(57)【要約】【課題】可視光領域の発光効率に優れ、低電圧で動作する酸化物半導体発光素子を提供する。【解決手段】この酸化物半導体発光素子は、発光層３がＺｎＯ半導体で構成され、このＺｎＯ半導体には、ＩＩＩ族元素からなるｎ型不純物Ｇａが３×１０１８ｃｍ−３の濃度でドーピングされている。このＺｎＯ発光層３によれば、従来よりも高い発光強度を有すると共に、発光層３が低抵抗になり、発光ダイオード素子１０の動作電圧が低減して、発光特性に優れ、低電圧で動作する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ｎ型ＺｎＯ系半導体層を含む発光層とｐ型ＺｎＯ系半導体層を少なくとも備え、
上記発光層が含むｎ型ＺｎＯ系半導体層に、少なくとも１種のＩＩＩ族元素からなるｎ型不純物が、１×１０１８ｃｍ−３を超えて１×１０２０ｃｍ−３以下の濃度でドープされたことを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記ｎ型不純物のドーピング濃度が、１×１０１８ｃｍ−３を超えて、１×１０１９ｃｍ−３以下であることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項３】
基板上に、ｎ型ＺｎＯ系半導体層を含む発光層とｐ型ＺｎＯ系半導体層を少なくとも備え、
上記発光層が含むｎ型ＺｎＯ系半導体層に、少なくとも１種のＩＩＩ族元素からなるｎ型不純物がドープされ、
波長４３０ｎｍにおける発光強度が、波長４３０ｎｍより短い波長領域に存在する第１発光スペクトルピーク強度の３０分の１以上であることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項４】
請求項１または３に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記発光層が、Ｃｄを含むことを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項５】
請求項１または３に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記ＩＩＩ族元素は、Ｇａ、ＡｌまたはＩｎのうちの少なくとも１つであることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項６】
請求項５に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記ＩＩＩ族元素が、Ｇａであることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項７】
請求項１または３に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記発光層には、上記ｎ型不純物と共に、Ｉ族元素あるいはＶ族元素を少なくとも１種含むｐ型不純物がドープされ、かつ、上記発光層の導電型はｎ型であることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項８】
請求項７に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記ｐ型不純物が、Ｎであることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項９】
請求項１または３に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記発光層が、井戸層と障壁層とを含む量子井戸構造であることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項１０】
請求項９に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記発光層の上記井戸層のみに、上記ｎ型不純物がドープされていることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項１１】
請求項９に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記発光層の上記障壁層のみに、上記ｎ型不純物がドープされていることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項１２】
請求項１または３に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記ｐ型ＺｎＯ系半導体層とで、上記発光層を挾持するｎ型ＺｎＯ系半導体層を有し、
上記ｐ型ＺｎＯ系半導体層、および上記発光層を挾持するｎ型ＺｎＯ系半導体層は、上記発光層よりもバンドギャップエネルギーが大きい層を含んでいることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項１３】
請求項１または３に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記ｐ型ＺｎＯ系半導体層の正孔濃度は、上記発光層の電子濃度よりも高いことを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発光ダイオードや半導体レーザなどの半導体発光素子に関し、さらに詳しくは、発光効率に優れ、低電圧で動作する酸化物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、約３．４ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する直接遷移型半導体で、励起子結合エネルギーが６０ｍｅＶと極めて高く、また原材料が安価で、環境や人体に無害で成膜手法が簡便であるなどの特徴を有し、高効率・低消費電力で環境性に優れた発光デバイスを実現できる可能性がある。
【０００３】
なお、以下において、ＺｎＯ系半導体とは、ＺｎＯおよびこれを母体としたＭｇＺｎＯあるいはＣｄＺｎＯなどで表される混晶を含めるものとする。
【０００４】
半導体発光素子では、発光層の発光効率を向上させるために、ｎ型不純物あるいはｐ型不純物をドーピングすることが一般に行われている。
【０００５】
例えば、青色〜紫外発光素子に用いられるＩＩＩ族窒化物系半導体発光素子においては、特許第２５６０９６３号公報、特許第２５６０９６４号公報および特許第２５７６８１９号公報などにおいて、ｎ型不純物であるＳｉやｐ型不純物であるＺｎ、Ｍｇなどを発光層にドーピングして、発光効率を向上させる技術が開示されている。
【０００６】
また、ＺｎＯ系半導体においても、特開２００１−２８７９９８号公報において、発光特性を改善する技術が開示されている。この公報によると、ＩＩＩ族元素のドーピング量を、１×１０１７〜１×１０１８ｃｍ−３とすることにより、結晶欠陥を低減して長波長側のブロードな発光を低減すると共に、発光強度がノンドープの場合に比べて４倍以上に向上することが示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２８７９９８号公報
【特許文献２】
特許第２５６０９６３号公報
【特許文献３】
特許第２５６０９６４号公報
【特許文献４】
特許第２５７６８１９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
青色発光波長に対応する４３０ｎｍ付近の青色発光は、視感度（単色光の明るさと光エネルギーの関係を示す波長関数）が小さいため、ＺｎＯ系半導体を用いて高輝度な青色やさらに長波長な可視発光素子を製造する場合には、発光強度が高いと共にスペクトル半値幅の広い発光特性を持つ方が有利である。
【０００９】
しかし、上記従来例のＺｎＯを用いた半導体発光素子は、第１発光スペクトルが４００ｎｍより短かい紫外光領域に位置し、青色発光波長に対応する４３０ｎｍ近傍の発光強度が弱く、また、第１発光スペクトルの半値幅が狭い。このため、可視光の発光強度を向上させることが困難という問題を有していた。
【００１０】
さらに、上記従来例のドーピング濃度範囲では、発光層の抵抗が高く、素子の動作電圧が高くなって消費電力や信頼性が低下するという問題があった。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、以上の課題に鑑み、特に可視光領域の発光効率に優れ、低電圧で動作する酸化物半導体発光素子を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ＺｎＯ系半導体で作製された発光素子について、可視光領域において高い輝度を有する発光スペクトル形状と、それを実現する手段について鋭意検討した結果、ｎ型不純物を従来よりも高濃度にドーピングすると共に、発光波長４３０ｎｍ近傍の発光強度を向上させることで、上記目的が達せられることを見い出し本発明に至った。
【００１３】
すなわち、この発明の酸化物半導体発光素子は、基板上に、ｎ型ＺｎＯ系半導体層を含む発光層とｐ型ＺｎＯ系半導体層を少なくとも備え、
上記発光層が含むｎ型ＺｎＯ系半導体層に、少なくとも１種のＩＩＩ族元素からなるｎ型不純物が、１×１０１８ｃｍ−３を超えて１×１０２０ｃｍ−３以下の濃度でドープされたことを特徴としている。
【００１４】
この発明の酸化物半導体発光素子によれば、上記発光層が含むｎ型ＺｎＯ系半導体層は、上記１×１０１８ｃｍ−３を超えて１×１０２０ｃｍ−３以下の濃度範囲でｎ型不純物がドーピングされたことで、従来よりも高い発光強度を有すると共に、上記発光層が低抵抗になり、発光素子の動作電圧が低減する。このことにより、発光特性に優れ、低電圧で動作する酸化物半導体発光素子を実現できる。
【００１５】
また、一実施形態の酸化物半導体発光素子では、上記ｎ型不純物のドーピング濃度が、１×１０１８ｃｍ−３を超えて、１×１０１９ｃｍ−３以下である。
【００１６】
この実施形態によれば、上記ドーピングの濃度範囲で、ｎ型不純物がドーピングされた上記発光層は、ドーピング不純物による吸収や散乱が低減されるので、さらに発光効率を向上させることができる。
【００１７】
また、一実施形態の酸化物半導体発光素子は、基板上に、ｎ型ＺｎＯ系半導体層を含む発光層とｐ型ＺｎＯ系半導体層を少なくとも備え、
上記発光層が含むｎ型ＺｎＯ系半導体層に、少なくとも１種のＩＩＩ族元素からなるｎ型不純物がドープされ、
波長４３０ｎｍにおける発光強度が、波長４３０ｎｍより短い波長領域に存在する第１発光スペクトルピーク強度の３０分の１以上である。
【００１８】
この実施形態によれば、波長４３０ｎｍにおける発光強度が、上記第１発光スペクトルピーク強度（主ピーク強度）の３０分の１以上であることによって、青色発光の視認度が向上する。
【００１９】
なお、従来では、ＺｎＯを発光層に用いた場合、発光スペクトルは３７０ｎｍ近傍にピークを有する単峰性のスペクトルとなるが、上記発光層にｎ型不純物を、１×１０１８ｃｍ−３を超えて高濃度にドーピングすることによって半値幅が広がる。
【００２０】
また、上記発光層に、ｎ型不純物を高濃度にドーピングすることによって、４３０ｎｍ以短の波長における発光強度ピークが複数のピークを持つ多峰性となる場合もある。また、この多峰性のピークの重畳の様子もドーピング濃度によって異なるが、この多峰性のピークのうちの最も強いピーク強度を基準として、４３０ｎｍにおける発光強度が上記基準の３０分の１以上であれば、本発明の効果、つまり、特に可視光領域の発光効率に優れ、低電圧で動作する酸化物半導体発光素子が実現される。
【００２１】
また、一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記発光層が、Ｃｄを含む。
【００２２】
この実施形態では、上記発光層が、ＣｄＯとの混晶であるＣｄＸＺｎ１−ＸＯとなって、バンドギャップエネルギーが小さくなり、発光ピーク波長は長波長側へシフトする。よって、より視認度の高い高輝度な可視光発光素子を製造できる。なお、上記ＣｄＸＺｎ１−ＸＯにおいて、Ｃｄ組成比ｘが大きくなり０．２５を超えると、上記発光層の結晶性が悪化し、発光強度が低下するので、青色発光を高輝度で得るためには、Ｃｄの組成比ｘは０．２５以下が好ましい。
【００２３】
一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記ＩＩＩ族元素がＧａ、ＡｌまたはＩｎのうちの少なくとも１つである。
【００２４】
上記実施形態において、ＩＩＩ族元素は、ＺｎＯ系半導体中においてドナー不純物として機能する。特に、上記元素Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎは、発光効率が高く、高輝度な発光素子を得ることができる。
【００２５】
また、より好ましい実施形態では、上記ＩＩＩ族元素がＧａである。Ｇａは特に活性化率が高く、ドーピングが簡便で結晶欠陥を生じにくい。よってさらに高輝度な発光素子が得られる。
【００２６】
また、一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記発光層には、上記ｎ型不純物と共に、Ｉ族元素あるいはＶ族元素を少なくとも１種含むｐ型不純物がドープされ、かつ上記発光層の導電型はｎ型である。
【００２７】
上記実施形態では、上記発光層に、上記ｎ型不純物と共に、ｐ型不純物がドープされることにより、ドナー・アクセプタ対が発光に関与する。この発光は半値幅が広く、発光が従来より長波長化する。よって、より視認度の高い高輝度な可視光発光素子を製造できる。
【００２８】
また、より好ましい実施形態では、上記ｐ型不純物がＮ（窒素）である。Ｎ（窒素）は、他のｐ型不純物に比べて活性化率が高く、ドーピングが簡便で結晶欠陥を生じにくい。よってさらに高輝度な発光素子が得られる。
【００２９】
また、一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記発光層が、井戸層と障壁層とを含む量子井戸構造である。
【００３０】
上記実施形態では、上記量子井戸構造の発光層は、発光効率が高く、バルク発光層に比べて薄い層厚でも高い発光強度を有し、低い動作電圧で高輝度が得られる。また、上記量子井戸構造の発光層を、レーザ素子の活性層に用いた場合は、光学利得が大きくなり発振閾値電流を下げることができる。よって、さらに発光特性に優れ、低電圧で動作する酸化物半導体発光素子を実現できる。
【００３１】
また、一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記発光層の上記井戸層のみに、上記ｎ型不純物がドープされている。
【００３２】
上記実施形態では、上記発光層の上記井戸層のみに、上記ｎ型不純物がドープ（高ドープ）されたことにより、発光層全体のドーピング量を抑えつつ、発光強度を向上でき、結晶欠陥を低減できる。
【００３３】
また、一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記発光層の上記障壁層のみに、上記ｎ型不純物がドープされている。
【００３４】
上記実施形態では、上記発光層の上記障壁層のみに、上記ｎ型不純物がドープ（高ドープ）されたことにより、上記発光層での光の吸収と散乱を抑え、動作電圧を低減できる。
【００３５】
また、一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記ｐ型ＺｎＯ系半導体層とで、上記発光層を挾持するｎ型ＺｎＯ系半導体層を有し、
上記ｐ型ＺｎＯ系半導体層、および上記発光層を挾持するｎ型ＺｎＯ系半導体層は、上記発光層よりもバンドギャップエネルギーが大きい層を含んでいる。
【００３６】
上記実施形態では、上記発光層を挾持する上記ｎ型ＺｎＯ系半導体層および上記ｐ型ＺｎＯ系半導体層が、上記発光層よりもバンドギャップエネルギーが大きい層（例えば、ＭｇＺｎＯなど）を含んでいる。上記ｎ型ＺｎＯ系半導体層および上記ｐ型ＺｎＯ系半導体層は、上記発光層を挾持するクラッド層としての機能を有する。この構造により、注入キャリアが上記発光層に閉じ込められ、発光効率が向上するので、低い動作電圧で高輝度が得られる。
【００３７】
尚、上記ｎ型およびｐ型ＺｎＯ系半導体層は、組成と層厚が異なる複数の層から成っていてもよく、この場合、上記発光層よりもバンドギャップの大きい層を上記発光層に接して設ける構造とすることによって、キャリア閉じ込め効果を向上できるので、好ましい。
【００３８】
また、一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記ｐ型ＺｎＯ系半導体層の正孔濃度は、上記発光層の電子濃度よりも高い。
【００３９】
上記実施形態の構成によって、上記ｐ型ＺｎＯ系半導体層と上記ｎ型ＺｎＯ系発光層との間の障壁が高くなり、キャリアオーバーフローを低減して上記発光層へのキャリア閉じ込め効果がさらに向上する。これによって、発光特性にさらに優れ、低電圧で動作する酸化物半導体発光素子を実現できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づき具体的に説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
この発明の酸化物半導体発光素子の第１の実施の形態として、ＺｎＯ系発光ダイオード素子の発光層３をＧａがドープされたＺｎＯ半導体で構成した一例を説明する。
【００４２】
図１は、上記第１実施形態の発光ダイオード素子１０の構造断面図である。
この第１実施形態の発光ダイオード素子１０は、亜鉛面を主面とするＺｎＯ基板１上に、ＩＩＩ族元素からなるｎ型不純物としてのＧａ（ガリウム）を５×１０１８ｃｍ−３でドープした厚さ１μｍのｎ型ＺｎＯ系半導体層としてのｎ型ＺｎＯ層２が積層されている。また、このｎ型ＺｎＯ層２上に、Ｇａを３×１０１８ｃｍ−３でドープした厚さ０．５μｍのＺｎＯ半導体からなるＺｎＯ発光層３が積層されている。また、このＺｎＯ発光層３上に、ｐ型不純物としてのＮ（窒素）を１×１０２０ｃｍ−３でドープした厚さ１μｍのｐ型ＺｎＯ系半導体層としてのｐ型ＺｎＯ層４が積層されている。
【００４３】
上記ＺｎＯ基板１の裏面には、厚さ１０００ÅのＡｌからなるｎ型オーミック電極５が積層されている。また、上記ｐ型ＺｎＯ層４の主表面全面には、厚さ１５０ÅのＮｉを積層してなるｐ型透光性オーミック電極６が積層されている。このｐ型透光性オーミック電極６上には、厚さ１０００Åのボンディング用Ａｕパッド電極７が、透光性オーミック電極６よりも小さい面積で形成されている。
【００４４】
この第１実施形態の発光ダイオード素子１０では、ＺｎＯ発光層３を、ｎ型不純物が所定濃度範囲でドーピングされたＺｎＯ半導体で構成した。
【００４５】
この第１実施形態の発光ダイオード素子１０は、図２に示すレーザ分子線エピタキシー（以下レーザＭＢＥと称する）装置１００で形成した。
【００４６】
まず、このレーザＭＢＥ装置１００について説明する。このレーザＭＢＥ装置１００は、超高真空に排気可能な成長室１０１の上部に、基板ホルダー１０２が配置され、この基板ホルダー１０２に基板１０３が固定されている。上記基板ホルダー１０２の上部に配置されたヒーター１０４により基板ホルダー１０２の裏面が加熱され、その熱伝導により、基板１０３が加熱される。基板ホルダー１０２の直下には適当な距離を置いてターゲットテーブル１０５が配置され、ターゲットテーブル１０５上には原料ターゲット１０６が複数配置できる。
【００４７】
原料ターゲット１０６の表面は、成長室１０１の側面に設けられたビューポート１０７を通じて照射されるパルスレーザ光１０８によりアブレーションされ、瞬時に蒸発した原料ターゲット１０６のプルーム（放出粒子）１１０が基板１０３上に堆積することにより薄膜が成長する。ターゲットテーブル１０５は回転機構を有し、パルスレーザ光１０８の照射シーケンスに同期して回転を制御することにより、異なる種類の原料ターゲット１０６からの異なる種類の原料を薄膜上に積層することが可能となる。また、成長室１０１には、複数のガスを導入できるようガス導入管１０９が複数設けられ、ラジカルセル１１１によって活性化された原子状ビームを基板１０３に照射することも可能である。
【００４８】
次に、上記レーザＭＢＥ装置１００によって発光ダイオード素子１０を製造する方法を順に説明する。
【００４９】
まず、洗浄処理したＺｎＯ基板１を、レーザＭＢＥ装置１００に導入し、温度７００℃で３０分間加熱し清浄化した。
【００５０】
次に、基板温度を５５０℃に降温し、原料ターゲット１０６として、ノンドープＺｎＯ単結晶からなる原料ターゲット、およびＧａ２Ｏ３を添加したＺｎＯ焼結体からなる原料ターゲットを用いた。そして、回転機構によるターゲットテーブル１０５の駆動周期とＫｒＦエキシマレーザのパルスレーザ光１０８のパルス照射周期とを外部制御装置（図示しない）によって同期させる。そして、上記２種類の原料ターゲット１０６を、所望のＧａ濃度が得られる比率で交互にアブレーションして、ｎ型ＺｎＯ層２を得た。このアブレーションを行うパルスレーザには、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ，パルス数：１０Ｈｚ，出力１Ｊ／ｃｍ２）を用いた。また、上記ｎ型ＺｎＯ層２の成長中には、複数のガス導入管のうちの１つ１０９ａより、Ｏ２ガスを導入した。
【００５１】
次に、ｎ型ＺｎＯ層２を形成したのと同様の交互アブレーション手法でもって、Ｇａドーピング濃度を制御し、ＺｎＯ発光層３を形成した。
【００５２】
次に、ガス導入管１０９ａよりＯ２ガスを導入すると共に、ガス導入管１０９ｂより導入したＮ２ガスをラジカルセル１１１よりプラズマ化して照射しながら、ＺｎＯ単結晶を原料ターゲット１０６としてアブレーションを行い、ｐ型ＺｎＯ層４を成長させた。
【００５３】
次に、ＺｎＯ基板１をレーザＭＢＥ装置から取り出し、Ｎｉ薄膜を１５０Åの厚さに真空蒸着して、透光性オーミック電極６を形成した。このオーミック電極６は入射した発光の７０％以上を透過する。
【００５４】
最後に、上記Ｎｉ薄膜からなる透光性オーミック電極６上にＡｕを真空蒸着してパッド電極７を形成し、ＺｎＯ基板１の裏面にＡｌを真空蒸着してｎ型オーミック電極５を形成した。
【００５５】
この第１実施形態の酸化物半導体発光素子である発光ダイオード素子１０は、上記レーザＭＢＥ法以外にも、固体原料あるいは気体原料を用いた分子線エピタキシー法、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法などの結晶成長手法で作製することができる。もっとも、レーザＭＢＥ法は、原料ターゲットと形成する薄膜との組成ずれが小さく、またＺｎＧａ２Ｏ４などの意図しない副生成物の生成を抑えることができるので好ましい。
【００５６】
この第１実施形態の発光ダイオード素子１０をチップ状に分離し、Ａｇペーストでリードフレームに取り付けてモールドし発光させたところ、発光ピーク波長３８０ｎｍの青紫色発光が得られた。
【００５７】
図３に、この第１実施形態の発光ダイオード素子の室温における発光スペクトルを実線で描かれた特性曲線Ｇ１で示す。なお、図３において、破線で描かれた特性曲線Ｇ２は、比較例の発光ダイオード素子の発光スペクトルであり、この比較例はＧａを１×１０１７ｃｍ−３ドープしたＺｎＯ発光層を用いて作製した。また、図３に、点線で描かれた特性曲線Ｇ３は、もう１つの比較例の発光スペクトルであり、この比較例は、ノンドープＺｎＯ発光層を用いて作製した。
【００５８】
この第１実施形態の発光ダイオード素子１０は、特性曲線Ｇ２，Ｇ３に対応する比較例の発光ダイオード素子に比べて発光強度が強く、上記比較例よりもピーク波長が長波長側へシフトすると共にスペクトル半値幅が広がっている。なお、上記特性曲線Ｇ１では、ピーク波長よりも長波長側に肩部Ｈが見られるが、この肩部Ｈの曲線形状はドーピング条件によって様々であり、ほぼ単峰性あるいは２つ以上のピークを有する場合もあった。
【００５９】
しかし、いずれのスペクトル形状においても、波長４３０ｎｍにおける発光強度が、短波長側に存在する第１発光スペクトルＰ１のピーク強度の３０分の１以上の場合には、比較例より大きな発光強度が得られ、スペクトル半値幅が広がって青色の視認度が向上した。
【００６０】
次に、図４に、発光層３のＧａドープ量を変化させてこの実施形態の発光ダイオード素子を作製し、輝度と動作電圧を調べた結果を示す。図４において、実線が輝度曲線Ｆ１であり、破線が動作電圧曲線Ｆ２である。
【００６１】
輝度曲線Ｆ１で示すように、Ｇａドープ量が１×１０１９ｃｍ−３まで輝度は増大し、１×１０２０ｃｍ−３を超えると著しく低下する。一方、動作電圧曲線Ｆ２で示すように、動作電圧は、Ｇａドープ量が１×１０１９ｃｍ−３までは低減し、１×１０２０ｃｍ−３を超えると著しく増大する。
【００６２】
この理由として、Ｇａドープ量が１×１０２０ｃｍ−３以上では、ドーピング不純物による発光の吸収と散乱が増大すると共に結晶性が悪くなり、発光効率と動作電圧が悪化したと考えられる。
【００６３】
以上の結果より、ｎ型ＺｎＯ系半導体層からなる発光層３へのｎ型不純物のドーピング量は、１×１０１８ｃｍ−３を超えて１×１０２０ｃｍ−３以下が好ましく、さらには、１×１０１８ｃｍ−３を超えて１×１０１９ｃｍ−３以下がより好ましい。
【００６４】
このように、発光層３へのｎ型不純物のドーピング量を設定したことにより、発光特性に優れ、低電圧で動作する酸化物半導体発光素子としての発光ダイオード素子１０を実現できる。
【００６５】
なお、この第１実施形態では、ｎ型不純物としてＧａを用いたが、ＡｌやＩｎなど他のＩＩＩ族元素を用いても、特に可視光領域の発光効率に優れ、低電圧で動作するという本発明の効果を有する。もっとも、ＩＩＩ族元素の中では、Ｇａが特に活性化率が高く、かつドーピングが簡便で結晶欠陥を生じにくいため好ましい。
【００６６】
また、ｐ型ＺｎＯ層４の正孔濃度を発光層３の電子濃度よりも大きくした場合には、キャリアオーバーフローを低減でき、発光層３へのキャリア閉じ込め効果が向上して、発光特性にさらに優れ、低電圧で動作することとなる。
また、この第１実施形態では、ｎ型ＺｎＯ系半導体層であるｎ型ＺｎＯ層２はｎ型不純物としてのＧａが５×１０１８ｃｍ−３でドープされたが、このｎ型ＺｎＯ層２へのｎ型不純物のドープ濃度は、上記発光層３へのｎ型不純物のドープ濃度と同じであってもよい。もっとも、本実施形態のごとく、ｎ型ＺｎＯ層２へのｎ型不純物のドープ濃度が、上記発光層３へのｎ型不純物のドープ濃度よりも高い場合には、キャリアオーバーフローを抑止できる。
【００６７】
また、上記第１実施形態では、亜鉛面を主面としたＺｎＯ単結晶からなるＺｎＯ基板１を採用したが、酸素面を主面としたＺｎＯ単結晶をＺｎＯ基板１として用いても、発光層３の発光効率は変らない。しかし、亜鉛面を主面としたＺｎＯ単結晶をＺｎＯ基板１として用いることにより、ｐ型ＺｎＯ層４のキャリア活性化率が向上し、低抵抗のｐ型ＺｎＯ層４が得られ素子抵抗が低減するので好ましい。
【００６８】
また、基板１としては、ＺｎＯ単結晶以外にも、サファイアやＬｉＧａＯ２などの絶縁性基板、さらには、ＳｉＣやＧａＮなどの導電性基板を用いることができる。
例えば、基板１として上記絶縁性基板を用いる場合は、この絶縁性基板に成長させた成長層をエッチングしてｎ型ＺｎＯ層を露出させ、このｎ型ＺｎＯ層上に、ｎ型電極を形成すればよい。また、ｎ型ＺｎＯ層２よりも低抵抗なｎ型ＺｎＯ層を用いて、上記絶縁性基板にコンタクト層を形成してもよい。また、結晶性の良好な成長層を得るために、上記絶縁性基板にバッファ層を形成してもよい。
【００６９】
また、例えば、基板１として、上記導電性基板を用いる場合は、この基板裏面にｎ型電極を形成することができるので、素子製造工程が簡便になり好ましい。特に、上記基板１を、成長層（ｎ型ＺｎＯ層２、ＺｎＯ発光層３）と同じ材料系であるＺｎＯ基板とすることは、親和性に優れ欠陥の極めて少ないエピタキシャル結晶が得られるので好ましい。
【００７０】
また、基板１に入射した発光を乱反射させるために、研磨やエッチングなどの公知の手法で基板１裏面に凹凸を形成すれば、光取り出し効率が向上するので好ましい。
【００７１】
また、ｐ型透光性オーミック電極６は、Ｎｉの他に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕなどで作製してもよい。もっとも、低抵抗で密着性の良いＮｉでオーミック電極６を作製するのが好ましい。また、ｐ型ＺｎＯ系半導体としてのｐ型ＺｎＯ層４は、ｎ型ＺｎＯ系半導体としてのｎ型ＺｎＯ層２に比べて、抵抗が高く、電流が均一に広がりにくい。これを補うため、この第１実施形態のように、ｐ側の透光性オーミック電極６を薄く透光性を有するようにし、透光性オーミック電極６を素子主表面全面つまりｐ型ＺｎＯ層４の表面全面に形成することが好ましい。
【００７２】
また、ｎ型オーミック電極５は、Ａｌに替えて、Ｔｉ、Ｃｒなどで作製してもよい。もっとも、ｎ型オーミック電極５をＡｌで作製すれば、他のＴｉ、Ｃｒなどの材料で作製した場合に比べて、青色光〜紫外光の反射率が高いため、ＺｎＯ基板１の裏面全面に形成しても光取り出し効率が高くなる。なお、Ａｌからなるｎ型のオーミック電極５を任意の形状にパターニングし、露出したＺｎＯ基板１の裏面をＡｇペーストなどでリードフレームに接着しても良い。Ａｌペーストに比べて、上記Ａｇペーストの方が青〜紫外光の反射率が高く、光取り出し効率が高くなるため好ましい。
【００７３】
なお、上記の他の構成は任意であり、この実施形態によって限定されるものではない。
【００７４】
（第２の実施の形態）
次に、図５に、この発明の酸化物半導体発光素子の第２実施形態としての発光ダイオード素子２１の断面構造を示す。図５において、第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を用いている。
【００７５】
この第２実施形態では、ｎ型ＺｎＯ系半導体層としての厚さ１μｍのｎ型ＺｎＯ層２に替えて、厚さ１μｍのｎ型Ｍｇ０．２Ｚｎ０．８Ｏ層１２とした。また、ｐ型ＺｎＯ系半導体層としての厚さ１μｍのｐ型ＺｎＯ層４に替えて、厚さ１μｍのｐ型Ｍｇ０．２Ｚｎ０．８Ｏ層１４とした。この点が第１実施形態と異なる。
【００７６】
また、この第２実施形態では、上記ｐ型Ｍｇ０．２Ｚｎ０．８Ｏ層１４上に、ｐ型ＺｎＯコンタクト層１８を積層した点が、前述の第１実施形態と異なる。上記２点のほかは、前述の第１実施形態と同様にして、この第２実施形態の発光ダイオード素子２１を作製した。
【００７７】
上記ｎ型Ｍｇ０．２Ｚｎ０．８Ｏ層１２には、ＩＩＩ族元素からなるｎ型不純物としてのＧａを５×１０１８ｃｍ−３でドープした。また、上記ｐ型Ｍｇ０．２Ｚｎ０．８Ｏ層１４には、ｐ型不純物としてのＮ（窒素）を１×１０２０ｃｍ−３でドープした。この不純物ドープについては、第１実施形態と同様である。
【００７８】
上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層１８は、ｐ型Ｍｇ０．２Ｚｎ０．８Ｏ層１４よりも低抵抗となるように、不純物Ｎ（窒素）のドーピング濃度を制御した。また、上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層１８の層厚は１μｍとした。
【００７９】
この第２実施形態の発光ダイオード素子２１をチップ状に分離し、Ａｇペーストでリードフレームに取り付けてモールドし発光させたところ、発光波長３８０ｎｍの青色発光が得られ、駆動電流２０ｍＡでの評価において、第１実施形態よりも輝度が３０％高く、動作電圧が２０％低かった。
【００８０】
この第２実施形態の発光ダイオード素子２１の構造では、ｐ型ＺｎＯ系半導体層としてのｐ型ＭｇＺｎＯ層１４とｎ型ＺｎＯ系半導体層としてのｎ型ＭｇＺｎＯ層１２とでＺｎＯ発光層３を挾持しており、ｐ型ＭｇＺｎＯ層１４とｎ型ＭｇＺｎＯ層１２は、ＺｎＯ半導体からなるＺｎＯ発光層３よりもバンドギャップエネルギーが大きい。この構造により、ＺｎＯ発光層３へのキャリア閉じ込め効果を向上させることができる。
【００８１】
また、この第２実施形態では、ＺｎＯ半導体を用いて作製したｐ型ＺｎＯコンタクト層１８を、ｐ型ＭｇＺｎＯ層１４に比べて低抵抗な層とし、ｐ型ＭｇＺｎＯ層１４上に形成した。したがって、このｐ型ＺｎＯコンタクト層１８上に、ｐ型オーミック電極６を形成したことで、発光ダイオード素子２１の動作電圧が低減するので好ましい。さらに、上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層１８は電流を拡散させて、発光層３に電流を均一に注入する働きを有するため、輝度が格段に向上する。
【００８２】
（第３の実施の形態）
次に、図６に、この発明の酸化物半導体発光素子の第３実施形態としてのＺｎＯ系発光ダイオード素子３１の断面構造を示す。この第３実施形態では、前述の第２実施形態のＺｎＯ発光層３に替えて、ｎ型ＺｎＯ系半導体としての
ＣｄＺｎＯ半導体からなるＣｄＺｎＯ発光層３３を備えた点だけが、前述の第２実施形態と異なる。
【００８３】
すなわち、この第３実施形態のＣｄＺｎＯ発光層３３は、ＩＩＩ族元素からなるｎ型不純物としてのＧａを３×１０１８ｃｍ−３でドープした厚さ０．５μｍのＧａドープＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ半導体で構成されている。
【００８４】
この第３実施形態の発光ダイオード素子３１をチップ状に分離し、Ａｇペーストでリードフレームに取り付けてモールドし発光させたところ、発光ピーク波長は、第２実施形態に比べて、長波長側へシフトして４２０ｎｍの青色発光が得られた。このため、第２実施形態に比べて、視感度が向上して輝度が１５％向上した。
【００８５】
この第３実施形態のように、産業上利用価値の高い４００ｎｍより長波長の青色発光を得るためには、ＧａドープＣｄＸＺｎ１−ＸＯ半導体で構成したＣｄＺｎＯ発光層３３において、Ｃｄ組成Ｘは０．０４以上であることが好ましい。また、結晶性を悪化させずに均一組成を得るためには、ＣｄＺｎＯ発光層３３においてＣｄ組成Ｘが０．２５以下であることが好ましい。
【００８６】
（第４の実施の形態）
次に、図７に、この発明の酸化物半導体発光素子の第４実施形態としてのＺｎＯ系発光ダイオード素子４１の断面構造を示す。この第４実施形態では、ｎ型ＺｎＯ系半導体としてのＣｄＺｎＯ半導体で発光層４３を構成した。すなわち、この発光層４３を、ＩＩＩ族元素のｎ型不純物としてのＧａおよびＶ族元素のｐ型不純物であるＮ（窒素）がドープされたＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ半導体で構成した。この他の構成は、第３実施形態と同様にして、この第４実施形態の発光ダイオード素子４１を作製した。
【００８７】
この第４実施形態の発光ダイオード素子４１をチップ状に分離し、Ａｇペーストでリードフレームに取り付けてモールドし発光させたところ、発光ピーク波長は、第３実施形態に比べて、長波長側へシフトして４２５ｎｍの青色発光が得られた。また、第３実施形態に比べて、スペクトル半値幅が増大し、輝度が３０％向上した。
【００８８】
この第４実施形態のように、ｎ型ＺｎＯ系半導体としてのＣｄＺｎＯ半導体で構成される発光層４３中に、ｎ型不純物のＧａおよびｐ型不純物のＮを同時にドーピングすることによって、ドナー・アクセプタ対が発光に関与する。この発光は、半値幅が広く、発光が従来より長波長化する。よって、より視認度の高い高輝度な可視光発光素子を製造できる。
【００８９】
なお、この第４実施形態では、ｎ型ＺｎＯ系半導体で構成した発光層４３中にドーピングするｐ型不純物をＮ（窒素）としたが、このｐ型不純物としては、ＩＡ族元素、ＩＢ族元素、ＶＡ族元素およびＶＢ族元素を用いることができる。もっとも、この第４の実施形態において用いたＶ族元素のｐ型不純物であるＮは、他のｐ型不純物に比べて活性化率が高く、ドーピングが簡便で結晶欠陥を生じにくい。よって、さらに、高輝度な発光素子４１が得られる。なお、上記ｎ型ＺｎＯ系の発光層４３中にドーピングするｐ型不純物としては、上記Ｎに次いで、Ｌｉ、Ａｇ、ＰおよびＡｓが活性化率が高いので好ましい。
【００９０】
また、この第４実施形態では、ｎ型およびｐ型不純物がドープされた活性層となるｎ型ＺｎＯ系発光層４３中には、ｐ型不純物をドーピングしているが、このｎ型ＺｎＯ系発光層４３の導電型はｎ型である。このｎ型でＺｎＯ系の発光層４３へのｐ型不純物のドーピング量が多いと、ドナー・アクセプタ対が増大して、発光効率が向上する一方、ｎ型不純物を補償して動作電圧が高くなる。このため、ｎ型ＺｎＯ系発光層４３へのｐ型不純物のドーピング量としては、１×１０１６ｃｍ−３以上で、かつ、イオン化アクセプタ不純物濃度がイオン化ドナー不純物濃度の１０分の１以下となるようにするのが好ましい。
【００９１】
（第５の実施の形態）
次に、図８に、この発明の酸化物半導体発光素子の第５実施形態としてのＺｎＯ系発光ダイオード素子５１の断面構造を示す。この第５実施形態では、第４実施形態のＺｎＯ系発光層４３に替えて、ＺｎＯ系発光層５３を備えた点が、前述の第４実施形態と異なる。
【００９２】
この第５実施形態では、図１０に示すように、上記ＺｎＯ系発光層５３を、厚さ５０ÅのＭｇ０．２Ｚｎ０．８Ｏ障壁層５３Ａと、厚さ６０ÅのＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層５３Ｂとを交互に積層した多重量子井戸発光層で構成した。この第５実施形態では、上記ＺｎＯ系発光層５３は、上記ＭｇＺｎＯ障壁層５３Ａを１１層だけ備え、上記ＣｄＺｎＯ井戸層５３Ｂを１０層だけ備えた。また、この第５実施形態のＺｎＯ系発光層５３では、上記Ｃｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層５３Ｂのみに、ＩＩＩ族元素のｎ型不純物としてのＧａを５×１０１８ｃｍ−３の濃度でドーピングした。
【００９３】
上記の他は、第３実施形態と同様にして、この第５実施形態のＺｎＯ系発光ダイオード素子５１を作製した。
【００９４】
この第５実施形態のＺｎＯ系発光ダイオード素子５１をチップ状に分離し、Ａｇペーストでリードフレームに取り付けてモールドし発光させたところ、発光波長４１０ｎｍの青色発光が得られ、駆動電流２０ｍＡでの評価において、第３実施形態より輝度が６０％高かった。
【００９５】
この第５実施形態の発光ダイオード素子は、上記ＺｎＯ系発光層５３を、量子井戸発光層としたので、発光効率とキャリア閉じ込め効率が向上し、１０層の井戸層５３Ｂの厚さ（６０Å×１０）が第３実施形態のＣｄＺｎＯ発光層３３の厚さ（０．５μｍ＝５０００Å）よりも薄いにもかかわらず輝度が向上した。尚、量子効果によって実質的なバンドギャップエネルギーが大きくなったため、発光波長は第３実施形態よりも短波長側へ移動した。
【００９６】
このように、この第５実施形態によれば、ＺｎＯ系発光層５３を、ＭｇＺｎＯ障壁層５３Ａと、ＣｄＺｎＯ井戸層５３Ｂとを交互に積層した多重量子井戸発光層としたことによって、素子特性が大きく向上した。
【００９７】
なお、この第５実施形態では、上記ＣｄＺｎＯ井戸層５３ＢのみにＧａを添加したが、上記ＭｇＺｎＯ障壁層５３ＡのみにＧａをドープしても、可視光領域の発光効率に優れ、低電圧で動作する酸化物半導体発光素子が得られる。一方、ＺｎＯ系発光層５３をなす量子井戸発光層全体にＧａをドーピングすると、結晶性悪化や不純物による吸収が増大するので、高効率な発光を実現するには井戸層５３Ｂまたは障壁層５３ＡのみにＧａをドーピングすることが好ましい。なお、ＺｎＯ系発光層５３にドーピングするＩＩＩ族元素のｎ型不純物は、Ｇａの他に、Ａｌ、Ｉｎ等であってもよい。また、このＩＩＩ族元素のｎ型不純物Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ等のドーピング濃度は、１×１０１８ｃｍ−３を超えて１×１０２０ｃｍ−３以下の濃度とすればよく、好ましくは、１×１０１８ｃｍ−３を超えて、１×１０１９ｃｍ−３以下とする。
【００９８】
（第６の実施の形態）
次に、図９に、この発明の酸化物半導体発光素子の第６実施形態としてのＺｎＯ系半導体レーザ素子６０の断面構造を示す。この第６実施形態のＺｎＯ系半導体レーザ素子６０では、ｎ型ＺｎＯ系半導体層を有する発光層としての活性層６４を、ＧａがドープされたＣｄＺｎＯ／ＺｎＯ多重量子井戸発光層とした。
【００９９】
この第６実施形態の半導体レーザ素子６０は、亜鉛面を主面としたｎ型ＺｎＯ単結晶基板６１上に、順に、厚さ１μｍのｎ型Ｍｇ０．２Ｚｎ０．８Ｏクラッド層６２、厚さ２００Åのｎ型ＺｎＯ光ガイド層６３、ＣｄＺｎＯ／ＺｎＯ多重量子井戸活性層６４、厚さ２００Åのｐ型ＺｎＯ光ガイド層６５、厚さ１μｍのｐ型Ｍｇ０．２Ｚｎ０．８Ｏクラッド層６６、厚さ０．５μｍのｐ型ＺｎＯコンタクト層６７が積層されている。
【０１００】
図１１に示すように、上記ＣｄＺｎＯ／ＺｎＯ多重量子井戸活性層６４は、厚さ５０ÅのＺｎＯ障壁層６４Ｂと、厚さ４０ÅのＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層６４Ａとを交互に積層して構成されている。この多重量子井戸活性層６４は、上記ＺｎＯ障壁層６４Ｂを２層有し、上記井戸層６４Ａを３層有している。
【０１０１】
また、この第６実施形態では、上記多重量子井戸活性層６４において、ｎ型ＺｎＯ系半導体層としての上記Ｃｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層６４Ａのみに、ｎ型不純物としてのＧａを１×１０１９ｃｍ−３の濃度で、ドーピングされている。
【０１０２】
図９に示すように、ｐ型Ｍｇ０．２Ｚｎ０．８Ｏクラッド層６６は、リッジストライプ状にエッチング加工され、リッジ６６Ａを有する。このクラッド層６６のリッジ６６Ａの側面に隣接する領域は、Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏよりなるｎ型電流ブロック層６８によって埋め込まれている。
【０１０３】
また、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板６１の下面には、ｎ型オーミック電極６９が形成され、ｐ型ＺｎＯコンタクト層６７の上には、ｐ型オーミック電極７０が形成されている。
【０１０４】
この第６実施形態の上記構造を作製した後、上記構造を備えたＺｎＯ基板を劈開して端面ミラーを形成し、保護膜を真空蒸着した後、ＺｎＯ系半導体レーザ素子６０を３００μｍに分離した。
【０１０５】
この第６実施形態のＺｎＯ系半導体レーザ素子６０に電流を流したところ、端面から波長４３０ｎｍの青色発振光が得られた。
【０１０６】
一方、上記多重量子井戸活性層６４が有するＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層６４Ａをノンドープとした場合には、発振閾値電流が５０％増大し、動作電圧も３０％増大した。また、上記多重量子井戸活性層６４が有するＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層６４Ａを１×１０１８ｃｍ−３のＧａドープとした場合には、発振閾値電流が２０％増大し、動作電圧も２０％増大した。
【０１０７】
このように、この第６実施形態の半導体レーザ素子６０によれば、ｎ型不純物としてのＧａを、１×１０１８ｃｍ−３を上回る１×１０１９ｃｍ−３の濃度で高ドープしたｎ型の上記Ｃｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層６４Ａを有するＣｄＺｎＯ／ＺｎＯ多重量子井戸活性層６４を備えたことにより、光学利得を増大させて発振閾値電流を低くすることができ、かつ、動作電圧の低い半導体レーザ素子を実現できる。
【０１０８】
なお、上記第６実施形態において、活性層６４を挟む光ガイド層６３、６４が無くても、本発明の上記効果を奏する。もっとも、量子井戸を有するような薄い活性層６４は光が閉じ込まりにくく、発振閾値電流が増大しやすいので、構成に応じて形成することが好ましい。
また、上記第６実施形態では、上記多重量子井戸活性層６４において、ｎ型ＺｎＯ系半導体層としての上記Ｃｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層６４Ａのみに、ｎ型不純物としてのＧａを１×１０１９ｃｍ−３の濃度で、ドーピングしたが、多重量子井戸活性層６４が有するＺｎＯ障壁層６４Ｂのみに、ｎ型不純物としてのＧａを１×１０１９ｃｍ−３の濃度でドーピングしてもよい。この場合、活性層６４での光の吸収と散乱を抑え、動作電圧を低減できる。また、ドーピングするＩＩＩ族元素のｎ型不純物としては、Ｇａの他に、Ａｌ、Ｉｎ等であってもよく、ドーピング濃度は、１×１０１８ｃｍ−３を超えて１×１０２０ｃｍ−３以下の濃度とすればよく、好ましくは、１×１０１８ｃｍ−３を超えて、１×１０１９ｃｍ−３以下とする。この点は、前述の第１−第５実施形態と同様である。
また、この第６実施形態において、ｎ型ＺｎＯ系半導体層であるｎ型ＭｇＺｎＯクラッド層６２へのｎ型不純物のドープ濃度が、上記井戸層６４Ａへのｎ型不純物のドープ濃度と同じであってもよいが、ｎ型ＭｇＺｎＯクラッド層６２へのｎ型不純物のドープ濃度が、１×１０１８ｃｍ−３を超えて１×１０２０ｃｍ−３以下の濃度範囲で、上記井戸層６４Ａへのｎ型不純物のドープ濃度よりも高い場合には、キャリアオーバーフローを抑止できる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の酸化物半導体発光素子は、発光層が有するｎ型ＺｎＯ系半導体層に、ＩＩＩ族元素からなるｎ型不純物が１×１０１８ｃｍ−３を超えて１×１０２０ｃｍ−３以下の濃度範囲でドーピングされている。これにより、本発明によれば、従来よりも高い発光強度を有すると共に、上記ＺｎＯ系発光層が低抵抗になり、発光素子の動作電圧が低減して、発光特性に優れ、低電圧で動作する酸化物半導体発光素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における発光ダイオード素子の構造を表す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態の製造に使用したレーザ分子線エピタキシー装置の概略図である。
【図３】図３は、上記第１実施形態の発光ダイオード素子の室温における発光スペクトルを示す図である。
【図４】図４は、発光層３へのＧａドーピング量と輝度および動作電圧の関係を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態における発光ダイオード素子の構造を表す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態における発光ダイオード素子の構造を表す断面図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施形態における発光ダイオード素子の構造を表す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第５実施形態における発光ダイオード素子の構造を表す断面図である。
【図９】図９は本発明の第６実施形態における半導体レーザ素子の構造を表す断面図である。
【図１０】図１０は上記第５実施形態の発光層の構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は上記第６実施形態の活性層の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１、６１  ＺｎＯ基板
２  ｎ型ＭｇＺｎＯ層
１２  ｎ型ＭｇＺｎＯ層
３  ＺｎＯ発光層
４  ｐ型ＺｎＯ層
１４  ｐ型ＭｇＺｎＯ層
５、６９  ｎ型オーミック電極
６  ｐ型透光性オーミック電極
７０  ｐ型オーミック電極
７  パッド電極
８、６７  ｐ型ＺｎＯコンタクト層
１０、２１、３１、４１、５１  発光ダイオード素子
５３  ＺｎＯ系発光層
５３Ａ  ＭｇＺｎＯ障壁層
５３Ｂ  ＣｄＺｎＯ井戸層
６０  半導体レーザ素子
６２  ｎ型ＭｇＺｎＯクラッド層
６３  ｎ型ＺｎＯ光ガイド層
６４  量子井戸活性層
６４Ａ  ＣｄＺｎＯ井戸層
６４Ｂ  ＺｎＯ障壁層
６５  ｐ型ＺｎＯ光ガイド層
６６  ｐ型ＭｇＺｎＯクラッド層
６８  ｎ型ＭｇＺｎＯ電流ブロック層
１００  レーザＭＢＥ装置
１０１  成長室
１０２  基板ホルダー
１０３  基板
１０４  ヒーター
１０５  ターゲットテーブル
１０６  原料ターゲット
１０７  ビューポート
１０８  パルスレーザ光（エキシマレーザ）
１０９  ガス導入管
１１０  プルーム（放出粒子）
１１１  ラジカルセル
【図１】
2004193206.tif 000003
【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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【図１１】
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