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JP2010080741A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

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JP2010080741A JP2008248530A JP2008248530A JP2010080741A JP 2010080741 A JP2010080741 A JP 2010080741A JP 2008248530 A JP2008248530 A JP 2008248530A JP 2008248530 A JP2008248530 A JP 2008248530A JP 2010080741 A JP2010080741 A JP 2010080741A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting element having luminous efficiency improved by surely utilizing a surface plasmon. <P>SOLUTION: In the semiconductor light-emitting element, a first lower layer containing an n-type semiconductor, a second lower layer containing a p-type semiconductor, an active layer, and an upper layer containing an n-type semiconductor are sequentially formed on a substrate. A first electrode for n-type is provided which is in contact with the substrate or the first lower layer, and a second electrode for n-type is provided which is in contact with the upper layer. The upper layer has a thickness of 40 nm or less. The interface of the second electrode for n-type which is in contact with the upper layer contains metal in which a surface plasmon can be excited by light generated in the active layer. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体発光素子に関し、とくに表面プラズモンを利用して半導体発光素子の発光効率を向上させる技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a technique for improving the light emission efficiency of a semiconductor light emitting device using surface plasmons.

近年では、半導体発光素子において、表面プラズモンを利用することによって発光効率を向上させる試みがなされている。   In recent years, attempts have been made to improve luminous efficiency by utilizing surface plasmons in semiconductor light emitting devices.

図5の模式的な断面図は、特許文献1の特開2005−108982号公報に開示された表面プラズモンを利用する窒化物半導体発光ダイオード素子を示している。この窒化物半導体発光ダイオード素子においては、基板501上に、n型GaN層502(層厚:約5μm)、n型AlGaNクラッド層503(層厚:約0.15μm)、交互に積層された複数のGaN層とInGaN層を含む多重量子井戸活性層504、アンドープGaN保護層505(層厚:約10nm)、p型AlGaNクラッド層506(層厚:約0.15μm)、およびp型GaNコンタクト層507(層厚:約0.3μm)がこの順に形成されている。   The schematic cross-sectional view of FIG. 5 shows a nitride semiconductor light-emitting diode element using surface plasmons disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-108982 of Patent Document 1. In this nitride semiconductor light-emitting diode element, a plurality of n-type GaN layers 502 (layer thickness: about 5 μm) and n-type AlGaN cladding layers 503 (layer thickness: about 0.15 μm) stacked alternately on a substrate 501. Multi-quantum well active layer 504 including GaN layer and InGaN layer, undoped GaN protective layer 505 (layer thickness: about 10 nm), p-type AlGaN cladding layer 506 (layer thickness: about 0.15 μm), and p-type GaN contact layer 507 (layer thickness: about 0.3 μm) is formed in this order.

p型GaNコンタクト層507上には、Pd第一電極層508(層厚:約1nm)、Ag第二電極層509(層厚:約2nm)、およびAu保護層510(層厚:約1nm)を含む3層構造を有する複数のアイランド状のp型用電極が形成されている。これらのアイランド状のp型用電極は2次元的に周期配列されており、具体的には最密六方2次元格子点に配置されている。そして、各p型用電極は、円形の平面形状を有している。他方、基板501の下面には、n型用電極511が形成されている。   On the p-type GaN contact layer 507, a Pd first electrode layer 508 (layer thickness: about 1 nm), an Ag second electrode layer 509 (layer thickness: about 2 nm), and an Au protective layer 510 (layer thickness: about 1 nm) A plurality of island-shaped electrodes for p-type having a three-layer structure including the same is formed. These island-shaped p-type electrodes are two-dimensionally periodically arranged, and specifically, are arranged at the closest hexagonal two-dimensional lattice points. Each p-type electrode has a circular planar shape. On the other hand, an n-type electrode 511 is formed on the lower surface of the substrate 501.

Agの表面プラズモン振動数は光波長の430nm帯付近に対応しており、それよりやや長波長の青色領域の光によって表面プラズモンが励起され得る。特許文献1は、窒化物半導体発光ダイオード素子の発光層から放射される青色領域の光に対して、電極を所要の周期で配置とすることによって、Ag層界面における表面プラズモンと光波とを結合可能にして発光効率増強効果を得ることを試みている。   The surface plasmon frequency of Ag corresponds to the vicinity of the 430 nm band of the light wavelength, and the surface plasmon can be excited by light of a slightly longer wavelength blue region. According to Patent Document 1, surface plasmons and light waves at the Ag layer interface can be coupled by arranging electrodes at a required period with respect to light in the blue region emitted from the light emitting layer of the nitride semiconductor light emitting diode element. Thus, an attempt is made to obtain a luminous efficiency enhancement effect.

ここで、p型用電極に含まれるPd第一電極層508は、Ag層509がp型窒化物半導体に対してオーミック接触を得ることができないので設けられている。すなわち、Pd第一電極層508は、p型用電極のコンタクトを改善するための層であり、Ag層509の界面における表面プラズモンの励起を阻害しないように極めて薄く形成されている。   Here, the Pd first electrode layer 508 included in the p-type electrode is provided because the Ag layer 509 cannot obtain ohmic contact with the p-type nitride semiconductor. That is, the Pd first electrode layer 508 is a layer for improving the contact of the p-type electrode, and is formed very thin so as not to inhibit surface plasmon excitation at the interface of the Ag layer 509.

また、非特許文献1のApplied Physics Letters, Vol. 87, 071102 (2005)には、窒化物半導体発光ダイオード素子において、Ag−半導体界面を活性層の近接場内に配置することによって、表面プラズモンと光の結合を有効に行なわせる技術が開示されている。すなわち、この技術は、活性層とAg層との間の半導体層の厚さを極めて薄い10nmにすることによって効果を生じさせる。そして、非特許文献1では、光ポンピングによる活性層からの発光において、自然放出速度の向上が実際に観測されたことが報告されている。
特開2005−108982号公報 K. Okamoto et al., “Surface plasmon enhanced spontaneous emission rate of InGaN/GaN quantum wells probed by time-resolved photoluminescence spectroscopy”, Applied Physics Letters, Vol. 87, 071102 (2005).
In Non-Patent Document 1, Applied Physics Letters, Vol. 87, 071102 (2005), in a nitride semiconductor light emitting diode element, surface plasmon and light are obtained by disposing an Ag-semiconductor interface in the near field of an active layer. A technique for effectively performing the coupling is disclosed. That is, this technique produces an effect by setting the thickness of the semiconductor layer between the active layer and the Ag layer to a very thin 10 nm. In Non-Patent Document 1, it is reported that an increase in spontaneous emission rate was actually observed in light emission from the active layer by optical pumping.
JP 2005-108982 A K. Okamoto et al., “Surface plasmon enhanced spontaneous emission rate of InGaN / GaN quantum wells probed by time-resolved photoluminescence spectroscopy”, Applied Physics Letters, Vol. 87, 071102 (2005).

特許文献1に開示された発光ダイオード素子においては、未だ有効な表面プラズモンによる発光効率増強効果が現実には得られていない。なぜならば、Ag層509の界面における表面プラズモンと光との結合を十分に行なわせることが現実的には難しいからである。より具体的には、p型GaNコンタクト層507に対するオーミック接触を得るために、Ag層509下にPd金属層508を介挿せざるを得ない。このPd層508が活性層504からの光を吸収し、それによってAg層509の界面における表面プラズモン励起が減少させられるのである(図5参照)。   In the light emitting diode element disclosed in Patent Document 1, an effective light emission efficiency enhancement effect by surface plasmon has not been obtained yet. This is because it is practically difficult to sufficiently combine surface plasmons and light at the interface of the Ag layer 509. More specifically, in order to obtain ohmic contact with the p-type GaN contact layer 507, the Pd metal layer 508 must be interposed under the Ag layer 509. This Pd layer 508 absorbs light from the active layer 504, thereby reducing surface plasmon excitation at the interface of the Ag layer 509 (see FIG. 5).

他方、非特許文献1ではAg層を活性層の近接場内に配置するために活性層上の半導体層の厚さを10nm程度以下にすることを要するが、この場合には電流注入による活性層の発光自体が困難である。その理由として、非特許文献1では、p型半導体層とAg層とが直に接しており、特許文献1で指摘されているオーミック接触が得られない問題の解決がなされていない。また、窒化物半導体中のp型不純物のドーピングにおいては、十分に高いキャリア濃度を得ることがそもそも困難である。そして、厚さ10nm程度までの極めて薄い窒化物半導体層に高いp型キャリア濃度のドーピングを行なうことが困難であるので、そのp型層自身がごく薄いこととあいまって、発光のためのホールを活性層に十分供給できない。このように、Ag層を活性層の近接場内に配置する技術において、良好に電流注入し得るデバイス構造は未だ実現されていない。   On the other hand, in Non-Patent Document 1, it is necessary to reduce the thickness of the semiconductor layer on the active layer to about 10 nm or less in order to place the Ag layer in the near field of the active layer. The light emission itself is difficult. The reason is that in Non-Patent Document 1, the p-type semiconductor layer and the Ag layer are in direct contact with each other, and the problem that the ohmic contact pointed out in Patent Document 1 cannot be obtained has not been solved. In addition, in doping a p-type impurity in a nitride semiconductor, it is difficult in the first place to obtain a sufficiently high carrier concentration. And since it is difficult to dope a high p-type carrier concentration to an extremely thin nitride semiconductor layer up to a thickness of about 10 nm, the p-type layer itself is very thin, so that holes for light emission are formed. It cannot be sufficiently supplied to the active layer. As described above, in the technique of arranging the Ag layer in the near field of the active layer, a device structure that can satisfactorily inject current has not yet been realized.

上述のような先行技術の状況に鑑み、本発明の目的は、表面プラズモンを確実に利用して改善された発光効率を有する半導体発光素子を提供することである。   In view of the state of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device having improved luminous efficiency by reliably utilizing surface plasmons.

本発明による半導体発光素子では、基板上においてn型半導体を含む第1下部層、p型半導体を含む第2下部層、活性層、およびn型半導体を含む上部層がこの順に積層されており、基板または第1下部層に接して第1のn型用電極が設けられており、上部層上に接して第2のn型用電極が設けられており、上部層は40nm以下の厚さを有し、上部層に接する第2のn型用電極の界面は、活性層から生じた光によって表面プラズモンが励起され得る金属を含むことを特徴としている。   In the semiconductor light emitting device according to the present invention, the first lower layer including the n-type semiconductor, the second lower layer including the p-type semiconductor, the active layer, and the upper layer including the n-type semiconductor are stacked in this order on the substrate. A first n-type electrode is provided in contact with the substrate or the first lower layer, a second n-type electrode is provided on the upper layer, and the upper layer has a thickness of 40 nm or less. And the interface of the second n-type electrode in contact with the upper layer includes a metal capable of exciting surface plasmons by light generated from the active layer.

なお、活性層から生じた光によって表面プラズモンが励起され得る金属は、Ag、Au、およびAlのいずれかを主成分として含むことが好ましい。第1のn型用電極はアノード電極であり、第2のn型用電極はカソード電極であり得る。   The metal whose surface plasmon can be excited by light generated from the active layer preferably contains any one of Ag, Au, and Al as a main component. The first n-type electrode may be an anode electrode and the second n-type electrode may be a cathode electrode.

また、半導体発光素子は、窒化物半導体発光素子であり得る。第1下部層と第2下部層との間に中間層をさらに含み、この中間層は第1下部層および第2下部層との格子定数差に起因する引っ張り歪を含むことが好ましい。さらに、基板はn型導電性基板であり得て、第1のn型用電極はそのn型導電性基板に接して設けられていることが好ましい。   Further, the semiconductor light emitting device may be a nitride semiconductor light emitting device. It is preferable that an intermediate layer is further included between the first lower layer and the second lower layer, and this intermediate layer includes a tensile strain due to a lattice constant difference between the first lower layer and the second lower layer. Furthermore, the substrate may be an n-type conductive substrate, and the first n-type electrode is preferably provided in contact with the n-type conductive substrate.

本発明による半導体発光素子においては、活性層に良好にキャリアを注入でき、かつ表面プラズモンを利用した発光増強効果を得ることができ、それによって高い発光効率を実現することができる。   In the semiconductor light emitting device according to the present invention, carriers can be injected well into the active layer, and a light emission enhancement effect using surface plasmons can be obtained, thereby realizing high light emission efficiency.

図1は、本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子を模式的な断面図で示している。この発光素子は、基板101上に順次積層された窒化物半導体の第1下部層102、窒化物半導体の中間層103、窒化物半導体の第2下部層104、窒化物半導体の活性層105、および窒化物半導体の上部層106を含んでいる。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. The light-emitting element includes a first lower layer 102 of nitride semiconductor, an intermediate layer 103 of nitride semiconductor, a second lower layer 104 of nitride semiconductor, an active layer 105 of nitride semiconductor, which are sequentially stacked on a substrate 101, and A top layer 106 of nitride semiconductor is included.

第1下部層102の部分的に露出された表面上には第1のn型用電極110が形成されている。また、上部層106上には第2のn型用電極109が形成されている。   A first n-type electrode 110 is formed on the partially exposed surface of the first lower layer 102. A second n-type electrode 109 is formed on the upper layer 106.

第1下部層102は、単数または複数の窒化物半導体層を含み、全体としてn型導電性を有している。ここで、全体としてn型導電性を有しているとは、n型導電性の層を主として含み、中間や端に薄いアンドープ層などが配置されていても、全体として主に電子が伝導する性質を有することを表している。第2下部層104は、単数または複数の窒化物半導体層を含み、全体としてp型導電性を有している。ここで、全体としてp型導電性を有しているとは、p型導電性の層を主として含み、中間や端に薄いアンドープ層などが配置されていても、全体として主にホールが伝導する性質を有することを表している。上部層106は、単数または複数の窒化物半導体層を含み、全体としてn型導電性を有している。   The first lower layer 102 includes one or a plurality of nitride semiconductor layers and has n-type conductivity as a whole. Here, having n-type conductivity as a whole mainly includes an n-type conductivity layer, and even if a thin undoped layer or the like is disposed in the middle or at the end, electrons are mainly conducted as a whole. It represents having a property. The second lower layer 104 includes one or a plurality of nitride semiconductor layers and has p-type conductivity as a whole. Here, “having p-type conductivity as a whole” mainly includes a p-type conductivity layer, and even if a thin undoped layer or the like is disposed in the middle or at the end, holes are generally conducted as a whole. It represents having a property. The upper layer 106 includes one or a plurality of nitride semiconductor layers and has n-type conductivity as a whole.

第1のn型用電極110はアノードとして用いられ、第2のn型用電極109はカソードとして用いられる。すなわち、発光素子の動作時において、第1のn型用電極110に外部から正電圧が印加され、第2のn型用電極109には負電圧が印加される。したがって、正電圧から負電圧への電流経路は、第1のn型用電極110から、全体としてn型導電性を有する第1下部層102、中間層103、全体としてp型導電性を有する第2下部層104、活性層105、および上部層106を経て、第2のn型用電極109までの順路で構成されている。   The first n-type electrode 110 is used as an anode, and the second n-type electrode 109 is used as a cathode. That is, during the operation of the light emitting element, a positive voltage is applied to the first n-type electrode 110 from the outside, and a negative voltage is applied to the second n-type electrode 109. Therefore, the current path from the positive voltage to the negative voltage is from the first n-type electrode 110 to the first lower layer 102 having the n-type conductivity as a whole, the intermediate layer 103, and the first having the p-type conductivity as a whole. (2) A path is formed from the lower layer 104, the active layer 105, and the upper layer 106 to the second n-type electrode 109.

このように発光素子にバイアスをかけることにより、活性層105を挟む全体としてp型導電性の第2下部層104と全体としてn型導電性の上部層106とによるpn接合には順バイアスが印加され、通常の発光ダイオードの動作によって発光する。全体としてp型導電性の第2下部層104に関しては、表面プラズモンと光の結合のために厚やドーピング量が制限されることがない。したがって、第2下部層104には十分に高濃度のドーピングを行なうことができ、発光素子の動作時において活性層に十分なホールを供給することが可能である。   By applying a bias to the light emitting element in this manner, a forward bias is applied to the pn junction formed by the p-type conductive second lower layer 104 and the n-type conductive upper layer 106 as a whole with the active layer 105 interposed therebetween. The light is emitted by the operation of a normal light emitting diode. As for the p-type conductive second lower layer 104 as a whole, the thickness and doping amount are not limited due to the coupling of surface plasmon and light. Therefore, the second lower layer 104 can be doped with a sufficiently high concentration, and sufficient holes can be supplied to the active layer during the operation of the light emitting device.

全体としてn型導電性の上部層106は、発光層からの光と第2のn型用電極109の表面プラズモンとの結合のために、少なくとも40nm以下の厚さに制限される必要がある。しかしながら、窒化物半導体中のn型不純物のドーピングは、p型の場合に比較して容易である。   Overall, the n-type conductive upper layer 106 needs to be limited to a thickness of at least 40 nm or less in order to couple light from the light emitting layer and the surface plasmon of the second n-type electrode 109. However, doping of the n-type impurity in the nitride semiconductor is easier than in the case of the p-type.

より具体的には、窒化物半導体中において、p型不純物(通常Mg)は所望のキャリア(ホール)濃度を得るために過剰量の不純物をドーピングする必要があり、またMgは拡散しやすいので厚さ40nm以下のごく薄い層のみに十分なp型キャリアを発生させることが困難である。窒化物半導体発光素子においては、活性層にMgが拡散(あるいは添加)すれば、活性層の品質が低下するという問題もある。しかしながら、厚さ40nm以下のごく薄い上部層106で生じさせるキャリアは電子であり、ホールの場合のような問題が遥かに生じにくい。   More specifically, in a nitride semiconductor, a p-type impurity (usually Mg) needs to be doped with an excessive amount of impurity in order to obtain a desired carrier (hole) concentration, and Mg is easily diffused. It is difficult to generate sufficient p-type carriers only in a very thin layer of 40 nm or less. In the nitride semiconductor light emitting device, if Mg diffuses (or is added) into the active layer, the quality of the active layer also deteriorates. However, the carriers generated in the very thin upper layer 106 having a thickness of 40 nm or less are electrons, and the problem as in the case of holes is much less likely to occur.

すなわち、窒化物半導体中において、n型の不純物(通常Si)はドーピング量とほぼ同等のキャリア(電子)を発生させ得るし、Siが活性層に拡散したとしても活性層の品質が低下するという問題を生じにくい。逆に、活性層にSiを添加することで、発光効率が向上するとの報告も存在する(Jpn. J. Appl. Phys., Vol.37 (1998) pp.L362-L364)。活性層自体にn型不純物をドーピングしても不都合はないし、その場合には複数層の結晶成長時にすばやくドーピングを切り替えるという必要もなくなって発光素子の製造が容易になる。なお、本明細書において、活性層とは、それが多重量子井戸である場合は最下井戸層から最上井戸層までを意味することとし、それが単一量子井戸である場合には井戸層のみを意味することとする。   That is, in a nitride semiconductor, n-type impurities (usually Si) can generate carriers (electrons) that are almost equivalent to the doping amount, and even if Si diffuses into the active layer, the quality of the active layer is reduced. Less likely to cause problems. On the contrary, there is a report that the luminous efficiency is improved by adding Si to the active layer (Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 37 (1998) pp. L362-L364). There is no inconvenience even if the active layer itself is doped with an n-type impurity. In this case, it is not necessary to quickly switch the doping during the growth of a plurality of layers of crystals, and the manufacture of the light emitting device is facilitated. In this specification, the active layer means from the bottom well layer to the top well layer when it is a multiple quantum well, and only the well layer when it is a single quantum well. Means.

他方、図1の発光素子においては、中間層103を挟む全体としてp型導電性の第2下部層104と全体としてn型導電性の第1下部層102とによる付加的pn接合には逆バイアスが印加される。ここで、通常のpn接合であれば逆バイアス方向に電流が流れにくいが、トンネル電流を有効に流せる構成(トンネル接合)などを利用することによって、付加的pn接合を通して効率よく電流を流すことができる。そのためには、中間層を挟む付加的pn接合は、後に例示するような特別の構成にされることが好ましい。   On the other hand, in the light emitting device of FIG. 1, a reverse bias is applied to the additional pn junction formed by the second p-type conductive lower layer 104 and the first n-type conductive lower layer 102 as a whole with the intermediate layer 103 interposed therebetween. Is applied. Here, if a normal pn junction is used, it is difficult for a current to flow in the reverse bias direction. However, by using a configuration (tunnel junction) that allows a tunnel current to flow effectively, a current can be efficiently passed through an additional pn junction. it can. For this purpose, it is preferable that the additional pn junction sandwiching the intermediate layer has a special configuration as exemplified later.

第2のn型用電極109においては、それが半導体層に接触する界面がAgで構成される。また、上部層106は、40nm以下の厚さに設定される。こうして活性層105の近接場内に半導体−Ag界面を配置し、活性層105からの光がAg界面の表面プラズモンと容易に結合できるようにする。上部層106の厚さは、好ましくは20nm以下とし、10nmが典型的な値とされ得る。   In the second n-type electrode 109, the interface where it contacts the semiconductor layer is made of Ag. The upper layer 106 is set to a thickness of 40 nm or less. Thus, the semiconductor-Ag interface is disposed in the near field of the active layer 105 so that light from the active layer 105 can be easily coupled with surface plasmons at the Ag interface. The thickness of the upper layer 106 is preferably 20 nm or less, and 10 nm can be a typical value.

上述のような図1の発光素子の構成によって、電流注入動作時に活性層105にホールと電子が効率よく注入できるようになり、活性層からの光が表面プラズモンと結合した表面プラズモンポラリトン(SPP)がAg界面に形成され得る。すなわち、図1の発光素子では、電流注入によってSPPを有効に発生させることができ、非特許文献1におけるような自然放出レートの増大を実現できて、改善された発光効率を得ることができる。   1 as described above, holes and electrons can be efficiently injected into the active layer 105 during current injection operation, and surface plasmon polariton (SPP) in which light from the active layer is combined with surface plasmons. Can be formed at the Ag interface. That is, in the light-emitting element of FIG. 1, SPP can be effectively generated by current injection, an increase in the spontaneous emission rate as in Non-Patent Document 1 can be realized, and improved luminous efficiency can be obtained.

なお、窒化物半導体層上に形成されたAg層は、通常均質でなくて微視的には粒界を含んだり、界面に微小な凹凸を有している。したがって、発生したSPPは、界面に沿って伝播するうちに変調されて再度光に変換され、その光が外部に取り出される。この事象を考慮すれば、人為的にAg層に凹凸やパターンを設けていてもよい。また、Ag層はn型窒化物半導体の上部層106と良好なオーミック接触を形成し得るので、これによって活性層へキャリアを良好に注入し得ることも従来技術に対する改善点になる。   Note that the Ag layer formed on the nitride semiconductor layer is usually not homogeneous and microscopically includes grain boundaries or has minute irregularities at the interface. Therefore, the generated SPP is modulated and converted into light again while propagating along the interface, and the light is extracted outside. Considering this phenomenon, the Ag layer may be artificially provided with irregularities and patterns. Further, since the Ag layer can form a good ohmic contact with the upper layer 106 of the n-type nitride semiconductor, it is an improvement over the prior art that carriers can be injected well into the active layer.

活性層105の発光波長と第2のn型用電極109との組み合わせに関して、次のことが考慮され得る。活性層105からの光によって第2のn型用電極109中に生起する表面ポラリトンは金属の表面プラズモン振動数と関係するから、Ag層(表面プラズモン周波数の対応波長約440nm)を用いる場合は、青色領域(波長440〜500nm)の光を発する活性層に対して特に効果的であり、それよりやや長波長側(波長500〜600nm)の光までに関しては効果を期待し得る。   Regarding the combination of the emission wavelength of the active layer 105 and the second n-type electrode 109, the following can be considered. Since surface polaritons generated in the second n-type electrode 109 by light from the active layer 105 are related to the surface plasmon frequency of the metal, when using an Ag layer (corresponding wavelength of the surface plasmon frequency is about 440 nm) This is particularly effective for an active layer that emits light in the blue region (wavelength 440 to 500 nm), and an effect can be expected for light having a slightly longer wavelength (wavelength 500 to 600 nm).

また、Al層(表面プラズモン周波数の対応波長約230nm)を用いる場合は、深紫外領域(波長230nm〜300nm)光を発する活性層に対して特に効果的で有り、それよりやや長波長側(波長300〜400nm)の光までに関しては効果を期待し得る。   Further, when an Al layer (corresponding to a surface plasmon frequency of about 230 nm) is used, it is particularly effective for an active layer that emits light in the deep ultraviolet region (wavelength 230 nm to 300 nm). The effect can be expected for light up to 300-400 nm.

さらに、Au膜(表面プラズモン周波数の対応波長約540nm)を用いる場合には、緑色〜赤色領域(波長540〜600nm)の光を発する活性層に対して特に効果的であり、それよりやや長波長側(波長600〜700nm)の光までに関しては効果を期待し得る。   Furthermore, when an Au film (corresponding to a surface plasmon frequency of about 540 nm) is used, it is particularly effective for an active layer that emits light in the green to red region (wavelength 540 to 600 nm). The effect can be expected with respect to light on the side (wavelength 600 to 700 nm).

AlとAuに関しては、それらのいずれもがn型の窒化物半導体に対して良好なオーミック接触を形成し得るので、上述のAgの場合と同様に良好な電流注入効果を得ることができる。なお、Ag、Al、およびAuは、窒化物半導体に限らず一般的に化合物半導体のn型層に対して良好なオーミック接触を形成し得るので、窒化物半導体以外の他の化合物半導体に対しても有用である。   As for Al and Au, since both of them can form a good ohmic contact with the n-type nitride semiconductor, a good current injection effect can be obtained as in the case of Ag described above. In addition, since Ag, Al, and Au can form good ohmic contact not only with nitride semiconductors but generally with n-type layers of compound semiconductors, other compound semiconductors other than nitride semiconductors can be formed. Is also useful.

また、Agを主成分として他の成分を混合した合金の場合、表面プラズモン振動数がどのように変化するかは不明な点が多くて予測し難いが、最も多い成分としてAgを含む第2のn型用電極109であれば、本発明の効果が期待できるであろう。したがって、本発明においては、第2のn型用電極109にAg合金層(Ag原子濃度50%以上)を用いることができる。このことは、第2のn型用電極109にAl合金層またはAu合金層を用いる場合についても同様である。また、表面プラズモンを励起させる金属としては、これ以外にも、発光波長に対応して適宜に選択することができる。   Further, in the case of an alloy in which Ag is the main component and other components are mixed, it is difficult to predict how the surface plasmon frequency changes because there are many unclear points, but the second component containing Ag as the most abundant component. The effect of the present invention can be expected with the n-type electrode 109. Therefore, in the present invention, an Ag alloy layer (Ag atom concentration of 50% or more) can be used for the second n-type electrode 109. The same applies to the case where an Al alloy layer or an Au alloy layer is used for the second n-type electrode 109. In addition to this, the metal that excites surface plasmons can be appropriately selected according to the emission wavelength.

次に、付加的pn接合について検討する。まず、基板101としてサファイア基板、窒化物半導体基板、または炭化ケイ素基板などの六方晶の結晶基板を用いて、そのC面({0001}面)上に第1下部層102、中間層103、および第2下部層104をMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法などにより順次エピタキシャル成長させた場合には、それらのエピタキシャル層の表面もC面になる。このようなC面方位は、窒化物半導体発光素子において最も一般的である。   Next, an additional pn junction will be considered. First, using a hexagonal crystal substrate such as a sapphire substrate, a nitride semiconductor substrate, or a silicon carbide substrate as the substrate 101, a first lower layer 102, an intermediate layer 103, and a C-plane ({0001} plane) When the second lower layer 104 is sequentially epitaxially grown by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method or the like, the surfaces of these epitaxial layers also become C-planes. Such a C-plane orientation is most common in nitride semiconductor light emitting devices.

ここで、窒化物半導体のC面に平行な中間層103において、その上下の層に対する格子不整合に起因して格子歪が生じる場合には、圧電分極によるピエゾ電界が発生し、その分極方向はC軸方向(<0001>方向)に沿っている。その結果、中間層103のC面が+C軸側と−C軸側とで異なる電気的性質を示し、中間層103は互いに極性の異なる下側界面と上側界面を持つことになる。この下側界面はn型導電性の第1下部層102と中間層103との界面であり、上側界面は中間層103とp型導電性の第2下部層104との界面である。   Here, in the intermediate layer 103 parallel to the C-plane of the nitride semiconductor, when lattice distortion occurs due to lattice mismatch with the upper and lower layers, a piezoelectric field due to piezoelectric polarization is generated, and the polarization direction is Along the C-axis direction (<0001> direction). As a result, the C plane of the intermediate layer 103 exhibits different electrical properties on the + C axis side and the −C axis side, and the intermediate layer 103 has a lower interface and an upper interface having different polarities. The lower interface is an interface between the n-type conductive first lower layer 102 and the intermediate layer 103, and the upper interface is an interface between the intermediate layer 103 and the p-type conductive second lower layer 104.

このように中間層103が極性面を持つ場合、中間層103が引張り応力を受ける積層構造にすれば、中間層103のエネルギバンドが曲がり、第1下部層102と第2下部層104との間の空乏層の幅を狭くすることができる。その結果、第1下部層102と第2下部層104との間で逆バイアスが印加される付加的pn接合においてトンネル電流が流れやすくなり、中間層103を含まない場合に比べて、発光素子の駆動電圧を低減させることができる。このような積層構造として、たとえば第1下部層102および第2下部層104をGaNまたは低Al濃度のAlGaNで形成し、中間層103をAlNまたは高Al濃度のAlGaNで形成とすることが可能である。なぜならば、AlGaNにおいては、Al濃度が増大するにしたがって格子定数が小さくなるからである。   In this way, when the intermediate layer 103 has a polar surface, if the intermediate layer 103 has a laminated structure that receives a tensile stress, the energy band of the intermediate layer 103 is bent, and the first lower layer 102 and the second lower layer 104 are separated. The width of the depletion layer can be reduced. As a result, a tunnel current easily flows in an additional pn junction to which a reverse bias is applied between the first lower layer 102 and the second lower layer 104, and compared with a case where the intermediate layer 103 is not included, the light emitting device. The driving voltage can be reduced. As such a laminated structure, for example, the first lower layer 102 and the second lower layer 104 can be formed of GaN or low Al concentration AlGaN, and the intermediate layer 103 can be formed of AlN or high Al concentration AlGaN. is there. This is because in AlGaN, the lattice constant decreases as the Al concentration increases.

また、基板101として六方晶の結晶基板を用い、その基板101のR面({1−102}面)または{11−22}面などの半極性面上に第1下部層102、中間層103、および第2下部層104をMOCVD法などによって順次エピタキシャル成長させてもよい。この場合には、中間層103の表面も、R面({1−102}面)または{11−22}面などの半極性面になる。このようにR面({1−102}面)または{11−22}面などの半極性面を表面に有する中間層103においても、格子不整合などに起因して格子歪が生じた場合、圧電分極によるピエゾ電界が発生し、中間層103の両側表面の半極性面がそれぞれ異なる電気的性質を示すことになる。   Further, a hexagonal crystal substrate is used as the substrate 101, and the first lower layer 102 and the intermediate layer 103 are formed on a semipolar plane such as the R plane ({1-102} plane) or {11-22} plane of the substrate 101. , And the second lower layer 104 may be sequentially epitaxially grown by MOCVD or the like. In this case, the surface of the intermediate layer 103 is also a semipolar plane such as an R plane ({1-102} plane) or a {11-22} plane. Thus, even in the intermediate layer 103 having a semipolar surface such as an R-plane ({1-102} plane) or {11-22} plane on the surface, when lattice distortion occurs due to lattice mismatch or the like, Piezoelectric fields are generated by piezoelectric polarization, and the semipolar surfaces on both sides of the intermediate layer 103 exhibit different electrical properties.

さらに、窒化物半導体基板の主面は、C面またはR面に対してオフ角を有する面であってもよい。この場合のオフ角度は、0度≦オフ角度<45度の範囲内であればよい。また、窒化物半導体基板の主面は、M面({10−10}面)またはA面({11−20}面)の無極性面対してオフ角を有する面であってもよい。この場合のオフ角度は、0度<オフ角度<45度の範囲内であればよい。これらの場合においても、基板の主面がC面の場合と同様に、窒化物半導体発光素子の駆動電圧を低減させることができる。   Furthermore, the main surface of the nitride semiconductor substrate may be a surface having an off angle with respect to the C plane or the R plane. In this case, the off angle may be in the range of 0 ° ≦ off angle <45 °. Further, the main surface of the nitride semiconductor substrate may be a surface having an off angle with respect to the nonpolar surface of the M surface ({10-10} surface) or the A surface ({11-20} surface). The off angle in this case may be within the range of 0 degree <off angle <45 degrees. Also in these cases, the driving voltage of the nitride semiconductor light emitting element can be reduced as in the case where the main surface of the substrate is the C plane.

他方、付加的pn接合に逆バイアスの電流を流しやすくする構成としては、その接合部分に高濃度ドーピングを行なうことも有効である。たとえば、少なくとも接合近傍において、第1下部層102のn型不純物濃度を1×1018〜1×1021/cm3の範囲内で好ましくは1×1019〜1×1020/cm3程度にし、第2下部層104のp型不純物濃度を1019〜1021/cm3の範囲内で好ましくは3×1019〜3×1020/cm3程度にすればよい。この場合、上述のような組成の中間層103を設けて相加的な効果を得てもよいし、それとは異なる組成の中間層を設けまたは設けずに、高濃度ドーピングの効果のみを利用してもよい。ここで、接合近傍とは、ドーピングによってトンネル電流を促進し得る接合界面から50nm程度までの範囲を言う。 On the other hand, as a configuration for facilitating a reverse bias current to flow through the additional pn junction, it is also effective to perform high-concentration doping at the junction. For example, at least in the vicinity of the junction, the n-type impurity concentration of the first lower layer 102 is preferably set to about 1 × 10 19 to 1 × 10 20 / cm 3 within the range of 1 × 10 18 to 1 × 10 21 / cm 3. The p-type impurity concentration of the second lower layer 104 is preferably about 3 × 10 19 to 3 × 10 20 / cm 3 within the range of 10 19 to 10 21 / cm 3 . In this case, the intermediate layer 103 having the composition as described above may be provided to obtain an additive effect, or only the effect of high concentration doping may be used without providing or providing an intermediate layer having a different composition. May be. Here, the vicinity of the junction means a range from the junction interface that can promote a tunnel current by doping to about 50 nm.

図2は、本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子を模式的な断面図で示している。図1の発光素子に比べて、図2の発光素子においては、n型導電性の六方晶の窒化物半導体基板201を用い、その基板の下面に第1のn型用電極210を形成していることのみにおいて異なっている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention. Compared to the light emitting device of FIG. 1, the light emitting device of FIG. 2 uses an n-type conductive hexagonal nitride semiconductor substrate 201 and a first n-type electrode 210 is formed on the lower surface of the substrate. It differs only in being.

すなわち、図2の窒化物半導体発光素子は、n型基板201上に順次積層された第1下部層202、中間層203、第2下部層204、活性層205、および上部層206を含んでいる。そして、n型基板201の下面には第1のn型用電極210が形成され、上部層206上には第2のn型用電極209が形成されている。この図2の発光素子において、正電圧から負電圧への電流経路は、第1のn型用電極210から、n型基板201、全体としてn型導電性を有する第1下部層202、中間層203、全体としてp型導電性を有する第2下部層204、活性層205、および上部層206を経て、第2のn型用電極209までの順に構成されているが、動作の原理は図1の発光素子と同様である。   That is, the nitride semiconductor light emitting device of FIG. 2 includes a first lower layer 202, an intermediate layer 203, a second lower layer 204, an active layer 205, and an upper layer 206 sequentially stacked on an n-type substrate 201. . A first n-type electrode 210 is formed on the lower surface of the n-type substrate 201, and a second n-type electrode 209 is formed on the upper layer 206. In the light emitting device of FIG. 2, the current path from the positive voltage to the negative voltage is from the first n-type electrode 210 to the n-type substrate 201, the first lower layer 202 having n-type conductivity as a whole, the intermediate layer. 203, the second n-type electrode 209 is formed in this order through a second lower layer 204, an active layer 205, and an upper layer 206 having p-type conductivity as a whole. This is the same as the light emitting element.

なお、本発明の半導体発光素子において特に窒化物半導体層を積層する場合には、基板としては上述のようにサファイア基板、窒化物半導体基板、炭化ケイ素基板などの六方晶の半導体結晶基板を用いることができる。なかでも、窒化物半導体基板を用いる場合には、基板とその上に形成される窒化物半導体層との格子定数差が小さくなり、基板と成長層との性質も同様になるので、成長層において良好な結晶性が得られる。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, particularly when a nitride semiconductor layer is stacked, a hexagonal semiconductor crystal substrate such as a sapphire substrate, a nitride semiconductor substrate, or a silicon carbide substrate is used as the substrate as described above. Can do. In particular, when a nitride semiconductor substrate is used, the difference in lattice constant between the substrate and the nitride semiconductor layer formed thereon is reduced, and the properties of the substrate and the growth layer are the same. Good crystallinity is obtained.

窒化物半導体基板としては、Alx0Gay0Inz0N(0≦x0≦1、0≦y0≦1、0≦z0≦1、x0+y0+z0=1)で表わされる窒化物半導体結晶の基板を用いることができる。また、その基板上に形成される層としては、Alx1Iny1Gaz1N(0≦x1≦1、0≦y1≦1、0≦z1≦1、x1+y1+z1=1)で表わされる窒化物半導体結晶層を成長させることができる。n型不純物としては、シリコンおよび/またはゲルマニウムなどを用いることができ、O、SeなどのVI族元素を用いることも可能である。p型不純物としては、マグネシウムおよび/または亜鉛などを用いることができる。また、活性層105、205は、従来から公知の単一量子井戸(SQW)構造または多重量子井戸(MQW)構造を有していてもよい。 As the nitride semiconductor substrate, a nitride semiconductor crystal substrate represented by Al x0 Ga y0 In z0 N (0 ≦ x0 ≦ 1, 0 ≦ y0 ≦ 1, 0 ≦ z0 ≦ 1, x0 + y0 + z0 = 1) is used. it can. The layer formed on the substrate is a nitride semiconductor crystal represented by Al x1 In y1 Gaz1 N (0 ≦ x1 ≦ 1, 0 ≦ y1 ≦ 1, 0 ≦ z1 ≦ 1, x1 + y1 + z1 = 1). The layer can be grown. As the n-type impurity, silicon and / or germanium can be used, and group VI elements such as O and Se can also be used. As the p-type impurity, magnesium and / or zinc can be used. The active layers 105 and 205 may have a conventionally known single quantum well (SQW) structure or multiple quantum well (MQW) structure.

本発明の半導体発光素子における第1のn型用電極110、210としては、n型の第1下部層102またはn型基板202とオーミック接触を形成することが可能な公知の金属などを用いることができる。図1および図2に示す窒化物半導体発光素子においては、活性層105、205を形成した後に上部層106、206を形成するが、その上部層を低温で形成した場合でも、上部層106、206がn型窒化物半導体層であるので、その高抵抗化および著しい結晶性の悪化を抑制することができる。すなわち、低温で上部層106、206を形成することが可能であるので、活性層105、205が受ける熱ダメージも低減させることができる。   As the first n-type electrodes 110 and 210 in the semiconductor light emitting device of the present invention, a known metal capable of forming an ohmic contact with the n-type first lower layer 102 or the n-type substrate 202 is used. Can do. In the nitride semiconductor light emitting device shown in FIGS. 1 and 2, the upper layers 106 and 206 are formed after the active layers 105 and 205 are formed. Even when the upper layers are formed at a low temperature, the upper layers 106 and 206 are formed. Since this is an n-type nitride semiconductor layer, it is possible to suppress the increase in resistance and significant deterioration in crystallinity. That is, since the upper layers 106 and 206 can be formed at a low temperature, the thermal damage to the active layers 105 and 205 can be reduced.

特に、Inを含む窒化物半導体結晶は、Inを含まない窒化物半導体結晶に比べて分解温度がかなり低いことが知られている。たとえば、GaN、AlN、およびそれらの混晶のようにInを含まない窒化物半導体結晶は1000℃程度の高温においても比較的安定であるが、InNは600〜700℃程度の低温でも分解する。したがって、たとえばInyGa1-yNで表わされる窒化物半導体結晶は、In組成比yにもよるが、一般的に1000℃を超える温度では結晶性が悪化してしまう。また、緑色光や赤色光のような長波長域の光を活性層105、205に生じさせる場合には、InyGa1-yNで表わされる窒化物半導体結晶のIn組成比yを0.15〜0.4程度の高い値にする必要がある。この場合、窒化物半導体結晶に含まれるIn濃度の増大に伴って、温度による結晶性の悪化の傾向がさらに顕著になる。しかし、本発明の窒化物半導体発光素子においては、n型の上部層106、206を比較的低温で成長させることができるので、Inを含む活性層105、205の劣化を抑制することが可能である。 In particular, it is known that a nitride semiconductor crystal containing In has a considerably lower decomposition temperature than a nitride semiconductor crystal containing no In. For example, nitride semiconductor crystals that do not contain In, such as GaN, AlN, and mixed crystals thereof, are relatively stable even at a high temperature of about 1000 ° C., but InN decomposes even at a low temperature of about 600 to 700 ° C. Therefore, for example, a nitride semiconductor crystal represented by In y Ga 1-y N generally deteriorates in crystallinity at temperatures exceeding 1000 ° C., although it depends on the In composition ratio y. When light in a long wavelength region such as green light or red light is generated in the active layers 105 and 205, the In composition ratio y of the nitride semiconductor crystal represented by In y Ga 1-y N is set to 0. It is necessary to set a high value of about 15 to 0.4. In this case, as the concentration of In contained in the nitride semiconductor crystal increases, the tendency of deterioration of crystallinity due to temperature becomes more remarkable. However, in the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, since the n-type upper layers 106 and 206 can be grown at a relatively low temperature, deterioration of the active layers 105 and 205 containing In can be suppressed. is there.

<実施例1>
図3は、本発明の実施例1による窒化物半導体発光ダイオード素子を模式的な断面図で示している。この窒化物半導体発光ダイオード素子は、厚さ150μmのサファイア基板301上に順次積層された厚さ5μmでn型GaNの第1下部層302、厚さ2.5nmのAlN中間層303、第2下部層304、多重量子井戸活性層305および厚さ10nmでn型GaNの上部層306を含んでいる。
<Example 1>
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a nitride semiconductor light-emitting diode device according to Example 1 of the present invention. This nitride semiconductor light-emitting diode element includes a 5 μm thick n-type GaN first lower layer 302, a 2.5 nm thick AlN intermediate layer 303, and a second lower lower layer, which are sequentially stacked on a sapphire substrate 301 having a thickness of 150 μm. It includes a layer 304, a multiple quantum well active layer 305, and a top layer 306 of n-type GaN having a thickness of 10 nm.

ここで、第2下部層304は、順次積層された厚さ0.3μmのp型GaN層304a、厚さ10nmのp型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層304b、厚さ60nmのノンドープGaN層304c、および厚さ8nmのノンドープIn0.02Ga0.98N層304dを含んでいる。なお、p型キャリアブロック層304b上のノンドープGaN層304cとノンドープIn0.02Ga0.98N層304dは、相対的に小さな格子定数のAl含有キャリアブロック層304b上に良好な活性層305を形成するためのバッファ層的な役割を果たすともに、活性層305にMgが拡散すれば発光効率が低下する恐れがあるので、p型キャリアブロック層304bから活性層305へのMgの拡散を防止する役割をも果たしている。 Here, the second lower layer 304 includes a p-type GaN layer 304a having a thickness of 0.3 μm, a p-type Al 0.1 Ga 0.9 N carrier blocking layer 304b having a thickness of 10 nm, and a non-doped GaN layer 304c having a thickness of 60 nm, which are sequentially stacked. And a non-doped In 0.02 Ga 0.98 N layer 304d having a thickness of 8 nm. The non-doped GaN layer 304c and the non-doped In 0.02 Ga 0.98 N layer 304d on the p-type carrier block layer 304b are for forming a good active layer 305 on the Al-containing carrier block layer 304b having a relatively small lattice constant. It plays the role of preventing the diffusion of Mg from the p-type carrier block layer 304b to the active layer 305, since it may serve as a buffer layer, and if the Mg diffuses into the active layer 305, the luminous efficiency may decrease. Yes.

多重量子井戸活性層305は、厚さ4nmのSiドープInGaN井戸層、厚さ8nmのSiドープIn0.02Ga0.98Nバリア層、および厚さ4nmのSiドープInGaN井戸層が順次堆積された積層構造を有している。 The multi-quantum well active layer 305 has a laminated structure in which a Si-doped InGaN well layer having a thickness of 4 nm, a Si-doped In 0.02 Ga 0.98 N barrier layer having a thickness of 8 nm, and a Si-doped InGaN well layer having a thickness of 4 nm are sequentially deposited. Have.

n型GaNの第1下部層302の部分的に露出された表面上には第1のn型用電極310が形成され、n型GaNの上部層306上には第2のn型用電極309が形成されている。第1のn型用電極310はn型GaNの第1下部層302へ直に接して形成されており、そのn型GaN層側から順に積層されたHf層(厚さ30nm)、Al層(厚さ200nm)、Mo層(厚さ30nm)、Pt層(厚さ50nm)、およびAu層(厚さ200nm)を含んでいる。   A first n-type electrode 310 is formed on the partially exposed surface of the n-type GaN first lower layer 302, and a second n-type electrode 309 is formed on the n-type GaN upper layer 306. Is formed. The first n-type electrode 310 is formed in direct contact with the first lower layer 302 of n-type GaN, and an Hf layer (thickness 30 nm), an Al layer (stacked in order from the n-type GaN layer side) 200 nm thick), Mo layer (30 nm thick), Pt layer (50 nm thick), and Au layer (200 nm thick).

他方、第2のn型用電極309は、n型GaNの上部層306へ直に接して形成されており、そのn型GaN層側から順に積層されたAg層(厚さ30nm)、Pt層(厚さ50nm)、およびAu層を含んでいる。こうして、このAg層とn型GaNの上部層306との界面に表面プラズモンポラリトンを発生させる構成にしている。   On the other hand, the second n-type electrode 309 is formed in direct contact with the n-type GaN upper layer 306, and an Ag layer (thickness 30 nm) and a Pt layer are sequentially stacked from the n-type GaN layer side. (Thickness 50 nm) and an Au layer. In this way, the surface plasmon polariton is generated at the interface between the Ag layer and the upper layer 306 of n-type GaN.

図3の窒化物半導体発光ダイオード素子は以下のようにして製造され得る。まず、直径2インチで厚さ400μmのサファイア基板301の主面であるC面上に、第1下部層302から上部層306までが、MOCVD成膜装置を用いて順次にエピタキシャル成長させられる。ここで、窒素源としてはアンモニアを用い、ガリウム源としてはTMG(トリメチルガリウム)を用い、インジウム源としてはTMI(トリメチルインジウム)を用い、アルミニウム源としてはTMA(トリメチルアルミニウム)を用い、p型不純物のマグネシウム源としてはCp2Mg(ビスシクロペンタジエニルマグネシウム)を用い、そしてn型不純物のシリコン源としてシランを用いる。 The nitride semiconductor light-emitting diode device of FIG. 3 can be manufactured as follows. First, the first lower layer 302 to the upper layer 306 are sequentially epitaxially grown on the C surface, which is the main surface of the sapphire substrate 301 having a diameter of 2 inches and a thickness of 400 μm, using an MOCVD film forming apparatus. Here, ammonia is used as the nitrogen source, TMG (trimethylgallium) is used as the gallium source, TMI (trimethylindium) is used as the indium source, TMA (trimethylaluminum) is used as the aluminum source, and p-type impurities. As the magnesium source, Cp 2 Mg (biscyclopentadienyl magnesium) is used, and silane is used as the silicon source of n-type impurities.

なお、n型GaNの第1下部層302とn型GaNの上部層306におけるキャリア密度は、いずれにおいても1×1018cm-3程度である。AlN中間層303においては、p型不純物とn型不純物のいずれもが意図的にドーピングされていない。そして、第2下部層に含まれるp型GaN層304aのキャリア密度は、4×1017cm-3程度である。 The carrier density in the first lower layer 302 of n-type GaN and the upper layer 306 of n-type GaN is about 1 × 10 18 cm −3 in both cases. In the AlN intermediate layer 303, neither p-type impurities nor n-type impurities are intentionally doped. The carrier density of the p-type GaN layer 304a included in the second lower layer is about 4 × 10 17 cm −3 .

n型GaNの第1下部層302はサファイア基板301の温度を1125℃にして堆積され、AlN中間層303、p型GaN層304a、およびp型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層304bも引き続いて1125℃の基板温度で堆積される。 The first lower layer 302 of n-type GaN is deposited by setting the temperature of the sapphire substrate 301 to 1125 ° C., and the AlN intermediate layer 303, the p-type GaN layer 304 a, and the p-type Al 0.1 Ga 0.9 N carrier block layer 304 b are subsequently 1125. Deposited at a substrate temperature of 0C.

その後、ノンドープGaN層304c、ノンドープIn0.02Ga0.98N層304d、および多重量子井戸活性層305までは、基板温度を750℃まで低下させて堆積される。そして、n型GaNの上部層306は、850℃の基板温度で堆積される。このように、多重量子井戸活性層305を形成した後に、基板温度を850℃程度の比較的低温で上部層306を形成した場合でも、上部層306はn型のGaN層であるので、その高抵抗化および結晶性の著しい悪化を抑制することができる。そして、n型GaNの上部層が10nm程度の薄さであっても、良好なn型不純物のドーピングが可能である。 Thereafter, the non-doped GaN layer 304c, the non-doped In 0.02 Ga 0.98 N layer 304d, and the multiple quantum well active layer 305 are deposited with the substrate temperature lowered to 750 ° C. The n-type GaN upper layer 306 is then deposited at a substrate temperature of 850 ° C. Thus, even when the upper layer 306 is formed at a relatively low substrate temperature of about 850 ° C. after forming the multiple quantum well active layer 305, the upper layer 306 is an n-type GaN layer, so Resistance and remarkable deterioration of crystallinity can be suppressed. Even when the upper layer of n-type GaN is about 10 nm thin, good n-type impurity doping is possible.

仮に活性層上に設ける上部層をp型層で形成としようとすれば、p型導電性を持たせるような結晶成長が850℃程度の低温では困難であり、逆にp型導電性を持たせるために成長温度を上昇させれば井戸層がその温度上昇によって劣化してしまう。この場合に、上部層の厚みに制限がなければ、蒸発を防止する層を井戸層上に設けることが可能であるが、高々40nm程度の厚みしか許容されないような条件下にあっては、蒸発防止層を設けることは困難である。   If the upper layer provided on the active layer is formed of a p-type layer, crystal growth that gives p-type conductivity is difficult at a low temperature of about 850 ° C., and conversely has p-type conductivity. Therefore, if the growth temperature is raised, the well layer will deteriorate due to the temperature rise. In this case, if the thickness of the upper layer is not limited, it is possible to provide a layer for preventing evaporation on the well layer. However, under conditions where only a thickness of about 40 nm is allowed at most, evaporation is not possible. It is difficult to provide a prevention layer.

他方、Mgがドープされた窒化物半導体層は1000℃以上の高温で堆積しなければp型の導電性を示さないが、Siがドープされた窒化物半導体層は1000℃未満の低温で堆積されてもn型の導電性を示す。したがって、基板温度が800℃程度の低温であっても、堆積条件を最適化することによって、n型GaNの上部層306を形成することができる。   On the other hand, a nitride semiconductor layer doped with Mg does not exhibit p-type conductivity unless it is deposited at a high temperature of 1000 ° C. or more, whereas a nitride semiconductor layer doped with Si is deposited at a low temperature of less than 1000 ° C. Even n-type conductivity is exhibited. Therefore, even if the substrate temperature is as low as about 800 ° C., the n-type GaN upper layer 306 can be formed by optimizing the deposition conditions.

n型GaNの上部層306上には、第2のn型用電極309がEB(Electron Beam)蒸着法によって形成される。続いて、上部層306および第2のn型用電極309上に気相エッチング用のマスクを形成し、ICP(Inductively Coupled Plasma)エッチング法を用いて、第1下部層302の厚さの途中までエッチングを行なう。そして、第1下部層302の部分的に露出した表面上に、EB蒸着法およびスパッタ法を用いて、第1のn型用電極310を形成する。   A second n-type electrode 309 is formed on the n-type GaN upper layer 306 by EB (Electron Beam) evaporation. Subsequently, a mask for vapor phase etching is formed on the upper layer 306 and the second n-type electrode 309, and the thickness of the first lower layer 302 is halfway using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method. Etching is performed. Then, a first n-type electrode 310 is formed on the partially exposed surface of the first lower layer 302 by using an EB vapor deposition method and a sputtering method.

その後、サファイア基板301の厚さを一般的な研削および研磨によって150μm程度に薄くした後に、スクライブによって一辺が350μmの正方形平面を有するチップに分割して実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子を得る。   Thereafter, the thickness of the sapphire substrate 301 is reduced to about 150 μm by general grinding and polishing, and then divided into chips having a square plane with a side of 350 μm by scribing to obtain the nitride semiconductor light-emitting diode device of Example 1. .

この実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、第1のn型用電極310をアノードとし、第2のn型用電極309をカソードとして電圧を印加することにより、多重量子井戸活性層305から青色(ピーク波長約460nm)の光が発せられる。この発光素子において、20mAの電流を注入して発光させるときの駆動電圧は4Vであり、その発光は素子の基板および側面を通して外部に取り出される。この場合の発光の内部量子効率を見積もったところ、20mA動作時において90%以上となり、きわめて高い値が得られた。このことは、表面プラズモン結合による発光増強効果(自然放出レートの増大)に基づいており、非輻射再結合が室温において問題にならない程に自然放出レートが増大していることを表している。   In the nitride semiconductor light-emitting diode device of Example 1, a voltage is applied using the first n-type electrode 310 as an anode and the second n-type electrode 309 as a cathode, whereby a multiple quantum well active layer 305 is applied. To blue light (peak wavelength of about 460 nm) is emitted. In this light-emitting element, a driving voltage when light is emitted by injecting a current of 20 mA is 4 V, and the emitted light is extracted to the outside through the substrate and side surfaces of the element. When the internal quantum efficiency of light emission in this case was estimated, it was 90% or more at 20 mA operation, and an extremely high value was obtained. This is based on the light emission enhancement effect (increase in spontaneous emission rate) due to surface plasmon coupling, and indicates that the spontaneous emission rate is increased so that non-radiative recombination does not become a problem at room temperature.

<実施例2>
本発明の実施例2による窒化物半導体発光ダイオード素子は、活性層305のピーク発光波長を550nmにし、それに伴って第2のn型用電極309における半導体界面側の金属層をAgからAuに変更したこと以外は実施例1の場合と同様である。
<Example 2>
In the nitride semiconductor light emitting diode device according to Example 2 of the present invention, the peak emission wavelength of the active layer 305 is set to 550 nm, and accordingly, the metal layer on the semiconductor interface side in the second n-type electrode 309 is changed from Ag to Au. Except for this, the procedure is the same as in the first embodiment.

この実施例2の発光素子において発光の内部量子効率を見積もったところ、20mA動作時において50%以上となり、高い値が得られた。   When the internal quantum efficiency of light emission in the light emitting device of Example 2 was estimated, it was 50% or more at the time of 20 mA operation, and a high value was obtained.

窒化物半導体活性層を用いる場合、400nm程度の波長において最も効率のよい発光が得られやすく、波長550nm程度の緑色領域の発光に関する従来の内部量子効率が1/4程度に低下することが知られていることからすれば、50%は非常に良好な値である。すなわち、本実施例2においても、表面プラズモン結合による発光増強効果によって、発光効率の向上したことが確認できた。   When a nitride semiconductor active layer is used, it is known that the most efficient light emission is easily obtained at a wavelength of about 400 nm, and the conventional internal quantum efficiency related to light emission in the green region of a wavelength of about 550 nm is reduced to about ¼. Therefore, 50% is a very good value. That is, also in Example 2, it was confirmed that the light emission efficiency was improved by the light emission enhancing effect by the surface plasmon coupling.

<実施例3>
図4は、本発明の実施例3による窒化物半導体発光ダイオード素子を模式的な断面図で示している。この窒化物半導体発光ダイオード素子は、厚さ200μmのn型AlGaN基板401上に順次積層された厚さ5μmでn型AlGaNの第1下部層402、厚さ4nmでn型InAlGaNの中間層403、第2下部層404、多重量子井戸活性層405、および厚さ20nmでn型AlGaNの上部層406を含んでいる。
<Example 3>
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a nitride semiconductor light-emitting diode device according to Example 3 of the present invention. This nitride semiconductor light-emitting diode element has a 5 μm thick n-type AlGaN first lower layer 402, a 4 nm thick n-type InAlGaN intermediate layer 403, which are sequentially stacked on a 200 μm thick n-type AlGaN substrate 401, It includes a second lower layer 404, a multiple quantum well active layer 405, and an upper layer 406 of n-type AlGaN with a thickness of 20 nm.

ここで、第2下部層404は、順次積層された厚さ0.3μmのp型AlGaN層404a、厚さ10nmのp型AlGaNキャリアブロック層404b、厚さ60nmのノンドープInAlGaN層404c、および厚さ8nmのノンドープInAlGaN層404dを含んでいる。なお、p型キャリアブロック層404b上のノンドープInAlGaN層404cとノンドープInAlGaN層404dは、相対的に小さな格子定数のAl含有キャリアブロック層404b上に良好な活性層405を形成するためのバッファ層的な役割を果たすともに、活性層405にMgが拡散すれば発光効率が低下する恐れがあるので、p型キャリアブロック層404bから活性層405へのMgの拡散を防止する役割をも果たしている。   Here, the second lower layer 404 includes a p-type AlGaN layer 404a having a thickness of 0.3 μm, a p-type AlGaN carrier block layer 404b having a thickness of 10 nm, a non-doped InAlGaN layer 404c having a thickness of 60 nm, and a thickness, which are sequentially stacked. It includes an 8 nm non-doped InAlGaN layer 404d. The non-doped InAlGaN layer 404c and the non-doped InAlGaN layer 404d on the p-type carrier block layer 404b are like buffer layers for forming a good active layer 405 on the Al-containing carrier block layer 404b having a relatively small lattice constant. It plays a role of preventing Mg from diffusing from the p-type carrier block layer 404b to the active layer 405 because Mg may diffuse into the active layer 405 and the luminous efficiency may be lowered.

多重量子井戸活性層405は、厚さ3nmのSiドープInAlGaN井戸層、厚さ4nmのSiドープInAlGaNバリア層、厚さ3nmのSiドープInAlGaN井戸層が順次積層された積層構造を有している。   The multiple quantum well active layer 405 has a stacked structure in which a Si-doped InAlGaN well layer having a thickness of 3 nm, a Si-doped InAlGaN barrier layer having a thickness of 4 nm, and a Si-doped InAlGaN well layer having a thickness of 3 nm are sequentially stacked.

n型AlGaN基板401の下面には、第1のn型用電極410が形成され、n型AlGaNの上部層406上には第2のn型用電極409が形成されている。   A first n-type electrode 410 is formed on the lower surface of the n-type AlGaN substrate 401, and a second n-type electrode 409 is formed on the upper layer 406 of the n-type AlGaN.

第1のn型用電極410は、n型AlGaN基板410に直に接して形成されている。また、第2のn型用電極409は、n型GaNの上部層406に直に接して形成されており、Al層(厚さ300nm)で構成されている。こうして、Al層409とn型GaNの上部層406との界面に表面プラズモンポラリトンを発生させる構成にしている。   The first n-type electrode 410 is formed in direct contact with the n-type AlGaN substrate 410. The second n-type electrode 409 is formed in direct contact with the upper layer 406 of n-type GaN, and is composed of an Al layer (thickness 300 nm). Thus, the surface plasmon polariton is generated at the interface between the Al layer 409 and the upper layer 406 of n-type GaN.

この実施例3の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、20mAの電流注入で駆動させるときの駆動電圧は8Vであった。この場合に、多重量子井戸活性層305から紫外光(ピーク波長約270nm)が発せられる。そして、その紫外光は、発光素子の基板および側面を通して外部に取り出される。この発光の内部量子効率を見積もったところ、20mA動作時において10%以上となり、波長270nmの発光ダイオードとしては極めて高い値を示した。この内部量子効率の向上は、表面プラズモン結合による発光増強効果(自然放出レートの増大)に基づいており、本発明の発光素子の構成における電流注入よって、そのような効果が実現されていることを示している。   In the nitride semiconductor light-emitting diode element of Example 3, the drive voltage when driven by 20 mA current injection was 8V. In this case, ultraviolet light (peak wavelength: about 270 nm) is emitted from the multiple quantum well active layer 305. Then, the ultraviolet light is extracted outside through the substrate and the side surface of the light emitting element. When the internal quantum efficiency of this light emission was estimated, it became 10% or more at the time of 20 mA operation, and it showed a very high value as a light emitting diode having a wavelength of 270 nm. This improvement in internal quantum efficiency is based on the light emission enhancement effect (increase in spontaneous emission rate) due to surface plasmon coupling, and that such an effect is realized by current injection in the configuration of the light emitting device of the present invention. Show.

今回開示された本発明に関する上述の実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の実施形態または実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The above-described embodiments and examples relating to the present invention disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the embodiments or examples described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の発光素子は高い発光効率を有し、たとえば赤外領域にあっては通信用途、可視領域にあっては照明用途やディスプレイ用途、紫外発光素子にあっては殺菌や浄水などに好適に用いることができる。   The light-emitting element of the present invention has high luminous efficiency. For example, it is suitable for communication use in the infrared region, illumination use and display use in the visible region, and sterilization and water purification in the ultraviolet light-emitting device. Can be used.

本発明の一実施形態による発光ダイオード素子の模式的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode device according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態による発光ダイオード素子の模式的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode device according to another embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による発光ダイオード素子の模式的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode device according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例による発光ダイオード素子の模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode device according to another embodiment of the present invention. 表面ポラリトン効果を利用する従来の発光ダイオード素子の模式的な断面図である。It is a typical sectional view of the conventional light emitting diode element using the surface polariton effect.

符号の説明Explanation of symbols

101、301 基板、201、401 n型導電性基板、102、202、302、402 全体としてn型導電性の第1下部層、103、203、303、403、 中間層、104、204、304、404 全体としてp型導電性の第2下部層、105、205、305、405 活性層、106、206、306、406 全体としてn型導電性の上部層、109、209、309、409 第2のn型用電極、110、210、310、410 第1のn型用電極。   101, 301 substrate, 201, 401 n-type conductive substrate, 102, 202, 302, 402 as a whole n-type conductive first lower layer, 103, 203, 303, 403, intermediate layer, 104, 204, 304, 404, p-type conductive second lower layer, 105, 205, 305, 405 active layer, 106, 206, 306, 406 n-type conductive upper layer, 109, 209, 309, 409 second n-type electrode 110, 210, 310, 410 First n-type electrode.

Claims (6)

基板上においてn型半導体を含む第1下部層、p型半導体を含む第2下部層、活性層、およびn型半導体を含む上部層がこの順に積層されており、
前記基板または前記第1下部層に接して第1のn型用電極が設けられており、
前記上部層上に接して第2のn型用電極が設けられており、
前記上部層は40nm以下の厚さを有し、
前記上部層に接する前記第2のn型用電極の界面は、前記活性層から生じた光によって表面プラズモンが励起され得る金属を含むことを特徴とする半導体発光素子。
A first lower layer including an n-type semiconductor, a second lower layer including a p-type semiconductor, an active layer, and an upper layer including an n-type semiconductor are stacked in this order on the substrate.
A first n-type electrode is provided in contact with the substrate or the first lower layer;
A second n-type electrode is provided on and in contact with the upper layer;
The upper layer has a thickness of 40 nm or less;
The interface of the second n-type electrode in contact with the upper layer contains a metal whose surface plasmon can be excited by light generated from the active layer.
前記活性層から生じた光によって表面プラズモンが励起され得る金属は、Ag、Au、およびAlのいずれかを主成分として含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the metal whose surface plasmon can be excited by light generated from the active layer contains Ag, Au, or Al as a main component. 前記第1のn型用電極はアノード電極であり、前記第2のn型用電極はカソード電極であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体発光素子。   3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the first n-type electrode is an anode electrode, and the second n-type electrode is a cathode electrode. 前記半導体発光素子は窒化物半導体発光素子であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体発光素子。   4. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device is a nitride semiconductor light emitting device. 前記第1下部層と前記第2下部層との間に中間層をさらに含み、この中間層は前記第1下部層および前記第2下部層との格子定数差に起因する引っ張り歪を含むことを特徴とする請求項4に記載の半導体発光素子。   The intermediate layer further includes an intermediate layer between the first lower layer and the second lower layer, and the intermediate layer includes a tensile strain due to a lattice constant difference between the first lower layer and the second lower layer. The semiconductor light-emitting device according to claim 4, wherein 前記基板はn型導電性基板であって、前記第1のn型用電極は前記n型導電性基板に接して設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の半導体発光素子。   6. The substrate according to claim 1, wherein the substrate is an n-type conductive substrate, and the first n-type electrode is provided in contact with the n-type conductive substrate. Semiconductor light emitting device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101064020B1 (en) 2010-04-23 2011-09-08 엘지이노텍 주식회사 Light emitting device and manufacturing method
JP2012064728A (en) * 2010-09-15 2012-03-29 Stanley Electric Co Ltd Light source device
JP2012146847A (en) * 2011-01-13 2012-08-02 Sharp Corp Nitride semiconductor light-emitting element and semiconductor optical device
JP2013135224A (en) * 2011-12-26 2013-07-08 Lg Innotek Co Ltd Light emitting element

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007012327A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor chip
JP2007214260A (en) * 2006-02-08 2007-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007012327A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor chip
JP2007214260A (en) * 2006-02-08 2007-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6012049249; Koichi OKAMOTO, Isamu NIKI, Alexander SHVARTSER, Yukio NARUKAWA, Takashi MUKAI and Axel SCHERE: 'Surface-plasmon-enhanced light emitters based on InGaN quantum wells' Nature Materials VOL 3, 200409, pp.601-pp.605, Nature Publishing Group *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101064020B1 (en) 2010-04-23 2011-09-08 엘지이노텍 주식회사 Light emitting device and manufacturing method
JP2011233897A (en) * 2010-04-23 2011-11-17 Lg Innotek Co Ltd Light emitting device and light emitting device package
US8624283B2 (en) 2010-04-23 2014-01-07 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device, manufacturing method thereof, light emitting device package, and lighting system
JP2012064728A (en) * 2010-09-15 2012-03-29 Stanley Electric Co Ltd Light source device
JP2012146847A (en) * 2011-01-13 2012-08-02 Sharp Corp Nitride semiconductor light-emitting element and semiconductor optical device
JP2013135224A (en) * 2011-12-26 2013-07-08 Lg Innotek Co Ltd Light emitting element

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