(57)【要約】【課題】本発明は、低い駆動電圧で高輝度の発光をさせることができ、消費電力の低減が可能となるとともに、発光効率の高い半導体発光素子を提供することを目的とする。【解決手段】ｎ型クラッド層１０２の表面上には、発光層１０３が形成されており、当該発光層１０３の表面上には、発光層１０３のバンドギャップエネルギーより小さいバンドギャップエネルギーを有する電流層１０４が形成されている。又、発光層１０３と電流層１０４の間にバリア層は設けられていない。発光層１０３は電流層１０４のキャリア閉じこめ層として作用しないため、電流層１０４は発光しない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の表面上に形成された発光層と、前記発光層の表面上に形成された電流層と、前記電流層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
基板と、前記基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の表面上に形成された電流層と、前記電流層の表面上に形成された発光層と、前記発光層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、前記発光層、及び前記電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、前記電流層のバンドギャップエネルギーは、前記発光層のバンドギャップエネルギーより小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記電流層と前記発光層のバンドギャップエネルギーの差は０．３ｅＶ以下であって、前記電流層は発光しないことを特徴とする請求項３に記載に半導体発光素子。
【請求項５】
前記電流層と前記発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、前記電流層を構成する半導体化合物の組成比は、前記発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、前記電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、前記発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なることを特徴とする請求項５に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記発光層と前記電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
基板と、前記基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の表面上に形成された第１の電流層と、前記第１の電流層の上に積層された２層以上の発光層と、前記２層以上の発光層のうち、最上層の発光層の表面上に形成された第２の電流層と、前記第２の電流層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項９】
前記第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、前記２層以上の発光層、及び前記第１、第２の電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、前記第１の電流層のバンドギャップエネルギーは、前記２層以上の発光層のうち、最下層に形成され、前記第１の電流層の表面上に形成された発光層のバンドギャップエネルギーより小さく、前記第２の電流層のバンドギャップエネルギーは、前記最上層の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいことを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記第１の電流層と前記最下層に形成された発光層のバンドギャップエネルギーの差、及び前記第２の電流層と前記最上層に形成された発光層のバンドギャップエネルギー差はともに０．３ｅＶ以下であって、前記第１、及び第２の電流層は発光しないことを特徴とする請求項９に記載に半導体発光素子。
【請求項１１】
前記第１、第２の電流層と前記２層以上の発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、前記第１、第２の電流層を構成する半導体化合物の組成比は、前記２層以上の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、前記第１、第２の電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、前記２層以上の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
前記２層以上の発光層と、前記第１、第２の電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子。
【請求項１４】
前記２層以上の発光層が、第１の発光層と第２の発光層により構成されており、前記第１の電流層の表面上に前記第１の発光層が形成され、前記第１の発光層の表面上に前記第２の発光層が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子。
【請求項１５】
前記第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、前記第１、第２の発光層、及び前記第１、第２の電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、前記第１の電流層のバンドギャップエネルギーは、前記第１の発光層のバンドギャップエネルギーより小さく、前記第２の電流層のバンドギャップエネルギーは、前記第２の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいことを特徴とする請求項１４に記載の半導体発光素子。
【請求項１６】
前記第１の電流層と前記第１の発光層のバンドギャップエネルギーの差、及び前記第２の電流層と前記第２の発光層のバンドギャップエネルギーの差はともに０．３ｅＶ以下であって、前記第１、及び第２の電流層は発光しないことを特徴とする請求項１５に記載に半導体発光素子。
【請求項１７】
前記第１、第２の電流層と前記第１、第２の発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、前記第１、第２の電流層を構成する半導体化合物の組成比は、前記第１、第２の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なることを特徴とする請求項１４に記載の半導体発光素子。
【請求項１８】
前記同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、前記第１、第２の電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、前記第１、第２の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なることを特徴とする請求項１７に記載の半導体発光素子。
【請求項１９】
前記第１、第２の発光層と前記第１、第２の電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の半導体発光素子。
【請求項２０】
前記２層以上の発光層が、第１の発光層、第２の発光層、及び第３の発光層により構成されており、前記第１の電流層の表面上に前記第１の発光層が形成され、前記第１の発光層の表面上に前記第２の発光層が形成され、前記第２の発光層の表面上に前記第３の発光層が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子。
【請求項２１】
前記第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、前記第１、第２、第３の発光層、及び前記第１、第２の電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、前記第１の電流層のバンドギャップエネルギーは、前記第１の発光層のバンドギャップエネルギーより小さく、前記第２の電流層のバンドギャップエネルギーは、前記第３の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいことを特徴とする請求項２０に記載の半導体発光素子。
【請求項２２】
前記第１の電流層と前記第１の発光層のバンドギャップエネルギーの差、及び前記第２の電流層と前記第３の発光層のバンドギャップエネルギーの差はともに０．３ｅＶ以下であって、前記第１、及び第２の電流層は発光しないことを特徴とする請求項２１に記載に半導体発光素子。
【請求項２３】
前記第１、第２の電流層と前記第１、第２、第３の発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、前記第１、第２の電流層を構成する半導体化合物の組成比は、前記第１、第２、第３の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なることを特徴とする請求項２０に記載の半導体発光素子。
【請求項２４】
前記同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、前記第１、第２の電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、前記第１、第２、第３の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なることを特徴とする請求項２３に記載の半導体発光素子。
【請求項２５】
前記第１、第２の電流層と前記第１、第２、第３の発光層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されていることを特徴とする請求項２０に記載の半導体発光素子。
【請求項２６】
基板と、前記基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の上に積層された２層以上の発光層と、前記２層以上の発光層のうち、最上層の発光層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２７】
前記２層以上の発光層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されていることを特徴とする請求項２６に記載の半導体発光素子。
【請求項２８】
基板と、前記基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の表面上に積層されたｎ個の発光層（但し、ｎは２以上の自然数）と、前記ｎ個の発光層を構成する個々の発光層の間に挟み込んで形成されたｎ−１個の電流層と、前記ｎ個の発光層のうち、最上層に形成された発光層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２９】
前記第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、前記ｎ個の発光層、及び前記ｎ−１個の電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、前記ｎ−１個の電流層を構成する各電流層のバンドギャップエネルギーは、前記ｎ個の発光層を構成する個々の発光層であって、前記各電流層を挟み込む２個の発光層のうちのいずれか一方の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいことを特徴とする請求項２８に記載の半導体発光素子。
【請求項３０】
前記ｎ−１個の電流層を構成する各電流層のバンドギャップエネルギーと、前記各電流層を挟み込む２個の発光層のうちのいずれか一方の発光層のバンドギャップエネルギーの差は０．３ｅＶ以下であって、前記各電流層は発光しないことを特徴とする請求項２９に記載に半導体発光素子。
【請求項３１】
前記ｎ個の発光層と前記ｎ−１個の電流層は同一種類の半導体化合物により構成されており、前記ｎ−１個の電流層を構成する半導体化合物の組成比は、前記ｎ個の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なることを特徴とする請求項２８に記載の半導体発光素子。
【請求項３２】
前記同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、前記ｎ−１個の電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、前記ｎ個の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なることを特徴とする請求項３１に記載の半導体発光素子。
【請求項３３】
前記ｎ個の発光層と、前記ｎ−１個の電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されていることを特徴とする請求項２８に記載の半導体発光素子。
【請求項３４】
基板と、前記基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の表面上に形成された第１の発光層と、前記第１の発光層の表面上に形成された電流層と、前記電流層の表面上に形成された第２の発光層と、前記第２の発光層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３５】
前記第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、前記第１、第２の発光層、及び前記電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、前記電流層のバンドギャップエネルギーは、前記第１の発光層と第２の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいことを特徴とする請求項３４に記載の半導体発光素子。
【請求項３６】
前記電流層と前記第２の発光層のバンドギャップエネルギーの差は０．３ｅＶ以下であって、前記電流層は発光しないことを特徴とする請求項３５に記載の半導体発光素子。
【請求項３７】
前記電流層と前記第１、第２の発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、前記電流層を構成する半導体化合物の組成比は、前記第１、第２の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なることを特徴とする請求項３４に記載の半導体発光素子。
【請求項３８】
前記同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、前記電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、前記第１、第２の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なることを特徴とする請求項３７に記載の半導体発光素子。
【請求項３９】
前記第１、第２の発光層と前記電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されていることを特徴とする請求項３４に記載の半導体発光素子。
【請求項４０】
基板と、前記基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の表面上に形成された第１の発光層と、前記第１の発光層の表面上に形成された第１の電流層と、前記第１の電流層の表面上に形成された第２の発光層と、前記第２の発光層の表面上に形成された第２の電流層と、前記第２の電流層の表面上に形成された第３の発光層と、前記第３の発光層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項４１】
前記第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、前記第１、第２、第３の発光層、及び前記第１、第２の電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、前記第１の電流層のバンドギャップエネルギーは、前記第１の発光層のバンドギャップエネルギーより小さく、前記第２の電流層のバンドギャップエネルギーは、前記第３の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいことを特徴とする請求項４０に記載の半導体発光素子。
【請求項４２】
前記第１の電流層と前記第１の発光層のバンドギャップエネルギーの差、及び前記第２の電流層と前記第３の発光層のバンドギャップエネルギーの差はともに０．３ｅＶ以下であって、前記第１、第２の電流層は発光しないことを特徴とする請求項４１に記載に半導体発光素子。
【請求項４３】
前記第１、第２の電流層と前記第１、第２、第３の発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、前記第１、第２の電流層を構成する半導体化合物の組成比は、前記第１、第２、第３の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なることを特徴とする請求項４０に記載の半導体発光素子。
【請求項４４】
前記同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、前記第１、第２の電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、前記第１、第２、第３の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なることを特徴とする請求項４３に記載の半導体発光素子。
【請求項４５】
前記第１、第２、第３の発光層と前記第１、第２の電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されていることを特徴とする請求項４０に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光素子に関する。特に、低い駆動電圧で、複数の発光が得られる半導体素子に関する。
ここで、半導体素子とは、ダブルへテロ構造を有する発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）、半導体レーザダイオード（以下、ＬＤという）、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）等の光を発する半導体素子をいう。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＮ等の３族窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子、ＬＥＤ等の半導体発光素子を用いた高輝度タイプの発光素子が量産されるようになり、特に、上記窒化物半導体を用いた発光素子は、その混晶比を変化させることにより、紫外領域から赤外領域まで発光色を調整することができる。
【０００３】
又、最近は、発光層が単層構造をとる半導体発光素子以外に、これら窒化物半導体を用いた複数の発光層による光を混合して所望の発光色を得る半導体発光素子が開発されており、１チップ内において、複数の発光層をキャリア閉じこめ層（クラッド層）を介して順次積層したものが提案されている。
【０００４】
図１０に、発光層が単層構造をとる従来の半導体発光素子の模式的な概略図を示す。
【０００５】
図１０に示すように、この半導体発光素子は、サファイア基板５０１上に、ＧａＮからなるバッファー層５０２、ＳｉＯ２からなるマスク層５１０、ｎ型のＧａＮからなるｎ型コンタクト層５０３、ｎ型のＧａＡｌＮからなるｎ型クラッド層５０４、ＩｎＧａＮからなる発光層５０５、ｐ型のＧａＡｌＮからなるｐ型クラッド層５０８、ｐ型のＧａＮからなるｐ型コンタクト層５０９を順次形成した半導体発光素子である。又、図１０に示す様に、ｐ型コンタクト層５０９上にｐ側電極５１１が、ｎ型コンタクト層５０３上にはｎ側電極５１２が形成されている。
【０００６】
ここで、サファイア基板５０１上に、バッファー層５０２のみならず、マスク層５１０が形成されているのは、サファイア基板５０１上に直接、コンタクト層５０３や発光層５０５等のＧａＮ層を形成すると、六角形状のモフォロジーが強く現れてしまい、結晶欠陥が多くなってしまうため、結晶性を向上させるためである。又、電子と正孔の再結合を効率よく行わせ、発光効率を上げるために、バンドギャップエネルギーのより大きい材料からなるクラッド層５０４、５０８により、これらの発光層５０５が挟み込まれたダブルへテロ構造となっている。
【０００７】
次に、図１１に、複数の発光層を順次積層した従来の半導体発光素子の模式的な概略図を示す。
【０００８】
図１１に示すように、この半導体発光素子は、サファイア基板５０１上に、ＧａＮからなるバッファー層５０２、ＳｉＯ２からなるマスク層５１０、ｎ型のＧａＮからなるｎ型コンタクト層５０３、ｎ型のＧａＡｌＮからなるｎ型クラッド層５０４、ＩｎＧａＮからなる第１発光層５０５、アンドープＧａＮからなるバリア層５０６、ＩｎＧａＮからなる第２発光層５０７、ｐ型のＧａＡｌＮからなるｐ型クラッド層５０８、ｐ型のＧａＮからなるｐ型コンタクト層５０９を順次形成した半導体発光素子である。又、図１１に示す様に、ｐ型コンタクト層状にｐ側電極５１１が、ｎ型コンタクト層上にはｎ側電極５１２が形成されている。
【０００９】
ここで、発光層５０５、５０７は、これらの発光層５０５、５０７を隔離するためのバリア層５０６を挟み込む様に積層されている。即ち、発光層５０５と発光層５０７の間にバリア層５０６を設けており、これらの発光層５０５、発光層５０７及びバリア層５０６を直列接続した構成となっているため、電気的に両発光層を直列接続した構造となっている。また、電子と正孔の再結合を効率よく行わせ、発光効率を上げるために、バンドギャップエネルギーのより大きい材料からなるクラッド層５０４、５０８により、これらの発光層５０５、５０７、及びバリア層５０６が挟み込まれたダブルへテロ構造となっている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１２１８０６号公報（第４−５頁、第２−３図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のダブルへテロ構造を有する半導体発光素子においては、駆動電圧が高いという問題があった。即ち、図１０に示した従来の半導体発光素子では、結晶性を向上させるために、バッファー層５０２上にマスク層５１０を形成しているが、基板５０１上に形成されるＧａＮ層の結晶性は、大きく改善されているわけではないため（１０７ｃｍ−２程度）、発光層５０５のバンドギャップエネルギー以上の駆動電圧が必要となってしまい、発光層５０５を発光させるための電圧が高くなってしまうという問題があった。
【００１２】
又、図１１に示した従来の半導体発光素子では、発光層５０５と発光層５０７の間にバリア層５０６を設けており、これらの発光層５０５、発光層５０７及びバリア層５０６を直列接続した構成となっているため、発光層５０５のバンドギャップエネルギーと発光層５０７のバンドギャップエネルギーの総和以上の駆動電圧が必要となってしまい、発光層５０５，及び５０７を同時に発光させるための電圧が高くなってしまうという問題があった。又、駆動電圧が高くなると、消費電力が多くなるため、エネルギーロスが増大してしまうという問題があった。更に、従来の駆動回路が使用できなくなり、特殊なものとなってしまうためコストアップとなってしまう問題も生じていた。
【００１３】
本発明は上記問題点を解決し、駆動電圧が低く、出力の向上と特性改善が図られた半導体発光素子を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の半導体発光素子は、基板と、基板上に形成された第１のクラッド層と、第１のクラッド層の表面上に形成された発光層と、発光層の表面上に形成された電流層と、電流層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする。
【００１５】
又、本発明の第２の半導体発光素子は、基板と、基板上に形成された第１のクラッド層と、第１のクラッド層の表面上に形成された電流層と、電流層の表面上に形成された発光層と、発光層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする。
【００１６】
ここで、第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、発光層、及び電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、電流層のバンドギャップエネルギーは、発光層のバンドギャップエネルギーより小さいものとすることができる。
【００１７】
又、電流層と前記発光層のバンドギャップエネルギーの差は０．３ｅＶ以下であって、電流層は発光しないものとすることができる。
【００１８】
又、電流層と発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、電流層を構成する半導体化合物の組成比は、発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なるものとすることができる。
【００１９】
又、同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なるものとすることができる。
【００２０】
又、発光層と電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されているものとすることができる。
【００２１】
次に、本発明の第３の半導体素子は、基板と、基板上に形成された第１のクラッド層と、第１のクラッド層の表面上に形成された第１の電流層と、第１の電流層の上に積層された２層以上の発光層と、２層以上の発光層のうち、最上層の発光層の表面上に形成された第２の電流層と、第２の電流層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする。
【００２２】
ここで、第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、２層以上の発光層、及び第１、第２の電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、第１の電流層のバンドギャップエネルギーは、２層以上の発光層のうち、最下層に形成され、第１の電流層の表面上に形成された発光層のバンドギャップエネルギーより小さく、第２の電流層のバンドギャップエネルギーは、最上層の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいものとすることができる。
【００２３】
又、第１の電流層と最下層に形成された発光層のバンドギャップエネルギーの差、及び第２の電流層と最上層に形成された発光層のバンドギャップエネルギー差はともに０．３ｅＶ以下であって、第１、及び第２の電流層は発光しないものとすることができる。
【００２４】
又、第１、第２の電流層と２層以上の発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、第１、第２の電流層を構成する半導体化合物の組成比は、２層以上の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なるものとすることができる。
【００２５】
又、同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、第１、第２の電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、２層以上の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なるものとすることができる。
【００２６】
又、２層以上の発光層と、第１、第２の電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されているものとすることができる。
【００２７】
又、２層以上の発光層が、第１の発光層と第２の発光層により構成されており、第１の電流層の表面上に第１の発光層が形成され、第１の発光層の表面上に第２の発光層が形成されているものとすることができる。
【００２８】
又、第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、第１、第２の発光層、及び第１、第２の電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、第１の電流層のバンドギャップエネルギーは、第１の発光層のバンドギャップエネルギーより小さく、第２の電流層のバンドギャップエネルギーは、第２の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいものとすることができる。
【００２９】
又、第１の電流層と第１の発光層のバンドギャップエネルギーの差、及び第２の電流層と第２の発光層のバンドギャップエネルギーの差はともに０．３ｅＶ以下であって、第１、及び第２の電流層は発光しないものとすることができる。
【００３０】
又、第１、第２の電流層と第１、第２の発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、第１、第２の電流層を構成する半導体化合物の組成比は、第１、第２の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なるものとすることができる。
【００３１】
又、同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、第１、第２の電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、第１、第２の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なるものとすることができる。
【００３２】
又、第１、第２の発光層と第１、第２の電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されているものとすることができる。
【００３３】
又、２層以上の発光層が、第１の発光層、第２の発光層、及び第３の発光層により構成されており、第１の電流層の表面上に第１の発光層が形成され、第１の発光層の表面上に第２の発光層が形成され、第２の発光層の表面上に第３の発光層が形成されているものとすることができる。
【００３４】
又、第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、第１、第２、第３の発光層、及び第１、第２の電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、第１の電流層のバンドギャップエネルギーは、第１の発光層のバンドギャップエネルギーより小さく、第２の電流層のバンドギャップエネルギーは、第３の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいものとすることができる。
【００３５】
又、第１の電流層と第１の発光層のバンドギャップエネルギーの差、及び第２の電流層と第３の発光層のバンドギャップエネルギーの差はともに０．３ｅＶ以下であって、第１、及び第２の電流層は発光しないものとすることができる。
【００３６】
又、第１、第２の電流層と第１、第２、第３の発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、第１、第２の電流層を構成する半導体化合物の組成比は、第１、第２、第３の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なるものとすることができる。
【００３７】
又、同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、第１、第２の電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、第１、第２、第３の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なるものとすることができる。
【００３８】
又、第１、第２の電流層と第１、第２、第３の発光層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されているものとすることができる。
【００３９】
次に、本発明の第４の半導体発光素子は、基板と、基板上に形成された第１のクラッド層と、第１のクラッド層の上に積層された２層以上の発光層と、２層以上の発光層のうち、最上層の発光層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする。
【００４０】
ここで、２層以上の発光層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されているものとすることができる。
【００４１】
次に、本発明の第５の半導体素子は、基板と、基板上に形成された第１のクラッド層と、第１のクラッド層の表面上に積層されたｎ個の発光層（但し、ｎは２以上の自然数）と、ｎ個の発光層を構成する個々の発光層の間に挟み込んで形成されたｎ−１個の電流層と、ｎ個の発光層のうち、最上層に形成された発光層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする。
【００４２】
ここで、第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、ｎ個の発光層、及びｎ−１個の電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、ｎ−１個の電流層を構成する各電流層のバンドギャップエネルギーは、ｎ個の発光層を構成する個々の発光層であって、各電流層を挟み込む２個の発光層のうちのいずれか一方の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいものとすることができる。
【００４３】
又、ｎ−１個の電流層を構成する各電流層のバンドギャップエネルギーと、各電流層を挟み込む２個の発光層のうちのいずれか一方の発光層のバンドギャップエネルギーの差は０．３ｅＶ以下であって、各電流層は発光しないものとすることができる。
【００４４】
又、ｎ個の発光層とｎ−１個の電流層は同一種類の半導体化合物により構成されており、ｎ−１個の電流層を構成する半導体化合物の組成比は、ｎ個の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なるものとすることができる。
【００４５】
又、同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、ｎ−１個の電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、ｎ個の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なるものとすることができる。
【００４６】
又、ｎ個の発光層と、ｎ−１個の電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されているものとすることができる。
【００４７】
次に、本発明の第６の半導体発光素子は、基板と、基板上に形成された第１のクラッド層と、第１のクラッド層の表面上に形成された第１の発光層と、第１の発光層の表面上に形成された電流層と、電流層の表面上に形成された第２の発光層と、第２の発光層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする。
【００４８】
ここで、第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、第１、第２の発光層、及び電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、電流層のバンドギャップエネルギーは、第１の発光層と第２の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいものとすることができる。
【００４９】
又、電流層と第２の発光層のバンドギャップエネルギーの差は０．３ｅＶ以下であって、電流層は発光しないものとすることができる。
【００５０】
又、電流層と第１、第２の発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、電流層を構成する半導体化合物の組成比は、第１、第２の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なるものとすることができる。
【００５１】
又、同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、第１、第２の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なるものとすることができる。
【００５２】
又、第１、第２の発光層と電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されているものとすることができる。
【００５３】
次に、本発明の第７の半導体素子は、基板と、基板上に形成された第１のクラッド層と、第１のクラッド層の表面上に形成された第１の発光層と、第１の発光層の表面上に形成された第１の電流層と、第１の電流層の表面上に形成された第２の発光層と、第２の発光層の表面上に形成された第２の電流層と、第２の電流層の表面上に形成された第３の発光層と、第３の発光層の表面上に形成された第２のクラッド層を備えたことを特徴とする。
【００５４】
ここで、第１、及び第２のクラッド層のバンドギャップエネルギーは、第１、第２、第３の発光層、及び第１、第２の電流層のバンドギャップエネルギーより大きく、第１の電流層のバンドギャップエネルギーは、第１の発光層のバンドギャップエネルギーより小さく、第２の電流層のバンドギャップエネルギーは、第３の発光層のバンドギャップエネルギーより小さいものとすることができる。
【００５５】
又、第１の電流層と第１の発光層のバンドギャップエネルギーの差、及び第２の電流層と第３の発光層のバンドギャップエネルギーの差はともに０．３ｅＶ以下であって、第１、第２の電流層は発光しないものとすることができる。
【００５６】
又、第１、第２の電流層と第１、第２、第３の発光層は同一種類の半導体化合物により構成されており、第１、第２の電流層を構成する半導体化合物の組成比は、第１、第２、第３の発光層を構成する半導体化合物の組成比と異なるものとすることができる。
【００５７】
又、同一種類の半導体化合物はＩｎを含む窒化物半導体であり、第１、第２の電流層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比は、第１、第２、第３の発光層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成比と異なるものとすることができる。
【００５８】
又、第１、第２、第３の発光層と第１、第２の電流層は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかの構造によって構成されているものとすることができる。
【００５９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る半導体発光素子の第１の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。
【００６０】
図１において、１０１はｎ型のＧａＮからなる基板であり、この基板１０１上にｎ型のＧａＡｌＮからなるクラッド層１０２が積層されている。ここで、クラッド層１０２は、例えば、Ｇａ０．８２Ａｌ０．１８Ｎからなり、３．９ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する。クラッド層１０２の表面上には、例えばＩｎ０．５Ｇａ０．５Ｎからなり、バンドギャップエネルギーが２．７ｅＶで、青色光（波長４５０〜４８０ｎｍ）を発光する発光層１０３が形成されており、当該発光層１０３の表面上には、例えばＩｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｎからなり、バンドギャップエネルギーが２．６５ｅＶである電流層１０４が形成されている。ここで、発光層１０３と電流層１０４間の距離は３０Å〜７０Åで構成されており、両層間にはバリア層は設けられていない。又、電流層１０４の表面上には、ｎ型のクラッド層１０２と同様に、例えばＧａ０．８２Ａｌ０．１８Ｎからなり、３．９ｅＶのバンドギャップエネルギーを有するｐ型のＧａＡｌＮからなるクラッド層１０５が形成されている。
【００６１】
ここで、ｎ型のクラッド層１０２、発光層１０３、電流層１０４、及びｐ型のクラッド層１０５は、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）等により、基板１０１上に順次形成されたものである。ｐ型のクラッド層１０５の上には、ｐ型のＧａＮからなるｐ型のコンタクト層１０６、及びＡｕなどからなるｐ側電極１０７が順次形成されており、基板１０１の裏面には、Ａｌなどからなるｎ側電極１０８が形成されている。ここで、ｐ型のコンタクト層１０６は、ＭＯＣＶＤ法により上記ｐ型クラッド層１０５の表面上に形成されたものであり、ｐ側電極１０７、及びｎ側電極１０８は、各々、Ａｕ、Ａｌからなる金属膜をスパッタリング法等により、ｐ側電極１０７についてはｐ型コンタクト層１０６の表面上に、ｎ側電極１０８についてはｎ型のＧａＮ基板１０１の裏面上に各々形成されたものである。
【００６２】
尚、上記構成のうち、発光層１０３の屈折率は２．８６、電流層１０４の屈折率は２．８５、ｐ型のクラッド層１０７の屈折率は２．２３である。
【００６３】
ここで、本実施形態のＬＥＤにおいては、電流層１０４が電流集中層として作用する点に特徴がある。
【００６４】
即ち、図１に示したＬＥＤの構成で、ｐ側電極１０７とｎ側電極１０８の間に、電流層１０４のバンドギャップエネルギーである２．６５ｅＶまで徐々に印加電圧を上げてゆくと、電流層１０５は、バンドギャップエネルギーが最も小さい（２．６５ｅＶ）ため、ｎ側クラッド層１０２側からｐ側へと流れる電子は、まず、最も小さいバンドギャップエネルギー（２．６５ｅＶ）を有する電流層１０４の伝導帯へと流れ込み、ｐ側のコンタクト層１０６側からｎ側へと流れる正孔は、電流層１０４の荷電子帯へと流れ込む。
【００６５】
ここで、上述のごとく、本実施形態においては、電流層１０４のバンドギャップエネルギーである２．６５ｅＶに相当する電圧が印加されており、発光層１０３のバンドギャップエネルギーに相当する２．７ｅＶの電圧が印加されていないが、電流層１０４は、バンドギャップエネルギーが最も小さい層であるため、ｐ側電極１０７から注入された電流は、発光層１０３に接する電流層１０４に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ側電極１０７から注入された電流が電流層１０４に無駄なく流れる様になるため、当該電流層１０４に接して形成されている発光層１０３の電流密度が増加することになる。従って、しきい値電流が低減されることになり、駆動電圧を、発光層１０３のバンドギャップエネルギーである２．７ｅＶよりも低減することができるようになる。その結果、電流層１０４のみならず、発光層１０３の荷電子帯にも正孔が流れ込むことになり、発光層１０３の伝導帯にも電子が流れ込むことになる。
【００６６】
発光層１０３、及び電流層１０４の伝導帯内に流れ込んだ電子は、ｐ側電極１０７の方へと引っ張られるが、電流層１０４の表面上に形成されたｐ型のクラッド層１０５のバンドギャップエネルギーは上述のごとく３．９ｅＶであり、発光層１０３、及び電流層１０４のバンドギャップエネルギーよりも大きいため、当該ｐ型のクラッド層１０５がキャリア（ここでは、電子）閉じこめ層として作用し、その結果、電子は発光層１０３、及び電流層１０４の伝導帯内に閉じこめられることになる。
【００６７】
次に、電流層１０４の荷電子帯へと流れ込んだ正孔は、ｎ側電極１０８の方へと引っ張られるが、電流層１０４のバンドギャップエネルギーは、上述のごとく２．６５ｅＶであり、電流層１０４からみてｎ側に形成されている発光層１０３のバンドギャップエネルギー（２．７ｅＶ）と比較して０．０５ｅＶしか小さくないため、発光層１０３は、電流層１０４のキャリア（ここでは正孔）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１０４の荷電子帯内に流れ込んだ正孔は、発光層１０３の荷電子帯内に流れ込み、電流層１０４の荷電子帯内には閉じこめられないことになる。
【００６８】
一方、発光層１０３の荷電子帯に流れ込んだ正孔は、ｎ側電極１０８の方へと引っ張られるが、図１より明らかな様に、発光層１０３のｎ側表面上に形成されたｎ型のクラッド層１０２のバンドギャップエネルギーは、上述のごとく３．９ｅＶであり、発光層１０３のバンドギャップエネルギー（２．７ｅＶ）よりも大きいため、当該ｎ型クラッド層１０２がキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用し、その結果、正孔は発光層１０３の荷電子帯内に閉じこめられることになる。
【００６９】
即ち、電流層１０４の荷電子帯内には正孔は閉じこめられていないため、電流層１０４内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、電流層１０４においては発光は起こらないが、発光層１０３の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が閉じこめられているため、発光層１０３において電子と正孔の有効な再結合が行われ、青色（例えば、波長４５０ｎｍ〜４８０ｎｍ）の発光が起こることになる。
【００７０】
以上、説明した様に、本実施形態によれば、電流層１０４は、バンドギャップエネルギーが最も小さい（２．６５ｅＶ）ため、ｐ側電極１０７から注入された電流は、発光層１０３に接する電流層１０４に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ側電極１０７から注入された電流が電流層１０４に無駄なく流れる様になるため、当該電流層１０４に接して形成されている発光層１０３の電流密度が増加することになり、結果として、しきい値電流の低減が実現されることになる。
【００７１】
即ち、本発明においては、発光層１０３と電流層１０４の間にバリア層を設けることなく、これらの発光層１０３と電流層１０４が直接接する構成となっており、又、上述のごとく発光層１０３は、バンドギャップエネルギーの大きなｎ型クラッド層１０２とｐ型クラッド層１０５により挟まれているため、発光層１０３と電流層１０４のうち、大きいバンドギャップエネルギーを有する発光層１０３の、当該バンドギャップエネルギーに相当する２．７ｅＶの電圧を両電極１０７、１０８間に印加しさえすれば、発光層１０３により青色発光が可能となる。従って、発光層間にバリア層を設け、電気的に両発光層を直列接続した構造となっている従来のＬＥＤに比し、低い駆動電圧により発光を行うことができる。
【００７２】
又、本実施形態では、上述の電流層１０４の電流集中作用により、ｐ側電極１０７から注入された電流が無駄なく流れるため、発光層１０３の電流密度が増加し、しきい値電流が低減されることになる。従って、駆動電圧を前述の２．７ｅＶよりも更に低減することが可能になる。
【００７３】
又、発光層１０３（屈折率は、２．８６）と電流層１０４（屈折率は、２．８５）の屈折率の差が小さいため、発光層１０３による発光は電流層１０４側に広がるとともに、発光層１０３に閉じこめられることになる。従って、電流層１０４は、発光層１０３の光ガイド層として作用することになる。
【００７４】
又、発光層１０３よりバンドギャップエネルギーの小さい電流層１０４を発光層１０３の表面上に設け、ｐ側電極１０７より注入された電流を電流層１０４に集中させる構成としているため、発光層１０３へ直接電流が集中するのを防止することができるとともに、電流層１０４は発光しないため、発光層１０３の寿命改善を図ることができる。
【００７５】
又、上記実施形態では、電流層１０４を構成する半導体化合物の組成をＩｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｎとしたが、発光層１０３と電流層１０４のバンドギャップエネルギーの差が０．３ｅＶ以下となる範囲内で、前記電流層１０４を構成するＩｎＧａＮの組成比を変えることにより、しきい値電流を制御することができるため、結果として、前記発光層１０３による光の出力を制御することができる。
【００７６】
尚、上記の実施形態では、発光層１０３と電流層１０４のバンドギャップエネルギーの差を０．０５ｅＶとしたが、当該バンドギャップエネルギーの差は、電流層１０４において発光が起こらない範囲、即ち、発光層１０３が電流層１０４のキャリア閉じこめ層として作用しない０．３ｅＶ以下となるようにすれば良い。これは、以下に説明する第１の実施形態以外の他の全ての実施形態においても同様であり、電流層が接する１つの発光層と接している場合には、当該電流層と発光層のバンドギャップエネルギーの差が０．３ｅＶ以下となる様に、又、電流層が２つの発光層と接している場合には、当該電流層と、２つの発光層のうち、１つの発光層のバンドギャップエネルギーの差が０．３ｅＶ以下となる様にすれば、発光層は電流層のキャリア閉じこめ層として作用しないため、電流層は発光しないことになる。
【００７７】
又、図１に示したＬＥＤにおいては、発光層１０３の表面上に電流層１０４を設ける構成としたが、図２に示す様に、発光層１０３と電流層１０４を入れ替えて、電流層１０４の表面上に発光層１０３を形成する構成としても良い。この場合も、上記図１のＬＥＤと全く同一の効果を得ることができる。
【００７８】
図３は、本発明に係る半導体発光素子の第２の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。尚、上述した第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７９】
図３において、１０１はｎ型のＧａＮからなる基板であり、この基板１０１上にｎ型のＧａＡｌＮからなるクラッド層１０９が順次積層されている。ここで、クラッド層１０９は、例えば、Ｇａ０．２８Ａｌ０．７２Ｎからなり、５．４ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する。クラッド層１０９の表面上には、電流層１０４、発光層１０３が順次形成されており、当該発光層１０３の表面上には、例えば、Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ｎからなり、バンドギャップエネルギーが２．２ｅＶで、黄色光（波長５６０〜６００ｎｍ）を発光する発光層１１０が形成されており、当該発光層１１０の表面上には、例えばＩｎ０．８３Ｇａ０．１７Ｎからなり、バンドギャップエネルギーが２．１５ｅＶである電流層１１１が形成されている。ここで、発光層１０３、１１０、及び電流層１１１の各層間距離は、３０Å〜７０Åで構成されており、各層の間にはバリア層は設けられていない。又、電流層１１１の表面上には、ｎ型のクラッド層１０９と同様に、例えばＧａ０．２８Ａｌ０．７２Ｎからなり、５．４ｅＶのバンドギャップエネルギーを有するｐ型のクラッド層１１２が形成されている。
【００８０】
ここで、ｎ型のクラッド層１０９、電流層１０４、１１１、発光層１０３、１１０、及びｐ型のクラッド層１１２は、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）等により、基板１０１上に順次形成されたものである。ｐ型のクラッド層１１２の上には、ｐ型のＧａＮからなるｐ型のコンタクト層１０６、及びＡｕなどからなるｐ側電極１０７が順次形成されており、基板１０１の裏面には、Ａｌなどからなるｎ側電極１０８が形成されている。これらのｐ型のコンタクト層１０６、ｐ側電極１０７、及びｎ側電極１０８の製造方法は、図１に示したＬＥＤの製造方法と全く同一である。
【００８１】
尚、上記構成のうち、発光層１０３の屈折率は２．８６、電流層１０４の屈折率は２．８５、発光層１１０の屈折率は２．９７、電流層１１１の屈折率は２．９８である。
【００８２】
ここで、本実施形態のＬＥＤにおいても、電流層１０４、と電流層１１１が電流集中層として作用する点に特徴がある。
【００８３】
即ち、図３に示したＬＥＤの構成で、ｐ側電極１０７とｎ側電極１０８の間に、電流層１１１のバンドギャップエネルギーである２．１５ｅＶまで徐々に印加電圧を上げてゆくと、電流層１１１は、バンドギャップエネルギーが最も小さい（２．１５ｅＶ）ため、ｎ側クラッド層１０９側からｐ側へと流れる電子は、まず、最も小さいバンドギャップエネルギーを有する電流層１１１の伝導帯へと流れ込み、ｐ側のクラッド層１１２側からｎ側へと流れる正孔は、電流層１１１の荷電子帯へと流れ込む。
【００８４】
ここで、上述のごとく、本実施形態においては、電流層１１１のバンドギャップエネルギーである２．１５ｅＶに相当する電圧が印加されており、当該電流層１１１に接して形成されている発光層１１０のバンドギャップエネルギーに相当する２．２ｅＶの電圧が印加されていないが、電流層１１１は、バンドギャップエネルギーが最も小さい層であるため、ｐ側電極１０７から注入された電流は、発光層１１０に接する電流層１１１に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ側電極１０７から注入された電流が電流層１１１に無駄なく流れる様になるため、当該電流層１１１に接して形成されている発光層１１０の電流密度が増加することになる。その結果、しきい値電流が低減されることになり、駆動電圧を、発光層１１０のバンドギャップエネルギーである２．２ｅＶよりも低減することができるようになる。その結果、電流層１１１のみならず、発光層１１０の荷電子帯にも正孔が流れ込むことになり、発光層１１０の伝導帯にも電子が流れ込むことになる。
【００８５】
発光層１１０、及び電流層１１１の伝導帯内に流れ込んだ電子は、ｐ側電極１０７の方へと引っ張られるが、電流層１１１の表面上に形成されたｐ型のクラッド層１１２のバンドギャップエネルギーは上述のごとく５．４ｅＶであり、発光層１１０、及び電流層１１１のバンドギャップエネルギーよりも大きいため、当該ｐ型のクラッド層１１２がキャリア（ここでは、電子）閉じこめ層として作用し、その結果、電子は発光層１１０、及び電流層１１１の伝導帯内に閉じこめられることになる。
【００８６】
次に、電流層１１１の荷電子帯へと流れ込んだ正孔は、ｎ側電極１０８の方へと引っ張られるが、電流層１１１のバンドギャップエネルギーは、上述のごとく２．１５ｅＶであり、電流層１１１からみてｎ側に形成されている発光層１１０のバンドギャップエネルギー（２．２ｅＶ）と比較して０．０５ｅＶしか小さくないため、発光層１１０は、電流層１１１のキャリア（ここでは正孔）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１１１の荷電子帯内に流れ込んだ正孔は、発光層１１０の荷電子帯内に流れ込み、電流層１１１の荷電子帯内には閉じこめられないことになる。
【００８７】
一方、発光層１１０の荷電子帯に流れ込んだ正孔は、ｎ側電極１０８の方へと引っ張られるが、図３より明らかな様に、発光層１１０からみてｎ側方向に形成されたｎ型のクラッド層１０９のバンドギャップエネルギーは、上述のごとく５．４ｅＶであり、発光層１１０のバンドギャップエネルギー（２．７ｅＶ）よりも大きいため、当該ｎ型クラッド層１０９がキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用し、その結果、正孔は発光層１１０の荷電子帯内に閉じこめられることになる。
【００８８】
即ち、電流層１１１の荷電子帯内には正孔は閉じこめられていないため、電流層１１１内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、電流層１１１においては発光は起こらないが、発光層１１０の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が閉じこめられているため、発光層１１０において電子と正孔の有効な再結合が行われ、黄色（例えば、波長５６０ｎｍ〜６００ｎｍ）の発光が起こることになる。
【００８９】
次に、電流層１０４のバンドギャップエネルギーである２．６５ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、ｎ側クラッド層１０９側からｐ側へと流れる電子は、電流層１０４の伝導帯へと流れ込み、ｐ側のコンタクト層１０６側からｎ側へと流れる正孔は、電流層１０４の荷電子帯へと流れ込む。
【００９０】
ここで、電流層１０４のバンドギャップエネルギーである２．６５ｅＶに相当する電圧が印加されており、発光層１０３のバンドギャップエネルギーに相当する２．７ｅＶの電圧が印加されていないが、電流層１０４は、バンドギャップエネルギーが発光層１０３より小さい層であるため、ｐ側電極１０９から注入された電流は、発光層１０３に接する電流層１０４に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ側電極１０７から注入された電流が電流層１０４に無駄なく流れる様になるため、当該電流層１０４に接して形成されている発光層１０３の電流密度が増加することになる。その結果、しきい値電流が低減されることになり、駆動電圧を、発光層１０３のバンドギャップエネルギーである２．７ｅＶよりも低減することができるようになる。その結果、電流層１０４のみならず、発光層１０３の伝導帯にも電子が流れ込むことになり、発光層１０３の荷電子帯にも正孔が流れ込むことになる。
【００９１】
発光層１０３、電流層１０４の荷電子帯内に流れ込んだ正孔は、ｎ側電極１０８の方へと引っ張られるが、電流層１０４の下方に形成されたｎ型のクラッド層１０９のバンドギャップエネルギーは上述のごとく５．４ｅＶであり、発光層１０３、及び電流層１０４のバンドギャップエネルギーよりも大きいため、当該ｎ型のクラッド層１０９がキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用し、その結果、正孔は発光層１０３、及び電流層１０４の伝導帯内に閉じこめられることになる。
【００９２】
次に、電流層１０４の伝導帯へと流れ込んだ電子は、ｐ側電極１０７の方へと引っ張られるが、電流層１０４のバンドギャップエネルギーは、上述のごとく２．６５ｅＶであり、電流層１０４からみてｐ側に形成されている発光層１０３のバンドギャップエネルギー（２．７ｅＶ）と比較して０．０５ｅＶしか小さくないため、発光層１０３は、電流層１０４のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１０４の伝導帯内に流れ込んだ電子は、発光層１０３の伝導帯内に流れ込み、電流層１０４の伝導帯内には閉じこめられないことになる。
【００９３】
一方、発光層１０３の伝導帯に流れ込んだ電子は、ｐ側電極１０７の方へと引っ張られるが、図３より明らかな様に、発光層１０３のｐ側上方に形成されたｐ型のクラッド層１１２のバンドギャップエネルギーは、上述のごとく５．４ｅＶであり、発光層１０３のバンドギャップエネルギー（２．７ｅＶ）よりも大きいため、当該ｐ型クラッド層１１２がキャリア（ここでは、電子）閉じこめ層として作用し、その結果、電子は発光層１０３の伝導帯内に閉じこめられることになる。
【００９４】
即ち、電流層１０４の伝導帯内には電子は閉じこめられていないため、電流層１０４内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、電流層１０４においては発光は起こらないが、発光層１０３の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が閉じこめられているため、発光層１０３において電子と正孔の有効な再結合が行われ、青色（例えば、波長４５０ｎｍ〜４８０ｎｍ）の発光が起こることになる。
【００９５】
ここで、上述のごとく、発光層１０３、１１０間の距離は３０Å〜７０Åで構成されており、両発光層間にはバリア層は設けられていないため、図３に示したＬＥＤの出力光は、発光層１０３から発せられる青色と、発光層１１０から発せられる黄色との混色である白色光となる。
【００９６】
以上、説明した様に、本実施形態によれば、ｐ側電極１０７から注入された電流は、発光層１０３に接する電流層１０４、及び発光層１１０に接する電流層１１１に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ側電極１０７から注入された電流が発光層１０３、１１０に無駄なく流れる様になるため、発光層１０３、１１０の電流密度が増加し、しきい値電流の低減が実現されることになる。
【００９７】
即ち、本発明においては、ｎ型クラッド層１０９とｐ型クラッド層１１２の間に発光層１０３、１１０と電流層１０４、１１１を介在させているにもかかわらず、発光層１０３、１１０、及び電流層１０４、１１１の各層の間にはバリア層を設けていないため、これらの発光層１０３、１１０と電流層１０４、１１１が直接接する構成となっており、又、上述のごとく発光層１０３、１１０は、バンドギャップエネルギーの大きなｎ型クラッド層１０９とｐ型クラッド層１１２により挟まれているため、発光層１０３と１１０のうち、大きいバンドギャップエネルギーを有する発光層１０３の、当該バンドギャップエネルギーに相当する２．７ｅＶの電圧を両電極１０７、１０８間に印加しさえすれば、発光層１０３により青色発光が、発光層１１０により黄色発光が可能となり、ＬＥＤ全体として白色発光が可能となる。従って、発光層間にバリア層を設け、電気的に両発光層を直列接続した構造となっている従来のＬＥＤに比し、低い駆動電圧により発光を行うことができる。又、本実施形態では、上述の電流層１０４、１１１の電流集中作用により、ｐ側電極１０７から注入された電流が無駄なく流れるため、発光層１０３、１１０の電流密度が増加し、しきい値電流が低減されることになる。従って、駆動電圧を前述の２．７ｅＶよりも更に低減することが可能になる。
【００９８】
又、発光層１０３（屈折率は、２．８６）、発光層１１０（屈折率は、２．９７）、電流層１０４（屈折率は、２．８５）、及び電流層１１１（屈折率は、２．９８）の屈折率の差が小さいため、発光層１０３、１１０による発光は電流層１０４、１１１側に広がるとともに、発光層１０３、１１０内に閉じこめられることになる。従って、電流層１０４、１１１は、発光層１０３、１１０の光ガイド層として作用するとともに、ＬＥＤにより発せられる白色光を均一化する働きを有することになる。
【００９９】
又、電流層１０４はクラック防止層として作用する。即ち、本実施形態においては、ＧａＮ基板１０１、ｎ型クラッド層１０９、電流層１０４、及び発光層１０３の熱膨張率は、各々、５．５９×１０−６／Ｋ、４．５１×１０−６／Ｋ、４．０４〜４．４６×１０−６／Ｋ、及び４．０２〜４．４５×１０−６／Ｋであり、当該熱膨張率の大小関係は、ＧａＮ基板１０１＞ｎ型クラッド層１０９＞電流層１０４＞発光層１０３となっているため、発光層１０３にはＧａＮ基板１０１による引っ張り性の応力に基づく歪みが発生しやすく、当該歪みに起因したクラックが生じやすいと言える。しかし、発光層１０３と電流層１０４の熱膨張率は、上述のごとくほぼ同一であるため、上記歪みが発生した場合であっても、発光層１０３の下に電流層１０４が形成されている本実施形態においては、当該歪みは電流層１０４が受けることになる。従って、発光層１０３には上記歪みは直接伝わらず、その結果、発光層１０３にクラックが発生するのを防止することができ、良好な発光特性を得ることができる。
【０１００】
又、発光層１１０よりバンドギャップエネルギーの小さい電流層１１１を発光層１１０の表面上に設け、ｐ側電極１０７より注入された電流を電流層１１１に集中させる構成としており、又、電流層１１１は発光しないため、発光層１１０へ直接電流が集中するのを防止することができ、その結果、発光層１１０の寿命改善を図ることができる。
【０１０１】
又、上記実施形態では、電流層１０４を構成する半導体化合物の組成をＩｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｎとし、電流層１１１を構成する半導体化合物の組成をＩｎ０．８３Ｇａ０．１７Ｎとしたが、発光層１０３と電流層１０４、及び発光層１１０と電流層１１１のバンドギャップエネルギーの差が０．３ｅＶ以下となる範囲内で、前記電流層１０４、１１１を構成するＩｎＧａＮの組成比を変えることにより、しきい値電流を制御することができるため、結果として、前記発光層１０３、１１０による光の出力を制御することができる。
【０１０２】
又、上記実施形態においては、電流層１０４上に２層の発光層１０３、１１０を積層する構成として説明したが、後述の図４、図５において説明する様に、電流層上に２層以上の発光層（後述の図４においては３個、図５においては６個）を積層する構成としても良い。即ち、ｎ型のクラッド層の表面上に形成された第１の電流層の上に２層以上の発光層を積層し、当該２層以上の発光層のうち、最上層に形成された発光層の表面上に第２の電流層を形成し、第２の電流層の表面上にｐ型のクラッド層を形成する構成としても良い。以下に、この図４、図５に示す半導体発光素子について説明する。
【０１０３】
図４は、本発明に係る半導体発光素子の第３の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。尚、上述した第１、第２の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１０４】
本実施形態では、図３に示した発光層１０３の表面上に形成された発光層１１０を構成するＩｎＧａＮの組成比を変更し、例えばＩｎ０．９Ｇａ０．１Ｎからなり、バンドギャップエネルギー２．０ｅＶで赤色光（波長５８０〜７００ｎｍ）を発光する発光層１１３が形成されている点、及び、当該発光層１１３の表面上に、例えばＩｎ０．６６Ｇａ０．３４Ｎからなり、バンドギャップエネルギー２．４ｅＶで緑色光（波長４９０〜５７０ｎｍ）を発光する発光層１１４が形成されている点、及び発光層１１４の表面上に、図３に示した電流層１１１を構成するＩｎＧａＮの組成比を変更し、例えばＩｎ０．６９Ｇａ０．３１Ｎからなり、２．３５ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する電流層１１５が形成されている点以外は第２の実施形態と全く同様の構成となっている。又、電流層１０４から電流層１１５までの各層間の距離は３０Å〜７０Åで構成されており、各発光層間にはバリア層は設けられていない。又、基板１０１上に形成された各層は、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）等により、基板１０１上に順次形成されたものであり、ｐ側電極１０７、及びｎ側電極１０８の製造方法は、図１に示したＬＥＤの製造方法と全く同一である。
【０１０５】
尚、上記構成のうち、発光層１１３の屈折率は２．８６、発光層１１４の屈折率は２．９２、電流層１１５の屈折率は２．９ある。
【０１０６】
ここで、本実施形態のＬＥＤにおいては、電流層１０４、と電流層１１５が電流集中層として作用する点、及び、発光層１０３、１１４が発光層１１３のキャリア閉じこめ層としても利用可能である点に特徴がある。
【０１０７】
即ち、図４に示したＬＥＤの構成で、ｐ側電極１０７とｎ側電極１０８の間に、発光層１１３のバンドギャップエネルギーである２．０ｅＶまで徐々に印加電圧を上げてゆくと、発光層１１３は、バンドギャップエネルギーが最も小さいため、ｎ側クラッド層１０９側からｐ側へと流れる電子は、まず、最も小さいバンドギャップエネルギーを有する発光層１１３の伝導帯へと流れ込み、ｐ側のクラッド層１１２側からｎ側へと流れる正孔は、発光層１１３の荷電子帯へと流れ込む。
【０１０８】
発光層１１３の伝導帯内に流れ込んだ電子は、ｐ側電極１０７の方へと引っ張られるが、発光層１１３の表面上に形成された発光層１１４のバンドギャップエネルギーは上述のごとく２．４ｅＶであり、発光層１１３のバンドギャップエネルギー（２．０ｅＶ）よりも大きいため、電子は発光層１１３の伝導帯内に閉じこめられることになる。つまり、発光層１１４は、発光層１１３のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することになる。
【０１０９】
一方、発光層１１３の荷電子帯内に流れ込んだ正孔は、ｎ側電極１０８の方へと引っ張られるが、発光層１１３のバンドギャップエネルギーは上述のごとく２．０ｅＶであり、発光層１１３からみてｎ側に形成されている発光層１０３のバンドギャップエネルギー２．７ｅＶより小さいため、発光層１１３の荷電子帯内に流れ込んだ正孔は、発光層１１３の荷電子帯内に閉じこめられることになる。つまり、発光層１０３は、発光層１１３のキャリア（ここでは正孔）閉じこめ層として作用することになる。その結果、発光層１１３内で電子と正孔の有効な再結合が行われ、赤色光（例えば、波長５８０ｎｍ〜７００ｎｍ）が発せられることになる。
【０１１０】
次に、電流層１１５のバンドギャップエネルギーである２．３５ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、ｎ側クラッド層１０９側からｐ側へと流れる電子は、電流層１１５の伝導帯へと流れ込み、ｐ側のコンタクト層１０６側からｎ側へと流れる正孔は、電流層１１５の荷電子帯へと流れ込む。
【０１１１】
ここで、上述した第２の実施形態と同様に、ｐ側電極１０７から注入された電流は、発光層１１４に接する電流層１１５に集中して流れようとする（電流集中作用）ため、ｐ側電極１０７から注入された電流が電流層１１５に無駄なく流れる様になり、当該電流層１１５に接して形成されている発光層１１４の電流密度が増加することになる。その結果、しきい値電流が低減されることになり、駆動電圧を、発光層１１４のバンドギャップエネルギーである２．４ｅＶよりも低減することができるようになる。その結果、電流層１１５のみならず、発光層１１４の伝導帯にも電子が流れ込むことになり、発光層１１４の荷電子帯にも正孔が流れ込むことになる。
【０１１２】
発光層１１４、及び電流層１１５の伝導帯内に流れ込んだ電子は、第２の実施形態と同様に、電流層１１５の表面上に形成されたｐ型のクラッド層１１２のバンドギャップエネルギーは上述のごとく５．４ｅＶであり、発光層１１４、及び電流層１１５のバンドギャップエネルギーよりも大きいため、当該ｐ型のクラッド層１１２がキャリア（ここでは、電子）閉じこめ層として作用し、その結果、電子は発光層１１４、及び電流層１１５の伝導帯内に閉じこめられることになる。
【０１１３】
又、第２の実施形態と同様に、電流層１１５の荷電子帯へと流れ込んだ正孔は、電流層１１５のバンドギャップエネルギーが電流層１１５からみてｎ側に形成されている発光層１１４のバンドギャップエネルギーと比較して０．０５ｅＶしか小さくないため、発光層１１４は、電流層１１５のキャリア（ここでは正孔）閉じこめ層として作用することができない。その結果、電流層１１５の荷電子帯内に流れ込んだ正孔は、発光層１１４の荷電子帯内に流れ込み、電流層１１５の荷電子帯内には閉じこめられないことになる。
【０１１４】
一方、発光層１１４の荷電子帯に流れ込んだ正孔は、発光層１１４から見てｎ側に形成されたｎ型のクラッド層１０９のバンドギャップエネルギーが５．４ｅＶであり、発光層１１４のバンドギャップエネルギー（２．４ｅＶ）よりも大きいため、当該ｎ型クラッド層１０９がキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用し、その結果、正孔は発光層１１４の荷電子帯内に閉じこめられることになる。
【０１１５】
即ち、電流層１１５の荷電子帯内には正孔は閉じこめられていないため、電流層１１５内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、電流層１１５においては発光は起こらないが、発光層１１４の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が閉じこめられているため、発光層１１４において電子と正孔の有効な再結合が行われ、緑色（例えば、波長４９０ｎｍ〜５７０ｎｍ）の発光が起こることになる。
【０１１６】
次に、電流層１０４のバンドギャップエネルギーである２．６５ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、上述の第２の実施形態で説明した様に、電流層１０４の電流集中作用により、電流層１０４に接して形成されている発光層１０３の電流密度が増加し、駆動電圧を、発光層１０３のバンドギャップエネルギーである２．７ｅＶよりも低減することができるようになる。その結果、電流層１０４のみならず、発光層１０３の伝導帯にも電子が流れ込むことになり、発光層１０３の荷電子帯にも正孔が流れ込むことになる。
【０１１７】
ここで、発光層１０３、電流層１０４の荷電子帯内に流れ込んだ正孔は、発光層１０３、及び電流層１０４の荷電子帯内に閉じこめられ、発光層１０３の伝導帯に流れ込んだ電子も、発光層１０３の伝導帯内に閉じこめられることになるが、電流層１０４の伝導帯へと流れ込んだ電子は、上述のごとく、電流層１０４のバンドギャップエネルギーは２．６５ｅＶであり、電流層１０４からみてｐ側に形成されている発光層１０３のバンドギャップエネルギー（２．７ｅＶ）と比較して０．０５ｅＶしか小さくないため、発光層１０３は、電流層１０４のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１０４の伝導帯内に流れ込んだ電子は、発光層１０３の伝導帯内に流れ込み、電流層１０４の伝導帯内には閉じこめられないことになる。
【０１１８】
従って、電流層１０４の伝導帯内には電子は閉じこめられていないため、電流層１０４内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、電流層１０４においては発光は起こらないが、発光層１０３の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が閉じこめられているため、発光層１０３において電子と正孔の有効な再結合が行われ、青色（例えば、波長４５０ｎｍ〜４８０ｎｍ）の発光が起こることになる。
【０１１９】
ここで、上述のごとく、発光層１０３、、１１３、１１４間の距離は３０Å〜７０Åで構成されており、両発光層間にはバリア層は設けられていないため、図４に示したＬＥＤの出力光は、発光層１０３から発せられる青色と、発光層１１３から発せられる赤色と、発光層１１４から発せられる緑色の混色である白色光となる。
【０１２０】
以上、説明した様に、本実施形態によれば、ｐ側電極１０７から注入された電流は、発光層１０３に接する電流層１０４、及び発光層１１４に接する電流層１１５に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ側電極１０７から注入された電流が発光層１０３、１１５に無駄なく流れる様になるため、発光層１０３、１１５の電流密度が増加し、結果として、しきい値電流の低減が実現されることになる。
【０１２１】
即ち、本発明においては、ｎ型クラッド層１０９とｐ型クラッド層１１２の間に発光層１０３、１１３、１１４と電流層１０４、１１５を介在させているにもかかわらず、発光層１０３、１１３、１１４、及び電流層１０４、１１５の各層の間にはバリア層を設けていないため、これらの発光層１０３、１１３、１１４と電流層１０４、１１５が直接接する構成となっており、又、上述のごとく、発光層１１３は、バンドギャップエネルギーの大きな発光層１０３、１１４により挟まれており、かつ、発光層１０３、１１４は、バンドギャップエネルギーの大きなｎ型クラッド層１０９とｐ型クラッド層１１２により挟まれているため、発光層１０３、１１３、１１４のうち、最も大きいバンドギャップエネルギーを有する発光層１０３の、当該バンドギャップエネルギーに相当する２．７ｅＶの電圧を両電極１０７、１０８間に印加しさえすれば、発光層１０３により青色発光が、発光層１１３により赤色発光が、発光層１１４により緑色発光が可能となり、ＬＥＤ全体として白色発光が可能となる。従って、発光層間にバリア層を設け、電気的に発光層を直列接続した構造となっている従来のＬＥＤに比し、低い駆動電圧により発光を行うことができる。又、本実施形態では、上述の電流層１０４、１１５の電流集中作用により、ｐ側電極１０７から注入された電流が無駄なく流れるため、発光層１０３、１１４の電流密度が増加し、しきい値電流が低減されることになる。従って、駆動電圧を前述の２．７ｅＶよりも更に低減することが可能になる。
【０１２２】
又、発光層１０３、１１４、及び、電流層１０４、１１５の屈折率の差が小さいため、発光層１０３、１１４による発光は電流層１０４、１１５側に広がるとともに、発光層１０３、１１４内に閉じこめられることになる。従って、電流層１０４、１１５は、発光層１０３、１１３、１１４の光ガイド層として作用するとともに、ＬＥＤにより発せられる白色光を均一化する働きを有することになる。
【０１２３】
又、電流層１０４は、第２の実施形態で説明した理由と同様の理由により、クラック防止層として作用する。
【０１２４】
又、発光層１１４よりバンドギャップエネルギーの小さい電流層１１５を発光層１１４の表面上に設け、ｐ側電極１０７より注入された電流を電流層１１５に集中させる構成としており、又電流層１１５は発光しないため、発光層１１４へ直接電流が集中するのを防止することができ、その結果、発光層１１４の寿命改善を図ることができる。
【０１２５】
尚、図４には図示していないが、発光層１１３へ直接電流が集中するのを防止し、発光層１１３の寿命改善を図るために、例えば、Ｉｎ０．９６Ｇａ０．０４Ｎからなり、１．９５ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する電流層（屈折率は、３．０４）を、発光層１１３の上部、又は下部に形成する構成とすることもできる。
【０１２６】
又、本実施形態においては、発光層を３つ設けた構成としているため、単層により白色光を発する従来のＬＥＤに比し、約３倍の光量を得ることが可能となる。
【０１２７】
又、上記実施形態では、上記第２の実施形態と同様に発光層１０３と電流層１０４、及び発光層１１４と電流層１１５のバンドギャップエネルギーの差が０．３ｅＶ以下となる範囲内で、前記電流層１０４、１１５を構成するＩｎＧａＮの組成比を変えることにより、発光層１０３、１１４による光の出力を制御することができる。
【０１２８】
図５は、本発明に係る半導体発光素子の第４の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。尚、上述した第１〜第３の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１２９】
図５において、基板１０１上にｎ型のＡｌＮからなるクラッド層１１６が積層されている。ここで、クラッド層１１６は、例えば、６．２ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、屈折率は２．３である。クラッド層１１６の表面上には、図５に示す様に、電流層１１７から電流層１２４が順次形成されている。ここで、電流層１１７は、例えば、Ｉｎ０．１９Ｇａ０．８１Ｎからなり、バンドギャップエネルギーは３．０５ｅＶ、屈折率は２．７６である。当該電流層１１７の表面上には、例えば、Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ｎからなり、バンドギャップエネルギーが３．１ｅＶ、屈折率が２．７４であり、波長４００ｎｍの青紫色光を発光する発光層１１８が形成されている。当該発光層１１８の表面上には、例えば、Ｉｎ０．３９Ｇａ０．６１Ｎからなり、バンドギャップエネルギーが２．８ｅＶ、屈折率が２．５８であり、波長４４３ｎｍの青色光を発光する発光層１１９が形成されている。当該発光層１１９の表面上には、例えば、Ｉｎ０．５９Ｇａ０．４１Ｎからなり、バンドギャップエネルギーが２．５ｅＶ、屈折率が２．８９であり、波長４９６ｎｍの青緑色光を発光する発光層１２０が形成されており、当該発光層１２０の表面上には、例えば、Ｉｎ０．７９Ｇａ０．２１Ｎからなり、バンドギャップエネルギーが２．２ｅＶ、屈折率が２．９７であり、波長５６４ｎｍの緑色光を発光する発光層１２１が形成されている。又、当該発光層１２１の表面上には、例えば、Ｉｎ０．７８Ｇａ０．２２Ｎからなり、バンドギャップエネルギーが１．９ｅＶ、屈折率が３．１５であり、波長６５２ｎｍの赤色光を発光する発光層１２２が形成されており、当該発光層１２２の表面上には、例えば、Ｉｎ０．７８Ａｌ０．２２Ｎからなり、バンドギャップエネルギーが１．６ｅＶ、屈折率が３．３６であり、波長７７５ｎｍの赤外光を発光する発光層１２３が形成されている。発光層１２３の表面上には、例えば、Ｉｎ０．８３Ｇａ０．１７Ｐからなり、バンドギャップエネルギーが１．５５ｅＶ、屈折率が３．３８である電流層１２４が形成されており、この電流層１２４の表面上には、例えば、６．２ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、屈折率が２．３であるｐ型のＡｌＮクラッド層１２５が形成されており、当該クラッド層１２５の表面上には、ｐ側のコンタクト層１０６が形成されている。又、第１〜第３実施形態と同様に、ｐ側電極１０７、ｎ側電極１０８が形成されている。又、電流層１１７から電流層１２４までの各層間の距離は、３０Å〜７０Åで構成されており、各層の間にはバリア層は設けられていない。又、ｎ型のクラッド層１１６からｐ型のコンタクト層１０６までの各層は、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）等により、基板１０１上に順次形成されたものであり、ｐ側電極１０７、及びｎ側電極１０８の製造方法は、図１に示したＬＥＤの製造方法と全く同一である。
【０１３０】
ここで、本実施形態のＬＥＤにおいては、電流層１１７、と電流層１２４が電流集中層として作用する点、及び、発光層１１８、１１９、１２０、１２１、１２２が、各々キャリア閉じこめ層としても利用可能である点に特徴がある。
【０１３１】
即ち、図５に示したＬＥＤの構成で、ｐ側電極１０７とｎ側電極１０８の間に、電流層１２４のバンドギャップエネルギーである１．５５ｅＶまで徐々に印加電圧を上げてゆくと、図３における電流層１１１と同様に、電流層１２４は、バンドギャップエネルギーが最も小さいため、ｎ側クラッド層１１６側からｐ側へと流れる電子は、電流層１２４の伝導帯へと流れ込み、ｐ側のクラッド層１２５側からｎ側へと流れる正孔は、電流層１２４の荷電子帯へと流れ込む。
【０１３２】
ここで、図３に示した第２の実施形態と同様に、本実施形態においても、ｐ側電極１０７から注入された電流は、最もバンドギャップエネルギーの小さい電流層１２４に集中して流れようとする（電流集中作用）ため、当該電流層１２４に接して形成されている発光層１２３の電流密度が増加することになる。その結果、しきい値電流が低減されることになり、電流層１２４のみならず、発光層１２３の荷電子帯に正孔が、伝導帯に電子が流れ込むことになる。
【０１３３】
又、電流層１２４のバンドギャップエネルギーは、電流層１２４からみてｎ側に形成されている発光層１２３のバンドギャップエネルギーと比較して０．０５ｅＶしか小さくないため、発光層１２３は、電流層１２４のキャリア（ここでは正孔）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１２４の荷電子帯内に流れ込んだ正孔は、発光層１２３の荷電子帯内に流れ込み、電流層１２４の荷電子帯内には閉じこめられないことになる。
【０１３４】
一方、発光層１２２のバンドギャップエネルギーは上述のごとく１．９ｅＶであり、発光層１２３のバンドギャップエネルギー（１．６ｅＶ）よりも大きいため、発光層１２３の荷電子帯内に流れ込んだ正孔は、発光層１２３の荷電子帯内に閉じこめられることになる。つまり、発光層１２２は、発光層１２３のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することになる。
【０１３５】
又、発光層１２３の伝導帯内に流れ込んだ電子は、ｐ側電極１０７の方へと引っ張られるが、発光層１２３のバンドギャップエネルギーは上述のごとく１．６ｅＶであり、発光層１２３からみてｐ側に形成されているクラッド層１２５のバンドギャップエネルギー６．２ｅＶより小さいため、発光層１２３の伝導帯内に流れ込んだ電子は、発光層１２３の伝導帯内に閉じこめられることになる。その結果、発光層１２３内で電子と正孔の有効な再結合が行われ、赤外光（波長７７５ｎｍ）が発せられることになる。
【０１３６】
即ち、電流層１２４の荷電子帯内には正孔は閉じこめられていないため、電流層１２４内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、発光は起こらないが、発光層１２３の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が閉じこめられているため、発光層１２３において電子と正孔の有効な再結合が行われ、赤外光の発光が起こることになる。
【０１３７】
次に、発光層１２２のバンドギャップエネルギーである１．９ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、ｎ側クラッド層１１６側からｐ側へと流れる電子は、発光層１２２の伝導帯へと流れ込み、ｐ側のクラッド層１２５側からｎ側へと流れる正孔は、発光層１２２の荷電子帯へと流れ込むが、発光層１２２は、発光層１２２の有するバンドギャップエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有する発光層１２１とｐ型のクラッド層１２５により挟まれているため、電子と正孔は、発光層１２２の荷電子帯と伝導帯内に閉じこめられることになる。つまり、発光層１２１は、発光層１２２のキャリア（ここでは正孔）閉じこめ層として作用することになる。その結果、発光層１２２内で電子と正孔の有効な再結合が行われ、赤色光（例えば、波長６５２ｎｍ）が発せられることになる。
【０１３８】
次に、発光層１２１のバンドギャップエネルギーである２．２ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、ｎ側クラッド層１１６側からｐ側へと流れる電子は、発光層１２１の伝導帯へと流れ込み、ｐ側のクラッド層１２５側からｎ側へと流れる正孔は、発光層１２１の荷電子帯へと流れ込むが、上記発光層１２２の場合と同様に、発光層１２１は、発光層１２１の有するバンドギャップエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有する発光層１２０とｐ型のクラッド層１２５により挟まれているため、電子と正孔は、発光層１２１の荷電子帯と伝導帯内に閉じこめられることになる。つまり、発光層１２０は、発光層１２１のキャリア（ここでは正孔）閉じこめ層として作用することになるため、発光層１２１内で電子と正孔の有効な再結合が行われ、緑色光（例えば、波長５６４ｎｍ）が発せられることになる。
【０１３９】
以下、上記発光層１２１、１２２の場合と同様の作用により、発光層１２０のバンドギャップエネルギーである２．５ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、発光層１１９が発光層１２０のキャリア（ここでは正孔）閉じこめ層として作用し、発光層１２０内で電子と正孔の有効な再結合が行われ、その結果、青緑色光（例えば、波長４９６ｎｍ）が発せられ、更に、発光層１１９のバンドギャップエネルギーである２．８ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、発光層１１８が発光層１１９のキャリア（ここでは正孔）閉じこめ層として作用し、発光層１１９内で電子と正孔の有効な再結合が行われ、その結果、青色光（例えば、波長４４３ｎｍ）が発せられる。
【０１４０】
次に、電流層１１７のバンドギャップエネルギーである３．０５ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、上述の第２、第３の実施形態で説明したのと同様に、電流層１１７の電流集中作用により、電流層１１７に接して形成されている発光層１１８の電流密度が増加し、駆動電圧を、発光層１１８のバンドギャップエネルギーである３．１ｅＶよりも低減することができるようになる。その結果、電流層１１７のみならず、発光層１１８の伝導帯にも電子が流れ込むことになり、発光層１１８の荷電子帯にも正孔が流れ込むことになる。
【０１４１】
ここで、ｎ型のクラッド層１１６と、ｐ型のクラッド層１２５の存在により、電流層１１７、発光層１１８の荷電子帯内に流れ込んだ正孔は、電流層１１７、及び発光層１１８の荷電子帯内に閉じこめられ、発光層１１８の伝導帯に流れ込んだ電子も、発光層１１８の伝導帯内に閉じこめられることになるが、電流層１１７の伝導帯へと流れ込んだ電子は、上述のごとく、電流層１１７のバンドギャップエネルギーは３．０５ｅＶであり、電流層１１７からみてｐ側に形成されている発光層１１８のバンドギャップエネルギー（３．１ｅＶ）と比較して０．０５ｅＶしか小さくないため、発光層１１８は、電流層１１７のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することができない。その結果、電流層１１７内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、電流層１１７においては発光は起こらないが、発光層１１８の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が閉じこめられているため、発光層１１８において電子と正孔の有効な再結合が行われ、青紫色（例えば、波長４００ｎｍ）の発光が起こることになる。
【０１４２】
以上、説明した様に、本実施形態によれば、ｐ側電極１０７から注入された電流は、発光層１１８に接する電流層１１７、及び発光層１２３に接する電流層１２４に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ側電極１０７から注入された電流が発光層１１８、１２３に無駄なく流れる様になるため、発光層１１８、１２３の電流密度が増加し、結果として、しきい値電流の低減が実現されることになる。
【０１４３】
又、本発明においては、ｎ型クラッド層１１６とｐ型クラッド層１２５の間に発光層１１８〜１２３と電流層１１７、１２４を介在させているにもかかわらず、これらの発光層、及び電流層の各層の間にはバリア層を設けていないため、これらの発光層と電流層が直接接する構成となっており、又、これらの各発光層１１８〜１２３は、バンドギャップエネルギーの大きな２つのクラッド層１１６、１２５により挟まれており、かつ、発光層１１８〜１２２が、各々キャリア閉じこめ層としても利用可能であるため、各発光層のうち、最も大きいバンドギャップエネルギーを有する発光層１１８のバンドギャップエネルギーに相当する３．１ｅＶの電圧を両電極１０７、１０８間に印加しさえすれば、各発光層１１８〜１２３において、各々所定の波長を有する発光が可能となる。従って、発光層間にバリア層を設け、電気的に発光層を直列接続した構造となっている従来のＬＥＤに比し、低い駆動電圧により、各発光層１１８〜１２３により発せられる発光の混色光であり、ＬＥＤの出力光である太陽光に近い白色光を得ることができる。
【０１４４】
又、本実施形態においても、上述の電流層１１７の電流集中作用により、ｐ側電極１０７から注入された電流が無駄なく流れるため、発光層１１８の電流密度が増加し、しきい値電流が低減されることになる。従って、駆動電圧を前述の３．１ｅＶよりも更に低減することが可能になる。
【０１４５】
又、電流層１１７の屈折率は発光層１１８の屈折率よりも大きく、電流層１２４の屈折率は発光層１２３の屈折率よりも大きいため、電流層１１７、１２４は、各々、発光層１１８、１２３の光ガイド層として作用するとともに、ＬＥＤにより発せられる白色光を均一化する働きを有することになる。
【０１４６】
又、発光層１２３よりバンドギャップエネルギーの小さい電流層１２４を発光層１２３の表面上に設けているため、図４において説明した電流層１１５と同様に、発光層１２３へ直接電流が集中するのを防止することができ、その結果、発光層１２３の寿命改善を図ることができる。
【０１４７】
又、電流層１１７は、第２の実施形態で説明した理由と同様の理由により、クラック防止層として作用する。
【０１４８】
又、本実施形態においては、発光層を６つ設けた構成としているため、単層により白色光を発する従来のＬＥＤに比し、約６倍の光量を得ることが可能になるとともに、消費電力を約６分の１に低減できる。その結果、本実施形態におけるＬＥＤは、赤外領域から青紫領域までを含むが、紫外光領域を含まない安全なスペクトルを有する低消費電力の照明用素子として使用ができる。
【０１４９】
尚、上記実施形態では、上記第２、第３の実施形態と同様に発光層１１８と電流層１１７、及び発光層１２３と電流層１２４のバンドギャップエネルギーの差が０．３ｅＶ以下となる範囲内で、前記電流層１１７、１２４を構成するＩｎＧａＮ、又はＩｎＡｌＰの組成比を変えることにより、発光層１１８、１２３による光の出力を制御することができる。
【０１５０】
又、本実施形態においては、図６に示す様に、図５に示した電流層１１７と１２４を省略し、ｎ型クラッド層１１６の表面上に発光層１１８を、ｐ型クラッド層１２５のｎ側表面上に発光層１２３を形成し、かつ、当該発光層１１８と発光層１２３の間に、他の複数の発光層を設け、ｎ型クラッド層１１６とｐ型クラッド層１２５の間に、発光層を２層以上積層する構成、即ち、ｎ型クラッド層１１６の上に２層以上の発光層を積層し、当該２層以上の発光層のうち、最上層に形成された発光層の表面上にｐ型クラッド層１２５を形成する構成としても良い。この場合、例えば、発光層１２３のバンドギャップエネルギーである１．６ｅＶまで印加電圧を上げていくと、図６に示した発光層１２３のｎ側表面上に形成された発光層１３３が、上記図５において説明した発光層１２２であった場合は、上述のごとく、当該発光層１２２は発光層１２３のキャリア閉じこめ層となるため、発光層１２３により赤外光が発せられることになるが、発光層１２３とのバンドギャップエネルギー差が０．３ｅＶに満たないバンドギャップエネルギー（例えば、１．７ｅＶ）を有する発光層を、図６の発光層１３３として設けた場合は、当該発光層１３３は発光層１２３のキャリア閉じこめ層とはならないため、発光層１２３により赤外光が発せられないことになる。この様に、図６において、連続して積層されたｎ個（但し、ｎは２以上の自然数）の発光層を、各発光層間のバンドギャップエネルギー差を考慮して積層することにより、所望の発光層のみ（又は、すべての発光層）について発光させることが可能となる。尚、Ｉｎ０．７８Ａｌ０．２２Ｐからなる発光層１２３にＧａやＡｓ等を付加することにより、発光層１２３の波長が更に長波長となる様にすることも可能である。又、本実施形態においては、ｐ、ｎクラッド層１１６、１２５としてＡｌＮを用いたが、ＧａｘＡｌ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）からなるｐ、ｎクラッド層（例えば、上述の第２の実施形態で使用したＧａ０．２８Ａｌ０．７２Ｎからなるｐ、ｎクラッド層１０９、１１２）を用いる構成としても良い。
【０１５１】
図７は、本発明に係る半導体発光素子の第５の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。尚、上述した第１〜第４の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１５２】
図７において、基板１０１上にｎ型のＧａＡｌＮからなるクラッド層１２６が積層されている。ここで、クラッド層１２６は、例えば、Ｇａ０．０４Ａｌ０．９６Ｎからなり、６．１ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する。クラッド層１２６の表面上には、発光層１２７、電流層１０４、発光層１０３が順次形成されている。ここで、発光層１２７は、例えば、Ｉｎ０．１９Ｇａ０．８１Ｎからなり、３．１ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、青紫色光（波長４００〜４５０ｎｍ）を発光する。発光層１０３の表面上には、ｎ型のクラッド層１２６と同様に、例えばＧａ０．０４Ａｌ０．９６Ｎからなり、６．１ｅＶのバンドギャップエネルギーを有するｐ型のＧａＡｌＮからなるクラッド層１２８が形成されている。ここで、発光層１０３、１２７、及び電流層１０４の各層間距離は、３０Å〜７０Åで構成されており、各層の間にはバリア層は設けられていない。ｐ型のクラッド層１２８の上には、ｐ型のＧａＮからなるｐ型のコンタクト層１０６が形成されている。ｎ型のクラッド層１２６、発光層１０３、１２７、電流層１０４、ｐ型のクラッド層１２８、及びｐ型のコンタクト層１０６は、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）等により、基板１０１上に順次形成されたものである。又、これまでの実施形態と同様に、ｐ側電極１０７とｎ側電極１０８が形成されている。これらのｐ側電極１０７、及びｎ側電極１０８の製造方法は、図１に示したＬＥＤの製造方法と全く同一である。
【０１５３】
尚、上記構成のうち、発光層１０３の屈折率は２．８６、電流層１０４の屈折率は２．８５、発光層１２７の屈折率は２．７４である。
【０１５４】
ここで、本実施形態のＬＥＤにおいても、これまでに説明してきた１〜第４の実施形態と同様に、電流層１０４が電流集中層として作用する点、及び発光層１２７がキャリア閉じこめ層としても作用する点に特徴がある。
【０１５５】
即ち、まず電流層１０４のバンドギャップエネルギーである２．６５ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、第２の実施形態において説明した様に、電子は電流層１０４の伝導帯へと流れ込み、正孔は電流層１０４の荷電子帯へと流れ込むが、電流層１０４による電流集中作用によって、発光層１０３の電流密度が増加し、駆動電圧が発光層１０３のバンドギャップエネルギーである２．７ｅＶよりも低減することになるため、電流層１０４のみならず、発光層１０３の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が流れ込むことになる。
【０１５６】
ここで、発光層１０３においては、電流層１０４の下方に形成された発光層１２７のバンドギャップエネルギーが３．１ｅＶであり、発光層１０３のバンドギャップエネルギー（２．７ｅＶ）よりも大きいため、当該発光層１２７がキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用し、かつ、発光層１０３のｐ側上方に形成されたｐ型のクラッド層１２８のバンドギャップエネルギーが６．１ｅＶであり、発光層１０３のバンドギャップエネルギー（２．７ｅＶ）よりも大きいため、当該ｐ型クラッド層１１２がキャリア（ここでは、電子）閉じこめ層として作用することになる。その結果、発光層１０３の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が閉じこめられているため、発光層１０３において電子と正孔の有効な再結合が行われ、青色（例えば、波長４５０ｎｍ〜４８０ｎｍ）の発光が起こることになる。
【０１５７】
一方、電流層１０４においては、電流層１０４のバンドギャップエネルギーと電流層１０４からみてｐ側に形成されている発光層１０３のバンドギャップエネルギーの差が０．０５ｅＶしか小さくないため、発光層１０３は、電流層１０４のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１０４の伝導帯内に流れ込んだ電子は、発光層１０３の伝導帯内に流れ込み、電流層１０４の伝導帯内には閉じこめられないことになる。その結果、電流層１０４の伝導帯内には電子は閉じこめられないため、電流層１０４内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、電流層１０４においては発光は起こらない。
【０１５８】
次に、発光層１２７のバンドギャップエネルギーである３．１ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、ｎ側クラッド層１２６側からｐ側へと流れる電子は、電流層１２７の伝導帯へと流れ込み、ｐ側のコンタクト層１０６側からｎ側へと流れる正孔は、電流層１２７の荷電子帯へと流れ込むが、上述した第１の実施形態の場合と同様に、ｐ側電極１０７から注入された電流は、発光層１２７に接する電流層１０４に集中して流れようとする（電流集中作用）ため、ｐ側電極１０７から注入された電流が発光層１２７に無駄なく流れる様になり、発光層１２７の電流密度が増加することになる。その結果、しきい値電流が低減されることになり、駆動電圧を、発光層１２７のバンドギャップエネルギーである３．１ｅＶよりも低減することができるようになる。
【０１５９】
ここで、発光層１２７においては、発光層１２７のバンドギャップエネルギー（３．１ｅＶ）よりも大きいバンドギャップエネルギーを有するｎ型クラッド層１２６とｐ型クラッド層１２８（共に６．１ｅＶ）に挟まれているため、これらのｐ型クラッド層１２８とｎ型クラッド層１２６が各々キャリア閉じこめ層として作用することになる。その結果、発光層１２７において電子と正孔の有効な再結合が行われ、青紫色（例えば、波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍ）の発光が起こることになる。
【０１６０】
一方、電流層１０４においては、上述のごとく、電流層１０４のバンドギャップエネルギーと電流層１０４からみてｐ側に形成されている発光層１０３のバンドギャップエネルギーの差が０．０５ｅＶしかないため、発光層１０３は、電流層１０４のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１０４内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、電流層１０４の発光は起こらない。
【０１６１】
以上、説明した様に、本実施形態によれば、ｐ側電極１０７から注入された電流は、発光層１０３、１２７に接する電流層１０４に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ側電極１０７から注入された電流が発光層１０３、１２７に無駄なく流れる様になるため、発光層１０３、１２７の電流密度が増加し、結果として、しきい値電流の低減が実現されることになる。
【０１６２】
又、本実施形態においては、発光層１０３、１２７と電流層１０４の各層の間にはバリア層を設けていないため、これらの発光層と電流層が直接接する構成となっており、又、これらの発光層１０３、１２７は、バンドギャップエネルギーの大きな２つのクラッド層１２６、１２８により挟まれており、又、発光層１２７が発光層１０３のキャリア閉じこめ層としても利用可能であるため、各発光層のうち、最も大きいバンドギャップエネルギーを有する発光層１２７のバンドギャップエネルギーに相当する３．１ｅＶの電圧を両電極１０７、１０８間に印加しさえすれば、発光層１０３、１２７において、各々所定の波長を有する発光が可能となる。従って、発光層間にバリア層を設け、電気的に両発光層を直列接続した構造となっている従来のＬＥＤに比し、低い駆動電圧により、発光層１０３により青色発光が、発光層１２７により青紫発光が可能となり、ＬＥＤ全体として波長が４００〜４８０ｎｍ（ピーク波長は、４３０〜４６５ｎｍ）の連続した波長を有する色むらのない青色発光を得ることができる。
【０１６３】
又、本実施形態においても、上述の電流層１０４の電流集中作用により、ｐ側電極１０７から注入された電流が無駄なく流れるため、発光層１０３、１２７の電流密度が増加し、しきい値電流が低減されることになる。従って、駆動電圧を前述の３．１ｅＶよりも更に低減することが可能になる。
【０１６４】
又、電流層１０４と、発光層１０３、１２７の屈折率の差が小さいため、電流層１０４は、発光層１０３、１２７の光ガイド層として作用するとともに、ＬＥＤにより発せられる青色光を均一化する働きを有することになる。
【０１６５】
又、発光層１０３よりバンドギャップエネルギーの小さい電流層１０４を発光層１０３、１２７に隣接して設けているため、図４において説明した電流層１１５と同様に、発光層１０３、１２７へ直接電流が集中するのを防止することができ、その結果、発光層１０３、１２７の寿命改善を図ることができる。
【０１６６】
又、本実施形態においては、発光層を２つ設けた構成としているため、単層により青色光を発する従来のＬＥＤに比し、約２倍の光量を得ることが可能になるとともに、消費電力を約２分の１に低減できる。
【０１６７】
尚、上記実施形態では、上記第１〜第４の実施形態と同様に、発光層１０３と電流層１０４のバンドギャップエネルギーの差が０．３ｅＶ以下となる範囲内で、前記電流層１０４を構成するＩｎＧａＮの組成比を変えることにより、発光層１０３による光の出力を制御することができる。
【０１６８】
又、上記実施形態においては、発光層１０３と発光層１２７の間に電流層１０４を挟み込んで設ける構成として説明したが、後述の図８、図９において説明する様に、ｎ型のクラッド層上にｎ個の発光層（但し、ｎは２以上の自然数）を積層し（後述の図８においては３個、図９においては６個）、当該ｎ個の発光層のを構成する個々の発光層の間に、ｎ−１個の電流層（後述の図８においては２個、図９においては５個）を挟み込んで形成し、当該ｎ個の発光層のうち、最上層に形成された発光層の表面上にｐ型クラッド層を形成する構成としても良い。以下に、この図８と図９について説明する。
【０１６９】
図８は、本発明に係る半導体発光素子の第６の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。尚、上述した第１〜第５の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１７０】
図８において、基板１０１上にｎ型のＧａＡｌＮからなるクラッド層１０９が積層されており、クラッド層１０９の表面上には、発光層１２９、電流層１３０、発光層１０３、電流層１３１、及び発光層１３２が順次形成されている。ここで、発光層１２９は、例えば、Ｉｎ０．８１Ｇａ０．１９Ｎからなり、２．１８ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、黄色光（波長５５０〜５９０ｎｍ）を発光する。又、電流層１３０は、例えば、Ｉｎ０．８４Ｇａ０．１６Ｎからなり、２．１３ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する。又、電流層１３１は、例えば、Ｉｎ０．８９Ｇａ０．１１Ｎからなり、２．０５ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する。又、発光層１３２は、例えば、Ｉｎ０．８６Ｇａ０．１４Ｎからなり、２．１ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、黄色光（波長５７０〜６１０ｎｍ）を発光する。又、発光層１０３、１２９、１３２、及び電流層１３０、１３１の各層間距離は、３０Å〜７０Åで構成されており、各層の間にはバリア層は設けられていない。発光層１３２の表面上には、ｐ型のクラッド層１１２、ｐ型のコンタクト層１０６が順次積層されている。ｎ型のクラッド層１０９からｐ型のコンタクト層１０６までの各層は、これまで説明してきた実施形態と同様に、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）等により、基板１０１上に順次形成されたものである。又、これまで説明してきた実施形態と同様に、ｐ側電極１０７とｎ側電極１０８が形成されおり、これらｐ側電極１０７、及びｎ側電極１０８の製造方法は、図１に示したＬＥＤの製造方法と全く同一である。
【０１７１】
尚、上記構成のうち、発光層１０３の屈折率は２．８６、発光層１２９の屈折率は２．９８、電流層１３０の屈折率は２．９９、電流層１３１の屈折率は３．００、発光層１３２の屈折率は２．９９である。
【０１７２】
ここで、本実施形態のＬＥＤにおいても、これまでに説明してきた第１〜第５の実施形態と同様に、電流層１３０、１３１が電流集中層として作用する点に特徴がある。又、発光層１０３がキャリア閉じこめ層としても作用する点に特徴がある。
【０１７３】
即ち、まず電流層１３１のバンドギャップエネルギーである２．０５ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、電子は電流層１３１の伝導帯へと流れ込み、正孔は電流層１３１の荷電子帯へと流れ込むが、電流層１３１による電流集中作用によって、発光層１３２の電流密度が増加し、駆動電圧が発光層１３２のバンドギャップエネルギーである２．１ｅＶよりも低減することになるため、電流層１３１のみならず、発光層１３２の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が流れ込むことになる。
【０１７４】
ここで、発光層１３２においては、電流層１３１の下方に形成された発光層１０３のバンドギャップエネルギーが２．７ｅＶであり、発光層１３２のバンドギャップエネルギー（２．１ｅＶ）よりも大きいため、当該発光層１０３がキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用し、かつ、発光層１３２のｐ側上方に形成されたｐ型のクラッド層１１２のバンドギャップエネルギーが５．４ｅＶであり、発光層１３２のバンドギャップエネルギー（２．１ｅＶ）よりも大きいため、当該ｐ型クラッド層１１２がキャリア（ここでは、電子）閉じこめ層として作用することになる。その結果、発光層１３２の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が閉じこめられているため、発光層１３２において電子と正孔の有効な再結合が行われ、黄色（例えば、波長５７０ｎｍ〜６１０ｎｍ）の発光が起こることになる。
【０１７５】
一方、電流層１３１においては、電流層１３１のバンドギャップエネルギーと電流層１３１からみてｐ側に形成されている発光層１３２のバンドギャップエネルギーの差が０．０５ｅＶしかないため、発光層１３２は、電流層１３１のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１３１の伝導帯内に流れ込んだ電子は、発光層１３２の伝導帯内に流れ込み、電流層１３１の伝導帯内には閉じこめられないことになる。その結果、電流層１３１の伝導帯内には電子は閉じこめられないため、電流層１３１内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、発光は起こらない。
【０１７６】
次に、電流層１３０のバンドギャップエネルギーである２．１３ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、電子は電流層１３０の伝導帯へと流れ込み、正孔は電流層１３０の荷電子帯へと流れ込むが、電流層１３０による電流集中作用によって、発光層１２９の電流密度が増加し、駆動電圧が発光層１２９のバンドギャップエネルギーである２．１８ｅＶよりも低減することになるため、電流層１３０のみならず、発光層１２９の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が流れ込むことになる。
【０１７７】
ここで、発光層１２９においては、発光層１２９の下方に形成されたｎ型クラッド層１０９のバンドギャップエネルギーが５．４ｅＶであり、発光層１２９のバンドギャップエネルギー（２．１８ｅＶ）よりも大きいため、当該クラッド層１０９がキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用し、かつ、発光層１２９のｐ側上方に形成された発光層１０３のバンドギャップエネルギーが２．７ｅＶであり、発光層１２９のバンドギャップエネルギー（２．１８ｅＶ）よりも大きいため、発光層１０３がキャリア（ここでは、電子）閉じこめ層として作用することになる。その結果、発光層１２９の伝導帯に電子が、荷電子帯に正孔が閉じこめられているため、発光層１２９において電子と正孔の有効な再結合が行われ、黄色（例えば、波長５５０ｎｍ〜５９０ｎｍ）の発光が起こることになる。
【０１７８】
一方、電流層１３０においては、電流層１３０のバンドギャップエネルギーと電流層１３０からみてｎ側に形成されている発光層１２９のバンドギャップエネルギーの差が０．０５ｅＶしかないため、発光層１２９は、電流層１３０のキャリア（ここでは正孔）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１３０の荷電子帯内に流れ込んだ正孔は、発光層１２９の荷電子帯内に流れ込み、電流層１３０の荷電子帯内には閉じこめられないことになる。その結果、電流層１３０の荷電子帯内には電子は閉じこめられないため、電流層１３０内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、電流層１３０においては発光は起こらない。
【０１７９】
次に、発光層１０３のバンドギャップエネルギーである２．７ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、ｎ側クラッド層１０９側からｐ側へと流れる電子は、発光層１０３の伝導帯へと流れ込み、ｐ側のコンタクト層１０６側からｎ側へと流れる正孔は、発光層１０３の荷電子帯へと流れ込むが、電流層１３１の電流集中作用により、発光層１０３の電流密度が増加することになる。その結果、しきい値電流が低減されることになり、駆動電圧を、発光層１０３のバンドギャップエネルギーである２．７ｅＶよりも低減することができるようになる。
【０１８０】
ここで、発光層１０３においては、発光層１０３のバンドギャップエネルギー（２．７ｅＶ）よりも大きいバンドギャップエネルギーを有するｎ型クラッド層１０９とｐ型クラッド層１１２（共に５．４ｅＶ）に挟まれているため、これらのｐ型クラッド層１１２とｎ型クラッド層１０９が各々キャリア閉じこめ層として作用することになる。その結果、発光層１０３において電子と正孔の有効な再結合が行われ、青色（例えば、波長４５０ｎｍ〜４８０ｎｍ）の発光が起こることになる。
【０１８１】
以上、説明した様に、本実施形態によれば、ｐ側電極１０７から注入された電流は、発光層１０３、１２９、１３２に接する電流層１３０、１３１に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ側電極１０７から注入された電流が発光層１０３、１２９、１３２に無駄なく流れる様になるため、発光層１０３、１２９、１３２の電流密度が増加し、結果として、しきい値電流の低減が実現されることになる。
【０１８２】
又、本実施形態においては、発光層１０３、１２９、１３２と電流層１３０、１３１の各層の間にはバリア層を設けていないため、これらの発光層と電流層が直接接する構成となっており、又、これらの発光層１０３、１２９、１３２は、バンドギャップエネルギーの大きな２つのクラッド層１０９、１１２により挟まれており、又、発光層１０３が発光層１２９、１３２のキャリア閉じこめ層としても利用可能であるため、各発光層のうち、最も大きいバンドギャップエネルギーを有する発光層１０３のバンドギャップエネルギーに相当する２．７ｅＶの電圧を両電極１０７、１０８間に印加しさえすれば、発光層１０３、１２９、１３２において、各々所定の波長を有する発光が可能となる。従って、発光層間にバリア層を設け、電気的に両発光層を直列接続した構造となっている従来のＬＥＤに比し、低い駆動電圧により、発光層１０３により青色発光が、発光層１２９、１３２により黄色発光が可能となり、ＬＥＤ全体として、黄色光の波長が５５０〜６１０ｎｍに広がった色むらのない白色発光を得ることができる。
【０１８３】
又、本実施形態においても、上述の電流層１３０、１３１の電流集中作用により、ｐ側電極１０７から注入された電流が無駄なく流れるため、発光層１０３、１２９、１３２の電流密度が増加し、しきい値電流が低減されることになる。従って、駆動電圧を前述の２．７ｅＶよりも更に低減することが可能になる。
【０１８４】
又、電流層１３０、１３１と、発光層１０３、１２９、１３２の屈折率の差が小さいため、電流層１３０、１３１は、発光層１０３、１２９、１３２の光ガイド層として作用するとともに、ＬＥＤにより発せられる白色光を均一化する働きを有することになる。
【０１８５】
又、発光層１３２よりバンドギャップエネルギーの小さい電流層１３１を発光層１３２に隣接して設けているため、図７において説明した電流層１０４と同様に、発光層１３２へ直接電流が集中するのを防止することができ、その結果、発光層１３２の寿命改善を図ることができる。
【０１８６】
又、本実施形態においては、発光層を３つ設けた構成としているため、単層により白色光を発する従来のＬＥＤに比し、約３倍の光量を得ることが可能になるとともに、消費電力を約３分の１に低減できる。
【０１８７】
尚、上記実施形態では、上記第１〜第５の実施形態と同様に、発光層１３２と電流層１３１、及び発光層１２９と電流層１３０のバンドギャップエネルギーの差が０．３ｅＶ以下となる範囲内で、前記電流層１３０、１３１を構成するＩｎＧａＮの組成比を変えることにより、発光層１０３、１２９、１３２による光の出力を制御することができる。
【０１８８】
図９は、本発明に係る半導体発光素子の第７の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。尚、上述した第１〜第６の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１８９】
図９において、基板１０１上にｎ型のＧａＡｌＮからなるクラッド層１１６が積層されており、クラッド層１１６の表面上には、発光層１１８、電流層１４０、発光層１１９、電流層１４１、発光層１２０、電流層１４２、発光層１２１、電流層１４３、発光層１２２、電流層１４４、及び発光層１２３が順次形成されている。ここで、電流層１４０は、例えば、Ｉｎ０．３６Ｇａ０．６４Ｎからなり、２．８５ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、電流層１４１は、例えば、Ｉｎ０．５６Ｇａ０．４４Ｎからなり、２．５５ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、電流層１４２は、例えば、Ｉｎ０．７６Ｇａ０．２４Ｎからなり、２．２５ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、電流層１４３は、例えば、Ｉｎ０．９６Ｇａ０．０４Ｎからなり、１．９５ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、電流層１４４は、例えば、Ｉｎ０．７４Ａｌ０．２６Ｐからなり、１．６５ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する。又、発光層１１８〜１２３、及び電流層１４０〜１４４の各層間距離は、３０Å〜７０Åで構成されており、各層の間にはバリア層は設けられていない。発光層１２３の表面上には、ｐ型のクラッド層１２５、ｐ型のコンタクト層１０６が順次積層されている。ｎ型のクラッド層１１６からｐ型コンタクト層１０６までの各層は、これまで説明してきた実施形態と同様に、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）等により、基板１０１上に順次形成されたものである。又、これまで説明してきた実施形態と同様に、ｐ側電極１０７とｎ側電極１０８が形成されおり、これらｐ側電極１０７、及びｎ側電極１０８の製造方法は、図１に示したＬＥＤの製造方法と全く同一である。
【０１９０】
尚、上記構成のうち、電流層１４０の屈折率は２．８１、電流層１４１の屈折率は２．８８、電流層１４２の屈折率は２．９６、電流層１４３の屈折率は３．０３、及び、電流層１４４の屈折率は３．３４である。
【０１９１】
ここで、本実施形態のＬＥＤにおいても、これまでに説明してきた第１〜第６の実施形態と同様に、電流層１４０〜１４４が電流集中層として作用する点に特徴がある。又、発光層１１８〜１２２がキャリア閉じこめ層としても作用する点に特徴がある。
【０１９２】
即ち、まず発光層１２３のバンドギャップエネルギーである１．６ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、電子は発光層１２３の伝導帯へと流れ込み、正孔は発光層１２３の荷電子帯へと流れ込むが、発光層１２３の下方に形成された発光層１２２のバンドギャップエネルギーが１．９ｅＶであり、発光層１２３のバンドギャップエネルギー（１．６ｅＶ）よりも大きいため、当該発光層１２２がキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用し、かつ、発光層１２３のｐ側上方に形成されたｐ型のクラッド層１２５のバンドギャップエネルギーが６．２ｅＶであり、発光層１２３のバンドギャップエネルギー（１．６ｅＶ）よりも大きいため、当該ｐ型クラッド層１２５がキャリア（ここでは、電子）閉じこめ層として作用することになる。その結果、発光層１２３において電子と正孔の有効な再結合が行われ、波長７７５ｎｍの赤外光の発光が起こることになる。
【０１９３】
次に、発光層１２２のバンドギャップエネルギーである１．９ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、電子は発光層１２２の伝導帯へと流れ込み、正孔は発光層１２２の荷電子帯へと流れ込むが、発光層１２２の下方に形成された発光層１２１のバンドギャップエネルギーが２．２ｅＶであり、発光層１２２のバンドギャップエネルギー（１．９ｅＶ）よりも大きいため、当該発光層１２１がキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用し、かつ、発光層１２２のｐ側上方に形成されたｐ型のクラッド層１２５のバンドギャップエネルギーが６．２ｅＶであり、発光層１２３のバンドギャップエネルギー（１．６ｅＶ）よりも大きいため、当該ｐ型クラッド層１２５がキャリア（ここでは、電子）閉じこめ層として作用することになる。その結果、発光層１２２において電子と正孔の有効な再結合が行われ、波長６５２ｎｍの赤色の発光が起こることになる。
【０１９４】
一方、電流層１４４のバンドギャップエネルギーは１．６５ｅＶであるため、電子は電流層１４４の伝導帯へと流れ込み、正孔は電流層１４４の荷電子帯へと流れ込むが、電流層１４４のバンドギャップエネルギーと電流層１４４からみてｐ側に形成されている発光層１２３のバンドギャップエネルギーの差が０．０５ｅＶしかないため、発光層１２３は、電流層１４４のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１４４の伝導帯内に流れ込んだ電子は、発光層１２３の伝導帯内に流れ込み、電流層１４４の伝導帯内には閉じこめられないことになる。その結果、電流層１４４の伝導帯内には電子は閉じこめられないため、電流層１４４内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、発光は起こらない。
【０１９５】
以下、同様に、２．２ｅＶまで印加電圧を上げていくと、発光層１２１の下方に形成された発光層１２０が発光層１２１のキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用するため、発光層１２１において、波長５６４ｎｍの緑色の発光が起こることになるが、電流層１４３のバンドギャップエネルギーは１．９５ｅＶであり、電流層１４３からみてｐ側に形成されている発光層１２２のバンドギャップエネルギーの差が０．０５ｅＶしかないため、発光層１２２は、電流層１４３のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１４３内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、発光は起こらないことになる。
【０１９６】
又、同様に、２．５ｅＶまで印加電圧を上げていくと、発光層１２０の下方に形成された発光層１１９が発光層１２０のキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用するため、発光層１２０において、波長４９６ｎｍの青緑色光の発光が起こることになるが、電流層１４２のバンドギャップエネルギーは２．２５ｅＶであり、電流層１４２からみてｐ側に形成されている発光層１２１のバンドギャップエネルギーの差が０．０５ｅＶしかないため、発光層１２１は、電流層１４２のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１４２内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、発光は起こらないことになる。
【０１９７】
又、同様に、２．８ｅＶまで印加電圧を上げていくと、発光層１１９の下方に形成された発光層１１８が発光層１１９のキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用するため、発光層１１９において、波長４４３ｎｍの青色光の発光が起こることになるが、電流層１４１のバンドギャップエネルギーは２．５５ｅＶであり、電流層１４１からみてｐ側に形成されている発光層１２０のバンドギャップエネルギーの差が０．０５ｅＶしかないため、発光層１２０は、電流層１４１のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１４１内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、発光は起こらないことになる。
【０１９８】
次に、発光層１１８のバンドギャップエネルギーである３．１ｅＶまで印加電圧を上げてゆくと、発光層１１８の下方に形成されたｎ型クラッド層１１６と、発光層１１８のｐ側上方に形成されたｐ型のクラッド層１２５のバンドギャップエネルギーが共に６．２ｅＶであり、発光層１１８のバンドギャップエネルギー（３．１ｅＶ）よりも大きいため、当該ｎ型クラッド層１１６がキャリア（ここでは、正孔）閉じこめ層として作用し、かつ、当該ｐ型クラッド層１２５がキャリア（ここでは、電子）閉じこめ層として作用することになる。その結果、発光層１１８において電子と正孔の有効な再結合が行われ、波長４００ｎｍの青紫色の発光が起こることになる。
【０１９９】
一方、電流層１４０のバンドギャップエネルギーは２．８５ｅＶであるため、電子は電流層１４０の伝導帯へと流れ込み、正孔は電流層１４０の荷電子帯へと流れ込むが、電流層１４０のバンドギャップエネルギーと電流層１４０からみてｐ側に形成されている発光層１１９のバンドギャップエネルギーの差が０．０５ｅＶしかないため、発光層１１９は、電流層１４０のキャリア（ここでは電子）閉じこめ層として作用することができず、その結果、電流層１４０の伝導帯内に流れ込んだ電子は、発光層１１９の伝導帯内に流れ込み、電流層１４０の伝導帯内には閉じこめられないことになる。その結果、電流層１４０の伝導帯内には電子は閉じこめられないため、電流層１４０内では電子と正孔の有効な再結合は行われず、発光は起こらない。
【０２００】
以上、説明した様に、本実施形態によれば、ｐ側電極１０７から注入された電流は、発光層１１８〜１２３に接する電流層１４０〜１４４に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ側電極１０７から注入された電流が発光層１１８〜１２３に無駄なく流れる様になるため、発光層１１８〜１２３の電流密度が増加し、結果として、しきい値電流の低減が実現されることになる。
【０２０１】
又、本実施形態においては、発光層１１８〜１２３と電流層１４０〜１４４の各層の間にはバリア層を設けていないため、これらの発光層と電流層が直接接する構成となっており、又、これらの発光層１１８〜１２３は、バンドギャップエネルギーの大きな２つのクラッド層１１６、１２５により挟まれており、又、発光層１１８が発光層１１９、発光層１１９が発光層１２０、発光層１２０が発光層１２１、発光層１２１が発光層１２２、及び、発光層１２２が発光層１２３のキャリア閉じこめ層としても利用可能であるため、各発光層のうち、最も大きいバンドギャップエネルギーを有する発光層１１８のバンドギャップエネルギーに相当する３．１ｅＶの電圧を両電極１０７、１０８間に印加しさえすれば、発光層１１８〜１２３において、各々所定の波長を有する発光が可能となる。従って、発光層間にバリア層を設け、電気的に両発光層を直列接続した構造となっている従来のＬＥＤに比し、低い駆動電圧により、各発光層１１８〜１２３により発せられる発光の混色光であり、ＬＥＤの出力光である太陽光に近い白色光を得ることができる。
【０２０２】
又、各電流層１４０〜１４４の屈折率は、各々のｎ側表面に形成された発光層１１８〜１２２の屈折率より大きいため、電流層１４０〜１４４は、各々のｎ側表面に形成された発光層１１８〜１２２の光ガイド層として作用するとともに、ＬＥＤにより発せられる白色光を均一化する働きを有することになる。
【０２０３】
又、本実施形態においては、発光層を６つ設けた構成としているため、単層により白色光を発する従来のＬＥＤに比し、約６倍の光量を得ることが可能になるとともに、消費電力を約６分の１に低減できる。
【０２０４】
尚、上記実施形態では、上記第１〜第６の実施形態と同様に、発光層１１８〜１２３と、これら各々の発光層のｎ側表面に形成された電流層１４０〜１４４のバンドギャップエネルギーの差が０．３ｅＶ以下となる範囲内で、前記電流層１４０〜１４４を構成するＩｎＧａＮ、又はＩｎＡｌＰの組成比を変えることにより、発光層１１８〜１２３による光の出力を制御することができる。
【０２０５】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
【０２０６】
例えば、本発明の実施形態では、ＧａＮ系化合物半導体を用いた半導体発光素子について説明したが、他の半導体材料、例えば、ＩｎＧａＡｌＮのＮの一部又は全部をＡｓおよび／またはＰ等で置換した材料や、ＧａＡｓ系化合物半導体を用いた半導体発光素子にも本発明を適用できる。
【０２０７】
又、本発明の実施形態では、ダブルへテロ構造にて説明を行ったが、発光層と電流層は、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）、多重量子構造の超格子、または量子ドット構造にて構成されているとしても良い。
【０２０８】
又、本発明の実施形態では、ＧａＮ系発光素子の構造を説明するために、便宜上、基板が下層側に位置し、これにＧａＮ系結晶層が上方へ積み重ねられる構造とし、下層側をｎ型、上層側をｐ型として説明を行ったが、ｎ型を上層側、ｐ型を下層側とした構成としても良い。
【０２０９】
又、本発明の実施形態では、半導体発光素子としてＬＥＤを用いて説明したが、例えば、ｐ型クラッド層やｐ型コンタクト層に電流狭窄層を設けたレーザー構造としても良い。又、上記各実施形態にて説明した発光層を活性層として、当該活性層の出力をｐ側電極上に出力する面発光型レーザーを構成することもできる。
【０２１０】
又、本発明の実施形態においては、基板をｎ型のＧａＮ基板としたが、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板、Ｓｉ基板等、格子間の整合性や、熱膨張等を考慮して、基板を適宜選択することもできる。
【０２１１】
更に、本発明の実施形態では、ｎ側電極はＡｌにより形成されているとしたが、Ａｕにより形成しても良く、ｎ−ＧａＮ基板上に、ｎ型のコンタクト層を設ける構成としても良い。
【０２１２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した様に、本発明の半導体発光素子によれば、複数の発光層と電流層を層状に形成し、これらの発光層と電流層の間にバリア層を設けることなく、これらの発光層と電流層を直接接する構成となっており、バンドギャップエネルギーの小さい電流層を電流集中層として利用することができ、かつバンドギャップエネルギーの大きい発光層をバンドギャップエネルギーの最も小さい発光層のキャリア閉じこめ層としても利用可能としているため、低い駆動電圧で高輝度の発光をさせることができ、消費電力の低減が可能となるとともに、発光効率の高い半導体発光素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体発光素子の第１の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態に係るＬＥＤの変形例の基本的な構成を示す概略図である。
【図３】本発明に係る半導体発光素子の第２の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。
【図４】本発明に係る半導体発光素子の第３の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。
【図５】本発明に係る半導体発光素子の第４の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。
【図６】第４の実施形態に係るＬＥＤの変形例の基本的な構成を示す概略図である。
【図７】本発明に係る半導体発光素子の第５の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。
【図８】本発明に係る半導体発光素子の第６の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。
【図９】本発明に係る半導体発光素子の第７の実施形態であるＬＥＤの基本的な構成を示す概略図である。
【図１０】従来の半導体発光素子の模式的な概略図である。
【図１１】従来の半導体発光素子の模式的な概略図である。
【符号の説明】
１０１：基板
１０３、１１０、１１３、１１４、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２７、１２９、１３２：発光層
１０４、１１１、１１５、１１７、１２４、１３０、１３１、１４０、１４１、１４２、１４３、１４４：電流層
１０２、１０９、１１６、１２６：ｎ型クラッド層
１０５、１１２、１２５、１２８：ｐ型クラッド層
１０７：ｐ側電極
１０８：ｎ側電極
【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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【図１１】
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