[发明专利]氮化物系半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物系半导体发光器件。

背景技术

在下述非专利文献1中记载有：使用具有半极性主面的GaN衬底的LED(发光二极管)。上述文献中记载有以下内容等：该LED在以(11-22)面为主面的GaN衬底上形成，具有由InGaN/GaN构成的单量子阱结构的发光层，且发光波长为600nm。

在下述非专利文献2中记载有：使用具有半极性主面的GaN衬底的LD(激光二极管)。上述文献记载有以下内容等：该LD在以(10-1-1)面为主面的GaN衬底上形成，具有由InGaN/GaN构成的多量子阱结构的发光层，且发光波长为405.9nm(蓝紫色)。

现有技术文献

非专利文献1：Mitsuru FUNATO等，“Blue，Green，and Amber InGaN/GaN Light-Emitting Diodes onSemipolar{11-22}GaN Bulk Substrates”，Japanese Journalof Applied Physics，第45卷，第26期，2006，第L659-L662页

非专利文献2：Anurag TYAGI等，“Semipolar(10-1-1)InGaN/GaN Laser Diodes on Bulk GaN Substrates”，Japanese Journal of Applied Physics，第46卷，第19期，2007，第L444-L445页

发明内容

作为氮化物系半导体发光器件，有在氮化稼(GaN)等氮化物系半导体衬底上形成包括发光层等的半导体层压体的半导体发光器件。在这样的氮化物系半导体发光器件中，在使用以c面为主面的GaN衬底的情况下，在发光层中会产生比较大的应变。因此，产生由压电极化造成的量子斯塔克效应，使电子及空穴空间分离，从而产生发光效率降低的问题。

为了抑制这样的由压电极化所造成的不良影响，已知有如上述非专利文献1及非专利文献2所记载的使用以半极性面为主面的GaN衬底来制作氮化物系半导体发光器件的方法。由此，能够抑制由压电极化所造成的发光效率的降低。

但是，根据发明者的见解，即使使用以半极性面为主面的GaN衬底，在具备具有InGaN阱层和包括GaN系半导体的势垒层的多量子阱结构的发光层的氮化物系半导体发光器件中，若阱层与势垒层的能带隙之差增大，则由于如以下所述的理由，有发光效率降低、驱动电压增高的异常情形。

即，若阱层与势垒层的能带隙之差增大，则阱层与势垒层的传导带的能带偏移增大。因此，若着眼于从n型半导体层向发光层移动的电子，则当电子到达最初的阱层时，移动至相邻的势垒层时必须超越的电位大。结果，电子难以移动至位于p型半导体层一侧的阱层。另一方面，阱层与势垒层的价电子带的能带偏移变得比传导带的能带偏移小。因此，从p型半导体层向发光层移动的电洞比较容易移动至位于n型半导体层一侧的阱层。

因此，在各阱层中，由于电子与电洞的注入密度不均匀，因此发光效率降低且驱动电压升高。

本发明鉴于这样的问题而完成，其目的在于提供一种氮化物系半导体发光器件，其使用以半极性面为主面的GaN衬底，即使阱层与势垒层的能带隙之差大，也能够抑制发光效率的降低与驱动电压的升高。

为了解决上述课题，本发明的氮化物系半导体发光器件，其特征在于，具备：GaN衬底，其包括六方晶系GaN半导体，并且具有与基准平面成有限角度的主面，其中上述基准平面与沿着该GaN半导体的c轴方向延伸的基准轴正交；n型氮化物系半导体层；p型氮化物系半导体层；和发光层，其包括交替层压的多个阱层及多个势垒层；主面显示半极性；上述有限角度处于40度以上50度以下、及大于90度且130度以下的范围内；发光层设置于n型氮化物系半导体层与p型氮化物系半导体层之间；多个阱层分别包括InGaN  多个势垒层分别包括GaN系半导体；多个阱层各自的带隙能与多个势垒层中与各个阱层相邻的势垒层的带隙能之差为0.7eV以上；多个阱层各自的压电极化的方向是从n型氮化物系半导体层朝向p型氮化物系半导体层的方向。