JP2004200715A - ３−５族化合物半導体発光素子の発光効率向上方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３−５族化合物半導体発光素子の発光効率向上方法を提供する。
【解決手段】［１］ｐ型の層７として、一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０．０００１≦ｚ≦０．１０）で表され、かつｐ型ドーパントがドープされてなる３−５族化合物半導体を用いる。［２］複数のｐ型の層のうちｎ型の層３に最も近いｐ型の層として、一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０．０００１≦ｚ≦０．１０）で表される３−５族化合物半導体を用いる。［３］発光層として、その膜厚が５〜５００Åである層を用いる。［４］発光層５として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｃｄ及びＺｎの各元素の濃度が１０¹⁹ｃｍ^-3以下である層を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は３−５族化合物半導体発光素子の発光効率向上方法に関する。

従来、青色の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記すことがある。）として一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導体を用いたものが利用されている。該化合物半導体は直接遷移型であることから発光効率が高いこと、ＩｎＮ混晶比（ｘの値）により黄色から紫、紫外線領域までの波長で発光可能であることから特に短波長発光素子用材料として有用である。

発光素子の発光効率を高める方法として、発光層がｐ型とｎ型の半導体層の間に配置され、かつ発光層の両側に発光層よりも大きなエネルギーギャップを有する２つの層が接してなる構造、いわゆるダブルヘテロ構造を利用することが広く知られている。ダブルヘテロ構造の素子の性能はｐ型及びｎ型層の電気的特性及び結晶品質から大きな影響を受ける。特にｐ型の化合物半導体はｐ型ドーパントの活性化率が低いので、発光素子に実用上必要とされる１０¹⁸ｃｍ^-3以上の高いｐ型キャリア濃度を得るためには、１０¹⁹ｃｍ^-3程度又はそれ以上の高濃度にｐ型ドーパントをドープしなければならない。しかしながら、このような高濃度ドープを行なうことによって結晶品質の低下を招く場合があった。
また、該化合物半導体に一般的に用いられるｐ型ドーパントであるＭｇやＺｎ等の２族元素は結晶中で拡散する傾向が強く、またこれらのドーパントの原料は成長装置との反応性が高いため、接合界面での急峻なドーピングプロファイルを形成することが難しかった。
これらの原因により、該化合物半導体を用いて発光効率の高い発光素子を作製することが困難であるという問題があった。

本発明の目的は、３−５族化合物半導体発光素子の輝度、発光効率等を向上せしめる方法を提供することにある。

本発明者らは、これらの問題をみて３−５族化合物半導体を用いた発光素子について種々検討の結果、ｐ型の層として、特定のＡｌＮ混晶比を有する型３−５族化合物半導体を用いると、輝度、発光効率等を向上し得ることを見いだし本発明に至った。

すなわち、本発明は［１］ｐ型の層及びｎ型の層を有し、発光層が両層の間に配置され、発光層の両側に発光層よりも大きなバンドギャップを有する２つの層が接してなる積層構造を含む３−５族化合物半導体発光素子において、該ｐ型の層として、一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０．０００１≦ｚ≦０．１０）で表され、かつｐ型ドーパントがドープされてなる３−５族化合物半導体を用いることを特徴とする３−５族化合物半導体発光素子の発光効率向上方法を提供するものである。
また、本発明は［２］複数のｐ型の層のうちｎ型の層に最も近いｐ型の層として、一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０．０００１≦ｚ≦０．１０）で表される３−５族化合物半導体を用いることを特徴とする［１］記載の方法を提供するものである。
更に、本発明は［３］発光層として、その膜厚が５〜５００Åである層を用いることを特徴とする上記［１］又は［２］記載の方法、［４］発光層として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｃｄ及びＺｎの各元素の濃度が１０¹⁹ｃｍ^-3以下である層を用いることを特徴とする上記［１］〜［３］いずれかに記載の方法等を提供するものである。

本発明の、特定の範囲のＡｌＮ混晶比をもつｐ型化合物半導体層を用いると、輝度及び発光効率の向上した、発光素子が作製できるため、きわめて有用であり工業的価値が大きい。

以下、本発明を詳細に説明する。
３−５族化合物半導体の製造方法としては、分子線エピタキシー（以下、ＭＢＥと略記することがある。）法、有機金属気相成長（以下、ＭＯＶＰＥと略記することがある。）法、ハイドライド気相成長（以下、ＨＶＰＥと略記すことがある。）法などが用いられている。
このうちＭＯＶＰＥ法とは、常圧又は減圧中に置かれた基板を加熱して、３族元素を含む有機金属化合物と５族元素を含む原料を気相状態で供給して、基板上で熱分解反応をさせ、化合物半導体膜を成長させる方法である。該ＭＯＶＰＥ法は大面積であって均一で高品質な該３−５族化合物半導体を成長できる点で有用である。

ＭＯＶＰＥ法による本発明の発光素子用３−５族化合物半導体の製造には、以下のような原料を用いることができる。
３族原料としては、トリメチルガリウム［（ＣＨ₃ ）₃ Ｇａ、以下ＴＭＧと略記すことがある。］、トリエチルガリウム［（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ Ｇａ、以下ＴＥＧと略記すことがある。］等の一般式Ｒ₁ Ｒ₂ Ｒ₃ Ｇａ（ここでＲ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ は低級アルキル基を示す。）で表されるトリアルキルガリウム；トリメチルアルミニウム［（ＣＨ₃ ）₃ Ａｌ］、トリエチルアルミニウム［（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ Ａｌ、以下ＴＥＡと略記すことがある。］、トリイソブチルアルミニウム［（ｉ−Ｃ₄ Ｈ₉ ）₃ Ａｌ］等の一般式Ｒ₁ Ｒ₂ Ｒ₃ Ａｌ（ここでＲ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ は前記の定義と同じである。）で表されるトリアルキルアルミニウム；トリメチルアミンアラン［（ＣＨ₃ ）₃ Ｎ：ＡｌＨ₃ ］；トリメチルインジウム［（ＣＨ₃ ）₃ Ｉｎ、以下ＴＭＩと略記すことがある。］、トリエチルインジウム［（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ Ｉｎ］等の一般式Ｒ₁ Ｒ₂ Ｒ₃ Ｉｎ（ここでＲ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ は前記の定義と同じであ
る。）で表されるトリアルキルインジウム等が挙げられる。これらは単独又は混合して用いられる。

次に、５族原料としては、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、１、１−ジメチルヒドラジン、１、２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチルアミン、エチレンジアミンなどが挙げられる。これらは単独又は混合して用いられる。これらの原料のうち、アンモニアとヒドラジンは分子中に炭素原子を含まないため、半導体中への炭素の汚染が少なく好適である。

該３−５族化合物半導体に用いるｐ型ドーパントとして、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｈｇ、Ｂｅ等が挙げられるが、このなかでは低抵抗のｐ型の化合物半導体をつくりやすいＭｇが好ましい。
Ｍｇドーパントの原料としては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスｎ−プロピルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスｉ−プロピルシクロペンタジエニルマグネシウム等の一般式（ＲＣ₅ Ｈ₄ ）₂ Ｍｇ（ここでＲは水素又は炭素数１以上４以下の低級アルキル基を示す。）で表される有機金属化合物が適当な蒸気圧を有するために好適に用いられる。

該３−５族化合物半導体に用いるｎ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏが用いられる。この中で、低抵抗のｎ型の化合物半導体がつくりやすく、原料純度の高いものが得られるＳｉが好ましい。Ｓｉドーパントの原料としては、シラン（ＳｉＨ₄ ）、ジシラン（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）などが用いられる。
結晶成長用基板としては、サファイア、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＣ、スピネル（ＭｇＡｌ₂ Ｏ₄ ）、ＮＧＯ（ＮｄＧａＯ₃ ）等が好ましいが、特にサファイア基板が透明かつ大面積で良好な結晶が得られるため好ましい。

本発明の発光素子用３−５族化合物半導体の層構造の例を図１に示す。以下、図１を用いて説明する。
本発明の発光素子用３−５族化合物半導体の積層構造は、ｎ型の層３及びｐ型の層７を有し、発光層５が両層の間に配置され、発光層の両側に発光層よりも大きなバンドギャップを有する２つの層が接してなる構造、いわゆるダブルヘテロ構造である。ダブルヘテロ構造は注入電荷を発光層に閉じ込める効果があるため、発光効率を高くできるので有用である。

本発明において、ｐ型の層７が、一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０．０００１≦ｚ≦０．１０）で表される３−５族化合物半導体であり、かつｐ型ドーパントがドープされてなることを特徴とする。これにより、発光素子の輝度及び発光効率を向上させることができる。これはＡｌＮを混晶成分に入れ、かつ特定の低濃度とすることにより接合界面での急峻なドーピングプロファイルが得られるためであると考えられる。
なお、一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０．０００１≦ｚ≦０．１０）で表される３−５族化合物半導体において、０．０００１≦ｚ≦０．１０であることを、ＡｌＮ混晶比が０．０１％以上１０％以下と記すことがある。ｘ、ｙの値についても、同様にしてそれぞれＩｎＮ混晶比、ＧａＮ混晶比の表現で記すことがある。

ＡｌＮ混晶比は好ましくは０．０５％以上５％以下、更に好ましくは０．１％以上３％以下である。
ＡｌＮ混晶比が０．０１％未満では、本発明の効果を充分に得ることができない。また、ＡｌＮ混晶比が１０％を超えると、バンドギャップが大きくなって高いキャリア濃度のｐ型結晶を得ることが困難になるので好ましくない。
本発明の発光素子用３−５族化合物半導体においては、基板１との格子不整合を緩和させるためにバッファー層２をまず成長し、次に成長の容易さから通常ｎ型の層３を成長し、その上方に発光層５、さらに発光層の上方にｐ型層７を成長することが好ましい。ＬＥＤの基本的構造としては、ｎ型層３、発光層５及びｐ型層の７で充分であるが、発光層とｎ型層及び／又はｐ型層の間にノンドープ層又は低濃度ドープ層をおくことにより発光効率を向上できる場合がある。図１の場合、層４、６がこれに対応する。

本発明の発光素子用３−５族化合物半導体において、効率良く発光層に電荷を閉じ込めるためには、発光層に接する２つの層のバンドギャップは発光層のバンドギャップより大きいことを特徴とし、具体的には０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。さらに好ましくは０．３ｅＶ以上である。

図１では、ｐ型の層は１層であるが、ドーパントの濃度、３族元素の組成比等が異なる複数の層からなる積層構造であってもよい。ただし、本発明におけるＡｌＮを混晶成分に含むｐ型ドーパントをドープしたｐ型の層は、接合界面での急峻なドーピングプロファイルが得られると考えられるため、該積層構造のなかでもｎ型の層に近い場合に本発明の効果が顕著である。
本発明におけるｐ型ドーパントをドープしたｐ型の層の層厚は、３０Å以上５μｍ以下が好ましい。該層の層厚が３０Åよりも小さいと、本発明の効果が顕著でなく、５μｍより大きいと成長に時間がかかり実用的でない。更に好ましい層厚の範囲は、１００Å以上３μｍ以下、特に好ましくは２００Å以上１μｍ以下である。

本発明の発光素子用３−５族化合物半導体に用いられる発光層としては、Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導体が有用である。
Ａｌを含むものは酸素等の不純物を取り込みやすく、発光層として用いた場合、発光効率が下がる場合がある。このような場合には、発光層としてはＡｌを含まない一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表されるものを利用することが好ましい。
上記Ａｌを含まない一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ｎで表される３−５族化合物半導体からなる発光層の中でも、ＩｎＮ混晶比が１０％以上のものは、バンドギャップを可視部にできるために表示用途に特に有用である。また、ＩｎＮ混晶比が１０％未満のものはバンドギャップを紫外線領域にできるため紫外線発光素子用途に特に有用である。

該化合物半導体の格子定数は、組成により大きく変化する。特にＩｎＮの格子定数はＧａＮ又はＡｌＮに対して約１２％又はそれ以上大きい。このため、該化合物半導体の各層の組成によっては、層と層との間の格子定数に大きな差が生じることがある。大きな格子不整合がある場合、結晶に欠陥が生じる場合があり、結晶品質を低下させる原因となる。格子不整合による欠陥の発生を抑えるためには、格子不整合による歪みの大きさに応じて層の厚さを小さくしなければならない。好ましい厚さの範囲は歪みの大きさに依存する。

Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｙ＋ｚ＝１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導体上にＩｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．１≦ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１）で表される３−５族化合物半導体を積層する場合、Ｉｎを含む層の好ましい厚さは５Å以上５００Å以下であり、更に好ましくは５Å以上９０Å以下である。Ｉｎを含む層の厚さが５Åより小さい場合、発光効率が充分でなくなる。また５００Åより大きい場合、欠陥が発生し、やはり発光効率が充分でなくなる。更に好ましい厚みの範囲は５Å以上９０Å以下である。

また、発光層の層厚を小さくすることで、電荷を高密度に発光層に閉じ込めることができるため、発光効率を向上させることができる。このため、格子定数の差が上記の例よりも小さい場合でも、発光層の好ましい厚さは５Å以上５００Å以下であり、更に好ましくは５Å以上９０Å以下である。発光層の厚さが５Åより小さい場合、発光効率が充分でなくなる。また５００Åより大きい場合、やはり発光効率が充分でなくなる。
発光層は、発光層として機能する複数の層からなる層であってもよい。具体的に複数の層からなる層が発光層として機能する例としては、２つ以上の発光層がこれよりバンドギャップの大きい層と積層されている構造が挙げられる。

発光層に不純物をドープすることで、発光層のバンドギャップとは異なる波長で発光させることができる。これは不純物からの発光であるため、不純物発光とよばれる。不純物発光の場合、発光波長は発光層の３族元素の組成と不純物元素により決まる。この場合、発光層のＩｎＮ混晶比は５％以上が好ましい。ＩｎＮ混晶比が５％より小さい場合、発光する光はほとんど紫外線であり、充分な明るさを感じることができない。ＩｎＮ混晶比を増やすにつれて発光波長が長くなり、発光波長を紫から青、緑へと調整できる。
不純物発光に適した不純物としては、２族元素が好ましい。２族元素のなかでは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄをドープした場合、発光効率が高いので好適である。特にＺｎが好ましい。これらの元素の濃度は、１０¹⁸〜１０²²ｃｍ^-3が好ましい。発光層はこれらの２族元素とともにＳｉ又はＧｅを同時にドープしてもよい。Ｓｉ、Ｇｅの好ましい濃度範囲は１０¹⁸〜１０²²ｃｍ^-3である。

不純物発光の場合、一般に発光スペクトルがブロードになり、注入電荷量が増すにつれて発光スペクトルがシフトしたり、バンド端発光のピークが現われてくるなど好ましくない発光特性を有しており、また発光効率を高くすることが難しい。このため、高い色純度が要求される場合や狭い波長範囲に発光パワーを集中させることが必要な場合、又は高い発光効率の素子が必要な場合にはバンド間発光を利用する方が有利である。バンド間発光による発光素子を実現するためには、発光層に含まれる不純物の量を低く抑えなければならない。具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｃｄ及びＺｎの各元素について、いずれもその濃度が１０¹⁹ｃｍ^-3以下が好ましく、更に好ましくは１０¹⁸ｃｍ^-3以下である。

バンド間発光の場合、発光色は発光層の３族元素の組成で決まる。可視部で発光させる場合、ＩｎＮ混晶比は１０％以上が好ましい。ＩｎＮ混晶比が１０％より小さい場合、発光する光はほとんど紫外線であり、充分な明るさを感じることができない。ＩｎＮ混晶比が増えるにつれて発光波長が長くなり、発光波長を紫から青、緑へと調整できる。

発光層がＩｎを含む場合、熱的な安定性が充分でなく、結晶成長中、又は半導体プロセスで劣化を起こす場合がある。このような発光層の劣化を防止する目的のために発光層の上に、これに接してＩｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導体からなる保護層を形成することが有効である。充分な保護機能をもたせるためには、保護層のＩｎＮ混晶比は１０％以下が好ましく、ＡｌＮ混晶比は５％以上が好ましい。更に好ましくはＩｎＮ混晶比が５％以下、ＡｌＮ混晶比が１０％以上である。

保護層の成長温度は、発光層の成長温度と同じか、発光層の成長温度よりも低いことが好ましいが、成長操作の煩雑さを避けるために、発光層と同じ温度で成長するのが更に好ましい。発光層の成長温度よりも高い温度では保護機能が充分でなくなるので好ましくない。
保護層の導電性は、ｐ型であることが電気的特性の面からは好ましい。しかし、不純物を高濃度にドープすることにより保護層の結晶性が低下し、発光効率の低下を招く場合がある。このような場合、保護層に含まれる不純物の濃度は低く抑える必要がある。保護層中の好ましい不純物濃度は、１０¹⁹ｃｍ^-3以下、更に好ましくは１０¹⁸ｃｍ^-3以下、特に好ましくは１０¹⁷ｃｍ^-3以下である。
保護層の膜厚は１０Å以上１μｍ以下が好ましい。保護層の膜厚が１０Åより小さいと充分な保護効果が得られない。また１μｍより大きい場合には発光効率が減少するので好ましくなく、更に好ましくは、５０Å以上５０００Å以下である。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
ＭＯＶＰＥ法により図１に示す構造の３−５族化合物半導体を作製し、これから発光素子を作製した。
基板はサファイアＣ面を鏡面研磨したものを有機洗浄して用いた。成長は低温成長バッファー層を用いる２段階成長法によった。基板温度５５０℃で、水素をキャリアガスとし、ＴＭＧとアンモニアを供給して膜厚５００ÅのＧａＮのバッファー層２を形成した。次に基板温度を１１００℃まで上げ、該バッファー層２の上に、ＴＭＧ、アンモニア、及びシランガスとを供給して、Ｓｉをドープしたｎ型キャリア濃度１×１０¹⁹／ｃｍ³ 、膜厚約３μｍのＧａＮ層３を成長し、更に同じ温度にてＴＭＧ、アンモニアを供給して、ノンドープのＧａＮ層４を１５００Å成長した。

次に、基板温度を７８５℃まで下げ、キャリアガスを窒素に換え、ＴＥＧ、ＴＭＩ及びアンモニアをそれぞれ０．０４ｓｃｃｍ、０．０８ｓｃｃｍ、４ｓｌｍ供給して、発光層であるＩｎ_0.3 Ｇａ_0.7 Ｎ層５を７０秒間成長した。更に、同じ温度にてＴＥＧ、ＴＥＡ及びアンモニアをそれぞれ０．０３２ｓｃｃｍ、０．００８ｓｃｃｍ、４ｓｌｍ供給して、保護層であるＧａ_0.8 Ａｌ_0.2 Ｎ層６を１０分間成長した。

ただし、ｓｃｃｍ及びｓｌｍは気体の流量の単位で、１ｓｃｃｍは１分当たり標準状態で１ｃｃの体積を占める重量の気体が流れていることを示し、１ｓｌｍは１０００ｓｃｃｍである。
なおこの２層の層厚に関しては、同一の条件で更に長い時間成長させたＩｎ_0.3 Ｇａ_0.7 Ｎ層、Ｇａ_0.8 Ａｌ_0.2 Ｎ層の厚さから求めた成長速度が４３Å／分、３０Å／分であるので、上記成長時間から求められる層厚はそれぞれ５０Å、３００Åと計算できる。

この後、温度を１１００℃まで上げ、ＴＭＧ、ＴＥＡ、Ｃｐ₂ Ｍｇ、及びアンモニアを供給してＭｇをドープしたＧａ_1-x Ａｌ_x Ｎを５０００Å成長した。ＴＥＡとＴＭＧの供給比から求めたＡｌＮの混晶比（ｘ）は、０．４％である。
以上により作製した３−５族化合物半導体試料を反応炉から取り出したのち、窒素中で８００℃、２０分アニール処理を施した。こうして得た試料に常法により電極を形成し、ＬＥＤとした。ｐ電極としてＮｉ−Ａｕ合金、ｎ電極としてＡｌを用いた。このＬＥＤに順方向に電流を流したところ、明瞭な青色発光を示した。２０ｍＡでの効率は２．２％であった。

実施例２
ＡｌＮの混晶比が０．４％のかわりに、０．６％としたＭｇをドープしたＧａ_1-x Ａｌ_x Ｎを成長したことを除いては実施例１と同様にしてＬＥＤを作製した。これに電流を流したところ、明瞭な青色の発光が認められ、２０ｍＡでの発光効率は２．６％であった。

比較例１
ＡｌＮの混晶比が０．４％のかわりに、ＡｌＮを含まないＭｇをドープしたＧａＮ層を成長したことを除いては実施例１と同様にして、比較用のＬＥＤを作製した。これに電流を流したところ、青色の発光が認められたが、２０ｍＡでの発光効率は１．５％であった。
図２に、実施例２と比較例１の発光素子の発光効率の順方向電流依存性を示す。実施例２によって作製した試料は、低電流域で発光効率が飛躍的に向上していることがわかるが、これは、本発明のＡｌＮ混晶をふくむｐ層を用いることにより成長初期界面のｐ型キャリア濃度の立ち上がりが急峻になった結果と解釈できる。

本発明の実施例１に関わる発光素子用３−５族化合物半導体の構造を示す図。 実施例２と比較例１の発光素子の、電流と発光効率の関係を示す図。

符号の説明

１ 基板
２ バッファー層
３ ｎ型の層
４ ノンドープ層
５ 発光層
６ ノンドープ層（保護層）
７ ｐ型の層

Claims (4)

1. ｐ型の層及びｎ型の層を有し、発光層が両層の間に配置され、発光層の両側に発光層よりも大きなバンドギャップを有する２つの層が接してなる積層構造を含む３−５族化合物半導体発光素子において、該ｐ型の層として、一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０．０００１≦ｚ≦０．１０）で表され、かつｐ型ドーパントがドープされてなる３−５族化合物半導体を用いることを特徴とする３−５族化合物半導体発光素子の発光効率向上方法。
2. 複数のｐ型の層のうちｎ型の層に最も近いｐ型の層として、一般式Ｉｎ_x Ｇａ_y Ａｌ_z Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０．０００１≦ｚ≦０．１０）で表される３−５族化合物半導体を用いることを特徴とする請求項１記載の発光効率向上方法。
3. 発光層として、その膜厚が５〜５００Åである層を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の発光効率向上方法。
4. 発光層として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｚｎ及びＣｄの各元素の濃度がいずれも１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下である層を用いることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の発光効率向上方法。

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