JP2011211228A - 半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に、nGaN層、発光層およびpGaN層の順に積層され、或いはpGaN層4、発光層35およびnGaN層6の順に積層されて成る発光ダイオード31において、炉外で作成したGaN/InGaNの微結晶粒子5aを散布することで発光層35を形成する。したがって、下地層の影響を受けることなく、サイズが揃った微結晶粒子5aによって発光層35を形成することができ、所望とする均一な波長の光を発生する発光ダイオードを実現することができる。また、微結晶粒子5aの層を複数層とし、nGaN層6側からpGaN層4側に短波長とし、光取出し方向をpGaN層4側とすることで、吸収され易い短い波長の光を取出し易くし、各層からの光を均一に取出すことができる。
【選択図】図4
Description
図1は、本発明の基礎的構成に係る半導体発光素子である発光ダイオード1の構造を示す断面図である。この発光ダイオード1は、大略的に、c面サファイア基板2上に、低温AlNバッファ層3を介して、p型窒化物半導体層としてMgがドープされたpGaN層4が形成され、そのpGaN層4上に発光層5が形成され、さらにn型窒化物半導体層としてSiがドープされたnGaN層6が順次形成されて成り、さらに前記nGaN層6上にn型電極7が、前記pGaN層4の露出した一部分上にp型電極8がそれぞれ形成されて成る。そして注目すべきは、本実施の形態では、前記発光層5は、pGaN層4上に微結晶粒子5aが散布されて成り、その微結晶粒子5aは、InGaNから成る核部5bが、GaNから成る殻部5cによって覆われて成ることである。なお、サファイア基板2上に、nGaN層6、発光層5およびpGaN層4の順に積層されてもよく、以下の説明では、pGaN層4、発光層5およびnGaN層6の順に積層される場合について説明する。
図3は、本発明の他の基礎的構成に係る半導体発光素子である発光ダイオード21の構造を示す断面図である。この発光ダイオード21は、前述の発光ダイオード1に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この発光ダイオード21では、発光層25は、前記微結晶粒子5aが、その殻部5cと同じ材料であるGaN層25a内に埋込まれて成ることである。
図4は、本発明の実施の一形態に係る半導体発光素子である発光ダイオード31の構造を示す断面図である。この発光ダイオード31は、前述の発光ダイオード1,21に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この発光ダイオード31では、発光層35は、前記微結晶粒子5aが、その殻部5cと同じ材料であるGaN層35a内に複数層で埋込まれて成ることである。
以下に、本発明の実施の他の形態に係る半導体発光素子である発光ダイオードについて説明するが、素子構造は、上述の発光ダイオード31の構造である。注目すべきは、上述の発光ダイオード31では、p型半導体層4、発光層35およびn型半導体層6は窒化物半導体層から成るのに対して、本実施の形態では、酸化物半導体層から成ることである。
2 サファイア基板
3 バッファ層
4 pGaN層
5,25,35 発光層
5a 微結晶粒子
5b 核部
5c 殻部
6 nGaN層
7 n型電極
8 p型電極
11 製造装置
12 反応炉
13 原料ガス供給部
14 排ガス処理装置
15 粒子形成部
15a 核形成部
15b 殻形成部
15c レーザ発振器
Claims (6)
- 基板上に、n型半導体層、発光層およびp型半導体層を有する半導体発光素子において、
前記発光層は、微結晶粒子が散布されて成り、該微結晶粒子の組成は、該微結晶粒子の発光波長が、n型半導体層側からp型半導体層側になるにつれて短波長となるように変化され、
該半導体発光素子の光取出し方向はp型半導体層側であることを特徴とする半導体発光素子。 - 前記微結晶粒子は、核部と、その核部を覆い、核部よりもバンドギャップエネルギーの高い材料から成る殻部とを備えて構成されることを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
- 前記核部はInGaNから成り、前記殻部はGaNから成ることを特徴とする請求項2記載の半導体発光素子。
- 前記発光層は、前記微結晶粒子が、その外部を覆う前記殻部と同じ材料から成る埋込み層に埋込まれて成ることを特徴とする請求項2または3記載の半導体発光素子。
- 前記発光層は、前記微結晶粒子が埋込み層に埋込まれた層が複数層積層されて成ることを特徴とする請求項4記載の半導体発光素子。
- 前記基板上に、p型半導体層、発光層およびn型半導体層の順で積層されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体発光素子。
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