JP2013191617A

JP2013191617A - Semiconductor light-emitting element

Info

Publication number: JP2013191617A
Application number: JP2012054701A
Authority: JP
Inventors: Chii Yang Jang; チー揚張; Takuo Kikuchi; 拓雄菊地; Hiroyuki Suzuki; 啓之鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2013-09-26

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting element having a MQW structure that allows reducing the lattice strain of a quantum well and improving luminous efficiency.SOLUTION: The semiconductor light-emitting element includes a light-emitting layer including a quantum well layer provided between a first semiconductor layer and a second semiconductor layer. The light-emitting layer has: a first barrier layer provided between the first semiconductor layer and the quantum well layer; a first intermediate layer provided between the first barrier layer and the quantum well layer and having a lattice spacing wider than that of the first barrier layer and narrower than that of the quantum well layer; a second barrier layer provided between the second semiconductor layer and the quantum well layer; and a second intermediate layer provided between the second barrier layer and the quantum well layer and having a lattice spacing wider than that of the second barrier layer and narrower than that of the quantum well layer.

Description

実施形態は、半導体発光素子に関する。 Embodiments relate to a semiconductor light emitting device.

半導体発光素子は、消費電力が低く長寿命であることから、電球や蛍光灯などを置き換える光源として普及しつつある。なかでも、青色発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）と、蛍光体と、を組み合わせる白色光源の開発が精力的に進められている。そして、青色ＬＥＤに代表される半導体発光素子には、発光効率の向上が求められている。 Semiconductor light-emitting elements are becoming popular as light sources that replace light bulbs and fluorescent lamps because of their low power consumption and long life. In particular, the development of a white light source that combines a blue light emitting diode (LED) and a phosphor has been energetically advanced. And the improvement of luminous efficiency is calculated | required by the semiconductor light-emitting device represented by blue LED.

半導体発光素子の多くは、量子井戸層および障壁層からなる多重量子井戸（Multi-Quantum Well：ＭＱＷ）構造の発光層を有し、量子井戸の内部において電子と正孔を再結合させることより発光する。したがって、ＭＱＷ構造の発光効率を向上させることが重要である。 Many of the semiconductor light emitting devices have a light emitting layer having a multi-quantum well (MQW) structure including a quantum well layer and a barrier layer, and emit light by recombining electrons and holes inside the quantum well. To do. Therefore, it is important to improve the light emission efficiency of the MQW structure.

しかしながら、量子井戸層および障壁層のそれぞれに適した半導体材料を単純に組み合わせるだけでは、ＭＱＷ構造の発光効率を向上させることはできない。例えば、窒化物半導体を材料とするＭＱＷ構造では、量子井戸層の材料と、障壁層の材料と、の間の格子定数の差に起因する格子歪みが分極電界、所謂ピエゾ電界を生じさせる。そして、量子井戸に誘起されたピエゾ電界は、電子とホールの再結合を阻害し発光効率を低下させる。そこで、量子井戸の格子歪みを低減し発光効率を向上させることが可能なＭＱＷ構造を備えた半導体発光素子が求められている。 However, simply combining semiconductor materials suitable for the quantum well layer and the barrier layer cannot improve the light emission efficiency of the MQW structure. For example, in an MQW structure using a nitride semiconductor as a material, lattice distortion resulting from a difference in lattice constant between the material of the quantum well layer and the material of the barrier layer generates a polarization electric field, a so-called piezoelectric field. The piezoelectric field induced in the quantum well inhibits the recombination of electrons and holes and decreases the light emission efficiency. Therefore, there is a demand for a semiconductor light emitting device having an MQW structure that can reduce the lattice distortion of the quantum well and improve the light emission efficiency.

特開２００８−２８８３９７号公報JP 2008-28897A

実施形態は、量子井戸の格子歪みを低減し発光効率を向上させることが可能なＭＱＷ構造を備えた半導体発光素子を提供する。 Embodiments provide a semiconductor light emitting device having an MQW structure capable of reducing the lattice distortion of a quantum well and improving the light emission efficiency.

実施形態に係る半導体発光素子は、第１導電形の第１半導体層と、前記第１半導体層の上に設けられた第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ量子井戸層を含む発光層と、を備える。発光層は、前記第１半導体層と前記量子井戸層との間に設けられた前記第１の障壁層と、前記第１の障壁層と前記量子井戸層との間に設けられ、前記第１の障壁層に向き合う面に平行な方向において、前記第１の障壁層の格子間隔よりも広く、前記量子井戸層の格子間隔よりも狭い格子間隔を有する第１の中間層と、前記第２半導体層と前記量子井戸層との間に設けられた第２の障壁層と、前記第２の障壁層と前記量子井戸との間に設けられ、前記第２の障壁層に向き合う面に平行な方向において、前記第２の障壁層の格子間隔よりも広く、前記量子井戸層の格子間隔よりも狭い格子間隔を有する第２の中間層と、を有する。 The semiconductor light emitting device according to the embodiment includes a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type provided on the first semiconductor layer, the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer. A light emitting layer including a quantum well layer provided between the two semiconductor layers. The light emitting layer is provided between the first barrier layer provided between the first semiconductor layer and the quantum well layer, and between the first barrier layer and the quantum well layer. A first intermediate layer having a lattice spacing that is larger than the lattice spacing of the first barrier layer and narrower than the lattice spacing of the quantum well layer in a direction parallel to the surface facing the barrier layer; and the second semiconductor A second barrier layer provided between the layer and the quantum well layer, and a direction parallel to a surface provided between the second barrier layer and the quantum well and facing the second barrier layer And a second intermediate layer having a lattice spacing wider than the lattice spacing of the second barrier layer and narrower than the lattice spacing of the quantum well layer.

第１実施形態に係る半導体発光素子を表す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor light emitting element according to a first embodiment. 第１実施形態に係る半導体発光素子の発光層を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the light emitting layer of the semiconductor light-emitting device concerning 1st Embodiment. 第１実施形態に係る量子井戸の構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the quantum well which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る量子井戸の特性を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the characteristic of the quantum well which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る半導体発光素子の特性を表すグラフである。It is a graph showing the characteristic of the semiconductor light-emitting device concerning 1st Embodiment. 第１実施形態に係る半導体発光素子の特性を表す別のグラフである。It is another graph showing the characteristic of the semiconductor light-emitting device concerning 1st Embodiment. 第２実施形態に係る半導体発光素子を表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing a semiconductor light emitting device according to a second embodiment.

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。また、以下の実施形態では、第１導電形をｎ形、第２導電形をｐ形として説明するが、第１導電形をｐ形、第２導電形をｎ形としても良い。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same number is attached | subjected to the same part in drawing, the detailed description is abbreviate | omitted suitably, and a different part is demonstrated. In the following embodiments, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.

（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本実施形態に係る半導体発光素子１００の断面を示す模式図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す破線で囲まれた領域Ａの構造を示している。本実施形態に例示する半導体発光素子１００は、窒化物半導体を材料とする所謂青色ＬＥＤである。 (First embodiment)
FIG. 1A is a schematic view showing a cross section of a semiconductor light emitting device 100 according to this embodiment. FIG. 1B shows a structure of a region A surrounded by a broken line shown in FIG. The semiconductor light emitting device 100 exemplified in this embodiment is a so-called blue LED made of a nitride semiconductor.

半導体発光素子１００は、基板３の上に設けられた第１半導体層であるｎ形ＧａＮ層１０と、第２半導体層であるｐ形ＧａＮ層２０と、ｎ形ＧａＮ層１０とｐ形ＧａＮ層２０との間に設けられた発光層３０を備えている。さらに、発光層３０とｐ形ＧａＮ層２０との間に、ｐ形ＡｌＧａＮ層２３が設けられている。ｐ形ＡｌＧａＮ層２３は、発光層３０からｐ形ＧａＮ層２０への電子の流れを阻止する、所謂ブロック層である。これにより、発光層３０の電子密度を高くして電子と正孔の再結合を促進することができる。 The semiconductor light emitting device 100 includes an n-type GaN layer 10 as a first semiconductor layer, a p-type GaN layer 20 as a second semiconductor layer, an n-type GaN layer 10 and a p-type GaN layer provided on the substrate 3. 20 is provided. Further, a p-type AlGaN layer 23 is provided between the light emitting layer 30 and the p-type GaN layer 20. The p-type AlGaN layer 23 is a so-called block layer that blocks the flow of electrons from the light emitting layer 30 to the p-type GaN layer 20. Thereby, the electron density of the light emitting layer 30 can be made high, and the recombination of an electron and a hole can be accelerated | stimulated.

ｐ形ＧａＮ層２０の表面には、ｐ電極７が設けられる。そして、ｐ形ＧａＮ層２０およびｐ形ＡｌＧａＮ層２３、発光層３０が、選択的にメサエッチングされ、露出したｎ形ＧａＮ層１０の表面にｎ電極９が設けられる。さらに、ｐ形ＧａＮ層２０の表面に、図示しない透明電極を設けても良い。 A p-electrode 7 is provided on the surface of the p-type GaN layer 20. Then, the p-type GaN layer 20, the p-type AlGaN layer 23, and the light emitting layer 30 are selectively mesa-etched, and the n-electrode 9 is provided on the exposed surface of the n-type GaN layer 10. Furthermore, a transparent electrode (not shown) may be provided on the surface of the p-type GaN layer 20.

図１（ｂ）に示すように、発光層３０は、ｎ形ＧａＮ層１０とｐ形ＡｌＧａＮ層２３との間に位置し、複数の量子井戸を含む。量子井戸は、２つの障壁層と、その間に設けられた量子井戸層と、で構成される。発光層３０は、複数の量子井戸層３１を含み、それぞれ障壁層３３の間に形成される。例えば、障壁層３３は、Ｉｎ_ｙＧａ_1-ｙＮ層（０≦ｙ＜１）であり、量子井戸層３１は、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ層（０＜ｘ＜１、ｙ＜ｘ）である。量子井戸層３１のＩｎ組成ｘは、例えば、０．１〜０．１５である。また、障壁層３３の厚さは、例えば、４〜１０ｎｍ、量子井戸層３１の厚さは、例えば、２〜５ｎｍである。これにより、障壁層３３の間に設けられた量子井戸層３１のエネルギー準位が量子化された量子井戸が形成される。 As shown in FIG. 1B, the light emitting layer 30 is located between the n-type GaN layer 10 and the p-type AlGaN layer 23 and includes a plurality of quantum wells. The quantum well is composed of two barrier layers and a quantum well layer provided therebetween. The light emitting layer 30 includes a plurality of quantum well layers 31 and is formed between the barrier layers 33. For example, the barrier layer 33 is an In _y Ga _1-y N layer (0 ≦ y <1), and the quantum well layer 31 is an In _x Ga _1-x N layer (0 <x <1, y <x). It is. The In composition x of the quantum well layer 31 is, for example, 0.1 to 0.15. Moreover, the thickness of the barrier layer 33 is, for example, 4 to 10 nm, and the thickness of the quantum well layer 31 is, for example, 2 to 5 nm. Thereby, a quantum well in which the energy level of the quantum well layer 31 provided between the barrier layers 33 is quantized is formed.

Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮは、ＧａＮおよびＡｌＧａＮよりもバンドギャップが狭く、量子井戸層３１から放出される発光は、ＧａＮおよびＡｌＧａＮのバンド端発光よりも長波長である。そして、その発光は、例えば、ｐ形ＡｌＧａＮ層２３およびｐ形ＧａＮ層２０を透過して外部に放出される。 In _x Ga _1-x N has a narrower band gap than GaN and AlGaN, and light emitted from the quantum well layer 31 has a longer wavelength than the band edge light emission of GaN and AlGaN. The emitted light passes through the p-type AlGaN layer 23 and the p-type GaN layer 20 and is emitted to the outside.

基板３には、サファイア基板またはシリコン基板などを用いることができる。そして、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vaper Deposition）法を用いて、基板３の上に、バッファ層５を介して、ｎ形ＧａＮ層１０、発光層３０、ｐ形ＡｌＧａＮ層２３およびｐ形ＧａＮ層２０を順に形成する。バッファ層５は、基板の種類により選択する。例えば、サファイア基板の場合には、ｎ形ＧａＮ層１０よりも成長温度を下げて形成したＧａＮからなる低温バッファ層を用いる。 As the substrate 3, a sapphire substrate or a silicon substrate can be used. Then, for example, using MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method, the n-type GaN layer 10, the light emitting layer 30, the p-type AlGaN layer 23, and the p-type GaN layer are formed on the substrate 3 through the buffer layer 5. 20 are formed in order. The buffer layer 5 is selected according to the type of substrate. For example, in the case of a sapphire substrate, a low-temperature buffer layer made of GaN formed at a lower growth temperature than the n-type GaN layer 10 is used.

半導体発光素子１００は、発光層３０の量子井戸の内部で電子と正孔が再結合することにより発光する。電子および正孔は、ｐ電極７とｎ電極９との間に供給される駆動電流により注入される。そして、ｐ形ＧａＮ層２０に最も近接する量子井戸４０が、他の量子井戸よりも高い割合で発光に寄与する。このため、本実施形態では、ｐ形ＧａＮ層２０に最も近接する量子井戸４０における電子と正孔の再結合を促進する構造を有する。 The semiconductor light emitting device 100 emits light by recombination of electrons and holes inside the quantum well of the light emitting layer 30. Electrons and holes are injected by a driving current supplied between the p electrode 7 and the n electrode 9. The quantum well 40 closest to the p-type GaN layer 20 contributes to light emission at a higher rate than other quantum wells. For this reason, the present embodiment has a structure that promotes recombination of electrons and holes in the quantum well 40 closest to the p-type GaN layer 20.

すなわち、発光層３０は、量子井戸４０において、ｎ形ＧａＮ層１０と量子井戸層３１との間に設けられた第１の障壁層３５と、第１の障壁層３５と量子井戸層３１との間に設けられた第１の中間層４１と、を有する。そして、ｐ形ＧａＮ層２０と量子井戸層３１との間に設けられた第２の障壁層３７と、第２の障壁層３７と量子井戸層３１との間に設けられた第２の中間層４３と、を有する。 That is, the light emitting layer 30 includes a first barrier layer 35 provided between the n-type GaN layer 10 and the quantum well layer 31, a first barrier layer 35, and the quantum well layer 31 in the quantum well 40. And a first intermediate layer 41 provided therebetween. Then, a second barrier layer 37 provided between the p-type GaN layer 20 and the quantum well layer 31, and a second intermediate layer provided between the second barrier layer 37 and the quantum well layer 31. 43.

第１の障壁層３５および第２の障壁層３７（以下、障壁層３５および障壁層３７）は、Ｉｎ_ｙＧａ_1-ｙＮ層である。第１の中間層４１および第２の中間層４３（以下、中間層４１および中間層４３）は、Ｉｎ_ｚＧａ_1-ｚＮ層（ｙ＜ｚ＜ｘ）である。 The first barrier layer 35 and the second barrier layer 37 (hereinafter referred to as the barrier layer 35 and the barrier layer 37) are In _y Ga _1-y N layers. The first intermediate layer 41 and the second intermediate layer 43 (hereinafter, the intermediate layer 41 and the intermediate layer 43) are In _z Ga _1-z N layers (y <z <x).

図２および図３を参照して発光層３０の構成を詳細に説明する。図２（ａ）は、発光層３０を表す模式図である。図２（ｂ）は、量子井戸４０のバンドダイアグラムである。図２（ｃ）は、量子井戸４０のＩｎ組成を表す模式図である。 The configuration of the light emitting layer 30 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2A is a schematic diagram illustrating the light emitting layer 30. FIG. 2B is a band diagram of the quantum well 40. FIG. 2C is a schematic diagram showing the In composition of the quantum well 40.

図２（ａ）に示すように、発光層３０は複数の量子井戸を含む。量子井戸の数は任意であり、例えば、１〜１０の間で選択される。量子井戸の数を１０以上に増やしても発光効率の増加は期待できない。また、発光層３０の電気抵抗が大きくなるデメリットがある。
中間層４１および４３を含む量子井戸４０は、ｐ形半導体層に最も近接する位置に設ける。また、実施形態はこれに限定されず、全ての量子井戸に中間層４１および４３を設けても良いし、ｐ形半導体層の側の量子井戸４０を含む複数の量子井戸に中間層４１および４３を設けても良い。 As shown in FIG. 2A, the light emitting layer 30 includes a plurality of quantum wells. The number of quantum wells is arbitrary, for example, selected between 1 and 10. Even if the number of quantum wells is increased to 10 or more, an increase in luminous efficiency cannot be expected. Further, there is a demerit that the electric resistance of the light emitting layer 30 is increased.
The quantum well 40 including the intermediate layers 41 and 43 is provided at a position closest to the p-type semiconductor layer. The embodiment is not limited to this, and the intermediate layers 41 and 43 may be provided in all the quantum wells, or the intermediate layers 41 and 43 may be provided in a plurality of quantum wells including the quantum well 40 on the p-type semiconductor layer side. May be provided.

ＩｎＧａＮ系の窒化物半導体では、Ｉｎ組成を大きくするとバンドギャップが狭くなる。したがって、図２（ｂ）に示すように、量子井戸層３１のバンドギャップＥ_１は、障壁層３５および３７のバンドギャップＥ_２よりも狭い。そして、中間層４１および４３のバンドギャップＥ_３は、Ｅ_１とＥ_２の中間の幅になる。 In InGaN-based nitride semiconductors, the band gap is narrowed when the In composition is increased. Therefore, as shown in FIG. 2B, the band gap E ₁ of the quantum well layer 31 is narrower than the band gap E ₂ of the barrier layers 35 and 37. The band gap E ₃ of the intermediate layers 41 and 43 is an intermediate width between E ₁ and E ₂ .

一方、図２（ｃ）に示すように、量子井戸層３１のＩｎ組成ｘは、障壁層３５および３７のＩｎ組成ｙよりも大きく、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚは、それらの中間の値である。 On the other hand, as shown in FIG. 2C, the In composition x of the quantum well layer 31 is larger than the In composition y of the barrier layers 35 and 37, and the In composition z of the intermediate layers 41 and 43 is intermediate between them. Value.

例えば、障壁層のＩｎ組成ｙを０（ゼロ）として、障壁層３５および３７をＧａＮにすることができる。そして、量子井戸層のＩｎ組成ｘを０．１５とすることにより、発光層３０から青色光を放射させることができる。 For example, the In composition y of the barrier layer can be set to 0 (zero), and the barrier layers 35 and 37 can be made of GaN. And blue light can be radiated | emitted from the light emitting layer 30 by making In composition x of a quantum well layer into 0.15.

図３は、量子井戸４０の結晶格子を表す模式図である。ＭＱＷ構造の積層方向（Ｙ方向）に、障壁層３５、中間層４１、量子井戸層３１、中間層４３および障壁層３７が順に形成される。Ｙ方向に直交するＸ方向において、障壁層３５および３７の格子間隔Ｄ_ｙは、量子井戸層３１の格子間隔Ｄ_ｘよりも狭く、中間層４１および４３の格子間隔Ｄ_ｚは、それらの中間の幅である。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a crystal lattice of the quantum well 40. In the stacking direction (Y direction) of the MQW structure, a barrier layer 35, an intermediate layer 41, a quantum well layer 31, an intermediate layer 43, and a barrier layer 37 are formed in this order. In the X direction orthogonal to the Y direction, the lattice spacing D _y of the barrier layers 35 and 37 is narrower than the lattice spacing D _x of the quantum well layer 31, and the lattice spacing D _z of the intermediate layers 41 and 43 is intermediate between them. Width.

すなわち、中間層４１は、障壁層３５に向き合う面に平行な方向（Ｘ方向）において、障壁層３７の格子間隔Ｄ_ｙよりも広く、量子井戸層３１の格子間隔Ｄ_ｘよりも狭い格子間隔Ｄ_ｚを有する。中間層４３は、障壁層３７に向き合う面に平行な方向（Ｘ方向）において、障壁層３７の格子間隔Ｄ_ｙよりも広く、量子井戸層３１の格子間隔Ｄ_ｘよりも狭い格子間隔Ｄ_ｚを有する。 That is, the intermediate layer 41 has a lattice spacing D that is wider than the lattice spacing D _y of the barrier layer 37 and narrower than the lattice spacing D _x of the quantum well layer 31 in the direction parallel to the surface facing the barrier layer 35 (X direction). _z . Intermediate layer 43, in a direction parallel to the surface facing the barrier layer 37 (X direction), larger than the lattice spacing D _y of the barrier layer 37, a narrow lattice spacing D _z than the lattice spacing D _x of the quantum well layer 31 Have.

上記の実施形態では、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚが同じとして説明したが、これに限られる訳ではない。中間層４１のＩｎ組成が、中間層４３のＩｎ組成と異なっても良い。また、中間層４１および４３は、それぞれ単層に限られる訳ではなく、障壁層３５または３７から量子井戸層３１の方向にＩｎ組成が増加する複数の層を含んでも良い。 In the above embodiment, the intermediate layers 41 and 43 are described as having the same In composition z. However, the present invention is not limited to this. The In composition of the intermediate layer 41 may be different from the In composition of the intermediate layer 43. The intermediate layers 41 and 43 are not limited to a single layer, but may include a plurality of layers whose In composition increases from the barrier layer 35 or 37 toward the quantum well layer 31.

次に、図４を参照して、量子井戸４０の発光特性を説明する。図４（ａ）および図４（ｂ）は、量子井戸４０における発光効率を表す模式図である。横軸は、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚである。 Next, the light emission characteristics of the quantum well 40 will be described with reference to FIG. FIG. 4A and FIG. 4B are schematic diagrams showing the light emission efficiency in the quantum well 40. The horizontal axis represents the In composition z of the intermediate layers 41 and 43.

例えば、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚが、障壁層３５および３７のＩｎ組成ｙに等しい場合、また、量子井戸層３１のＩｎ組成ｘに等しい場合には、中間層４１および４３を設けない場合と同じである。したがって、障壁層３５と量子井戸層３１との間の格子間隔の違い、および、障壁層３７と量子井戸層３１との間の格子間隔の違いに起因してピエゾ電界が発生し、発光効率は低い値になる。 For example, when the In composition z of the intermediate layers 41 and 43 is equal to the In composition y of the barrier layers 35 and 37, or when the In composition x of the quantum well layer 31 is equal, the intermediate layers 41 and 43 are not provided. Same as the case. Therefore, a piezo electric field is generated due to a difference in lattice spacing between the barrier layer 35 and the quantum well layer 31 and a difference in lattice spacing between the barrier layer 37 and the quantum well layer 31, and the luminous efficiency is Lower value.

そして、Ｉｎ組成ｚを障壁層３５および３７のＩｎ組成ｙよりも大きくするにしたがい、また、量子井戸層３１のＩｎ組成ｘよりも小さくするにしたがって、発光効率は高くなる。そして、図４（ａ）のグラフＢに示すように、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚをｘおよびｙの平均値に等しくした場合に、量子井戸４０における格子歪が最も緩和されピエゾ電界が最小となる。これにより、発光効率にピークが生じる。 The light emission efficiency increases as the In composition z becomes larger than the In composition y of the barrier layers 35 and 37 and as the In composition x becomes smaller than the In composition x of the quantum well layer 31. As shown in graph B of FIG. 4A, when the In composition z of the intermediate layers 41 and 43 is made equal to the average value of x and y, the lattice strain in the quantum well 40 is most relaxed and the piezoelectric field is reduced. Minimal. This causes a peak in luminous efficiency.

本実施形態では、さらに、量子井戸４０の幅に着目する。例えば、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚを、障壁層３５および３７のＩｎ組成ｙと同じにした構造は、中間層４１および４３を設けず、中間層４１および４３の幅の分だけ量子井戸４０の幅を狭くした構造と等価である。すなわち、量子井戸４０の幅は、量子井戸層３１の幅と同じになる。そして、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚを大きくするにしたがい、量子井戸４０の幅を広げる効果を生じる。すなわち、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚを量子井戸層３１のＩｎ組成ｘと同じにした場合、量子井戸４０は、量子井戸層３１の幅に中間層４１および４３のそれぞれの幅を加えた幅に広がる。 In the present embodiment, attention is further paid to the width of the quantum well 40. For example, a structure in which the In composition z of the intermediate layers 41 and 43 is the same as the In composition y of the barrier layers 35 and 37 is not provided with the intermediate layers 41 and 43, and the quantum well by the width of the intermediate layers 41 and 43. This is equivalent to a structure in which the width of 40 is narrowed. That is, the width of the quantum well 40 is the same as the width of the quantum well layer 31. As the In composition z of the intermediate layers 41 and 43 is increased, the effect of widening the quantum well 40 is produced. That is, when the In composition z of the intermediate layers 41 and 43 is the same as the In composition x of the quantum well layer 31, the quantum well 40 adds the width of each of the intermediate layers 41 and 43 to the width of the quantum well layer 31. Spread across the width.

量子井戸４０における正孔および電子の密度は、量子井戸４０の幅に依存する。そして、量子井戸４０における発光効率ηは電子密度ｎに依存し、次式（１）で表される。 The density of holes and electrons in the quantum well 40 depends on the width of the quantum well 40. The luminous efficiency η in the quantum well 40 depends on the electron density n and is expressed by the following formula (1).

ここで、ＡはＧＲ（Generation-Recombination）係数、Ｂは発光再結合係数、Ｃはオージェ（Auger）再結合係数である。

Here, A is a GR (Generation-Recombination) coefficient, B is an emission recombination coefficient, and C is an Auger recombination coefficient.

例えば、半導体発光素子には、結晶欠陥が低減された良質の半導体結晶が用いられる。したがって、量子井戸４０における電子と正孔の再結合過程では、ＧＲ過程が抑制され、発光再結合と、オージェ再結合過程が支配的になる。すなわち、Ａ＜Ｂであり、式（１）によれば、電子密度が高くなるにしたがい、オージェ再結合の寄与が大きくなり発光効率が低下する。 For example, a high-quality semiconductor crystal with reduced crystal defects is used for a semiconductor light emitting device. Therefore, in the electron-hole recombination process in the quantum well 40, the GR process is suppressed, and the light emission recombination and the Auger recombination process become dominant. That is, A <B, and according to formula (1), as the electron density increases, the contribution of Auger recombination increases and the luminous efficiency decreases.

図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すピエゾ電界の効果にオージェ再結合の効果を重畳した結果を表す模式図である。前述したように、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚが大きくなると、量子井戸４０の幅が広くなる。ｎ形ＧａＮ層１０から発光層３０に注入される電子の数が同じであるとすれば、Ｉｎ組成ｚが大きくなるにしたがい、電子密度ｎは小さくなる。すなわち、量子井戸４０では、Ｉｎ組成ｚが大きくなるにしたがいオージェ再結合が抑制され、図４（ｂ）のグラフＣに示すように発光効率が高くなる。 FIG. 4B is a schematic diagram showing the result of superimposing the effect of Auger recombination on the effect of the piezoelectric field shown in FIG. As described above, when the In composition z of the intermediate layers 41 and 43 is increased, the width of the quantum well 40 is increased. If the number of electrons injected from the n-type GaN layer 10 into the light emitting layer 30 is the same, the electron density n decreases as the In composition z increases. That is, in the quantum well 40, Auger recombination is suppressed as the In composition z increases, and the light emission efficiency increases as shown in the graph C of FIG.

ピエゾ電界の効果と、オージェ再結合の効果と、を重畳した発光効率は、図４（ｂ）にグラフＤに示すように、ｘおよびｙの平均と、ｘと、の間のＩｎ組成ｚにおいて、発光効率のピーク値Ｐ_Ｅを有する特性を示す。 The luminous efficiency in which the effect of the piezoelectric field and the effect of Auger recombination are superimposed on each other in terms of the In composition z between the average of x and y and x, as shown in graph D of FIG. shows a characteristic having a peak value P _E of the light emission efficiency.

すなわち、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚを発光効率がピーク値Ｐ_Ｅとなる値に最適化することにより、発光効率を向上させることができる。言い換えれば、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚは、量子井戸層３１のＩｎ組成ｘと、障壁層３５および３７のＩｎ組成ｙと、の平均値よりも大きく、量子井戸層３１のＩｎ組成ｘよりも小さいことが望ましい。 Namely, by optimizing the In composition z of the intermediate layer 41 and 43 to a value that luminous efficiency reaches a peak value P _E, it is possible to improve the luminous efficiency. In other words, the In composition z of the intermediate layers 41 and 43 is larger than the average value of the In composition x of the quantum well layer 31 and the In composition y of the barrier layers 35 and 37, and the In composition x of the quantum well layer 31 is larger. It is desirable to be smaller.

これを格子間隔の関係で見れば、中間層４１の格子間隔は、障壁層３５の格子間隔と、量子井戸層３１の格子間隔と、の平均値よりも広く、量子井戸層３１の格子間隔よりも狭いことが望ましい。そして、中間層４３の格子間隔は、障壁層３７の格子間隔と、量子井戸層３１の格子間隔と、の平均値よりも広く、量子井戸層３１の格子間隔よりも狭いことが望ましい。 If this is seen in relation to the lattice spacing, the lattice spacing of the intermediate layer 41 is wider than the average value of the lattice spacing of the barrier layer 35 and the lattice spacing of the quantum well layer 31, and is larger than the lattice spacing of the quantum well layer 31. It is desirable that the width is narrow. The lattice spacing of the intermediate layer 43 is preferably wider than the average value of the lattice spacing of the barrier layer 37 and the lattice spacing of the quantum well layer 31 and narrower than the lattice spacing of the quantum well layer 31.

また、バンドギャップの関係で見れば、中間層４１のバンドギャップは、障壁層３５のバンドギャップと、量子井戸層３１のバンドギャップと、の平均値よりも狭く、量子井戸層３１のバンドギャップよりも広いことが望ましい。また、中間層４３のバンドギャップは、障壁層３７のバンドギャップと、量子井戸層３１のバンドギャップと、の平均値よりも狭く、量子井戸層３１のバンドギャップよりも広いことが望ましい。 In terms of the band gap, the band gap of the intermediate layer 41 is narrower than the average value of the band gap of the barrier layer 35 and the band gap of the quantum well layer 31, and is smaller than the band gap of the quantum well layer 31. It is desirable that the width is wide. The band gap of the intermediate layer 43 is preferably narrower than the average value of the band gap of the barrier layer 37 and the band gap of the quantum well layer 31 and wider than the band gap of the quantum well layer 31.

次に、図５および図６を参照して、半導体発光素子１００の発光特性のシミュレーション結果を説明する。シミュレーションでは、発光層３０の量子井戸数を７とし、障壁層３３および障壁層３５、３７はＧａＮ、量子井戸層３１のＩｎ組成は０．１５とした。また、量子井戸層３１の幅は、１．５ｎｍ、中間層４１および４３の幅はそれぞれ０．５ｎｍとした。 Next, simulation results of the light emission characteristics of the semiconductor light emitting device 100 will be described with reference to FIGS. In the simulation, the number of quantum wells in the light emitting layer 30 is set to 7, the barrier layer 33 and the barrier layers 35 and 37 are GaN, and the In composition of the quantum well layer 31 is 0.15. The width of the quantum well layer 31 was 1.5 nm, and the widths of the intermediate layers 41 and 43 were each 0.5 nm.

図５は、半導体発光素子１００の内部量子効率（Internal Quantum Efficiency：ＩＱＥ）を示している。横軸は発光層３０に流す電流である。また、中間層４１および４３にＩｎ組成をパラメータとして、ＩＱＥ特性の変化を示している。 FIG. 5 shows the internal quantum efficiency (IQE) of the semiconductor light emitting device 100. The horizontal axis represents the current flowing through the light emitting layer 30. In addition, changes in IQE characteristics are shown for In layers 41 and 43 using In composition as a parameter.

図５に示すように、ＩＱＥは、電流の小さな領域でピークを有し、電流を大きくするにしたがい低下する。ｚ_１はＩｎ組成０．０８、ｚ_２はＩｎ組成０．１２、ｚ_３はＩｎ組成０．１３、ｚ_４はＩｎ組成０．１４、ｚ_５はＩｎ組成０．１５とした時のそれぞれのＩＱＥ特性を示している。 As shown in FIG. 5, IQE has a peak in a small current region, and decreases as the current increases. z ₁ is In composition 0.08, z ₂ is In composition 0.12, z ₃ is In composition 0.13, z ₄ is In composition 0.14, and z ₅ is In composition 0.15. IQE characteristics are shown.

図６は、発光層３０に流す電流を０．１Ａとした時のＩＱＥの値を、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚに対して示している。同図に示すように、ＩＱＥは、Ｉｎ組成ｚを大きくするにしたがって高くなり、ｚ＝０．１４の近傍でピークを有する。そして、Ｉｎ組成ｚが量子井戸層３１のＩｎ組成０．１５に近づくにしたがって低下する。この特性は、図４（ｂ）に示す量子井戸４０の発光効率の変化に対応する。そして、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚを０．１３〜０．１５の間の値にすることにより、ＩＱＥが向上することを示している。 FIG. 6 shows the IQE value with respect to the In composition z of the intermediate layers 41 and 43 when the current flowing through the light emitting layer 30 is 0.1 A. As shown in the figure, IQE increases as the In composition z increases and has a peak in the vicinity of z = 0.14. Then, the In composition z decreases as it approaches the In composition 0.15 of the quantum well layer 31. This characteristic corresponds to a change in the light emission efficiency of the quantum well 40 shown in FIG. It is shown that IQE is improved by setting the In composition z of the intermediate layers 41 and 43 to a value between 0.13 and 0.15.

上記の通り、本実施形態に係る半導体発光素子では、量子井戸層と、障壁層と、の間に中間層を設ける。これにより、量子井戸の格子歪みを低減し発光効率を向上させることが可能なＭＱＷ構造を実現できる。そして、中間層の格子間隔は、量子井戸層の格子間隔と障壁層の格子間隔との平均値よりも広く、量子井戸層の格子間隔よりも狭いことが好ましい。 As described above, in the semiconductor light emitting device according to this embodiment, an intermediate layer is provided between the quantum well layer and the barrier layer. Thereby, an MQW structure capable of reducing the lattice distortion of the quantum well and improving the light emission efficiency can be realized. The lattice spacing of the intermediate layer is preferably wider than the average value of the lattice spacing of the quantum well layer and the lattice spacing of the barrier layer, and narrower than the lattice spacing of the quantum well layer.

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る半導体発光素子２００を表す模式断面図である。図７（ａ）は、半導体発光素子２００の断面を示す模式図である。図２（ｂ）は、図１（ａ）に示す破線で囲まれた領域Ｆの構造を示している。 (Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting device 200 according to the second embodiment. FIG. 7A is a schematic view showing a cross section of the semiconductor light emitting device 200. FIG. 2B shows a structure of a region F surrounded by a broken line shown in FIG.

半導体発光素子２００は、サファイア基板またはシリコン基板などの成長基板の上に形成された窒化物半導体層を支持基板１５に移し替えることにより形成される。したがって、図１に示す半導体発光素子１００の窒化物半導体層とは、積層構造が反転する。 The semiconductor light emitting device 200 is formed by transferring a nitride semiconductor layer formed on a growth substrate such as a sapphire substrate or a silicon substrate to the support substrate 15. Therefore, the stacked structure is reversed from the nitride semiconductor layer of the semiconductor light emitting device 100 shown in FIG.

半導体発光素子２００は、支持基板１５の上に設けられたｐ形ＧａＮ層２０と、ｎ形ＧａＮ層１０と、ｎ形ＧａＮ層１０とｐ形ＧａＮ層２０との間に設けられた発光層３０を備える。発光層３０とｐ形ＧａＮ層２０との間には、ｐ形ＡｌＧａＮ層２３が設けられる。 The semiconductor light emitting device 200 includes a p-type GaN layer 20 provided on a support substrate 15, an n-type GaN layer 10, and a light-emitting layer 30 provided between the n-type GaN layer 10 and the p-type GaN layer 20. Is provided. A p-type AlGaN layer 23 is provided between the light emitting layer 30 and the p-type GaN layer 20.

ｐ形ＧａＮ層２０と、支持基板１５と、の間には、反射電極１７が設けられる。反射電極１７は、発光層３０から放射される光を光取り出し面の方向に反射する。本実施形態では、光取り出し面は、ｎ形ＧａＮ層１０の上面であり、図示しない透明電極および光取り出し構造が設けられる。これにより、半導体結晶から外部への光の取り出し効率を向上させることができる。 A reflective electrode 17 is provided between the p-type GaN layer 20 and the support substrate 15. The reflective electrode 17 reflects light emitted from the light emitting layer 30 in the direction of the light extraction surface. In the present embodiment, the light extraction surface is the upper surface of the n-type GaN layer 10, and a transparent electrode and a light extraction structure (not shown) are provided. Thereby, the light extraction efficiency from the semiconductor crystal to the outside can be improved.

ｎ形ＧａＮ層１０の上面には、ｎ電極９が設けられる。一方、支持基板１５の裏面側には、ｐ電極１９が設けられる。支持基板１５は、例えば、ｐ形シリコン基板であり、導電性を有する。したがって、半導体発光素子２００は、ｎ形ＧａＮ層１０の上面から支持基板１５の裏面へ電流を流すことができる。 An n electrode 9 is provided on the upper surface of the n-type GaN layer 10. On the other hand, a p-electrode 19 is provided on the back side of the support substrate 15. The support substrate 15 is, for example, a p-type silicon substrate and has conductivity. Therefore, the semiconductor light emitting device 200 can pass a current from the upper surface of the n-type GaN layer 10 to the back surface of the support substrate 15.

図７（ｂ）に示すように、発光層３０は、ｎ形ＧａＮ層１０とｐ形ＡｌＧａＮ層２３との間に位置し、複数の量子井戸を含む。発光層３０に含まれる量子井戸のうちのｐ形ＧａＮ層に最も近接する量子井戸４０は、量子井戸層３１と、障壁層３５および３７を含む。そして、量子井戸層３１と障壁層３５との間に中間層４１を有し、量子井戸層３１と障壁層３７との間に中間層４３を有する。 As shown in FIG. 7B, the light emitting layer 30 is located between the n-type GaN layer 10 and the p-type AlGaN layer 23 and includes a plurality of quantum wells. Among the quantum wells included in the light emitting layer 30, the quantum well 40 closest to the p-type GaN layer includes a quantum well layer 31 and barrier layers 35 and 37. An intermediate layer 41 is provided between the quantum well layer 31 and the barrier layer 35, and an intermediate layer 43 is provided between the quantum well layer 31 and the barrier layer 37.

本実施形態においても、量子井戸４０が中間層４１をよび４３を含むことにより、格子歪みを低減し発光効率を向上させることができる。また、本実施形態では、駆動電流を縦方向に流すことにより、発光層３０への電流注入を均一にすることができる。これにより、発光層３０における電子密度を低減し、発光効率をさらに向上させることができる。 Also in this embodiment, the quantum well 40 includes the intermediate layer 41 and 43, so that the lattice distortion can be reduced and the light emission efficiency can be improved. In the present embodiment, the current injection into the light emitting layer 30 can be made uniform by flowing the drive current in the vertical direction. Thereby, the electron density in the light emitting layer 30 can be reduced, and luminous efficiency can further be improved.

なお、本願明細書において、「窒化物半導体」とは、Ｂ_ｘＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）のIII−Ｖ族化合物半導体を含み、さらに、Ｖ族元素としては、Ｎ（窒素）に加えてリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などを含有する混晶も含むものとする。またさらに、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。 In the present specification, “nitride semiconductor” means B _x In _y Al _z Ga _1-xyz N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ x + y + z ≦ 1) includes a group III-V compound semiconductor, and further includes a mixed crystal containing phosphorus (P), arsenic (As), etc. in addition to N (nitrogen) as a group V element. Furthermore, “nitride semiconductor” includes those further containing various elements added to control various physical properties such as conductivity type, and those further including various elements included unintentionally. Shall be.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

３・・・基板、５・・・バッファ層、７、１９・・・ｐ電極、９・・・ｎ電極、１０・・・ｎ形ＧａＮ層、１５・・・支持基板、１７・・・反射電極、２０・・・ｐ形ＧａＮ層、２３・・・ｐ形ＡｌＧａＮ層、３０・・・発光層、３１・・・量子井戸層、３３、３５、３７・・・障壁層、４０・・・量子井戸、４１、４３・・・中間層、１００、２００・・・半導体発光素子 3 ... substrate, 5 ... buffer layer, 7, 19 ... p-electrode, 9 ... n-electrode, 10 ... n-type GaN layer, 15 ... support substrate, 17 ... reflection Electrode 20 ... p-type GaN layer 23 ... p-type AlGaN layer 30 ... light emitting layer 31 ... quantum well layer 33, 35, 37 ... barrier layer 40 ... Quantum well, 41, 43 ... intermediate layer, 100, 200 ... semiconductor light emitting device

Claims

第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層の上に設けられた第２導電形の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ量子井戸層を含む発光層であって、
前記第１半導体層と前記量子井戸層との間に設けられた前記第１の障壁層と、
前記第１の障壁層と前記量子井戸層との間に設けられ、前記第１の障壁層に向き合う面に平行な方向において、前記第１の障壁層の格子間隔よりも広く、前記量子井戸層の格子間隔よりも狭い格子間隔を有する第１の中間層と、
前記第２半導体層と前記量子井戸層との間に設けられた第２の障壁層と、
前記第２の障壁層と前記量子井戸層との間に設けられ、前記第２の障壁層に向き合う面に平行な方向において、前記第２の障壁層の格子間隔よりも広く、前記量子井戸層の格子間隔よりも狭い格子間隔を有する第２の中間層と、
を有する発光層と、
を備えた半導体発光素子。 A first semiconductor layer of a first conductivity type;
A second semiconductor layer of a second conductivity type provided on the first semiconductor layer;
A light emitting layer including a quantum well layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer,
The first barrier layer provided between the first semiconductor layer and the quantum well layer;
The quantum well layer, which is provided between the first barrier layer and the quantum well layer, is wider than the lattice spacing of the first barrier layer in a direction parallel to the surface facing the first barrier layer. A first intermediate layer having a lattice spacing narrower than the lattice spacing of
A second barrier layer provided between the second semiconductor layer and the quantum well layer;
The quantum well layer is provided between the second barrier layer and the quantum well layer, and is wider than the lattice spacing of the second barrier layer in a direction parallel to a surface facing the second barrier layer. A second intermediate layer having a lattice spacing narrower than the lattice spacing of
A light emitting layer having
A semiconductor light emitting device comprising:

前記量子井戸層は、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）で表される組成を有する窒化物半導体であり、
前記第１の障壁層および第２の障壁層は、Ｉｎ_ｙＧａ_１−ｙＮ（０≦ｙ＜１）で表される組成を有する窒化物半導体であり、
前記第１の中間層および第２の中間層は、Ｉｎ_ｚＧａ_１−ｚＮ（０＜ｚ＜１）で表される組成を有する窒化物半導体であり、
ｙ＜ｚ＜ｘの関係を満足する請求項１記載の半導体発光素子。 The quantum well layer is a nitride semiconductor having a composition represented by In _x Ga _1-x N (0 <x <1),
The first barrier layer and the second barrier layer are nitride semiconductors having a composition represented by In _y Ga _1-y N (0 ≦ y <1),
The first intermediate layer and the second intermediate layer are nitride semiconductors having a composition represented by In _z Ga _1-z N (0 <z <1),
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a relationship of y <z <x is satisfied.

前記発光層は、複数の前記量子井戸層を有し、
前記第１半導体層および前記第２半導体層のうちのｐ形の導電形を有するいずれか一方に最も近接する前記量子井戸層の両側に前記第１の中間層および前記第２の中間層が設けられた請求項１または２のいずれかに記載の半導体発光素子。 The light emitting layer has a plurality of the quantum well layers,
The first intermediate layer and the second intermediate layer are provided on both sides of the quantum well layer closest to one of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer having the p-type conductivity type. The semiconductor light-emitting device according to claim 1 or 2.

前記第１の中間層の格子間隔は、前記第１の障壁層の前記格子間隔と、前記量子井戸層の前記格子間隔と、の平均値よりも広く、
前記第２の中間層の格子間隔は、前記第２の障壁層の前記格子間隔と、前記量子井戸層の前記格子間隔と、の平均値よりも広い請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。 The lattice spacing of the first intermediate layer is wider than the average value of the lattice spacing of the first barrier layer and the lattice spacing of the quantum well layer,
The lattice spacing of the second intermediate layer is wider than an average value of the lattice spacing of the second barrier layer and the lattice spacing of the quantum well layer. The semiconductor light emitting element as described.

前記第１の障壁層のバンドギャップは前記量子井戸層のバンドギャップよりも広く、
前記第１の中間層は、前記第１の障壁層のバンドギャップと、前記量子井戸層のバンドギャップと、の平均値よりも狭く、前記量子井戸層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有し、
前記第２の障壁層のバンドギャップは、前記量子井戸層のバンドギャップよりも広く、
前記第２の中間層は、前記第２の障壁層のバンドギャップと、前記量子井戸層のバンドギャップと、の平均値よりも狭く、前記量子井戸層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有する請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。 The band gap of the first barrier layer is wider than the band gap of the quantum well layer,
The first intermediate layer has a band gap narrower than an average value of a band gap of the first barrier layer and a band gap of the quantum well layer and wider than a band gap of the quantum well layer. ,
The band gap of the second barrier layer is wider than the band gap of the quantum well layer,
The second intermediate layer has a band gap narrower than an average value of a band gap of the second barrier layer and a band gap of the quantum well layer and wider than a band gap of the quantum well layer. Item 5. The semiconductor light emitting device according to any one of Items 1 to 4.