[发明专利]氮化镓基化合物半导体发光器件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是基于35U.S.C.§111(a)提交的申请，根据35U.S.C.§119(e)(1)，要求根据35U.S.C.§111(b)于2005年9月15日提交的临时申请No.60/716,970的优先权。

技术领域

本发明涉及一种氮化镓基化合物半导体发光器件。更具体地说，本发明涉及一种具有低驱动电压(Vf)且光输出效率优良的氮化镓基化合物半导体发光器件。

背景技术

近年来，GaN基化合物半导体材料作为用于短波长发光器件的半导体材料吸引了越来越多的注意力。通过使用蓝宝石单晶、各种其它氧化物和III-V族化合物作为衬底且通过在衬底上应用金属有机气相化学反应方法(MOCVD)或分子束外延方法，制造GaN基化合物半导体。

GaN基半导体材料的一个特性特征是，在横向方向上电流扩散很小。因此，电流仅仅被注入到电极正下方的半导体中，并且从发光层发射的光被电极阻隔，不能被输出。因此，透明电极通常用作这种类型发光器件中的正电极，通过正电极输出光。

根据现有技术的正电极具有通过使Ni或Co的氧化物与Au结合作为与p型半导体接触的接触金属而形成的层结构(例如，参见日本专利No.2,803,742)。近年来，通过使用具有较高电导率的金属氧化物例如ITO，已经最小化了接触金属的膜厚度，并且已经将提高透明度而不使用接触金属的层结构用作正电极(例如，参见日本未审查的实用新型公开No.6-38265)。

导电透明材料例如ITO的层具有高于例如Ni或Co的氧化物的层的透光率，并且可以形成为相对大的厚度。鉴于Ni或Co的氧化物具有约10至约50nm的膜厚度，将200nm至500nm的厚度用于ITO等的层。与Ni和Co相比，n型导电透明材料例如ITO由于其高透光率而可以提高光输出效率。然而，问题仍存在于，由于材料为n型，发生与p型半导体的高接触电阻。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种氮化镓基化合物半导体发光器件，其解决上述问题，在光输出效率方面优良，并且仅仅需要很低的驱动电压(Vf)。

本发明提供以下发明内容。

(1)一种氮化镓基化合物半导体发光器件，包括在衬底上由氮化镓基化合物半导体形成和依次层叠的n型半导体层、发光层和p型半导体层，并且正电极和负电极被设置为分别与所述p型半导体层和所述n型半导体层接触，其中，p型杂质和氢原子共存于其中的区域存在于与所述正电极接触的所述p型半导体层中，并且所述正电极的至少与所述p型半导体层接触的部分由n型导电透光材料形成。

(2)根据上述(1)的氮化镓基化合物半导体发光器件，其中，在所述p型杂质和氢原子共存于其中的区域中的氢原子浓度与p型杂质浓度之比为1/10至2/1。

(3)根据上述(2)的氮化镓基化合物半导体发光器件，其中，在所述p型杂质和氢原子共存于其中的区域中的氢原子浓度与p型杂质浓度之比为1/5至1.5/1。

(4)根据上述(3)的氮化镓基化合物半导体发光器件，其中，在所述p型杂质和氢原子共存于其中的区域中氢原子浓度与p型杂质浓度彼此基本上相等。

(5)根据上述(1)至(4)中任何一项的氮化镓基化合物半导体发光器件，其中，所述p型杂质和氢原子共存于其中的区域的厚度是与所述正电极接触的所述整个p型半导体层的厚度的至少40％。

(6)根据上述(5)的氮化镓基化合物半导体发光器件，其中，所述p型杂质和氢原子共存于其中的区域的厚度是与所述正电极接触的所述整个p型半导体层的厚度的至少70％。

(7)根据上述(1)至(6)中任何一项的氮化镓基化合物半导体发光器件，其中，所述n型导电透光材料是选自ITO、TiO₂、ZnO、Bi₂O₃、MgO、ZnAlO、ZnS和SnO₂的至少一种的材料。

(8)根据上述(7)的氮化镓基化合物半导体发光器件，其中，所述n型导电透光材料至少包含ITO。

(9)根据上述(1)至(8)中任何一项的氮化镓基化合物半导体发光器件，其中，所述正电极的由所述n型导电透光材料形成的部分的厚度为35nm至10μm。

(10)根据上述(9)的氮化镓基化合物半导体发光器件，其中，所述正电极的由所述n型导电透光材料形成的部分的厚度为100nm至1μm。

(11)一种灯，包括根据上述(1)至(10)中任何一项的氮化镓基化合物半导体发光器件。