[發(fā)明專利]氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780097121.4
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN111373552B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 平野光;長澤陽祐
• 申請（專利權(quán)）人: 日機(jī)裝株式會社
• 主分類號: H01L33/18
• 分類號: H01L33/18
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件具備發(fā)光元件結(jié)構(gòu)部，該發(fā)光元件結(jié)構(gòu)部具有至少包含n型層、活性層及p型層的多個氮化物半導(dǎo)體層。活性層具有量子阱結(jié)構(gòu)，該量子阱結(jié)構(gòu)包含至少1個由GaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的阱層，阱層中，n型層側(cè)的第1面與p型層側(cè)的第2面之間的最短距離在相對于所述氮化物半導(dǎo)體層的層疊方向垂直的平面內(nèi)變動，從發(fā)光元件結(jié)構(gòu)部射出的光的峰值發(fā)光波長短于354nm。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有由GaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的發(fā)光層的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。

背景技術(shù)

以往，通過載流子(電子及空穴)的再結(jié)合而產(chǎn)生發(fā)光的發(fā)光層由InGaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件廣泛普及。

然而，發(fā)光層由GaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件、或者發(fā)光層由AlGaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件存在發(fā)光效率低的問題，而成為普及的障礙。需要說明的是，半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光效率以所注入的電子轉(zhuǎn)換成光子的比例的量子效率的形式體現(xiàn)，將著眼于在發(fā)光元件的內(nèi)部所產(chǎn)生的光子的比例稱為內(nèi)部量子效率，將著眼于放出至發(fā)光元件的外部的光子的比例稱為外部量子效率。

具體地說明上述問題。圖8是表示氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的峰值發(fā)光波長與外部量子效率的關(guān)系的曲線圖。需要說明的是，圖8是非專利文獻(xiàn)1中所記載的曲線圖，匯總了各個企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)在學(xué)術(shù)論文等中所報告的數(shù)據(jù)。另外，圖8的曲線圖的橫軸為峰值發(fā)光波長，縱軸為外部量子效率。另外，在圖8中，為了方便附圖的說明，對于非專利文獻(xiàn)1中記載的曲線圖，添加示出了表示點(diǎn)整體的傾向的曲線，其并非是嚴(yán)格的近似曲線。

如圖8所示，峰值發(fā)光波長為300nm以上且350nm以下的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件與周圍的峰值發(fā)光波長相比，外部量子效率局部地變低。另外，峰值發(fā)光波長為285nm以下的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，隨著峰值發(fā)光波長變短而外部量子效率急劇地變低。一般而言，峰值發(fā)光波長為300nm以上且350nm以下的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件是發(fā)光層由AlGaN系半導(dǎo)體或由GaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，峰值發(fā)光波長為285nm以下的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件是發(fā)光層由AlGaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。

關(guān)于發(fā)光層由AlGaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，根據(jù)本申請發(fā)明人等的潛心研究得知，可通過利用Ga的偏析來提高發(fā)光強(qiáng)度而提高外部量子效率(參照專利文獻(xiàn)1)。該Ga的偏析是指，在III-V族半導(dǎo)體的AlGaN中，Al與Ga一起進(jìn)入結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的III族位點(diǎn)而被配置時，在相對于半導(dǎo)體層的成長方向垂直的平面內(nèi)，局部地形成Ga的比例大(Al的比例少)的區(qū)域。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第6194138號公報

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：Michael?Kneissl，″A?Brief?Review?of?III-Nitride?UV?EmitterTechnologies?and?Their?Applications″，III-Nitride?Ultraviolet?Emitters，Chapter1，2016

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

然而，發(fā)光層由GaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件與發(fā)光層由AlGaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件不同，由于在III族位點(diǎn)只配置Ga，因此不會發(fā)生偏析，無法利用與專利文獻(xiàn)1同樣的原理來提高外部量子效率，因此成為問題。

因此，本發(fā)明提供一種外部量子效率升高了的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其具有由GaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的發(fā)光層。

用于解決課題的手段