JP2008066730A

JP2008066730A - 変動周期変動組成超格子およびそれを含むデバイス

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Publication number: JP2008066730A
Application number: JP2007229921A
Authority: JP
Inventors: L Chua Christopher; エルチュアクリストファー; Zhihong Yang; ヤンジホン; M Johnson Noble; エムジョンソンノーブル
Original assignee: Palo Alto Research Center Inc
Current assignee: Palo Alto Research Center Inc
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2008-03-21
Also published as: US20080054248A1

Abstract

【課題】割れ発生およびそれに伴う損傷が低減された高Ａｌ含有量ＭＱＷＨ活性領域を促進する方法および構造が必要とされている。
【解決手段】発光半導体デバイスの歪緩和領域１８であって、前記歪緩和領域１８はテンプレート１４表面を有する構造領域の上でかつ活性層の下に形成され、前記構造領域と前記活性層とのうちの少なくとも一方は一部に第１の元素を含み、前記歪緩和領域１８は層のグループを複数備え、前記複数の層のグループは、各グループ内の少なくとも１層のそれぞれは少なくとも一部に前記第１の元素を含み、前記第１の元素の平均濃度は、テンプレート層１４にもっとも近接したグループでは前記歪緩和領域１８の他の全てのグループに比べて高く、前記第１の元素の平均濃度は、多重量子井戸ヘテロ構造活性領域にもっとも近接したグループでは前記歪緩和領域１８の他の全てのグループに比べて低い。
【選択図】図１

Description

この発明は半導体発光デバイスの分野に関し、さらに具体的には最終基板に直接形成される、改良された高Ａｌ含有量で低欠陥の量子井戸発光デバイスの構成に関する。

III−Ｖ族化合物半導体ファミリー（ｆａｍｉｌｙ）において、可視波長発光デバイス
の活性領域の作製には窒化物が使用されてきた。また、窒化物は広いバンドギャップを発現し、そのバンドギャップは例えば２９０〜４００ナノメートルの波長の紫外発光が可能なデバイスを作製するに足るものである。特に、バゥア（Ｂｏｕｒ）他の米国特許第６，８７５，６２７号明細書に開示されるように、可視およびＵＶの発光スペクトルを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）においてＩｎＡｌＧａＮ系が開発され具現されている。このデバイスは通常Ａｌ₂Ｏ₃（サファイア）基板上に形成され、その基板上にＧａＮ：ＳｉまたはＡｌＧａＮのテンプレート層、光漏れを減少させるためのＡｌＧａＮ：Ｓｉ／ＧａＮ超格子構造、ｎ型電極コンタクト層、ＧａＮのｎ型導波路領域、ＩｎＧａＮ量子井戸ヘテロ構造活性領域、およびＧａＮのｐ型導波路領域を含んでいる。さらに、完成したデバイスは、これらの上に堆積されたｐ型ＡｌＧａＮ：Ｍｇクラッド層およびキャップ層をｐ型電極の下に有している。

デバイスの信頼性、光出力、およびモード安定については著しい改善がなされてきたが、紫外（ＵＶ）発光の窒化物系レーザおよび発光ダイオードの性能は依然として青や紫で発光する対応デバイスの性能に比べて劣っている。特に、３４０ｎｍより短い波長で動作する遠紫外レーザおよび発光ダイオードにおいては、基板およびテンプレート層の性質が全体的なデバイス性能に決定的な影響を与える。例えば、基板とデバイスの構造層との格子定数の違いによって光出力およびデバイス寿命は著しく影響される。Ａｌ₂Ｏ₃（サファイア）は基板として数々の利点を有しているが、一般的な遠紫外エピタキシャル層の構造層との格子不整合が大きい。通常のＡｌ₂Ｏ₃基板上に形成された先行技術のＡｌＧａＮテンプレート層によって、この問題はある程度軽減されるが、これらのテンプレートを用いた一般的な遠紫外発光デバイスにおいては、得られる高アルミニウム含有構造層の結晶品質は未だきわめて悪い。

サファイア上のＡｌＧａＮまたはＡｌＮのテンプレート層の転位密度は、通常１０⁹ｃｍ^-2台の中頃から１０¹⁰ｃｍ^-2台の高めまでの範囲にある。このため、２９０ｎｍ〜３４０ｎｍの波長範囲の遠紫外発光ダイオードの外部量子効率は、青色ＧａＮ系ＬＥＤ構造の外部量子効率よりも未だ低い状態にある。さらに、サファイア上の通常のＡｌＧａＮまたはＡｌＮのテンプレート層における高い転位密度は、発光デバイスの寿命に対して重大な問題を引き起こす。

発光ダイオードの発光波長は、デバイスの多重量子井戸ヘテロ構造（ＭＱＷＨ）活性領域のＡｌ含有量に反比例する。したがって、紫外発光デバイスなどのより短波長のデバイスを得るためには、ＭＱＷＨ領域のＡｌ含有量を可視スペクトル領域で発光するデバイス中のＡｌ含有量よりも多くする必要がある。しかし、Ａｌ含有量を増やすと、後述の複数の構造上およびデバイス性能上の問題が生じてくる。

Ａｌ_XＧａ_1-XＮ／サファイアテンプレート上の紫外域ＬＥＤ構造の品質を高めるために種々の取り組みが行われてきたが、ＡｌＧａＮ結晶質テンプレート上に形成されるエピタキシャル層の欠陥密度が高いことに起因して、重大な問題を招いていた。多くの場合、機械的応力によって前記エピタキシャル層上に形成されるヘテロ構造中に割れ（クラック）が発生する。ＡｌＧａＮ／サファイア系の上に形成される層のＡｌ含有量が増えると、この問題はよりきびしいものになる。さらに、前述したように、紫外発光するデバイスを得るには、Ａｌ含有量を高めること（例えば、２８０ｎｍ発光ダイオードのＭＱＷＨ活性領域では約５０％まで、また周囲のＡｌＧａＮによる電流および光の閉じ込め層では６０％〜７０％）が必要になる。

種々のグループからこの欠点を解決するための手段が発表されている。例えば、ハン（Ｈａｎ）他はAppl.Phys.Lett,Vol.78,67(2001)において、低温で形成された単層のＡｌＮ中間層を用いて歪の進行を防ぐことを述べている。この低温ＡｌＮ中間層による方法は、高いＡｌモル分率でのヘテロ構造成長の場合には功を奏していない。ナカムラ（Nakamura）他はJ.J.Appl.Phys.,Vol.36,1568(1997)において、ＧａＮ／サファイア上に仮像的に（pseudomorphically）成長させたＡｌＧａＮ膜の臨界層厚を拡大する方法として短周期ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子層を提案している。しかし、このＡｌＧａＮ／ＧａＮ系の平均Ａｌモル分率のレベルは低く（約１０％以下）、遠紫外発光ダイオードに適合しない。チェン（Ｃｈｅｎ）他はAppl.Phys.Lett,Vol.81,4961(2002)において、ＡｌＧａＮ／サファイアテンプレート上のＡｌＧａＮ膜の転位フィルタとしてＡｌＧａＮ／ＡｌＮ層を提案している。しかしこの場合も、ＡｌＧａＮ／サファイアテンプレートは、前述の一連の妨げとなる問題を起こすものとなる。また、２００６年２月１７日出願の米国特許出願第１１／３５６，７６９号において、ウォン（Ｗｏｎｇ）他はＧａＮテンプレート層とＭＱＷＨ活性領域との間にＧａＮ／ＡｌＮ超格子を形成することを提案している。しかしこの場合も、このようなデバイスにおいて光出力を行う前にＧａＮテンプレート層を取り除かなければならない。

米国特許第６，８７５，６２７号明細書ハン、他、"Appl.Phys.Lett"、2001年、Vol.78、p.67 ナカムラ、他、"J.J.Appl.Phys."、1997年、Vol.36、p.1568 チェン、他、"Appl.Phys.Lett"、2002年、Vol.81、p.4961

動作特性が改善されたＵＶ発光デバイス装置が必要とされている。したがって、割れ発生およびそれに伴う損傷が低減された高Ａｌ含有量ＭＱＷＨ活性領域を促進する方法および構造が必要とされている。

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などのＵＶ発光デバイスにおける、初期のＡｌＧａＮ表面上の高アルミニウム含有量ヘテロ構造活性領域の成長を促進することに関する。初期のＡｌＧａＮ表面とは、例えばサファイア上のＡｌＮまたはＧａＮテンプレート、シリコンカーバイド上のＡｌＧａＮテンプレート、またはバルクのＡｌＮまたはＧａＮ基板のことである。より具体的には、本発明は、初期Ａｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）表面から高Ａｌ含有量ＭＱＷＨ活性領域までの遷移を改善する系および方法に関する。本発明の一実施形態に係り形成される構造はサファイア基板から始まり、この基板上にＡｌＮテンプレート層が堆積される。次に、このテンプレート層上に歪緩和領域が形成される。この歪緩和領域は、その平均Ａｌ含有量が厚さに亘って変化するように形成される。例えば、平均Ａｌ含有量は、テンプレート層に隣接した部分の８０％以上といった比較的高い値から、ＭＱＷＨ活性領域に隣接した部分の６０％以下といった比較的低い値まで及ぶ。このように、歪緩和領域の平均Ａｌ含有量は当該領域に隣接した領域のＡｌ含有量に近似したものになる。

本発明の一態様によると、歪緩和領域は変動周期超格子で構成される。この変動周期超格子は、第１の厚さのＡｌＮ層と第２の厚さのＧａＮ層とを交互に積層した２つ以上のサブセクションで構成される。ＡｌＮ層の厚さは歪緩和層の高さに沿ってサブセクション毎に減少する。この変化するＡｌＮの厚さの影響により当該サブセクションの平均Ａｌ含有量が変化する。このように、平均Ａｌ含有量は、最上層のＡｌ含有量が所望の量になるまでサブセクション毎に次々に減少する。一実施形態において、歪緩和領域はこのようなサブセクションを２つ有している。本発明の別の実施形態では、歪緩和領域は３つ以上のサブセクションを有している。

本発明の別の態様によると、変動周期超格子は交互に積層したＡｌＮ層とＧａＮ層との連続体を含んでいる。ＡｌＮ層の厚さはＡｌＮ／ＧａＮ対ごとに次第に減少する。これにより、歪緩和層の平均Ａｌ含有量は下部から上部にかけて減少し、これにより該緩和層の下部のＡｌ含有量は該下部に隣接した層（例えば、テンプレート層）のＡｌ含有量に一致（または近似）し、上部のＡｌ含有量は該上部に隣接した層（例えば、ＭＱＷＨ）のＡｌ含有量に一致（または近似）するようになっている。その結果、領域界面においてより良好な格子整合が得られるようになっている。

本発明のさらに別の態様によると、歪緩和領域の堆積前に、純ＡｌＮ層がＡｌＮテンプレート層上に堆積される。このＡｌＮインタフェース層は歪緩和領域のＡｌＮ層より総じて厚めであって、テンプレート層から歪緩和領域にかけての遷移領域となっている。

以下に添付図面を用いて本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。添付図面において、各図の間で同様の参照数字は同様の部材を表す。これらの図は例示のためのものであり、厳密な縮尺率で描いたものではない。

図１を参照する。この図は、本発明の実施の形態に係るヘテロ構造ＡｌＧａＩｎＮ発光デバイス構造１０の全体構成を示している。ダイオード構造１０は基板１２を含む。本発明の一実施形態によると、基板１２は、テンプレート層１４が形成されたＡｌ₂Ｏ₃（サファイア）基板である。後述のように、シリコンカーバイド、バルクＡｌＮ、またはバルクＧａＮなどの他の基板を使用することもできる。テンプレート層１４はＡｌＮの層であるが、Ａｌ_XＧａ_1-XＮの層であってもよい。なお、Ｘは１に等しくない。場合によっては、テンプレート層１４は不要で存在しない。オプションのインタフェース層１６がテンプレート層上に形成されている。テンプレート層１４がＡｌＮの層である実施形態では、インタフェース層１６が形成される場合、このインタフェース層もＡｌＮの層であることが好ましい。

インタフェース層１６の上には、後述するＡｌＮ／ＧａＮなどの層の対（層対）を複数含んだ変動周期変動組成超格子歪緩和領域１８が形成されている。次いで、その上に、ＡｌＧａＮ：Ｓｉバッファ層２０と、ｎ型コンタクト層２１と、ＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮ：Ｓｉ超格子ｎ型歪層２２（これによりクラッドの厚さが増してその後の層における光漏れが減少する）と、ＡｌＧａＮ：Ｓｉのｎ型クラッド（屈折率導波）層２４と、（ＩｎＡｌＧａＮなどの）活性ＭＱＷＨ層２６とが形成されている。

この後、以下の層がＭＱＷＨ層２６上に形成される。すなわち、ＡｌＧａＮ：Ｍｇのｐ型クラッド（屈折率導波）層２８と、ＡｌＧａＮ：Ｍｇバッファ層３０と、ＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮ：Ｍｇのｐ型歪層３２と、ＧａＮ：Ｍｇキャップ層３４とである。前述の各層は、限定はしないがＢｏｕｒ他の米国特許第６，８７５，６２７号に記載された方法などの、当業者に公知の任意の方法によって形成できる。言うまでもなく、適当な実施形態においてアレイ状に形成される他の類似または代替のデバイスと同様に、完成したデバイスは不図示の電極を含んでいる。

テンプレート層を含む先行技術のデバイスはＧａＮなどの材料をテンプレート材料として含んでいる。このテンプレートはデバイスを動作させる前に除去しなければならず、さもないと重大な層割れの発生および／または高い欠陥密度を招く。他の先行技術のデバイスとしてＡｌＮテンプレート層上に直接成長させた高Ａｌ含有量層を含むものがあり、この場合は隣接し合った２つの材料間の格子不整合に起因する大きな歪が現れる。本発明の一態様では、初期成長面と高Ａｌ含有活性層との間に、新規な変動周期変動組成超格子歪緩和領域を含んだ遷移層を導入することによって、これらの問題を解決している。

図２に、本発明の一態様に係る変動周期変動組成超格子歪緩和領域および周囲の層の全体構成を示す。一実施形態において、通常Ａｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）である層４２が基板４０上に形成されている。層４２はしばしばテンプレート層と呼ばれるが、基板４０と層４２との組み合わせが、追加の層を成長させるためのテンプレートとなる。このテンプレート上に、変動周期変動組成超格子歪緩和領域４６が形成される。この領域はテンプレートからＭＱＷＨ活性領域までの遷移領域であって、テンプレートのアルミニウム含有量から活性領域のアルミニウム含有量まで徐々にまたは段階的に遷移する遷移領域として機能する。

図２に示すように、歪緩和領域４６は、厚さｔ_xiのＡｌ_xiＧａ_1-xiＮの層と厚さｔ_yiのＡｌ_yiＧａ_1-yiＮの層の対を複数対含んでいる。なお、０＜ｘ≦１および０＜ｙ≦１である。この複数の層は、２≦ｉ≦ｎであるｉ個のグループとして配設される。つまり、ｘｉは第ｉ番目のグループの層対（層の対）の第１の層のアルミニウム含有量を表し、ｙｉは第ｉ番目のグループの層対の第２の層のアルミニウム含有量を表す。層４６の各グループｉの平均アルミニウム含有量は、
｛（ｔ_xiｘｉ＋ｔ_yiｙｉ）／（ｔ_xi＋ｔ_yi）｝
で決定される。すなわち、第ｉ番目のグループの第１の層についての層厚ｔ_xiとアルミ含有量ｘｉとの乗算値と、第ｉ番目のグループの第２の層についての層厚ｔ_yiとアルミ含有量ｙｉとの乗算値とを加算した値を分子とし、上記層厚ｔ_xi，ｔ_yiの加算値を分母とする計算式（除算式）によって決定される。したがって、ｘｉ、ｙｉ、ｔ_xiおよびｔ_yiを変化させることにより、層対の各グループの平均アルミニウム含有量を調整することができる。変動周期は異なる周期ｉ毎に厚さｔ_xiおよびｔ_yiを変化させることにより得られ、変動組成は異なる周期ｉ毎に組成ｘｉおよびｙｉを変化させることにより得られる。

図３を参照する。本発明の構成概念を示すために、２つのグループの変動周期変動組成超格子歪緩和領域を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）構造６０を成長させた。構成として、全周期において一定組成（ｘｉ＝１およびｙｉ＝０）のＡｌＮ／ＧａＮ超格子構成を選択した。このＬＥＤは約３２５ｎｍの波長λで動作するように構成されているが、この動作にはＡｌ組成が約３５％の活性領域ヘテロ構造が必要になる。テンプレート層６４は、サファイア基板６２上に成長させた厚さ１μｍのＡｌＮエピタキシャル層とした（言い換えると、図２を参照して層４２においてｘ＝１とした）。厚さ２５〜３０ｎｍのＡｌＮインタフェース層６６をテンプレート層６４上に形成した。

次いで、４０個のＡｌＮ／ＧａＮ短周期超格子層対の第１のグループ６８を層６４上に形成した。第１の領域の平均Ａｌ組成として８０％を選択し、第２の領域の平均Ａｌ含有量として６０％を選択し、ｘｉ＝１およびｙｉ＝０における層厚を調整して、これらの組成を下記のように得た。第１のグループ６８では、４０個の対における厚さをｔ_xi＝１ｎｍ、ｔ_yi＝０．２５ｎｍとした（ｉは１〜４０）。第２のグループ７０では、残りの４０個の対における厚さをｔ_xi＝０．３８ｎｍ、ｔ_yi＝０．２５ｎｍとした（ｉは４１〜８０）。これにより、平均Ａｌ組成が第１の４０対においては超格子のテンプレート側の端部で８０％、第２の４０対においてはヘテロ構造側の端部で６０％のＡｌＮ／ＧａＮ短周期超格子が得られた。変動周期超格子の個々の層の厚さｔ_xiおよびｔ_yiをごく薄くして格子不整合に起因する歪を極力低減するようにした。

図４は、前述のＬＥＤ６０におけるグループ６８および７０の模式図であり、前記のグループの各周期を図示している。図４から明らかなように、各グループの層対の数は同じであるが、層厚が異なるためにグループ６８はグループ７０より厚くなっている。

次に図５を参照する。このグラフは、サファイアテンプレート上のＧａＮ上に成長させた、図３の変動周期超格子を含むサンプルから得られたＸ線スペクトルを示している。ＧａＮテンプレートによって大きな主ピークが生じており、このピークが基準として用いられる。２つのサイドピークは図３の領域６８および７０に由来する。図３の領域７０は領域６８よりも平均Ａｌ含有量が低いので、領域７０はＧａＮ基準ピークに近い方のピークに対応する。これよりも高いω−２θ角度で生じているＸ線のピークは領域６８に由来する。この２つのピークは、超格子の２つのセクション内の２つの異なる平均Ａｌ含有量に対応している。３つ以上の異なる周期を有する変動周期超格子は３つ以上のＸ線ピークを有する。前述の米国特許出願第１１／３５６，７６９号に用いられたもの等の、単一周期超格子歪緩和層を含む類似のテストサンプルでは１つのピークが生じる。

図６を参照する。この図は本発明の実施の形態に係る完成したＬＥＤ構造６０の断面図である。前述の部材に加えて、この構造には、ｎ型コンタクト層７１と、ｎ型クラッド層７４と、ｎ型導波路層７６と、量子井戸８２（５．２５ｎｍ）を挟むバリア層７８（１０．４９ｎｍ）および８０（８９．１９ｎｍ）と、トンネルバリア層８４と、ｐ型導波路層８６と、コンタクト８８とが組み込まれている。導波路層７６および８６などの、これらの層の内のいくつかの層によってＬＥＤの構成を容易にレーザダイオードに拡張することができるが、デバイスをＬＥＤモードで動作させるときにはそれらの層は導波路としての機能は果たさない。

図７を参照する。この図は、本発明の実施の形態に係る変動周期変動組成超格子歪緩和領域を用いたＬＥＤの性能を、ＧａＮ／ＡｌＮ単周期格子歪緩和領域を用いたこと以外は同一の構造の先行技術のＬＥＤと比較したものである。図に見られるように、本発明の実施の形態に係る変動周期変動組成超格子歪緩和領域を組み込んだＬＥＤの光出力は、先行技術の単周期二元超格子歪緩和層上に成長させたＬＥＤよりも、著しく明るい光出力を示した。このことから、結論として、ここに示した歪緩和領域を組み込んだデバイスでは、該歪緩和構造によってＡｌ含有量が徐々に遷移し、そのために光出力が向上するという効果が得られる。

図８に、本発明の実施の形態に係る変動周期変動組成超格子歪緩和領域を設けて作製したＬＥＤヘテロ構造の成長したままの状態の最表面の光学顕微鏡写真を示す。図に見られるように、ほとんど割れの発生のない表面が得られている。

以上、２グループ型の段階的な超格子構成を用いて本発明の一実施形態について説明したが、言うまでもなくこの概念は、３つ以上のグループ分け（例えば、それぞれの平均Ａｌ組成が約８０％、７０％および６０％）、または連続的に変化する組成プロファイル、直線的、放物線的もしくは指数関数的等々に変化する組成プロファイルなどの様々な領域プロファイルであって、それぞれが領域内で別々のＡｌ含有量遷移プロファイルを与える領域プロファイルを含むものとして拡張されるものである。例えば、３ステップ型の超格子は１周期に３つの層を有しており、各層は周期ｉにおいて例えばｘｉ，ｙｉ，ｚｉのアルミニウム含有量と、ｔ_xi，ｔ_yi，ｔ_ziの厚さとを有している。３グループ型の超格子は、遷移層のＡｌ含有量に一致または近似したＡｌ含有量から活性層のＡｌ含有量に一致または近似したＡｌ含有量まで、例えば１周期に２ステップずつ段階的に遷移する。各周期内の層間の急激な遷移領域を、出発層のＡｌ含有量に近い出発組成から隣接層のＡｌ含有量に近い最終組成までＡｌ含有量が連続的に変化する遷移層で置き換えることもできる。通常の場合、歪緩和層は、初期表面の組成に近似した組成から始まってヘテロ構造活性層の組成に近似したＡｌ組成で終了する、連続的に変化する組成プロファイルを含んでいる。この連続的な組成プロファイルは、直線もしくは放物線状とすることができ、または複数の変曲点を有する曲線とすることができる。

また、アルミニウム含有合金に少量のインジウムを添加して構造品質を高めることも一般に行われている。構造層中にインジウム四元合金を用いた構造の例は既に図６で述べた。通常約１％〜２％の濃度のインジウムを歪緩和層内のいくつかまたは全ての層に添加することもできる。

さらに、上記説明は多重量子井戸領域に着目して行ったが、ダブルヘテロ接合（ＤＨ）、ホモ接合、量子細線、ナノメートルスケールの組成不均質（ＮＣｌ）を含んだ活性領域、および単一量子井戸活性領域などの、他の種類の発光活性領域を使用してもよいことは当業者に明らかである。また、発光ダイオード（ＬＥＤ）に着目して上記説明を行ったが、前述の構造および方法はレーザダイオードやポンプレーザなどの他の種類の発光デバイスにもあてはまることは当業者に明らかである。

したがって、前述の詳細な説明において複数の好適な典型的実施形態を示したが、多数の変形が存在し、上記好適な典型的実施形態は単なる代表例であって、本発明の範囲、適用性または構成を制限するものではないことは明らかである。むしろ、前述の詳細な説明は本発明を実施するための好便な指針を当業者に提供するものであり、前述の実施形態の作用および構成上の様々な変更が本発明の請求範囲によって規定される発明の精神および範囲内でなし得ると考える。

本発明の実施の形態に係るヘテロ構造ＡｌＧａＩｎＮ発光デバイス構造の全体構成を示す断面図である。本発明の一態様による、変動周期変動組成超格子歪緩和領域および周囲の層の全体構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る典型的な発光ダイオード構造の断面図である。２つの短周期ＡｌＮ／ＧａＮ層対のグループを含む変動周期変動組成歪緩和領域の模式図であって、前記２つのグループのそれぞれの周期を示した図である。基準ＧａＮサンプル上に成長させた変動周期変動組成超格子のＸ線スペクトルである。本発明の実施の形態に係り作製し完成したＬＥＤ構造の断面図である。本発明の実施の形態に係る変動周期変動組成歪緩和領域を用いたＬＥＤの性能と、ＧａＮ／ＡｌＮ単周期超格子歪緩和領域を用いたこと以外は同一の構造の先行技術のＬＥＤの性能との比較図である。本発明の実施の形態に係り作製したＬＥＤヘテロ構造の成長させたままの状態の最表面の光学顕微鏡写真を示す図である。

符号の説明

１０ダイオード構造、１２基板、１４テンプレート層、１６インタフェース層、１８歪緩和領域、４０基板、４６歪緩和領域、６０発光ダイオード構造、６２サファイア基板、６４テンプレート層、６６ＡｌＮインタフェース層、６８超格子層対の第１のグループ、７０超格子層対の第２のグループ。

Claims

発光半導体デバイスの歪緩和領域であって、
前記歪緩和領域はテンプレート表面を有する構造領域の上でかつ活性層の下に形成され、
前記構造領域と前記活性層とのうちの少なくとも一方は一部に第１の元素を含み、
前記歪緩和領域は層のグループを複数備え、
前記複数の層のグループは、
各グループ内の少なくとも１層のそれぞれは少なくとも一部に前記第１の元素を含み、
前記第１の元素の平均濃度は、テンプレート層にもっとも近接したグループでは前記歪緩和領域の他の全てのグループに比べて高く、
前記第１の元素の平均濃度は、多重量子井戸ヘテロ構造活性領域にもっとも近接したグループでは前記歪緩和領域の他の全てのグループに比べて低いことを特徴とする歪緩和領域。
請求項１の歪緩和領域であって、
前記歪緩和領域は、各グループが少なくとも１層のサブグループを含んだ、層のグループを複数備え、
前記層のサブグループの第１の層は少なくとも一部に前記第１の元素を含み、
前記層のサブグループの第２の層は前記第１の元素を含まないことを特徴とする歪緩和領域。
請求項２の歪緩和領域において、
各グループは前記第１の元素の平均濃度を有し、
前記第１の元素の平均濃度は、前記構造領域にもっとも近接したグループでは前記歪緩和領域の他の全てのグループに比べて高く、
前記第１の元素の平均濃度は、前記多重量子井戸ヘテロ構造活性領域にもっとも近接したグループでは前記歪緩和領域の他の全てのグループに比べて低いことを特徴とする歪緩和領域。
請求項２の歪緩和領域において、
前記構造領域はＡｌＮで構成され、
前記活性領域は３０〜４０％のアルミニウム濃度を有し、
前記テンプレート層にもっとも近接したグループにおける平均アルミニウム濃度は７０〜８５％の範囲にあり、
前記多重量子井戸ヘテロ構造活性領域にもっとも近接したグループにおける平均アルミニウム濃度は５０〜６５％の範囲にあることを特徴とする歪緩和領域。