JP2790242B2 - 窒化物半導体発光ダイオード - Google Patents
窒化物半導体発光ダイオードInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体（ＩｎaＡ
ｌbＧａ1-a-bＮ、０≦a、０≦b、a＋b≦１）よりなる発
光ダイオード（以下、ＬＥＤという）に係り、特にＩｎ
とＧａとを含む窒化物半導体ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ
（０＜X、０≦Y、X＋Y＜１）を活性層としたダブルへテ
ロ構造のＬＥＤに関する。
ｌbＧａ1-a-bＮ、０≦a、０≦b、a＋b≦１）よりなる発
光ダイオード（以下、ＬＥＤという）に係り、特にＩｎ
とＧａとを含む窒化物半導体ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ
（０＜X、０≦Y、X＋Y＜１）を活性層としたダブルへテ
ロ構造のＬＥＤに関する。
【０００２】現在、青色、青緑色に発光するＬＥＤとし
て、窒化物半導体よりなるＬＥＤが実用化されている。
このＬＥＤはｎ型窒化物半導体層と、ｐ型窒化物半導体
層との間に、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントとがドー
プされたｎ型ＩｎＧａＮ層を活性層とするダブルへテロ
構造を有している。ｐ型ドーパントにはＺｎ、ｎ型ドー
パントにはＳｉが多く使用されている。
て、窒化物半導体よりなるＬＥＤが実用化されている。
このＬＥＤはｎ型窒化物半導体層と、ｐ型窒化物半導体
層との間に、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントとがドー
プされたｎ型ＩｎＧａＮ層を活性層とするダブルへテロ
構造を有している。ｐ型ドーパントにはＺｎ、ｎ型ドー
パントにはＳｉが多く使用されている。
【０００３】前記ＬＥＤは、活性層のＩｎＧａＮのバン
ド間発光と、ＺｎおよびＳｉのドーパントに関係した発
光とを有しており、Ｉｎ組成比を適宜調整することによ
り発光波長を紫外〜赤色まで変化させることが可能であ
る。例えば４５０ｎｍに発光ピークのある青色ＬＥＤで
は、活性層のＩｎXＧａ1-XＮ層のX値を０．０５〜０．
０６として、さらにＺｎとＳｉの濃度を適宜調整するこ
とにより、４５０ｎｍにピーク波長を調整している。
ド間発光と、ＺｎおよびＳｉのドーパントに関係した発
光とを有しており、Ｉｎ組成比を適宜調整することによ
り発光波長を紫外〜赤色まで変化させることが可能であ
る。例えば４５０ｎｍに発光ピークのある青色ＬＥＤで
は、活性層のＩｎXＧａ1-XＮ層のX値を０．０５〜０．
０６として、さらにＺｎとＳｉの濃度を適宜調整するこ
とにより、４５０ｎｍにピーク波長を調整している。
【０００４】また我々は特開平６−２６０６８０号公報
において、ＺｎとＳｉとをドープしたｎ型ＩｎＧａＮ層
を活性層とするダブルへテロ構造の青色ＬＥＤを開示
し、好ましくＺｎよりもＳｉを多くドープしてＩｎＧａ
Ｎをｎ型とする技術を示した。
において、ＺｎとＳｉとをドープしたｎ型ＩｎＧａＮ層
を活性層とするダブルへテロ構造の青色ＬＥＤを開示
し、好ましくＺｎよりもＳｉを多くドープしてＩｎＧａ
Ｎをｎ型とする技術を示した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記青
色ＬＥＤは電流値の増加によりＬＥＤの発光光度が飽和
してしまうという問題があった。光度が飽和すると、例
えば電流値でＬＥＤ光度を制御するディスプレイ等に、
窒化物半導体よりなる青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを用いた
場合、色調を合わせるのが困難となる。
色ＬＥＤは電流値の増加によりＬＥＤの発光光度が飽和
してしまうという問題があった。光度が飽和すると、例
えば電流値でＬＥＤ光度を制御するディスプレイ等に、
窒化物半導体よりなる青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを用いた
場合、色調を合わせるのが困難となる。
【０００６】従って本発明はこのような事情を鑑みて成
されたものであり、その目的とするところは、電流の増
加に比例して光度が増加する窒化物半導体ＬＥＤを実現
することにある。
されたものであり、その目的とするところは、電流の増
加に比例して光度が増加する窒化物半導体ＬＥＤを実現
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】我々は、ｐ型ドーパント
とｎ型ドーパントとがドープされたＩｎとＧａとを含む
ｎ型窒化物半導体を活性層とするＬＥＤの特性につい
て、種々の実験を繰り返し観察を重ねたところ、ＬＥＤ
にある一定以上の電流値を与えた際に、特定の波長領域
で発光するＩｎＧａＮのバンド間発光にその原因がある
ことを突き止め本発明を成すに至った。即ち、本発明の
窒化物半導体ＬＥＤは、少なくともｎ型ドーパントと、
ｐ型ドーパントとがドープされたｎ型ＩｎXＡｌYＧａ
1-X-YＮ（０＜X＜０．５、０≦Y、X＋Y＜１、以下、特
に断りのない限り、活性層の組成はＩｎXＧａ1-XＮと記
載する。）を活性層としたダブルへテロ構造の窒化物半
導体発光ダイオードにおいて、前記発光ダイオードは順
方向電流４０ｍＡにおける発光において、４３０ｎｍ〜
５５０ｎｍに第一の発光ピークを有し、３６０ｎｍ〜４
５０ｎｍの間に第二の発光ピークを有し、第二の発光ピ
ークの強度が第一の発光ピークの強度の５０％以下であ
ることを特徴とする。ｎ型ＩｎXＧａ1-XＮのX値は０＜X
≦１の範囲で発光色を紫色から赤色まで自由に変えるこ
とができるが、ＩｎXＧａ1-XＮはX値を増加させるに従
い、結晶性に優れた半導体が得られにくいので、０＜X
＜０．５の範囲に調整する必要がある。また、X値が
０．５以上であると、ＩｎＧａＮのバンドギャップエネ
ルギーの関係から、第１の発光ピークが５５０ｎｍ以下
のＬＥＤが得られにくい。そのためX値は０．５未満と
した。またＩｎXＧａ1-XＮはその組成中にＡｌを含んだ
四元混晶としてもよいが、Ａｌを含有することにより結
晶性が悪くなる傾向にあるので三元混晶のＩｎＧａＮで
ある方がより好ましい。
とｎ型ドーパントとがドープされたＩｎとＧａとを含む
ｎ型窒化物半導体を活性層とするＬＥＤの特性につい
て、種々の実験を繰り返し観察を重ねたところ、ＬＥＤ
にある一定以上の電流値を与えた際に、特定の波長領域
で発光するＩｎＧａＮのバンド間発光にその原因がある
ことを突き止め本発明を成すに至った。即ち、本発明の
窒化物半導体ＬＥＤは、少なくともｎ型ドーパントと、
ｐ型ドーパントとがドープされたｎ型ＩｎXＡｌYＧａ
1-X-YＮ（０＜X＜０．５、０≦Y、X＋Y＜１、以下、特
に断りのない限り、活性層の組成はＩｎXＧａ1-XＮと記
載する。）を活性層としたダブルへテロ構造の窒化物半
導体発光ダイオードにおいて、前記発光ダイオードは順
方向電流４０ｍＡにおける発光において、４３０ｎｍ〜
５５０ｎｍに第一の発光ピークを有し、３６０ｎｍ〜４
５０ｎｍの間に第二の発光ピークを有し、第二の発光ピ
ークの強度が第一の発光ピークの強度の５０％以下であ
ることを特徴とする。ｎ型ＩｎXＧａ1-XＮのX値は０＜X
≦１の範囲で発光色を紫色から赤色まで自由に変えるこ
とができるが、ＩｎXＧａ1-XＮはX値を増加させるに従
い、結晶性に優れた半導体が得られにくいので、０＜X
＜０．５の範囲に調整する必要がある。また、X値が
０．５以上であると、ＩｎＧａＮのバンドギャップエネ
ルギーの関係から、第１の発光ピークが５５０ｎｍ以下
のＬＥＤが得られにくい。そのためX値は０．５未満と
した。またＩｎXＧａ1-XＮはその組成中にＡｌを含んだ
四元混晶としてもよいが、Ａｌを含有することにより結
晶性が悪くなる傾向にあるので三元混晶のＩｎＧａＮで
ある方がより好ましい。
【０００８】また前記ＬＥＤは、第二の発光ピークの強
度が第一の発光ピークの強度の２５％以下であることを
特徴とする。２５％以下にすると、さらに発光強度のリ
ニアリティーがよくなる。
度が第一の発光ピークの強度の２５％以下であることを
特徴とする。２５％以下にすると、さらに発光強度のリ
ニアリティーがよくなる。
【０００９】前記ＬＥＤは、活性層中のｐ型ドーパント
のｎ型ドーパントに対する濃度比が１／１０（［ｐ］／
［ｎ］）以下にあり、ＩｎXＧａ1-XＮ中のX値が０＜X≦
０．３の範囲にあることを特徴とする。具体的にはｐ型
ドーパントの濃度は１×１０ 16／cm3〜１×１０21／cm3
の範囲に調整し、ｎ型ドーパントの濃度は１×１０17／
cm3〜１×１０21／cm3の範囲に調整することにより、発
光強度の大きいＬＥＤを作成することができ、しかも両
ドーパントのドープ量を適宜調整することにより、Ｉｎ
XＧａ1-XＮ層をｎ型とした活性層を実現できる。さらに
好ましく、両ドーパントの濃度比を前記濃度範囲内にお
いて、１／１０以下に調整すると容易に第一の発光ピー
クを大きくして、第二の発光ピークを小さくすることが
できる。また、X値は０＜X≦０．３の範囲に調整する
と、結晶性に優れた活性層が得られ、しかも第一の発光
ピークを４３０〜５５０ｎｍの範囲に容易に調節でき
る。
のｎ型ドーパントに対する濃度比が１／１０（［ｐ］／
［ｎ］）以下にあり、ＩｎXＧａ1-XＮ中のX値が０＜X≦
０．３の範囲にあることを特徴とする。具体的にはｐ型
ドーパントの濃度は１×１０ 16／cm3〜１×１０21／cm3
の範囲に調整し、ｎ型ドーパントの濃度は１×１０17／
cm3〜１×１０21／cm3の範囲に調整することにより、発
光強度の大きいＬＥＤを作成することができ、しかも両
ドーパントのドープ量を適宜調整することにより、Ｉｎ
XＧａ1-XＮ層をｎ型とした活性層を実現できる。さらに
好ましく、両ドーパントの濃度比を前記濃度範囲内にお
いて、１／１０以下に調整すると容易に第一の発光ピー
クを大きくして、第二の発光ピークを小さくすることが
できる。また、X値は０＜X≦０．３の範囲に調整する
と、結晶性に優れた活性層が得られ、しかも第一の発光
ピークを４３０〜５５０ｎｍの範囲に容易に調節でき
る。
【００１０】また本発明のＬＥＤは活性層のｎ型ドーパ
ントがＳｉであり、ｐ型ドーパントがＺｎであることを
特徴とする。活性層のドーパントをＺｎとＳｉとに特定
した場合においても、ドーパントの濃度は前記したよう
に、Ｚｎは１×１０16／cm3〜１×１０21／cm3の範囲に
調整し、Ｓｉの濃度は１×１０17／cm3〜１×１０21／c
m3の範囲に調整すると高輝度のＬＥＤが得られ、濃度比
をＺｎ／Ｓｉで１／１０以下にすると、容易に第一の発
光ピークを大きくして第二の発光ピークを小さくでき
る。
ントがＳｉであり、ｐ型ドーパントがＺｎであることを
特徴とする。活性層のドーパントをＺｎとＳｉとに特定
した場合においても、ドーパントの濃度は前記したよう
に、Ｚｎは１×１０16／cm3〜１×１０21／cm3の範囲に
調整し、Ｓｉの濃度は１×１０17／cm3〜１×１０21／c
m3の範囲に調整すると高輝度のＬＥＤが得られ、濃度比
をＺｎ／Ｓｉで１／１０以下にすると、容易に第一の発
光ピークを大きくして第二の発光ピークを小さくでき
る。
【００１１】
【作用】図１に本発明のＬＥＤの発光スペクトルを示
す。これはＺｎ濃度をＳｉ濃度のの１／１０以下とした
ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎを活性層とする青色ＬＥＤを４
０ｍＡで発光させた場合のスペクトルを示している。ま
た比較として、図２に従来のＬＥＤの発光スペクトルを
示す。これはＳｉとＺｎとを同濃度でドープしたｎ型Ｉ
ｎ0.05Ｇａ0.95Ｎを活性層とする青色ＬＥＤを同じく４
０ｍＡで発光させた場合のスペクトルを示している。こ
れらの青色ＬＥＤは４５０ｎｍに主発光ピーク（第一の
発光ピーク）を有しており、次に３８５ｎｍ付近に第二
の発光ピークを有している。第一の発光ピークはＺｎと
Ｓｉとに関係したピークであり、第二の発光ピークはＩ
ｎＧａＮのバンド間発光に関係したピークである。
す。これはＺｎ濃度をＳｉ濃度のの１／１０以下とした
ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎを活性層とする青色ＬＥＤを４
０ｍＡで発光させた場合のスペクトルを示している。ま
た比較として、図２に従来のＬＥＤの発光スペクトルを
示す。これはＳｉとＺｎとを同濃度でドープしたｎ型Ｉ
ｎ0.05Ｇａ0.95Ｎを活性層とする青色ＬＥＤを同じく４
０ｍＡで発光させた場合のスペクトルを示している。こ
れらの青色ＬＥＤは４５０ｎｍに主発光ピーク（第一の
発光ピーク）を有しており、次に３８５ｎｍ付近に第二
の発光ピークを有している。第一の発光ピークはＺｎと
Ｓｉとに関係したピークであり、第二の発光ピークはＩ
ｎＧａＮのバンド間発光に関係したピークである。
【００１２】図２の従来のＬＥＤは４０ｍＡでの第二の
発光ピーク強度が、既に第一の発光ピーク強度の５０％
を超えている。このようなＬＥＤは、４０ｍＡから後、
電流値を増加させるに従い、第二の発光ピーク強度がさ
らに増大して、逆に第一の発光ピークの強度が減少す
る。第二の発光ピークは紫外〜紫色発光であり、視感度
が非常に悪い。このため発光光度には全く寄与せず、第
一の発光ピークが弱くなり、第二の発光ピークが強くな
ると光度は低下する。従って、光度が飽和して後、さら
に光度が減少するのである。逆に、第二の発光ピークが
４５０ｎｍよりも長くなると発光色の視感度がよくな
り、さらに第二の発光ピークの強度が弱くなるため、光
度が低下することがほとんど無い。
発光ピーク強度が、既に第一の発光ピーク強度の５０％
を超えている。このようなＬＥＤは、４０ｍＡから後、
電流値を増加させるに従い、第二の発光ピーク強度がさ
らに増大して、逆に第一の発光ピークの強度が減少す
る。第二の発光ピークは紫外〜紫色発光であり、視感度
が非常に悪い。このため発光光度には全く寄与せず、第
一の発光ピークが弱くなり、第二の発光ピークが強くな
ると光度は低下する。従って、光度が飽和して後、さら
に光度が減少するのである。逆に、第二の発光ピークが
４５０ｎｍよりも長くなると発光色の視感度がよくな
り、さらに第二の発光ピークの強度が弱くなるため、光
度が低下することがほとんど無い。
【００１３】一方、本発明のＬＥＤは４０ｍＡでの第二
の発光ピーク強度が、第一の発光ピーク強度の２５％以
下である。このＬＥＤは４０ｍＡから後、電流を増加さ
せるに従い、第二の発光ピークの強度は上昇するが従来
のＬＥＤに比べてその割合が非常に少ない。さらに、第
一の発光ピークの強度が減少せずに増加する。従って、
電流値を上げても光度が飽和すること無く、ほぼ直線的
に増加する。
の発光ピーク強度が、第一の発光ピーク強度の２５％以
下である。このＬＥＤは４０ｍＡから後、電流を増加さ
せるに従い、第二の発光ピークの強度は上昇するが従来
のＬＥＤに比べてその割合が非常に少ない。さらに、第
一の発光ピークの強度が減少せずに増加する。従って、
電流値を上げても光度が飽和すること無く、ほぼ直線的
に増加する。
【００１４】図３は本発明のＬＥＤと従来のＬＥＤの光
度を比較して示す図である。これは４０ｍＡにおいて、
第二の発光ピーク（３８５ｎｍ）の強度が、第一の発光
ピーク（４５０ｎｍ）の強度の２５％以下の本発明のＬ
ＥＤ（ａ）と、２５％〜５０％以下の本発明のＬＥＤ
（ｂ）と、５０％を超える従来のＬＥＤ（ｃ）とを、０
〜１２０ｍＡまで電流値を変えて点灯させ、電流値によ
るそれぞれのＬＥＤの光度の変化を示している。
度を比較して示す図である。これは４０ｍＡにおいて、
第二の発光ピーク（３８５ｎｍ）の強度が、第一の発光
ピーク（４５０ｎｍ）の強度の２５％以下の本発明のＬ
ＥＤ（ａ）と、２５％〜５０％以下の本発明のＬＥＤ
（ｂ）と、５０％を超える従来のＬＥＤ（ｃ）とを、０
〜１２０ｍＡまで電流値を変えて点灯させ、電流値によ
るそれぞれのＬＥＤの光度の変化を示している。
【００１５】この図に示すように、従来のＬＥＤでは比
例的に増加していた光度が４０ｍＡ付近から減少し始
め、１００ｍＡではすでに最大光度より減少している。
一方、本発明のＬＥＤでは、電流値の増加に対しほぼ直
線的に光度が増大しており、特に第二の発光ピーク強度
が１／４以下のＬＥＤでは１２０ｍＡまで比例して光度
が増加している。
例的に増加していた光度が４０ｍＡ付近から減少し始
め、１００ｍＡではすでに最大光度より減少している。
一方、本発明のＬＥＤでは、電流値の増加に対しほぼ直
線的に光度が増大しており、特に第二の発光ピーク強度
が１／４以下のＬＥＤでは１２０ｍＡまで比例して光度
が増加している。
【００１６】このように、本発明のＬＥＤではＩｎＧａ
Ｎによるバンド間発光のピーク強度が小さいために、Ｚ
ｎ、およびＳｉによる発光ピークが強度が減少すること
無く増加するので、ＬＥＤ光度を比例的に増加させるこ
とが可能である。なおこれらの図はＺｎと、Ｓｉとにつ
いて述べたものであるが、他のｐ型ドーパント、例えば
Ｃｄ、Ｍｇ等、ｎ型ドーパント、例えばＧｅ、Ｃ等につ
いても同様の傾向があることを確認した。
Ｎによるバンド間発光のピーク強度が小さいために、Ｚ
ｎ、およびＳｉによる発光ピークが強度が減少すること
無く増加するので、ＬＥＤ光度を比例的に増加させるこ
とが可能である。なおこれらの図はＺｎと、Ｓｉとにつ
いて述べたものであるが、他のｐ型ドーパント、例えば
Ｃｄ、Ｍｇ等、ｎ型ドーパント、例えばＧｅ、Ｃ等につ
いても同様の傾向があることを確認した。
【００１７】
【実施例】以下、有機金属気相成長法により本発明のＬ
ＥＤを製造する方法について述べる。
ＥＤを製造する方法について述べる。
【００１８】［実施例１］よく洗浄したサファイア基板
を反応容器内にセットし、反応容器内を水素で十分置換
した後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃ま
で上昇させサファイア基板のクリーニングを行う。
を反応容器内にセットし、反応容器内を水素で十分置換
した後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃ま
で上昇させサファイア基板のクリーニングを行う。
【００１９】続いて、温度を５１０℃まで下げ、キャリ
アガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメ
チルガリウム）とを用い、サファイア基板上にＧａＮよ
りなるバッファ層を約２００オングストロームの膜厚で
成長させる。
アガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメ
チルガリウム）とを用い、サファイア基板上にＧａＮよ
りなるバッファ層を約２００オングストロームの膜厚で
成長させる。
【００２０】バッファ層成長後、ＴＭＧのみ止めて、温
度を１０３０℃まで上昇させる。１０３０℃になった
ら、同じく原料ガスにＴＭＧとアンモニアガス、ドーパ
ントガスにシランガスを用い、ｎ型クラッド層としてＳ
ｉを１×１０20／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ層を４μｍ
成長させる。
度を１０３０℃まで上昇させる。１０３０℃になった
ら、同じく原料ガスにＴＭＧとアンモニアガス、ドーパ
ントガスにシランガスを用い、ｎ型クラッド層としてＳ
ｉを１×１０20／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ層を４μｍ
成長させる。
【００２１】ｎ型ＧａＮ層成長後、原料ガス、ドーパン
トガスを止め、温度を８００℃にして、原料ガスにＴＭ
ＧとＴＭＩ（トリメチルインジウム）とアンモニア、ド
ーパントガスにシランガスとＤＥＺ（ジエチルジンク）
とを用い、活性層としてＳｉを５×１０20／cm3、Ｚｎ
を１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ
層を２００オングストローム成長させる。
トガスを止め、温度を８００℃にして、原料ガスにＴＭ
ＧとＴＭＩ（トリメチルインジウム）とアンモニア、ド
ーパントガスにシランガスとＤＥＺ（ジエチルジンク）
とを用い、活性層としてＳｉを５×１０20／cm3、Ｚｎ
を１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ
層を２００オングストローム成長させる。
【００２２】次に、原料ガス、ドーパントガスを止め、
再び温度を１０２０℃まで上昇させ、原料ガスにＴＭ
Ｇ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、アンモニア、
ドーパントガスにＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマ
グネシウム）を用い、ｐ型クラッド層としてＭｇを２×
１０19／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層を０．
２μｍ成長させる。
再び温度を１０２０℃まで上昇させ、原料ガスにＴＭ
Ｇ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、アンモニア、
ドーパントガスにＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマ
グネシウム）を用い、ｐ型クラッド層としてＭｇを２×
１０19／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層を０．
２μｍ成長させる。
【００２３】ＴＭＡガスを止め、続いてｐ型コンタクト
層として、Ｍｇを１×１０19／cm3ドープしたｐ型Ｇａ
Ｎ層を０．４μｍ成長させる。
層として、Ｍｇを１×１０19／cm3ドープしたｐ型Ｇａ
Ｎ層を０．４μｍ成長させる。
【００２４】ｐ型ＧａＮ層成長後、基板を反応容器から
取り出し、アニーリング装置にて窒素雰囲気中、７００
℃で２０分間アニーリングを行い、ｐ型クラッド層、ｐ
型コンタクト層をさらに低抵抗化する。
取り出し、アニーリング装置にて窒素雰囲気中、７００
℃で２０分間アニーリングを行い、ｐ型クラッド層、ｐ
型コンタクト層をさらに低抵抗化する。
【００２５】以上のようにして得られたウエハーのｐ型
コンタクト層、ｐ型クラッド層、および活性層の一部を
エッチングにより取り除き、ｎ型ＧａＮ層を露出させ、
ｐ型コンタクト層と、ｎ型ＧａＮ層とにオーミック電極
を設け、３５０μｍ角のチップにカットした後、常法に
従いＬＥＤとした。
コンタクト層、ｐ型クラッド層、および活性層の一部を
エッチングにより取り除き、ｎ型ＧａＮ層を露出させ、
ｐ型コンタクト層と、ｎ型ＧａＮ層とにオーミック電極
を設け、３５０μｍ角のチップにカットした後、常法に
従いＬＥＤとした。
【００２６】このＬＥＤを順方向電流４０ｍＡで発光さ
せ、そのスペクトルを測定したところ、第一の発光ピー
クが４５０ｎｍ、第二の発光ピークが３８５ｎｍにあ
り、第二の発光ピーク強度が第一の発光ピーク強度の５
％であった。次に、このＬＥＤを２０ｍＡで発光光度を
測定したところ１．２ｃｄあり、１２０ｍＡでは７．１
ｃｄと、光度が電流に対してほぼ比例関係を示した。
せ、そのスペクトルを測定したところ、第一の発光ピー
クが４５０ｎｍ、第二の発光ピークが３８５ｎｍにあ
り、第二の発光ピーク強度が第一の発光ピーク強度の５
％であった。次に、このＬＥＤを２０ｍＡで発光光度を
測定したところ１．２ｃｄあり、１２０ｍＡでは７．１
ｃｄと、光度が電流に対してほぼ比例関係を示した。
【００２７】［実施例２］活性層の組成をＩｎ0.15Ｇａ
0.85Ｎ層とする他は実施例１と同様にして青色ＬＥＤを
得た。このＬＥＤは４０ｍＡにおいて第一の発光ピーク
が４９０ｎｍ、第二の発光ピークが４００ｎｍにあり、
第二の発光ピークの強度は第一の発光ピーク１０％であ
った。次にこのＬＥＤを２０ｍＡで光度測定したところ
１．５ｃｄあり、１２０ｍＡでは９ｃｄと比例関係を示
した。
0.85Ｎ層とする他は実施例１と同様にして青色ＬＥＤを
得た。このＬＥＤは４０ｍＡにおいて第一の発光ピーク
が４９０ｎｍ、第二の発光ピークが４００ｎｍにあり、
第二の発光ピークの強度は第一の発光ピーク１０％であ
った。次にこのＬＥＤを２０ｍＡで光度測定したところ
１．５ｃｄあり、１２０ｍＡでは９ｃｄと比例関係を示
した。
【００２８】［実施例３］活性層の組成をＩｎ0.3Ｇａ
0.7Ｎ層とする他は実施例１と同様にして青色ＬＥＤを
得た。このＬＥＤは４０ｍＡにおいて第一の発光ピーク
が５５０ｎｍ、第二の発光ピークが４５０ｎｍにあり、
第二の発光ピークの強度は第一の発光ピークの１５％で
あった。次にこのＬＥＤを２０ｍＡで光度測定したとこ
ろ、２．０ｃｄあり、１２０ｍＡでは１１．９ｃｄと比
例関係を示した。
0.7Ｎ層とする他は実施例１と同様にして青色ＬＥＤを
得た。このＬＥＤは４０ｍＡにおいて第一の発光ピーク
が５５０ｎｍ、第二の発光ピークが４５０ｎｍにあり、
第二の発光ピークの強度は第一の発光ピークの１５％で
あった。次にこのＬＥＤを２０ｍＡで光度測定したとこ
ろ、２．０ｃｄあり、１２０ｍＡでは１１．９ｃｄと比
例関係を示した。
【００２９】［実施例４］実施例１において、活性層の
ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層のＳｉ濃度を１×１０ 19／cm
3として、Ｚｎ濃度を１×１０18／cm3とする他は同様に
して青色ＬＥＤを得た。このＬＥＤは４０ｍＡにおいて
第一の発光ピークが４５０ｎｍ、第二の発光ピークが３
８５ｎｍにあり、第二の発光ピーク強度が第一の発光ピ
ーク強度の２６％であった。次に、このＬＥＤを２０ｍ
Ａで光度測定したところ、１．０ｃｄあり、８０ｍＡで
３．８ｃｄと、ここまでほぼ比例関係を示し、１２０ｍ
Ａで４．９ｃｄであった。
ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層のＳｉ濃度を１×１０ 19／cm
3として、Ｚｎ濃度を１×１０18／cm3とする他は同様に
して青色ＬＥＤを得た。このＬＥＤは４０ｍＡにおいて
第一の発光ピークが４５０ｎｍ、第二の発光ピークが３
８５ｎｍにあり、第二の発光ピーク強度が第一の発光ピ
ーク強度の２６％であった。次に、このＬＥＤを２０ｍ
Ａで光度測定したところ、１．０ｃｄあり、８０ｍＡで
３．８ｃｄと、ここまでほぼ比例関係を示し、１２０ｍ
Ａで４．９ｃｄであった。
【００３０】［実施例５］実施例３において、活性層の
Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ層のＳｉ濃度を１×１０19／cm 3とし
て、Ｚｎ濃度を１×１０18／cm3とする他は同様にして
緑色ＬＥＤを得た。このＬＥＤは４０ｍＡにおいて第一
の発光ピークが５５０ｎｍ、第二の発光ピークが４５０
ｎｍにあり、第二の発光ピークの強度は第一の発光ピー
クの４０％であった。次に、このＬＥＤを２０ｍＡで光
度測定したところ、１．５ｃｄあり、８０ｍＡで５．８
ｃｄと、ここまでほぼ比例関係を示し、１２０ｍＡにお
いて７．４ｃｄであった。
Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ層のＳｉ濃度を１×１０19／cm 3とし
て、Ｚｎ濃度を１×１０18／cm3とする他は同様にして
緑色ＬＥＤを得た。このＬＥＤは４０ｍＡにおいて第一
の発光ピークが５５０ｎｍ、第二の発光ピークが４５０
ｎｍにあり、第二の発光ピークの強度は第一の発光ピー
クの４０％であった。次に、このＬＥＤを２０ｍＡで光
度測定したところ、１．５ｃｄあり、８０ｍＡで５．８
ｃｄと、ここまでほぼ比例関係を示し、１２０ｍＡにお
いて７．４ｃｄであった。
【００３１】［実施例６］実施例１において、活性層の
ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層を成長する際、ゲルマンガス
と、ジエチルカドミウムを用いて、Ｇｅ濃度を１×１０
19／cm3として、Ｃｄ濃度を５×１０17／cm3とする他は
同様にして青色ＬＥＤを得た。このＬＥＤは４０ｍＡに
おいて第一の発光ピークが４７０ｎｍ、第二の発光ピー
クが３８５ｎｍにあり、第二の発光ピーク強度が第一の
発光ピーク強度の３０％であった。次に、このＬＥＤを
２０ｍＡで光度測定したところ、０．９ｃｄあり、８０
ｍＡで３．０ｃｄと、ここまでほぼ比例関係を示し、１
２０ｍＡで４．５ｃｄであった。
ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層を成長する際、ゲルマンガス
と、ジエチルカドミウムを用いて、Ｇｅ濃度を１×１０
19／cm3として、Ｃｄ濃度を５×１０17／cm3とする他は
同様にして青色ＬＥＤを得た。このＬＥＤは４０ｍＡに
おいて第一の発光ピークが４７０ｎｍ、第二の発光ピー
クが３８５ｎｍにあり、第二の発光ピーク強度が第一の
発光ピーク強度の３０％であった。次に、このＬＥＤを
２０ｍＡで光度測定したところ、０．９ｃｄあり、８０
ｍＡで３．０ｃｄと、ここまでほぼ比例関係を示し、１
２０ｍＡで４．５ｃｄであった。
【００３２】［比較例１］実施例１において、Ｓｉ濃度
を１×１０19／cm3、Ｚｎ濃度を５×１０18／cm3とする
他は同様にして青色発光ダイオードを得た。このＬＥＤ
の第一の発光ピークは４５０ｎｍ、第二の発光ピークは
３８５ｎｍであり、その第一の発光ピークと第二の発光
ピークの強度比は、２０ｍＡにおいては第二の発光ピー
ク強度が第一の発光ピーク強度の３４％であったが、４
０ｍＡにおいては５５％となった。次に、このＬＥＤを
２０ｍＡで発光光度を測定したところ１．１ｃｄあり、
６０ｍＡでは３．１ｃｄと比例関係を示したが、１２０
ｍＡでは１．６ｃｄしかなかった。
を１×１０19／cm3、Ｚｎ濃度を５×１０18／cm3とする
他は同様にして青色発光ダイオードを得た。このＬＥＤ
の第一の発光ピークは４５０ｎｍ、第二の発光ピークは
３８５ｎｍであり、その第一の発光ピークと第二の発光
ピークの強度比は、２０ｍＡにおいては第二の発光ピー
ク強度が第一の発光ピーク強度の３４％であったが、４
０ｍＡにおいては５５％となった。次に、このＬＥＤを
２０ｍＡで発光光度を測定したところ１．１ｃｄあり、
６０ｍＡでは３．１ｃｄと比例関係を示したが、１２０
ｍＡでは１．６ｃｄしかなかった。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＬＥＤは
電流値を増加しても光度が低下することがない。従って
実用的な電流値１０ｍＡ〜１２０ｍＡの範囲でＬＥＤを
用いるには非常に好適である。特に１０ｍＡ〜１００ｍ
Ａ範囲でのパルス電流で光度を制御しているＬＥＤディ
スプレイに使用すると、色調が制御しやすく、所望の色
が実現可能となる。さらにまた短波長側の発光強度が小
さいので、ＬＥＤのモールド樹脂を劣化させることが少
ないという副次的効果も得られる。
電流値を増加しても光度が低下することがない。従って
実用的な電流値１０ｍＡ〜１２０ｍＡの範囲でＬＥＤを
用いるには非常に好適である。特に１０ｍＡ〜１００ｍ
Ａ範囲でのパルス電流で光度を制御しているＬＥＤディ
スプレイに使用すると、色調が制御しやすく、所望の色
が実現可能となる。さらにまた短波長側の発光強度が小
さいので、ＬＥＤのモールド樹脂を劣化させることが少
ないという副次的効果も得られる。
【図１】 本発明の一実施例のＬＥＤの発光スペクトル
を表す図。
を表す図。
【図２】 従来のＬＥＤの発光スペクトルを表す図。
【図３】 電流値とＬＥＤ光度との関係を、本発明のＬ
ＥＤと従来のＬＥＤとで比較して示す図。
ＥＤと従来のＬＥＤとで比較して示す図。
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくともｎ型ドーパントと、ｐ型ドー
パントとがドープされたｎ型ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ
（０＜X＜０．５、０≦Y、X＋Y＜１）を活性層としたダ
ブルへテロ構造の窒化物半導体発光ダイオードにおい
て、前記発光ダイオードは順方向電流４０ｍＡにおける
発光において、４３０ｎｍ〜５５０ｎｍに第一の発光ピ
ークを有し、３６０ｎｍ〜４５０ｎｍの間に第二の発光
ピークを有し、第二の発光ピークの強度が第一の発光ピ
ークの強度の５０％以下であることを特徴とする窒化物
半導体発光ダイオード。 - 【請求項２】 前記発光ダイオードは、第二の発光ピー
クの強度が第一の発光ピークの強度の２５％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光ダ
イオード。 - 【請求項３】 前記発光ダイオードは、活性層中のｐ型
ドーパントのｎ型ドーパントに対する濃度比が１／１０
（［ｐ］／［ｎ］）以下にあり、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-Y
Ｎ中のX値が０＜X≦０．３の範囲にあることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体発光ダ
イオード。 - 【請求項４】 前記ｎ型ドーパントがＳｉであり、前記
ｐ型ドーパントがＺｎであることを特徴とする請求項１
乃至請求項３の内のいずれか一項に記載の窒化物半導体
発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22908095A JP2790242B2 (ja) | 1994-10-07 | 1995-09-06 | 窒化物半導体発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24358194 | 1994-10-07 | ||
| JP6-243581 | 1994-10-07 | ||
| JP22908095A JP2790242B2 (ja) | 1994-10-07 | 1995-09-06 | 窒化物半導体発光ダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162671A JPH08162671A (ja) | 1996-06-21 |
| JP2790242B2 true JP2790242B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=26528626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22908095A Expired - Fee Related JP2790242B2 (ja) | 1994-10-07 | 1995-09-06 | 窒化物半導体発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2790242B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6958497B2 (en) | 2001-05-30 | 2005-10-25 | Cree, Inc. | Group III nitride based light emitting diode structures with a quantum well and superlattice, group III nitride based quantum well structures and group III nitride based superlattice structures |
| US7692182B2 (en) | 2001-05-30 | 2010-04-06 | Cree, Inc. | Group III nitride based quantum well light emitting device structures with an indium containing capping structure |
| EP1433831B1 (en) | 2002-03-22 | 2018-06-06 | Nichia Corporation | Nitride phosphor and method for preparation thereof, and light emitting device |
| US7534633B2 (en) | 2004-07-02 | 2009-05-19 | Cree, Inc. | LED with substrate modifications for enhanced light extraction and method of making same |
| US7769066B2 (en) | 2006-11-15 | 2010-08-03 | Cree, Inc. | Laser diode and method for fabricating same |
| US7834367B2 (en) | 2007-01-19 | 2010-11-16 | Cree, Inc. | Low voltage diode with reduced parasitic resistance and method for fabricating |
| US8519437B2 (en) | 2007-09-14 | 2013-08-27 | Cree, Inc. | Polarization doping in nitride based diodes |
| US9012937B2 (en) | 2007-10-10 | 2015-04-21 | Cree, Inc. | Multiple conversion material light emitting diode package and method of fabricating same |
| US8575592B2 (en) | 2010-02-03 | 2013-11-05 | Cree, Inc. | Group III nitride based light emitting diode structures with multiple quantum well structures having varying well thicknesses |
| JP2013106550A (ja) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Sharp Corp | 植物育成用照明装置 |
-
1995
- 1995-09-06 JP JP22908095A patent/JP2790242B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08162671A (ja) | 1996-06-21 |
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