[发明专利]氮化物类半导体发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化物类半导体发光元件。

背景技术

专利文献1、2及非专利文献1中公开有一种GaN基板上设置有两层氮化物半导体层、该两层氮化物半导体层之间所设置的具有InGaN的单一量子阱结构的活性层的氮化物类半导体发光元件。记载于专利文献1的氮化物半导体发光元件具有：由n型氮化物半导体构成的n型包层；由p型氮化物半导体构成的p型包层；及设于该n型包层与p型包层之间且由至少含有In的氮化物半导体构成的活性层，并且，n型包层与p型包层均具有小于活性层的热膨胀系数，活性层具有单一量子阱结构(或多量子阱结构)，发出能量低于构成活性层的氮化物半导体的原带隙能量的光。记载于专利文献2的LED在GaN基板的{11-22}面上具有InGaN的单一量子阱结构。记载于专利文献3的氮化物半导体激光元件具备：包含由AlGaN构成的层的氮化物半导体层；形成于该氮化物半导体层上的含有由InGaN构成的层的活性层，并且，活性层具有单一量子阱结构(或多量子阱结构)，氮化物半导体层的生长面从GaN基板的c面倾斜。

专利文献1：日本特开平8-316528号公报

专利文献2：日本特开2009-71127号公报

非专利文献1：“Japanese Journal of Applied Physics”，Vol.45，No.26，2006，pp.L659-L662

发明内容

上述现有的氮化物半导体发光元件的发光波长的长波长化是通过增加设置于GaN基板上的InGaN阱层的In组分比而实现，但该In组分比的增加会导致InGaN阱层的应变也增大。并且，因该InGaN阱层的应变而产生的压电电场，导致向InGaN阱层注入载流子的效率受到影响。因此，本发明的目的在于提供一种提高向阱层注入载流子的效率的氮化物类半导体发光元件。

本发明的一个方面的氮化物类半导体发光元件，其特征在于，具备：基板，由六方晶系氮化镓类半导体构成；n型氮化镓类半导体区域，被设置于上述基板的主面上；单一量子阱结构的发光层，被设置于上述n型氮化镓类半导体区域上；以及p型氮化镓类半导体区域，被设置于上述发光层上，上述发光层被设置于上述n型氮化镓类半导体区域与上述p型氮化镓类半导体区域之间，上述发光层包含阱层和势垒层，上述阱层为InGaN，上述主面沿着从与上述六方晶系氮化镓类半导体的c轴方向正交的面以63度以上且80度以下或100度以上且117度以下的范围内的倾斜角倾斜的基准平面延伸。另外，优选的是，本发明的氮化物类半导体发光元件中，上述阱层中产生的压电极化的方向与从上述p型氮化镓类半导体区域朝向上述n型氮化镓类半导体区域的方向一致。

因此，基板的主面沿着从与基板的六方晶系氮化镓类半导体正交的c轴的面以63度以上80度以下或100度以上117度以下的范围内的倾斜角倾斜的基准平面延伸，因此与主面正交于c轴的情况相比，可降低阱层中产生的压电极化。此外，由于该倾斜角的范围有助于In取入，因此有利于可见光范围内发光波长较长的发光元件。并且，若阱层中产生的压电极化较小，则发光层的阱结构向载流子(尤其是电子)不易从阱脱离的方向应变，且阱越多对阱注入载流子(尤其是电子)的效率会越低，但由发光层的阱结构为单一量子阱结构，因此与多量子阱结构的情况相比，对阱层注入载流子(尤其是电子)的效率提高。

在本发明的一个方面的氮化物类半导体发光元件中，上述势垒层的带隙能量与上述阱层的带隙能量之差为0.7eV以上，上述发光层发出450nm以上且600nm以下的范围内的峰值波长的光。上述势垒层由例如GaN、InGaN、AlGaN、InAlGaN中任意种构成。由于阱层的带隙能量与势垒层的带隙能量之差为0.7eV以上，带隙能量之差较大，因此与多量子阱结构的情况相比发光层的电子的载流子(尤其是电子)注入效率提高的情况更为显著。此外，当发光层发出的光的峰值波长在450nm以上600nm以下的范围内时，阱层的带隙能量与势垒层的带隙能量之差较大，从而与多量子阱结构的情况相比发光层的电子的载流子(尤其是电子)注入效率提高的情况更为显著。