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公開番号2022117299
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-08-10
出願番号2021013913
出願日2021-01-29
発明の名称紫外線発光素子
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 33/06 20100101AFI20220803BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】外部量子効率の高い紫外線発光素子を提供する。
【解決手段】紫外線発光素子は、基板と、基板上に配置された第1導電型半導体層と、第1導電型半導体層上に配置された多重量子井戸構造と、多重量子井戸構造上に配置された第2導電型半導体層と、を備える。多重量子井戸構造は、AlxGa1-xN層(0.7≦x<1)とAlyGa1-yN層(y>x)が8周期以上200周期以下繰り返し積層した構造を有する。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項1】
基板と、
前記基板上に配置された第1導電型半導体層と、
前記第1導電型半導体層上に配置された多重量子井戸構造と、
前記多重量子井戸構造上に配置された第2導電型半導体層と、を備え、
前記多重量子井戸構造は、AlxGa1-xN層(0.7≦x<1)とAlyGa1-yN層(y>x)が8周期以上200周期以下繰り返し積層した構造を有する、紫外線発光素子。
続きを表示(約 970 文字)【請求項2】
前記多重量子井戸構造と前記第2導電型半導体層との間に、AlbGa1-bN層(b>x)を更に備える請求項1に記載の紫外線発光素子。
【請求項3】
前記AlxGa1-xN層の厚みが、0.25nm以上2.0nm以下である請求項1または2に記載の紫外線発光素子。
【請求項4】
前記AlyGa1-yN層(y>x)の膜厚が、2nm以上20nm以下である請求項1から3のいずれか一項に記載の紫外線発光素子。
【請求項5】
前記第1導電型半導体層と前記多重量子井戸構造との間に、AlaGa1-aN層(aは、0.87以上0.92以下であり、前記第1導電型半導体層側から前記多重量子井戸構造側にかけて連続的または段階的に増加する)を更に備える請求項1から4のいずれか一項に記載の紫外線発光素子。
【請求項6】
前記多重量子井戸構造と前記第2導電型半導体層との間に、AlcGa1-cN層(cは、0.15以上0.95以下であり、前記多重量子井戸構造側から第2導電型半導体層側にかけて連続的または段階的に減少する)層を更に備える請求項1から5のいずれか一項に記載の紫外線発光素子。
【請求項7】
波長が200nm以上240nm以下の光を放出する請求項1から6のいずれか一項に記載の紫外線発光素子。
【請求項8】
基板と、
前記基板上に配置された第1導電型半導体層と、
前記第1導電型半導体層上に配置された多重量子井戸構造と、
前記多重量子井戸構造上に配置された第2導電型半導体層と、を備え、
前記多重量子井戸構造は、膜厚が0.25nm以上1.5nm以下のAlzGa1-zN層(0≦z<1)とAlyGa1-yN層(y>z)が8周期以上200周期以下繰り返し積層した構造を有する、紫外線発光素子。
【請求項9】
前記多重量子井戸構造と前記第2導電型半導体層との間に、AlbGa1-bN層(b>z)を更に備える請求項8に記載の紫外線発光素子。
【請求項10】
前記AlzGa1-zN層が、0.50≦z≦1である請求項8または9に記載の紫外線発光素子。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は紫外線発光素子に関する。
続きを表示(約 1,700 文字)【背景技術】
【0002】
従来の紫外線発光素子としては、例えば特許文献1に開示されているように、多重量子井戸層を備えたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特許第6727185号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の課題は、エネルギー変換効率や素子寿命の観点から、外部量子効率の高い紫外線発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第1の態様においては、基板と、前記基板上に配置された第1導電型半導体層と、
前記第1導電型半導体層上に配置された多重量子井戸構造と、前記多重量子井戸構造上に配置された第2導電型半導体層と、を備え、前記多重量子井戸構造は、Al

Ga
1-x
N層(0.7≦x<1)とAl

Ga
1-y
N層(y>x)が8周期以上200周期以下繰り返し積層した構造を有する、紫外線発光素子を提供する。
【0006】
本発明の第2の態様においては、基板と、前記基板上に配置された第1導電型半導体層と、前記第1導電型半導体層上に配置された多重量子井戸構造と、前記多重量子井戸構造上に配置された第2導電型半導体層と、を備え、前記多重量子井戸構造は、膜厚が0.25nm以上1.5nm以下のAl

Ga
1-z
N層(0≦z<1)とAl

Ga
1-y
N層 (y>z)が8周期以上200周期以下繰り返し積層した構造を有する、紫外線発光素子を提供する。
【0007】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、外部量子効率の高い紫外線発光素子を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本実施形態の具体例1に係る紫外線発光素子1を示す断面図である。
本実施形態の具体例1に係る多重量子井戸構造12を示す断面図である。
本実施形態の具体例2に係る紫外線発光素子1Aを示す断面図である。
本実施形態の具体例2に係る多重量子井戸構造14を示す断面図である。
本実施形態の具体例3に係る紫外線発光素子1Bを示す断面図である。
本実施形態の具体例4に係る紫外線発光素子1Cを示す断面図である。
本実施形態の具体例5に係る紫外線発光素子1Dを示す断面図である。
実施例2における繰り返し周期ごとの電子密度と外部量子効率の関係を示すグラフである。
実施例2において繰り返し周期が5回の場合の電子密度と正孔密度を示すグラフである。
実施例2において繰り返し周期が10回の場合の電子密度と正孔密度を示すグラフである。
参考例2における繰り返し周期ごとの電流密度と外部量子効率の関係を示すグラフである。
参考例2における繰り返し周期が5回の場合の電子密度・正孔密度を示すグラフである。
参考例2における繰り返し周期が10回の場合の電子密度・正孔密度を示すグラフである。
実施例3における繰り返し周期ごとの電流密度と外部量子効率の関係を示すグラフである。
参考例3における繰り返し周期ごとの電流密度と外部量子効率の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
(【0011】以降は省略されています)

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