窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体は直接遷移を有し、バンドギャップが１．９５ｅＶ−６ｅＶまで変化するため、発光ダイオード、レーザダイオード等、発光素子の材料として有望視されている。現在、この材料を用いた発光素子には、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体の上に、ｐ型ドーパントをドープした高抵抗なｉ型の窒化ガリウム系化合物半導体を積層したいわゆるＭＩＳ構造の青色発光ダイオードが知られている。
【０００３】ＭＩＳ構造の発光素子として、例えば特開平４−１０６６５号公報、特開平４−１０６６６号公報、特開平４−１０６６７号公報において、ｎ型ＧａＹＡｌ１−ＹＮの上に、ＳｉおよびＺｎをドープしたｉ型ＧａＹＡｌ１−ＹＮを積層する技術が開示されている。これらの技術によると、Ｓｉ、ＺｎをＧａＹＡｌ１−ＹＮにドープしてｉ型の発光層とすることにより発光素子の発光色を白色にすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技術のように、ｐ型ドーパントであるＺｎをドープし、さらにｎ型ドーパントであるＳｉをドープした高抵抗なｉ型ＧａＹＡｌ１−ＹＮ層を発光層とするＭＩＳ構造の発光素子は輝度、発光出力共低く、発光素子として実用化するには未だ不十分であった。
【０００５】従って本発明はこのような事情を鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、ｐ−ｎ接合の窒化ガリウム系化合物半導体を用いて発光素子の輝度、および発光出力を向上させようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、インジウムとガリウムを今む窒化物半導体層の発光層を備え、発光層にＳｉおよびＺｎをドープしてなることを特徴とする。特に、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、ＺｎとＳｉのドープされたインジウムとガリウムを含む窒化物半導体層の発光層を備える構造とすることにより、従来のＭＩＳ構造の発光素子は言うに及ばず、ダブルヘテロ構造の発光特性を飛躍的に改善することに成功したものである。
【０００７】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、ｎ型およびｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とは、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等、窒化ガリウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体に、ｎ型であれば例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ等のｎ型ドーパントをドープして、ｎ型特性を示すように成長した層をいい、ｐ型であれば例えばｚｎ、 Ｍｇ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ等のｐ型ドーパントをドープして、ｐ型特性を示すように成長した層をいう。ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体の場合はノンドープでもｎ型になる性質がある。また、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の場合、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層をさらに低抵抗化する手段として、我々が先に出願した特願平３−３５７０４６号に開示するアニーリング処理を行ってもよい。
【０００８】また、ＺｎおよびＳｉをドープした発光層は、好ましくは、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの組成式で示される。この組成式において、Ｘの値は、０＜Ｘ＜０．５の範囲に調整することが好ましい。この組成式の窒化物半導体層は、Ｘ値を０より多くすることにより、発光色はおよそ紫色領域となる。Ｘ値を増加するに従い発光色は短波長側から長波長側に移行し、Ｘ値が１付近で赤色にまで変化させることができる。しかしながら、Ｘ値が０．５以上では結晶性に優れたＩｎＧａＮが得られにくく、発光効率に優れた発光素子が得られにくくなるため、Ｘ値は０．５未満が好ましい。
【０００９】また、発光層であるインジウムとガリウムを含む窒化物半導体層に含まれるＺｎおよびＳｉの濃度は、両者とも１×１０１７／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３の範囲に調整することが好ましい。１×１０１７／ｃｍ３よりも少ないと十分な発光強度が得られにくく、１×１０２１／ｃｍ３よりも多いと、同じく発光強度が減少する傾向にある。さらに、Ｚｎ濃度よりもＳｉ濃度の方を多くすることによりＩｎＧａＮを好ましくｎ型とすることができる。
【００１０】
【作用】図１に、Ｚｎを１×１０１８／ｃｍ３ドープしたｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層と、Ｚｎを１×１０１９／ｃｍ３およびＳｉを５×１０１９／ｃｍ３ドープしたｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層とにＨｅ−Ｃｄレーザーを照射して、室温でフォトルミネッセンス（ＰＬ）を測定し、それらの発光強度を比較して示す。なお、ＺｎのみをドープしたＩｎＧａＮ層のスペクトル強度は実際の強度を１０倍に拡大して示している。この図に示すように、Ｚｎのみをドープしたｎ型ＩｎＧａＮのＰＬスペクトル（ｂ）、ＳｉおよびＺｎをドープしたｎ型ＩｎＧａＮのＰＬスペクトル（ａ）はいずれも４９０ｎｍにその主発光ピークを有する。しかしながら、その発光強度は（ａ）の方が１０倍以上大きい。これは、ＺｎをドープしたＩｎＧａＮに、さらにＳｉをドープすることによりドナー濃度が増え、ドナー・アクセプタのペア発光により発光強度が増大していると推察される。なぜなら、ノンドープのＩｎＧａＮは成長条件により電子キャリア濃度が、およそ１×１０１７／ｃｍ３〜１×１０２２／ｃｍ３ぐらいのｎ型を示す。これは、ある程度の数のドナーがノンドープの状態でＩｎＧａＮ中に残留していることを示している。そこで、このノンドープのＩｎＧａＮにＺｎをドープすると、前記残留ドナーと、ドープしたＺｎアクセプターとのドナー・アクセプターのペア発光が青色発光となって現れる。しかしながら、前記のように、残留ドナーによる電子キャリア濃度は１×１０１７〜１×１０２２／ｃｍ３ぐらいまで成長条件によりばらつき、再現性よく一定のドナー濃度のＩｎＧａＮを得ることは困難であった。そこで、新たにＳｉをドープしてこのドナー濃度を多くすると共に、安定して再現性よく一定のドナー濃度を得るのが、Ｓｉドープの効果である。実際、Ｓｉをドープすることにより、電子キャリア濃度がおよそ１×１０１８／ｃｍ３のものが２×１０１９／ｃｍ３まで１桁増加し、ドナー濃度が増加していることが判明した。従って、ドナーが増加した分だけドープするＺｎの量も増やすことができ、ドナー・アクセプタのペア発光の数が増加することにより青色発光強度が増大すると推察される。
【００１１】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体との間にインジウムとガリウムを含む窒化物半導体層を発光層とする半導体発光素子であって、発光層にＳｉとＺｎをドープすることにより、従来のＳｉとＺｎをドープしたｉ型ＧａＡｌＮを発光層とするＭＩＳ構造の発光素子に比して発光効率、および発光強度を、１００倍以上と格段に向上させることができる。
【００１２】
【実施例】以下有機金属気相成長法により、本発明の発光素子を製造する方法を述べる。
【００１３】［実施例１］
よく洗浄したサファイア基板を反応容器内にセットし、反応容器内を水素で十分置換した後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃まで上昇させサファイア基板のクリーニングを行う。
【００１４】続いて、温度を５１０℃まで下げ、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアとＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、サファイア基坂上にＧａＮよりなるバッファ層を約２００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００１５】バッファ層成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０３０℃まで上昇させる。１０３０℃になったら、同じく原料ガスにＴＭＧとアンモニアガス、ドーパントガスにシランガスを用い、Ｓｉを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたｎ型ＧａＮ層を４μｍ成長させる。
【００１６】ｎ型ＧａＮ層成長後、原料ガス、ドーパントガスを止め、温度を８００℃にして、キャリアガスを窒素に切り替え、原料ガスとしてＴＭＧとＴＭＩ（トリメチルインジウム）とアンモニア、ドーパントガスとしてシランガスとＤＥＺ（ジエチルジンク）とを用い、Ｓｉを５×１０１９／ｃｍ３、Ｚｎを１×１０１９／ｃｍ３ドープしたｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層を１００オングストローム成長させる。
【００１７】次に、原料ガス、ドーパントガスを止め、再び温度を１０２０℃まで上昇させ、原料ガスとしてＴＭＧとアンモニア、ドーパントガスとしてＣｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）とを用い、Ｍｇを２×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型ＧａＮ層を０．８μｍ成長させる。
【００１８】ｐ型ＧａＮ層成長後、基板を反応容器から取り出し、アニーリング装置にて窒素雰囲気中、７００℃で２０分間アニーリングを行い、最上層のｐ型ＧａＮ層をさらに低抵抗化する。
【００１９】以上のようにして得られたウエハーのｐ型ＧａＮ層、およびｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層の一部をエッチングにより取り除き、ｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ型ＧａＮ層と、ｎ型ＧａＮ層とにオーミック電極を設け、５００μｍ角のチップにカットした後、常法に従い発光ダイオードとしたところ、発光出力は２０ｍＡにおいて３００μＷ、輝度９００ｍｃｄ（ミリカンデラ）、発光波長４９０ｎｍであった。
【００２０】［実施例２］
実施例１において、ｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層のＳｉ濃度を２×１０２０／ｃｍ３、Ｚｎ濃度を５×１０１９／ｃｍ３とする他は、同様にして青色発光ダイオードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力３００μＷ、輝度９２０ｍｃｄ、発光波長４９０ｎｍであった。
【００２１】［実施例３］
実施例１において、ｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層のＳｉ濃度を５×１０１８／ｃｍ３、Ｚｎ濃度を１×１０１８／ｃｍ３とする他は、同様にして青色発光ダイオードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力２８０μＷ、輝度８５０ｍｃｄ、発光波長４９０ｎｍであった。
【００２２】［実施例４］
実施例１において、ｎ型ＩｎＧａＮのＩｎのモル比をＩｎ０．２５Ｇａ０．７５Ｎとする他は、同様にして青色発光ダイオードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力２５０μＷ、輝度１０００ｍｃｄ、発光波長５１０ｎｍであった。
【００２３】［比較例１］
実施例１において、Ｓｉをドープせず、Ｚｎ濃度１×１０１８／ｃｍ３のＺｎドープＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎを成長させる他は同様にして発光ダイオードとしたところ、２０ｍＡにおいて、発光出力１８０μＷ、輝度４００ｍｃｄでしかなく、発光波長は４９０ｎｍであった。
【００２４】［比較例２］
実施例１のＳｉ、Ｚｎドープｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層を成長させる工程において、原料ガスにＴＭＧ、アンモニア、ドーパントガスにシランガス、ＤＥＺを用いて、Ｓｉを１×１０１８／ｃｍ３とＺｎを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたｉ型ＧａＮ層を成長させる。ｉ型ＧａＮ層成長後、同様にしてｉ型ＧａＮ層の一部をエッチングし、ｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｎ型ＧａＮ層とｉ型ＧａＮ層とに電極を設けて、ＭＩＳ構造の発光ダイオードとしたところ、発光出力は２０ｍＡにおいて１μＷ、輝度０．１ｍｃｄしかなかった。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、インジウムとガリウムを含む窒化物半導体層の発光層を有し、その発光層にＳｉおよびＺｎをドープすることにより、従来のＭＩＳ構造の発光素子は言うに及ばず、ダブルヘテロ構造の発光素子であっても到底想像もできない、飛躍的に改善された発光効率と、発光強席を実現する。しかも、主発光波長はＩｎＧａＮ中のＩｎのモル比を変えることによって赤色から紫色まで自由に調節することができ、その産業上の利用価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＺｎのみをドープしたＩｎＧａＮ層（ｂ）と、ＺｎおよびＳｉをドープしたＩｎＧａＮ層（ａ）との室温でのフォトルミネッセンス強度を比較して示す図。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体は直接遷移を有し、バンドギャップが１．９５ｅＶ−６ｅＶまで変化するため、発光ダイオード、レーザダイオード等、発光素子の材料として有望視されている。現在、この材料を用いた発光素子には、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体の上に、ｐ型ドーパントをドープした高抵抗なｉ型の窒化ガリウム系化合物半導体を積層したいわゆるＭＩＳ構造の青色発光ダイオードが知られている。
【０００３】ＭＩＳ構造の発光素子として、例えば特開平４−１０６６５号公報、特開平４−１０６６６号公報、特開平４−１０６６７号公報において、ｎ型ＧａＹＡｌ１−ＹＮの上に、ＳｉおよびＺｎをドープしたｉ型ＧａＹＡｌ１−ＹＮを積層する技術が開示されている。これらの技術によると、Ｓｉ、ＺｎをＧａＹＡｌ１−ＹＮにドープしてｉ型の発光層とすることにより発光素子の発光色を白色にすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技術のように、ｐ型ドーパントであるＺｎをドープし、さらにｎ型ドーパントであるＳｉをドープした高抵抗なｉ型ＧａＹＡｌ１−ＹＮ層を発光層とするＭＩＳ構造の発光素子は輝度、発光出力共低く、発光素子として実用化するには未だ不十分であった。
【０００５】従って本発明はこのような事情を鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、ｐ−ｎ接合の窒化ガリウム系化合物半導体を用いて発光素子の輝度、および発光出力を向上させようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、インジウムとガリウムを今む窒化物半導体層の発光層を備え、発光層にＳｉおよびＺｎをドープしてなることを特徴とする。特に、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、ＺｎとＳｉのドープされたインジウムとガリウムを含む窒化物半導体層の発光層を備える構造とすることにより、従来のＭＩＳ構造の発光素子は言うに及ばず、ダブルヘテロ構造の発光特性を飛躍的に改善することに成功したものである。
【０００７】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、ｎ型およびｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とは、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等、窒化ガリウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体に、ｎ型であれば例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ等のｎ型ドーパントをドープして、ｎ型特性を示すように成長した層をいい、ｐ型であれば例えばｚｎ、 Ｍｇ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ等のｐ型ドーパントをドープして、ｐ型特性を示すように成長した層をいう。ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体の場合はノンドープでもｎ型になる性質がある。また、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の場合、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層をさらに低抵抗化する手段として、我々が先に出願した特願平３−３５７０４６号に開示するアニーリング処理を行ってもよい。
【０００８】また、ＺｎおよびＳｉをドープした発光層は、好ましくは、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの組成式で示される。この組成式において、Ｘの値は、０＜Ｘ＜０．５の範囲に調整することが好ましい。この組成式の窒化物半導体層は、Ｘ値を０より多くすることにより、発光色はおよそ紫色領域となる。Ｘ値を増加するに従い発光色は短波長側から長波長側に移行し、Ｘ値が１付近で赤色にまで変化させることができる。しかしながら、Ｘ値が０．５以上では結晶性に優れたＩｎＧａＮが得られにくく、発光効率に優れた発光素子が得られにくくなるため、Ｘ値は０．５未満が好ましい。
【０００９】また、発光層であるインジウムとガリウムを含む窒化物半導体層に含まれるＺｎおよびＳｉの濃度は、両者とも１×１０１７／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３の範囲に調整することが好ましい。１×１０１７／ｃｍ３よりも少ないと十分な発光強度が得られにくく、１×１０２１／ｃｍ３よりも多いと、同じく発光強度が減少する傾向にある。さらに、Ｚｎ濃度よりもＳｉ濃度の方を多くすることによりＩｎＧａＮを好ましくｎ型とすることができる。
【００１０】
【作用】図１に、Ｚｎを１×１０１８／ｃｍ３ドープしたｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層と、Ｚｎを１×１０１９／ｃｍ３およびＳｉを５×１０１９／ｃｍ３ドープしたｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層とにＨｅ−Ｃｄレーザーを照射して、室温でフォトルミネッセンス（ＰＬ）を測定し、それらの発光強度を比較して示す。なお、ＺｎのみをドープしたＩｎＧａＮ層のスペクトル強度は実際の強度を１０倍に拡大して示している。この図に示すように、Ｚｎのみをドープしたｎ型ＩｎＧａＮのＰＬスペクトル（ｂ）、ＳｉおよびＺｎをドープしたｎ型ＩｎＧａＮのＰＬスペクトル（ａ）はいずれも４９０ｎｍにその主発光ピークを有する。しかしながら、その発光強度は（ａ）の方が１０倍以上大きい。これは、ＺｎをドープしたＩｎＧａＮに、さらにＳｉをドープすることによりドナー濃度が増え、ドナー・アクセプタのペア発光により発光強度が増大していると推察される。なぜなら、ノンドープのＩｎＧａＮは成長条件により電子キャリア濃度が、およそ１×１０１７／ｃｍ３〜１×１０２２／ｃｍ３ぐらいのｎ型を示す。これは、ある程度の数のドナーがノンドープの状態でＩｎＧａＮ中に残留していることを示している。そこで、このノンドープのＩｎＧａＮにＺｎをドープすると、前記残留ドナーと、ドープしたＺｎアクセプターとのドナー・アクセプターのペア発光が青色発光となって現れる。しかしながら、前記のように、残留ドナーによる電子キャリア濃度は１×１０１７〜１×１０２２／ｃｍ３ぐらいまで成長条件によりばらつき、再現性よく一定のドナー濃度のＩｎＧａＮを得ることは困難であった。そこで、新たにＳｉをドープしてこのドナー濃度を多くすると共に、安定して再現性よく一定のドナー濃度を得るのが、Ｓｉドープの効果である。実際、Ｓｉをドープすることにより、電子キャリア濃度がおよそ１×１０１８／ｃｍ３のものが２×１０１９／ｃｍ３まで１桁増加し、ドナー濃度が増加していることが判明した。従って、ドナーが増加した分だけドープするＺｎの量も増やすことができ、ドナー・アクセプタのペア発光の数が増加することにより青色発光強度が増大すると推察される。
【００１１】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体との間にインジウムとガリウムを含む窒化物半導体層を発光層とする半導体発光素子であって、発光層にＳｉとＺｎをドープすることにより、従来のＳｉとＺｎをドープしたｉ型ＧａＡｌＮを発光層とするＭＩＳ構造の発光素子に比して発光効率、および発光強度を、１００倍以上と格段に向上させることができる。
【００１２】
【実施例】以下有機金属気相成長法により、本発明の発光素子を製造する方法を述べる。
【００１３】［実施例１］
よく洗浄したサファイア基板を反応容器内にセットし、反応容器内を水素で十分置換した後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃まで上昇させサファイア基板のクリーニングを行う。
【００１４】続いて、温度を５１０℃まで下げ、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアとＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、サファイア基坂上にＧａＮよりなるバッファ層を約２００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００１５】バッファ層成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０３０℃まで上昇させる。１０３０℃になったら、同じく原料ガスにＴＭＧとアンモニアガス、ドーパントガスにシランガスを用い、Ｓｉを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたｎ型ＧａＮ層を４μｍ成長させる。
【００１６】ｎ型ＧａＮ層成長後、原料ガス、ドーパントガスを止め、温度を８００℃にして、キャリアガスを窒素に切り替え、原料ガスとしてＴＭＧとＴＭＩ（トリメチルインジウム）とアンモニア、ドーパントガスとしてシランガスとＤＥＺ（ジエチルジンク）とを用い、Ｓｉを５×１０１９／ｃｍ３、Ｚｎを１×１０１９／ｃｍ３ドープしたｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層を１００オングストローム成長させる。
【００１７】次に、原料ガス、ドーパントガスを止め、再び温度を１０２０℃まで上昇させ、原料ガスとしてＴＭＧとアンモニア、ドーパントガスとしてＣｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）とを用い、Ｍｇを２×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型ＧａＮ層を０．８μｍ成長させる。
【００１８】ｐ型ＧａＮ層成長後、基板を反応容器から取り出し、アニーリング装置にて窒素雰囲気中、７００℃で２０分間アニーリングを行い、最上層のｐ型ＧａＮ層をさらに低抵抗化する。
【００１９】以上のようにして得られたウエハーのｐ型ＧａＮ層、およびｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層の一部をエッチングにより取り除き、ｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ型ＧａＮ層と、ｎ型ＧａＮ層とにオーミック電極を設け、５００μｍ角のチップにカットした後、常法に従い発光ダイオードとしたところ、発光出力は２０ｍＡにおいて３００μＷ、輝度９００ｍｃｄ（ミリカンデラ）、発光波長４９０ｎｍであった。
【００２０】［実施例２］
実施例１において、ｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層のＳｉ濃度を２×１０２０／ｃｍ３、Ｚｎ濃度を５×１０１９／ｃｍ３とする他は、同様にして青色発光ダイオードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力３００μＷ、輝度９２０ｍｃｄ、発光波長４９０ｎｍであった。
【００２１】［実施例３］
実施例１において、ｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層のＳｉ濃度を５×１０１８／ｃｍ３、Ｚｎ濃度を１×１０１８／ｃｍ３とする他は、同様にして青色発光ダイオードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力２８０μＷ、輝度８５０ｍｃｄ、発光波長４９０ｎｍであった。
【００２２】［実施例４］
実施例１において、ｎ型ＩｎＧａＮのＩｎのモル比をＩｎ０．２５Ｇａ０．７５Ｎとする他は、同様にして青色発光ダイオードを得たところ、２０ｍＡにおいて発光出力２５０μＷ、輝度１０００ｍｃｄ、発光波長５１０ｎｍであった。
【００２３】［比較例１］
実施例１において、Ｓｉをドープせず、Ｚｎ濃度１×１０１８／ｃｍ３のＺｎドープＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎを成長させる他は同様にして発光ダイオードとしたところ、２０ｍＡにおいて、発光出力１８０μＷ、輝度４００ｍｃｄでしかなく、発光波長は４９０ｎｍであった。
【００２４】［比較例２］
実施例１のＳｉ、Ｚｎドープｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層を成長させる工程において、原料ガスにＴＭＧ、アンモニア、ドーパントガスにシランガス、ＤＥＺを用いて、Ｓｉを１×１０１８／ｃｍ３とＺｎを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたｉ型ＧａＮ層を成長させる。ｉ型ＧａＮ層成長後、同様にしてｉ型ＧａＮ層の一部をエッチングし、ｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｎ型ＧａＮ層とｉ型ＧａＮ層とに電極を設けて、ＭＩＳ構造の発光ダイオードとしたところ、発光出力は２０ｍＡにおいて１μＷ、輝度０．１ｍｃｄしかなかった。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、インジウムとガリウムを含む窒化物半導体層の発光層を有し、その発光層にＳｉおよびＺｎをドープすることにより、従来のＭＩＳ構造の発光素子は言うに及ばず、ダブルヘテロ構造の発光素子であっても到底想像もできない、飛躍的に改善された発光効率と、発光強席を実現する。しかも、主発光波長はＩｎＧａＮ中のＩｎのモル比を変えることによって赤色から紫色まで自由に調節することができ、その産業上の利用価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＺｎのみをドープしたＩｎＧａＮ層（ｂ）と、ＺｎおよびＳｉをドープしたＩｎＧａＮ層（ａ）との室温でのフォトルミネッセンス強度を比較して示す図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、インジウムとガリウムを含む窒化物半導体層の発光層を備え、発光層にＳｉおよびＺｎをドープしてなる窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項１】 ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、インジウムとガリウムを含む窒化物半導体層の発光層を備え、発光層にＳｉおよびＺｎをドープしてなる窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【図１】
【特許番号】第２５６０９６３号
【登録日】平成８年（１９９６）９月１９日
【発行日】平成８年（１９９６）１２月４日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−７０８７３
【出願日】平成５年（１９９３）３月５日
【公開番号】特開平６−２６０６８０
【公開日】平成６年（１９９４）９月１６日
【早期審査対象出願】早期審査対象出願
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【参考文献】
【文献】 特開 平４−１０６６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開 平４−１０６６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開 平４−１０６６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開 平３−２５２１７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開 平４−２５２１７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開 平４−２３６４７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開 平４−１９９７５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開 昭５９−２２８７７６（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成８年（１９９６）９月１９日
【発行日】平成８年（１９９６）１２月４日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）３月５日
【公開番号】特開平６−２６０６８０
【公開日】平成６年（１９９４）９月１６日
【早期審査対象出願】早期審査対象出願
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【参考文献】
【文献】 特開 平４−１０６６５（ＪＰ，Ａ）
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【文献】 特開 平４−１０６６７（ＪＰ，Ａ）
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【文献】 特開 平４−２３６４７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開 平４−１９９７５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開 昭５９−２２８７７６（ＪＰ，Ａ）
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