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公開番号2025038053
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-18
出願番号2024217170,2022090541
出願日2024-12-12,2022-06-02
発明の名称発光素子および発光素子の製造方法
出願人豊田合成株式会社
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類H10H 20/825 20250101AFI20250311BHJP()
要約【課題】活性層の品質を向上させること。
【解決手段】第2活性層316は、歪緩和層316AとSQWまたはMQWの量子井戸構造層316Bを順に積層させた構造である。歪緩和層316Aは、障壁層と井戸層を順に積層させたSQW構造であり、発光しないように井戸層の厚さを薄く調整した量子井戸構造である。障壁層はAlGaN、井戸層はInGaNである。歪緩和層316Aの井戸層のバンド端エネルギーに相当する波長は、量子井戸構造層316Bの発光波長よりも短ければよく、たとえば400～460nmである。
【選択図】図15
特許請求の範囲【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光素子において、
ｎ型層と、
前記ｎ型層上に設けられ、第１井戸層と第１障壁層とを有する量子井戸構造である第１活性層と、
前記第１活性層上に設けられ、前記第１活性層を発光させない中間層と、
前記中間層上に設けられ、第２井戸層と第２障壁層とを有する量子井戸構造であって、発光しないように前記第２井戸層の厚さが調整された量子井戸構造である歪緩和層と、
前記歪緩和層上に設けられ、発光する量子井戸構造である第２活性層と、
前記第２活性層上に設けられたｐ型層と、を有し、
前記歪緩和層の前記第２井戸層のバンド端エネルギーに相当する波長が前記第２活性層の発光波長よりも短くなるように設定されていて、
前記ｎ型層から前記第２活性層までの積層構造中にｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体が存在しない、発光素子。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記歪緩和層の前記第２井戸層のバンド端エネルギーに相当する波長が、前記第１活性層の前記第１井戸層のバンド端エネルギーに相当する波長と等しくなるように設定されている、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記歪緩和層の前記第２井戸層のバンド端エネルギーに相当する波長が、前記第２活性層の発光波長よりも４０～１００ｎｍ短くなるように設定されている、請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記歪緩和層は、ＳＱＷ構造である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第２活性層の厚さに対する前記第１活性層の厚さの比が３０％以下である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記中間層は、Ｉｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体からなり、
前記中間層のＩｎ組成は、前記第２活性層から発光した光を吸収しないバンドギャップとなるように設定されている、請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
前記中間層のＩｎ組成は、１０％以下である、請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記中間層は、ＩｎＧａＮである、請求項６に記載の発光素子。
【請求項９】
前記中間層は、ＩｎドープのＧａＮである、請求項６に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記中間層は、ノンドープのＩＩＩ族窒化物半導体からなるノンドープの第１層と、ｎ型のＩＩＩ族窒化物半導体からなる第２層を、前記第１活性層側からこの順に積層させた構造である、請求項１に記載の発光素子。
（【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、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光素子に関するものであり、特に異なる発光色の活性層が中間層を介して積層された構造を有する発光素子に関するものである。また、その製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイの高精細化が求められており、１ピクセルを１～１００μｍオーダーの微細なＬＥＤとするマイクロＬＥＤディスプレイが注目されている。フルカラーとする方式は各種知られているが、たとえば青、緑、赤の各色を発光する３つの活性層を同一基板上に順に積層する方式が知られている。この場合、各活性層を個別に駆動するために、活性層の間に中間層を形成する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５８５４４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
緑色や赤色の発光の場合、Ｉｎ組成比の高いＩｎＧａＮが必要となる。しかし、格子不整合によって歪が発生し、高品質なＩｎＧａＮを形成することができなかった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、活性層の品質を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、
ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光素子において、
ｎ型層と、
前記ｎ型層上に設けられ、第１井戸層と第１障壁層とを有する量子井戸構造である第１活性層と、
前記第１活性層上に設けられ、前記第１活性層を発光させない中間層と、
前記中間層上に設けられ、第２井戸層と第２障壁層とを有する量子井戸構造であって、発光しないように前記第２井戸層の厚さが調整された量子井戸構造である歪緩和層と、
前記歪緩和層上に設けられ、発光する量子井戸構造である第２活性層と、
前記第２活性層上に設けられたｐ型層と、を有し、
前記歪緩和層の前記第２井戸層のバンド端エネルギーに相当する波長が前記第２活性層の発光波長よりも短くなるように設定されていて、
前記ｎ型層から前記第２活性層までの積層構造中にｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体が存在しない、発光素子にある。
【０００７】
本発明において、前記中間層は、Ｉｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体からなり、前記中間層のＩｎ組成は、前記第２活性層から発光した光を吸収しないバンドギャップとなるように設定されていてもよい。また、前記中間層のＩｎ組成は、１０％以下であってもよい。また、前記中間層は、ＩｎＧａＮであってもよい。また、前記中間層は、ＩｎドープのＧａＮであってもよい。また、前記中間層は、ノンドープのＩＩＩ族窒化物半導体からなるノンドープの第１層と、ｎ型のＩＩＩ族窒化物半導体からなる第２層を、前記第１活性層側からこの順に積層させた構造であってもよい。この場合、前記中間層の厚さは１５０ｎｍ以下であり、前記第１層および前記第２層の厚さは１０ｎｍ以上であってもよい。また、前記第２活性層の発光波長は、５７０～７００ｎｍであってもよい。
【０００８】
本発明において、前記歪緩和層の前記井戸層のバンド端エネルギーに相当する波長が前記第１活性層の前記第１井戸層のバンド端エネルギーに相当する波長と等しくなるように設定されていてもよい。
【０００９】
本発明において、前記歪緩和層の前記井戸層のバンド端エネルギーに相当する発光が前記発光層の発光波長よりも４０～１００ｎｍ短くなるように設定されていてもよい。
【００１０】
本発明において、前記歪緩和層は、ＳＱＷ構造であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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