TWI555230B - Light emitting element - Google Patents

Description

發光元件

本發明是有關於一種作為照明或顯示器的光源之有色發光元件，具體上，是有關於一種具有多重活性層之發光元件。

因為相較於先前的發光元件，在發光層具有AlGaInP的發光元件是較明亮1位數以上，在車載照明或LCD背光等的與先前的發光二極體不同用途之需要正擴大中。其部分原因是因為AlGaInP為直接躍遷型，但主要原因是能利用設置透明且厚的窗層來提高外部量子效率。

此處，AlGaInP系發光元件，是使用AlGaAs或GaP來作為窗層。但是，AlGaAs層有對於水分會劣化之特性上的問題，通常在窗層是使用GaP。

但是，為了設置厚GaP窗層，必須在由AlGaInP所構成的發光層上直接接合GaP基板、或是直接結晶成長GaP的厚膜。直接接合GaP基板之方法，是如日本特開2006-32837號公報等所表示，會有在與GaP的接合界面產生障壁層之問題，為了避免此問題，長時間且高溫的熱處理是必要的。

又，已知窗層即便設置在發光層的一面，對於提升發光效率是有效的，進而在另一面亦即在發光層的上下兩面設置時，外部量子效率進一步提高。

此時，另一方的窗層也能藉由貼合或結晶成長來形成，但是在形成發光層時，因為作為基底來使用之GaAs基板，具有作為光吸收層之功能，在形成窗層前，有必要將GaAs基板除去。

且說，在發光元件，由必要的AlGaInP系材料所構成之層構造，通常是在GaAs基板上，使用MOVPE法使其氣相成長。但是，其膜厚度頂多為10μm左右。

雖然AlGaInP系及GaAs系是晶格匹配(lattice matching)系，但是也能利用選擇蝕刻法，因此，利用在GaAs基板與AlGaInP層之間適當地插入需要選擇蝕刻的層，能將GaAs基板完全地除去。

但是，為了製造發光所必要的發光層所必要的AlGaInP系材料的總膜厚度，頂多為10μm左右，若在只有發光層的狀態下除去GaAs基板時，殘留晶圓的膜厚度當然為10μm左右。此種10μm左右的膜厚度之晶圓，雖然實驗上能作處理，但是容易龜裂，而沒有用以通過工業上的製程所必要的機械強度。

且說，在除去GaAs基板之前，利用使其結晶成長厚膜GaP層來使晶圓具有機械強度，藉此，GaP層能兼具光取出層(窗層)與強度保持板，是合理的。

利用結晶成長形成此種厚膜GaP層時，為了具有通過工業上的製程之充分的機械強度，必要的GaP層之厚度為20μm以上。但是，為了結晶成長20μm以上的膜厚度之GaP層，需要數小時～十幾小時。因為GaP層越厚則側面光取出會越增大，所以明知成長時間會變長也無法加以縮短。

又，相較於通常成長發光層之溫度，GaP層的成長所需要的溫度是需要同等以上的高溫，發光層部是長時間曝露在MOVPE成長時的溫度或比其高的溫度。

且說，通常發光元件所使用的晶圓，在鄰接發光層的窗層之部分，設置有用以關入載子之被稱為導電型p型與n型之p型包覆層與n型包覆層，而且在p型包覆層與n型包覆層之間，具有被稱為活性層之層。又，p型的窗層是鄰接p型包覆層，且n型的窗層是鄰接n型包覆層。

在該p型包覆層中，摻雜有Mg或Zn等的p型不純物，並利用加熱，依照熱力學，由濃度高的一方往低的一方擴散。因此，也有可能擴散至活性層中。而且，因為擴散至活性層中的p型不純物容易形成缺陷，在藉由通電等來實行元件壽命試驗時會形成缺陷，其結果，會造成載子注入效率低落、光吸收增大等，且造成光輸出功率低落現象。

p型不純物的擴散是非常依存於發光層(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP中的Al組成比x，x少時，不純物的擴散快，且不純物不容易滯留。

例如，因為通常活性層的Al組成x較少，相較於Al組成x較高的包覆層，活性層中的不純物擴散速度相對地較快，不純物不容易滯留。

此處，不純物濃度的絕對量是依照鄰接層的不純物濃度而變化，鄰接活性層之層為用以關入載子之包覆層是必要的，又，通常包覆層會被摻雜。而且，因為相較於活性層，包覆層為寬能帶隙是必要的，所以Al組成x較大，而不純物擴散速度比活性層慢。

又，為了不降低對活性層的注入效率，包覆層必須保持某種程度以上的濃度之不純物，因此，存在於包覆層中之不純物會往活性層中擴散。

但是，即便有不純物的擴散，活性層的厚度具有某種程度以上的厚度時，能作為可抑制不純物擴散所引起的影響之構造。

例如，藉由將活性層設置為較厚而使其厚度成為會因為不純物擴散至層中而形成缺陷之程度，即便有不純物擴散，也能維持在活性層中的發光再結合。但是，該不純物擴散污染層是非光再結合比其他的活性層大之層，且是發光效率低落之主要原因。方便上，將該型的活性層稱為體積型(bulk type)活性層。

此種體積型活性層，就抑制不純物擴散的影響而言是具有優點，但是因為其只能期待被p型與n型的包覆層所夾住之載子關入效果，並且被不純物污染的部位具有非發光再結合層之功能，所以無法提升發光效率。而且此種體積型活性層只有60%左右的內部量子效率。

作為因應此問題的對策，例如在日本特開2003-46200號公報等之中，揭示一種使用多重量子井(MQW)構造之方法，該多重量子井是至少設置2層以上的活性層，且在活性層與活性層之間設置障壁層。藉由採用此種MQW構造，利用提高對量子井之關入效果，能提高發光效率。

但是，因為MQW的各層的厚度為數奈米～十幾奈米(nm)時，是半導體內的電子的德布羅意波長(de Broglie’s wave length)左右，相較於體積活性層，各層的厚度是大幅度地較薄，不純物擴散對活性層的影響變大。雖然使在MQW的活性層增加也有解決的可能性，但是必須大幅度地增加層數，而由於活性層的自吸收，致使內部量子效率低落。

又，也有一種方法(以下也稱為多重活性層型)，其是對MQW使用模擬的形式將各層設為德布羅意波長以上的膜厚度而以少層數來提高發光效率。此時，由於不純物擴散被適當地控制，壽命實驗時不容易產生問題，而能製造長壽命之發光元件。

但是，各層的膜厚度為德布羅意波長以上時，因為在活性層與活性層之間所設置的障壁層不會產生穿隧現象(穿隧效應)，所以從活性層至鄰接的其他活性層之載子輸送現象，只有依賴跳動(hopping)。因為電子的有效質量小，跳動比較容易，但是電洞的有效質量比電子大很多，相較於電子，越過障壁層之跳動的統計機率低。因此，特別是在載子少的低電流區域，會發生在活性層中的載子注入效率低落及伴隨其所產生的發光效率低落。

又，載子注入效率低落時，會造成串聯電阻成分的增大。此效果，在發光二極體這類的於低電流區域使用的元件，會成為重大問題。例如在日本特開平11-251687號公報中揭示一種藉由插入比活性層寬能帶隙的材料，串聯電阻成分增大。但是，載子變為不容易跳動之情形是與增加載子關入效果同義，利用載子被關入活性層之效果，發光效率提升。

然而，因為在活性層與活性層之間插入障壁層(波函數不重疊且能帶隙(band gap)比活性層大)，用以使20mA的電流流動所必要的電壓值為2.5～3.0V左右，比體積型活性層時的電壓值1.9V顯著地增大。

若使障壁層的厚度減少為10～20nm左右，則串聯電阻成分停留在活性層的1～2成左右的的高水準，在20℃左右的室溫動作時，該電壓上升(也稱為Vf上升)能抑制在0.1～0.3V左右，在將2.5～3V設作電源之機器系統中，不會成為重大問題。然而，LED等的發光元件，多半被使用於屋外，外部環境為低溫時的特性會成為問題，使用多重活性層型構造的情況，低溫時的Vf會大幅度地上升。

而且，即便將障壁層的厚度減少至10～20nm左右，串聯電阻成分是停留在體積型活性層的1～2成左右的高水準，同時由於減少障壁層的厚度，關入效果變差，發光輸出功率也低落。若將層厚度薄化，串聯電阻成分高的程度是停留於顯示與體積型活性層同樣的特性。

因此，在n型或p型、或是p側與n側兩者具有30μm以上的厚GaP窗層之AlGaInP系發光元件，現狀的技術是難以實現一種具有高內部量子效率、低串聯電阻成分及長壽命之發光元件。

本發明是鑒於上述的問題而開發出來，其目的在於提供一種發光元件，針對伴隨著GaP厚膜的成長之發光元件，可維持先前體積型活性層的低電阻之優點，同時能兼具多重活性層型發光元件所具有的長壽命與高發光效率。

為了解決上述課題，本發明提供一種發光元件，是使用至少具有由(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(0<x<1,0.4<y<0.6)所構成的發光層之化合物半導體基板而製造出來，該發光層具有p型包覆層、至少3層以上的活性層、至少2層以上的障壁層及n型包覆層，其中該發光元件的特徵在於：前述障壁層與前述活性層的能帶隙差ΔE，大於0eV且為0.35eV以下。

如此，將由(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(0<x<1,0.4<y<0.6)(以下也記載為AlGalnP)所構成之障壁層與活性層的能帶隙差ΔE，設為大於0eV且為0.35eV以下。

藉此，相較於將活性層的構造設作體積型活性層的情況，能將順向電壓Vf的上升率抑制為3%左右之非常低的上升率。亦即，是一種長壽命、高發光效率的多重活性層型構造的發光元件，且能作成與低電阻之體積型活性層大約相同程度的電阻率之發光元件。

又，較佳是將前述ΔE設為0.25 eV以下。

如此，藉由將活性層與障壁層的能帶隙差ΔE設為0.25 eV以下，能使順向電壓Vf與先前的體積型活性層構造的發光元件大致相同，而成為一種更低電阻的高發光效率、長壽命的發光元件。

而且，較佳是將前述ΔE設為0.2eV以上。

如此，藉由將活性層與障壁層的能帶隙差ΔE設為0.2 eV以上，活性層與障壁層之間的能帶隙保持一定以上，藉此，能抑制載子的關入功能發生低落。因此，能更容易抑制順向電壓Vf的上升，同時也能抑制發光效率的低落，且能更容易成為一種低電阻且高發光效率、長壽命的發光元件。

而且，較佳是將前述障壁層的Al組成比x設為0<x<0.9。

若障壁層具有如上述的組成時，相較於活性層，能減慢在障壁層中的不純物的擴散速度，藉此，能抑制不純物滯留在活性層中的情況。因此，能實現載子注入效率的提升或抑制光吸收。

又，前述活性層的厚度，較佳是5nm以上。

如此，利用將活性層的厚度設為能使載子停留的機率增加之5nm以上，能更提高發光效率。

而且，前述障壁層的厚度，較佳是5nm以上50nm以下。

如此，利用將障壁層的厚度設為5nm以上而能抑制由於穿隧效應所產生的載子的透過，能更增加載子的關入效果，而能更提高發光效率。

又，利用設為50nm以下，能抑制載子跳動機率的低落。

如以上說明，若依照本發明，針對伴隨著GaP厚膜的成長之發光元件，能提供一種發光元件，可維持先前體積型活性層的低電阻之優點，同時能兼具多重活性層型發光元件所具有的長壽命與高發光效率。

[實施發明的較佳形態]

以下，參照圖式來詳細地說明本發明，但是本發明不未被限定於這些例子。第1圖是顯示本發明的發光元件的概略的一個例子之圖。又，第2圖是顯示在本發明的發光元件所使用的化合物半導體基板的概略的一個例子與發光層的能帶隙的一個例子之圖。

如第1圖所示，本發明的發光元件10，至少由化合物半導體基板100與在其表面上所形成的電極11所構成。

而且，如第2圖所示，此化合物半導體基板100，至少由以下所構成：亦即具有作為第一層的n型GaP基板101、作為第三層的p型GaP層109、作為第四層的p型GaP窗層110，且在第一層與第三層之間具有發光層108來作為第二層。

而且，此發光層108是由以下各層所構成：由(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(0<x<1,0.4<y<0.6)所構成之n型包覆層103、p型包覆層107、至少3層以上(在第2圖是10層)之活性層104、及至少2層以上(在第2圖是9層)之障壁層105，其中，障壁層105位於活性層104與活性層104之間且具有比活性層104大的能帶隙。

又，此障壁層105，相較於n型包覆層103和p型包覆層107，其能帶隙相同或較小，且活性層104與障壁層105交替地積層一次以上。

進而，如第2圖的右側所示，障壁層105的能帶隙Eg_b與活性層104的能帶隙Eg_a之能帶隙差ΔE(=Eg_b-Eg_a)，大於0ev且為0.35eV以下。

又，如第2圖所示，在活性層104與p型包覆層107之間，能設置無摻雜的延遲(set back)層106。又，所謂延遲層是指由(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(其中，0≦x≦1、0<y<1)所構成，且相較於n型包覆層或p型包覆層，Al比x是相同或較小的層。

若是此種構造的發光元件，能改善AlGaInP系高亮度發光元件的重要特性亦即壽命(亮度的通電劣化特性)之多重活性層型，也能將順向電壓Vf維持在與先前技術亦即體積型相同程度。亦即，能作出滿足規格上可容許的水準的發光元件，並能謀求大幅度地改善。

又，因為是使用發光壽命長的多重活性層構造之化合物半導體基板而製造出來的發光元件，所以能作成長壽命的發光元件。

另外，能帶隙差ΔE大於0.35eV的情況，因為順向電壓增加，會成為規格上問題之水準，所以ΔE是設為0.35eV以下。又，ΔE為0的情況，因為障壁層與活性成為同一組成，亦即成為與先前的體積型活性層完全相同的構造，無法得到多重活性層的高發光效率、長壽命之優點，所以ΔE是設為大於0。

又，能將ΔE設為0.25eV以下。

藉此，能將所得到的發光元件的順向電壓，設為與先前的體積型活性層構造的發光元件大致相同水準，能得到更低電阻的高發光效率、長壽命的發光元件.

而且，能將ΔE設為0.2eV以上。

藉此，能將活性層與障壁層之間的能帶隙抑制成較低且為必要以上。亦即，能抑制載子的關入功能之低落。因此，能抑制順向電壓Vf的上升，並能抑制發光效率的低落，而能更容易成為低電阻且高發光效率、長壽命的發光元件。

此處，障壁層的組成比x能設為0<x<0.9。

如此，若障壁層的Al的組成比x在上述範圍內，能成為串聯電阻更低的障壁層。而且，相較於活性層，能使障壁層的不純物的擴散速度變慢，藉此，因為能抑制不純物在活性層之滯留，能實現載子注入效率的提升或抑制光吸收。

又，活性層的厚度能設為5nm以上。

如此，利用將活性層的厚度設為5nm以上，能使載子停留機率增加，能更提高發光效率。

而且，障壁層的厚度能設為5nm以上、50nm以下。

若是上述厚度的障壁層時，因為能抑制由於穿隧效應所產生的載子的透過，所以能更增加載子的關入效果。藉此，能更提高發光效率。

又，若是50nm以下時，能抑制載子跳動機率的低落。

另外，關於活性層與障壁層的層數的上限，障壁層與活性層的能帶隙差ΔE，滿足大於0eV且為0.35eV以下的關係的情況，因為能達成使順向電壓與先前的體積型活性層相同程度的水準之效果，所以沒有特別限定。

但是，層數太多時，因為製造花費時間致使製造成本提升，或是因為層數增加，由於活性層的自吸收致使產生內部量子效率低落等的問題，所以障壁層數以30以下、活性層數以31以下為佳。

而且，以下說明作為此種發光元件的製造方法的一個例子，但是，當然不被限定於此例子。

首先，準備n型GaAs基板來作為成長用單晶基板，洗淨後放入MOVPE的反應器中。

然後，在先前導入的GaAs基板上，磊晶成長n型GaAs緩衝層。進而，在n型GaAs緩衝層的表面上，藉由MOVPE法，磊晶成長n型包覆層。

隨後，在n型包覆層的表面上，以變更Al的組成比x而成為所需要的構造的方式，利用適當的MOVPE法，磊晶成長活性層、障壁層。

此處，是以障壁層與活性層的能帶隙差ΔE成為大於0eV且為0.35eV以下的方式，來選擇Al的組成比x。但是，障壁層的能帶隙，相較於n型包覆層及p型GaP包覆層，設成相同或較小。

又，使活性層氣相成長至少3層以上，並使障壁層氣相成長至少2層以上。而且，是使活性層與障壁層交替地積層。進而，障壁層與障壁層，作成互相不鄰接且沒有鄰接n型包覆層與p型包覆層的構造。

進而，在最表面側的活性層形成後，能形成延遲層，此延遲層是由無摻雜的(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(其中，0≦x≦1、0<y<1)所構成，且相較於n型包覆層或p型包覆層，Al比x是相同或較小。

然後，在最表面側的活性層之表面上，藉由MOVPE法，磊晶成長p型包覆層、p型GaP層，來得到MO磊晶基板。

隨後，形成p型GaP窗層。此窗層的形成，是將先前所得到的MO磊晶基板從MOVPE的反應器取出，並放入HVPE法的反應器內。隨後，摻雜Zn來磊晶成長p型GaP窗層。

隨後，除去GaAs基板及GaAs緩衝層。藉此，使n型包覆層露出。

然後，在除去GaAs基板等而露出的n型包覆層的表面，貼上n型GaP基板、或是使用HVPE法並藉由磊晶成長來形成n型GaP層，能得到化合物半導體基板。

在藉由上述MOVPE法或HVPE法來進行氣相成長時，可使用通常的條件。

然後，切斷所得到的化合物半導體基板，並加工成為晶粒且進行電極附加等，能得到發光元件。

[實施例]

以下，顯示實施例及比較例來更具體地說明本發明，但是本發明並沒有被限定於這些例子。

(實施例1)

製造如第2圖所示的化合物半導體基板，並製造如第1圖所示的發光元件。

具體上，是在厚度為280μm的n型GaAs基板(15°斜角(off angle))的主表面上，藉由MOVPE法，磊晶成長厚度0.5μm的n型GaAs緩衝層、厚度2.3μm的n型AlGaInP層(n型包覆層)、9對厚度0.03μm的無摻雜Al_xaGa_1-xaInP層(活性層)與厚度0.03μm的無摻雜Al_xbGa_1-xbInP層(障壁層)+厚度0.03μm的無摻雜Al_xaGa_1-xaInP層(活性層)、厚度0.7μm的無摻雜AlGaInP層(延遲層)、厚度1.6μm的p型AlGaInP(p型包覆層)、厚度2.5μm的p型GaP層(窗層)，隨後藉由HVPE法，磊晶成長90μm的p型GaP層(窗層)。

另外，活性層的Al組成比x_a與障壁層的Al組成比x_b，是如後述表1所示的組成比，且將活性層與障壁層的能帶隙差ΔE設為0.24eV。

隨後，除去n型GaAs基板與n型GaAs緩衝層，並貼上n型GaP基板。

然後，進行電極形成、切割及電極附加，來製造發光元件。

為了評價所製造的發光元件之特性，進行如以下所示的評價。

首先，為了評價發光效率，利用積分球來測定流動直流電流20mA時的全方位光輸出功率。而且，作為壽命特性的評價，是利用設成直流電流50mA、環境溫度85℃的加速試驗，來評價100小時後的發光效率，並評價相對於初期輸出功率之劣化程度。

而且，進行在環境溫度25℃中用以流動20mA的電流所必要的電壓(順向電壓Vf)的評價。而且，進行溫度為85℃、濕度為50%、順向電流為50mA、通電時間為100小時之加速試驗，來評價順向電壓Vf的變化率(Vf life)。進而，進行在低溫(-40℃)中用以流動20mA的電流所必要的順向電壓Vf(LT Vf)的評價。

將這些結果的一部分表示於表1中。

(比較例1)

製造如第5圖所示的化合物半導體基板200，並製造由該化合物半導體基板所製造的發光元件。

具體上，是在厚度為280μm的n型GaAs基板(15°斜角(off angle))的主表面上，藉由MOVPE法，磊晶成長厚度0.5μm的n型GaAs緩衝層、厚度2.3μm的n型AlGaInP層(n型包覆層)203、厚度0.6μm的無摻雜Al_xaGa_1-xaInP層(活性層)204、厚度0.7μm的無摻雜AlGaInP層(延遲層)206、厚度1.6μm的p型AlGaInP(p型包覆層)207、厚度2.5μm的p型GaP層(窗層)209，隨後，藉由HVPE法，磊晶成長90μm的p型GaP層(窗層)210。

另外，活性層的Al組成比x_a為0.09。此時，未存在障壁層，能帶隙差ΔE為0。

隨後，除去n型GaAs基板與n型GaAs緩衝層，並貼上n型GaP基板201。

然後，進行電極形成、切割及電極附加，來製造發光元件。

隨後，進行與實施例1同樣的評價。其結果也如表1所示。

(實施例2)

針對實施例1，除了將活性層的Al組成比x_a設為0.30，將障壁層的Al組成比x_b設為0.85，且將ΔE設為0.33eV以外，藉由與實施例1同樣的方法來製造化合物半導體基板及發光元件。並且，進行與實施例1同樣的評價，其結果是如表1所示。

(比較例2)

製造如第6圖所示的化合物半導體基板300，並製造發光元件。

具體上，是在厚度為280μm的n型GaAs基板(15°斜角(off angle))的主表面上，藉由MOVPE法，磊晶成長厚度0.5μm的n型GaAs緩衝層、厚度2.3μm的n型AlGaInP層(n型包覆層)303、9對厚度0.03μm的無摻雜Al_xaGa_1-xaInP層(活性層)304及厚度0.03μm的無摻雜Al_xbGa_1-xbInP層(障壁層)305+厚度0.03μm的無摻雜Al_xaGa_1-xaInP層(活性層)304、厚度0.7μm的無摻雜AlGaInP層(延遲層)306、厚度1.6μm的p型AlGaInP(p型包覆層)307、厚度2.5μm的p型GaP層(窗層)309，隨後藉由HVPE法，磊晶成長90μm的p型GaP層(窗層)310。

另外，活性層的Al組成比x_a為0.09，障壁層的Al組成比x_b為0.85，此時的ΔE為0.46eV。

隨後，除去n型GaAs基板與n型GaAs緩衝層，並貼上n型GaP基板301。

然後，進行電極形成、切割及電極附加，來製造發光元件。隨後，進行與實施例1同樣的評價。其結果是如表1所示。

相較於比較例1之具有體積型活性層的發光元件，多重活性層型的發光元件亦即實施例1、2或比較例2的發光元件之發光效率，當將比較例1設為1時，為1.05(實施例1)、1.12(實施例2)、1.20(比較例2)。又，發光壽命，當將比較例1設為1時，為1.04(實施例1)、1.14(實施例2)、1.10(比較例2)，得知若越增大能帶隙的差則越能改善發光效率、發光壽命。又，關於100小時通電後的Vf(Vf life)，任一種都幾乎沒有差異而無問題。

但是，如表1或第3圖所示，順向電壓是隨著ΔE的上升而同時上升，ΔE大於0.35Ev的情況，是達到實用上會產生問題之水準。又，也得知ΔE在0.2～0.25eV之間時，順向電壓的上升率較小。

又，關於在低溫(-40℃)的環境下之順向電壓，是如表1或第4圖所示，也是ΔE越增加則在低溫的順向電壓也上升，且ΔE大於0.35eV的情況，順向電壓是大幅度地上升。又，也得知ΔE在0.2～0.25eV之間時，同樣地，在低溫的順向電壓的上升率也能較小。

因此，若增大能帶隙差ΔE，雖然能改善發光效率或發光壽命，但是Vf的上升率也變大。因此，得知有必要將ΔE控制在Vf不會變為太高而能改善發光效率的範圍內，也就是大於0eV而在0.35eV以下，更佳是在0.2eV以上0.35eV以下的範圍內。

另外，本發明並未被限定於上述實施形態。上述實施形態是例示性，凡是具有與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想實質上相同構成，可達成相同作用效果的實施形態，無論如何都包含在本發明的技術範圍內。

10．．．發光元件

11．．．電極

100、200、300．．．化合物半導體基板

101、201、301．．．n型GaP基板

103、203、303．．．n型包覆層

104、204、304．．．活性層

105、305．．．障壁層

106、206、306．．．延遲層

107、207、307．．．p型包覆層

108．．．發光層

109、209、309．．．p型GaP層

110、210、310．．．p型GaP窗層

第1圖是顯示本發明的發光元件的概略的一個例子之圖。

第2圖是顯示在本發明的發光元件所使用的化合物半導體基板的概略與發光層的能帶隙的概略的一個例子之圖。

第3圖是顯示本發明的實施例及比較例的發光元件的障壁層與活性層的能帶隙差ΔE與順向電壓Vf的關係之圖表。

第4圖是顯示實施例及比較例的發光元件的能帶隙差ΔE與在低溫(-40℃)中的順向電壓Vf的關係之圖表。

第5圖是顯示在比較例1的發光元件所使用的化合物半導體基板的概略之圖。

第6圖是顯示在比較例2的發光元件所使用的化合物半導體基板的概略之圖。

100．．．化合物半導體基板

101．．．n型GaP基板

103．．．n型包覆層

104．．．活性層

105．．．障壁層

106．．．延遲層

107．．．p型包覆層

108．．．發光層

109．．．p型GaP層

110．．．p型GaP窗層

Claims (9)

1. 一種作為照明或顯示器的光源之有色發光元件，是使用至少具有由(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(0<x<1,0.4<y<0.6)所構成的發光層之化合物半導體基板而製造出來，該發光層具有p型包覆層、至少3層以上的活性層、至少2層以上的障壁層及n型包覆層，其中該發光元件的特徵在於：該發光元件是多重活性層型的發光元件，前述障壁層與前述活性層的能帶隙差△E，大於0eV且為0.35eV以下，並且，前述障壁層與前述活性層分別具有德布羅意波長以上的膜厚。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中前述△E為0.25eV以下。
3. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中前述△E為0.2eV以上。
4. 如申請專利範圍第2項所述的發光元件，其中前述△E為0.2eV以上。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中前述障壁層的Al組成比x為0<x<0.9。
6. 如申請專利範圍第2項所述的發光元件，其中前述障壁層的Al組成比x為0<x<0.9。
7. 如申請專利範圍第3項所述的發光元件，其中前述障壁層的Al組成比x為0<x<0.9。
8. 如申請專利範圍第4項所述的發光元件，其中前述障壁層的Al組成比x為0<x<0.9。
9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的發光元件，其中前述障壁層的厚度為50nm以下。