JP2021516444A - 発光ダイオード - Google Patents

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Abstract

【解決手段】本発明は、N型の伝導層と多重量子井戸とP型の伝導層とを備え、多重量子井戸の少なくとも2つの周期構造における各周期には、ポテンシャル井戸の第1のサブ層とポテンシャル障壁の第2のサブ層と第3のサブ層とが順次に積層されており、且つ、第1のサブ層のエネルギーバンドギャップEg1<第2のサブ層のエネルギーバンドギャップEg2<第3のサブ層のエネルギーバンドギャップEg3、且つ、Eg3とEg2との差は1.5eV以上である発光ダイオードエピタキシャルウエハを提供する。追加のポテンシャルエネルギー障壁がより優れる制限効果を有し、素子が動作する時に、バイアスを印加した場合にエネルギーバンドに傾きが生じて、大きいバンドギャップのポテンシャル障壁の突出が生成し、該エネルギーバンド差により、電荷担体のオーバーフローをより防止し、放射再結合の効率と輝度を向上できる。【選択図】図1

Description

本発明は、半導体装置のエピタキシーの分野に関し、特に、高いエネルギーバンドギャップ(Energy Bandgap、略称Eg)を有する多重量子井戸を有する発光ダイオードに関する。
発光ダイオード(LED、Light Emitting Diode)は、半導体のPN接合を発光材料として利用し、電気を直接光に変換する半導体固体発光装置である。発光ダイオードは、一般的に、N型半導体層、発光領域及びP型半導体層のエピタキシャル構造を含む。発光領域は、通常、最初が2種類の異なる半導体材料薄膜が互いに積層されて電子又は正孔のポテンシャル井戸が形成されている多重量子井戸構造を使用する。多重量子井戸の発光は、井戸層内に制限された電子正孔対の放射再結合により達成される。使用する時に、LEDの両端に電圧を印加すると、トンネリング、拡散、または、熱放射の形で電荷担体が多重量子井戸に進入し、注入された電荷担体の大部分が多重量子井戸に捕獲されて制限され、井戸層内の放射再結合により光が放射され、発光波長は、使用された井戸層材料のエネルギーバンドギャップに依存する。発光輝度は、内部量子効率と光取り出し効率に依存し、内部量子効率の向上は、主に井戸深さ、厚さ、組成、構造など多重量子井戸の構造の調整によるものである。
本発明は、従来の多重量子井戸のポテンシャル井戸とポテンシャル障壁との2種類の半導体を積層した周期構造において、より高いエネルギーバンドギャップの半導体層を追加することにより、周期構造のエネルギーバンドギャップの分布を改善し、発光効率及びリーク電流機能を向上させた発光ダイオードエピタキシャルウエハを提供する。
本発明の技術方案は、N型の伝導層、多重量子井戸及びP型の伝導層を含む発光ダイオードエピタキシャルウエハであって、多重量子井戸の少なくとも2つの周期構造における各周期に、ポテンシャル井戸である第1のサブ層、ポテンシャル障壁である第2のサブ層及び第3のサブ層が順次積層されていて、前記第1のサブ層のエネルギーバンドギャップEg1と第2のサブ層のエネルギーバンドギャップEg2と第3のサブ層のエネルギーバンドギャップEg3との関係が、Eg1<Eg2<Eg3であることを特徴とする。
好ましくは、前記多重量子井戸は、少なくとも第1のサブ層と第2のサブ層とが積層された1つの周期と、少なくとも第1のサブ層と第2のサブ層と第3のサブ層とが順次積層された2つの周期と、を含む、周期的積層構造を含む。
より好ましくは、前記第3のサブ層Eg3とEg2との差は、少なくとも1.5eV以上である。
より好ましくは、前記第3のサブ層の厚さは30オングストローム以下である。
より好ましくは、前記多重量子井戸の総厚さは100〜3000オングストロームである。
より好ましくは、前記第1のサブ層の厚さは、50〜80オングストロームである。
より好ましくは、前記第2のサブ層の厚さは、150〜210オングストロームである。
より好ましくは、前記発光ダイオードは、窒化ガリウム系ダイオードである。
前記第3のサブ層は、AlwGa1−wNであり、0.95≦w≦1である。
より好ましくは、前記第2のサブ層のEg2と第1のサブ層のEg1とのエネルギーバンドギャップの差は、0.25〜0.30eVの範囲内である。
より好ましくは、前記発光ダイオードの発光波長領域は紫外線であり、さらに好ましくは、発光波長は350〜370nmである。
より好ましくは、第1のサブ層のEg1範囲は3.3〜3.5eVの間であり、第2のサブ層のEg2範囲は3.55〜3.90の間である。
より好ましくは、第1のサブ層のEg1の範囲は3.3〜3.4eVの間であり、第2のサブ層のEg2の範囲は3.59〜3.7eVの間であり、第3のサブ層のEg3は6.0〜6.2eVの間である。
より好ましくは、前記第1のサブ層はInxGa1−xN(0<x<1)であり、Inの含有量の調整によりEg1を調整し、より好ましくは、前記xの含有量が0〜0.03の間にある。
より好ましくは、前記第2のサブ層は、InyAlzGa1−y−zN(0≦y≦1、0≦z≦1)であり、Eg2は、In及びAlの含有量の調整により調整される。より好ましくは、前記yの含有量は0〜0.02の間にあり、前記zの含有量は0.06〜0.12の間にある。
より好ましくは、前記第3のサブ層は、AlwGa1−wN(0≦w≦1)であり、Eg3は、Alの含有量の調整により調整され、前記wの含有量は、0.95〜1の間にある。
より好ましくは、前記wが1である時、前記第3のサブ層はAlNであり、Eg3は6.2であり、前記第3のサブ層の厚さは10〜15オングストロームである。
より好ましくは、前記多重量子井戸から得られる発光ダイオードは、フェイスアップまたはフリップチップまたは垂直型またはマイクロ発光ダイオードとして作製することができる。
好ましくは、前記多重量子井戸は、周期的積層構造を含み、全ての周期的積層構造の積層順序は、第1のサブ層、第2のサブ層及び第3のサブ層且つ少なくとも2つの周期が積層されて形成されており、前記第1のサブ層のエネルギーバンドギャップEg1と、第2のサブ層のエネルギーバンドギャップEg2と、第3のサブ層のエネルギーバンドギャップEg3との関係が、Eg1<Eg2<Eg3である。
好ましくは、前記多重量子井戸の少なくとも1つの周期的構造において、更に第1のサブ層は、少なくとも2種類の半導体材料が積層されて形成されており、少なくとも2種類の半導体材料の積層方法は、第2のサブ層側へ近いほどEgが高くなる。
好ましくは、前記多重量子井戸の少なくとも1つの周期的構造において、更に第2のサブ層は、少なくとも2種類の半導体材料が積層されて形成されており、少なくとも2種類の半導体材料の積層方法は、第1のサブ層側から遠いほどEgが高くなる。
好ましくは、前記多重量子井戸の少なくとも1つの周期的構造において、更に第3のサブ層は、少なくとも2種類の半導体材料が積層されて形成されており、少なくとも2種類の半導体材料の積層方法は、第2のサブ層側から遠いほどEgが高くなり、且つ、いずれも第2のサブ層のEg2よりも高く、より好ましくは、前記第3のサブ層の少なくとも2種類の半導体材料のEgは、第2のサブ層のEg2より少なくとも1.5eV高い。
本発明で提案する前記エピタキシャル構造は、全ての発光領域の発光ダイオードに広く適用でき、前記多重量子井戸構造は、発光放射を提供し、従来の2層の異なる半導体材料からなる井戸と障壁とが周期的に繰り返して積層された多重量子井戸構造に基づいて、前記多重量子井戸の少なくとも2層における各積層の障壁層に、上記障壁層(Eg2)よりもバンドギャップの高い追加制限層(Eg3)を成長させることにより、追加のポテンシャル障壁=がより高い制限効果が得られ、素子が動作する時に、バイアスを印加した場合にエネルギーバンドに傾きが生じて、第3のサブ層Eg3とEg2との差が少なくとも1.5eV以上になると、大きいバンドギャップのポテンシャル障壁の突起(potential barrierspike)が生じ、この特殊なエネルギーバンド差の設計により、電荷担体のオーバーフローを更に防止することができ、放射再結合の効率を増加させ、輝度を向上させることができる。
また、バンドギャップが大きいということは、より絶縁に近いことを意味し、MQWの各層にEg3層を適宜な厚さに制御することで、電荷担体の制限効果を有効に確保しつつ、逆方向電流を遮断し、劣化するリーク電流能力を改善することができる。
本発明の他の特徴および利点は、以下の説明において陳述するが、一部は明細書から明白なものであり、或いは本発明を実施することにより理解される。本発明の目的及びその他の利点は、明細書、特許請求の範囲、添付の図面により特に示される構造によって実現し獲得される。
図面は本発明のより一層の理解のために供するものであり、また明細書の一部を構成するものであり、本発明の実施例と共に本発明の解釈に用いられ得るが、本発明を限定するものではない。また、図面における数値は概要を示すにすぎず、比率に応じて描かれたものではない。
本発明の実施例1のサンプル1の発光ダイオードの構造を示す図である。 本発明の実施例1のサンプル1の発光ダイオードのTEM図である。 本発明の実施例1のサンプル1の発光ダイオードのTEM図である。 発光ダイオードの量子井戸のX線スペクトル線走査成分プロファイル分析図である。 本発明の実施例1に係る波長−輝度スキャッタグラムである。 本発明の実施例2及び3に係る発光ダイオードの構成を示す図である。 本発明の実施例5に係る発光ダイオードの構成を示す図である。 本発明の実施例6に係る発光ダイオードの構成を示す図である。 本発明の実施例7に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
本発明の高エネルギーバンドギャップ超格子層を有する発光ダイオードの実質的な特徴とその実用性をより理解しやすくするために、以下、本発明のいくつかの具体的な実施例を図面を参照してさらに詳細に説明する。以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本発明に用いられる技術用語は具体的な実施方式を記述する目的で使われ、本発明に制限されないことを理解されたい。本発明に使われる技術用語は、文脈において明確に示されない限り、「一」、「一つの」及び「該」等の奇数記述方式には複数記述方式も含む。本発明において技術用語の「包含」、「含む」、「含有」が使われているのは、記述の特徴、全体、ステップ、操作、素子、及び/又はパッケージの存在を説明するためであって、一つ又は複数の他の特徴、全体、ステップ、操作、素子、パッケージ、及び/又はそれらの組み合わせの存在や増加を除外するのではないことを更に理解されたい。
特に定義されていない限り、本発明に用いられるあらゆる用語(技術的用語及び科学用語)は、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が通常理解される意味と同様の意味を持つことを理解されたい。そして、本発明において明確に定義するもの以外、本発明に使われる用語はこれらの用語が当該明細書の文脈と関わる分野の意味と一致する意味を有すること、且つ理想化したり正式過ぎる意味で捉えないようにすることを更に理解されたい。
本発明の第1の実施形態は、窒化ガリウム系発光ダイオードのエピタキシャル構造であるが、これに限定されるものではない。変換できるように、発光ダイオードは、フェイスアップ構造であっても、フリップ型構造であってもよい。図1は、この発光ダイオードが採用するエピタキシャル構造が示される図であり、前記エピタキシャル構造は、下から上にN型伝導層110、発光層120、P型電子ブロック層130及びP型伝導層140を順次に含む。該発光ダイオードのエピタキシャル構造は、エピタキシャル成長基板上にMOCVD成長させて得たものである。エピタキシャル構造は、P型伝導層側を永久基板上にトランスファーしてチップを得た。本発明は、従来の垂直型発光ダイオードの作製方法を用いて得られた。
N型伝導層110及びP型伝導層140は、発光層120より広いバンドギャップの窒化物系半導体層からなり、具体的な実施例では、AlGaN層又はGaNでもよい。
P型電子ブロック層130は、発光層120とP型伝導層140との間に位置し、エネルギーバンドギャップがP型伝導層140より大きく、Alを含む窒化物系半導体層から作製され、単層又は多層構造であってもよく、例えば超格子構造でもよい。
発光層120は、少なくとも2つの周期構造から構成され、各周期構造は、一般的に少なくとも2つの異なる材料の薄層構造を含み、その材料が窒化物系半導体層であり、好ましくは意図せずにドープであり、少なくとも2つの周期構造Aが第1のサブ層と第2のサブ層と第3のサブ層とを含有し、第1のサブ層のエネルギーバンドギャップEg1と第2のサブ層のエネルギーバンドギャップEg2と第3のサブ層のエネルギーバンドギャップEg3との関係がEg1<Eg2<Eg3であり、第1のサブ層を井戸とし、第2のサブ層を障壁とし、障壁の層の上に更に第3のサブ層を積層することにより、追加のポテンシャル障壁を形成してより優れた制限効果を提供でき、素子が動作する時に、バイアスを印加した場合にエネルギーバンドに傾きが生じて、この大きいバンドギャップのポテンシャル障壁の突起(Eg3、potential barrier spike)により、電荷担体のオーバーフローを更に防止することができ、放射再結合の効率を増加させ、輝度を向上させることができる。更に、バンドギャップが大きいということは、より絶縁に近いことを意味し、MQWの各層にEg3層を適切な厚さに成長させることで、更に逆方向電流を遮断し、劣化するリーク電流能力を改善することができる。また、この階段状のポテンシャル障壁(Eg2<Eg3)は、MQW井戸障壁全体の応力を調節することに役立つ。第3のサブ層Eg3は、電荷担体を制限する効果を確保し、電荷担体のオーバーフローを効果的に防止するために、Eg2より少なくとも1.5eV以上大きいことが好ましい。厚さは30オングストローム以下であることが好ましい。第1のサブ層と第2のサブ層の厚さは、井戸と障壁の厚さを調整するためのものであり、第3のサブ層の膜厚が薄いと追加のポテンシャル障壁による制限効果が十分ではなく、第3のサブ層の厚さが厚いと電気伝導性が悪くなり発光域の特性が低下し、電圧が上昇する。
該構造は窒化物系発光ダイオードにより好適に使用され、発光波長は210〜420nmである。好ましくは、周期構造Aは、InGaN/AlGaN/AlN、GaN/AlGaN/AlNまたはInGaN/AlInGaN/AlNまたはInGaN/GaN/AlNを用いることができる。例えば、第1のサブ層121は、InGa1−xNを用いることができ、xの値の大きさにより発光波長を調整でき、xが大きいと発光波長が短く、xが小さいと発光波長が長く、第2のサブ層122は、InAlGa1−y−zN(その中、0≦y≦1、0≦z≦1、y+z≦1である)を用いることができ、第3のサブ層123は、AlwGa1−wN(wは0〜1の間)であることが好ましい。同時に、Eg1は第1のサブ層のInの含有量により調整でき、Eg2は第2のサブ層のAl及びInの含有量により調整でき、Eg3は第3のサブ層のAlの含有量により調整できる。第1のサブ層Eg1は、好ましくは3.3〜3.5eVであり、より好ましくは3.3〜3.4eVであり、厚さは好ましくは300オングストローム以下であり、第2のサブ層Eg2は、好ましくは3.55〜3.9eV、より好ましくは3.59〜3.70eVであり、厚さは好ましくは300オングストローム以下である。第3のサブ層のEg3は1.5eVより大きく、より好ましくはAlNであり、Eg3は6.2eVであり、第3のサブ層の厚さは10〜15オングストロームである。また、窒化物発光ダイオードは、InとAlのドーピングにより得た量子井戸の井戸及び障壁の材料が主に採用され、格子定数の配置傾向がInN<GaN<AlNであり、本発明により多重量子井戸構造は、格子定数が階段状に変化する(例えば第1層InGaN<第2層InAlGaNまたはAlGaN<第3層AlGaNまたはAlNのように)材料の積層で構成することを実現し、MQW井戸障壁全体の格子整合の調整及び応力解放に役立ち、結晶品質を向上させる。逆に、Eg3を井戸と障壁の間に配置すると、本発明の階段式の構造に比べて電荷担体の移動が難しくなり、Eg3の第3のサブ層と第1のサブ層との応力差が大きく、応力解放が本発明の階段式の配列に比べて悪くなる。
以下は、永久基板がシリコン基板であり、P型電子ブロック層がAlGaNであり、主発光波長が365〜370nmである2種類の紫外LED垂直チップサンプルである。チップサイズが325μm*325μmであり、サンプル1は図1に示されるようにエピタキシャル構造を採用し、成長基板はサファイア、N型半導体層はAlGaN、P型半導体層はAlGaNを採用し、発光層120は具体的にはInxGa1−xN(xの含有率が0.5at%、層の平均厚さが76オングストローム)/AlzGa1−zN(zの含有率が8at%、層の平均厚さが177オングストローム)/AlNの3層を交互に積層して(層の平均厚さ10オングストローム)、周期の数が5で形成した高エネルギーバンドギャップ構造を採用し、サンプル2の相違点は、多重量子井戸が通常のInGaNとAlGaNの積層構造を採用し、その他の層がサンプル1と同じであり、多重量子井戸層がInxGa1−xN(xの含有率が0.5at%、層の平均厚さが76オングストローム)/AlzGa1−zN(zの含有率が8at%、層の平均厚さが177オングストローム)の2層を交互に積層して1つの周期として、周期の数が5で形成した。
図2aは、サンプル1の透過型電子顕微鏡写真であり、発光層多重量子井戸が5つの周期的積層構造であることがわかる。図2bは、サンプル1の多重量子井戸層の拡大倍率の透過型電子顕微鏡写真であって、各周期構造における第1のサブ層、第2のサブ層、第3のサブ層の厚さの分布を測定したものである。
図3は、多重量子井戸のEDX線走査型成分プロファイル分析図であり、図中から、周期構造の数と各周期におけるAlの含有量の変化傾向が分かり、且つ各周期構造の積層の仕方と相対的な厚さとを概略的に確認できる。
図4は、サンプル1(a及びb)とサンプル2(a及びb)の電流150mAにおける波長−輝度散布図を示し、MOCVD法でエピタキシャルウエハを成長させる際に用いられる搬送トレイが円形であり、搬送トレイ上の異なる位置にあることによりエピタキシャルウエハの成長品質が違うので、搬送トレイ上の同じ位置にあるサンプル1とサンプル2の2つのエピタキシャルウエハサンプルを比較し、右側の中実点の測定データはサンプル1の2つの位置の成長サンプルを示し、左側の中実点の測定データはサンプル2の2つの位置の成長サンプルを示す。図4から分かるように、両サンプル共、放射波長が全て365〜370nmの間の波長域に分布しており、サンプル1の両サンプルの発光輝度は、サンプル2の発光輝度より著しく高くなっており、即ち、サンプル1の輝度が大きく上昇している。且つ、熱冷態係数H/C(85度及び25度での輝度比)を測定したことにより、サンプル1(a及びb)のH/Cは78〜80%と従来のH/C値(70%未満)に比べて高く、熱態で作動する時の輝度安定性の改善に有効であった。
上記2種類の試料を、環境温度65℃、ジャンクション温度125℃の条件で、電流150mAで48Hまたは96Hの劣化試験を行い、その後逆方向電圧5Vを印加して劣化リーク電流テストを行ったところ、ΔIRは48Hまたは96Hの場合の電流値と初期状態の電流値との差を示し、この差が小さいほどダイオードの量子井戸の品質が良く、PN接合が逆方向電圧において電流がより流れにくいことを示し、これからの素子の動作または使用において、より安定した逆方向特性を示すことを意味する。以下の各パラメータを測定した。下記表1から分かるように、サンプル1(a、b)の劣化リーク電流は著しく改善された。
Figure 2021516444
上記の実施例において、発光ダイオードの発光層120の周期構造は、主に第1種の周期構造A(第1のサブ層121、第2のサブ層122及び第3のサブ層123を含む)で構成されている。
また、他の実施例(実施例2)において、発光層120は、例えば、少なくとも第1種の周期構造Aと第2種の周期構造Bとから構成される組み合わせ構造であって、第1種の周期構造Aの各サブ層は実施例1の構造を参考にして配置することができ、第2種の周期構造Bは、第4のサブ層124及び第5のサブ層125で構成されていればよく、第4、第5のサブ層の材料は、第1のサブ層から第2のサブ層まで同じであってもよいし、異なっていてもよい。
具体的な実施例3において、第1種の周期構造Aは、P型電子ブロック層130に近傍して配置され、第2種の周期構造Bは、N型伝導層110に近傍して配置され、第4のサブ層124は、第1のサブ層121と同じ材料層を用い、第5のサブ層125は、第2のサブ層122と同じ材料を用い、例えば、第1の周期構造Aは、サンプル1のInGaN/AlGaN/AlNの構造で、その周期の数は2以上、例えば、2〜29周期であり、第2の周期構造Bは、サンプル2のInGaN/AlGaN設置の構造で、その周期数は1以上、例えば、1〜28周期であり、図5に参照する。
他の具体的な実施例4において、第1種の周期構造Aは、N型伝導層110に近傍して配置され、第2種の周期構造Bは、電子ブロック層130に近傍して配置され、第4のサブ層124は、第1のサブ層121と同じ材料層を用い、第5のサブ層125は、第2のサブ層122と同じ材料を用い、例えば、第1種の周期構造Aは、サンプル1のInGaN/AlGaN/AlNの構造で、その周期数は2以上、例えば、2〜29周期であり、第2種の周期構造Bは、サンプル2のInGaN/AlGaNの構造で、その周期数は1以上、例えば、1〜28である。
他の具体的な実施例5において、少なくとも1つの周期構造の第1のサブ層は、2つの半導体材料の組み合わせにより構成されており、2種類の半導体層材料1211及び1212の積層順序は、Egが低いほうから高いほうに積層される。図6に示されるように、例えば、サンプル1のInGaN/AlGaN/AlNの構造で、その周期数が2以上、例えば2〜29周期であり、少なくとも1つの周期のInxGa1−xNが2種類の異なるInの含有量(具体的には、xの含有量が0〜0.03)で積層される。
具体的な実施例6において、少なくとも1つの周期的構造の第2のサブ層は、2種類の半導体材料の組み合わせにより構成されており、2種類の半導体層材料1221及び1222の積層順序は、Egが低いほうから高いほうに積層される。例えば、サンプル1のInGaN/AlGaN/AlNの構造で、その周期数が2以上、例えば、2〜29周期であり、少なくとも1つの周期における第2のサブ層は、yとzが異なるInyAlzGa1−y−zNの組成であり、InとAlの含有量の調整により第2のサブ層の少なくとも2種類の半導体材料のEgを調整する。図7に示されるように、より好ましくは、yの含有量は0〜0.02の間にあり、zの含有量は0.06〜0.12の間にある。
具体的な実施例7において、少なくとも1つの周期構造の第3のサブ層は、2種類の半導体材料の組み合わせにより構成されており、少なくとも2種類の半導体層材料1231及び1232の積層順序は、Egが低いほうから高いほうに積層される。図8に示されるように、例えば、サンプル1のInGaN/AlGaN/AlNの構造で、その周期数が2以上、例えば、2〜29周期であり、より好ましくは、少なくとも1つの周期のAlNを、AlGaNとAlNを組み合わせて積層した構造に変え、第3層の少なくとも2種類の半導体材料のEgがEg2よりも大きく少なくとも1.5eV以上であることが好ましい。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はそれらに限定されるものではなく、当業者であれば本発明の主旨から離れないという前提の下、若干の変更や修飾が可能で有り、それら変更や修飾も本発明の保護範囲に含まれるべきである。

Claims (24)

  1. N型の伝導層と、多重量子井戸と、P型の伝導層とを含み、多重量子井戸の少なくとも2つの周期構造における各周期は、ポテンシャル井戸である第1のサブ層と、ポテンシャルエネルギー障壁である第2のサブ層と、第3のサブ層とが順次積層されていて、且つ、前記第1のサブ層のエネルギーバンドギャップEg1と、第2のサブ層のエネルギーバンドギャップEg2と、第3のサブ層のエネルギーバンドギャップEg3との関係が、Eg1<Eg2<Eg3である、発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  2. Eg3とEg2との差が、少なくとも1.5eV以上である、請求項1に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  3. 前記第3のサブ層の厚さは、30オングストローム以下である、請求項1に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  4. 多重量子井戸の各周期は、第1のサブ層と、第2のサブ層と、第3のサブ層とが順次積層されていて、前記第1のサブ層のエネルギーバンドギャップEg1と、第2のサブ層のエネルギーバンドギャップEg2と、第3のサブ層のエネルギーバンドギャップEg3との関係が、Eg1<Eg2<Eg3である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  5. 前記多重量子井戸の少なくとも1つの周期構造において、更に第1のサブ層は、少なくとも2種類の半導体材料が積層されて形成されており、少なくとも2種類の半導体材料の積層方法は、第2のサブ層側へ近いほどEgが高くなり、且ついずれも第2のサブ層のEg2よりも低い、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオードの多重量子井戸。
  6. 前記多重量子井戸の少なくとも1つの周期構造において、更に第2のサブ層は、少なくとも2種類以上の半導体材料が積層されて形成されており、少なくとも2種類の半導体材料の積層方法は、第1のサブ層側から遠いほどEgが高くなる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  7. 前記多重量子井戸の少なくとも1つの周期構造において、更に第3のサブ層は、少なくとも2種類以上の半導体材料が積層されて形成されており、少なくとも2種類の半導体材料の積層方法は、第2のサブ層側から遠いほどEgが高くなり、且つ、いずれも第2のサブ層のEg2よりも高い、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  8. 前記多重量子井戸は、第1のサブ層と第2のサブ層とが積層された周期が少なくとも1つと、第1のサブ層と第2のサブ層と第3のサブ層とが順次積層されていて、前記第1のサブ層のエネルギーバンドギャップEg1と第2のサブ層のエネルギーバンドギャップEg2と第3のサブ層のエネルギーバンドギャップEg3との関係が、Eg1<Eg2<Eg3である周期構造が少なくとも2つとを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  9. 前記発光ダイオードは、窒化ガリウム発光ダイオードである、請求項1に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  10. 前記第3のサブ層は、AlwGa1−wNであり、0.95≦w≦1である、請求項9に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  11. 前記第3のサブ層は、AlNである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  12. 前記第3のサブ層AlNの厚さは、10〜15オングストロームである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  13. 前記発光ダイオードの発光波長は、350〜370nmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  14. 記第1のサブ層のエネルギーバンドギャップEg1は、3.3〜3.5eVである、請求項13に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  15. 前記第2のサブ層のエネルギーバンドギャップEg2は、3.55〜3.9eVである、請求項13に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  16. 前記第2のサブ層のEg2と第1のサブ層のEg1とのエネルギーバンドギャップの差は、0.25〜0.30eVである、請求項13に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  17. 前記周期構造の数は、2〜20である、請求項13に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  18. 前記第1のサブ層は、InxGa1−xNであり、0≦x≦0.03である、請求項13に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  19. 前記第2のサブ層は、InyAlzGa1−y−zNであり、0≦y≦0.02であり、0.06≦z≦0.12である、請求項13に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  20. 前記第2のサブ層は、AlzGa1−zNであり、0.06≦z≦0.12である、請求項13に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  21. 前記第1のサブ層、第2のサブ層及び第3のサブ層の厚さは、それぞれ300オングストローム以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  22. 前記第1のサブ層の厚さは、20〜150オングストロームであり、第2のサブ層の厚さは、50〜300オングストロームである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  23. 前記量子井戸の総厚さは、100〜3000オングストロームである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハ。
  24. 請求項1〜23のいずれか1項に記載の発光ダイオードエピタキシャルウエハから得られた発光ダイオード。
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