JP5437253B2 - 蛍光体を含まない赤色及び白色窒化物ベースのledの作製 - Google Patents
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Description
Claims (28)
- 発光ダイオードのための多重量子井戸(MQW)構造であって、
前記MQW構造が複数の量子井戸構造を含み、個々の量子井戸構造が、
バリア層と、
前記バリア層上に形成され量子ドットナノ構造を組み込んだ井戸層と、
を含み、前記バリア層及び前記井戸層が第1の金属窒化物ベースの材料を含み、
前記量子井戸構造の少なくとも1つが、前記第1の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属元素を有する第2の金属窒化物ベースの材料を含む、前記井戸層上に形成されたキャッピング層と、
前記第2の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属元素を有する第3の金属窒化物ベースの材料を含む、前記キャッピング層上に形成された第2のキャッピング層とを、 さらに含むことを特徴とするMQW構造。 - 個々の量子井戸構造が、前記量子ドットナノ構造の形成を促進するための、前記バリア層と前記井戸層との間に形成された湿潤層をさらに含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のMQW構造。 - 前記MQW構造が、前記複数の量子井戸構造の最も外側の構造上に形成されたp型コンタクト構造をさらに含み、該p型コンタクト構造が、電子ブロッキング層と、該電子ブロッキング層上に形成されたp型金属窒化物層とを含む、
ことを特徴とする請求項1から請求項2のいずれか1項に記載のMQW構造。 - 前記p型金属窒化物層がインジウム(In)材料を含む、
ことを特徴とする請求項3に記載のMQW構造。 - 前記p型金属窒化物層が、約750℃〜800℃の間の温度を使用して形成される、
ことを特徴とする請求項4に記載のMQW構造。 - 前記MQW構造が、前記複数の量子井戸構造の下にあるn+層に電気接触するためのn型コンタクト層をさらに含む、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のMQW構造。 - 前記MQW構造が赤色から黄色までの波長範囲の光を発光することができる、
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のMQW構造。 - 前記MQW構造が赤色光を発光することができる、
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のMQW構造。 - 前記キャッピング層が窒化アルミニウム(AlN)材料を含む、
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のMQW構造。 - 前記キャッピング層の厚みが約3nm又はこれよりも薄く保持される、
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のMQW構造。 - 前記量子ドットナノ構造が窒化インジウムガリウム(InGaN)を含む、ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のMQW構造。
- 発光ダイオード構造であって、
赤色から黄色までの波長範囲の光を発光する赤色/黄色発光の多重量子井戸(MQW)構造を含み、該赤色/黄色発光のMQWの個々の量子井戸構造が、
バリア層と、
前記バリア層上に形成され量子ドットナノ構造を組み込んだ井戸層と、
を含み、前記バリア層及び前記井戸層が第1の金属窒化物ベースの材料を含み、
前記赤色/黄色発光のMQWの前記量子井戸構造の少なくとも1つが、前記井戸層上に形成されたキャッピング層をさらに含み、該キャッピング層が、前記第1の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属元素を有する第2の金属窒化物ベースの材料を含み、そして、前記キャッピング層上に形成された第2のキャッピング層をさらに含み、該第2のキャッピング層が、前記第2の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属成分を有する第3の金属窒化物ベースの材料を含み、
前記発光ダイオード構造がさらに、
前記発光ダイオード構造から白色光を発光するために前記赤色/黄色発光のMQWと一体に形成された青色発光のMQW構造を含む、
ことを特徴とする発光ダイオード構造。 - 前記青色発光のMQWが、前記赤色/黄色発光のMQW構造の前記複数の量子井戸構造の最も外側の構造上に形成される、
ことを特徴とする請求項12に記載の発光ダイオード構造。 - 前記赤色/黄色発光のMQW構造の前記複数の量子井戸構造が前記青色発光のMQW構造上に形成される、
ことを特徴とする請求項12に記載の発光ダイオード構造。 - 前記赤色/黄色発光及び青色発光のMQW構造の下にあるn+層に電気接触するためのn型コンタクト層と、前記赤色/黄色発光及び前記青色発光のMQW構造上に形成されたそれぞれのp型コンタクト構造とをさらに含み、該p型コンタクト構造が各々、電子ブロッキング層と、該電子ブロッキング層上に形成されたp型金属窒化物層とを含む、
ことを特徴とする請求項12から請求項14のいずれか1項に記載の発光ダイオード構造。 - 前記青色発光のMQW構造の下にあるn+層に電気接触するためのn型コンタクト層と、前記青色発光のMQW構造を活性化するための、前記青色発光のMQW構造上に形成されたp型コンタクト構造とをさらに含み、前記赤色/黄色発光のMQW構造が、前記青色発光のMQW構造からの青色発光の吸収に基づいて赤色から黄色までの波長範囲の光を発光することができる、
ことを特徴とする請求項14に記載の発光ダイオード構造。 - 前記キャッピング層が窒化アルミニウム(AlN)材料を含む、
請求項12から請求項16のいずれか1項に記載の発光ダイオード構造。 - 前記キャッピング層の厚みが約3nm又はこれよりも薄く保持される、
ことを特徴とする請求項12から請求項17のいずれか1項に記載のMQW構造。 - 前記量子ドットナノ構造が窒化インジウムガリウム(InGaN)を含む、ことを特徴とする請求項12から請求項18のいずれか1項に記載のMQW構造。
- 発光ダイオード構造であって、
赤色から黄色までの波長範囲の光を発光する赤色/黄色発光の多重量子井戸(MQW)構造を含み、該赤色/黄色発光のMQWの個々の量子井戸構造が、
バリア層と、
前記バリア層上に形成され量子ドットナノ構造を組み込んだ井戸層と、
を含み、前記バリア層及び前記井戸層が第1の金属窒化物ベースの材料を含み、
前記赤色/黄色発光のMQWの前記量子井戸構造の少なくとも1つが、前記井戸層上に形成されたキャッピング層をさらに含み、該キャッピング層が、前記第1の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属元素を有する第2の金属窒化物ベースの材料を含み、そして、前記キャッピング層上に形成された第2のキャッピング層をさらに含み、該第2のキャッピング層が、前記第2の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属成分を有する第3の金属窒化物ベースの材料を含み、
前記発光ダイオード構造がさらに、
青色発光のMQW構造と、
緑色発光のMQW構造と、
を含み、前記発光ダイオード構造から白色光を発光するために前記青色発光のMQW構造及び前記緑色発光のMQW構造が前記赤色/黄色発光のMQWと一体に形成される、
ことを特徴とする発光ダイオード構造。 - 前記赤色/黄色発光のMQW構造が、前記青色発光のMQW構造及び前記緑色発光のMQW構造上に形成される、
ことを特徴とする請求項20に記載の発光ダイオード構造。 - 前記赤色/黄色発光、青色発光及び緑色発光のMQW構造の下にあるn+層に電気接触するためのn型コンタクト層と、
前記青色発光のMQW構造及び前記緑色発光のMQW構造をそれぞれ活性化するための、前記青色発光のMQW構造及び前記緑色発光のMQW構造上に形成されたそれぞれのp型コンタクト構造と、
をさらに含み、
前記p型コンタクト構造が各々、電子ブロッキング層と、前記電子ブロッキング層上に形成されたp型金属窒化物層とを含み、さらに前記赤色/黄色発光のMQW構造が、前記青色発光のMQW構造からの青色発光、前記緑色発光のMQW構造からの緑色発光、又はこれらの両方の吸収に基づいて赤色から黄色までの波長範囲の光を発光することができる、
ことを特徴とする請求項20又は請求項21に記載の発光ダイオード構造。 - 前記キャッピング層が窒化アルミニウム(AlN)材料を含む、
ことを特徴とする請求項20から請求項22のいずれか1項に記載の発光ダイオード構造。 - 前記キャッピング層の厚みが約3nm又はこれよりも薄く保持される、
ことを特徴とする請求項20から請求項23のいずれか1項に記載の発光ダイオード構造。 - 前記量子ドットナノ構造が窒化インジウムガリウム(InGaN)を含む、ことを特徴とする請求項20から請求項24のいずれか1項に記載の発光ダイオード構造。
- 発光ダイオードのための多重量子井戸(MQW)構造を作製する方法であって、
複数の量子井戸構造であって、各々がバリア層と、前記バリア層上に形成され量子ドットナノ構造を組み込んだ井戸層とを含み、前記バリア層及び前記井戸層が第1の金属窒化物ベースの材料を含む複数の量子井戸構造を形成するステップと、
前記第1の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属元素を有する第2の金属窒化物ベースの材料を含む、前記井戸層上のキャッピング層と、前記第2の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属元素を有する第3の金属窒化物ベースの材料を含む、前記キャッピング層上に形成された第2のキャッピング層とを、含むように前記量子井戸構造の少なくとも1つを形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 発光ダイオード構造を作製する方法であって、
多重量子井戸構造であって(MQW)、各々の量子井戸構造がバリア層と、前記バリア層上に形成され量子ドットナノ構造を組み込んだ井戸層とを含み、前記バリア層及び前記井戸層が第1の金属窒化物ベースの材料を含む、赤色から黄色までの波長範囲の光を発光する赤色/黄色発光の多重量子井戸構造を形成するステップと、
前記第1の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属元素を有する第2の金属窒化物ベースの材料を含むキャッピング層を前記井戸層上にさらに含み、そして、前記第2の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属成分を有する第3の金属窒化物ベースの材料を含む、前記キャッピング層上に形成された第2のキャッピング層をさらに含むように、前記赤色/黄色発光のMQWの前記量子井戸構造の少なくとも1つを形成するステップと、
前記発光ダイオード構造から白色光を発光するために前記赤色/黄色発光のMQWと一体に青色発光のMQW構造を形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 発光ダイオード構造を作製する方法であって、
多重量子井戸構造であって(MQW)、各々の量子井戸構造がバリア層と、前記バリア層上に形成され量子ドットナノ構造を組み込んだ井戸層とを含み、前記バリア層及び前記井戸層が第1の金属窒化物ベースの材料を含む、赤色から黄色までの波長範囲の光を発光する赤色/黄色発光の多重量子井戸構造を形成するステップと、
前記第1の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属元素を有する第2の金属窒化物ベースの材料を含むキャッピング層を前記井戸層上にさらに含み、そして、前記第2の金属窒化物ベースの材料と比較して異なる金属成分を有する第3の金属窒化物ベースの材料を含む、前記キャッピング層上に形成された第2のキャッピング層をさらに含むように、前記赤色/黄色発光のMQWの前記量子井戸構造の少なくとも1つを形成するステップと、
前記赤色/黄色発光のMQWと一体に青色発光のMQW構造を形成するステップと、
前記発光ダイオード構造から白色光を発光するために前記赤色/黄色発光のMQW及び前記青色発光のMQW構造と一体に緑色発光のMQW構造を形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
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