[發明專利]氮化物半導體發光二極管元件

有效

• 申請號: 201210092934.3
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102760807A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 駒田聰
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 呂曉章

技術領域

本發明涉及氮化物半導體發光二極管元件。

背景技術

以往，在氮化物半導體發光二極管元件等氮化物半導體發光元件的有源層(active?layer)中，為了確保氮化物半導體發光元件的高發光效率，采用將量子阱層和阻擋層(barrier?layer)交替層疊的多重量子阱層結構。

例如，在專利文獻1(特開2007-201146號公報)中，記載了在由多重量子阱結構構成的有源層的阻擋層中采用了AlGaN層的氮化物半導體發光元件。

在專利文獻1中，通過采用由AlGaN構成的阻擋層，能夠緩和有源層中的量子阱層的應力，而且由于能夠通過減薄由AlGaN構成的阻擋層的厚度而向有源層高效率地提供電子和空穴，所以使氮化物半導體發光元件的發光效率提高。

發明內容

作為氮化物半導體發光元件的共同的課題，可舉出在將大電流密度的電流注入到有源層的情況下，氮化物半導體發光二極管元件的發光效率降低的光效下降現象(droop?phenomenon)。

作為產生光效下降現象的理由，可舉出由于電子和空穴的擴散距離的差異所引起的電子向p型氮化物半導體層的溢流(overflow)。另外，還可舉出由于載流子在多重量子阱結構的有源層的厚度方向上沒有均勻地分配而局部存在于有源層的p型氮化物半導體層一側，使得該部分的載流子密度局部地升高，所以光效下降現象增強。

但是，近些年來，由于在LED照明等用途中，以大電流密度驅動的氮化物半導體發光二極管元件的需要不斷提高，所以對即使在以大電流密度驅動的情況下，也能夠抑制由光效下降現象引起的發光效率降低的氮化物半導體發光二極管元件的期望強烈。

鑒于上述事實，本發明的目的在于提供在向有源層注入了大電流密度的電流的情況下，能夠抑制發光效率的降低的氮化物半導體發光二極管元件。

根據本發明的第1方案，提供氮化物半導體發光二極管元件，包括：n型氮化物半導體層；p型氮化物半導體層；和設置在n型氮化物半導體層和p型氮化物半導體層之間的有源層，有源層具有包含量子阱層和與p型氮化物半導體層的阻擋層相連的多重量子阱結構，阻擋層由AlGaN層和GaN層的二層結構構成，阻擋層的AlGaN層與量子阱層的p型氮化物半導體層一側相連，AlGaN層中的Al原子的含量為10原子％以上。

這里，在本發明第1方案的氮化物半導體發光二極管元件中，AlGaN層的厚度優選為1nm以上4nm以下。

根據本發明的第2方案，能夠提供氮化物半導體發光二極管元件，包括：n型氮化物半導體層；p型氮化物半導體層；和設置在n型氮化物半導體層和p型氮化物半導體層之間的有源層，有源層具有包含量子阱層、包含與量子阱層的n型氮化物半導體層一側相連的InGaN層的第1阻擋層、以及包含與量子阱層的p型氮化物半導體層一側相連的AlGaN的第2阻擋層的多重量子阱結構。

這里，在本發明第2方案的氮化物半導體發光二極管元件中，第1阻擋層的InGaN層的厚度優選為1nm以上4nm以下。

另外，在本發明第2方案的氮化物半導體發光二極管元件中，優選量子阱層包含In，第1阻擋層的InGaN層中的In原子的含量少于量子阱層中的In原子的含量。

另外，在本發明第2方案的氮化物半導體發光二極管元件中，優選第1阻擋層的InGaN層中的In原子的含量為量子阱層中的In原子的含量的0.3倍以上0.7倍以下。

另外，在本發明第2方案的氮化物半導體發光二極管元件中，優選第2阻擋層AlGaN層的厚度為1nm以上4nm以下。

根據本發明的第3方案，能夠提供氮化物半導體發光二極管元件，包括：n型氮化物半導體層；p型氮化物半導體層；和設置在n型氮化物半導體層和p型氮化物半導體層之間的有源層，有源層具有包含量子阱層、以及與p型氮化物半導體層相連的阻擋層的多重量子阱結構，阻擋層由AlGaN層和GaN的二層結構構成，阻擋層的AlGaN層與量子阱層的p型氮化物半導體層一側相連，AlGaN層包含Mg和In中的至少一種。

這里，在本發明第3方案的氮化物半導體發光二極管元件中，優選AlGaN層的Mg濃度為1×10¹⁸/cm³以上1×10²⁰/cm³以下。

另外，在本發明第3方案的氮化物半導體發光二極管元件中，優選AlGaN層的In原子的含量為0.01原子％以上5原子％以下。