JPH10215028A - 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH10215028A JPH10215028A JP1490297A JP1490297A JPH10215028A JP H10215028 A JPH10215028 A JP H10215028A JP 1490297 A JP1490297 A JP 1490297A JP 1490297 A JP1490297 A JP 1490297A JP H10215028 A JPH10215028 A JP H10215028A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- light emitting
- layer
- barrier layer
- active layer
- 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.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 21
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 19
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 34
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 13
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007017 scission Effects 0.000 abstract description 4
- 229910010092 LiAlO2 Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910010093 LiAlO Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒化物系III−Ｖ族化合物半導体間におい
て、大きなバンド不適続値を有し、かつ格子整合した半
導体層が得られていなかった。 【解決手段】 障壁層と活性層を接合してなる窒化物系
III−Ｖ族化合物半導体発光素子において、前記活性層
はＮｂを含むことを特徴とする窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体発光素子を提供する。
て、大きなバンド不適続値を有し、かつ格子整合した半
導体層が得られていなかった。 【解決手段】 障壁層と活性層を接合してなる窒化物系
III−Ｖ族化合物半導体発光素子において、前記活性層
はＮｂを含むことを特徴とする窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体発光素子を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系III−Ｖ
族化合物半導体発光素子に関し、特に紫外、青色あるい
は緑色のバンド端発光を行う窒化物系III−Ｖ族化合物
半導体発光素子に関する。
族化合物半導体発光素子に関し、特に紫外、青色あるい
は緑色のバンド端発光を行う窒化物系III−Ｖ族化合物
半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで、窒化物系III−Ｖ族化合物半
導体発光素子に用いられる材料としては、ＡｌＮ，Ｇａ
Ｎ，ＩｎＮおよびこれらを組み合わせた３元系、４元系
のうちのＡｌＧａＮ，ＧａＩｎＮが検討されている．そ
の中でも、特開平６−１７７４２３号公報には、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ層，ｎ型ＧａＩｎＮ層を用いることで青色ある
いは緑色のＬＥＤが実現されている。
導体発光素子に用いられる材料としては、ＡｌＮ，Ｇａ
Ｎ，ＩｎＮおよびこれらを組み合わせた３元系、４元系
のうちのＡｌＧａＮ，ＧａＩｎＮが検討されている．そ
の中でも、特開平６−１７７４２３号公報には、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ層，ｎ型ＧａＩｎＮ層を用いることで青色ある
いは緑色のＬＥＤが実現されている。
【０００３】また、”ＩｎＧａＮ−Ｂａｓｅｄ Ｍｕｌ
ｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｅｌｌ−Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅｓ”，Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ
ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖ
ｏｌ．３５（１９９６）ｐｐＬ７４〜Ｌ７６には、Ｇａ
0.8Ｉｎ0.2Ｎ／Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ多重量子井戸構造２
６周期を活性層として用いたＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ系
レーザで室温パルス発振が得られた半導体レーザ装置が
記載されている。
ｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｅｌｌ−Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅｓ”，Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ
ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖ
ｏｌ．３５（１９９６）ｐｐＬ７４〜Ｌ７６には、Ｇａ
0.8Ｉｎ0.2Ｎ／Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ多重量子井戸構造２
６周期を活性層として用いたＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ系
レーザで室温パルス発振が得られた半導体レーザ装置が
記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記で
述べたｐ型ＡｌＧａＮとｎ型ＧａＩｎＮの組み合わせを
用いたＬＥＤの場合には、ＧａＩｎＮ中の不純物準位に
よる発光を用いることで青色または緑色の発光を実現し
ている。ところが、レーザのようなキャリアの高注入状
態を用いる場合には、バンド端発光が支配的になってい
るため、不純物準位を介した発光ではレーザ発振は不可
能である。
述べたｐ型ＡｌＧａＮとｎ型ＧａＩｎＮの組み合わせを
用いたＬＥＤの場合には、ＧａＩｎＮ中の不純物準位に
よる発光を用いることで青色または緑色の発光を実現し
ている。ところが、レーザのようなキャリアの高注入状
態を用いる場合には、バンド端発光が支配的になってい
るため、不純物準位を介した発光ではレーザ発振は不可
能である。
【０００５】また、ＧａＩｎＮのバンド端発光を用いた
レーザ構造の場合、量子井戸構造の井戸層と障壁層の間
の格子不整の大きさを考えると両者のバンド不連続値を
十分に大きな値にすることができないため、井戸数を２
６とかなり多くすることでキャリアの閉じ込めを図って
いる。しかしながら、井戸数が多くなるとアンドープの
活性層幅が大きくなることにより、発振しきい値電圧が
異常に大きな値となり、また、活性層中の格子歪が大き
くなる問題があった。したがって、少ない井戸数でレー
ザ発振を得ることが望ましいが、このためには井戸層と
障壁層のバンド不連続値を大きくし、かつ、格子整合し
た材料を選択しなければならない。
レーザ構造の場合、量子井戸構造の井戸層と障壁層の間
の格子不整の大きさを考えると両者のバンド不連続値を
十分に大きな値にすることができないため、井戸数を２
６とかなり多くすることでキャリアの閉じ込めを図って
いる。しかしながら、井戸数が多くなるとアンドープの
活性層幅が大きくなることにより、発振しきい値電圧が
異常に大きな値となり、また、活性層中の格子歪が大き
くなる問題があった。したがって、少ない井戸数でレー
ザ発振を得ることが望ましいが、このためには井戸層と
障壁層のバンド不連続値を大きくし、かつ、格子整合し
た材料を選択しなければならない。
【０００６】現状のＡｌＧａＮでは、Ａｌ組成として最
大２０％程度の値が用いられ、このとき、バンドギャッ
プは約３．８７ｅＶ、格子定数は３．１７Åとなる。ま
た、現状のＩｎＧａＮでは、Ｉｎ組成として１５％程度
の値が用いられ、このとき、バンドギャップは約３．０
５ｅＶ、格子定数は３．２４Åとなる。したがって、両
者の間の格子不整は、２．２％になる。
大２０％程度の値が用いられ、このとき、バンドギャッ
プは約３．８７ｅＶ、格子定数は３．１７Åとなる。ま
た、現状のＩｎＧａＮでは、Ｉｎ組成として１５％程度
の値が用いられ、このとき、バンドギャップは約３．０
５ｅＶ、格子定数は３．２４Åとなる。したがって、両
者の間の格子不整は、２．２％になる。
【０００７】図７に、Ａｌ、Ｉｎを含むＧａＮ系半導体
のａ軸の格子定数とバンドギャップとの関係を示す。図
７から明らかなように、ＡｌＧａＮとＩｎＧａＮのバン
ドギャップ差を大きくすればするほど格子不整も大きく
なっていく。したがって、ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮの組
み合わせを用いた場合、格子不整を０％にして、しかも
大きなバンドギャップ差を得ることは不可能である。言
い換えると、従来のＡｌＧａＩｎＮ系の場合、ＡｌＧａ
ＮとＧａＩｎＮのバンド不連続値を大きくしようとする
とＡｌとＩｎの組成が大きくなり、その結果、格子不整
が一段と大きくなる。以上のことから、ＡｌＧａＮ／Ｉ
ｎＧａＮ系では青から緑の領域でのレーザ発振は困難で
あった。
のａ軸の格子定数とバンドギャップとの関係を示す。図
７から明らかなように、ＡｌＧａＮとＩｎＧａＮのバン
ドギャップ差を大きくすればするほど格子不整も大きく
なっていく。したがって、ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮの組
み合わせを用いた場合、格子不整を０％にして、しかも
大きなバンドギャップ差を得ることは不可能である。言
い換えると、従来のＡｌＧａＩｎＮ系の場合、ＡｌＧａ
ＮとＧａＩｎＮのバンド不連続値を大きくしようとする
とＡｌとＩｎの組成が大きくなり、その結果、格子不整
が一段と大きくなる。以上のことから、ＡｌＧａＮ／Ｉ
ｎＧａＮ系では青から緑の領域でのレーザ発振は困難で
あった。
【０００８】以上に鑑み、本発明は、半導体層間に大き
なバンド不連続値を有し、かつ、格子整合した化合物半
導体を用いた窒化物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子
を提供することを目的としている。
なバンド不連続値を有し、かつ、格子整合した化合物半
導体を用いた窒化物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子
を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、鋭意研究を重ねた結果、以下に記載する半導体材
料を用いることが有効であることが分かった。
めに、鋭意研究を重ねた結果、以下に記載する半導体材
料を用いることが有効であることが分かった。
【００１０】本発明によれば、障壁層と活性層を接合し
てなる窒化物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子におい
て、前記活性層はＮｂを含むことを特徴とする窒化物系
III−Ｖ族化合物半導体発光素子が提供される。
てなる窒化物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子におい
て、前記活性層はＮｂを含むことを特徴とする窒化物系
III−Ｖ族化合物半導体発光素子が提供される。
【００１１】本発明によれば、前記障壁層はＡｌＧａＮ
からなり、前記活性層はＡｌＧａＮｂＮからなることを
特徴とする窒化物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子が
提供される。
からなり、前記活性層はＡｌＧａＮｂＮからなることを
特徴とする窒化物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子が
提供される。
【００１２】また、前記障壁層はＡｌＧａＮからなり、
前記活性層はＡｌＧａＩｎＮｂＮからなることを特徴と
する窒化物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子が提供さ
れる。
前記活性層はＡｌＧａＩｎＮｂＮからなることを特徴と
する窒化物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子が提供さ
れる。
【００１３】また、前記障壁層はＧａＮからなり、前記
活性層はＧａＩｎＮｂＮからなることを特徴とする窒化
物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子が提供される。
活性層はＧａＩｎＮｂＮからなることを特徴とする窒化
物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子が提供される。
【００１４】図７に、六方晶系のＡｌＮ，ＧａＮ，Ｉｎ
ＮおよびＮｂＮのバンドギャップとａ軸方向の格子定数
との関係を示す。図７に示すように、ＧａＮとＮｂＮと
の間には直線を引くことはできず、その詳細な相関関係
については未だ得られていない。また、以下に示す本実
施の形態で得られたＡｌＧａＩｎＮｂＮからなる半導体
における格子定数とバンドキャップの相関を図中白丸で
示した。
ＮおよびＮｂＮのバンドギャップとａ軸方向の格子定数
との関係を示す。図７に示すように、ＧａＮとＮｂＮと
の間には直線を引くことはできず、その詳細な相関関係
については未だ得られていない。また、以下に示す本実
施の形態で得られたＡｌＧａＩｎＮｂＮからなる半導体
における格子定数とバンドキャップの相関を図中白丸で
示した。
【００１５】今回、新たな構成元素として見い出したＮ
ｂを用いた場合、図７に示されるように例えばＧａＮに
添加したＧａＮｂＮを考えると、ＡｌＧａＮに格子整合
しつつ、ＡｌＧａＮとのバンド不連続値を大きくできる
という方向に作用する点で優れており、本発明の以下の
実施の形態ではすべてこの現象を応用してなされたもの
である。
ｂを用いた場合、図７に示されるように例えばＧａＮに
添加したＧａＮｂＮを考えると、ＡｌＧａＮに格子整合
しつつ、ＡｌＧａＮとのバンド不連続値を大きくできる
という方向に作用する点で優れており、本発明の以下の
実施の形態ではすべてこの現象を応用してなされたもの
である。
【００１６】なお、Ｎｂの添加量としては、結晶構造の
点からは何らの制限も受けない。しかしながら、レーザ
の発振波長として紫外から緑色を考えた場合、バンドギ
ャップの点（活性層のバンドギャップとして約２．４ｅ
Ｖ）からＮｂ組成を１０％以下にすることが好ましい。
Ｎｂを添加する場合には直線的にバンドギャップが変化
するのではなく、Ｎｂの添加量と共に急激にバンドギャ
ップが減少するからである。本発明の以下の実施の形態
は、すべてこの点を考慮し、Ｎｂ組成を１０％以下とし
ている。
点からは何らの制限も受けない。しかしながら、レーザ
の発振波長として紫外から緑色を考えた場合、バンドギ
ャップの点（活性層のバンドギャップとして約２．４ｅ
Ｖ）からＮｂ組成を１０％以下にすることが好ましい。
Ｎｂを添加する場合には直線的にバンドギャップが変化
するのではなく、Ｎｂの添加量と共に急激にバンドギャ
ップが減少するからである。本発明の以下の実施の形態
は、すべてこの点を考慮し、Ｎｂ組成を１０％以下とし
ている。
【００１７】
（実施の形態１）図１は、障壁層としてＡｌ0.2Ｇａ0.8
Ｎ、活性層としてＡｌ0.1Ｇａ0.88Ｎｂ0.02Ｎを用いた
青色発光素子の断面図である。成長方法としてＭＢＥ法
を用い、障壁層・活性層いずれも基板温度８００℃で成
長を行った。Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎに対してはＫセル（クヌ
ーセンセル）を用い、Ｎｂに対してはＥガン（電子銃）
を用いており、Ｎはラジカルセルを用いている。
Ｎ、活性層としてＡｌ0.1Ｇａ0.88Ｎｂ0.02Ｎを用いた
青色発光素子の断面図である。成長方法としてＭＢＥ法
を用い、障壁層・活性層いずれも基板温度８００℃で成
長を行った。Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎに対してはＫセル（クヌ
ーセンセル）を用い、Ｎｂに対してはＥガン（電子銃）
を用いており、Ｎはラジカルセルを用いている。
【００１８】ＬｉＡｌＯ2基板１の上に、ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層２（層厚０．１μｍ、キャリア濃度１×１０
18ｃｍ-3）、ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層３（層厚１．
０μｍ、キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｉ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.88Ｎｂ0.02Ｎ活性層４（層厚２０ｎｍ）、ｐ
型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層５（層厚０．８μｍ、キャリ
ア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｐ型ＧａＮコンタクト層６
（層厚０．２μｍ、キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）を
順次成長した。符号７、８は、それぞれｎ型電極，ｐ型
電極である。以上のように形成した積層構造からＬｉＡ
ｌＯ2基板１のへき開性を用いてへき開してレーザ素子
を作製した。形成された青色発光素子の共振器長は１ｍ
ｍ、ｐ型電極のストライプ幅は１０μｍであった。
ンタクト層２（層厚０．１μｍ、キャリア濃度１×１０
18ｃｍ-3）、ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層３（層厚１．
０μｍ、キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｉ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.88Ｎｂ0.02Ｎ活性層４（層厚２０ｎｍ）、ｐ
型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層５（層厚０．８μｍ、キャリ
ア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｐ型ＧａＮコンタクト層６
（層厚０．２μｍ、キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）を
順次成長した。符号７、８は、それぞれｎ型電極，ｐ型
電極である。以上のように形成した積層構造からＬｉＡ
ｌＯ2基板１のへき開性を用いてへき開してレーザ素子
を作製した。形成された青色発光素子の共振器長は１ｍ
ｍ、ｐ型電極のストライプ幅は１０μｍであった。
【００１９】この発光素子の室温ＣＷ駆動時の電流−光
出力特性を図２に示す。しきい値電流１Ａでレーザ発振
することが明らかとなった。この青色発光素子のしきい
値電流は、１０Ｖとなっており、従来のＩｎＧａＮ多重
量子井戸構造を用いた場合の３４Ｖよりもかなり小さな
値となった。なお、レーザの発振波長は、４３０ｎｍで
あった。
出力特性を図２に示す。しきい値電流１Ａでレーザ発振
することが明らかとなった。この青色発光素子のしきい
値電流は、１０Ｖとなっており、従来のＩｎＧａＮ多重
量子井戸構造を用いた場合の３４Ｖよりもかなり小さな
値となった。なお、レーザの発振波長は、４３０ｎｍで
あった。
【００２０】ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層５のバンドギ
ャップと格子定数は、それぞれ約３．８７ｅＶ、３．１
７Åとなっている。一方、Ａｌ0.1Ｇａ0.88Ｎｂ0.02Ｎ
活性層４の格子定数は、３．１６９Åであり、ｐ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層５にほば格子整合し、そのバンドギ
ャップは、約２．８ｅＶとなっておりＩｎ0.15Ｇａ0. 85
Ｎ活性層を用いた場合よりも大きなバンドギャップ差が
得られている。
ャップと格子定数は、それぞれ約３．８７ｅＶ、３．１
７Åとなっている。一方、Ａｌ0.1Ｇａ0.88Ｎｂ0.02Ｎ
活性層４の格子定数は、３．１６９Åであり、ｐ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層５にほば格子整合し、そのバンドギ
ャップは、約２．８ｅＶとなっておりＩｎ0.15Ｇａ0. 85
Ｎ活性層を用いた場合よりも大きなバンドギャップ差が
得られている。
【００２１】（実施の形態２）図３は、障壁層としてＡ
ｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ、活性層としてＡｌ0.1Ｇａ0.85Ｉｎ
0.03Ｎｂ0.02（格子定数３．１７４Å）Ｎ／Ａｌ0.1Ｇ
ａ0.9Ｎ３重量子井戸構造を用いた青緑色発光素子の断
面図である。成長方法としてＭＢＥ法を用い、障壁層・
活性層いずれも基板温度８００℃で成長を行っている。
Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎに対してはＫセルを用い、Ｎｂに対し
てはＥガンを用いており、Ｎはラジカルセルを用いてい
る。
ｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ、活性層としてＡｌ0.1Ｇａ0.85Ｉｎ
0.03Ｎｂ0.02（格子定数３．１７４Å）Ｎ／Ａｌ0.1Ｇ
ａ0.9Ｎ３重量子井戸構造を用いた青緑色発光素子の断
面図である。成長方法としてＭＢＥ法を用い、障壁層・
活性層いずれも基板温度８００℃で成長を行っている。
Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎに対してはＫセルを用い、Ｎｂに対し
てはＥガンを用いており、Ｎはラジカルセルを用いてい
る。
【００２２】ＬｉＡｌＯ2基板１の上に、ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層２（層厚０．１μｍ、キャリア濃度１×１０
18ｃｍ-3）、ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層３（層厚１．
０μｍ、キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｉ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.85Ｉｎ0．03Ｎｂ0.02Ｎ／Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ３
重量子井戸活性層９（層厚５／１０ｎｍの繰り返し構
造）、ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層５（層厚０．８μ
ｍ、キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｐ型ＧａＮコン
タクト層６（層厚０．２μｍ、キャリア濃度２×１０18
ｃｍ-3）を順次成長した。符号７、８は、それぞれｎ型
電極，Ｐ型電極である。以上のように形成された積層構
造をＬｉＡｌＯ2基板１のへき開性を用いてへき開して
レーザ素子を作製した。青緑色発光素子の共振器長は１
ｍｍ、ｐ型電極のストライプ幅は１０μｍであった。
ンタクト層２（層厚０．１μｍ、キャリア濃度１×１０
18ｃｍ-3）、ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層３（層厚１．
０μｍ、キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｉ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.85Ｉｎ0．03Ｎｂ0.02Ｎ／Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ３
重量子井戸活性層９（層厚５／１０ｎｍの繰り返し構
造）、ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層５（層厚０．８μ
ｍ、キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｐ型ＧａＮコン
タクト層６（層厚０．２μｍ、キャリア濃度２×１０18
ｃｍ-3）を順次成長した。符号７、８は、それぞれｎ型
電極，Ｐ型電極である。以上のように形成された積層構
造をＬｉＡｌＯ2基板１のへき開性を用いてへき開して
レーザ素子を作製した。青緑色発光素子の共振器長は１
ｍｍ、ｐ型電極のストライプ幅は１０μｍであった。
【００２３】本実施の形態に示す青緑色発光素子の室温
ＣＷ駆動時の電流−出力特性を図４に示す。しきい値電
流０．８Ａでレーザ発振することが明らかとなった。青
緑色発光素子のしきい値電圧は、８Ｖとなっており、従
来のＩｎＧａＮからなる多重量子井戸構造を用いた発光
素子のしきい値電圧３４Ｖよりもかなり小さな値となっ
ていた。なお、レーザの発振波長は、４７０ｎｍであっ
た。
ＣＷ駆動時の電流−出力特性を図４に示す。しきい値電
流０．８Ａでレーザ発振することが明らかとなった。青
緑色発光素子のしきい値電圧は、８Ｖとなっており、従
来のＩｎＧａＮからなる多重量子井戸構造を用いた発光
素子のしきい値電圧３４Ｖよりもかなり小さな値となっ
ていた。なお、レーザの発振波長は、４７０ｎｍであっ
た。
【００２４】（実施の形態３）図５は、障壁層としてＧ
ａＮ、活性層としてＧａ0.9Ｉｎ0.05Ｎｂ0.05Ｎ（格子
定数３．１８８Å）を用いた緑色発光素子の断面図であ
る。成長方法としてＭＢＥ法を用い、障壁層・活性層い
ずれも基板温度７００℃で成長を行った。Ｇａ，Ｉｎに
対してはＫセルを用い、Ｎｂに対してはＥガンを用いて
おり、Ｎはラジカルセルを用いた。
ａＮ、活性層としてＧａ0.9Ｉｎ0.05Ｎｂ0.05Ｎ（格子
定数３．１８８Å）を用いた緑色発光素子の断面図であ
る。成長方法としてＭＢＥ法を用い、障壁層・活性層い
ずれも基板温度７００℃で成長を行った。Ｇａ，Ｉｎに
対してはＫセルを用い、Ｎｂに対してはＥガンを用いて
おり、Ｎはラジカルセルを用いた。
【００２５】ＬｉＧａＯ2基板１０の上に、ｎ型ＧａＮ
コンタクト層２（層厚０．１μｍ、キャリア濃度１×１
０18ｃｍ-3）、ｎ型ＧａＮ障壁層１１（層厚１．０μ
ｍ、キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｉ型Ｇａ0.9Ｉ
ｎ0.07Ｎｂ0.03Ｎ活性層１２（層厚１０ｎｍ）、ｐ型Ｇ
ａＮ障壁層１３（層厚０．８μｍ、キャリア濃度５×１
０17ｃｍ-3）、ｐ型ＧａＮコンタクト層６（層厚０．２
μｍ、キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）を順次成長し
た。符号７、８は、それぞれｎ型，ｐ型電極である。以
上のような積層構造をＬｉＧａＯ2基板１０のへき開性
を用いてへき開して緑色発光素子を作製した。緑色発光
素子の共振器長は１ｍｍ、ｐ型電極のストライプ幅は１
０μｍであった。
コンタクト層２（層厚０．１μｍ、キャリア濃度１×１
０18ｃｍ-3）、ｎ型ＧａＮ障壁層１１（層厚１．０μ
ｍ、キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｉ型Ｇａ0.9Ｉ
ｎ0.07Ｎｂ0.03Ｎ活性層１２（層厚１０ｎｍ）、ｐ型Ｇ
ａＮ障壁層１３（層厚０．８μｍ、キャリア濃度５×１
０17ｃｍ-3）、ｐ型ＧａＮコンタクト層６（層厚０．２
μｍ、キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）を順次成長し
た。符号７、８は、それぞれｎ型，ｐ型電極である。以
上のような積層構造をＬｉＧａＯ2基板１０のへき開性
を用いてへき開して緑色発光素子を作製した。緑色発光
素子の共振器長は１ｍｍ、ｐ型電極のストライプ幅は１
０μｍであった。
【００２６】この緑色発光素子の室温ＣＷ駆動時の電流
−光出力特性を図６に示す。しきい値電流０．８Ａでレ
ーザ発振することが明らかとなった。この素子のしきい
値電圧は、９Ｖとなっており、ＩｎＧａＮ多重量子井戸
を用いた場合の３４Ｖよりもかなり小さな値となってい
た。なお、レーザの発振波長は、５１０ｎｍであった。
−光出力特性を図６に示す。しきい値電流０．８Ａでレ
ーザ発振することが明らかとなった。この素子のしきい
値電圧は、９Ｖとなっており、ＩｎＧａＮ多重量子井戸
を用いた場合の３４Ｖよりもかなり小さな値となってい
た。なお、レーザの発振波長は、５１０ｎｍであった。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、窒化物系III−Ｖ族化
合物半導体を積層してなる半導体層間に大きなバンド不
連続値を有し、且つ、格子整合させることができる。こ
れによって、低しきい値電圧で低しきい値電流の特性を
有する窒化物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子を提供
することができる。
合物半導体を積層してなる半導体層間に大きなバンド不
連続値を有し、且つ、格子整合させることができる。こ
れによって、低しきい値電圧で低しきい値電流の特性を
有する窒化物系III−Ｖ族化合物半導体発光素子を提供
することができる。
【図１】実施の形態１の青色発光素子の積層構造を示す
図である。
図である。
【図２】実施の形態１の青色発光素子の電流−光出力特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図３】実施の形態２の青緑色発光素子の積層構造を示
す図である。
す図である。
【図４】実施の形態２の青緑色発光素子の電流−光出力
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図５】実施の形態３の緑色発光素子の積層構造を示す
図である。
図である。
【図６】実施の形態３の緑色発光素子の電流−光出力特
性である。
性である。
【図７】窒化物半導体のバンドギャップとａ軸格子定数
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
１ ＬｉＡｌＯ2基板 ２ ｎ型ＧａＮコンタクト層 ３ ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層 ４ ｉ型Ａｌ0.1Ｇａ0.88Ｎｂ0.02Ｎ活性層 ５ ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層 ６ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ７ ｎ型電極 ８ ｐ型電極 ９ ｉ型Ａｌ0.1Ｇａ0.85Ｉｎ0．03Ｎｂ0.02Ｎ／Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎ３重量子井戸活性層 １０ ＬｉＧａＯ2基板 １１ ｎ型ＧａＮ障壁層 １２ ｉ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.07Ｎｂ0.03Ｎ活性層 １３ ｐ型ＧａＮ障壁層
0.1Ｇａ0.9Ｎ３重量子井戸活性層 １０ ＬｉＧａＯ2基板 １１ ｎ型ＧａＮ障壁層 １２ ｉ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.07Ｎｂ0.03Ｎ活性層 １３ ｐ型ＧａＮ障壁層
Claims (4)
- 【請求項１】 障壁層と活性層を接合してなる窒化物系
III−Ｖ族化合物半導体発光素子において、 前記活性層はＮｂを含むことを特徴とする窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体発光素子。 - 【請求項２】 障壁層と活性層を接合してなる窒化物系
III−Ｖ族化合物半導体発光素子において、 前記障壁層はＡｌＧａＮからなり、前記活性層はＡｌＧ
ａＮｂＮからなることを特徴とする窒化物系III−Ｖ族
化合物半導体発光素子。 - 【請求項３】 障壁層と活性層を接合してなる窒化物系
III−Ｖ族化合物半導体発光素子において、 前記障壁層はＡｌＧａＮからなり、前記活性層はＡｌＧ
ａＩｎＮｂＮからなることを特徴とする窒化物系III−
Ｖ族化合物半導体発光素子。 - 【請求項４】 障壁層と活性層を接合してなる窒化物系
III−Ｖ族化合物半導体発光素子において、 前記障壁層はＧａＮからなり、前記活性層はＧａＩｎＮ
ｂＮからなることを特徴とする窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1490297A JPH10215028A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光素子 |
| US08/986,412 US5917196A (en) | 1997-01-29 | 1997-12-08 | Group III-V type nitride compound semiconductor light-emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1490297A JPH10215028A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10215028A true JPH10215028A (ja) | 1998-08-11 |
Family
ID=11873932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1490297A Pending JPH10215028A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5917196A (ja) |
| JP (1) | JPH10215028A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2302613B (en) * | 1995-06-20 | 1999-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | Press contact type semiconductor device |
| US6648966B2 (en) * | 2001-08-01 | 2003-11-18 | Crystal Photonics, Incorporated | Wafer produced thereby, and associated methods and devices using the wafer |
| US7033858B2 (en) | 2003-03-18 | 2006-04-25 | Crystal Photonics, Incorporated | Method for making Group III nitride devices and devices produced thereby |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11261105A (ja) * | 1998-03-11 | 1999-09-24 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| US20060267043A1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Emerson David T | Deep ultraviolet light emitting devices and methods of fabricating deep ultraviolet light emitting devices |
| US7907277B2 (en) * | 2008-05-14 | 2011-03-15 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for downhole spectroscopy |
| DE102010032497A1 (de) * | 2010-07-28 | 2012-02-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierender Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips |
| KR20220032917A (ko) * | 2020-09-08 | 2022-03-15 | 삼성전자주식회사 | 마이크로 발광 소자 및 이를 포함한 디스플레이 장치 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2917742B2 (ja) * | 1992-07-07 | 1999-07-12 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子とその製造方法 |
-
1997
- 1997-01-29 JP JP1490297A patent/JPH10215028A/ja active Pending
- 1997-12-08 US US08/986,412 patent/US5917196A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2302613B (en) * | 1995-06-20 | 1999-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | Press contact type semiconductor device |
| US6648966B2 (en) * | 2001-08-01 | 2003-11-18 | Crystal Photonics, Incorporated | Wafer produced thereby, and associated methods and devices using the wafer |
| US7033858B2 (en) | 2003-03-18 | 2006-04-25 | Crystal Photonics, Incorporated | Method for making Group III nitride devices and devices produced thereby |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5917196A (en) | 1999-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7872269B2 (en) | Gallium nitride semiconductor light emitting element | |
| JP3719613B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| US8901595B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP2890390B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP2001168471A (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JPH0621511A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2000068594A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JPH10190052A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH11298090A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP2004031770A (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP4212105B2 (ja) | 酸化亜鉛系化合物半導体素子 | |
| JP2002033512A (ja) | 窒化物半導体発光ダイオード | |
| US8941105B2 (en) | Zinc oxide based compound semiconductor light emitting device | |
| JP3399216B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP4288030B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物４元材料系を用いた半導体構造体 | |
| JPH10215028A (ja) | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光素子 | |
| JPH04213878A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2010067927A (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP5337862B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3464890B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP2010080741A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH1154796A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体装置 | |
| JP2000058916A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JPH11220172A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP2000174341A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |