JP4084787B2 - Gallium nitride light emitting diode - Google Patents
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Description
本発明は窒化ガリウム系発光ダイオードに係り、特にp型クラッド層の窒化アルミニウムインジウム(Alx In1-x N)材料により格子定数と窒化ガリウム(GaN)材料の相互マッチングの目的を達成し、エピタキシャル結晶の不良の特性を防止した窒化ガリウム系発光ダイオードに関する。 The present invention relates to a gallium nitride-based light emitting diode, and in particular, achieves an object of mutual matching between a lattice constant and a gallium nitride (GaN) material by using an aluminum indium nitride (Al x In 1-x N) material of a p-type cladding layer. The present invention relates to a gallium nitride-based light-emitting diode that prevents the characteristics of crystal defects.
周知の技術の窒化インジウムガリウム(InGaN)/窒化ガリウム(GaN)多重量子井戸発光ダイオード(MQW LEDs)構造は、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)をクラッド層とし、窒化インジウムガリウム(InGaN)活性発光層を被覆並びに保護している。しかし、実際の操作を観察するとこれには多くの欠点があることが分かる。例えば、最も厳重な二項は以下のとおりである。まず、その格子定数と窒化インジウムガリウム/窒化ガリウム多重量子井戸発光ダイオード構造の距離の差は非常に大きく、圧電電界効果(piezo−electrical field effect)による機械応力(stress)過大を形成しやすく、これがエピタキシャル結晶自身の発光特性に影響を与え、更にはエピタキシャル結晶自身を破壊することさえある。次に、クラッド層窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)は摂氏1000度以上で成長させなければ良好なエピタキシャル特性を得られず、活性発光層の窒化インジウムガリウム(InGaN)/窒化ガリウム(GaN)多重量子井戸成長温度は約摂氏700度から850度であり、このため、活性発光層が摂氏1000度以上に温度上昇する時、それ自身の低温成長した多重量子井戸構造が破壊されやすく、これにより発光ダイオード(MQW LEDs)構造の発光効率に影響が生じる。 The well-known indium gallium nitride (InGaN) / gallium nitride (GaN) multiple quantum well light emitting diode (MQW LEDs) structure has a p-type aluminum gallium nitride (AlGaN) cladding layer and an indium gallium nitride (InGaN) active light emitting layer. Is covered and protected. However, observing the actual operation reveals that there are many drawbacks. For example, the most stringent two terms are as follows. First, the difference between the lattice constant and the distance between the indium gallium nitride / gallium nitride multiple quantum well light emitting diode structure is very large, and it is easy to form an excessive mechanical stress due to the piezoelectric field effect (piezo-electric field effect). It affects the light emission characteristics of the epitaxial crystal itself, and even destroys the epitaxial crystal itself. Next, if the clad layer aluminum gallium nitride (AlGaN) is not grown at 1000 degrees Celsius or higher, good epitaxial characteristics cannot be obtained, and indium gallium nitride (InGaN) / gallium nitride (GaN) multiple quantum well growth of the active light emitting layer The temperature is about 700 to 850 degrees Celsius. Therefore, when the active light emitting layer is heated to 1000 degrees Celsius or more, its own low-temperature grown multiple quantum well structure is easily destroyed. The light emission efficiency of the (LEDs) structure is affected.
上述の問題を鑑み、本発明は格子定数相互マッチングの技術を利用し、窒化ガリウム系発光ダイオードを製造し、それは従来の技術により製造した窒化ガリウム系発光ダイオードの欠点と比較すると、多くの進歩した機能を達成するものとする。 In view of the above problems, the present invention uses a lattice constant mutual matching technique to manufacture a gallium nitride based light emitting diode, which is much advanced compared to the shortcomings of gallium nitride based light emitting diodes manufactured by conventional techniques. A function shall be achieved.
図1は三族窒化物(III−nitride)材料を発光ダイオードに応用した格子マッチングライン表示図である。三族窒化物は広いエネルギーギャップの特性を有し(Eg(AIN) =6.3eV;Eg(GaN) =3.4eV;Eg(InN) =0.7eV)、波長カバー範囲は紫外光から赤光であり、窒化ガリウム(GaN)の格子定数a0 は3.18Åであり、図1より本発明の技術思想が分かる。 FIG. 1 is a lattice matching line display diagram in which a III-nitride material is applied to a light emitting diode. The group III nitride has a wide energy gap characteristic (Eg (AIN) = 6.3 eV; Eg ( GaN) = 3.4 eV; Eg (InN) = 0.7 eV), and the wavelength cover range is from ultraviolet light to red. It is light, and the lattice constant a 0 of gallium nitride (GaN) is 3.18Å, and the technical idea of the present invention can be seen from FIG.
本発明の目的は、窒化アルミニウムインジウム(Alx In1-x N)材料を採用し、その格子定数と窒化ガリウム(GaN)材料の相互マッチングの目的を達成し、エピタキシャル成長時に、発生する応力過大により形成されるエピタキシャル不良の特性を防止できるようにすることにある。更に、図1から本発明のもう一つの目的も明らかに示される。即ち、窒化アルミニウムインジウム(Alx In1-x N)材料のエネルギーギャップは窒化ガリウム(GaN)材料より大きく、もしp型クラッド層とすれば電子オーバーフローを防止できることを利用し、電子電動対の発光層での結合の確率を増して、良好な電気特性を具備させ、並びに窒化アルミニウムインジウム(Alx In1-x N)をp型被覆層として、その有する広いエネルギーギャップの特性により有効に光子に対して極限(confinement)を形成して、最終的に発光効率を高められるようにすることにある。本発明の第3の目的は、窒化アルミニウムインジウム(Alx In1-x N)クラッド層の成長温度は周知の技術のp型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)の成長温度より低いことを利用し、窒化インジウムガリウム(InGaN)活性発光層を保護し、装置の発光効率を高められるようにすることにある。 An object of the present invention is to employ an aluminum indium nitride (Al x In 1-x N) material, achieve the purpose of mutual matching of the lattice constant and the gallium nitride (GaN) material, and due to excessive stress generated during epitaxial growth. An object of the present invention is to prevent the characteristic of the formed epitaxial defect. Furthermore, from FIG. 1, another object of the present invention is clearly shown. That is, the energy gap of aluminum indium nitride (Al x In 1-x N) material is larger than that of gallium nitride (GaN) material, and if the p-type cladding layer is used, it is possible to prevent electron overflow. Increasing the probability of coupling in the layer, providing good electrical characteristics, and using aluminum indium nitride (Al x In 1-x N) as a p-type coating layer, effectively making it a photon due to its wide energy gap characteristics On the other hand, it is to form a limit to finally increase the luminous efficiency. A third object of the present invention is to utilize the fact that the growth temperature of the aluminum indium nitride (Al x In 1-x N) cladding layer is lower than the growth temperature of p-type aluminum gallium nitride (AlGaN) of the well-known technology, It is to protect the indium gallium (InGaN) active light emitting layer and to increase the luminous efficiency of the device.
請求項1の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y GaxIny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するn型窒化ガリウム(GaN)層と、
該n型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ(Mg−doped)窒化アルミニウムインジウムとされるp型クラッド層と、
該p型クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ(Mg−doped)p型窒化ガリウム(GaN)とされるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項2の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、p型クラッド層の厚さが50Åから3000Åの間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項3の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、p型クラッド層の成長温度が摂氏600度から1200度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項4の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはn型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項5の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y GaxIny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するn型窒化ガリウム(GaN)層と、
該n型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置し、材質がMgがドープされたAlInGaNであるp型クラッド層と、
該p型クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ(Mg−doped)p型窒化ガリウム(GaN)とされるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項6の発明は、請求項5記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、p型クラッド層の厚さが50Åから3000Åの間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項7の発明は、請求項5記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、p型クラッド層の成長温度が摂氏600度から1200度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項8の発明は、請求項5記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはn型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項9の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y GaxIny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するn型窒化ガリウム(GaN)層と、
該n型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置するダブルクラッド層(double cladding layer)であり、該活性発光層の上に位置して材質がMgがドープされたAlInGaNとされる第1クラッド層(first cladding layer)と、該第1クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウム(Mg)ドープ窒化アルミニウムインジウムである第2クラッド層を具えた上記ダブルクラッド層と、
該ダブルクラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ(Mg−doped)p型窒化ガリウム(GaN)であるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項10の発明は、請求項9記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第1クラッド層の厚さが50Åから3000Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏600度から1200度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項11の発明は、請求項9記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第2クラッド層の厚さが50Åから3000Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏600度から1200度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項12の発明は、請求項9記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはn型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項13の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y GaxIny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するn型窒化ガリウム(GaN)層と、
該n型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置するダブルクラッド層(double cladding layer)であり、該活性発光層の上に位置して材質がマグネシウムドープ窒化アルミニウムインジウムである第1クラッド層(first cladding layer)と、該第1クラッド層の上に位置し、材質がMgがドープされたAlInGaNである第2クラッド層を具えた上記ダブルクラッド層と、
該ダブルクラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープp型窒化ガリウムであるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項14の発明は、請求項13記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第1クラッド層の厚さが50Åから3000Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏600度から1200度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項15の発明は、請求項13記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第2クラッド層の厚さが50Åから3000Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏600度から1200度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項16の発明は、請求項13記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはn型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
The invention of claim 1 is a gallium nitride based light emitting diode,
A substrate made of aluminum oxide single crystal (sapphire);
A buffer layer located on the substrate and made of aluminum gallium indium nitride (Al 1-xy Ga x In y N), of which 0 ≦ X <1 and 0 ≦ Y <1;
An n-type gallium nitride (GaN) layer located on the buffer layer;
An active light emitting layer located on the n-type gallium nitride (GaN) layer and made of indium gallium nitride (InGaN);
Located on top of the active luminescent layer, and a p-type cladding layer material is Ru is magnesium doped (Mg-doped) aluminum nitride in Ji arm,
A contact layer located on the p-type cladding layer and made of magnesium-doped (Mg-doped) p-type gallium nitride (GaN);
A gallium nitride-based light-emitting diode characterized by comprising:
A second aspect of the present invention is the gallium nitride-based light emitting diode according to the first aspect, wherein the p-type cladding layer has a thickness of 50 to 3000 mm.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the gallium nitride based light-emitting diode according to the first aspect, wherein the growth temperature of the p-type cladding layer is between 600 and 1200 degrees Celsius. Yes.
According to a fourth aspect of the present invention, in the gallium nitride based light-emitting diode according to the first aspect, the gallium nitride based light-emitting diode further comprises an electrode layer positioned on the contact layer or the n-type gallium nitride (GaN) layer. It is a light emitting diode.
The invention of
A substrate made of aluminum oxide single crystal (sapphire);
A buffer layer located on the substrate and made of aluminum gallium indium nitride (Al 1-xy Ga x In y N), of which 0 ≦ X <1 and 0 ≦ Y <1;
An n-type gallium nitride (GaN) layer located on the buffer layer;
An active light emitting layer located on the n-type gallium nitride (GaN) layer and made of indium gallium nitride (InGaN);
A p-type cladding layer located on the active light-emitting layer and made of AlInGaN doped with Mg ;
A contact layer located on the p-type cladding layer and made of magnesium-doped (Mg-doped) p-type gallium nitride (GaN);
A gallium nitride-based light-emitting diode characterized by comprising:
A sixth aspect of the present invention is the gallium nitride-based light emitting diode according to the fifth aspect, wherein the p-type cladding layer has a thickness of 50 to 3000 mm.
A seventh aspect of the present invention is the gallium nitride based light-emitting diode according to the fifth aspect, wherein the growth temperature of the p-type cladding layer is between 600 and 1200 degrees Celsius. Yes.
The invention according to claim 8 is the gallium nitride based light emitting diode according to
The invention of claim 9 is a gallium nitride based light emitting diode,
A substrate made of aluminum oxide single crystal (sapphire);
A buffer layer located on the substrate and made of aluminum gallium indium nitride (Al 1-xy Ga x In y N), of which 0 ≦ X <1 and 0 ≦ Y <1;
An n-type gallium nitride (GaN) layer located on the buffer layer;
An active light emitting layer located on the n-type gallium nitride (GaN) layer and made of indium gallium nitride (InGaN);
A first cladding layer, which is a double cladding layer positioned on the active light emitting layer, and is made of AlInGaN doped with Mg and positioned on the active light emitting layer. When located on the first cladding layer, and the double-clad layer comprising a second cladding layer, which is the material is magnesium (Mg) doped with aluminum nitride in Ji arm,
A contact layer located on the double clad layer and made of magnesium-doped (Mg-doped) p-type gallium nitride (GaN);
A gallium nitride-based light-emitting diode characterized by comprising:
According to a tenth aspect of the present invention, in the gallium nitride based light-emitting diode according to the ninth aspect, the thickness of the first cladding layer is between 50 and 3000 and the growth temperature is between 600 and 1200 degrees Celsius. A gallium nitride-based light emitting diode is provided.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the gallium nitride based light-emitting diode according to the ninth aspect, the thickness of the second cladding layer is between 50 and 3000 and the growth temperature is between 600 and 1200 degrees Celsius. A gallium nitride-based light emitting diode is provided.
The invention of
The invention of
A substrate made of aluminum oxide single crystal (sapphire);
A buffer layer located on the substrate and made of aluminum gallium indium nitride (Al 1-xy Ga x In y N), of which 0 ≦ X <1 and 0 ≦ Y <1;
An n-type gallium nitride (GaN) layer located on the buffer layer;
An active light emitting layer located on the n-type gallium nitride (GaN) layer and made of indium gallium nitride (InGaN);
Double clad layer overlying the active luminescent layer is (double cladding layer), a first cladding layer which is the material is magnesium doped aluminum nitride in Ji arm located on the active light-emitting layer (first cladding layer) And the above double clad layer comprising a second clad layer that is located on the first clad layer and is made of AlInGaN doped with Mg ;
A contact layer located on the double clad layer and made of magnesium-doped p-type gallium nitride ;
A gallium nitride-based light-emitting diode characterized by comprising:
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the gallium nitride based light-emitting diode according to the thirteenth aspect, the thickness of the first cladding layer is between 50 and 3000 and the growth temperature is between 600 and 1200 degrees Celsius. A gallium nitride-based light emitting diode is provided.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the gallium nitride based light-emitting diode according to the thirteenth aspect, the thickness of the second cladding layer is between 50 and 3000 and the growth temperature is between 600 and 1200 degrees Celsius. A gallium nitride-based light emitting diode is provided.
The invention according to
本発明は窒化アルミニウムインジウムをクラッド層材料とし、その格子定数と窒化ガリウム(GaN)材料の相互マッチング目的を達成し、エピタキシャル成長時の応力過大の発生によるエピタキシャル結晶に対する不良な影響を防止する。並びにp型クラッド層に窒化アルミニウムインジウム材料を使用し、そのエネルギーギャップが窒化ガリウム(GaN)材料より大きいことにより、電子オーバーフローを防止し、これにより電子電動対の発光層での結合の確率を増し、並びに有効に光子に対して極限(confinement)を形成し、窒化アルミニウムインジウムクラッド層の成長温度が低いことにより、窒化インジウムガリウム(InGaN)活性発光層を保護し、最終的に発光効率を高める。 The present invention is an aluminum nitride-in Ji arm and cladding material, to achieve the lattice constant and gallium nitride (GaN) material mutual matching purposes of preventing poor effect on the epitaxial crystal by the generation of stress excessive during the epitaxial growth. And using the aluminum nitride in Ji beam materials to p-type cladding layer, by the energy gap is larger than the gallium nitride (GaN) materials, to prevent electron overflow, thereby binding the emission layer of an electronic electric pairs increase the probability, as well as effectively to form extreme (confinement) to photons, by the growth temperature of the aluminum nitride in Ji Solid Rudd layer is low, to protect indium gallium nitride (InGaN) active emission layer, and finally Increase luminous efficiency.
図2は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第1実施例を示す。それは、基板11、バッファ層12、n型窒化ガリウム(GaN)層13、活性発光層14、p型クラッド層15、及びコンタクト層16を具えている。
FIG. 2 shows a first embodiment of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention. It comprises a
基板11は、その材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)とされる。基板11の上に位置するバッファ層12は、その材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y Gax Iny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1である。n型窒化ガリウム(GaN)層13はバッファ層12の上に位置する。n型窒化ガリウム(GaN)層13の上に位置する活性発光層14は、その材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる。活性発光層14の上に位置するp型クラッド層15は、その材質がマグネシウムドープ(Mg−doped)窒化アルミニウムインジウムとされる。p型クラッド層15の厚さは50Åから3000Åの間とされる。p型クラッド層15の成長温度は摂氏600度から1200度の間とされる。
The
p型クラッド層15の上に位置するコンタクト層16は、その材質がマグネシウムドープ(Mg−doped)p型窒化ガリウム(GaN)とされる。
The
本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第1実施例は更にコンタクト層16或いはn型窒化ガリウム(GaN)層13の上に位置する電極層17を具えうる。
The first embodiment of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention may further include an
図3は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第2実施例を示す。本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第2実施例は、基板21と、バッファ層22と、n型窒化ガリウム(GaN)層23と、活性発光層24と、p型クラッド層25とコンタクト層26を具えている。
FIG. 3 shows a second embodiment of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention. The second embodiment of the gallium nitride based light-emitting diode according to the present invention includes a
該基板21は、その材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)とされる。基板21の上に位置するバッファ層22は、その材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y Gax Iny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1である。n型窒化ガリウム(GaN)層23はバッファ層22の上に位置する。n型窒化ガリウム(GaN)層23の上に位置する活性発光層24は、その材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる。活性発光層24の上に位置するp型クラッド層25は、その材質がMgがドープされたAlInGaNaとされる。p型クラッド層25の厚さは50Åから3000Åの間とされる。p型クラッド層25の成長温度は摂氏600度から1200度の間とされる。
The
p本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第2実施例は更にコンタクト層26或いはn型窒化ガリウム(GaN)層23の上に位置する電極層27を具えうる。
The second embodiment of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention can further comprise an
図4は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第3実施例を示す。本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第3実施例は、基板31と、バッファ層32と、n型窒化ガリウム(GaN)層33と、活性発光層34と、ダブルクラッド層(double cladding layer)35とコンタクト層36を具えている。
FIG. 4 shows a third embodiment of the gallium nitride light emitting diode of the present invention. The third embodiment of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention includes a
該基板31は、その材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)とされる。基板31の上に位置するバッファ層32は、その材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y Gax Iny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1である。n型窒化ガリウム(GaN)層33はバッファ層32の上に位置する。n型窒化ガリウム(GaN)層33の上に位置する活性発光層34は、その材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる。活性発光層34の上に位置するダブルクラッド層(double cladding layer)35は、第1クラッド層(first cladding layer)351と第2クラッド層(second cladding layer)352を包含する。活性発光層34の上の第1クラッド層(first cladding layer)351はMgがドープされたAlInGaNとされる。第1クラッド層(first cladding layer)351の厚さは50Åから3000Åの間とされ、且つ成長温度は摂氏600度から1200度の間とされる。第1クラッド層(first cladding layer)351の上の第2クラッド層(second cladding layer)352は、その材質がマグネシウム(Mg)ドープの窒化アルミニウムインジウムとされる。第2クラッド層352の厚さは50Åから3000Åの間とされ、且つ成長温度は摂氏600度から1200度の間とされる。
The
ダブルクラッド層35の上に位置するコンタクト層36は、その材質がマグネシウムドープ(Mg−doped)p型窒化ガリウム(GaN)とされる。
The
本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第3実施例は、更にコンタクト層36或いはn型窒化ガリウム(GaN)層33の上に位置する電極層37を具えうる。
The third embodiment of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention may further include an
図5は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第4実施例を示す。本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第4実施例は、基板41と、バッファ層42と、n型窒化ガリウム(GaN)層43と、活性発光層44と、ダブルクラッド層(double cladding layer)45とコンタクト層46を具えている。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention. The fourth embodiment of the GaN-based light emitting diode according to the present invention includes a
該基板41は、その材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)とされる。基板41の上に位置するバッファ層42は、その材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y Gax Iny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1である。n型窒化ガリウム(GaN)層43はバッファ層42の上に位置する。n型窒化ガリウム(GaN)層43の上に位置する活性発光層44は、その材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる。活性発光層44の上に位置するダブルクラッド層(double cladding layer)45は、第1クラッド層(first cladding layer)451と第2クラッド層(second cladding layer)452を包含する。活性発光層44の上の第1クラッド層(first cladding layer)451はマグネシウム(Mg)ドープ窒化アルミニウムインジウムとされる。第1クラッド層(first cladding layer)451の厚さは50Åから3000Åの間とされ、且つ成長温度は摂氏600度から1200度の間とされる。第1クラッド層(first cladding layer)451の上の第2クラッド層(second cladding layer)452は、その材質がMgがドープされたAlInGaNとされる。第2クラッド層452の厚さは50Åから3000Åの間とされ、且つ成長温度は摂氏600度から1200度の間とされる。
The
ダブルクラッド層45の上に位置するコンタクト層46は、その材質がマグネシウムドープ窒化アルミニウムインジウム(Al1-x Inx N)p型窒化ガリウム(GaN)とされ、そのうち0≦X<1である。
The contact layer 46 located on the double clad
本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第4実施例は、更にコンタクト層46或いはn型窒化ガリウム(GaN)層43の上に位置する電極層47を具えうる。
The fourth embodiment of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention may further include an
以上は本発明の好ましい実施例の説明であって、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。 The above is a description of the preferred embodiments of the present invention, and is not intended to limit the scope of the present invention. Any modification or alteration in detail that can be made based on the present invention shall fall within the scope of the claims of the present invention. .
11 基板
12 バッファ層
13 n型窒化ガリウム層
14 活性発光層
15 p型クラッド層
16 コンタクト層
17 電極層
21 基板
22 バッファ層
23 n型窒化ガリウム層
24 活性発光層
25 p型クラッド層
26 コンタクト層
27 電極層
31 基板
32 バッファ層
33 n型窒化ガリウム層
34 活性発光層
35 ダブルクラッド層
351 第1クラッド層
352 第2クラッド層
36 コンタクト層
37 電極層
41 基板
42 バッファ層
43 n型窒化ガリウム層
44 活性発光層
45 ダブルクラッド層
451 第1クラッド層
452 第2クラッド層
46 コンタクト層
47 電極層
11
Claims (16)
材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y GaxIny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するn型窒化ガリウム(GaN)層と、
該n型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ(Mg−doped)窒化アルミニウムインジウムとされるp型クラッド層と、
該p型クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ(Mg−doped)p型窒化ガリウム(GaN)とされるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。 In gallium nitride based light-emitting diodes,
A substrate made of aluminum oxide single crystal (sapphire);
A buffer layer located on the substrate and made of aluminum gallium indium nitride (Al 1-xy Ga x In y N), of which 0 ≦ X <1 and 0 ≦ Y <1;
An n-type gallium nitride (GaN) layer located on the buffer layer;
An active light emitting layer located on the n-type gallium nitride (GaN) layer and made of indium gallium nitride (InGaN);
Located on top of the active luminescent layer, and a p-type cladding layer material is Ru is magnesium doped (Mg-doped) aluminum nitride in Ji arm,
A contact layer located on the p-type cladding layer and made of magnesium-doped (Mg-doped) p-type gallium nitride (GaN);
A gallium nitride-based light-emitting diode comprising:
材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y GaxIny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するn型窒化ガリウム(GaN)層と、
該n型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置し、材質がMgがドープされたAlInGaNであるp型クラッド層と、
該p型クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ(Mg−doped)p型窒化ガリウム(GaN)とされるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。 In gallium nitride based light-emitting diodes,
A substrate made of aluminum oxide single crystal (sapphire);
A buffer layer located on the substrate and made of aluminum gallium indium nitride (Al 1-xy Ga x In y N), of which 0 ≦ X <1 and 0 ≦ Y <1;
An n-type gallium nitride (GaN) layer located on the buffer layer;
An active light emitting layer located on the n-type gallium nitride (GaN) layer and made of indium gallium nitride (InGaN);
A p-type cladding layer located on the active light-emitting layer and made of AlInGaN doped with Mg ;
A contact layer located on the p-type cladding layer and made of magnesium-doped (Mg-doped) p-type gallium nitride (GaN);
A gallium nitride-based light-emitting diode comprising:
材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y GaxIny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するn型窒化ガリウム(GaN)層と、
該n型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置するダブルクラッド層(double cladding layer)であり、該活性発光層の上に位置して材質がMgがドープされたAlInGaNとされる第1クラッド層(first cladding layer)と、該第1クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウム(Mg)ドープ窒化アルミニウムインジウムである第2クラッド層を具えた上記ダブルクラッド層と、
該ダブルクラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ(Mg−doped)p型窒化ガリウム(GaN)であるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。 In gallium nitride based light-emitting diodes,
A substrate made of aluminum oxide single crystal (sapphire);
A buffer layer located on the substrate and made of aluminum gallium indium nitride (Al 1-xy Ga x In y N), of which 0 ≦ X <1 and 0 ≦ Y <1;
An n-type gallium nitride (GaN) layer located on the buffer layer;
An active light emitting layer located on the n-type gallium nitride (GaN) layer and made of indium gallium nitride (InGaN);
A first cladding layer, which is a double cladding layer positioned on the active light emitting layer, and is made of AlInGaN doped with Mg and positioned on the active light emitting layer. When located on the first cladding layer, and the double-clad layer comprising a second cladding layer, which is the material is magnesium (Mg) doped with aluminum nitride in Ji arm,
A contact layer located on the double clad layer and made of magnesium-doped (Mg-doped) p-type gallium nitride (GaN);
A gallium nitride-based light-emitting diode comprising:
材質が酸化アルミニウム単結晶(サファイヤ)である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-x-y GaxIny N)とされ、そのうち0≦X<1、0≦Y<1であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するn型窒化ガリウム(GaN)層と、
該n型窒化ガリウム(GaN)層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム(InGaN)とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置するダブルクラッド層(double cladding layer)であり、該活性発光層の上に位置して材質がマグネシウムドープ窒化アルミニウムインジウムである第1クラッド層(first cladding layer)と、該第1クラッド層の上に位置し、材質がMgがドープされたAlInGaNである第2クラッド層を具えた上記ダブルクラッド層と、
該ダブルクラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープp型窒化ガリウムであるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。 In gallium nitride based light-emitting diodes,
A substrate made of aluminum oxide single crystal (sapphire);
A buffer layer located on the substrate and made of aluminum gallium indium nitride (Al 1-xy Ga x In y N), of which 0 ≦ X <1 and 0 ≦ Y <1;
An n-type gallium nitride (GaN) layer located on the buffer layer;
An active light emitting layer located on the n-type gallium nitride (GaN) layer and made of indium gallium nitride (InGaN);
Double clad layer overlying the active luminescent layer is (double cladding layer), a first cladding layer which is the material is magnesium doped aluminum nitride in Ji arm located on the active light-emitting layer (first cladding layer) And the above double clad layer comprising a second clad layer that is located on the first clad layer and is made of AlInGaN doped with Mg ;
A contact layer located on the double clad layer and made of magnesium-doped p-type gallium nitride ;
A gallium nitride-based light-emitting diode comprising:
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