(57)【要約】【課題】  半導体層の一方主面に形成された透明導電層を通して光を取り出す構成において、透明導電層と空気との界面の屈折率差が大きいことから光の反射が起こり、反射した光は再び透明導電層内あるいは半導体層内に戻って吸収されるために、光取り出し効率が低下するという問題点があった。【解決手段】  発光素子は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ａ、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層８ｂ及びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ｃで構成される積層体を含む半導体層８を有し、半導体層８の一方主面に透明導電層１０と透明層１３とが順次形成されており、透明層１３の屈折率が透明導電層１０の屈折率以上である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層及びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層で構成される積層体を含む半導体層を有し、前記半導体層の一方主面に透明導電層と透明層とが順次形成されており、前記透明層の屈折率が前記透明導電層の屈折率以上であることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記透明層の表面に凹凸構造が形成されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記半導体層と前記透明導電層が接する界面に凹凸構造が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の発光素子。
【請求項４】
前記半導体層は、基板上に形成した反射層上にエピタキシャル成長されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの発光素子と、前記発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体及び燐光体の少なくとも一方とを具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物ガリウム系化合物半導体を利用した発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の発光素子及び照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、紫外光領域から青色光までの光を発光する発光素子として、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される窒化ガリウム系化合物半導体や窒化物系半導体を用いた発光素子が注目されている。
【０００３】
このような窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子は、蛍光体と組み合わせることにより白色の光を発光することが可能であり、また省エネルギーかつ長寿命であることから、白熱電球や蛍光ランプの代替品として有望視されると共に実用化が始まっている。しかしながら、窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子の発光効率は、蛍光灯に比較すると低いため、更なる高効率化が求められており、そのための様々な研究が行われている。
【０００４】
ところで、発光素子の発光効率である外部量子効率は、発光層で電気エネルギーが光エネルギーに変換される割合を示す内部量子効率と、変換された光エネルギーが外部へ放出される割合を示す光取り出し効率との積によって決定される。
【０００５】
内部量子効率は、発光素子を形成する窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性に大きく影響を受ける。内部量子効率を向上させる方策として、サファイア等から成る基板上に非晶質または多結晶のＡｌＮ系またはＡｌＧａＮ系の材料のバッファ層を形成し、このバッファ層上に窒化ガリウム系化合物半導体層を成長させることにより、基板と窒化ガリウム系化合物半導体層との格子不整合を緩和させ、窒化ガリウム系化合物半導体層の結晶性を向上させるという方法が、公知の技術として知られている（例えば、下記の特許文献１を参照）。
【０００６】
一方、光取り出し効率の向上に関しても種々の技術が公開されており、発光素子または電極の表面に凹凸構造を形成することによって外部との屈折率差を緩和し、内部全反射を抑制する方法がある（例えば、特許文献２、非特許文献１を参照）。
【０００７】
従来の発光素子の一例の断面図を図４に示す。基板１上にｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ａ、窒化ガリウム系化合物半導体層からなる発光層２ｂ及びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ｃより成る半導体層２が形成されていると共に、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ａ上とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ｃ上に、それぞれｎ型電極３及びｐ型電極４が形成されている。ｐ型電極４としては発光した光に対して透明な導電層が用いられ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ｃに電流を均一に拡散させるためｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ｃの上面の全面に形成される。ｎ型電極３及びｐ型電極４の一部には、外部から電流を注入するために、それぞれｎ型パッド電極５、ｐ型パッド電極６が設けられており、ワイヤーボンディングによってパッケージの配線等と接続される。窒化ガリウム系化合物半導体層の形成に使用される基板１としては、一般的にサファイア基板が使用されている。
【特許文献１】特許第３０２６０８７号公報
【特許文献２】特開平１７−２５９９７０号公報
【非特許文献１】アプライド．フィジックス．レターズ．８６．２２１１０１（２００５）（APPLIED.PHYSICS.LETTERS.86.221101 (2005)）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４の従来の発光素子においては、サファイア基板の屈折率は発光層２ｂで発光した光の波長を４００ｎｍとした場合に約１．７８であるのに対し、窒化ガリウム系化合物半導体の屈折率は約２．５５と高い。そのため、発光層２ｂで発光した光のうち、サファイア基板への入射角が臨界角θｒの約４４°（θｒ＝ａｒｃｓｉｎ（１．７８／２．５５））を超える角度で入射する光は、各窒化ガリウム系化合物半導体層を積層してなる半導体層２の内部で全反射を繰り返す。従って、光は半導体層２で全反射を繰り返す過程で大部分が半導体層２に吸収され、残った光が半導体層２の端部から外部へ向かって放射されるため、発光量が低下するという問題点がある。
【０００９】
さらに、半導体層２との境界が空気（屈折率≒１）である場合は、これらの媒質間の屈折率差がさらに大きくなり、境界で半導体層２側に反射される光の量が一層増えるため、光取り出し効率はさらに悪くなる。
【００１０】
上記の問題点を解決するために、特許文献２の方法を用いて発光素子の光取り出し効率を向上させる場合では、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面に形成された凹凸構造により、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とｐ型電極としての透明導電層との界面における反射を抑制することによって光取り出し効率を向上させているが、透明導電層と空気の屈折率差が大きいため、これらの界面で反射する光の量が多く、反射した光は再び透明導電層内あるいは半導体層内に戻って吸収されるため、光取り出し効率を高めるには限界がある。
【００１１】
また、非特許文献１の方法では、ｐ型電極としての透明導電層上に凹凸構造を形成することによって、透明導電層と空気との界面での反射を抑制し、光取り出し効率を改善しているが、透明導電層に凹凸構造を形成する場合は、凹凸構造を形成する分だけ透明導電層の厚みが増えるため、外部へ取り出される前に透明導電層内で吸収される光の量が多くなるという問題点があった。
【００１２】
従って、本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、光取り出し効率を飛躍的に向上させることが可能な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】
【００１３】
本発明の発光素子は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層及びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層で構成される積層体を含む半導体層を有し、前記半導体層の一方主面に透明導電層と透明層とが順次形成されており、前記透明層の屈折率が前記透明導電層の屈折率以上であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の発光素子は好ましくは、前記透明層の表面に凹凸構造が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の発光素子は好ましくは、前記半導体層と前記透明導電層が接する界面に凹凸構造が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の発光素子は好ましくは、前記半導体層は、基板上に形成した反射層上にエピタキシャル成長されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の照明装置は、本発明の発光素子と、前記発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体及び燐光体の少なくとも一方とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の発光素子は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層及びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層で構成される積層体を含む半導体層を有し、半導体層の一方主面に透明導電層と透明層とが順次形成されており、透明層の屈折率が透明導電層の屈折率以上であることによって、透明導電層と透明層との界面における光の反射が大幅に抑制されるため、透明導電層内に戻る光が減少する。その結果、光吸収係数が比較的大きいＩＴＯ層等から成る透明導電層内での光の吸収量が低減し、光取り出し効率を大幅に向上させることが可能になる。
【００１９】
また、本発明の発光素子は好ましくは、透明層の表面に凹凸構造が形成されていることから、透明層と空気との界面における屈折率差が緩和されて、光の反射量が減少するため、透明導電層から透明層へ入った光を外部へと有効に取り出すことが可能となり、光取り出し効率をさらに高めることができる。
【００２０】
また、本発明の発光素子は好ましくは、半導体層と透明導電層が接する界面に凹凸構造が形成されていることにより、半導体層と透明導電層との界面における屈折率差が緩和されて、光の反射量が減少する。そのため、半導体層から透明導電層へと入射する光の量を増加させることが可能となり、光取り出し効率が一層向上する。
【００２１】
また、本発明の発光素子は好ましくは、半導体層は、基板上に形成した反射層上にエピタキシャル成長されていることによって、基板側へ向かう光は反射層によって光取り出し方向となる透明層側へと反射され、光取り出し方向へと効果的に光を集めることが可能となるため、光取り出し効率が向上する。
【００２２】
本発明の照明装置は、本発明の発光素子と、発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体及び燐光体の少なくとも一方とを具備していることから、従来の蛍光灯等よりも消費電力が小さく、小型であることから、小型で高輝度の照明装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の発光素子の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の発光素子について実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。図１において、８は窒化ガリウム系化合物半導体層を複数層積層して成る半導体層（積層体）であり、８ａはｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層、８ｂは窒化ガリウム系化合物半導体層からなる発光層、８ｃはｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層、９はｎ側電極としての、あるいはｎ側電極を形成するためのｎ側導電層、１０はｐ側電極としての、あるいはｐ側電極を形成するためのｐ側導電層である。
【００２５】
本発明の発光素子は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ａ、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層８ｂ及びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ｃで構成される積層体を含む半導体層８を有し、半導体層８の一方主面（図１では基板７と逆側の面）に透明導電層１０と透明層１３とが順次形成されており、透明層１３の屈折率が透明導電層１０の屈折率以上である構成である。
【００２６】
透明導電層１０としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ），酸化錫（ＳｎＯ２），酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物系のものが使用されるが、これらの中では特に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）は紫外光から青色光に対して高い透過率を有するだけでなく、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ｃと良好なオーミック接触が取れるために好適である。
【００２７】
透明層１３としては、透明導電層１０の屈折率が、紫外光から青色光に対して約２．０であることから、この値以上の屈折率を有するとともに、光の吸収係数の小さいものを用いることが好ましい。そのような材質のものとしては、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２），酸化チタン（ＴｉＯ２），酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５），炭化ケイ素（ＳｉＣ）等がよく、これらの屈折率は２．２〜２．８である。
【００２８】
透明層１３の屈折率と透明導電層１０の屈折率との差は、０〜１であることが好ましい。屈折率の差が１を超えると、透明層１３と空気との界面における光の反射が大きくなり、また屈折率差が増加するために凹凸構造１４による屈折率差の緩和の効果が十分に得られない。
【００２９】
透明導電層１０の厚みは２５０ｎｍ〜５００ｎｍがよい。２５０ｎｍ未満では、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体８ｃと良好なオーミック接触が形成できない傾向があり、５００ｎｍを超えると、透明導電層１０での光吸収量が増加し、光取り出し効率が低下し易くなる。
【００３０】
透明層１３の厚みは５００ｎｍ〜５μｍがよい。５００ｎｍ未満では、光の透過率を向上させるために十分な高さを有する凹凸構造１４が形成できない傾向がある。５μｍを超えると、透明層１３での光吸収量が増加するだけでなく、透明層１３の材質と成膜方法に依るが、蒸着法やスパッタリング法などの一般的な成膜方法を用いる場合において、成膜時間が非常に長くなり、生産性が低下する。
【００３１】
透明層１３の表面に凹凸構造１４が形成されていること、即ち透明層１３と空気との界面に凹凸構造１４が形成されていることが好ましい。
【００３２】
また、半導体層８と透明導電層１０が接する界面に凹凸構造１４が形成されていること、即ちｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ｃと透明導電層１０の界面に凹凸構造１４が形成されていることが好ましい。
【００３３】
勿論、図１に示すように、透明層１３の表面に凹凸構造１４が形成されているとともに、半導体層８と透明導電層１０が接する界面に凹凸構造１４が形成されていてもよい。
【００３４】
凹凸構造１４の大きさは、凹凸の突起同士の平均間隔が媒質（透明層１３、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ｃ）中の実効波長と同程度かそれ以下、また高さについても媒質中の実効波長と同程度かそれ以上のものであることが好ましい。この場合、界面の上下層間の屈折率差がより緩和されて光の反射が抑制されるとともに、光散乱の効果が得られる。その結果、凹凸構造１４がない場合には、臨界角を超えて界面で全反射し、透明層や半導体層の内部に閉じ込められていた光も、光の進行方向が変化するために、臨界角以内に入る割合が増加することによって光取り出し量が向上する。
【００３５】
凹凸構造１４は、基板７上にｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ａ、発光層８ｂ及びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ｃをこれらの順で形成した後、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ａの表面上にレジスト層や金属層等から成るマスクを形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Riactive Ion Ettching）法のドライエッチング法等を用いることによって、容易に形成することができる。また、透明層１３上の凹凸構造１４も同様の方法で形成することが可能である。
【００３６】
本発明の半導体層８は、基板７上に形成された反射層１５上にエピタキシャル成長されていることが好ましい。反射層１５により、基板７側へ向かう光は光取り出し方向である透明層１３側に反射されるために、光取り出し方向へと有効に光が集めることが可能になる。
【００３７】
反射層１５としては、例えば、高屈折率層と低屈折率層を交互に複数層重ねることによって、光の干渉効果によるブラッグ反射により高屈折率層と低屈折率層の反射が強め合う効果を有する分布型ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflectors）を用いることがよい。具体的には、厚みが４１．５ｎｍのＧａＮ層と、厚みが３８．５ｎｍのＡｌ０．５２Ｇａ０．４８Ｎ層を２０組積層した、ＤＢＲ周期構造を形成することによって、発光波長４００ｎｍの光に対して非常に良好な反射率を有する反射層１５が得られる。
【００３８】
本発明の半導体層８は、発光層８ｂを、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ａとｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ｃとで挟んだ構成であるが、例えば、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ａは、第１のｎ型クラッド層としてのＧａＮ層、第２のｎ型クラッド層としてのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ層の積層体等からなる。このｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ａの厚みは２μｍ〜３μｍ程度である。
【００３９】
また、例えば、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ｃは、第１のｐ型クラッド層としてのＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層、第２のｐ型クラッド層としてのＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層、ｐ型コンタクト層としてのＧａＮ層の積層体等からなる。このｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ｃの厚みは２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。
【００４０】
また、例えば、発光層８ｂは、禁制帯幅の広い障壁層としてのＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ層と、禁制帯幅の狭い井戸層としてのＩｎ０．１１Ｇａ０．８９Ｎ層とを、交互に例えば３回繰り返し規則的に積層した多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Muliti Quantum Well）等からなる。この発光層８ｂの厚みは２５ｎｍ〜１５０ｎｍ程度である。
【００４１】
本発明のｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ａ、発光層８ｂ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ｃを含む半導体層８の成長方法は、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）法が用いられるが、その他分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法やハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法、パルスレーザデポジション（ＰＬＤ）法等が挙げられる。
【００４２】
ｎ側導電層９の材質は、発光層８ｂが発生した光を損失なく反射し、かつｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ａと良好なオーミック接続がとれるものがよい。
【００４３】
そのような材質のものとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ），インジウム（Ｉｎ），錫（Ｓｎ），モリブデン（Ｍｏ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），バナジウム（Ｖ），白金（Ｐｔ），鉛（Ｐｂ），ベリリウム（Ｂｅ），酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３），金−シリコン合金（Ａｕ−Ｓｉ合金），金−ゲルマニウム合金（Ａｕ−Ｇｅ合金），金−亜鉛合金（Ａｕ−Ｚｎ合金），金−ベリリウム合金（Ａｕ−Ｂｅ合金）等を用いればよい。これらの中でも、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）は、発光層８ｂが発光する青色光（波長４５０ｎｍ）〜紫外光（波長３５０ｎｍ）の光に対して反射率が高いので好適である。また、アルミニウム（Ａｌ）はｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ａとのオーミック接合の点でも特に好適である。また、上記材料の中から選択した層を複数層積層したものとしても構わない。
【００４４】
また、ｎ型電極９及びｐ側の透明導電層１０上には、それぞれ外部との電気的接続をとるための導線等を接続するｎ側パッド電極１１とｐ側パッド電極１２が設けられている。両電極は、例えばチタン（Ｔｉ）層、またはチタン（Ｔｉ）層を下地層として金（Ａｕ）層を積層したものを用いればよい。
【００４５】
また、半導体層８は、サファイア，ＳｉＣ等から成る基板７上に窒化ガリウム系化合物半導体から成るバッファ層を介して形成してもよく、また、化学式ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆのうち少なくとも１種を含む。）で表される二ホウ化物単結晶から成る基板７上に直接形成してもよい。
【００４６】
化学式ＸＢ２で表される二硼化物単結晶から成る基板７を使用することによって、窒化ガリウム系化合物半導体との格子定数差が０．５７％、熱膨張係数差が２．７×１０−６／Ｋと小さい基板７となるため、転位密度が低く、残留歪の小さい窒化ガリウム系化合物半導体層を形成することが可能となる。
【００４７】
化学式ＸＢ２で表される二硼化物単結晶から成る基板７は、ＺｒＢ２単結晶，ＴｉＢ２単結晶，ＨｆＢ２単結晶等からなるが、窒化ガリウム系化合物半導体との格子整合性及び熱膨張係数の整合性の点で優れていることを考慮すると、ＺｒＢ２単結晶からなるものを使用することが好ましい。また、ＺｒＢ２単結晶において、Ｚｒの一部がＴｉやＨｆに置換されているものであってもよい。また、ＺｒＢ２単結晶において、その結晶性また格子定数が大きく変化しない程度に不純物としてＴｉ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ａｌ等を含んでいても構わない。
【００４８】
なお、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体を適用した発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）として使用することができる。
【００４９】
また、本発明の上記の発光素子（ＬＥＤ）は次のように動作する。即ち、発光層８ｂを含む半導体層８にバイアス電流を流して、発光層８ｂで波長３５０〜４００ｎｍ程度の紫外光〜近紫外光や紫光を発生させ、発光素子の外側にその紫外光〜近紫外光や紫光を取り出すように動作する。
【００５０】
また、本発明の発光素子は照明装置に適用できるものであり、その照明装置は、本発明の発光素子と、発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体及び燐光体の少なくとも一方とを具備している構成である。この構成により、輝度及び照度の高い照明装置を得ることができる。この照明装置は、本発明の発光素子を透明樹脂等で覆うか内包するようにし、その透明樹脂等に蛍光体や燐光体を混入させた構成とすればよく、蛍光体や燐光体によって発光素子の紫外光〜近紫外光を白色光等に変換するものとすることができる。また、集光性を高めるために透明樹脂等に凹面鏡等の光反射部材を設けることもできる。このような照明装置は、従来の蛍光灯等よりも消費電力が小さく、小型であることから、小型で高輝度の照明装置として有効である。
【実施例】
【００５１】
本発明の発光素子の実施例について以下に説明する。本発明の発光素子の効果を確認するために、有限差分時間領域（ＦＤＴＤ：Finite Difference Time Domain Method）法と光線追跡法を用いて、光散乱性及び光取り出し効率のコンピュータシミュレーションを実施した。
【００５２】
まず最初に、凹凸構造のみのモデルを用いてＦＤＴＤ法による光散乱のシミュレーションを行い、散乱光の散乱角分布を求めた。次に、その分布を光線追跡法における凹凸構造の境界条件として適用し、本発明の発光素子（ＬＥＤ素子）における光取り出し効率のコンピュータシミュレーションを行った。
【００５３】
図２は従来の発光素子の一例についてのシミュレーションモデルの断面図であり、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ｃと透明導電層４との界面、及び透明導電層４と空気との界面に凹凸構造１４が形成されている。なお、図２において、２は半導体層、２ａはｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層、２ｂは窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層、３はｎ側導電層、１５は反射層である。
【００５４】
一方、図３は本発明の発光素子の一例についてのシミュレーションモデルの断面図であり、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層８ｃと透明導電層１０の界面、及び透明導電層１０上に形成された透明層１３と空気との界面に凹凸構造１４が形成されている。
【００５５】
両モデルにおいて、反射層１５に向かう光は反射層１５でほぼ完全に反射されるか、または一部透過吸収されて基板には到達しないため、基板はシミュレーションモデルに含めないものとする。
【００５６】
また、発光波長は４００ｎｍであるとして、発光層から等方的に光が放射されるものとする。
【００５７】
さらに、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ａ，８ａ、発光層２ｂ，８ｂ及びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ｃ，８ｃからなる厚み３．２μｍの半導体層２，８の屈折率を２．５とした。このとき、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ａ，８ａ、発光層２ｂ，８ｂ及びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ｃ，８ｃについて、屈折率の変化はほとんどないため、全て同じ屈折率とした。
【００５８】
また、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる厚み０．５μｍの透明導電層４，１０の屈折率を２．０６、アルミニウム（Ａｌ）からなるｎ型電極３及び厚み０．５μｍの反射層１５の屈折率を０．４９とした。
【００５９】
凹凸構造１４の大きさは、凹凸の突起同士の間隔を３２０ｎｍ、突起の高さを９６０ｎｍとする。
【００６０】
図５に、厚み１μｍの透明層１３の屈折率を１．５〜３まで変化させていったときの光取り出し効率をコンピューターシミュレーションによって求めた結果のグラフを示す。これより、透明層１３の屈折率が酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる透明導電層１０の屈折率２．０６以上である場合において、従来の光取り出し効率（点線部）より大幅に向上しており、本発明の有効性が明確に示されていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の発光素子について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来の発光素子の一例についてのシミュレーションモデルを示す断面図である。
【図３】本発明の発光素子の一例についてのシミュレーションモデルを示す断面図である。
【図４】従来の発光素子の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例の発光素子と従来の発光素子について、光り取り出し効率をコンピュータシミュレーションにより求めた結果のグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
７：基板
８：半導体層
８ａ：ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層
８ｂ：発光層
８ｃ：ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
９：ｎ側導電層
１０：ｐ側透明導電層
１１：ｎ側パッド電極
１２：ｐ側パッド電極
１３：透明層
１４：凹凸構造
１５：反射層
【図１】
2008130894.tif 000003
【図２】
2008130894.tif 000004
【図３】
2008130894.tif 000005
【図４】
2008130894.tif 000006
【図５】
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