(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザーの閾値および動作電流の温度安定性を改善したレーザーダイオードチップを提供する。【解決手段】ｎ型半導体領域３、ｐ型半導体領域５、および、ｎ型半導体領域とｐ型半導体領域との間に配置された、単一量子井戸構造の形態の活性層４を備えるレーザーダイオードチップ１０であって、単一量子井戸構造は、第１の障壁層４１と第２の障壁層４２との間に配置された量子井戸層４３を含み、第１の障壁層はｎ型半導体領域に対向し、第２の障壁層はｐ型半導体領域に対向しており、量子井戸層の電子バンドギャップＥＱＷは、第１の障壁層の電子バンドギャップＥＢ１および第２の障壁層の電子バンドギャップＥＢ２より小さく、第１の障壁層の電子バンドギャップＥＢ１は、第２の障壁層の電子バンドギャップＥＢ２より大きく、第２の障壁層の厚さは、第１の障壁層の厚さより大きい。【選択図】図１
2019110335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  ｎ型半導体領域（３）と、
−  ｐ型半導体領域（５）と、
−  前記ｎ型半導体領域（３）と前記ｐ型半導体領域（５）との間に配置された、単一量子井戸構造の形態の活性層（４）と、を備え、
−  前記単一量子井戸構造は、第１の障壁層（４１）と第２の障壁層（４２）との間に配置された量子井戸層（４３）を含み、前記第１の障壁層（４１）は前記ｎ型半導体領域（３）に対向し、前記第２の障壁層（４２）は前記ｐ型半導体領域（５）に対向しており、
−  前記量子井戸層（４３）の電子バンドギャップＥＱＷは、前記第１の障壁層（４１）の電子バンドギャップＥＢ１および前記第２の障壁層（４２）の電子バンドギャップＥＢ２より小さく、
−  前記第１の障壁層（４１）の前記電子バンドギャップＥＢ１は、前記第２の障壁層（４２）の前記電子バンドギャップＥＢ２より大きく、
−  前記第２の障壁層（４２）の厚さは、前記第１の障壁層（４１）の厚さより大きい、
レーザーダイオードチップ（１０）。
【請求項２】
前記第１の障壁層（４１）の前記電子バンドギャップと前記第２の障壁層（４２）の前記電子バンドギャップとの差は、ＥＢ１−ＥＢ２≧０．０４ｅＶによって示される、
請求項１に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項３】
前記第１の障壁層（４１）の前記電子バンドギャップと前記第２の障壁層（４２）の前記電子バンドギャップとの差は、ＥＢ１−ＥＢ２≧０．１ｅＶによって示される、
請求項２に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項４】
前記第１の障壁層（４１）および前記第２の障壁層（４２）は、それぞれ、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）を含む、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項５】
前記第１の障壁層（４１）のアルミニウム含有量ｙは、前記第２の障壁層（４２）のアルミニウム含有量ｙより高い、
請求項４に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項６】
前記第１の障壁層（４１）のインジウム含有量ｘは、前記第２の障壁層（４２）のインジウム含有量ｘより低い、
請求項４または５に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項７】
前記第１の障壁層（４１）は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦０．０７、０≦ｙ≦０．１、ｘ＋ｙ≦１）を含む、
請求項４〜６のいずれか一項に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項８】
前記第２の障壁層（４２）は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦０．０７、ｘ＋ｙ≦１）を含む、
請求項４〜７のいずれか一項に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項９】
前記第１の障壁層（４１）の厚さは、０．２５ｎｍ〜３０ｎｍである、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項１０】
前記第２の障壁層（４２）の厚さは、少なくとも１０ｎｍである、
請求項１〜９のいずれか一項に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項１１】
前記第１の障壁層（４１）はドープされ、前記第２の障壁層（４２）はドープされていない、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項１２】
前記第１の障壁層（４１）におけるドーパント濃度は、１×１０１７ｃｍ−３〜３×１０１９ｃｍ−３である、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項１３】
前記第２の障壁層（４２）は、異なるバンドギャップおよび／または異なる高さのドーパント濃度を有する複数の部分層（４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ）を含む、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のレーザーダイオードチップ。
【請求項１４】
前記量子井戸層（４３）から少なくとも１０ｎｍの距離において、前記部分層（４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ）のバンドギャップの大きさは、いずれも、より前記量子井戸層（４３）の近くに配置された部分層（４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ）のバンドギャップの大きさ以下である、
請求項１３に記載のレーザーダイオードチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーダイオードチップに関し、特に窒化物化合物半導体材料をベースとしたレーザーダイオードチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
特に窒化物化合物半導体をベースとしたレーザーダイオードチップの動作時、レーザー閾値および動作電流が温度に依存することが分かっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、レーザー閾値および動作電流の温度依存性が低下したレーザーダイオードチップを特定することが達成すべき目的の１つである。
【０００４】
この目的は、独立請求項１に記載のレーザーダイオードチップによって達成される。本発明の有利な実施形態および発展形態が従属請求項の主題である。
【０００５】
少なくとも一実施形態によれば、本レーザーダイオードチップは、ｐ型半導体領域、ｎ型半導体領域、および、ｐ型半導体領域とｎ型半導体領域との間に配置された、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）の形態の活性層を備える。したがって、本レーザーダイオードチップの活性層は好ましくは、ただ１つの量子井戸層を含み、この点で多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）とは異なる。
【０００６】
少なくとも一実施形態によれば、単一量子井戸構造は、第１の障壁層と第２の障壁層との間に配置された量子井戸層を含み、第１の障壁層はｎ型半導体領域に対向し、第２の障壁層はｐ型半導体領域に対向している。量子井戸層の電子バンドギャップＥＱＷは、第１の障壁層の電子バンドギャップＥＢ１および第２の障壁層の電子バンドギャップＥＢ２より小さい。
【０００７】
本明細書に記載のレーザーダイオードチップの場合、第１の障壁層の電子バンドギャップは有利なことに、第２の障壁層の電子バンドギャップより大きい。したがって、単一量子井戸構造は、障壁層のバンドギャップに関して非対称の設計を有し、ｎ型側の第１の障壁層のバンドギャップは、ｐ型側の第２の障壁層のバンドギャップより大きい。これにより、量子井戸層への電荷担体の注入が改善され、特に高温時の量子井戸層からの電荷担体の損失が低減されることが分かった。それにより、レーザー閾値および動作電流の温度依存性が低減される。このバンドギャップに関する非対称の設計による他の結果として、レーザーダイオードチップの効率が高まり、かつ経時安定性が高まる。
【０００８】
有利な実施形態では、第１の障壁層の電子バンドギャップと第２の障壁層の電子バンドギャップとの差は、ＥＢ１−ＥＢ２≧０．０４ｅＶによって示される。
【０００９】
第１の障壁層のバンドギャップＥＢ１は、第２の障壁層のバンドギャップＥＢ２よりも好ましくは少なくとも０．１ｅＶ大きく、より好ましくは０．２ｅＶ大きい。
【００１０】
好ましい実施形態によれば、レーザーダイオード（特に、レーザーダイオードに含まれる単一量子井戸構造）は、窒化物化合物半導体をベースとしている。具体的には量子井戸層、第１の障壁層、および第２の障壁層は、それぞれ、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）を含む。この場合、この材料は、必ずしも上記化学式に従った数学的に正確な組成を有する必要はない。実際には、この材料は例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ材料の特徴的な物性を実質的に変えない１種以上のドーパントおよび追加の構成元素を含むことができるが、簡潔にするために、上記化学式は、結晶格子の本質的な構成成分（Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｎ）のみを含む。しかしながら、結晶格子の本質的な構成成分（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ）の一部分が微量の他の物質によって置換されうる。
【００１１】
特に、障壁層の、および／または量子井戸層のバンドギャップを材料組成によって調節することができる。具体的には、アルミニウム含有量ｙを増加することおよび／またはインジウム含有量ｘを減少することによってバンドギャップを増大することができる。したがって、バンドギャップを量子井戸層よりも障壁層において大きくするために第１の障壁層および／または第２の障壁層のインジウム含有量ｘは、量子井戸層のインジウム含有量ｘより低い。代替的または追加的に、第１の障壁層および／または第２の障壁層のアルミニウム含有量ｙを量子井戸層のアルミニウム含有量ｙより高くすることができる。それにより、量子井戸層に比して第１のおよび第２の障壁層のバンドギャップを増大することができる。
【００１２】
障壁層については、第１の障壁層のアルミニウム含有量ｙが第２の障壁層のアルミニウム含有量ｙより高く、かつ／または第１の障壁層のインジウム含有量ｘが第２の障壁層のインジウム含有量ｘより低いと考えられる。これにより有利なことに、第１の障壁層のバンドギャップを第２の障壁層のバンドギャップより大きくすることができる。
【００１３】
有利な実施形態では、第１の障壁層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦０．０７、０≦ｙ≦０．１、ｘ＋ｙ≦１）を含む。第１の障壁層のインジウム含有量については、好ましくはｘ≦０．０４、より好ましくはｘ≦０．０２であると考えられる。第１の障壁層のアルミニウム含有量は、好ましくはｙ≦０．０５、より好ましくはｙ≦０．０１である。
【００１４】
他の有利な実施形態では、第２の障壁層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦０．０７、ｘ＋ｙ≦１）を含む。第２の障壁層のインジウム含有量については、好ましくはｘ≦０．０８、より好ましくはｘ≦０．０６であると考えられる。第２の障壁層のアルミニウム含有量は、好ましくはｙ≦０．０３、より好ましくはｙ≦０．０１である。
【００１５】
好ましい実施形態では、第１の障壁層の厚さは、０．２５ｎｍ〜３０ｎｍである。第１の障壁層の厚さは、好ましくは１．５ｎｍ〜１０ｎｍであり、より好ましくは２ｎｍ〜５ｎｍである。
【００１６】
第２の障壁層の厚さを、例えば１ｎｍより大きくすることができ、好ましくは７ｎｍより大きくすることができる。第２の障壁層の厚さはより好ましくは、１０ｎｍより大きい。特に第２の障壁層の厚さが第１の障壁層の厚さより大きい場合に有利である。障壁層の厚さの非対称性（第２の障壁層の厚さが第１の障壁層の厚さより大きい）が電荷担体を単一量子井戸構造に注入するために有利であることが分かった。
【００１７】
他の有利な実施形態によれば、第１の障壁層はドープされ、第２の障壁層はドープされていない。窒化物化合物半導体材料では、ドーピングおよびドーパント濃度は特に、ピエゾ電界にも影響する。この点に関し、第１の障壁層のみにドープすることが効率を高める要因となることが分かった。
【００１８】
特に第１の障壁層を、ドーパントが例えばシリコンであるｎ型とすることができる。第１の障壁層におけるドーパント濃度は有利なことに、６×１０１９ｃｍ−３より低く、好ましくは１×１０１７ｃｍ−３〜３×１０１９ｃｍ−３であり、より好ましくは８×１０１７ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３である。
【００１９】
第２の障壁層がドープされる場合、ドーパント濃度は有利なことに、６×１０１９ｃｍ−３である。第２の障壁層におけるドーパント濃度は、好ましくは３×１０１９ｃｍ−３より低く、特に１×１０１９ｃｍ−３より低い。この場合、第２の障壁層は好ましくは、同様にドーパントが例えばシリコンであるｎ型である。しかしながら、第２の障壁層はより好ましくは、ドープされていない。
【００２０】
他の実施形態によれば、第２の障壁層は、異なるバンドギャップおよび／または異なる高さのドーパント濃度を有する複数の部分層を含む。この場合、量子井戸層から少なくとも１０ｎｍの距離において、上記複数の部分層のバンドギャップの大きさが、いずれも、より量子井戸層の近くに配置された部分層のバンドギャップの大きさ以下である場合に有利である。換言すればこの実施形態では、量子井戸層のｐ型側のバンドギャップは、量子井戸層から少なくとも１０ｎｍの距離まで増大しない。
【００２１】
有利な実施形態によれば、量子井戸層は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮを含み、インジウム含有量は好ましくは、ｘ＝０．１とｘ＝０．４５の間である。この場合、本レーザーダイオードチップは特に、青色スペクトル帯または緑色スペクトル帯で出射するレーザーダイオードチップでありうる。インジウム含有量が増加するにつれて、量子井戸層のバンドギャップが小さくなることによって、出射波長が長波長方向にシフトする。したがって、意図的に、特に量子井戸層におけるインジウム含有量によって出射波長を調節することができる。
【００２２】
量子井戸層の厚さは有利なことに、０．５ｎｍ〜１５ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜７ｎｍ、より好ましくは２ｎｍ〜５ｎｍである。量子井戸層は、ドープされることができ、例えばｎ型であることができる。しかしながら、量子井戸層は好ましくは、ドープされていない。
【００２３】
本発明を、図１〜図１０に関連した例示的実施形態を参照して以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の例示的実施形態に係るレーザーダイオードチップの断面の概略図である。
【図２】さらなる例示的実施形態に関する、垂直方向における空間座標ｚに応じたインジウム含有量ｘおよび／またはアルミニウム含有量ｙならびにドーパント濃度ｃのグラフである。
【図３】さらなる例示的実施形態に関する、垂直方向における空間座標ｚに応じたインジウム含有量ｘおよび／またはアルミニウム含有量ｙならびにドーパント濃度ｃのグラフである。
【図４】さらなる例示的実施形態に関する、垂直方向における空間座標ｚに応じたインジウム含有量ｘおよび／またはアルミニウム含有量ｙならびにドーパント濃度ｃのグラフである。
【図５】さらなる例示的実施形態に関する、垂直方向における空間座標ｚに応じたインジウム含有量ｘおよび／またはアルミニウム含有量ｙならびにドーパント濃度ｃのグラフである。
【図６】さらなる例示的実施形態に関する、垂直方向における空間座標ｚに応じたインジウム含有量ｘおよび／またはアルミニウム含有量ｙならびにドーパント濃度ｃのグラフである。
【図７】さらなる例示的実施形態に関する、垂直方向における空間座標ｚに応じたインジウム含有量ｘおよび／またはアルミニウム含有量ｙならびにドーパント濃度ｃのグラフである。
【図８】さらなる例示的実施形態に関する、垂直方向における空間座標ｚに応じたインジウム含有量ｘおよび／またはアルミニウム含有量ｙならびにドーパント濃度ｃのグラフである。
【図９】さらなる例示的実施形態に関する、垂直方向における空間座標ｚに応じたインジウム含有量ｘおよび／またはアルミニウム含有量ｙならびにドーパント濃度ｃのグラフである。
【図１０】さらなる例示的実施形態に関する、垂直方向における空間座標ｚに応じたインジウム含有量ｘおよび／またはアルミニウム含有量ｙならびにドーパント濃度ｃのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
各図において同一または同等の要素を表すために同じ参照符号を使用する。図の要素および要素の相対的な大きさは、正しい縮尺であると考えるべきではない。
【００２６】
図１のレーザーダイオードチップ１０は、例示的な一実施形態によれば、ｎ型半導体領域３、ｐ型半導体領域５、およびｎ型半導体領域３とｐ型半導体領域５との間に配置されかつ放射の出射に適した活性層４を含む半導体積層体３，４，５を備える。半導体積層体３，４，５は例えば、基板１に設けられ、少なくとも１層の緩衝層２が成長基板１と半導体積層体３，４，５との間に配置されることができる。
【００２７】
レーザーダイオードチップ１０との電気的接触のために、例えば、第１のコンタクト層７を基板１の後面に、第２のコンタクト層６をレーザーダイオードチップの上面８の部分領域に設けることができる。
【００２８】
ｎ型半導体領域３およびｐ型半導体領域５は、それぞれ、複数の部分層３Ａ，３Ｂ，５Ａ，５Ｂから構成されることができ、必ずしもｎ型層またはｐ型層のみからなる必要はなく、例えば１層以上のドープされていない層を含むこともできる。
【００２９】
レーザーダイオードチップ１０は、側面の反射層、導波層、およびクラッド層、ならびに／またはストリップレーザーとしてのパターン形成等のレーザーダイオードチップの具現化形態を含むことができ、これら具現化形態はそれら自体が当業者にとって既知である。そのようなそれら自体が既知の詳細は、簡潔にするために、本明細書では示されない。その代わりに、本明細書において提案される原理に関連する活性層４の設計のみを詳細に説明する。
【００３０】
図の例示的実施形態の代替として、レーザーダイオードチップ１０の極性が反対であることもできる（すなわち、ｐ型半導体領域５が基板１に対向しかつｎ型半導体領域３がレーザーダイオードチップの上面８に対向することもできる）（図示せず）。
【００３１】
レーザーダイオードチップ１０のレーザー放射の出射のための活性層４は、単一量子井戸構造４１，４２，４３として具現化されている。単一量子井戸構造４１，４２，４３は、第１の障壁層４１と第２の障壁層４２との間に配置された光学活性な単一量子井戸層４３を含む。単一量子井戸構造は特に、第１の障壁層４１、光学活性量子井戸層４３、および第２の障壁層４２のみからなることができる（すなわち、単一量子井戸構造は好ましくは、上記３層以外の追加層を一切含まない）。本明細書において光学活性量子井戸層４３とは、放射の出射に寄与する量子井戸層４３を意味するものと理解される。単一量子井戸構造において、第１の障壁層４１はｎ型半導体領域３に対向し、第２の障壁層４２はｐ型半導体領域５に対向する。活性層４は特に、導波層３Ａ，５Ａの間に配置されることができる。
【００３２】
量子井戸層４３のバンドギャップＥＱＷは、第１の障壁層４１のバンドギャップＥＢ１および第２の障壁層４２のバンドギャップＥＢ２より小さい。この場合、第１の障壁層の、ｎ型半導体領域３に対向するバンドギャップＥＢ１は、第２の障壁層４２のバンドギャップＥＢ２より大きい。したがって、バンドギャップＥＱＷ、ＥＢ１、およびＥＢ２に関し、ＥＱＷ＜ＥＢ２＜ＥＢ１であると考えられる。
【００３３】
特に、単一量子井戸構造のｎ側障壁層４１におけるより大きなバンドギャップによって、レーザー閾値および動作電流の温度安定性を改善できることが分かった。
【００３４】
第１の障壁層４１のバンドギャップは有利なことに、第２の障壁層４２のバンドギャップより少なくとも０．０４ｅＶ、好ましくは少なくとも０．１ｅＶ、より好ましくは少なくとも０．２ｅＶ大きい。
【００３５】
量子井戸層４３および障壁層４１，４２の半導体材料のバンドギャップは特に、関係している半導体材料におけるアルミニウム含有量および／またはインジウム含有量を調節することによって調節可能である。一例を挙げると、量子井戸層４３および障壁層４１，４２は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）の組成の半導体材料を含む。この種類の半導体では、バンドギャップは、アルミニウム含有量ｙの増加に伴って大きくなり、インジウム含有量ｘの増加に伴って小さくなる。
【００３６】
図２は、本レーザーダイオードチップの例示的実施形態に関して、ｎ型半導体領域３からｐ型半導体領域５までを示す空間座標ｚに応じた活性層４の領域におけるインジウム含有量ｘを表す。図２はまた、ドーパント濃度ｃを表示する。図２以降の図において、実線はインジウム含有量を表し、破線はドーパント濃度を表す。
【００３７】
図２の例示的実施形態では、障壁層４１，４２および量子井戸層４３は、それぞれ、ＩｎｘＧａ１−ｘＮを含む。図２から分かるように、第１の障壁層４１のインジウム含有量ｘは０であり、すなわち、第１の障壁層４１はＧａＮを含む。量子井戸層４３および第２の障壁層４２は、それぞれ、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層であり、量子井戸層４３のインジウム含有量は、第２の障壁層４２のインジウム含有量より高い。したがって、第１の障壁層４１の電子バンドギャップは、量子井戸層４３および第２の障壁層４２の電子バンドギャップより大きい。図２の例示的実施形態では、第１の障壁層４１はｎ型であり、ドーパントはシリコンであり、ドーパント濃度ｃは４×１０１８ｃｍ−３である。量子井戸層４３および第２の障壁層４２は有利なことに、ドープされていない。
【００３８】
図３は、他の例示的実施形態に関するインジウム含有量ｘおよびドーパント濃度ｃの変化を表す。図３の例示的実施形態は、第２の障壁層４２の層厚さがより大きい点で先の例示的実施形態とは異なる。第２の障壁層４２の厚さは好ましくは、少なくとも１０ｎｍである。図３の例示的実施形態は、他の点では先の例示的実施形態に一致する。
【００３９】
量子井戸層４３および／または第２の障壁層４２は、ドープされてはいけないわけではない。例えば図４は、第２の障壁層４２も同様にドープされている点で先の例示的実施形態と異なる例示的実施形態を表す。この例示的実施形態では、量子井戸層４３のみがドープされていない。
【００４０】
障壁層４１，４２の少なくとも１層および／または量子井戸層４３が部分的にのみドープされることもでき、段階的変化または勾配を示すドーパント濃度を有することもできる。例えば図５の例示的実施形態では、第２の障壁層４２の量子井戸層４３に隣接する領域が、第２の障壁層４２の後続の領域より高濃度でドープされている。
【００４１】
図６は、第１の障壁層４１が段階的なドーパント濃度を有するさらなる例示的実施形態を表す。第１の障壁層４１は、中央領域がドープされている一方、ｎ型半導体領域に隣接する縁部領域および量子井戸層４３に隣接する縁部領域がドープされていない。この例示的実施形態では、量子井戸層４３も第２の障壁層４２も同様に、ドープされていない。
【００４２】
本レーザーダイオードチップのさらなる実施形態では、第２の障壁層４２は、複数の部分層を含むことができる。図７は、そのような例示的実施形態を表す。この場合、第２の障壁層４２は、第１の部分層４２Ａおよび第２の部分層４２Ｂを含み、第１の部分層４２Ａのインジウム含有量ｘは第２の部分層４２Ｂのインジウム含有量より低い。両部分層４２Ａ，４２Ｂは、第１の障壁層４１よりもインジウム含有量ｘが高く、したがって第１の障壁層４１よりもバンドギャップが小さい。
【００４３】
図８は、第２の障壁層４２が複数の部分層４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃから構成されたさらなる例示的実施形態を表す。この例示的実施形態では、第２の部分層４２Ｂにおけるインジウム含有量ｘは、第１の部分層４２Ａにおけるインジウム含有量および第３の部分層４２Ｃにおけるインジウム含有量より高い。第２の障壁層の全ての部分層４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃのインジウム含有量ｘは、第１の障壁層４１のインジウム含有量より高い。したがって、この複数の部分層を有する実施形態では、第２の障壁層４２全体における電子バンドギャップは、第１の障壁層４１のバンドギャップより小さい。
【００４４】
これまでの図の例示的実施形態では、障壁層４１，４２および量子井戸層４３は、それぞれ、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの組成を有する。しかしながら、障壁層４１，４２および／または量子井戸層４３は概して、アルミニウム含有量を有する窒化物化合物半導体材料、特にＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）の組成を含むこともできる。図９および図１０は、そのような例示的実施形態を表す。
【００４５】
図９の例示的実施形態では、第１の障壁層４１はＡｌｙＧａ１−ｙＮを含む一方、量子井戸層４３および第２の障壁層４２はそれぞれＩｎｘＧａ１−ｘＮを含む。図９では、実線は、第１の障壁層４１に関しては、縦座標上で下方向にプロットされたアルミニウム含有量ｙを示し、他の層に関しては、縦座標上で上方向にプロットされたインジウム含有量ｘを示す。第１の障壁層４１の電子バンドギャップは、第１の障壁層４１のアルミニウム含有量によって、量子井戸層４３および第２の障壁層４２の電子バンドギャップより大きい。
【００４６】
図１０はまた、第１の障壁層４１および第２の障壁層がそれぞれＡｌｙＧａ１−ｙＮを含み、量子井戸層４３がＧａＮ（インジウム含有量ｘ＝０、アルミニウム含有量ｙ＝０）を含むさらなる実施形態を表す。アルミニウム含有量ｙおよびインジウム含有量ｘは、縦座標上に図９の例示的実施形態の場合と同様に表される。この例示的実施形態では、レーザーダイオードは、ＵＶ帯域で出射することが意図されている。この目的のために、量子井戸層４３および障壁層４１，４２のバンドギャップは、それぞれ、先の例示的実施形態の場合より大きい。このより大きなバンドギャップは、障壁層４１，４２におけるアルミニウム含有量ｙを高めることによって、および量子井戸層４３におけるインジウム含有量ｘが０であることによって得られる。
【００４７】
例示的実施形態を参照しながらなされた説明によって本発明は限定されない。むしろ、本発明は、全ての新規な特徴および特徴の全ての組合せ（特に、請求項中の特徴の全ての組合せを含む）を、当該特徴または組合せ自体が請求項または例示的実施形態に明示的に特定されていないとしても包含するものである。
【００４８】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１６１０９０２２．０号の優先権を主張し、その開示内容は参照によって本明細書に援用される。
【符号の説明】
【００４９】
１  基板
２  緩衝層
３  ｎ型半導体領域
３Ａ  半導体層
３Ｂ  半導体層
４  活性層
５  ｐ型半導体領域
５Ａ  半導体層
５Ｂ  半導体層
６  第２のコンタクト層
７  第１のコンタクト層
８  表面
１０  レーザーダイオードチップ
４１  第１の障壁層
４２  第２の障壁層
４３  量子井戸層
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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