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公開番号2025162750
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-28
出願番号2024066151
出願日2024-04-16
発明の名称発光素子
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人
主分類H10H 20/825 20250101AFI20251021BHJP()
要約【課題】発光効率をさらに向上させることが可能な発光素子を提供する。
【解決手段】発光素子は、基板と、基板の第1主面上に設けられ、第1主面に平行な水平方向に広がる発光層と、を備える。発光層は、Al_aGa_1-aNとAl_bGa_1-bNとを含み、Al_aGa_1-aNをAl_bGa_1-bNが水平方向で隣接して挟む量子井戸層と、Al_cGa_1-cNを含む障壁層と、を有する。Al_cGa_1-cNがAl_aG_a1-aNの少なくとも一部を第1主面に垂直な垂直方向で隣接して挟む(0≦a<b<c≦1)。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板の第１主面上に設けられ、前記第１主面に平行な水平方向に広がる発光層と、を備え、
前記発光層は、
Ａｌ
ａ
Ｇａ
１－ａ
ＮとＡｌ
ｂ
Ｇａ
１－ｂ
Ｎとを含み、前記Ａｌ
ａ
Ｇａ
１－ａ
Ｎを前記Ａｌ
ｂ
Ｇａ
１－ｂ
Ｎが水平方向で隣接して挟む量子井戸層と、
Ａｌ
ｃ
Ｇａ
１－ｃ
Ｎを含む障壁層と、を有し、
前記Ａｌ
ｃ
Ｇａ
１－ｃ
Ｎが前記Ａｌ
ａ
Ｇａ
１－ａ
Ｎの少なくとも一部を前記第１主面に垂直な垂直方向で隣接して挟む（０≦ａ＜ｂ＜ｃ≦１）、発光素子。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記量子井戸層は、Ａｌ
ｄ
Ｇａ
１－ｄ
Ｎをさらに含み、
前記水平方向で前記Ａｌ
ｂ
Ｇａ
１－ｂ
Ｎ、前記Ａｌ
ａ
Ｇａ
１－ａ
Ｎ、前記Ａｌ
ｂ
Ｇａ
１－ｂ
Ｎ、前記Ａｌ
ｄ
Ｇａ
１－ｄ
Ｎ、前記Ａｌ
ｂ
Ｇａ
１－ｂ
Ｎ、前記Ａｌ
ａ
Ｇａ
１－ａ
Ｎ、前記Ａｌ
ｂ
Ｇａ
１－ｂ
Ｎ、前記Ａｌ
ｄ
Ｇａ
１－ｄ
Ｎ・・・の順で並んでおり、
前記Ａｌ
ｃ
Ｇａ
１－ｃ
Ｎが前記Ａｌ
ｂ
Ｇａ
１－ｂ
Ｎの少なくとも一部を前記垂直方向で隣接して挟む（０≦ｂ＜ｄ＜ｃ≦１）、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記障壁層は、Ａｌ
ｅ
Ｇａ
１－ｅ
Ｎをさらに含み、
前記水平方向で前記Ａｌ
ｃ
Ｇａ
１－ｃ
Ｎが前記Ａｌ
ｅ
Ｇａ
１－ｅ
Ｎを隣接して挟み、
前記Ａｌ
ａ
Ｇａ
１－ａ
Ｎが前記Ａｌ
ｅ
Ｇａ
１－ｅ
Ｎの少なくとも一部を前記垂直方向で隣接して挟む（０≦ａ＜ｅ＜ｃ≦１）、請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記障壁層は、Ａｌ
ｆ
Ｇａ
１－ｆ
Ｎをさらに含み、
前記水平方向で前記Ａｌ
ｅ
Ｇａ
１－ｅ
Ｎ、前記Ａｌ
ｃ
Ｇａ
１－ｃ
Ｎ、前記Ａｌ
ｆ
Ｇａ
１－ｆ
Ｎ、前記Ａｌ
ｃ
Ｇａ
１－ｃ
Ｎ、前記Ａｌ
ｅ
Ｇａ
１－ｅ
Ｎ、前記Ａｌ
ｃ
Ｇａ
１－ｃ
Ｎ、前記Ａｌ
ｆ
Ｇａ
１－ｆ
Ｎ、前記Ａｌ
ｃ
Ｇａ
１－ｃ
Ｎ・・・の順で並んでおり、
前記Ａｌ
ｄ
Ｇａ
１－ｄ
Ｎが前記Ａｌ
ｆ
Ｇａ
１－ｆ
Ｎの少なくとも一部を前記垂直方向で隣接して挟む（０≦ｄ＜ｃ＜ｆ≦１）、請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光層上に設けられ、前記水平方向にＡｌ組成比率が均一なＡｌ
ｇ
Ｇａ
１－ｇ
Ｎ層を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記Ａｌ
ｇ
Ｇａ
１－ｇ
Ｎ層上に設けられたＡｌＧａＮ薄膜を備え、
前記ＡｌＧａＮ薄膜の最上層は、前記水平方向のＡｌ組成比率が均一なＡｌ
ｈ
Ｇａ
１－ｈ
Ｎ層（０≦ｈ≦１）である、請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記発光層下に設けられた導電層をさらに備え、
前記導電層は、Ａｌ
ｉ
Ｇａ
１－ｉ
ＮとＡｌ
ｊ
Ｇａ
１－ｊ
Ｎとを含み、前記Ａｌ
ｉ
Ｇａ
１－ｉ
Ｎを前記Ａｌ
ｊ
Ｇａ
１－ｊ
Ｎが前記水平方向で隣接して挟む（０＜ｉ＜ｊ≦１）、請求項１から４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
ｅ≦ｄである請求項３に記載の発光素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族原料としてＡｌとＧａの混晶を用い、Ｖ族原料としてＮを用いたＡｌＧａＮ混晶は、発光素子、電力変換素子、受光素子等に用いられる。このＡｌＧａＮを発光層の材料として用いた発光素子、例えば、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）やレーザーダイオードは、紫外線を発する発光素子として用いられる。ＡｌＧａＮを発光層の材料として用いたＬＥＤ（以下、ＡｌＧａＮ－ＬＥＤ）は、その発する光のエネルギーが大きいために、発光効率の高い素子開発が課題となっている。ＡｌＧａＮ－ＬＥＤの発光効率を高めるために、特許文献１で記載されるような発光層を、数ｎｍのＡｌ
ｏ
Ｇａ
１－ｏ
Ｎ井戸層と数ｎｍのＡｌ
ｐ
Ｇａ
１－ｐ
Ｎ（ｐ＜ｏ）障壁層を周期的に基板上に積層する、量子井戸構造が広く用いられる。
【０００３】
これは、井戸層を障壁層で挟み、井戸層と障壁層との間にキャリア伝導におけるエネルギー障壁を作ることで、効率よく注入された電子、正孔を井戸層に閉じ込めて発光効率を向上させている。特許文献２では更に、発光層および発光層の下地である半導体層にＧａの偏析を生じさせ、局所的にエネルギーの低い箇所を作ることで、電子あるいは正孔が輸送されやすい箇所を意図的に作った構造が示されている。この構造では、電子および正孔がＡｌのＩＩＩ族組成比率（Ａｌ／（Ａｌ＋Ｇａ）モル比率、以下、Ａｌ比率）の低い領域に集中し、発光効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特願２０２１－０１３９１３号
国際公開第２０２２／０９１１７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＡｌＧａＮ－ＬＥＤの発光効率を向上させるために、エネルギーポテンシャルが周囲よりも低い領域を作ることは、電子あるいは正孔を閉じ込める上で有効である。しかしながら、ＡｌＧａＮ－ＬＥＤの発光効率は未だ１０％以下と低く、この指針に基づいた設計技術は未だ開発途上であり、さらに改良する余地がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、発光効率をさらに向上させることが可能な発光素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光素子は、基板と、前記基板の第１主面上に設けられ、前記第１主面に平行な水平方向に広がる発光層と、を備える。前記発光層は、Ａｌ
ａ
Ｇａ
１－ａ
ＮとＡｌ
ｂ
Ｇａ
１－ｂ
Ｎとを含み、前記Ａｌ
ａ
Ｇａ
１－ａ
Ｎを前記Ａｌ
ｂ
Ｇａ
１－ｂ
Ｎが水平方向で隣接して挟む量子井戸層と、Ａｌ
ｃ
Ｇａ
１－ｃ
Ｎを含む障壁層と、を有する。前記Ａｌ
ｃ
Ｇａ
１－ｃ
Ｎが前記Ａｌ
ａ
Ｇ
ａ１－ａ
Ｎの少なくとも一部を前記第１主面に垂直な垂直方向で隣接して挟む（０≦ａ＜ｂ＜ｃ≦１）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、発光効率をさらに向上させることが可能な発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施形態に係るＡｌＧａＮを用いたＬＥＤの構成例を示す断面図である。
本発明の実施形態に係るＡｌＧａＮを用いたＬＥＤのメサ構造の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下において、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
（【００１１】以降は省略されています）

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