JP4655044B2 - Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 - Google Patents
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Description
本発明は、電流狭窄層を有するIII族窒化物半導体発光素子に関する。
近年の代表的な光ディスクであるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）は、映画、音楽、ゲーム、カーナビゲーションなどの再生系から、ＴＶレコーダ、パソコン搭載ドライブなどの記録系まで、非常に幅広い分野に普及している。その記録容量はＣＤのおよそ７倍であり、例えば現行のＴＶ映像を標準的な画質で録画するには十分な量である。しかし、将来普及が見込まれるデジタルハイビジョン映像をそのままの高画質で録画する場合、従来に比べて情報量が圧倒的に多くなるため、現状のＤＶＤでは２０〜３０分程度しか記録できない。そこで、従来のＤＶＤに比べて約５倍もの大容量記録が可能な次世代光ディスクシステムに対する期待が高まりつつある。
次世代光ディスクシステム用の光源としては、波長４０５ｎｍの窒化物系青紫色半導体レーザが用いられる。これは、従来のＤＶＤで使われている波長６５０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザよりも光を小さく絞り込むことが可能であり、信号の高密度記録に適しているためである。
従来の窒化物系半導体レーザは、その材料固有の性質から作製が容易でなく、ｐ型クラッド層をドライエッチングで加工してリッジ構造とするのが一般的である。具体的には、図４に示すように、ｎ型基板１１と、ｎ型クラッド層１３と、活性層１５と、リッジ構造であるｐ型クラッド層２０と、が順に積層されており、さらに、ｎ型基板１１の下面およびｐ型クラッド層２０のリッジ部分の上面には、各々電極２２，２３を有している。リッジ構造を有する窒化物系半導体レーザの場合、水平方向の光閉じ込めは、リッジ構造の外側の空気との屈折率差で制御される。従って、ｐ型クラッド層２０のエッチング残り厚さｄが、ビーム形状を決める重要なパラメータとなる。
しかしこの構造は、次のような問題がある。まず、リッジ外側が屈折率の小さい空気なので、水平方向の屈折率差Δｎが比較的大きくなる。そのため、高次横モードが発生しやすく、高出力の単一横モード動作が困難である。リッジ構造の窒化物系半導体レーザにおいてΔｎを小さくするには、ｐ型クラッド層２０の残り厚ｄを厚くする必要があるが、その場合には、ｐ型クラッド層２０での電流の水平方向広がりが大きくなるため、レーザ発振に寄与しない無効な電流成分が多くなり、動作電流の増大を招く。
また、リッジ構造の外側が熱伝導率の低い空気なので、発光領域からの放熱のほとんどは、ｎ側からしか行われない。そのため、リッジ構造を有する窒化物系半導体レーザは、放熱性が低く、高出力・高温動作が困難であった。
またさらに、リッジ導波路は、ドライエッチング等の手法でｐ型クラッド層２０を加工して形成される。そのため、ビーム形状の制御に極めて重要なｐ型クラッド層２０の残り厚ｄにばらつきを生じやすく、歩留まりを低下させる要因の一つとなっている。
これらの問題を解決するため、例えば、特許文献１などに、インナーストライプ構造を有する窒化物系半導体レーザが提案されている。図５に示すように、この構造の場合、ストライプ外側が窒化物系材料で覆われているため、水平方向の屈折率差Δｎが比較的小さい。従って、高出力の単一横モード動作が容易に実現される。
また、ストライプ外側が熱伝導率の高い窒化物系材料で覆われているため、放熱性が高く、高出力・高温動作が可能となる。
また、ストライプ外側が熱伝導率の高い窒化物系材料で覆われているため、放熱性が高く、高出力・高温動作が可能となる。
さらに、リッジ構造のｐ型クラッド層の残り厚に相当する部分ｄが結晶成長で形成されるため、層厚のばらつきが小さく、安定してビーム形状を制御することができる。そのため高歩留まりであり、量産性に優れている。
加えて、ｐ電極との接触面積を広く取れるため、図４に示すようなリッジ構造と比較して、コンタクト抵抗を低減することができる。
特開２００３−７８２１５号公報
しかしながら、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
第一に、特許文献１に記載のインナーストライプ構造を有する窒化物系半導体レーザの場合、低い素子抵抗を安定して得るのは必ずしも容易ではなかった。この理由は、次のように説明される。
図５に示すようなインナーストライプ構造を形成するには、ストライプ状の開口部を有する電流狭窄層１８の凹凸面上に、ドーパントとしてＭｇを用いて結晶成長を行い、ｐ型クラッド層２０を形成する。この時、開口部に埋設されたｐ型クラッド層２０の部分において、中央部と端部とではＭｇの取り込み効率が異なるため、Ｍｇの面内均一性は必ずしも保たれない。その結果、低い素子抵抗を安定して実現するのは必ずしも容易ではなかった。
本発明者は、このような低い素子抵抗を安定して実現するには、電流狭窄層の開口部内に超格子構造を有する層（以下、超格子層ともいう）を形成することが必要であることを見出した。しかしながら、このように超格子層は、電流狭窄層の開口部への結晶成長により形成されるため、超格子構造のばらつきが顕著になる場合がある。そのため、層厚が厚くなった部分で抵抗が高くなり、依然として低い素子抵抗を安定して実現することはできなかった。このように、低い素子抵抗を安定して得ることのできるIII族窒化物半導体発光素子が求められていた。
本発明によれば、III族窒化物半導体からなる活性層と、
前記活性層上に形成された、ストライプ状の開口部を有する電流狭窄層と、
前記開口部を埋設する、Ａｌを含むIII族窒化物半導体からなる超格子層と、
前記超格子層上に形成された、Ａｌを含むIII族窒化物半導体からなる超格子構造のクラッド層と、を備え、
前記超格子層の平均Ａｌ組成比をｘ１とし、前記クラッド層の平均Ａｌ組成比をｘ２とした場合においてｘ１＜ｘ２である、III族窒化物半導体発光素子が提供される。
前記活性層上に形成された、ストライプ状の開口部を有する電流狭窄層と、
前記開口部を埋設する、Ａｌを含むIII族窒化物半導体からなる超格子層と、
前記超格子層上に形成された、Ａｌを含むIII族窒化物半導体からなる超格子構造のクラッド層と、を備え、
前記超格子層の平均Ａｌ組成比をｘ１とし、前記クラッド層の平均Ａｌ組成比をｘ２とした場合においてｘ１＜ｘ２である、III族窒化物半導体発光素子が提供される。
この発明によれば、電流狭窄層の開口部を埋設する、III族窒化物半導体からなる超格子層の平均Ａｌ組成比が、当該超格子層上に形成された、Ａｌを含むIII族窒化物半導体からなるクラッド層の平均Ａｌ組成比よりも小さいため、低い素子抵抗が安定して得られるIII族窒化物半導体発光素子を提供することができる。
なお、超格子層とは超格子構造を有する層を意味する。
この発明によれば、低い素子抵抗を安定して得ることができるIII族窒化物半導体発光素子が提供される。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るIII族窒化物半導体発光素子の断面図である。III族窒化物半導体発光素子は、ｎ型基板１０１上に、ｎ型バッファ層１０２と、ｎ型クラッド層１０３と、ｎ型光閉じ込め層１０４と、活性層１０５と、ｐ型キャップ層１０６と、ｐ型光閉じ込め層１０７とが順に積層されている。
ｐ型光閉じ込め層１０７上には、ストライプ状の開口部１０８ａを有する電流狭窄層１０８が形成されている。さらに、電流狭窄層１０８の開口部１０８ａを埋め込むように、超格子層であるｐ型層１０９が形成されている。電流狭窄層１０８およびｐ型層１０９上には、ｐ型クラッド層１１０と、ｐ型コンタクト層１１１とが積層されている。ｎ型基板１０１の下面にはｎ電極１１２が備えられており、ｐ型コンタクト層１１１の上面にはｐ電極１１３が備えられている。
ｎ型基板１０１は、例えばＧａＮ基板からなる。ｎ型バッファ層１０２は、例えばＧａＮからなり、厚さ１μｍ程度である。ｎ型クラッド層１０３は、例えばＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなり、厚さ２μｍ程度である。ｎ型光閉じ込め層１０４は、例えばＧａＮからなる。活性層１０５は、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有する。井戸層は、例えばＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎからなり、厚さ３ｎｍ程度である。障壁層は、例えばＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎからなり、厚さ４ｎｍ程度である。ｐ型キャップ層１０６は、例えばＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる。ｐ型光閉じ込め層１０７は、例えばＧａＮからなり、厚さ０．１μｍ程度である。ｐ型コンタクト層１１１は、例えばＧａＮからなり、厚さ０．１μｍ程度である。ｎ型不純物は、例えばＳｉであり、ｐ型不純物は、例えばＭｇである。
電流狭窄層１０８は、ＡｌwＧａ1-wＮ（０．４≦ｗ≦１）からなり、例えばＡｌＮからなる。開口部１０８ａの外側に熱伝導率の高い窒化物系材料からなる電流狭窄層１０８が形成されているため、放熱性が高く、高出力特性、高温動作特性に優れたIII族窒化物半導体発光素子と提供することができる。電流狭窄層１０８の層厚は、好ましくは０．２μｍ以下、より好ましくは０．１２μｍ以下とすることができる。本実施形態においては、例えば０．１μｍ程度とする。
また、活性層１０５と電流狭窄層１０８との距離は、好ましくは０．２μｍ以下、より好ましくは０．１５μｍ以下である。本実施形態においては、例えば、０．１μｍ程度とする。
ｐ型層１０９は、例えば厚さ２．５ｎｍ程度のＧａＮと、厚さ２．５ｎｍ程度のＡｌ0.１Ｇａ0.９Ｎとから構成された超格子構造を有する。
また、本実施形態においては、超格子構造を有するｐ型層１０９の平均Ａｌ組成を「ｘ１」とし、ｐ型クラッド層１１０の平均Ａｌ組成を「ｘ２」と表した場合、ｘ１＜ｘ２とすることができる。具体的には、ｐ型層１０９が、厚さ２．５ｎｍのＧａＮと、厚さ２．５ｎｍのＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎとからなる超格子構造を有する場合、ｐ型クラッド層１１０を、例えば、厚さ２．５ｎｍのＧａＮと、厚さ２．５ｎｍのＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎとから構成された超格子構造とすることができる。また、ｐ型層１０９が、例えば、厚さ５ｎｍのＧａＮと厚さ２．５ｎｍのＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる超格子構造を有する場合、ｐ型クラッド層１１０を、例えば、厚さ２．５ｎｍのＧａＮと厚さ２．５ｎｍのＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎとから構成された超格子構造とすることができる。
このようなIII族窒化物半導体発光素子は、青紫色半導体レーザに好適に用いることができる。
このようなIII族窒化物半導体発光素子は、青紫色半導体レーザに好適に用いることができる。
次に、第１の実施形態の製造方法を説明する。
本実施形態のIII族窒化物半導体発光素子の作製には、３００ｈＰａの減圧ＭＯＶＰＥ装置を用いることができる。キャリアガスには水素と窒素の混合ガスを用い、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎソースとして、それぞれトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムトリメチルインジウムを用いることができる。また、ｎ型不純物としてシラン、ｐ型不純物としてビスシクロペンタジエニルマグネシウムを用いることができる。
まず、ｎ型ＧａＮ基板１０１を成長装置に投入後、アンモニアを供給しながら基板を昇温し、成長温度まで達した時点で成長を開始する。１回目の成長では、ｎ型ＧａＮバッファ層１０２、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０３、ｎ型ＧａＮ光閉じ込め層１０４、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層とＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎ障壁層とからなる多重量子井戸構造を有する活性層１０５、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層１０６、ｐ型ＧａＮ光閉じ込め層１０７、および電流狭窄層１０８を形成する。成長温度は、例えば電流狭窄層１０８は２００〜７００℃、活性層１０５は８００℃、それ以外は１１００℃とすることができる。
電流狭窄層１０８は、例えばＡｌＮとし、その層厚を０．１μｍとする。ＡｌＮ電流狭窄層１０８は低温で成長するため、１回目の成長終了時はアモルファス状である。その上にＳｉＯ２膜を堆積し、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて、ストライプ状の開口部を有するＳｉＯ２マスクを形成する。次に、燐酸と硫酸の混合液を５０〜２００℃に保持してエッチング液とし、ＡｌＮ電流狭窄層１０８にストライプ状の開口部を形成する。
次に、再び成長装置に投入した後、アンモニアを供給しながら基板を昇温し、成長温度まで達した時点で２回目の成長を開始する。このとき、厚さ０．１μｍのＡｌＮ電流狭窄層１０８は、基板の昇温過程で単結晶化が進む。
次いで、超格子構造からなるｐ型層１０９、ｐ型クラッド層１１０、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１１を形成する。超格子構造からなるｐ型層１０９は、例えば厚さ２．５ｎｍのＧａＮと厚さ２．５ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる超格子構造とする。ｐ型クラッド層１１０は、例えば厚さ２．５ｎｍのＧａＮと厚さ２．５ｎｍのＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる超格子構造とする。その後、下面にｎ電極１１２、上面にｐ電極１１３を形成する。
本実施形態においては、このような簡便な方法によりIII族窒化物半導体発光素子を作製することができるため量産性に優れる。
以下に、第１の実施形態の効果を説明する。
本実施形態においては、超格子構造を有するｐ型層１０９の平均Ａｌ組成比が、ｐ型クラッド層１１０の平均Ａｌ組成比よりも小さい。
このように、ストライプ開口部１０８ａの内部に設ける超格子層であるｐ型層１０９の平均Ａｌ組成を低くすることで、超格子構造の乱れによる抵抗悪化の影響を軽減することができ、低い素子抵抗を安定して得ることができる。
このように、ストライプ開口部１０８ａの内部に設ける超格子層であるｐ型層１０９の平均Ａｌ組成を低くすることで、超格子構造の乱れによる抵抗悪化の影響を軽減することができ、低い素子抵抗を安定して得ることができる。
このような効果が得られる理由を以下に説明する。
電流狭窄層に形成されたストライプ状の開口部の内部に、例えばＧａＮ／ＡｌＧａＮの超格子層を形成した場合、超格子構造においては各界面でキャリアが誘起されるため、バルク構造に比べて面内方向のキャリア移動度が増大する。そのため、開口部におけるＭｇ分布の面内均一性の良否に関わらず、開口部におけるキャリア分布は均一になる。その結果、低い素子抵抗を安定して得ることが可能となる。
電流狭窄層に形成されたストライプ状の開口部の内部に、例えばＧａＮ／ＡｌＧａＮの超格子層を形成した場合、超格子構造においては各界面でキャリアが誘起されるため、バルク構造に比べて面内方向のキャリア移動度が増大する。そのため、開口部におけるＭｇ分布の面内均一性の良否に関わらず、開口部におけるキャリア分布は均一になる。その結果、低い素子抵抗を安定して得ることが可能となる。
しかしながら、超格子層は、電流狭窄層１０８のストライプ状の開口部１０８ａ内への結晶成長により形成されるため、超格子構造における層厚のばらつきが顕著となる可能性がある。この際、例えば超格子層がＧａＮ／ＡｌＧａＮで構成され、各層の層厚がばらついた場合、超格子構造によるキャリア分布の均一化の効果は失われないものの、ＡｌＧａＮ層の層厚が厚くなった部分で抵抗が高くなり、低い素子抵抗を安定して得ることができない。
この影響を軽減するには、超格子層を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成を低くすることが考えられる。しかしながら、電流狭窄層１０８に近い側のクラッド層（ｐ型クラッド層１１０）は、垂直方向の光分布を制御する主な層であるため、そのＡｌ組成比は光分布制御の観点から下限値が決められる。そこで本実施形態においては、電流狭窄層１０８に近い側のｐ型クラッド層１１０の平均Ａｌ組成比を光分布制御の観点から決定し、それに対して、ストライプ開口部１０８ａの内部に設ける超格子構造の平均Ａｌ組成比を素子抵抗の観点から低く設定する。これにより、光閉じこめ効果を保持しながら、超格子構造が乱れた場合においても、その乱れに起因する抵抗悪化の影響を軽減することが可能となる。その結果、III族窒化物半導体発光素子において、低い素子抵抗を安定して得ることが可能となる。
また、本実施形態においては、電流狭窄層の層厚を好ましくは０．２μｍ以下、より好ましくは０．１２μｍ以下とすることができる。
電流狭窄層の層厚を上記範囲とすることで、ストライプ状の開口部の内部に形成される超格子構造のばらつきそのものを抑制することができる。
電流狭窄層の層厚を上記範囲とすることで、ストライプ状の開口部の内部に形成される超格子構造のばらつきそのものを抑制することができる。
より詳細には、例えばＧａＮ層の上にＡｌＮ電流狭窄層を設ける場合、両者の格子定数差に起因するクラックの発生を防止するため、電流狭窄層を低温で形成してアモルファス状とする。このアモルファス状の電流狭窄層は、２回目の結晶成長の昇温過程において単結晶化が促進されるが、この時、電流狭窄層が厚すぎると、電流狭窄層の単結晶化が十分に進む前に、２回目の結晶成長が開始される。電流狭窄層の上は、結晶性が悪いために結晶成長速度が遅く、原料ガスがストライプ開口部へ多く供給されるため、ストライプ開口部の内部に設ける超格子構造に乱れを生ずる要因となる。この超格子構造の乱れを抑制するには、電流狭窄層の厚さを、２回目の結晶成長の昇温過程において、電流狭窄層が十分に単結晶化される上限値よりも薄くする必要がある。
本実施形態においては電流狭窄層の厚さを上記範囲とすることで、ストライプ開口部の内部に形成される超格子構造の乱れを抑制することができる。その結果、低い素子抵抗をさらに安定して得ることが可能となる。
本実施形態においては、電流狭窄層は、ＡｌwＧａ1-wＮ（０．４≦ｗ≦１）から構成することができる。
これにより、電流狭窄層の厚さが薄い場合でも、電流狭窄の機能を十分に得ることができる。より詳細には、電流狭窄層のキャリアに対するエネルギー障壁が小さくなると、レーザ発振に寄与しない電流成分が指数関数的に増大し、動作電流が急激に悪化する。この傾向は、電流狭窄層が薄くなる程顕著となる。この影響を抑制するには、電流狭窄層のエネルギー障壁を、レーザ発振に寄与しない電流成分が急増し始める下限値よりも大きくすれば良く、電流狭窄層がＡｌＧａＮで構成される場合には、Ａｌ組成を高くすれば良い。具体的には、電流狭窄層の厚さが０．１２μｍ以下と薄い場合においても、電流狭窄層のＡｌ組成を０．４以上１以下とすることで、十分な電流狭窄の機能を実現できる。
これにより、電流狭窄層の厚さが薄い場合でも、電流狭窄の機能を十分に得ることができる。より詳細には、電流狭窄層のキャリアに対するエネルギー障壁が小さくなると、レーザ発振に寄与しない電流成分が指数関数的に増大し、動作電流が急激に悪化する。この傾向は、電流狭窄層が薄くなる程顕著となる。この影響を抑制するには、電流狭窄層のエネルギー障壁を、レーザ発振に寄与しない電流成分が急増し始める下限値よりも大きくすれば良く、電流狭窄層がＡｌＧａＮで構成される場合には、Ａｌ組成を高くすれば良い。具体的には、電流狭窄層の厚さが０．１２μｍ以下と薄い場合においても、電流狭窄層のＡｌ組成を０．４以上１以下とすることで、十分な電流狭窄の機能を実現できる。
本実施形態においては、電流狭窄層と活性層との離間距離を好ましくは０．２μｍ以下、より好ましくは０．１５μｍ以下にすることができる。
電流狭窄層と活性層との離間距離を上記範囲とすることにより、これらの間を水平方向に流れる無効電流を大幅に低減することができ、低い動作電流を実現することができる。
電流狭窄層と活性層との離間距離を上記範囲とすることにより、これらの間を水平方向に流れる無効電流を大幅に低減することができ、低い動作電流を実現することができる。
一般的に、電流狭窄層を活性層に近づけると、水平方向の屈折率差Δｎが大きくなり、高出力の単一横モード動作が困難となる。ここで、電流狭窄層の厚さ、材料を前記のように規定すると、電流狭窄層と活性層との距離を上記範囲に近づけても、水平方向の屈折率差Δｎは、例えば０．００５程度と、十分小さな値を維持できる。そのため、高出力の単一横モード動作を維持しつつ、動作電流の大幅な低減が可能となる。
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態を示す断面図である。
図２は、第２の実施形態を示す断面図である。
第１の実施の形態との相違点は、電流狭窄層１０８のストライプ状の開口部１０８ａに、ｐ型再成長層２０１と、超格子構造からなるｐ型層１０９とが含まれる点である。ここでｐ型再成長層２０１は、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどからなる。
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られ、さらに再成長界面の平坦性を改善する効果や、垂直方向の光分布を調整する効果などが得られる。また、第２の実施形態においても、ｐ型層１０９は超格子構造からなる。そのため、電流狭窄層１０８のストライプ状の開口部１０８ａに、超格子構造からなるｐ型層１０９以外の層を含む構造であっても、電流狭窄層１０８のストライプ状の開口部１０８ａにおけるキャリア分布の均一化の効果は、第１の実施の形態と同様に得ることができる。
なお、上記実施形態は例示であり、様々な変形例が可能であること、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されうるところである。例えば、電流狭窄層１０８のストライプ状の開口部１０８ａに、超格子構造からなるｐ型層１０９以外の層として、ｐ型再成長層２０１だけでなく、それ以外の層を含んでいてもよい。
（第３の実施形態）
（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態を示す断面図である。
第１の実施形態との相違点は、超格子層であるｐ型層１０９が、電流狭窄層１０８のストライプ状の開口部１０８ａだけでなく、電流狭窄層１０８上にも形成されている点である。
電流狭窄層１０８上におけるｐ型層１０９の成長は、例えば電流狭窄層１０８を薄くすることで促進される。第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
なお、上記実施の形態は例示であり、様々な変形例が可能であること、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されうるところである。例えば、第２の実施形態と、第３の実施形態を組み合わせた例も可能である。また、例えばｐ型クラッド層１１０が多段、あるいは複数層で構成されてもよく、また、例えばｎ型クラッド層１０３が超格子構造で構成されてもよい。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
例えば、電流狭窄層のストライプ状の開口部に超格子層を有する構造であれば、電流狭窄層をｎ側に設けることもできる。
また、電流狭窄層は、ストライプ状の開口部以外の箇所で途切れていても良く、電流狭窄層の端が素子の端と一致していなくても良い。
また、例えば、本発明の第１から第３の実施形態のいずれにおいても、超格子層であるｐ型層１０９は、例えばＩｎＧａＮとＡｌＧａＮからなる超格子構造で構成されてもよい。この場合、特に、ｎ型基板１０１としてＧａＮを用いる場合、超格子構造からなるｐ型層１０９がＧａＮとＡｌＧａＮからなる超格子構造で構成された場合に比べて、格子歪を補償する効果が得られる。そのため、超格子構造を構成する各層の層厚と組成の設計の自由度が拡大すると共に、結晶性の向上に伴い、種々の特性を改善することが可能となる。
また、例えば、超格子層であるｐ型層１０９は、超格子構造を構成する各層の組成と層厚を、層厚方向、あるいは層厚方向と垂直の方向に対して変化させてもよい。この場合、特に、２回目の成長の初期段階で、ストライプ状の開口部と電流狭窄層との結晶性の違いにより、選択成長のような作用が生じる。そのため、ストライプ状の開口部でＡｌ組成が高くなりやすく、開口部の抵抗が高くなる場合がある。このような場合には、超格子構造を構成する各層の組成や層厚を傾斜的に変化させることで、ストライブ状の開口部の抵抗悪化を抑制する効果を得ることができる。
Claims (6)
- III族窒化物半導体からなる活性層と、
前記活性層上に形成された、ストライプ状の開口部を有する電流狭窄層と、
前記開口部を埋設する、Ａｌを含むIII族窒化物半導体からなる超格子層と、
前記超格子層上に形成された、Ａｌを含むIII族窒化物半導体からなる超格子構造のクラッド層と、
を備え、
前記超格子層の平均Ａｌ組成比をｘ１とし、前記クラッド層の平均Ａｌ組成比をｘ２とした場合において、ｘ１＜ｘ２である、III族窒化物半導体発光素子。 - 請求項１に記載のIII族窒化物半導体発光素子において、
前記電流狭窄層の層厚が０．２μｍ以下である、III族窒化物半導体発光素子。 - 請求項２に記載のIII族窒化物半導体発光素子において、
前記電流狭窄層は、ＡｌwＧａ1-wＮ（０．４≦ｗ≦１）からなる、III族窒化物半導体発光素子。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子において、
前記超格子層を構成する各々の層の組成若しくは層厚は、層厚方向若しくは層厚方向と垂直の方向に対して変化している、III族窒化物半導体発光素子。 - 請求項１乃至４のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子において、
前記超格子層は、ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０≦ｙ≦１）とＡｌｚＧａ１−ｚＮ（０＜ｚ≦１）とからなる、III族窒化物半導体発光素子。 - 請求項１乃至５のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子において、
前記電流狭窄層と前記活性層との離間距離は０．２μｍ以下である、III族窒化物半導体発光素子。
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