[发明专利]半导体发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及由以氮化镓(GaN)为代表的III族氮化物构成的半导体发光元件。

背景技术

由于具有小型、廉价、高输出等良好的特征，因此，半导体激光器，除了通信、光盘等的IT技术以外，还在医疗、一部分的照明等广泛的技术领域中利用。近几年，特别是，对于激光显示器以及液晶背光灯等的显示装置的光源用途，利用了GAN系半导体激光器的波长450nm至540nm的半导体光源(半导体发光元件)的开发正在进展。

对于用于这样的显示装置的半导体发光元件，为了得到明确的图像，半导体发光元件的高光输出化是重要的。并且，为了实现显示装置的散热机构的简化以及低成本化，或者，为了提高半导体发光元件本身的可靠性，而需要低耗电化。

在半导体激光器等的半导体发光元件中，若降低阈值，则能够增加由同一注入电流值得到的光输出，能够实现高输出化及低电流化。据此，在半导体发光元件中，能够实现低耗电化。

得知的是，为了降低半导体激光器的阈值，而使被称为垂直光限制系数(Γv)的参数变大即可。并且，对于利用了一般制造的n型GaN衬底的III族氮化物半导体激光器，对光导层利用InGaN或GaN，对覆盖层利用折射率比它们低的AlGaN的情况多。

公开以下的情况，即，以垂直光限制系数Γv的提高为目的，为了使覆盖层低折射率化，例如，将折射率非常小的AlInN利用于n型覆盖层(非专利文献1)。并且，也试图以下的情况，即，在AlInN层中按照周期设置n－GaN层，在层叠方向上进行电传导(非专利文献2)。

(现有技术文献)

(非专利文献)

非专利文献1：E.Feltin,A.Castiglia,G.Cosendey,J.-F.Carlin,R.Butte,and N.Grandjean Proc.of CLEO/IQEC978-1-55752-869-8/09CTuY5,2009.

非专利文献2：R.Charash,H.Kim-Chauveau,J-M.Lamy,M.Akther,P.P.Maaskant,E.Frayssinet,P.de Mierry,A.D.Drager,J-Y.Duboz,A.Hangleiter,and B.Corbett,APPLIED PHYSICS LETTERS98,201112,2011.

发明内容

发明要解决的问题

在非专利文献1所公开的半导体发光元件中，为了n型覆盖层的低折射率化利用了AlInN。但是，AlInN的问题是，沿着层叠方向通过AlInN进行电子注入是困难的。

为了解决这样的问题，在非专利文献1的构造是，将薄的n型AlGaN层插入在光导层和AlInN覆盖层的中间，进行电子注入。但是，电子沿着横向通过AlGaN层，因此，电阻高，难以实现低电压元件。

另一方面，如非专利文献2，即使试图在AlInN层中按照周期设置n－GaN层，在层叠方向上进行电传导，也还没有得到实用水平的电特性。

并且，对于III族氮化物面发光激光器，正在研究利用了GaN和AlGaN的DBR。然而，存在的问题是，GaN和AlGaN中存在大的晶格常数差，因此，使Al组成变大来提高折射率差，使DBR的反射率变大是困难的。于是，正在研究将AlInN利用于DBR的低折射率层。但是，根据沿着层叠方向通过AlInN层进行电子注入是困难那样的问题，还没有将AlInN利用于DBR层的面发光激光器的报告。

鉴于所述问题，本公开提供一种半导体发光元件，有效地增加半导体发光元件的垂直光限制系数Γv，使振荡阈值电流降低，从而能够提高半导体发光元件的发光效率。

用于解决问题的手段

为了解决所述的问题，在本公开的半导体发光元件，其中，具备n型层、活性层以及p型层，所述n型层由III族氮化物半导体构成，n型层包括，将III族氮化物半导体A和III族氮化物半导体B反复层叠而成的半导体超晶格，在将III族氮化物半导体A以及III族氮化物半导体B的禁带宽度分别设为Eg(A)以及Eg(B)的情况下，成为Eg(A)＞Eg(B)，III族氮化物半导体A，由膜中所包含的氧(O)为1×10¹⁸cm^-3以上的AlInN构成，电流沿着半导体超晶格的层叠方向注入。

发明效果

根据本公开，有效地增加半导体发光元件的垂直光限制系数Γv，使振荡阈值电流降低，从而能够提高半导体发光元件的发光效率。

附图说明