JP4450112B2 - 窒化物系半導体光素子 - Google Patents
窒化物系半導体光素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4450112B2 JP4450112B2 JP2009154145A JP2009154145A JP4450112B2 JP 4450112 B2 JP4450112 B2 JP 4450112B2 JP 2009154145 A JP2009154145 A JP 2009154145A JP 2009154145 A JP2009154145 A JP 2009154145A JP 4450112 B2 JP4450112 B2 JP 4450112B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- based semiconductor
- gallium nitride
- degrees
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 382
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 83
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 78
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 291
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 242
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 81
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 72
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 claims description 11
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 7
- 238000000103 photoluminescence spectrum Methods 0.000 claims description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 521
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 45
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 11
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 11
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 8
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000001194 electroluminescence spectrum Methods 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 4
- 102100021934 Cyclin-D1-binding protein 1 Human genes 0.000 description 3
- 101000897488 Homo sapiens Cyclin-D1-binding protein 1 Proteins 0.000 description 3
- 101000651236 Homo sapiens NCK-interacting protein with SH3 domain Proteins 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 102100037922 Disco-interacting protein 2 homolog A Human genes 0.000 description 2
- 101000805876 Homo sapiens Disco-interacting protein 2 homolog A Proteins 0.000 description 2
- 101000955093 Homo sapiens WD repeat-containing protein 3 Proteins 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 InGaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
窒化ガリウム系半導体からなり、障壁層23は、例えば、GaN、InGaN、AlGaN、AlGaInN等であることができる。
化ガリウム系半導体層51、53)とを含む。
生じるので、電子の溢れを低減できる。
いくつのかオフ角を有する主面の窒化ガリウム系半導体ウエハを準備して、発光層におけるピエゾ電界の向きを見積もる方法を行った。図9は、井戸層のピエゾ電界の向き及び大きさの見積もり手順を示す工程フローを示す図面である。
作製された基板生産物の構造例ウエハ:n型GaN単結晶
SiドープAl0.12Ga0.88N:50nm、
SiドープGaN層:2000nm、
SiドープIn0.02Ga0.98N層:100nm、
アンドープIn0.20Ga0.80N井戸層:3nm
アンドープGaN障壁層:15nm、
MgドープAl0.16Ga0.84N層:20nm、
MgドープGaN層:25nm、
高MgドープGaN層:25nm。
図15に示す構造を有する半導体レーザLD0を作製した。m軸方向に75度オフしたGaNウエハ90を準備した。GaNウエハ90を成長炉に配置した後に、アンモニア及び水素の雰囲気中で熱処理を行った。熱処理温度は摂氏1100度であり、熱処理時間は約10分であった。
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
Claims (11)
- 窒化物系半導体光素子であって、
第1の窒化ガリウム系半導体領域と、
歪みを内包する六方晶系窒化ガリウム系半導体からなる井戸層と窒化ガリウム系半導体からなる障壁層とを含む発光層と、
第2の窒化ガリウム系半導体領域と、
六方晶系半導体InSAlTGa1−S−TN(0≦S≦1、0≦T≦1、0≦S+T≦1)からなる基板と、
第1の電極と、
前記基板の裏面に設けられた第2の電極と
を備え、
前記井戸層はInGaNであり、
前記障壁層は前記井戸層のInGaNの組成と異なる三元InGaNからなり、
前記発光層は、前記第1の窒化ガリウム系半導体領域と前記第2の窒化ガリウム系半導体領域との間に設けられ、
前記第1の窒化ガリウム系半導体領域は一又は複数のn型窒化ガリウム系半導体層を含み、
前記第2の窒化ガリウム系半導体領域は、前記障壁層のバンドギャップよりも大きな窒化ガリウム系半導体層と、一又は複数のp型窒化ガリウム系半導体層とを含み、
前記井戸層及び前記障壁層の各々は、c軸方向に延びる基準軸に直交する面から75度以上80度未満及び150度より大きく180度未満の範囲の傾斜角で傾斜した基準平面に沿って延びており、
前記第1の窒化ガリウム系半導体領域、前記発光層、及び前記第2の窒化ガリウム系半導体領域は、前記基板の前記主面上において前記主面の法線方向を示す第1のベクトルの向きに配列されており、
前記基板の前記主面は、該六方晶系半導体のc軸方向を示す第2のベクトルに直交する平面から75度以上80度未満及び150度より大きく180度未満の範囲の傾斜角で傾斜した平面に沿って延びており、該傾斜角は前記第1のベクトルと前記第2のベクトルとの成す角によって規定され、
前記基準平面はm軸及びa軸のいずれかの方向に傾斜しており、
前記発光層におけるピエゾ電界は、前記第2の窒化ガリウム系半導体領域から前記第1の窒化ガリウム系半導体領域へ向かう方向と逆向きの成分を有しており、
前記第2の窒化ガリウム系半導体領域の前記窒化ガリウム系半導体層は、前記発光層に隣接しており、
前記第2の窒化ガリウム系半導体領域の前記窒化ガリウム系半導体層は、電子ブロック層であり、前記窒化ガリウム系半導体層はAlGaNからなり、
前記第1の窒化ガリウム系半導体領域、前記発光層及び前記第2の窒化ガリウム系半導体領域は、前記基板の前記主面上に搭載された半導体積層を構成し、
前記基板は導電性を有し、
前記第1の電極は前記半導体積層に設けられ、
当該窒化物系半導体光素子は半導体レーザである、ことを特徴とする窒化物系半導体光素子。 - 前記傾斜角は75度以上80度未満の範囲にある、ことを特徴とする請求項1に記載された窒化物系半導体光素子。
- 前記基板の前記主面は(20−21)面からなる、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された窒化物系半導体光素子。
- 前記傾斜角は150度より大きく170度以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項1に記載された窒化物系半導体光素子。
- 前記第1の電極と前記第2の電極との間に順バイアス電圧を印加して測定したフォトルミネッセンススペクトルにおけるピーク波長は、エレクトロルミネッセンスが発せられる電圧以下0ボルト以上の電圧範囲において短波長にシフトするバイアス依存性を有する、ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載された窒化物系半導体光素子。
- 前記発光層は、第1及び第2の光ガイド層と量子井戸構造の活性層とを含み、
前記量子井戸構造は前記井戸層及び前記障壁層を含み、
前記活性層は、前記第1の光ガイド層と前記第2の光ガイド層との間に設けられている、ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載された窒化物系半導体光素子。 - 前記第2の窒化ガリウム系半導体領域は、少なくともAlを含むp型AlXGaYIn1−X−YN(0<X≦1、0≦Y≦1、0<X+Y≦1)からなるクラッド層を有する、ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載された窒化物系半導体光素子。
- 前記基板は、c軸方向に伸びる貫通転位の密度が第1の貫通転位密度より大きい複数の第1の領域と、c軸方向に伸びる貫通転位の密度が第1の貫通転位密度より小さい複数の第2の領域とを含み、
前記第1および第2の領域は交互に配置されており、
前記基板の前記主面には前記第1および第2の領域が現れている、ことを特徴とする請求項7に記載された窒化物系半導体光素子。 - 前記第2の領域の前記貫通転位の密度は1×107cm−2未満である、ことを特徴とする請求項8に記載された窒化物系半導体光素子。
- 前記基準平面はa軸の方向に傾斜している、ことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載された窒化物系半導体光素子。
- 前記基準平面はm軸の方向に傾斜している、ことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載された窒化物系半導体光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009154145A JP4450112B2 (ja) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | 窒化物系半導体光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009154145A JP4450112B2 (ja) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | 窒化物系半導体光素子 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008233806 Division | 2008-09-11 | 2008-09-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010067952A JP2010067952A (ja) | 2010-03-25 |
JP4450112B2 true JP4450112B2 (ja) | 2010-04-14 |
Family
ID=42193234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009154145A Active JP4450112B2 (ja) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | 窒化物系半導体光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4450112B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582302C1 (ru) * | 2015-03-25 | 2016-04-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Полупроводниковый лазер на основе эпитаксиальной гетероструктуры |
CN106653959A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-10 | 广东泓睿科技有限公司 | 一种led外延片的制备方法 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8805134B1 (en) | 2012-02-17 | 2014-08-12 | Soraa Laser Diode, Inc. | Methods and apparatus for photonic integration in non-polar and semi-polar oriented wave-guided optical devices |
US9250044B1 (en) | 2009-05-29 | 2016-02-02 | Soraa Laser Diode, Inc. | Gallium and nitrogen containing laser diode dazzling devices and methods of use |
WO2011149977A1 (en) * | 2010-05-24 | 2011-12-01 | Soraa, Inc. | System and method of multi-wavelength laser apparatus |
WO2013046564A1 (ja) | 2011-09-29 | 2013-04-04 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体発光素子およびledシステム |
US11421843B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-08-23 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber-delivered laser-induced dynamic light system |
US11239637B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-02-01 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber delivered laser induced white light system |
US11884202B2 (en) | 2019-01-18 | 2024-01-30 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser-based fiber-coupled white light system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001251022A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-09-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光素子 |
JP2003158294A (ja) * | 2001-11-13 | 2003-05-30 | Lumileds Lighting Us Llc | 発光デバイスからの光取り出し改良のための核形成層 |
JP2005175056A (ja) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体基板および窒化物半導体レーザ素子 |
JP2006134987A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Sony Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
JP2007235107A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子 |
JP2008177438A (ja) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2901921B2 (ja) * | 1996-06-20 | 1999-06-07 | 株式会社エイ・ティ・アール光電波通信研究所 | 半導体レーザ装置 |
JP3955367B2 (ja) * | 1997-09-30 | 2007-08-08 | フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 光半導体素子およびその製造方法 |
WO2006109418A1 (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 半導体発光素子 |
EP1900013A4 (en) * | 2005-06-01 | 2010-09-01 | Univ California | TECHNOLOGY FOR GROWTH AND MANUFACTURE OF SEMIPOLARS (GA, AL, IN, B) N THIN FILMS, HETEROSTRUCTURES AND COMPONENTS |
-
2009
- 2009-06-29 JP JP2009154145A patent/JP4450112B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001251022A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-09-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光素子 |
JP2003158294A (ja) * | 2001-11-13 | 2003-05-30 | Lumileds Lighting Us Llc | 発光デバイスからの光取り出し改良のための核形成層 |
JP2005175056A (ja) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体基板および窒化物半導体レーザ素子 |
JP2006134987A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Sony Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
JP2007235107A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子 |
JP2008177438A (ja) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582302C1 (ru) * | 2015-03-25 | 2016-04-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Полупроводниковый лазер на основе эпитаксиальной гетероструктуры |
CN106653959A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-10 | 广东泓睿科技有限公司 | 一种led外延片的制备方法 |
CN106653959B (zh) * | 2016-11-24 | 2019-07-02 | 广东泓睿科技有限公司 | 一种led外延片的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010067952A (ja) | 2010-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101142672B1 (ko) | 질화물계 반도체 광소자, 질화물계 반도체 광소자용의 에피택셜 웨이퍼, 및 반도체 발광 소자를 제조하는 방법 | |
JP4450112B2 (ja) | 窒化物系半導体光素子 | |
JP5003527B2 (ja) | Iii族窒化物発光素子、及びiii族窒化物系半導体発光素子を作製する方法 | |
JP4924185B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
JP4720834B2 (ja) | Iii族窒化物半導体レーザ | |
US8548021B2 (en) | III-nitride semiconductor laser, and method for fabricating III-nitride semiconductor laser | |
JP2008258503A (ja) | 窒化物系半導体発光素子、および窒化物系半導体発光素子を作製する方法 | |
WO2011007641A1 (ja) | 窒化物系半導体発光素子 | |
US6462354B1 (en) | Semiconductor device and semiconductor light emitting device | |
JP4835741B2 (ja) | 半導体発光素子を作製する方法 | |
JP2008118049A (ja) | GaN系半導体発光素子 | |
JP5332959B2 (ja) | 窒化物系半導体光素子 | |
WO2013065381A1 (ja) | 窒化物半導体発光素子、及び、窒化物半導体発光素子の作製方法 | |
JP4404164B1 (ja) | 半導体発光素子を製造する方法 | |
JP5332955B2 (ja) | Iii族窒化物半導体レーザ | |
JP2011205161A (ja) | 半導体発光素子を作製する方法 | |
JP2014078763A (ja) | 窒化物半導体発光素子、及び、窒化物半導体発光素子の作製方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100105 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100118 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4450112 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130205 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140205 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |