[发明专利]半导体发光元件

说明书

半导体发光元件(100)具备：GaN衬底(11)；被配置在GaN衬底(11)的上方且包括第1导电型的氮化物系半导体的第1半导体层(12)；被配置在第1半导体层(12)的上方且包括含有Ga或In的氮化物系半导体的活性层(15)；被配置在活性层(15)的上方且包括至少含有Al的氮化物系半导体的电子阻挡层(18)；以及被配置在电子阻挡层(18)的上方且包括与第1导电型不同的第2导电型的氮化物系半导体的第2半导体层(19)，电子阻挡层(18)具有：Al组成比以第1变化率来变化的第1区域；以及被配置在第1区域和第2半导体层(19)之间，Al组成比以第2变化率来变化的第2区域，在第1区域以及第2区域中，Al组成比针对从活性层(15)朝向第2半导体层(19)的方向为单调增加，第2变化率比第1变化率大。

技术领域

本公开涉及半导体发光元件。

背景技术

通过将比LED发光强度高的半导体激光元件用作光源，来提高亮度的车载激光前照灯光源曾经受到关注。

作为在车载前照灯光源中所使用的半导体激光元件，需要一种在波长450nm范围内，即使以85℃的高温进行瓦特级的高输出工作，也能够进行几千个小时以上的长期间工作的超高输出蓝色半导体激光元件。

只要能够以这种超高输出的蓝色激光来激励荧光体来得到黄色光，就能够得到全体为白色的超高输出光源。

为了实现这种高可靠性的超高输出半导体激光元件，则需要尽可能地抑制激光振动动作中的自身发热。为此，在超高输出半导体激光元件中，需要实现低工作电流且低工作电压的超低功耗工作。

为了实现低工作电流，抑制即使在85℃的高温工作时，被注入到活性层的电子被热激励，而从活性层漏出到p型覆盖层的无效电流(即漏电流)的发生是重要的。

关于抑制漏电流的发生，如专利文献1以及2所示，在p型覆盖层与活性层之间，采用带隙比覆盖层高的电子阻挡层是有效的。只要采用这种构成，被注入到活性层的电子即使受到热激励，也很难超过带隙高的电子阻挡层，从而能够抑制漏电流的发生。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1日本特开2002-270971号公报

专利文献2国际公开第2017/195502号

例如，针对专利文献1所公开的半导体发光元件的结构，将利用图33来进行说明。图33是示出专利文献1中公开的半导体发光元件的层结构的模式图。图33的结构图(a)以及坐标图(b)分别示出专利文献1中公开的半导体发光元件的层叠结构以及能带结构。如图33所示，在专利文献1所公开的半导体发光元件中，活性层212被夹在n型层211与p型层213之间。在活性层212与上部覆盖层230之间配置p侧电子限制层228，该p侧电子限制层228相当于带隙比上部覆盖层230高的电子阻挡层。通过这种结构，即使在高温工作时，被注入到活性层212的电子由于AlGaN构成的p侧电子限制层228的能量垒，不容易向上部覆盖层230漏出。

接着，利用图34对专利文献2所公开的半导体发光元件进行说明。图34是示出专利文献2所公开的半导体发光元件的带隙分布的模式图。在专利文献2中，如图34所示，在由AlGaN构成的电子阻挡层418在活性层415侧的界面，其Al组成比逐渐变化。据此，在该界面形成的极化电场被分散到Al组成比发生变化的区域，通过电子阻挡层418的极化电场，而能带结构的变化减少，从而能够期待低工作电压化。

在此，若使电子阻挡层的n型覆盖层侧的Al组成比从活性层侧向p型覆盖层侧逐渐增大，则能够使极化电场与带隙逐渐发生变化。此时，只要能够使通过极化电场的价带的能带结构的变化与带隙的变化相抵消，从而，既能够抑制针对电子阻挡层的空穴的能量垒的增大，又能够使针对电子的能量垒増大。