JP6917953B2 - Nitride semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、窒化物半導体発光素子に関する。 The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting element.
近年、青色光を出力する発光ダイオードやレーザダイオード等の窒化物半導体発光素子が実用化されており、発光出力を向上させた窒化物半導体発光素子の開発が進められている(特許文献1参照。)。 In recent years, nitride semiconductor light emitting devices such as light emitting diodes and laser diodes that output blue light have been put into practical use, and development of nitride semiconductor light emitting devices with improved light emitting output is underway (see Patent Document 1). ).
特許文献1に記載の窒化物半導体発光素子は、n型クラッド層とp型クラッド層との間に活性層を有するIII族窒化物半導体発光素子であって、前記活性層が、前記n型クラッド層に接する第1障壁層、前記p型クラッド層に接する第2障壁層、ならびに前記第1および第2障壁層の間に位置する1層以上の中間障壁層を含む、3層以上のAlXGa1−XN(0≦X<1)からなる障壁層と、該障壁層の間に挟まれたIII族窒化物半導体からなる2層以上の井戸層と、を含む多重量子井戸構造を有し、前記障壁層のAl組成比Xが、前記中間障壁層のうち最小のAl組成比Xminをとる中間障壁層を基準として、前記第1障壁層および前記第2障壁層に向かって漸増し、前記第1障壁層のAl組成比X1、前記第2障壁層のAl組成比X2、および前記Xminが以下の関係式を満たすものである。
記
X2+0.01≦X1
Xmin+0.03≦X2
The nitride semiconductor light emitting element described in
Note X 2 + 0.01 ≤ X 1
X min +0.03 ≤ X 2
しかしながら、特許文献1に記載の窒化物半導体発光素子では、n型クラッド層と第1障壁層との界面でのAlの組成比が急激に変化している。そのため、界面でバンド構造がV字型に深くなる状態(以下、「ノッチ」ともいう。)が生じ、電子がこのノッチに捕獲され電子の流れが阻まれやすくなる。また、このような界面ではピエゾ効果により電界が発生し、これにより電子の流れが阻害されやすくなる。このような要因により、特許文献1に記載の窒化物半導体発光素子では、発光出力の低下が起こることがあった。
However, in the nitride semiconductor light emitting device described in
そこで、本発明は、n型クラッド層と多重量子井戸層のn型クラッド層側の障壁層との界面で生じ得るバンド構造のノッチを抑制するとともに、ピエゾ効果により発生する電界を低減して発光出力を向上させることができる窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention suppresses the notch of the band structure that may occur at the interface between the n-type clad layer and the barrier layer on the n-type clad layer side of the multiple quantum well layer, and reduces the electric field generated by the piezo effect to emit light. and an object thereof is to provide a nitride semiconductor light emitting element capable of improving the output.
本発明は、上記課題を解決することを目的として、第1のAl組成比を有するn型AlGaNによって形成されたn型クラッド層と、多重量子井戸層の最も前記n型クラッド層側に位置し、前記第1のAl組成比よりも大きな第2のAl組成比を有するAlGaNによって形成された障壁層と、前記n型クラッド層及び前記障壁層の間に位置して、前記第1のAl組成比と前記第2のAl組成比との間の第3のAl組成比を有する傾斜層と、を含む窒化物半導体発光素子であって、前記傾斜層の前記第3のAl組成比をXAl(%)とし、前記窒化物半導体発光素子の深さをD(nm)とした場合に、前記傾斜層の前記第3のAl組成比XAl(%)は、前記障壁層から前記n型クラッド層に向かう方向を正として、以下の関係式を満たすように、前記第1のAl組成比から前記第2のAl組成比まで傾斜して増加する、
XAl(%)=―(1.0±0.1)×D(nm)+X0、
X0は、所定の値を有する係数である、窒化物半導体発光素子を提供する。
The present invention is located on the side of the n-type clad layer formed of n-type AlGaN having the first Al composition ratio and the multiple quantum well layer closest to the n-type clad layer for the purpose of solving the above problems. The first Al composition is located between the barrier layer formed of AlGaN having a second Al composition ratio larger than the first Al composition ratio, the n-type clad layer and the barrier layer. A nitride semiconductor light emitting element including an inclined layer having a third Al composition ratio between the ratio and the second Al composition ratio, wherein the third Al composition ratio of the inclined layer is X Al. When (%) is set and the depth of the nitride semiconductor light emitting element is D (nm), the third Al composition ratio X Al (%) of the inclined layer is the n-type clad from the barrier layer. With the direction toward the layer as positive, the gradient increases from the first Al composition ratio to the second Al composition ratio so as to satisfy the following relational expression.
X Al (%) =-(1.0 ± 0.1) x D (nm) + X 0 ,
X 0 is a coefficient having a predetermined value, to provide a nitride semiconductor light emitting element.
本発明によれば、n型クラッド層と多重量子井戸層の前記n型クラッド層側の障壁層との界面で生じ得るバンド構造のノッチを抑制するとともに、この界面で発生する電界を低減して、発光出力を向上させることができる窒化物半導体発光素子を提供することができる。 According to the present invention, the notch of the band structure that may occur at the interface between the n-type clad layer and the barrier layer on the n-type clad layer side of the multiple quantum well layer is suppressed, and the electric field generated at this interface is reduced. , it is possible to provide a nitride semiconductor light emitting element capable of improving the emission output.
[実施の形態]
本発明の実施の形態について、図1乃至図3を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。また、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の窒化物半導体発光素子の寸法比と一致するものではない。
[Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. It should be noted that the embodiments described below are shown as suitable specific examples for carrying out the present invention, and there are some parts that specifically exemplify various technically preferable technical matters. , The technical scope of the present invention is not limited to this specific aspect. Further, the dimensional ratio of each component in each drawing does not necessarily match the dimensional ratio of the actual nitride semiconductor light emitting device.
図1は、本発明の実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。窒化物半導体発光素子1(以下、単に「発光素子1」ともいう。)は、紫外領域の波長の光を発する発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)である。本実施の形態では、特に、中心波長が250nm〜350nmの深紫外光を発する発光素子1を例に挙げて説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. The nitride semiconductor light emitting device 1 (hereinafter, also simply referred to as “
図1に示すように、発光素子1は、基板10と、バッファ層20と、n型クラッド層30と、傾斜層40と、多重量子井戸層を含む発光層50と、電子ブロック層60と、p型クラッド層70と、p型コンタクト層80と、n側電極90と、p側電極92とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
発光素子1を構成する半導体には、例えば、AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)にて表される2元系、3元系若しくは4元系のIII族窒化物半導体を用いることができる。また、これらのIII族元素の一部は、ホウ素(B)、タリウム(Tl)等で置き換えても良く、また、Nの一部をリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等で置き換えても良い。
The semiconductor constituting the light-emitting
基板10は、発光素子1が発する深紫外光に対して透光性を有する基板である。基板10は、例えば、サファイア(Al2O3)基板である。基板10には、サファイア(Al2O3)基板の他に、例えば、窒化アルミニウム(AlN)基板や、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)基板を用いてもよい。
The
バッファ層20は、基板10上に形成されている。バッファ層20は、AlN層22と、AlN層22上に形成されるアンドープのu−AlpGa1−pN層24(0≦p≦1)を含んで構成されている。また、基板10及びバッファ層20は、下地構造部2を構成する。なお、u−AlpGa1−pN層24は、必ずしも設けなくてもよい。
The
n型クラッド層30は、下地構造部2上に形成されている。n型クラッド層30は、n型のAlGaN(以下、単に「n型AlGaN」ともいう。)により形成された層であり、例えば、n型の不純物としてシリコン(Si)がドープされたAlqGa1−qN層(0≦q≦1)である。なお、n型の不純物としては、ゲルマニウム(Ge)、セレン(Se)、テルル(Te)、炭素(C)等を用いてもよい。n型クラッド層30は、1μm〜3μm程度の厚さを有し、例えば、2μm程度の厚さを有している。n型クラッド層30は、単層でもよく、多層構造でもよい。
The n-
傾斜層40は、n型クラッド層30上に形成されている。傾斜層40は、n型AlGaNにより形成された層であり、例えば、n型の不純物としてシリコン(Si)がドープされたAlzGa1−zN層(0≦z≦1)である。傾斜層40は、1〜100nm程度の厚さを有し、例えば、25nm程度の厚さを有している。傾斜層40はn型クラッド層30と後述する多重量子井戸層のn型クラッド層30側の障壁層52aとの界面を制御する役割を担う層である。具体的には、傾斜層40は、n型クラッド層30と障壁層52aとの間でAlの組成比(以下、単に「Al組成比」ともいう。)が急激に変化することを抑制する役割を担う。傾斜層40は、窒化物半導体積層構造の一例である。
The
多重量子井戸層を含む発光層50は、傾斜層40上に形成されている。発光層50は、AlrGa1−rNを含んで構成される多重量子井戸層のn型クラッド層30側の障壁層52aを含む3層の障壁層52a,52b,52cとAlsGa1−sNを含んで構成される3層の井戸層54a,54b,54c(0≦r≦1、0≦s≦1、r>s、図2参照)とを交互に積層した多重量子井戸層である。発光層50は、波長350nm以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが3.4eV以上となるように構成されている。
The
発光素子1のAl組成比について、図2を参照して説明する。図2は、発光素子1のAl組成比を従来の発光素子のAl組成比と比較して模式的に示すグラフである。図2の記号Aは、本発明に係る発光素子1のAl組成比を示し、図2の記号Bは、従来の発光素子のAl組成比を示す。なお、Al組成比には、別の表現として、「AlNモル分率」(%)を用いることができる。
The Al composition ratio of the
n型クラッド層30のAl組成比(以下、「第1のAl組成比」ともいう。)は、40%〜60%程度、好ましくは、50%〜60%程度、より好ましくは、54.6%程度である。また、障壁層52aのAl組成比(以下、「第2のAl組成比」ともいう。)は、第1のAl組成比よりも大きく、例えば、70%以上、好ましくは、80%以上である。障壁層52b、52cも同様であるが、ここでは説明を省略する。
The Al composition ratio of the n-type clad layer 30 (hereinafter, also referred to as “first Al composition ratio”) is about 40% to 60%, preferably about 50% to 60%, more preferably 54.6. It is about%. Further, the Al composition ratio of the
傾斜層40のAl組成比は、n型クラッド層30と少なくとも障壁層52aとの界面で生じ得るバンド構造のノッチを抑制し、ピエゾ効果により発生する電界を低減するように、第1のAl組成比から第2のAl組成比に向かって所定の増加率で増加している。換言すれば、傾斜層40のAl組成比(以下、「第3のAl組成比」ともいう。)は、発光素子1の深さ方向に向かって第1のAl組成比(例えば、約55%)から第2のAl組成比(約80%)の間で傾斜して増加している。
The Al composition ratio of the
具体的には、傾斜層40のAl組成比は、第1のAl組成比(約55%)から第2のAl組成比(約80%)の間で略直線的に傾斜して増加している。すなわち、傾斜層40の第3のAl組成比は、第1のAl組成比(約55%)から第2のAl組成比(約80%)まで一定の増加率で増加している。増加率の詳細は、後述する。
Specifically, the Al composition ratio of the
バンド構造のノッチや、ピエゾ効果により発生する電界を発生させる急激なAl組成比の増加を抑制するために、好ましくは、増加率は、所定の値(下限値)以上をとる。増加率を所定の値(下限値)よりも小さくすると、傾斜層40の膜厚が100nm以上よりも厚くなり、電気抵抗が大きくなって、順方向電圧が大きくならないようにする必要がある。
In order to suppress the notch of the band structure and the sudden increase in the Al composition ratio that generates the electric field generated by the piezo effect, the increase rate is preferably set to a predetermined value (lower limit value) or more. When the rate of increase is made smaller than a predetermined value (lower limit value), the film thickness of the
より好ましくは、傾斜層40のAl組成比は、n型クラッド層30側から障壁層52a側に向かって、pクラッド層70の上面を0mmとした場合、55.3mm〜83.1mmの間において54.6%から82.0%に増加している。すなわち、傾斜層40のAl組成比は、約28nmに対して約28%増加する増加率で変化している。換言すれば、発光素子1の深さ(p型クラッド層70側からn型クラッド層30側に向かう方向を正とする)をD(nm)としたときに、Al組成比をXAl(%)は、以下の関係式を満たす。
XAl(%)=―(1.0±0.1)×D(nm)+X0
X0は、所定の値を有する係数である。
More preferably, the Al composition ratio of the
X Al (%) =-(1.0 ± 0.1) x D (nm) + X 0
X 0 is a coefficient having a predetermined value.
なお、傾斜層40のAl組成比は、第1のAl組成比から第2のAl組成比に直線的に傾斜して増加するものに限られず、例えば、第1のAl組成比から第2のAl組成比に所定の深さごとに複数回に亘って階段状に増加するようにしてもよい。また、傾斜層40のAl組成比は、第1のAl組成比から第2のAl組成比に曲線的に傾斜して増加するようにしてもよい。「曲線的に傾斜」とは、例えば、n型クラッド層30側から障壁層52側に向かって、上又は下に凸の放物線状に増加するように変化することをいう。換言すれば、傾斜層40のAl組成比は、n型クラッド層30側から障壁層52側に向かって変動する増加率で変化するようにしてもよい。
The Al composition ratio of the
電子ブロック層60は、発光層50上に形成されている。電子ブロック層60は、p型のAlGaN(以下、単に「p型AlGaN」ともいう。)により形成された層である。電子ブロック層60は、1nm〜10nm程度の厚さを有している。なお、電子ブロック層60は、AlNにより形成された層を含んでもよく、GaNを含まないAlNにより形成されているものであってもよい。また、電子ブロック層60は、必ずしもp型の半導体層に限られず、アンドープの半導体層でもよい。
The
p型クラッド層70は、電子ブロック層60上に形成されている。p型クラッド層70は、p型AlGaNにより形成される層であり、例えば、p型の不純物としてマグネシウム(Mg)がドープされたAltGa1−tNクラッド層(0≦t≦1)である。なお、p型の不純物としては、亜鉛(Zn)、ベリリウム(Be)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)等を用いてもよい。p型クラッド層70は、300nm〜700nm程度の厚さを有し、例えば、400nm〜600nm程度の厚さを有する。
The p-type clad
p型コンタクト層80は、p型クラッド層70上に形成されている。p型コンタクト層80は、例えば、Mg等の不純物が高濃度にドープされたp型のGaN層である。
The p-
n側電極90は、n型クラッド層30の一部の領域上に形成されている。n側電極90は、例えば、n型クラッド層30の上に順にチタン(Ti)/アルミニウム(Al)/Ti/金(Au)が順に積層された多層膜で形成される。
The n-
p側電極92は、p型コンタクト層80の上に形成されている。p側電極92は、例えば、p型コンタクト層80の上に順に積層されるニッケル(Ni)/金(Au)の多層膜で形成される。
The p-
次に、発光素子1の製造方法について説明する。基板10上にバッファ層20を形成する。具体的には、基板10上に、AlN層22と、アンドープのu−Al1−pGapN層24を高温成長させる。次に、バッファ層20上にn型クラッド層30を高温成長させる。次に、n型クラッド層30上に、Alの供給量を徐々に増やしながら、傾斜層40を高温成長させる。具体的には、Alの組成比が単位深さ(nm)あたり1.0±0.1%程度増加するようにAlの供給量を調整して傾斜層40を高温成長させる。Alの供給量の調整は、例えば、アンモニアガスと金属材料との比率を調整する等、公知の技術を用いてよい。あるいは、AlGaNの原料の供給量を一定に保ちつつ、傾斜層40の成長温度を調整することによりAlの相対的な供給量を調整してもよい。なお、「供給量」とは、例えば、供給する原料に対してAlが占める相対的な割合をいう。
Next, a method of manufacturing the
次に、傾斜層40上に、発光層50、電子ブロック層60、及びp型クラッド層70を順に高温成長させる。n型クラッド層30、傾斜層40、発光層50、電子ブロック層60、及びp型クラッド層70は、有機金属化学気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)、分子線エピタキシ法(Molecular Beam Epitaxy:MBE)、ハライド気相エピタキシ法(Halide Vapor Phase Epitaxy:NVPE)等の周知のエピタキシャル成長法を用いて形成することができる。
Next, the
次に、p型クラッド層70の上にマスクを形成し、マスクが形成されていない露出領域の傾斜層40、発光層50、電子ブロック層60、及びp型クラッド層70を除去する。傾斜層40、発光層50、電子ブロック層60、及びp型クラッド層70の除去は、例えば、プラズマエッチングにより行うことができる。n型クラッド層30の露出面30a(図1参照)上にn側電極90を形成し、マスクを除去したp型コンタクト層80上にp側電極92を形成する。n側電極90及びp側電極92は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法などの周知の方法により形成することができる。以上により、図1に示す発光素子1が形成される。
Next, a mask is formed on the p-type clad
次に、本発明の実施の形態に係る実施例について図3を参照して説明する。図3は、実施例1から実施例5、及び比較例1及び2に係る発光素子1の発光波長と発光出力とを示す図であり、(a)は、各結果を表で示した図、(b)は、各結果をグラフで示した図である。実施例1から実施例5に係る発光素子1は、上述した傾斜層40を含む。すなわち、実施例1〜5に係る発光素子1のAl組成比は、n型クラッド層30側から多重量子井戸層のn型クラッド層30側障壁層52a側に向かって徐々に増加している。また、比較例1及び2に係る発光素子は、上述の傾斜層40を含まない。すなわち、比較例1及び2に係る発光素子のAl組成比は、n型クラッド層30の第1のAl組成比と障壁層52aの第2のAl組成比との間で急峻に変化している。
Next, an example according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the emission wavelength and emission output of the
図3(a)、(b)に、実施例1〜5、及び比較例1及び2に係る発光素子1の発光出力(任意単位、当社比)を示す。発光波長(nm)は、発光出力を計測した波長である。発光出力は、種々の公知の方法で測定することが可能であるが、本実施例では、一例として、上述したn側電極90及びp側電極92の間に電流を流し、発光素子1の下側に設置した光検出器により測定した。なお、発光波長は、傾斜層40及び発光層50の成長温度に依存して特定される。
3 (a) and 3 (b) show the light emitting output (arbitrary unit, compared with our company) of the
図3(a)に示すように、実施例1では、280.7nmの発光波長で1.24の発光出力が得られた。実施例2では、283.3nmの発光波長で1.28の発光出力が得られた。実施例3では、283.1nmの発光波長で1.23の発光出力が得られた。実施例4では、281.7nmの発光波長で1.25の発光出力が得られた。実施例5では、283.0nmの発光波長で1.20の発光出力が得られた。 As shown in FIG. 3A, in Example 1, an emission output of 1.24 was obtained at an emission wavelength of 280.7 nm. In Example 2, an emission output of 1.28 was obtained at an emission wavelength of 283.3 nm. In Example 3, an emission output of 1.23 was obtained at an emission wavelength of 283.1 nm. In Example 4, an emission output of 1.25 was obtained at an emission wavelength of 281.7 nm. In Example 5, an emission output of 1.20 was obtained at an emission wavelength of 283.0 nm.
これらに対し、比較例1では、279.8nmの発光波長で0.74の発光出力が得られた。比較例2では、283.8nmに発光波長で0.86の発光出力が得られた。 On the other hand, in Comparative Example 1, an emission output of 0.74 was obtained at an emission wavelength of 279.8 nm. In Comparative Example 2, an emission output of 0.86 was obtained at an emission wavelength of 283.8 nm.
以上をまとめると、比較例1及び2では、発光出力が1.0未満にであったのに対し、実施例1〜5ではいずれも発光出力が1.2以上となった。また、実施例1〜5の発光出力は、いずれも、比較例1の発光出力の1.6倍以上、比較例2の発光出力の1.4倍以上となった。以上のように、本発明により、発光素子1の発光出力が上昇することが明らかになった。
Summarizing the above, in Comparative Examples 1 and 2, the light emission output was less than 1.0, whereas in Examples 1 to 5, the light emission output was 1.2 or more. In addition, the light emission output of Examples 1 to 5 was 1.6 times or more the light emission output of Comparative Example 1 and 1.4 times or more the light emission output of Comparative Example 2. As described above, it has been clarified that the light emitting output of the
(実施の形態の作用及び効果)
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る発光素子1では、n型クラッド層30と多重量子井戸層のn型クラッド層30側の障壁層52aとの間に、Al組成比がn型クラッド層30側から多重量子井戸層のn型クラッド層30側障壁層52a側に向かって徐々に増加する傾斜層40が設けられている。これにより、発光素子1の深紫外光の発光出力を上昇させることが可能となる。このようなAl組成比を有する傾斜層40をn型クラッド層30と多重量子井戸層のn型クラッド層30側障壁層52aとの間に設けることにより、従来の発光素子で生じていたバンドのノッチを抑制するともに、ピエゾ効果により発生する電界を低減することができたためと考えられる。
(Actions and effects of embodiments)
As described above, in the
(実施形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
(Summary of Embodiment)
Next, the technical idea grasped from the above-described embodiment will be described with reference to the reference numerals and the like in the embodiment. However, the respective reference numerals and the like in the following description are not limited to the members and the like in which the components in the claims are specifically shown in the embodiment.
[1]第1のAl組成比を有するn型AlGaNによって形成されたn型クラッド層(30)と、多重量子井戸層の前記n型クラッド層(30)側に位置し、前記第1のAl組成比よりも大きな第2のAl組成比を有するAlGaNによって形成された障壁層(52a,52b,52c)と、前記n型クラッド層(30)及び前記障壁層(52a,52b,52c)の間に位置して、前記第1のAl組成比と前記第2のAl組成比との間の第3のAl組成比を有する傾斜層(40)とを含む窒化物半導体発光素子(1)であって、前記傾斜層の前記第3のAl組成比をX Al (%)とし、前記窒化物半導体発光素子の深さをD(nm)とした場合に、前記傾斜層(40)の前記第3のAl組成比は、前記障壁層から前記n型クラッド層に向かう方向を正として、以下の関係式を満たす、
X Al (%)=―(1.0±0.1)×D(nm)+X 0 、
X 0 は、所定の値を有する係数である、窒化物半導体発光素子(1)。
[2]前記傾斜層(40)の前記第3のAl組成比は、前記第1のAl組成比から前記第2のAl組成比に向かって傾斜して増加する、前記[1]に記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[3]前記傾斜層(40)の前記第3のAl組成比は、前記第1のAl組成比から前記第2のAl組成比に向かって略直線的に傾斜して増加する、前記[2]に記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[4]前記n型クラッド層(30)の前記第1のAl組成比は、50%〜60%の間の値である、前記[1]から[3]のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[5]前記障壁層(52a,52b,52c)の前記第2のAl組成比は、80%以上の値である、前記[1]から[4]のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子(1)。[6]第1のAl組成比を有するn型AlGaNによって形成されたn型クラッド層(30)と、多重量子井戸層の前記n型クラッド層(30)側に位置し、前記第1のAl組成比よりも大きな第2のAl組成比を有するAlGaNによって形成された障壁層(52a,52b,52c)との間に位置して、前記第1のAl組成比と前記第2のAl組成比との間の値をとる第3のAl組成比を有し、前記傾斜層の前記第3のAl組成比をX Al (%)とし、前記窒化物半導体発光素子の深さをD(nm)とした場合に、前記傾斜層の前記第3のAl組成比X Al (%)は、前記障壁層から前記n型クラッド層に向かう方向を正として、以下の関係式を満たす、
X Al (%)=―(1.0±0.1)×D(nm)+X 0 、
X 0 は、所定の値を有する係数である、窒化物半導体積層構造。
[1] The n-type clad layer (30) formed of n-type AlGaN having a first Al composition ratio and the first Al located on the n-type clad layer (30) side of the multiple quantum well layer. Between the barrier layer (52a, 52b, 52c) formed of AlGaN having a second Al composition ratio larger than the composition ratio, the n-type clad layer (30) and the barrier layer (52a, 52b, 52c). A nitride semiconductor light emitting device (1) including an inclined layer (40) having a third Al composition ratio between the first Al composition ratio and the second Al composition ratio. When the third Al composition ratio of the inclined layer is X Al (%) and the depth of the nitride semiconductor light emitting device is D (nm), the third Al composition of the inclined layer (40). Al composition ratio satisfies the following relational expression, where the direction from the barrier layer to the n-type clad layer is positive.
X Al (%) =-(1.0 ± 0.1) x D (nm) + X 0 ,
X 0 is Ru coefficient der having a predetermined value, the nitride semiconductor light emitting device (1).
[2] The third Al composition ratio of the inclined layer (40) increases in an inclined manner from the first Al composition ratio toward the second Al composition ratio, as described in the above [1]. Nitride semiconductor light emitting device (1).
[3] The third Al composition ratio of the inclined layer (40) increases substantially linearly from the first Al composition ratio toward the second Al composition ratio. ]. The nitride semiconductor light emitting device (1).
[4] The nitride according to any one of [1] to [3], wherein the first Al composition ratio of the n-type clad layer (30) is a value between 50% and 60%. Material semiconductor light emitting device (1).
[5] The nitride semiconductor according to any one of [1] to [4], wherein the second Al composition ratio of the barrier layer (52a, 52b, 52c) is a value of 80% or more. Light emitting element (1). [6] The n-type clad layer (30) formed of n-type AlGaN having a first Al composition ratio and the first Al located on the n-type clad layer (30) side of the multiple quantum well layer. The first Al composition ratio and the second Al composition ratio are located between the barrier layer (52a, 52b, 52c) formed of AlGaN having a second Al composition ratio larger than the composition ratio. It has a third Al composition ratio takes a value between, the third Al composition ratio of the gradient layer and X Al (%), the depth of the nitride semiconductor light emitting device D (nm) In the case of, the third Al composition ratio X Al (%) of the inclined layer satisfies the following relational expression, where the direction from the barrier layer to the n-type clad layer is positive.
X Al (%) =-(1.0 ± 0.1) x D (nm) + X 0 ,
X 0 is Ru coefficient der having a predetermined value, the nitride semiconductor laminated structure.
1…窒化物半導体発光素子(発光素子)
2…下地構造部
10…基板
20…バッファ層
22…AlN層
24…u−AlpGa1−pN層
30…n型クラッド層
30a…露出面
40…傾斜層
50…発光層
52,52a,52b,52c…障壁層
54,54a,54b,54c…井戸層
60…電子ブロック層
70…p型クラッド層
80…p型コンタクト層
90…n側電極
92…p側電極
1 ... Nitride semiconductor light emitting element (light emitting element)
2 ...
Claims (4)
多重量子井戸層の最も前記n型クラッド層側に位置し、前記第1のAl組成比よりも大きな第2のAl組成比を有するAlGaNによって形成された障壁層と、
前記n型クラッド層及び前記障壁層の間に位置して、前記第1のAl組成比と前記第2のAl組成比との間の第3のAl組成比を有する傾斜層と、
を含む窒化物半導体発光素子であって、
前記傾斜層の前記第3のAl組成比をXAl(%)とし、前記窒化物半導体発光素子の深さをD(nm)とした場合に、前記傾斜層の前記第3のAl組成比XAl(%)は、前記障壁層から前記n型クラッド層に向かう方向を正として、以下の関係式を満たすように、前記第1のAl組成比から前記第2のAl組成比まで傾斜して増加する、
XAl(%)=―(1.0±0.1)×D(nm)+X0、
X0は、所定の値を有する係数である、
窒化物半導体発光素子。 An n-type clad layer formed of an n-type AlGaN having a first Al composition ratio and
A barrier layer formed of AlGaN located closest to the n-type clad layer of the multiple quantum well layer and having a second Al composition ratio larger than that of the first Al composition ratio.
An inclined layer located between the n-type clad layer and the barrier layer and having a third Al composition ratio between the first Al composition ratio and the second Al composition ratio .
Nitride semiconductor light emitting device containing
When the third Al composition ratio of the inclined layer is X Al (%) and the depth of the nitride semiconductor light emitting device is D (nm), the third Al composition ratio X of the inclined layer. Al (%) is inclined from the first Al composition ratio to the second Al composition ratio so as to satisfy the following relational expression, with the direction from the barrier layer toward the n-type clad layer as positive. Increase ,
X Al (%) =-(1.0 ± 0.1) x D (nm) + X 0 ,
X 0 is a coefficient having a predetermined value,
Nitride semiconductor light emitting device.
請求項1に記載の窒化物半導体発光素子。 The third Al composition ratio of the inclined layer increases substantially linearly from the first Al composition ratio toward the second Al composition ratio.
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の窒化物半導体発光素子。 The first Al composition ratio of the n-type clad layer is a value between 50% and 60%.
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。 The second Al composition ratio of the barrier layer is a value of 80% or more.
The nitride semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 3 .
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