[發(fā)明專利]發(fā)光元件和使用該發(fā)光元件的通信裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710090491.3
• 申請日: 2007-04-12
• 公開（公告）號: CN101055911A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設計）人: 千田昌伸;荒添直棋
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田合成株式會社
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H04B10/12;H04B10/02;H04B10/04;H04B10/06
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 顧晉偉;劉繼富

本發(fā)明基于日本專利申請No.2006-112115和2007-031149，其全部 內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種在藍寶石襯底上形成III族氮化物基化合物半導 體層的發(fā)光元件，以及涉及使用該發(fā)光元件的通信裝置。

背景技術(shù)

已知GaN基發(fā)光元件是III族氮化物基化合物半導體發(fā)光元件中 的一種。GaN基發(fā)光元件具有從UV區(qū)到可見光區(qū)的發(fā)光特征。由于 其發(fā)射的光可以與波長轉(zhuǎn)換手段例如磷光體結(jié)合，以提供高亮度的白 光，因此大多建議使用GaN基發(fā)光元件作為白色光源。

發(fā)光元件還可以用作光通信的光源。傳統(tǒng)上，發(fā)射紅光(630～ 640nm)的高亮度發(fā)光元件被用作通信裝置的發(fā)光單元中的光通信光 源，這樣輸入到光纖中的光被光接收單元中的光接收元件所接收，或 者通過空間傳輸?shù)墓獗还饨邮諉卧械墓饨邮赵邮眨缓笏? 收的光被光電轉(zhuǎn)換，從而輸出接收的信號。

由具有低傳輸損失的石英制成的通信光纖是公知的。但是，考慮 到價格及其連接工作中所需的精度，POF(塑料光纖)引起了關注， 因為它的成本比石英低并且容易使用。POF在約570nm下具有傳輸損 失最小值，即在藍光到綠光波段中的傳輸損失小于在紅光中的傳輸損 失。因此，具有GaN基發(fā)光元件的發(fā)光單元可以與POF良好匹配。

當GaN基發(fā)光元件用于光通信時，發(fā)光元件在工作期間的發(fā)射強 度和響應性是具備等于或大于發(fā)紅光元件的通信速度的重要因素。關 于這點，已知由于在藍寶石襯底上形成的半導體層的特性，GaN基半 導體引起壓電場，其中在形成量子阱結(jié)構(gòu)的情況下，存在的問題是量 子阱中的能帶傾向于促進電子和空穴的空間分離，從而導致發(fā)射強度 的降低。

JP-A-2005-056973公開了一種方法，其中控制In_xGa_1-xN量子阱的???? In組成比X和厚度以增強發(fā)射強度。

但是，JP-A-2005-056973的問題在于，它不適合高速光通信，因 為它在通信發(fā)光元件所需的響應性方面不足，盡管它可以提供用于普 通顯示發(fā)光元件的良好發(fā)射強度特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一種發(fā)光元件，該發(fā)光元件由于其結(jié)構(gòu) 而能夠消除壓電場，以提供對光傳輸線的改進匹配。

本發(fā)明的又一目的是提供使用所述發(fā)光元件的通信裝置。

(1)根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，一種發(fā)光元件包含：

包含GaN基半導體的阱層；

鄰近所述阱層的勢壘層，所述勢壘層包含GaN基半導體；和

在所述阱層和所述勢壘層之間形成的GaN基半導體層，

其中所述GaN基半導體層包括摻雜劑，以消除在所述阱層和所述 勢壘層之間產(chǎn)生的壓電場。

在上述實施方案(1)中，可以做出下列改進和變化。

(i)在SQW(單量子阱)結(jié)構(gòu)的勢壘層和阱層之間的界面處形 成GaN基半導體層。

(ii)在p-型層側(cè)上形成的勢壘層和阱層之間的界面處形成GaN 基半導體層，并且摻雜劑包含Mg。

(iii)在n-型層側(cè)上形成的勢壘層和阱層之間的界面處形成GaN 基半導體層，并且摻雜劑包含Si。

(iv)GaN基半導體層具有不小于1.3nm的厚度。

(v)GaN基半導體層具有不小于2.6nm且不大于10nm的厚度。

(vi)GaN基半導體層包含濃度為2.5×10¹⁸/cm³～1.0×10¹⁹/cm³的 Si。

(vii)在MQW(多量子阱)結(jié)構(gòu)的勢壘層和阱層之間的界面處 形成GaN基半導體層。

(viii)阱層包含1000μm²～22000μm²的發(fā)射面積。

(2)根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，一種通信裝置包含：

如上述實施方案(1)所限定的發(fā)光元件；和

光纖，通過該光纖來傳輸由所述發(fā)光元件發(fā)射的光。

在上述實施方案(2)中，可以做出下列改進和變化。

(ix)所述光纖包含POF(塑料光纖)，該塑料光纖在所述發(fā)光元 件的發(fā)射波長范圍內(nèi)具有最小的傳輸損失。