(57)【要約】      （修正有）【課題】  格子定数マッチング技術を利用して製造した窒化ガリウム系発光ダイオードの提供。【解決手段】  窒化アルミニウムインジウム（Ａｌx Ｉｎ1-x Ｎ）をクラッド層材料としてその格子定数と窒化ガリウム（ＧａＮ）材料の相互マッチング目的を達成し、エピタキシャル成長時の応力過大によるエピタキシャル結晶の不良な特性の形成を防止する。並びにｐ型クラッド層に窒化アルミニウムインジウム（Ａｌx Ｉｎ1-x Ｎ）材料を使用し、そのエネルギーギャップが窒化ガリウム（ＧａＮ）材料より大きいことにより、電子オーバーフローを防止し、これにより電子正孔対の発光層での結合の確率を増し、並びに有効に光子を閉じ込め（ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）る。さらに、窒化アルミニウムインジウム（Ａｌx Ｉｎ1-x Ｎ）クラッド層の成長温度が低いことにより、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）活性発光層を保護し、最終的に発光効率を高める。【選択図】        図２
2006066778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、
該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）とされ、そのうち、０≦Ｘ＜１であるｐ型クラッド層と、
該ｐ型クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）とされるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ｐ型クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項３】
請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ｐ型クラッド層の成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項４】
請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項５】
窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、
該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置し、材質がマグネシウム（Ｍｇ）とガリウム（Ｇａ）共同ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）とされ、そのうち、０≦Ｘ＜１であるｐ型クラッド層と、
該ｐ型クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）とされるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項６】
請求項５記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ｐ型クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項７】
請求項５記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ｐ型クラッド層の成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項８】
請求項５記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項９】
窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、
該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置するダブルクラッド層（ｄｏｕｂｌｅ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）であり、該活性発光層の上に位置して材質がマグネシウム（Ｍｇ）とガリウム（Ｇａ）共同ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）で、そのうち０≦Ｘ＜１である第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）と、該第１クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウム（Ｍｇ）ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-z Ｉｎz Ｎ）で、そのうち０≦Ｚ＜１である第２クラッド層を具えた上記ダブルクラッド層と、
該ダブルクラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）であるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１０】
請求項９記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１１】
請求項９記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第２クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１２】
請求項９記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１３】
窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、
該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置するダブルクラッド層（ｄｏｕｂｌｅ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）であり、該活性発光層の上に位置して材質がマグネシウムドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）で、そのうち０≦Ｘ＜１である第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）と、該第１クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウム（Ｍｇ）とガリウム（Ｇａ）共同ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-z Ｉｎz Ｎ）で、そのうち０≦Ｚ＜１である第２クラッド層を具えた上記ダブルクラッド層と、
該ダブルクラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）であり、そのうち０≦Ｘ＜１であるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１４】
請求項１３記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１５】
請求項１３記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第２クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１６】
請求項１３記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化ガリウム系発光ダイオードに係り、特にｐ型クラッド層の窒化アルミニウムインジウム（Ａｌx Ｉｎ1-x Ｎ）材料により格子定数と窒化ガリウム（ＧａＮ）材料の相互マッチングの目的を達成し、エピタキシャル結晶の不良の特性を防止した窒化ガリウム系発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の技術の窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）／窒化ガリウム（ＧａＮ）多重量子井戸発光ダイオード（ＭＱＷ  ＬＥＤｓ）構造は、ｐ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）をクラッド層とし、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）活性発光層を被覆並びに保護している。しかし、実際の操作を観察するとこれには多くの欠点があることが分かる。例えば、最も厳重な二項は以下のとおりである。まず、その格子定数と窒化インジウムガリウム／窒化ガリウム多重量子井戸発光ダイオード構造の距離の差は非常に大きく、圧電電界効果（ｐｉｅｚｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ）による機械応力（ｓｔｒｅｓｓ）過大を形成しやすく、これがエピタキシャル結晶自身の発光特性に影響を与え、更にはエピタキシャル結晶自身を破壊することさえある。次に、クラッド層窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）は摂氏１０００度以上で成長させなければ良好なエピタキシャル特性を得られず、活性発光層の窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）／窒化ガリウム（ＧａＮ）多重量子井戸成長温度は約摂氏７００度から８５０度であり、このため、活性発光層が摂氏１０００度以上に温度上昇する時、それ自身の低温成長した多重量子井戸構造が破壊されやすく、これにより発光ダイオード（ＭＱＷ  ＬＥＤｓ）構造の発光効率に影響が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の問題を鑑み、本発明は格子定数相互マッチングの技術を利用し、窒化ガリウム系発光ダイオードを製造し、それは従来の技術により製造した窒化ガリウム系発光ダイオードの欠点と比較すると、多くの進歩した機能を達成するものとする。
【０００４】
図１は三族窒化物（ＩＩＩ−ｎｉｔｒｉｄｅ）材料を発光ダイオードに応用した格子マッチングライン表示図である。三族窒化物は広いエネルギーギャップの特性を有し（Ｅｇ(AIN) ＝６．３ｅＶ；Ｅｇ(GaN) ＝３．４ｅＶ；Ｅｇ(InN) ＝０．７ｅＶ）、波長カバー範囲は紫外光から赤光であり、窒化ガリウム（ＧａＮ）の格子定数ａ0 は３．１８Åであり、図１より本発明の技術思想が分かる。
【０００５】
本発明の目的は、窒化アルミニウムインジウム（Ａｌx Ｉｎ1-x Ｎ）材料を採用し、その格子定数と窒化ガリウム（ＧａＮ）材料の相互マッチングの目的を達成し、エピタキシャル成長時に、発生する応力過大により形成されるエピタキシャル不良の特性を防止できるようにすることにある。更に、図１から本発明のもう一つの目的も明らかに示される。即ち、窒化アルミニウムインジウム（Ａｌx Ｉｎ1-x Ｎ）材料のエネルギーギャップは窒化ガリウム（ＧａＮ）材料より大きく、もしｐ型クラッド層とすれば電子オーバーフローを防止できることを利用し、電子電動対の発光層での結合の確率を増して、良好な電気特性を具備させ、並びに窒化アルミニウムインジウム（Ａｌx Ｉｎ1-x Ｎ）をｐ型被覆層として、その有する広いエネルギーギャップの特性により有効に光子に対して極限（ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）を形成して、最終的に発光効率を高められるようにすることにある。本発明の第３の目的は、窒化アルミニウムインジウム（Ａｌx Ｉｎ1-x Ｎ）クラッド層の成長温度は周知の技術のｐ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）の成長温度より低いことを利用し、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）活性発光層を保護し、装置の発光効率を高められるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、
該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）とされ、そのうち、０≦Ｘ＜１であるｐ型クラッド層と、
該ｐ型クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）とされるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ｐ型クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ｐ型クラッド層の成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項４の発明は、請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項５の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、
該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置し、材質がマグネシウム（Ｍｇ）とガリウム（Ｇａ）共同ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）とされ、そのうち、０≦Ｘ＜１であるｐ型クラッド層と、
該ｐ型クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）とされるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項６の発明は、請求項５記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ｐ型クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項７の発明は、請求項５記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ｐ型クラッド層の成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項８の発明は、請求項５記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項９の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、
該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置するダブルクラッド層（ｄｏｕｂｌｅ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）であり、該活性発光層の上に位置して材質がマグネシウム（Ｍｇ）とガリウム（Ｇａ）共同ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）で、そのうち０≦Ｘ＜１である第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）と、該第１クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウム（Ｍｇ）ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-z Ｉｎz Ｎ）で、そのうち０≦Ｚ＜１である第２クラッド層を具えた上記ダブルクラッド層と、
該ダブルクラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）であるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１０の発明は、請求項９記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１１の発明は、請求項９記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第２クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１２の発明は、請求項９記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１３の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）である基板と、
該基板の上に位置し、材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１であるバッファ層と、
該バッファ層の上に位置するｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、
該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置し、材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置するダブルクラッド層（ｄｏｕｂｌｅ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）であり、該活性発光層の上に位置して材質がマグネシウムドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）で、そのうち０≦Ｘ＜１である第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）と、該第１クラッド層の上に位置し、材質がマグネシウム（Ｍｇ）とガリウム（Ｇａ）共同ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-z Ｉｎz Ｎ）で、そのうち０≦Ｚ＜１である第２クラッド層を具えた上記ダブルクラッド層と、
該ダブルクラッド層の上に位置し、材質がマグネシウムドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）であり、そのうち０≦Ｘ＜１であるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１４の発明は、請求項１３記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１５の発明は、請求項１３記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第２クラッド層の厚さが５０Åから３０００Åの間とされ、且つその成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１６の発明は、請求項１３記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、前記コンタクト層或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する電極層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は窒化アルミニウムインジウム（Ａｌx Ｉｎ1-x Ｎ）をクラッド層材料とし、その格子定数と窒化ガリウム（ＧａＮ）材料の相互マッチング目的を達成し、エピタキシャル成長時の応力過大の発生によるエピタキシャル結晶に対する不良な影響を防止する。並びにｐ型クラッド層に窒化アルミニウムインジウム（Ａｌx Ｉｎ1-x Ｎ）材料を使用し、そのエネルギーギャップが窒化ガリウム（ＧａＮ）材料より大きいことにより、電子オーバーフローを防止し、これにより電子電動対の発光層での結合の確率を増し、並びに有効に光子に対して極限（ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）を形成し、窒化アルミニウムインジウム（Ａｌx Ｉｎ1-x Ｎ）クラッド層の成長温度が低いことにより、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）活性発光層を保護し、最終的に発光効率を高める。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図２は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第１実施例を示す。それは、基板１１、バッファ層１２、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層１３、活性発光層１４、ｐ型クラッド層１５、及びコンタクト層１６を具えている。
【０００９】
基板１１は、その材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）とされる。基板１１の上に位置するバッファ層１２は、その材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１である。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層１３はバッファ層１２の上に位置する。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層１３の上に位置する活性発光層１４は、その材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる。活性発光層１４の上に位置するｐ型クラッド層１５は、その材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）とされ、そのうち、０≦Ｘ＜１である。ｐ型クラッド層１５の厚さは５０Åから３０００Åの間とされる。ｐ型クラッド層１５の成長温度は摂氏６００度から１２００度の間とされる。
【００１０】
ｐ型クラッド層１５の上に位置するコンタクト層１６は、その材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）とされる。
【００１１】
本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第１実施例は更にコンタクト層１６或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層１３の上に位置する電極層１７を具えうる。
【００１２】
図３は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第２実施例を示す。本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第２実施例は、基板２１と、バッファ層２２と、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層２３と、活性発光層２４と、ｐ型クラッド層２５とコンタクト層２６を具えている。
【００１３】
該基板２１は、その材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）とされる。基板２１の上に位置するバッファ層２２は、その材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１である。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層２３はバッファ層２２の上に位置する。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層２３の上に位置する活性発光層２４は、その材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる。活性発光層２４の上に位置するｐ型クラッド層２５は、その材質がマグネシウム（Ｍｇ）ガリウム（Ｇａ）共同ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）とされ、そのうち、０≦Ｘ＜１である。ｐ型クラッド層２５の厚さは５０Åから３０００Åの間とされる。ｐ型クラッド層２５の成長温度は摂氏６００度から１２００度の間とされる。
【００１４】
ｐ本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第２実施例は更にコンタクト層２６或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層２３の上に位置する電極層２７を具えうる。
【００１５】
図４は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第３実施例を示す。本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第３実施例は、基板３１と、バッファ層３２と、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層３３と、活性発光層３４と、ダブルクラッド層（ｄｏｕｂｌｅ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）３５とコンタクト層３６を具えている。
【００１６】
該基板３１は、その材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）とされる。基板３１の上に位置するバッファ層３２は、その材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１である。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層３３はバッファ層３２の上に位置する。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層３３の上に位置する活性発光層３４は、その材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる。活性発光層３４の上に位置するダブルクラッド層（ｄｏｕｂｌｅ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）３５は、第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）３５１と第２クラッド層（ｓｅｃｏｎｄ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）３５２を包含する。活性発光層３４の上の第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）３５１はマグネシウム（Ｍｇ）とガリウム（Ｇａ）共同ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）とされ、そのうち、０≦Ｘ＜１である。第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）３５１の厚さは５０Åから３０００Åの間とされ、且つ成長温度は摂氏６００度から１２００度の間とされる。第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）３５１の上の第２クラッド層（ｓｅｃｏｎｄ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）３５２は、その材質がマグネシウム（Ｍｇ）ドープの窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-z Ｉｎz Ｎ）とされ、そのうち、０≦Ｚ＜１である。第２クラッド層３５２の厚さは５０Åから３０００Åの間とされ、且つ成長温度は摂氏６００度から１２００度の間とされる。
【００１７】
ダブルクラッド層３５の上に位置するコンタクト層３６は、その材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）とされる。
【００１８】
本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第３実施例は、更にコンタクト層３６或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層３３の上に位置する電極層３７を具えうる。
【００１９】
図５は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第４実施例を示す。本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第４実施例は、基板４１と、バッファ層４２と、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層４３と、活性発光層４４と、ダブルクラッド層（ｄｏｕｂｌｅ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）４５とコンタクト層４６を具えている。
【００２０】
該基板４１は、その材質が酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ）とされる。基板４１の上に位置するバッファ層４２は、その材質が窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ1-x-y Ｇａx Ｉｎy Ｎ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１である。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層４３はバッファ層４２の上に位置する。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層４３の上に位置する活性発光層４４は、その材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる。活性発光層４４の上に位置するダブルクラッド層（ｄｏｕｂｌｅ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）４５は、第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）４５１と第２クラッド層（ｓｅｃｏｎｄ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）４５２を包含する。活性発光層４４の上の第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）４５１はマグネシウム（Ｍｇ）ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）とされ、そのうち、０≦Ｘ＜１である。第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）４５１の厚さは５０Åから３０００Åの間とされ、且つ成長温度は摂氏６００度から１２００度の間とされる。第１クラッド層（ｆｉｒｓｔ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）４５１の上の第２クラッド層（ｓｅｃｏｎｄ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）４５２は、その材質がマグネシウム（Ｍｇ）とガリウム（Ｇａ）共同ドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-z Ｉｎz Ｎ）とされ、そのうち、０≦Ｚ＜１である。第２クラッド層４５２の厚さは５０Åから３０００Åの間とされ、且つ成長温度は摂氏６００度から１２００度の間とされる。
【００２１】
ダブルクラッド層４５の上に位置するコンタクト層４６は、その材質がマグネシウムドープ窒化アルミニウムインジウム（Ａｌ1-x Ｉｎx Ｎ）ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）とされ、そのうち０≦Ｘ＜１である。
【００２２】
本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第４実施例は、更にコンタクト層４６或いはｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層４３の上に位置する電極層４７を具えうる。
【００２３】
以上は本発明の好ましい実施例の説明であって、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】三族窒化物（ＩＩＩ−ｎｉｔｒｉｄｅ）材料を発光ダイオードに応用した格子マッチングライン表示図である。
【図２】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第１実施例図である。
【図３】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第２実施例図である。
【図４】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第３実施例図である。
【図５】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第４実施例図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１  基板
１２  バッファ層
１３  ｎ型窒化ガリウム層
１４  活性発光層
１５  ｐ型クラッド層
１６  コンタクト層
１７  電極層
２１  基板
２２  バッファ層
２３  ｎ型窒化ガリウム層
２４  活性発光層
２５  ｐ型クラッド層
２６  コンタクト層
２７  電極層
３１  基板
３２  バッファ層
３３  ｎ型窒化ガリウム層
３４  活性発光層
３５  ダブルクラッド層
３５１  第１クラッド層
３５２  第２クラッド層
３６  コンタクト層
３７  電極層
４１  基板
４２  バッファ層
４３  ｎ型窒化ガリウム層
４４  活性発光層
４５  ダブルクラッド層
４５１  第１クラッド層
４５２  第２クラッド層
４６  コンタクト層
４７  電極層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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