JP2932468B2 - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は紫外、青色、緑色発光ダ
イオード、レーザーダイオード等に使用される窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子に関する。
イオード、レーザーダイオード等に使用される窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩｎＧａＮを活性層とし、ｎ型およびｐ
型のＧａＡｌＮをクラッド層とするｐ−ｎ接合型ダブル
へテロ構造の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関
し、我々は特願平５−７０８７３号、特願平５−７０８
７４号、特願平５−１１４５４１号、特願平５−１１４
５４２号、特願平５−１１４５４３号、特願平５−１１
４５４４号等を提案した。これらの技術には、活性層で
あるＩｎＧａＮにドープするドーパントの種類、濃度、
キャリア濃度等の条件、あるいはｐ型クラッド層のドー
パントの種類、濃度等、発光素子の発光強度を変化させ
る条件等、最大輝度が得られる窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子が開示されており、具体的には、これらの
技術により、我々は従来全く実現されていなかった５０
０ｍｃｄ以上の青色発光素子の実現に成功した。
型のＧａＡｌＮをクラッド層とするｐ−ｎ接合型ダブル
へテロ構造の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関
し、我々は特願平５−７０８７３号、特願平５−７０８
７４号、特願平５−１１４５４１号、特願平５−１１４
５４２号、特願平５−１１４５４３号、特願平５−１１
４５４４号等を提案した。これらの技術には、活性層で
あるＩｎＧａＮにドープするドーパントの種類、濃度、
キャリア濃度等の条件、あるいはｐ型クラッド層のドー
パントの種類、濃度等、発光素子の発光強度を変化させ
る条件等、最大輝度が得られる窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子が開示されており、具体的には、これらの
技術により、我々は従来全く実現されていなかった５０
０ｍｃｄ以上の青色発光素子の実現に成功した。
【０００３】しかし、それらの技術を用い発光素子を製
作するに従い、未だ発光素子を構成する窒化ガリウム系
化合物半導体層の条件により、得られた発光素子の発光
強度、発光出力にばらつきが生じ、さらなる改良を加え
る必要が生じてきた。
作するに従い、未だ発光素子を構成する窒化ガリウム系
化合物半導体層の条件により、得られた発光素子の発光
強度、発光出力にばらつきが生じ、さらなる改良を加え
る必要が生じてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明はこのよ
うな事情を鑑み成されたものであり、その目的とすると
ころは、ＩｎＧａＮを活性層とし、ｎ型およびｐ型のＧ
ａＡｌＮをクラッド層としたｐ−ｎ接合型ダブルへテロ
構造の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、
安定した発光輝度、発光出力を得ると共に、それらの特
性をさらに高めることにある。
うな事情を鑑み成されたものであり、その目的とすると
ころは、ＩｎＧａＮを活性層とし、ｎ型およびｐ型のＧ
ａＡｌＮをクラッド層としたｐ−ｎ接合型ダブルへテロ
構造の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、
安定した発光輝度、発光出力を得ると共に、それらの特
性をさらに高めることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子は、基板上に少なくともｎ型Ｇａ
Ｎよりなるコンタクト層と、ｎ型Ｇａ1-XＡｌXＮ（０≦
X≦１）よりなる第一のクラッド層と、ｎ型あるいはｐ
型のＧａ1-YＩｎYＮ（０＜Y＜１）よりなる活性層と、
ｐ型Ｇａ1-ZＡｌZＮ（０≦d≦１）よりなる第二のクラ
ッド層とが順に積層された構造を有する窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子であり、前記第一のクラッド層の
電子キャリア濃度が１×１０17／cm3〜１×１０19／cm3
の範囲に調整されていることを特徴とする。
化合物半導体発光素子は、基板上に少なくともｎ型Ｇａ
Ｎよりなるコンタクト層と、ｎ型Ｇａ1-XＡｌXＮ（０≦
X≦１）よりなる第一のクラッド層と、ｎ型あるいはｐ
型のＧａ1-YＩｎYＮ（０＜Y＜１）よりなる活性層と、
ｐ型Ｇａ1-ZＡｌZＮ（０≦d≦１）よりなる第二のクラ
ッド層とが順に積層された構造を有する窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子であり、前記第一のクラッド層の
電子キャリア濃度が１×１０17／cm3〜１×１０19／cm3
の範囲に調整されていることを特徴とする。
【０００６】 本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子の構造を示す断面図を図１に示す。１は基板、２
はｎ型ＧａＮコンタクト層、３は第一のクラッド層であ
るｎ型Ｇａ1-XＡｌXＮ層、４は活性層であるｎ型または
ｐ型のＧａ1-YＩｎYＮ層、５は第二のクラッド層である
ｐ型Ｇａ1-ZＡｌZＮ層、１０、および１１は電極であ
る。
光素子の構造を示す断面図を図１に示す。１は基板、２
はｎ型ＧａＮコンタクト層、３は第一のクラッド層であ
るｎ型Ｇａ1-XＡｌXＮ層、４は活性層であるｎ型または
ｐ型のＧａ1-YＩｎYＮ層、５は第二のクラッド層である
ｐ型Ｇａ1-ZＡｌZＮ層、１０、および１１は電極であ
る。
【０００７】基板１にはサファイア、ＳｉＣ、ＺｎＯ等
を使用し得るが、通常はサファイアを用いる。図１の構
造の発光素子では絶縁性基板であるサファイアを示して
いる。また、基板１とコンタクト層２との間にＧａＮ、
ＧａＡｌＮ等のバッファ層を形成すると、バッファ層の
上に成長するコンタクト層２の結晶性がよくなる。特に
本発明においては、特開平４−２９７０２３号に開示し
たように、バッファ層をコンタクト層２の組成と同一に
することにより、非常に優れた結晶性のコンタクト層２
が得られ、コンタクト層２の上に成長する窒化ガリウム
系化合物半導体の結晶性が格段に向上する。
を使用し得るが、通常はサファイアを用いる。図１の構
造の発光素子では絶縁性基板であるサファイアを示して
いる。また、基板１とコンタクト層２との間にＧａＮ、
ＧａＡｌＮ等のバッファ層を形成すると、バッファ層の
上に成長するコンタクト層２の結晶性がよくなる。特に
本発明においては、特開平４−２９７０２３号に開示し
たように、バッファ層をコンタクト層２の組成と同一に
することにより、非常に優れた結晶性のコンタクト層２
が得られ、コンタクト層２の上に成長する窒化ガリウム
系化合物半導体の結晶性が格段に向上する。
【０００８】次にコンタクト層２はｎ型ＧａＮであるこ
とが必要である。なぜなら、コンタクト層２はＧａＮの
二元混晶に比して、Ａｌを加えた三元混晶とするに従
い、０．３μｍ以上の膜厚で成長すると結晶中にクラッ
クが入りやすくなり、結晶性が悪くなる傾向にある。結
晶性が悪くなるとそのコンタクト層２の上に積層する窒
化ガリウム系化合物半導体の結晶性も悪くなり、発光強
度、発光出力が低下する。またｎ型電極１０とオーミッ
クコンタクトが得られにくくなり、例えばＡｌがＧａに
対し半分以上含まれると、電極１０とショットキ−接触
に近くなる。またコンタクト層２の電子キャリア濃度は
５×１０16／cm3〜２×１０19／cm3、さらに好ましくは
１×１０17／cm3〜１×１０19／cm3の範囲に調整するこ
とが好ましい。その電子キャリア濃度が１×１０17／cm
3より少なく、また２×１０19／cm3よりも多いと発光出
力が低下する傾向にある。窒化ガリウム系化合物半導体
の場合には、周知のようにノンドープでもｎ型になる性
質があるが、ノンドープであると成長条件のみで電子キ
ャリア濃度を調整することが困難であるため、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｔｅ、Ｓｅ等のｎ型ドーパントであるIV族元素をド
ープして結晶成長させることにより好ましいｎ型とし
て、電子キャリア濃度を調整する方がよい。
とが必要である。なぜなら、コンタクト層２はＧａＮの
二元混晶に比して、Ａｌを加えた三元混晶とするに従
い、０．３μｍ以上の膜厚で成長すると結晶中にクラッ
クが入りやすくなり、結晶性が悪くなる傾向にある。結
晶性が悪くなるとそのコンタクト層２の上に積層する窒
化ガリウム系化合物半導体の結晶性も悪くなり、発光強
度、発光出力が低下する。またｎ型電極１０とオーミッ
クコンタクトが得られにくくなり、例えばＡｌがＧａに
対し半分以上含まれると、電極１０とショットキ−接触
に近くなる。またコンタクト層２の電子キャリア濃度は
５×１０16／cm3〜２×１０19／cm3、さらに好ましくは
１×１０17／cm3〜１×１０19／cm3の範囲に調整するこ
とが好ましい。その電子キャリア濃度が１×１０17／cm
3より少なく、また２×１０19／cm3よりも多いと発光出
力が低下する傾向にある。窒化ガリウム系化合物半導体
の場合には、周知のようにノンドープでもｎ型になる性
質があるが、ノンドープであると成長条件のみで電子キ
ャリア濃度を調整することが困難であるため、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｔｅ、Ｓｅ等のｎ型ドーパントであるIV族元素をド
ープして結晶成長させることにより好ましいｎ型とし
て、電子キャリア濃度を調整する方がよい。
【０００９】次に、第一のクラッド層３であるｎ型Ｇａ
1-XＡｌXＮの電子キャリア濃度は、１×１０17／cm3〜
１×１０19／cm3、さらに好ましくは２×１０17／cm3〜
８×１０18／cm3の範囲に調整する必要がある。その電
子キャリア濃度が１×１０17／cm3より少ないと、第一
のクラッド層３の抵抗率が高くなり、その結果、順方向
電圧が高くなるために発光効率が低下する。さらに電子
キャリア濃度が少ないので、その分、活性層４に注入さ
れる電子キャリア減少するので発光効率が低下する。ま
た１×１０19／cm3よりも多いと第一のクラッド層３の
Ｘ線ロッキングカーブの半値幅がおよそ５分から、１０
分となり明らかに結晶性が低下する。そのため、結晶性
の悪い第一のクラッド層３の上に、活性層４を積層して
も、活性層の結晶性の向上がみられないので、発光素子
の発光効率が低下する。この低下の割合はコンタクト層
２の電子キャリア濃度の変化よりも第一のクラッド層２
の方が大きいため、前記範囲に調整することが必須要件
である。電子キャリア濃度を調整するにはコンタクト層
２と同様にｎ型ドーパントをドープして調整できること
は言うまでもないが、この第一のクラッド層２において
は、最も好ましくＳｉを用いた方が電子キャリア濃度を
調整しやすい。
1-XＡｌXＮの電子キャリア濃度は、１×１０17／cm3〜
１×１０19／cm3、さらに好ましくは２×１０17／cm3〜
８×１０18／cm3の範囲に調整する必要がある。その電
子キャリア濃度が１×１０17／cm3より少ないと、第一
のクラッド層３の抵抗率が高くなり、その結果、順方向
電圧が高くなるために発光効率が低下する。さらに電子
キャリア濃度が少ないので、その分、活性層４に注入さ
れる電子キャリア減少するので発光効率が低下する。ま
た１×１０19／cm3よりも多いと第一のクラッド層３の
Ｘ線ロッキングカーブの半値幅がおよそ５分から、１０
分となり明らかに結晶性が低下する。そのため、結晶性
の悪い第一のクラッド層３の上に、活性層４を積層して
も、活性層の結晶性の向上がみられないので、発光素子
の発光効率が低下する。この低下の割合はコンタクト層
２の電子キャリア濃度の変化よりも第一のクラッド層２
の方が大きいため、前記範囲に調整することが必須要件
である。電子キャリア濃度を調整するにはコンタクト層
２と同様にｎ型ドーパントをドープして調整できること
は言うまでもないが、この第一のクラッド層２において
は、最も好ましくＳｉを用いた方が電子キャリア濃度を
調整しやすい。
【００１０】活性層であるＧａ1-YＩｎYＮ層はｎ型でも
よいし、ｐ型でもよい。ｎ型とするにはノンドープの状
態、またはＧａ1-YＩｎYＮ層に、前記ｎ型ドーパントを
ドープして結晶成長させることによりｎ型とすることが
でき、またｐ型とするにはＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ等のｐ型ド
ーパントであるII族元素をドープしてｐ型特性を示すよ
うに結晶成長させるか、あるいはｐ型ドーパントを含む
Ｇａ1-YＩｎYＮ層成長後に、４００℃以上でアニーリン
グすることによりｐ型とすることができる。最も好まし
くは、特願平５−７０８７４号に示すように、ｐ型ドー
パント、またはｐ型ドーパントとｎ型ドーパントとをド
ープしてｎ型になるようにしたＧａ1-YＩｎYＮ層を活性
層とするか、またはｎ型ドーパントをドープして電子キ
ャリア濃度を１×１０17／cm3〜５×１０21／cm3の範囲
に調整したＧａ1-YＩｎYＮ層を活性層とすることによ
り、発光出力、発光強度ともに増大する。
よいし、ｐ型でもよい。ｎ型とするにはノンドープの状
態、またはＧａ1-YＩｎYＮ層に、前記ｎ型ドーパントを
ドープして結晶成長させることによりｎ型とすることが
でき、またｐ型とするにはＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ等のｐ型ド
ーパントであるII族元素をドープしてｐ型特性を示すよ
うに結晶成長させるか、あるいはｐ型ドーパントを含む
Ｇａ1-YＩｎYＮ層成長後に、４００℃以上でアニーリン
グすることによりｐ型とすることができる。最も好まし
くは、特願平５−７０８７４号に示すように、ｐ型ドー
パント、またはｐ型ドーパントとｎ型ドーパントとをド
ープしてｎ型になるようにしたＧａ1-YＩｎYＮ層を活性
層とするか、またはｎ型ドーパントをドープして電子キ
ャリア濃度を１×１０17／cm3〜５×１０21／cm3の範囲
に調整したＧａ1-YＩｎYＮ層を活性層とすることによ
り、発光出力、発光強度ともに増大する。
【００１１】第二のクラッド層であるｐ型Ｇａ1-ZＡｌZ
Ｎ層は、前記のようにｐ型ドーパントをドープしてｐ型
特性を示すように結晶成長させたＧａ1-ZＡｌZＮ層、あ
るいはｐ型ドーパントを含むＧａ1-ZＡｌZＮ層成長後に
４００℃以上でアニーリングして好ましいｐ型としたＧ
ａ1-ZＡｌZＮ層を第二のクラッド層とできる。好ましく
は特願平５−１１４５４４号に記載のように、ｐ型ドー
パントとしてＭｇを１×１０18／cm3〜１×１０21／cm3
の濃度範囲でドープしたｐ型Ｇａ1-ZＡｌZＮ層を使用す
ることにより、発光出力、発光強度を増大させることが
できる。
Ｎ層は、前記のようにｐ型ドーパントをドープしてｐ型
特性を示すように結晶成長させたＧａ1-ZＡｌZＮ層、あ
るいはｐ型ドーパントを含むＧａ1-ZＡｌZＮ層成長後に
４００℃以上でアニーリングして好ましいｐ型としたＧ
ａ1-ZＡｌZＮ層を第二のクラッド層とできる。好ましく
は特願平５−１１４５４４号に記載のように、ｐ型ドー
パントとしてＭｇを１×１０18／cm3〜１×１０21／cm3
の濃度範囲でドープしたｐ型Ｇａ1-ZＡｌZＮ層を使用す
ることにより、発光出力、発光強度を増大させることが
できる。
【００１２】
【作用】図２は第一のクラッド層の電子キャリア濃度
と、発光素子の発光強度の関係を示す図であり、これは
図１の構造の発光素子発光素子において、コンタクト層
２をＳｉドープｎ型ＧａＮ層、第一のクラッド層３をＳ
ｉドープｎ型ＧａＡｌＮ層、活性層４をＺｎおよびＳｉ
ドープｎ型ＩｎＧａＮ層、第二のクラッド層５をＭｇド
ープＧａＡｌＮ層として主発光波長４６０ｎｍの青色発
光素子とし、第一のクラッド層の電子キャリア濃度のみ
を変化させた場合の発光強度の相対値を示している。図
２の各点（●）は低い方から順に電子キャリア濃度５×
１０16、１×１０17、２×１０17、３×１０17、１×１
０18、５×１０18、８×１０18、１×１０19、２×１０
19／cm3を示している。この図を見てもわかるように、
本発明では最高発光強度に対し、１０％まで低下する範
囲を第一のクラッド層の電子キャリア濃度の限定値と
し、さらに５０％以上の発光強度を有する電子キャリア
濃度の範囲をさらに好ましい範囲とする。
と、発光素子の発光強度の関係を示す図であり、これは
図１の構造の発光素子発光素子において、コンタクト層
２をＳｉドープｎ型ＧａＮ層、第一のクラッド層３をＳ
ｉドープｎ型ＧａＡｌＮ層、活性層４をＺｎおよびＳｉ
ドープｎ型ＩｎＧａＮ層、第二のクラッド層５をＭｇド
ープＧａＡｌＮ層として主発光波長４６０ｎｍの青色発
光素子とし、第一のクラッド層の電子キャリア濃度のみ
を変化させた場合の発光強度の相対値を示している。図
２の各点（●）は低い方から順に電子キャリア濃度５×
１０16、１×１０17、２×１０17、３×１０17、１×１
０18、５×１０18、８×１０18、１×１０19、２×１０
19／cm3を示している。この図を見てもわかるように、
本発明では最高発光強度に対し、１０％まで低下する範
囲を第一のクラッド層の電子キャリア濃度の限定値と
し、さらに５０％以上の発光強度を有する電子キャリア
濃度の範囲をさらに好ましい範囲とする。
【００１３】また、図３は同じくコンタクト層２の電子
キャリア濃度と、発光素子の関係を示す図であり、これ
も同じく前述の発光素子と同一構造の発光素子におい
て、コンタクト層２の電子キャリア濃度のみを変化させ
た場合の発光強度の相対値を示している。なおこの図に
おいて、第一のクラッド層３の電子キャリア濃度は１×
１０18／cm3とした。図３の各点（■）は低い方から順
に電子キャリア濃度３×１０16、５×１０16、１×１０
17、５×１０17、１×１０18、５×１０18、１×１
０19、２×１０19、５×１０19／cm3を示している。従
って本発明の発光素子では、最高発光強度に対し、１０
％まで低下する範囲をコンタクト層の電子キャリア濃度
の好ましい範囲とし、さらに好ましい範囲として５０％
以上の発光強度を有する範囲とする。
キャリア濃度と、発光素子の関係を示す図であり、これ
も同じく前述の発光素子と同一構造の発光素子におい
て、コンタクト層２の電子キャリア濃度のみを変化させ
た場合の発光強度の相対値を示している。なおこの図に
おいて、第一のクラッド層３の電子キャリア濃度は１×
１０18／cm3とした。図３の各点（■）は低い方から順
に電子キャリア濃度３×１０16、５×１０16、１×１０
17、５×１０17、１×１０18、５×１０18、１×１
０19、２×１０19、５×１０19／cm3を示している。従
って本発明の発光素子では、最高発光強度に対し、１０
％まで低下する範囲をコンタクト層の電子キャリア濃度
の好ましい範囲とし、さらに好ましい範囲として５０％
以上の発光強度を有する範囲とする。
【００１４】
【実施例】［実施例１］ＭＯＣＶＤ法により、厚さ３０
０μｍのサファイア基板上に、ＧａＮよりなるバッファ
層を２００オングストローム、コンタクト層としてＳｉ
ドープＧａＮ層を４μｍ、第一のクラッド層としてＳｉ
ドープＧａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層を０．１μｍ、活性層として
ＺｎとＳｉとをドープしたｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層を
０．１μｍ、および第二のクラッド層としてＭｇをドー
プしたｐ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層を０．１μｍを順に積層
した窒化ガリウム系化合物半導体ウェ−ハを作成した。
なおこのウェーハのコンタクト層の電子キャリア濃度は
１×１０18／cm3であり、第一のクラッド層の電子キャ
リア濃度は１×１０18／cm3、活性層の電子キャリア濃
度は１×１０19／cm3であった。
０μｍのサファイア基板上に、ＧａＮよりなるバッファ
層を２００オングストローム、コンタクト層としてＳｉ
ドープＧａＮ層を４μｍ、第一のクラッド層としてＳｉ
ドープＧａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層を０．１μｍ、活性層として
ＺｎとＳｉとをドープしたｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層を
０．１μｍ、および第二のクラッド層としてＭｇをドー
プしたｐ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層を０．１μｍを順に積層
した窒化ガリウム系化合物半導体ウェ−ハを作成した。
なおこのウェーハのコンタクト層の電子キャリア濃度は
１×１０18／cm3であり、第一のクラッド層の電子キャ
リア濃度は１×１０18／cm3、活性層の電子キャリア濃
度は１×１０19／cm3であった。
【００１５】次に前記第二のクラッド層の表面に所定の
マスクを形成した後エッチングを行い、ｎ電極を形成す
るためのコンタクト層を露出させる。ｐクラッド層と露
出したｎコンタクト層とに常法に従い電極を形成した
後、４００℃以上でアニーリングを行い第二のクラッド
層であるｐ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層を更に低抵抗化した。
マスクを形成した後エッチングを行い、ｎ電極を形成す
るためのコンタクト層を露出させる。ｐクラッド層と露
出したｎコンタクト層とに常法に従い電極を形成した
後、４００℃以上でアニーリングを行い第二のクラッド
層であるｐ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層を更に低抵抗化した。
【００１６】以上のようにして得たウェーハをチップ状
に裁断し、青色発光素子として発光させたところ、順方
向電圧２０ｍＡにおいて、Ｖｆは４．３Ｖであり、主発
光波長４６０ｎｍにおける発光輝度は１４００ｍｃｄ、
発光出力１６００μＷと過去最大の発光輝度、発光出力
を示した。
に裁断し、青色発光素子として発光させたところ、順方
向電圧２０ｍＡにおいて、Ｖｆは４．３Ｖであり、主発
光波長４６０ｎｍにおける発光輝度は１４００ｍｃｄ、
発光出力１６００μＷと過去最大の発光輝度、発光出力
を示した。
【００１７】［実施例２］実施例１の第二のクラッド層
ｐ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層の上に、さらに第二のコンタク
ト層としてＭｇドープｐ型ＧａＮ層を０．３μｍ積層す
る他は同様にして青色発光素子としたところ、２０ｍＡ
において順方向電圧が３．２Ｖに低下し、発光輝度１６
００ｍｃｄ、発光出力２０００μＷとなった。なお、ｐ
側の電極は第二のコンタクト層に形成してあることは言
うまでもない。
ｐ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層の上に、さらに第二のコンタク
ト層としてＭｇドープｐ型ＧａＮ層を０．３μｍ積層す
る他は同様にして青色発光素子としたところ、２０ｍＡ
において順方向電圧が３．２Ｖに低下し、発光輝度１６
００ｍｃｄ、発光出力２０００μＷとなった。なお、ｐ
側の電極は第二のコンタクト層に形成してあることは言
うまでもない。
【００１８】［実施例３］実施例１のコンタクト層を形
成する際、電子キャリア濃度を５×１０16／cm3とする
他は同様にして発光素子としたところ、発光出力３００
μＷ、発光輝度２００ｍｃｄであった。
成する際、電子キャリア濃度を５×１０16／cm3とする
他は同様にして発光素子としたところ、発光出力３００
μＷ、発光輝度２００ｍｃｄであった。
【００１９】［実施例４］実施例１の第一のクラッド層
を形成する際、電子キャリア濃度を１×１０17／cm3と
する他は同様にして発光素子としたところ、出力２００
μＷ、発光輝度１５０ｍｃｄであった。
を形成する際、電子キャリア濃度を１×１０17／cm3と
する他は同様にして発光素子としたところ、出力２００
μＷ、発光輝度１５０ｍｃｄであった。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光素子
ではその発光素子を構成する第一のｎ型クラッド層の電
子キャリア濃度を調整することにより、発光素子の発光
強度、発光出力が飛躍的に向上する。またｎ層の電極を
設けるべきｎ型コンタクト層の電子キャリア濃度におい
ても、その値を調整すれば、第一のクラッド層と同様に
発光素子の発光出力、発光強度を向上させることができ
る。しかも、安定した発光輝度、発光出力を有する発光
素子を提供することができ、産業上の利用価値は非常に
大きいものがある。
ではその発光素子を構成する第一のｎ型クラッド層の電
子キャリア濃度を調整することにより、発光素子の発光
強度、発光出力が飛躍的に向上する。またｎ層の電極を
設けるべきｎ型コンタクト層の電子キャリア濃度におい
ても、その値を調整すれば、第一のクラッド層と同様に
発光素子の発光出力、発光強度を向上させることができ
る。しかも、安定した発光輝度、発光出力を有する発光
素子を提供することができ、産業上の利用価値は非常に
大きいものがある。
【図１】 本発明の一実施例の発光素子の構造を示す模
式断面図。
式断面図。
【図２】 第一のクラッド層の電子キャリア濃度と発光
素子の発光強度との関係を示す図。
素子の発光強度との関係を示す図。
【図３】 コンタクト層の電子キャリア濃度と発光素子
の発光強度との関係を示す図。
の発光強度との関係を示す図。
１・・・基板 ２・・・ｎ型Ｇａ1-aＡｌaＮコンタクト層 ３・・・ｎ型Ｇａ1-XＡｌXＮクラッド層 ４・・・ｎまたはｐ型Ｇａ1-YＩｎYＮ活性層 ５・・・ｐ型Ｇａ1-ZＡｌZＮクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 33/00 H01S 3/18 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に少なくともｎ型ＧａＮよりなる
コンタクト層と、ｎ型Ｇａ1-XＡｌXＮ（０≦X≦１）よ
りなる第一のクラッド層と、ｎ型あるいはｐ型のＧａ
1-YＩｎYＮ（０＜Y＜１）よりなる活性層と、ｐ型Ｇａ
1-ZＡｌZＮ（０≦Z≦１）よりなる第二のクラッド層と
が順に積層された構造を有する窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子であり、前記第一のクラッド層の電子キャ
リア濃度が１×１０17／cm3〜１×１０19／cm3の範囲に
調整されていることを特徴とする窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記コンタクト層の電子キャリア濃度が
５×１０16／cm3〜２×１０19／cm3の範囲に調整されて
いることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記活性層はｎ型ドーパント、もしくは
ｐ型ドーパント、またはｐ型ドーパントとｎ型ドーパン
トとがドープされたｎ型Ｇａ1-YＩｎYＮであることを特
徴とする請求項１、または請求項２に記載の窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31053393A JP2932468B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31053393A JP2932468B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162038A JPH07162038A (ja) | 1995-06-23 |
| JP2932468B2 true JP2932468B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=18006384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31053393A Expired - Lifetime JP2932468B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2932468B2 (ja) |
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| JPH08153933A (ja) * | 1994-04-20 | 1996-06-11 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード |
| US6136626A (en) * | 1994-06-09 | 2000-10-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and production method thereof |
| JP3121617B2 (ja) * | 1994-07-21 | 2001-01-09 | 松下電器産業株式会社 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US5787104A (en) * | 1995-01-19 | 1998-07-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element and method for fabricating the same |
| US6165812A (en) * | 1996-01-19 | 2000-12-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Gallium nitride compound semiconductor light emitting device and process for producing gallium nitride compound semiconductor |
| US5923690A (en) * | 1996-01-25 | 1999-07-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
| JP3448450B2 (ja) | 1996-04-26 | 2003-09-22 | 三洋電機株式会社 | 発光素子およびその製造方法 |
| US7365369B2 (en) | 1997-06-11 | 2008-04-29 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| KR100395660B1 (ko) * | 2000-11-10 | 2003-08-25 | 주식회사 옵토웰 | 터널접합층을 갖는 질화물반도체 발광소자 제조방법 |
| US7692182B2 (en) | 2001-05-30 | 2010-04-06 | Cree, Inc. | Group III nitride based quantum well light emitting device structures with an indium containing capping structure |
| US6958497B2 (en) | 2001-05-30 | 2005-10-25 | Cree, Inc. | Group III nitride based light emitting diode structures with a quantum well and superlattice, group III nitride based quantum well structures and group III nitride based superlattice structures |
| US7534633B2 (en) | 2004-07-02 | 2009-05-19 | Cree, Inc. | LED with substrate modifications for enhanced light extraction and method of making same |
| US7769066B2 (en) | 2006-11-15 | 2010-08-03 | Cree, Inc. | Laser diode and method for fabricating same |
| US7834367B2 (en) | 2007-01-19 | 2010-11-16 | Cree, Inc. | Low voltage diode with reduced parasitic resistance and method for fabricating |
| US8519437B2 (en) | 2007-09-14 | 2013-08-27 | Cree, Inc. | Polarization doping in nitride based diodes |
| US9012937B2 (en) | 2007-10-10 | 2015-04-21 | Cree, Inc. | Multiple conversion material light emitting diode package and method of fabricating same |
| US8575592B2 (en) | 2010-02-03 | 2013-11-05 | Cree, Inc. | Group III nitride based light emitting diode structures with multiple quantum well structures having varying well thicknesses |
-
1993
- 1993-12-10 JP JP31053393A patent/JP2932468B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07162038A (ja) | 1995-06-23 |
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