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CN111095579A - 氮化物半导体发光元件和氮化物半导体发光元件的制造方法 - Google Patents

氮化物半导体发光元件和氮化物半导体发光元件的制造方法 Download PDF

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Abstract

氮化物半导体发光元件(1)包含：n型包覆层(30)，其由具有第一Al组分比的n型AlGaN形成；以及多量子阱层，其是将由具有比第一Al组分比大的第二Al组分比的AlGaN形成的势垒层(52a、52b、52c)与具有比上述第二Al组分比小的Al组分比的多个阱层(54a、54b、54c)按此顺序交替地各层叠N层而成的，在上述氮化物半导体发光元件(1)中，上述多量子阱层的上述多个势垒层(52a、52b、52c)的第二Al组分比从n型包覆层(30)侧朝向n型包覆层(30)的相反侧按规定的增加率增加。

Description

氮化物半导体发光元件和氮化物半导体发光元件的制造方法
技术领域
本发明涉及氮化物半导体发光元件和氮化物半导体发光元件的制造方法。
背景技术
近年来，输出蓝色光的发光二极管、激光二极管等氮化物半导体发光元件已实用化，提高了发光输出的氮化物半导体发光元件的开发得到推进(参照专利文献1。)。
专利文献1所记载的氮化物半导体发光元件具有：n型氮化物半导体层；氮化物半导体层叠体，其是将多个势垒层与带隙比势垒层小的多个阱层按此顺序交替地各层叠N层而成的；AlN引导层；以及p型氮化物半导体层。
另外，在专利文献1所记载的氮化物半导体发光元件中，多个势垒层的Al组分比大于多个阱层的Al组分比，另外，在多个势垒层间具有一定的值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特许第5296290号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在势垒层的Al组分比与阱层的Al组分比之间存在差异的情况下，在势垒层与阱层的界面处会由于压电效应而产生电场。由于该电场，即使将势垒层的Al组分比在多个势垒层间设为一定的值，在多个阱层中电子结构也会产生不均匀性。由于该不均匀性，有可能招致氮化物半导体发光元件的发光输出的下降。
本发明的目的在于，提供一种氮化物半导体发光元件和氮化物半导体发光元件的制造方法，其能够抑制多个阱层间产生的电子结构的不均匀性，使发光输出得以提高。
用于解决问题的方案
本发明的一实施方式的氮化物半导体发光元件包含：n型包覆层，其由具有第一Al组分比的n型AlGaN形成；以及多量子阱层，其是将由具有比上述第一Al组分比大的第二Al组分比的AlGaN形成的多个势垒层与具有比上述第二Al组分比小的Al组分比的多个阱层按此顺序交替地各层叠N层而成的，在上述氮化物半导体发光元件中，上述多量子阱层的上述多个势垒层的上述第二Al组分比从上述n型包覆层侧朝向上述n型包覆层的相反侧按规定的增加率增加。
另外，本发明的另一实施方式的氮化物半导体发光元件的制造方法具备：在基板上形成n型包覆层的工序，上述n型包覆层具有n型AlGaN；以及形成多量子阱层的工序，上述多量子阱层是将具有具备比第一Al组分比大的第二Al组分比的AlGaN的多个势垒层与具有比上述第二Al组分比小的Al组分比的多个阱层按此顺序交替地各层叠N层而成的，在形成上述多量子阱层的上述多个势垒层的工序中，一边以从上述n型包覆层侧朝向上述n型包覆层的相反侧按规定的增加率增加的方式使Al的供应量增加一边进行形成。
发明效果
根据本发明的一实施方式，能够提供一种氮化物半导体发光元件和氮化物半导体发光元件的制造方法，其能够抑制多个阱层间产生的电子结构的不均匀性，使发光输出得以提高。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式所涉及的氮化物半导体发光元件的构成的一例的概略截面图。
图2是与现有的发光元件的Al组分比进行比较来示意性地示出本发明的发光元件的Al组分比的坐标图。
图3A是表示实施例1和比较例所涉及的发光元件的波长与发光输出的图。
图3B是示出图3A所示的结果的坐标图。
具体实施方式
[实施方式]
参照图1至图3A、图3B来说明本发明的实施方式。此外，以下说明的实施方式是作为实施本发明方面的优选的具体例来示出的，虽然也有具体地例示了在技术上优选的各种技术事项的部分，但本发明的技术范围不限于该具体的形式。另外，各附图中的各构成要素的尺寸比并非一定与实际的氮化物半导体发光元件的尺寸比一致。
图1是示出本发明的实施方式所涉及的氮化物半导体发光元件的构成的一例的概略截面图。氮化物半导体发光元件1(以下，也简称为“发光元件1”。)是发出紫外区域的波长的光的发光二极管(Light Emitting Diode：LED)。在本实施方式中，特别列举发出中心波长为250nm～350nm的深紫外光的发光元件1为例来进行说明。
图1所示，发光元件1构成为包含基板10、缓冲层20、n型包覆层30、倾斜层40、包含多量子阱层的发光层50、电子阻挡层60、p型包覆层70、p型接触层80、n侧电极90以及p侧电极92。
构成发光元件1的半导体例如能够使用由AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)表示的二元系、三元系或者四元系的III族氮化物半导体。另外，这些III族元素中的一部分也可以用硼(B)、铊(Tl)等来取代，另外，也可以用磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)等来取代N的一部分。
基板10对于发光元件1发出的深紫外光具有透光性。基板10例如构成为包含蓝宝石(Al2O3)。除了蓝宝石(Al2O3)基板之外，基板10例如也可以使用氮化铝(AlN)基板、氮化铝镓(AlGaN)基板。
缓冲层20形成在基板10上。缓冲层20构成为包含AlN层22、以及形成在AlN层22上的无掺杂的u-AlpGa1-pN层24(0≤p≤1)。另外，基板10和缓冲层20构成基底结构部2。此外，u-AlpGa1-pN层24可以不必一定设置。
n型包覆层30形成在基底结构部2上。n型包覆层30是由n型的AlGaN(以下，也简称为“n型AlGaN”)形成的层，例如是掺杂有作为n型的杂质的硅(Si)的AlqGa1-qN层(0≤q≤1)。此外，作为n型的杂质，也可以使用锗(Ge)、硒(Se)、碲(Te)、碳(C)等。n型包覆层30具有1μm～3μm左右的厚度，例如具有2μm左右的厚度。n型包覆层30可以是单层，也可以是多层结构。
倾斜层40形成在n型包覆层30上。倾斜层40是由n型AlGaN形成的层，例如是掺杂有作为n型的杂质的硅(Si)的AlzGa1-zN层(0≤z≤1)。倾斜层40具有1～100nm左右的厚度，例如具有25nm左右的厚度。倾斜层40是担负对n型包覆层30与后述的多量子阱层的n型包覆层侧的势垒层52a的界面进行控制的责任的层。
包含多量子阱层的发光层50形成在倾斜层40上。发光层50是包含多量子阱层的层，该多量子阱层是将由AlrGa1-rN形成的包含势垒层52a在内的3层的势垒层52a、52b、52c与由AlsGa1-sN形成的3层的阱层54a、54b、54c(0≤r≤1，0≤s≤1，r＞s，图2参照)按此顺序交替地层叠而成的。发光层50为了输出波长为350nm以下的深紫外光而构成为带隙在3.4eV以上。此外，势垒层52和阱层54的层的数量N(N为自然数)并非一定限于3，也可以是2，或者还可以是4以上。另外，以下，在需要将3个势垒层52中的任意一个势垒层与其它势垒层区别开进行确定的情况下，将n型包覆层30侧的势垒层52作为第一势垒层52a，将电子阻挡层60侧的势垒层52作为第三势垒层52c，将位于第一势垒层52a和第三势垒层52c之间的势垒层52作为第二势垒层52b来说明。
参照图2进行说明。图2是与现有的发光元件的Al组分比进行比较来示意性地示出发光元件1的Al组分比的坐标图。图2的记号A示出本发明所涉及的发光元件1的Al组分比，图2的记号B示出现有的发光元件的Al组分比。此外，作为另一种表达，Al组分比能够使用“AlN摩尔分数”(％)。
n型包覆层30的Al组分比为40％～60％左右，优选为50％～60％左右，更优选为54.6％左右。
倾斜层40的Al组分比设定为从n型包覆层30侧朝向第一势垒层52a侧连续地增加。优选地，倾斜层40的Al组分比从n型包覆层30侧朝向第一势垒层52a侧按每单位深度(nm)增加约1.0％的增加率进行变化。
此外，倾斜层40的Al组分比不限于以直线倾斜地增加，也可以是阶梯状地增加或以曲线倾斜地增加。
第一～第三势垒层52的Al组分比分别比n型包覆层30的Al组分比大，例如是70％以上，优选是80％以上。第一～第三势垒层52a、52b、53c的Al组分比分别是第二Al组分比的一例。
另外，势垒层52的Al组分比具有抑制在势垒层52与阱层54的界面处由于压电效应而产生电场的值。势垒层52的Al组分比例如从n型包覆层30侧朝向与n型包覆层30相反的一侧(即，电子阻挡层60侧)按顺序增加。具体地说，第一～第三势垒层52的Al组分比被定为按第一势垒层52a、第二势垒层52b以及第三势垒层52c的顺序变大。换言之，第二势垒层52b的Al组分比大于第一势垒层52a的组分比，第三势垒层52c的Al组分比大于第二势垒层52b的组分比。
更具体地说，第一～第三势垒层52的Al组分比以第一势垒层52a的Al组分比、第二势垒层52b的Al组分比以及第三势垒层52c的Al组分比的顺序按规定的增加率增加。作为一例，第一势垒层52a的Al组分比为82.0％，第二势垒层52b的Al组分比为82.9％，第三势垒层52c的Al组分比为85.2％。在该情况下，第一势垒层52a的Al组分比和第二势垒层52b的Al组分比之间的增加率是1.17％，第二势垒层52b的Al组分比和第三势垒层52c的Al组分比之间的增加率是2.70％。
另外，作为另一例，也可以将第一势垒层52a的Al组分比设为70.0％左右，将第二势垒层52b的Al组分比设为73.0％左右，将第三势垒层52c的Al组分比设为76.0％左右。在该情况下，第一势垒层52a的Al组分比和第二势垒层52b的Al组分比之间的增加率是4.29％，第二势垒层52b的Al组分比和第三势垒层52c的Al组分比之间的增加率是4.11％。
另外，作为再一例，也可以将第一势垒层52a的Al组分比设为84.5％左右，将第二势垒层52b的Al组分比设为85.3％左右，将第三势垒层52c的Al组分比设为89.8％左右。在该情况下，第一势垒层52a的Al组分比和第二势垒层52b的Al组分比之间的增加率是0.95％，第二势垒层52b的Al组分比和第三势垒层52c的Al组分比之间的增加率是5.28％。
将以上内容换句话来说，多量子阱层的多个势垒层52a、52b、53的第二Al组分比从n型包覆层30侧朝向电子阻挡层60侧按0.9％～5.3％的增加率增加。优选地，多量子阱层的多个势垒层52a、52b、53的第二Al组分比从n型包覆层30侧朝向电子阻挡层60侧按1.1％～2.7％的增加率增加。
电子阻挡层60形成在发光层50上。电子阻挡层60是由p型的AlGaN(以下，也简称为“p型AlGaN”。)形成的层。电子阻挡层60具有1nm～10nm左右的厚度。此外，电子阻挡层60可以包含由AlN形成的层，也可以是由不含GaN的AlN形成。另外，电子阻挡层60并非一定限于p型的半导体层，也可以是无掺杂的半导体层。
p型包覆层70形成在电子阻挡层60上。p型包覆层70是由p型AlGaN形成的层，例如是掺杂有作为p型的杂质的镁(Mg)的AltGa1-tN包覆层(0≤t≤1)。此外，作为p型的杂质，也可以使用锌(Zn)、铍(Be)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)等。p型包覆层70具有300nm～700nm左右的厚度，例如具有400nm～600nm左右的厚度。
p型接触层80形成在p型包覆层70上。p型接触层80例如是以高浓度掺杂有Mg等杂质的p型的GaN层。
n侧电极90形成在n型包覆层30的一部分的区域上。n侧电极90例如由在n型包覆层30之上按顺序层叠钛(Ti)/铝(Al)/Ti/金(Au)而成的多层膜形成。
p侧电极92形成在p型接触层80之上。p侧电极92例如由在p型接触层80之上按顺序层叠的镍(Ni)/金(Au)的多层膜形成。
接下来，对发光元件1的制造方法进行说明。在基板10上形成缓冲层20。具体地说，在基板10上，使AlN层22和无掺杂的u-Al1-aGaaN层24高温生长。接下来，在缓冲层20上使n型包覆层30高温生长。接下来，在n型包覆层30上，一边调整Al的供应量(例如，使Al的组分比每单位深度(nm)增加1.0±0.1％左右)，一边使倾斜层40例如以1100度高温生长。
接下来，在倾斜层40上使发光层50高温生长。具体地说，在倾斜层40上，使第一势垒层52a、阱层54、第二势垒层52b、阱层54、第三势垒层52、阱层54按顺序高温生长。在使第一～第三势垒层52在倾斜层40上生长时，以使Al的供应量按顺序增加的方式进行适当调整。
接下来，在发光层50上，使电子阻挡层60和p型包覆层70按顺序高温生长。n型包覆层30、倾斜层40、发光层50、电子阻挡层60以及p型包覆层70能够使用有机金属化学气相生长法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：MOCVD)、分子束外延法(MolecularBeam Epitaxy：MBE)、卤化物气相外延法(Halide Vapor Phase Epitaxy：NVPE)等周知的外延生长法来形成。
接下来，在p型包覆层70之上形成掩模，将未形成有掩模的露出区域的倾斜层40、发光层50、电子阻挡层60以及p型包覆层70除去。倾斜层40、发光层50、电子阻挡层60以及p型包覆层70的除去例如能够通过等离子体蚀刻来进行。在n型包覆层30的露出面30a(参照图1)上形成n侧电极90，在除去了掩模的p型接触层80上形成p侧电极92。n侧电极90和p侧电极92例如能够通过电子束蒸镀法、溅射法等周知的方法来形成。至此，形成图1所示的发光元件1。
接下来，参照图3A、B来说明本发明的实施方式所涉及的实施例。图3A是表示实施例1至实施例5、以及比较例1和2所涉及的发光元件1的发光波长与发光输出的图，图3B是示出图3A所示的结果的坐标图。在实施例1至实施例5所涉及的发光元件1中，多量子阱层的多个势垒层52a、52b、52c的第二Al组分比是按此顺序增加的。具体地说，实施例1至实施例5所涉及的发光元件1是第一势垒层52a的Al组分比为82.0％、第二势垒层52b的Al组分比为82.9％、第三势垒层52c的Al组分比为85.2％的例子。另外，比较例1和2是多量子阱层的多个势垒层52a、52b、52c的第二Al组分比没有以该顺序按规定的增加率增加的现有的发光元件1。
图3A、图3B示出实施例1～5、以及比较例1和2所涉及的发光元件1的发光输出(任意单位，本公司内部比值)。发光波长(nm)是对发光输出进行了计测的波长。发光输出能通过各种公知的方法来测定，但在本实施例中，作为一例，使电流流过上述的n侧电极90和p侧电极92之间，通过设置于发光元件1的下侧的光检测器进行了测定。
如图3A所示，在实施例1中，以280.7nm的发光波长得到了1.24的发光输出。在实施例2中，以283.3nm的发光波长得到了1.28的发光输出。在实施例3中，以283.1nm的发光波长得到了1.23的发光输出。在实施例4中，以281.7nm的发光波长得到了1.25的发光输出。在实施例5中，以283.0nm的发光波长得到了1.20的发光输出。
相对于这些，在比较例1中，以279.8nm的发光波长得到了0.74的发光输出。在比较例2中，以283.8nm的发光波长得到了0.86的发光输出。
综上，在比较例1和2中，发光输出不到1.0，而在实施例1～5中，发光输出均为1.2以上。另外，实施例1～5的发光输出均为比较例1的发光输出的1.6倍以上、比较例2的发光输出的1.4倍以上。如上所示，显然发光元件1的发光输出上升了。
(实施方式的作用和效果)
如以上所说明的那样，在本发明的实施方式所涉及的发光元件1中，设置有以第一～第三势垒层52的Al组分比按第一势垒层52a、第二势垒层52b以及第三势垒层52c的顺序增加的方式构成的发光层50。由此，能使发光元件1的深紫外光的发光输出上升。可以认为这是因为，通过设置具有这样的Al组分比的势垒层52，得以降低了在现有的发光元件中由于压电效应而产生的电场，抑制了多个阱层间产生的电子结构的不均匀性。
(实施方式的总结)
接下来，援用实施方式中的附图标记等来记载从以上说明的实施方式掌握的技术思想。不过，以下的记载中的各附图标记等不限于在实施方式中具体地示出了权利要求书中的构成要素的构件等。
[1]一种氮化物半导体发光元件(1)，包含：n型包覆层(30)，其由具有第一Al组分比的n型AlGaN形成；以及多量子阱层，其是将由具有比上述第一Al组分比大的第二Al组分比的AlGaN形成的多个势垒层(52a、52b、52c)与具有比上述第二Al组分比小的Al组分比的多个阱层按此顺序交替地各层叠N层而成的，在上述氮化物半导体发光元件(1)中，上述多量子阱层的上述多个势垒层(52a、52b、52c)的上述第二Al组分比从上述n型包覆层侧朝向上述n型包覆层的相反侧按规定的增加率值增加。
[2]根据上述[1]所述的氮化物半导体发光元件(1)，上述n型包覆层(30)的上述第一Al组分比是50％至60％之间的值。
[3]根据上述[2]所述的氮化物半导体发光元件(1)，上述势垒层(52a、52b、52c)的上述第二Al组分比是80％以上的值。
[4]根据上述[3]所述的氮化物半导体发光元件，上述增加率是1.1％至2.7％之间的值。
[5]根据上述[1]至[4]中的任意一项所述的氮化物半导体发光元件，还具备倾斜层，上述倾斜层位于上述n型包覆层与上述多量子阱层之间，由具有从上述n型包覆层侧朝向上述多量子阱层侧增加的Al组分比的AlGaN形成。
[6]一种氮化物半导体发光元件的制造方法，具备：在基板(10)上形成n型包覆层(30)的工序，上述n型包覆层(30)具有n型AlGaN；以及在上述n型包覆层上形成多量子阱层的工序，上述多量子阱层是将具有具备比第一Al组分比大的第二Al组分比的AlGaN的势垒层与具有比上述第二Al组分比小的Al组分比的多个阱层(54a、54b、54c)按此顺序交替地各层叠N层而成的，在形成上述多量子阱层的上述多个势垒层的工序中，一边以从上述n型包覆层侧朝向与上述包覆层相反的一侧按规定的增加率增加的方式使Al的供应量增加一边进行形成。
工业上的可利用性
提供一种氮化物半导体发光元件和氮化物半导体发光元件的制造方法，其能够抑制多个阱层间产生的电子结构的不均匀性，使发光输出得以提高。
附图标记说明
1…氮化物半导体发光元件(发光元件)
10…基板
30…n型包覆层
40…倾斜层
50…发光层
52、52a、52b、52c…势垒层
54、54a、54b、54c…阱层。

Claims (6)

1.一种氮化物半导体发光元件，包含：
n型包覆层，其由具有第一Al组分比的n型AlGaN形成；以及
多量子阱层，其是将由具有比上述第一Al组分比大的第二Al组分比的AlGaN形成的多个势垒层与具有比上述第二Al组分比小的Al组分比的多个阱层按此顺序交替地各层叠N层而成的，
在氮化物半导体发光元件中，
上述多量子阱层的上述多个势垒层的上述第二Al组分比从上述n型包覆层侧朝向上述n型包覆层的相反侧按规定的增加率增加。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，
上述n型包覆层的上述第一Al组分比是50％至60％之间的值。
3.根据权利要求2所述的氮化物半导体发光元件，
上述多个势垒层的上述第二Al组分比是80％以上。
4.根据权利要求3所述的氮化物半导体发光元件，
上述增加率是1.1％至2.7％之间的值。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的氮化物半导体发光元件，
还具备倾斜层，上述倾斜层位于上述n型包覆层与上述多量子阱层之间，由具有从上述n型包覆层侧朝向上述多量子阱层侧增加的Al组分比的AlGaN形成。
6.一种氮化物半导体发光元件的制造方法，具备：
在基板上形成n型包覆层的工序，上述n型包覆层具有n型AlGaN；以及
形成多量子阱层的工序，上述多量子阱层是将具有具备比第一Al组分比大的第二Al组分比的AlGaN的多个势垒层与具有比上述第二Al组分比小的Al组分比的多个阱层按此顺序交替地各层叠N层而成的，
在形成上述多量子阱层的上述多个势垒层的工序中，一边以从上述n型包覆层侧朝向上述n型包覆层的相反侧按规定的增加率增加的方式使Al的供应量增加一边进行形成。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113675310A (zh) * 2020-05-13 2021-11-19 日机装株式会社 半导体发光元件及半导体发光元件的制造方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6379265B1 (ja) * 2017-09-12 2018-08-22 日機装株式会社 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法
JP6392960B1 (ja) 2017-09-12 2018-09-19 日機装株式会社 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法
JP2019054236A (ja) * 2018-08-23 2019-04-04 日機装株式会社 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法
JP6968122B2 (ja) * 2019-06-06 2021-11-17 日機装株式会社 窒化物半導体発光素子
JP7041715B2 (ja) * 2020-06-23 2022-03-24 日機装株式会社 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法
JP7194720B2 (ja) * 2020-10-30 2022-12-22 日機装株式会社 窒化物半導体発光素子
JP7655502B2 (ja) * 2021-01-15 2025-04-02 セイコーエプソン株式会社 発光装置およびプロジェクター

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008288532A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Rohm Co Ltd 窒化物系半導体装置
WO2009139239A1 (ja) * 2008-05-14 2009-11-19 日本電気株式会社 窒化物半導体レーザ及びその製造方法
JP2012146847A (ja) * 2011-01-13 2012-08-02 Sharp Corp 窒化物半導体発光素子および半導体光学装置
JP2013118412A (ja) * 2007-06-12 2013-06-13 Seoul Opto Devices Co Ltd 多重量子ウェル構造の活性領域を有する発光ダイオード
JP5521068B1 (ja) * 2013-01-30 2014-06-11 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
US9196788B1 (en) * 2014-09-08 2015-11-24 Sandia Corporation High extraction efficiency ultraviolet light-emitting diode
JP2017034036A (ja) * 2015-07-30 2017-02-09 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5430248A (en) 1977-08-12 1979-03-06 Mitsubishi Chem Ind Ltd Polyamide resin composition
JPS62123789A (ja) 1985-11-22 1987-06-05 Nec Corp 多重量子井戸型半導体レ−ザ
US4839899A (en) 1988-03-09 1989-06-13 Xerox Corporation Wavelength tuning of multiple quantum well (MQW) heterostructure lasers
JPH05102604A (ja) 1991-10-11 1993-04-23 Fuji Xerox Co Ltd 半導体レーザ装置
JPH07235732A (ja) 1993-12-28 1995-09-05 Nec Corp 半導体レーザ
US5679965A (en) 1995-03-29 1997-10-21 North Carolina State University Integrated heterostructures of Group III-V nitride semiconductor materials including epitaxial ohmic contact, non-nitride buffer layer and methods of fabricating same
US6504171B1 (en) 2000-01-24 2003-01-07 Lumileds Lighting, U.S., Llc Chirped multi-well active region LED
JP2002270894A (ja) 2001-03-08 2002-09-20 Mitsubishi Cable Ind Ltd 半導体発光素子
JP2003031902A (ja) 2001-07-16 2003-01-31 Denso Corp 半導体レーザ
US7122839B2 (en) 2004-10-29 2006-10-17 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Semiconductor light emitting devices with graded composition light emitting layers
US7577172B2 (en) 2005-06-01 2009-08-18 Agilent Technologies, Inc. Active region of a light emitting device optimized for increased modulation speed operation
US7619238B2 (en) 2006-02-04 2009-11-17 Sensor Electronic Technology, Inc. Heterostructure including light generating structure contained in potential well
KR100862497B1 (ko) 2006-12-26 2008-10-08 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자
KR101459763B1 (ko) 2008-01-15 2014-11-12 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US8975616B2 (en) 2012-07-03 2015-03-10 Liang Wang Quantum efficiency of multiple quantum wells
CN103855262A (zh) 2012-12-04 2014-06-11 同方光电科技有限公司 一种适用于大电流驱动的氮化物led外延结构
KR101954205B1 (ko) 2013-02-04 2019-05-31 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
DE102015100029A1 (de) 2015-01-05 2016-07-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
JP2017028076A (ja) 2015-07-22 2017-02-02 株式会社トクヤマ Ｉｉｉ族窒化物発光素子の製造方法
JP6392960B1 (ja) 2017-09-12 2018-09-19 日機装株式会社 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008288532A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Rohm Co Ltd 窒化物系半導体装置
JP2013118412A (ja) * 2007-06-12 2013-06-13 Seoul Opto Devices Co Ltd 多重量子ウェル構造の活性領域を有する発光ダイオード
WO2009139239A1 (ja) * 2008-05-14 2009-11-19 日本電気株式会社 窒化物半導体レーザ及びその製造方法
JP2012146847A (ja) * 2011-01-13 2012-08-02 Sharp Corp 窒化物半導体発光素子および半導体光学装置
JP5521068B1 (ja) * 2013-01-30 2014-06-11 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
US9196788B1 (en) * 2014-09-08 2015-11-24 Sandia Corporation High extraction efficiency ultraviolet light-emitting diode
JP2017034036A (ja) * 2015-07-30 2017-02-09 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113675310A (zh) * 2020-05-13 2021-11-19 日机装株式会社 半导体发光元件及半导体发光元件的制造方法
CN113675310B (zh) * 2020-05-13 2024-02-09 日机装株式会社 半导体发光元件及半导体发光元件的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019054069A1 (ja) 2019-03-21
US11444222B2 (en) 2022-09-13
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CN111095579B (zh) 2023-06-27
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JP2019050337A (ja) 2019-03-28
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