[发明专利]氮化物半导体发光元件

说明书

氮化物半导体发光元件具备发光元件结构部，该发光元件结构部具有至少包含n型层、活性层及p型层的多个氮化物半导体层。活性层具有量子阱结构，该量子阱结构包含至少1个由GaN系半导体构成的阱层，阱层中，n型层侧的第1面与p型层侧的第2面之间的最短距离在相对于所述氮化物半导体层的层叠方向垂直的平面内变动，从发光元件结构部射出的光的峰值发光波长短于354nm。

技术领域

本发明涉及具有由GaN系半导体构成的发光层的氮化物半导体发光元件。

背景技术

以往，通过载流子(电子及空穴)的再结合而产生发光的发光层由InGaN系半导体构成的氮化物半导体发光元件广泛普及。

然而，发光层由GaN系半导体构成的氮化物半导体发光元件、或者发光层由AlGaN系半导体构成的氮化物半导体发光元件存在发光效率低的问题，而成为普及的障碍。需要说明的是，半导体发光元件的发光效率以所注入的电子转换成光子的比例的量子效率的形式体现，将着眼于在发光元件的内部所产生的光子的比例称为内部量子效率，将着眼于放出至发光元件的外部的光子的比例称为外部量子效率。

具体地说明上述问题。图8是表示氮化物半导体发光元件的峰值发光波长与外部量子效率的关系的曲线图。需要说明的是，图8是非专利文献1中所记载的曲线图，汇总了各个企业、研究机构在学术论文等中所报告的数据。另外，图8的曲线图的横轴为峰值发光波长，纵轴为外部量子效率。另外，在图8中，为了方便附图的说明，对于非专利文献1中记载的曲线图，添加示出了表示点整体的倾向的曲线，其并非是严格的近似曲线。

如图8所示，峰值发光波长为300nm以上且350nm以下的氮化物半导体发光元件与周围的峰值发光波长相比，外部量子效率局部地变低。另外，峰值发光波长为285nm以下的氮化物半导体发光元件，随着峰值发光波长变短而外部量子效率急剧地变低。一般而言，峰值发光波长为300nm以上且350nm以下的氮化物半导体发光元件是发光层由AlGaN系半导体或由GaN系半导体构成的氮化物半导体发光元件，峰值发光波长为285nm以下的氮化物半导体发光元件是发光层由AlGaN系半导体构成的氮化物半导体发光元件。

关于发光层由AlGaN系半导体构成的氮化物半导体发光元件，根据本申请发明人等的潜心研究得知，可通过利用Ga的偏析来提高发光强度而提高外部量子效率(参照专利文献1)。该Ga的偏析是指，在III-V族半导体的AlGaN中，Al与Ga一起进入结晶结构中的III族位点而被配置时，在相对于半导体层的成长方向垂直的平面内，局部地形成Ga的比例大(Al的比例少)的区域。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6194138号公报

非专利文献

非专利文献1：Michael Kneissl，″A Brief Review of III-Nitride UV EmitterTechnologies and Their Applications″，III-Nitride Ultraviolet Emitters，Chapter1，2016

发明内容

发明所要解决的课题

然而，发光层由GaN系半导体构成的氮化物半导体发光元件与发光层由AlGaN系半导体构成的氮化物半导体发光元件不同，由于在III族位点只配置Ga，因此不会发生偏析，无法利用与专利文献1同样的原理来提高外部量子效率，因此成为问题。

因此，本发明提供一种外部量子效率升高了的氮化物半导体发光元件，其具有由GaN系半导体构成的发光层。

用于解决课题的手段