JP2017220586A - 半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】広範囲に亘る発光波長帯域（スペクトル幅）を有する高い演色性の半導体発光素子を提供すること。
【解決手段】第１の導電型を有する第１の半導体層１２と、第１の半導体層上に形成され、互いに組成が異なる複数の超格子層が積層された超格子構造層１３と、超格子構造層上に形成され、第１の半導体層及び超格子構造層から応力歪を受ける組成を有してランダムな網目状に区画された複数のベースセグメントを有するベース層１４と、ベース層上に形成され、少なくとも１つの量子井戸層及び少なくとも１つの障壁層を含む活性層１５と、活性層上に形成され、第１の半導体層とは反対の第２の導電型を有する第２の半導体層１７と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子に関する。

半導体発光素子は、通常、成長用基板上に、ｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層からなる半導体構造層を成長し、それぞれｎ型半導体層及びｐ型半導体層に電圧を印加するｎ電極及びｐ電極を形成して作製される。

特許文献１には、基板上に積層され、基板に対する傾斜角が滑らかに変化する部分を含んだ表面を持つ活性層を有する半導体発光素子及びその製造方法が開示されている。また、非特許文献１には、高インジウム組成を有しかつナノ構造（nanostructure）を有するＩｎＧａＮ層上に、他のＩｎＧａＮ層を積層した多重量子井戸構造の活性層を有する発光ダイオードが開示されている。

特許第4984119号公報

Applied Physics Letters 92, 261909 (2008)

半導体発光素子は、電極から素子内に注入された電子と正孔（ホール）とが活性層において再結合することによって発光する。活性層から放出される光の波長（すなわち発光色）は、活性層を構成する半導体材料のバンドギャップによって決まる。例えば、窒化物系半導体を用いた発光素子の場合、その活性層からは青色の光が放出される。

一方、例えば照明用途など、光源に演色性が求められる場合がある。高い演色性を有する光源は自然光に近い光を発する光源である。高い演色性を得るためには、光源から可視域のほぼ全域の波長を有する光が取出されることが好ましい。例えば、演色性の高い光源から取出された光は白色光として観察される。

これに対し、上記特許文献に記載されるように、半導体発光素子を用いて白色光を得る様々な手法が提案されている。例えば異なる組成を有する複数の活性層を積層することで、蛍光体を用いずに発光波長の広帯域化を図る手法が提案されている。

しかし、これらの手法によって発光装置を作製する場合、各発光色の均一化や製造工程の複雑化、発光強度の点で課題があった。その一例としては、半導体層の形成工程及び接合工程の追加、半導体層の結晶性の劣化などが挙げられる。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、広範囲に亘る発光波長帯域（スペクトル幅）を有する高い演色性の半導体発光素子を提供することを目的としている。

本発明による半導体発光素子は、第１の導電型を有する第１の半導体層と、第１の半導体層上に形成され、互いに組成が異なる複数の超格子層が積層された超格子構造層と、超格子構造層上に形成され、第１の半導体層及び超格子構造層から応力歪を受ける組成を有してランダムな網目状に区画された複数のベースセグメントを有するベース層と、ベース層上に形成され、少なくとも１つの量子井戸層及び少なくとも１つの障壁層を含む活性層と、活性層上に形成され、第１の半導体層とは反対の第２の導電型を有する第２の半導体層と、を有することを特徴としている。

（ａ）は実施例１に係る半導体発光素子の構造を示す断面図であり、（ｂ）は実施例１に係る半導体発光素子におけるベース層の上面を模式的に示す図である。 実施例１に係る半導体発光素子からの放出光のスペクトルを示す図である。 実施例１の変形例に係る半導体発光素子の構造を示す断面図である。 実施例２に係る半導体発光素子の構造を示す断面図である。

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。本明細書においては、同一の構成要素に同一の参照符号を付している。

図１（ａ）は、実施例１の半導体発光素子１０の構造を示す断面図である。半導体発光素子１０は、搭載基板１１上に半導体構造層ＳＳが形成された構造を有している。本実施例においては、半導体構造層ＳＳは、搭載基板１１上に、ｎ型半導体層（第１の半導体層）１２、超格子構造層１３、ベース層１４、活性層１５、電子ブロック層１６及びｐ型半導体層（第２の半導体層、第１の半導体層１２とは反対の導電型を有する半導体層）１７がこの順で順次積層された構造を有する。

本実施例においては、搭載基板１１は、例えば半導体構造層ＳＳの成長に用いる成長用基板であり、例えばサファイアからなる。また、半導体構造層ＳＳは、窒化物系半導体からなる。半導体発光素子１０は、例えば、サファイア基板のＣ面を結晶成長面とし、当該Ｃ面上に有機金属気相成長法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ法）を用いて半導体構造層ＳＳを成長することによって、作製することができる。本実施例においては、半導体構造層ＳＳは、窒化物系半導体からなる。

なお、本実施例においては、半導体発光素子１０が搭載基板１１としての成長用基板上に半導体構造層ＳＳが形成された構造を有する場合について説明するが、搭載基板１１は成長用基板である場合に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子１０は、成長用基板上に半導体構造層ＳＳを成長した後、半導体構造層ＳＳを他の基板（支持基板）に貼り合わせ、成長用基板を除去した構造を有していてもよい。この場合、当該貼り合わせた他の基板はｐ型半導体層１７上に設けられる。当該貼り合わせ用の基板としては、例えばＳｉ、ＡｌＮ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕＷなどの放熱性の高い材料を用いることができる。

次に、半導体構造層ＳＳの全体構造について説明する。ｎ型半導体層１２は、例えば、ｎ型ドーパント（例えばＳｉ）を含むＧａＮ層からなる。なお、ｎ型半導体層１２は、ドーパント濃度の異なる複数のｎ型半導体層を有していてもよい。また、搭載基板１１とｎ型半導体層１２との間にバッファ層が設けられていてもよい。

超格子構造層１３は、互いに組成が異なる複数の超格子層（本実施例においては第１及び第２の超格子層Ｓ１及びＳ２のペア）が積層された構造を有する。本実施例においては、超格子層Ｓ１及びＳ２の各々は、ｎ型半導体層１２以上の格子定数を有する。

例えば、本実施例においては、超格子構造層１３は、ＧａＮの組成を有する第１の超格子層Ｓ１とＩｎＧａＮの組成を有する第２の超格子層Ｓ２とが交互に積層された構造を有する。本実施例においては、ｎ型半導体層１２上には第１の超格子層Ｓ１が形成され、第１の超格子層Ｓ１上に第２及び第１の超格子層Ｓ２及びＳ１が交互に積層されている。また、本実施例においては超格子構造層１３の最もベース層１４側には第１の超格子層Ｓ１が形成されている。

ベース層１４は、超格子構造層１３上に形成され、ｎ型半導体層１２及び超格子構造層１３から応力歪を受ける組成を有している。本実施例においては、ベース層１４は、ｎ型半導体層１２及び超格子構造層１３よりも小さな格子定数を有する。ベース層１４は、例えば、ＡｌＮ又はＡｌＧａＮの組成を有する。また、本実施例においては、ベース層１４は超格子構造層１３の第１の超格子層Ｓ１上に形成されている。

また、ベース層１４は、ランダムな網目状に区画された複数のベースセグメントＢＳを有する。また、ベース層１４は、ベース層１４の表面に形成され、ベース層１４をベースセグメントＢＳ毎に区画する溝（第１の溝）ＧＲ１を有する。

ここで、図１（ｂ）を参照して、ベース層１４について説明する。図１（ｂ）は、ベース層１４の上面を模式的に示す図である。ベース層１４は、溝ＧＲ１によって区画され、かつランダムな形状及びサイズで形成された多数の微細なベースセグメントＢＳを有している。図の明確さのため、図１（ｂ）においては、一部のベースセグメントＢＳにハッチングを施している。

溝ＧＲ１は、互いにランダムにかつ異なる長さ及び形状の溝部から構成されている。溝ＧＲ１は、ベース層１４の表面において網目状（メッシュ状）に張り巡らされるように形成されている。ベースセグメントＢＳの各々は、この溝ＧＲ１によってベース層ＢＬ内にランダムに区画形成された部分（セグメント）である。なお、ベースセグメントＢＳの各々は、略円形や略楕円形、多角形状など、様々な上面形状を有している。

再度図１（ａ）を参照すると、溝ＧＲ１は、例えばＶ字形状を有し、ライン状の底部ＢＰを有している。本実施例においては、ベースセグメントＢＳの各々は、溝ＧＲ１における底部ＢＰをその端部とする。ベースセグメントＢＳの各々は、底部ＢＰにおいて他のベースセグメントＢＳに隣接している。

また、本実施例においては、ベース層１４は、ベースセグメントＢＳの各々に対応する平坦部（第１の平坦部）ＦＬ１を有している。ベース層１４の表面は、平坦部ＦＬ１と溝ＧＲ１の内壁面とによって構成されている。平坦部ＦＬ１の各々は、溝ＧＲ１によってベースセグメントＢＳ毎に区画されている。ベースセグメントＢＳは、平坦部ＦＬ１からなる上面と溝ＧＲ１の内壁面からなる側面とを有している。

すなわち、平坦部ＦＬ１はベースセグメントＢＳの各々における上面を構成し、溝ＧＲ１の内壁面はベースセグメントＢＳの側面を構成する。従って、ベースセグメントＢＳの各々は、傾斜した側面を有し、またその断面において例えば略台形の形状を有している。

なお、図１（ｂ）は、ベース層１４及びベースセグメントＢＳを模式的に例示するに過ぎない。例えば、ベース層ＢＬ１４は、図１（ｂ）に示すように、上面（ベース層１４に垂直な方向）から視たときに直線的な溝ＧＲ１によって区画されている必要はなく、曲線的な溝によって区画されていてもよい。また、以下においては、ベース層１４が平坦部ＦＬ１び溝ＧＲ１からなる場合について説明するが、ベース層１４の表面形状はこの場合に限定されない。例えば、ベースセグメントＢＳの上面が曲面形状を有していてもよい。

さらに、ベース層１４の表面に完全にベースセグメントＢＳが区画形成されている必要はない。例えば、溝ＧＲ１は、完全な網目形状を有する必要はなく、部分的に途切れていてもよい。ベース層１４がランダムな網目状に区画されたベースセグメントＢＳを有するとは、ベース層１４が上記したような溝形状、区画形状、あるいは上面形状を有することをいう。

活性層１５は、ベース層１４上に形成され、量子井戸層Ｗ１及び障壁層Ｂ１を有する。本実施例においては、量子井戸層Ｗ１はＩｎＧａＮの組成を有し、障壁層Ｂ１はＡｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）の組成を有する。なお、本実施例においては、超格子構造層１３の第２の超格子層Ｓ２としてのＩｎＧａＮ層は、活性層１５の量子井戸層Ｗ１としてのＩｎＧａＮ層よりも小さなＩｎ組成を有する。

また、図１（ａ）に示すように、本実施例においては、量子井戸層Ｗ１及び障壁層Ｂ１は、ベース層１４のセグメント形状を残存しつつベース層１４上に形成されている。すなわち、活性層１５は、ベース層１４のセグメント形状を維持した上面形状を有する。

より具体的には、量子井戸層Ｗ１は、ベース層１４の溝ＧＲ１に対応する溝（第２の溝）ＧＲ２を有する。また、量子井戸層Ｗ１は、ベース層１４の平坦部ＦＬ１の各々に対応する平坦部（第２の平坦部）ＦＬ２を有する。また、障壁層Ｂ１は、量子井戸層Ｗ１の溝ＧＲ２に対応する溝（第３の溝）ＧＲ３と、量子井戸層Ｗ１の平坦部ＦＬ２の各々に対応する平坦部（第３の平坦部）ＦＬ３とを有する。

電子ブロック層１６は、活性層１５上、本実施例においては障壁層Ｂ１上に形成されている。本実施例においては、電子ブロック層１６は、活性層１５の障壁層Ｂ１よりも大きなバンドギャップを有する。電子ブロック層１６は、例えばＡｌＧａＮの組成を有する。ｐ型半導体層１７は、電子ブロック層１６上に形成され、ｐ型ドーパント（例えばＭｇ又はＺｎ）を有する。本実施例においては、ｐ型半導体層１７は、ＧａＮの組成を有する。なお、電子ブロック層１６はｐ型ドーパントを有していてもよい。

次に、ベース層１４及び活性層１５（量子井戸層Ｗ１）について説明する。まず、ベース層１４におけるベースセグメントＢＳは、ベース層１４としてのＡｌＧａＮ層又はＡｌＮ層を、比較的低温でｎ型半導体層１２及び超格子構造層１３上に成長することで形成することができる。本実施例においては、ベース層１４は、ｎ型半導体層１２及び超格子構造層１３から伸張歪を受ける組成を有する。

具体的には、例えば、ベース層１４は、ｎ型半導体層１２及び超格子構造層１３よりも小さな格子定数を有する。本実施例においては、ベース層１４は、超格子構造層１３に接している。従って、ベース層１４は、成長時において、ｎ型半導体層１２及び超格子構造層１３から伸張歪を受ける。従って、ベース層１４の成長時にはベース層１４内に引張応力が生ずる。

従って、例えばベース層１４としてのＡｌＮ層の成長開始時又は成長途中でＡｌＮ層に溝が生じ、これ以降は、ＡｌＮ層は３次元的に成長する。すなわち、ＡｌＮ層は３次元的に成長し、複数の微細な凹凸が形成される。この溝の形成開始点が溝ＧＲ１の底部ＢＰとなる。また、ＡｌＮ層の表面に無数の溝が互いに結合しながら形成され（溝ＧＲ１）、これによってＡｌＮ層の表面が粒状の複数のセグメントに区画されていく。このようにしてベースセグメントＢＳを有するベース層１４を形成することができる。

このベース層１４上に量子井戸層Ｗ１としてのＩｎＧａＮ層を形成すると、量子井戸層Ｗ１は歪み量子井戸層として形成される。また、量子井戸層Ｗ１内におけるＩｎの含有量に分布が生ずる。すなわち、量子井戸層Ｗ１のうち、例えば平坦部ＦＬ１上の領域と溝ＧＲ１上の領域とでＩｎ組成が異なるように形成される。また、ベースセグメントＢＳの上面上と側面上とでは量子井戸層Ｗ１の層厚が異なる。従って、量子井戸層Ｗ１の層内においてはバンドギャップが一定ではない。従って、微細な島状の凹凸を有する活性層１５からは、様々な色の光が放出されることとなる。

また、ベース層１４としてのＡｌＮ層上に量子井戸層Ｗ１としてのＩｎＧａＮ層を形成する場合、ＩｎＧａＮ層はＡｌＮ層によって圧縮歪を受ける。ＩｎＧａＮ層が圧縮歪を受けると、ＩｎＧａＮ層内にＩｎが取り込まれ易くなる。これによって、ＩｎＧａＮ層におけるバンドギャップ、すなわち量子準位間のエネルギーは小さくなる。本実施例においては、量子井戸層Ｗ１からは、より長波長側の発光波長を有する光が放出される。

次に、超格子構造層１３について説明する。本願の発明者らは、超格子構造層１３上にベース層１４を成長することで、活性層１５からの放出光のスペクトルの調節を行うことができることを見出した。具体的には、超格子構造層１３によって、ベース層１４におけるベースセグメントＢＳのサイズを調節することができる。

ベースセグメントＢＳのサイズは、ベース層１４が成長時に受ける応力歪（本実施例においては伸張歪）の大きさによって異なる。超格子構造層１３は、ｎ型半導体層１２がベース層１４に与える応力歪の大きさを調節する歪調節層として機能する。

例えば、本実施例においては、超格子構造層１３は、ｎ型半導体層１２と同一の格子定数を有する第１の超格子層Ｓ１（ＧａＮ層）と、ｎ型半導体層１２よりも大きな格子定数を有する第２の超格子層Ｓ２（ＩｎＧａＮ層）とを有する。また、ベース層１４は、ｎ型半導体層１２及び超格子構造層１３よりも小さな格子定数を有する。従って、ｎ型半導体層１２とベース層１４との間に超格子構造層１３を設けることで、ベース層１４は、超格子構造層１３を設けない場合とは異なる大きさの伸張歪を受ける。

本実施例においては、超格子構造層１３を設けることで、ベース層１４のセグメントＢＳのサイズが小さくなる。これによってベース層１４がより微細化され、上記した量子井戸層Ｗ１内における層厚やＩｎ量の分布が大きくなる。従って、活性層１５からの放出光のスペクトルが広帯域化し、半値幅が拡大する。また、本実施例においては、ベース層１４の微細化に伴って量子井戸層Ｗ１のＩｎ量が増加する。従って、活性層１５からは、長波長化されかつ広帯域化されたスペクトルの光が放出される。

なお、本実施例においては、超格子構造層１３を設けることで電子ブロック層１６（ＡｌＧａＮ層）のＡｌ組成が増加していることが確認された。電子ブロック層１６のＡｌ組成が増加することによって、量子井戸層Ｗ１における量子準位間のエネルギーのばらつきが増大し、スペクトルの長波長化が生ずると考えられる。

また、本実施例においては、超格子構造層１３はベース層１４に接して形成されている。超格子構造層１３の直上にベース層１４を成長することで、超格子構造層１３によるスペクトル制御を効率的に行うことができる。従って、超格子構造層１３はベース層１４に接して形成されていることが好ましい。なお、本実施例においては、ベース層１４は超格子構造層１３の超格子層Ｓ１に接して形成されている。

また、本願の発明者らは、超格子構造層１３における超格子層Ｓ１及びＳ２の層数（すなわち超格子層Ｓ１及びＳ２のペア数）を調節することで、スペクトルの調整を行うことができることを確認した。本実施例においては、超格子層Ｓ１及びＳ２の層数が増加するほどスペクトルの半値幅が拡大し、また、スペクトルのピークが長波長化する。

図２は、半導体発光素子１０の発光スペクトルを示す図である。図の横軸は波長を、縦軸は規格化された出力を示す。なお、発明者らは、比較例として超格子構造層１３を有しない点を除いては半導体発光素子１０と同様の構成を有する半導体発光素子１００を作製して両者のスペクトルの比較を行った。また、半導体発光素子１０として、それぞれ超格子構造層１３が５層、１０層及び１５層の超格子層Ｓ１及びＳ２を有する場合の３つの半導体発光素子１０−１、１０−２及び１０−３を作製した。

まず、図２に示すように、超格子構造層１３を有する本実施例の３つの半導体発光素子１０−１、１０−２及び１０−３は、比較例の半導体発光素子１００に比べて、長波長化かつ広帯域化されたスペクトル特性を有することが分かる。次に、超格子構造層１３における超格子層Ｓ１及びＳ２の層数を増加することで、スペクトルが長波長化かつ広帯域化することがわかる。なお、半導体発光素子１０−１におけるスペクトルのピークは約４８０ｎｍ、半値幅は約９３ｎｍであった。半導体発光素子１０−２におけるスペクトルのピークは約５２８ｎｍ、半値幅は約１１７ｎｍであった。また、半導体発光素子１０−３におけるスペクトルのピークは約５７０ｎｍ、半値幅は約１３１ｎｍであった。

なお、本実施例においては、超格子構造層１３がＧａＮの組成を有する第１の超格子層Ｓ１及びＩｎＧａＮの組成を有する第２の超格子層Ｓ２からなる場合について説明した。しかし、超格子構造層１３の構成はこれに限定されない。超格子構造層１３は、互いに組成が異なる複数の超格子層が積層された構造を有していればよい。例えば、超格子構造層１３は、第１の超格子層Ｓ１がＩｎ_yＧａ_1-yＮ（０≦ｙ≦１）の組成を有し、第２の超格子層Ｓ２がＩｎ_zＧａ_1-zＮ（０≦ｚ≦１、ｙ≠ｚ）の組成を有していてもよい。例えば、超格子構造層１３は、Ｉｎ_0.01Ｇａ_0.99Ｎの組成の第１の超格子層Ｓ１と、Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎの組成を有する第２の超格子層Ｓ２とから構成されていてもよい。

また、超格子層Ｓ１及びＳ２の層数、各層の層厚などは適宜調節することができる。例えば、本実施例においては、超格子層Ｓ１及びＳ２をそれぞれ２ｎｍの層厚で形成した。しかし、超格子構造層１３の層構成、各層の層厚やその関係などはこれに限定されない。

また、本実施例においては、活性層１５とｐ型半導体層１７との間に電子ブロック層１６が設けられる場合について説明したが、電子ブロック層１６は設けられる必要はない。すなわち活性層１５上にｐ型半導体層１７が形成されていてもよい。

上記したように、本実施例においては、ｎ型半導体層１２上に超格子構造層１３が、超格子構造層１３上にベース層１４が、ベース層１４上に微細構造の活性層１５が形成されている。従って、蛍光体などを用いることなく単純な構成で、広範囲に亘る発光波長帯域（スペクトル幅）を有する高い演色性の半導体発光素子１０を提供することができる。

［変形例］
図３は、実施例１の変形例に係る半導体発光素子１０Ａの構造を示す断面図である。半導体発光素子１０Ａは、活性層１５Ａの構成を除いては半導体発光素子１０と同様の構成を有する。本変形例においては、活性層１５Ａは、２つの量子井戸層Ｗ１及び障壁層Ｂ１からなる多重量子井戸構造を有する。活性層１５Ａは、ベース層１４上に２つの量子井戸層Ｗ１及び障壁層Ｂ１が交互に積層された構造を有する。

半導体発光素子１０においては活性層１５が１つの量子井戸層Ｗ１及び障壁層Ｂ１からなる場合について説明した。しかし、発光効率の向上を考慮すると、半導体発光素子１０Ａのように、活性層１５Ａが複数の量子井戸層Ｗ１及び障壁層Ｂ１を有していてもよい。例えば、量子井戸層Ｗ１の各々はＩｎＧａＮの組成を有する。また、障壁層Ｂ１の各々は、Ａｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）の組成を有する。

本実施例及び変形例に示すように、活性層１５又は１５Ａは、少なくとも１つの量子井戸層Ｗ１及び障壁層Ｂ１を有する。従って、単純な構成で高演色かつ高出力な半導体発光素子１０及び１０Ａを得ることができる。

図４は、実施例２に係る半導体発光素子２０の構造を示す断面図である。半導体発光素子２０は、発光層２１をさらに有する点を除いては、半導体発光素子１０と同様の構成を有している。本実施例においては、半導体発光素子２０は、活性層１５とｐ型半導体層１７（電子ブロック層１６）との間に、量子井戸層Ｗ２及び障壁層Ｂ２からなる量子井戸構造の発光層２１を有する。

本実施例においては、実施例１における活性層（以下、第１の活性層と称する場合がある）１５よりもｐ型半導体層１７側に、発光層（第２の活性層）２１が設けられている。例えば、図４に示すように、発光層２１は、活性層１５の障壁層Ｂ１上に、２つの量子井戸層Ｗ２と３つの障壁層Ｂ２が交互に積層された構造を有する。量子井戸層Ｗ２は、例えば、ＩｎＧａＮの組成を有する。また、発光層２１の障壁層Ｂ２は、活性層１５の障壁層Ｂ１とは異なる組成、例えば、ＧａＮの組成を有する。また、量子井戸層Ｗ２は、その各々が一様に平坦な層構造を有する。

発光層２１は、活性層１５よりも短波長側に発光スペクトルを有する。半導体発光素子２０は、第１の活性層１５からの長波長側の発光スペクトルに第２の活性層２１からの短波長側の発光スペクトルが付加されたスペクトル特性を示す。従って、高演色な半導体発光素子２０を得ることができる。本実施例は、例えば半導体発光素子１０に対して短波長側の発光強度を得たい場合に有効な構成である。

なお、本実施例においては、第１の導電型がｎ型の導電型であり、第２の導電型がｐ型である場合について説明したが、第１の導電型がｐ型であり、第２の導電型がｎ型であってもよい。また、実施例１及び２は互いに組み合わせることができる。

１０、１０Ａ、２０ 半導体発光素子
１２ ｎ型半導体層（第１の半導体層）
１３ 超格子構造層
Ｓ１、Ｓ２ 超格子層
１４ ベース層
１５ 活性層（第１の活性層）
１７ ｐ型半導体層（第２の半導体層）
２１ 発光層（第２の活性層）

Claims (5)

1. 第１の導電型を有する第１の半導体層と、
   前記第１の半導体層上に形成され、互いに組成が異なる複数の超格子層が積層された超格子構造層と、
   前記超格子構造層上に形成され、前記第１の半導体層及び前記超格子構造層から応力歪を受ける組成を有してランダムな網目状に区画された複数のベースセグメントを有するベース層と、
   前記ベース層上に形成され、少なくとも１つの量子井戸層及び少なくとも１つの障壁層を含む活性層と、
   前記活性層上に形成され、前記第１の半導体層とは反対の第２の導電型を有する第２の半導体層と、を有することを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記超格子構造層は前記ベース層に接して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記複数の超格子層の各々は、前記第１の半導体層以上の格子定数を有し、
   前記ベース層は、前記第１の半導体層及び前記超格子構造層よりも小さな格子定数を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
4. 前記第１及び第２の半導体層はＧａＮの組成を有し、
   前記超格子構造層は、ＧａＮの組成を有する第１の超格子層とＩｎＧａＮの組成を有する第２の超格子層とが交互に積層された構造を有し、
   前記ベース層は、ＡｌＮ又はＡｌＧａＮの組成を有し、
   前記少なくとも１つの量子井戸層は、ＩｎＧａＮの組成を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。
5. 前記活性層と前記第２の半導体層との間に、前記活性層よりも短波長側に発光スペクトルを有する発光層を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。