）をさらに含む、請求項１から１１の何れか一項に記載の発光ダイオード（１００）。

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