(57)【要約】【解決手段】本発明は低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料の製造方法に関し、以下のステップを含む。サファイア又はＳｉＣ基板（１）上に、順次にＧａＮバッファ層（２）とｎ型ＧａＮ層（３）からなるｎ型ＩｎＧａＡｌＮ層、ＩｎＧａＡｌＮ多量子ウェル構造分極化制御層（４）とＩｎＧａＡｌＮ多量子ウェル構造発光層（５）からなる低分極化効果アクティブ層及びｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層（６）を成長する。当該方法は、ＩｎＧａＡｌＮ多量子ウェル構造分極化制御層を増加し、量子ウェルアクティブ領域の分極化効果を減少した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低分極化効果のＧａＮ発光ダイオードチップ用エピタキシャル材料の製造方法において、
ＧａＮベースド極性ＬＥＤ用エピタキシャル材料の製造工程において、小さいエネルギーギャップを有する量子ウェルの電子又は正孔を大きいエネルギーギャップを有する量子ウェルにトンネリングして、ＬＥＤエピタキシャル材料の量子ウェル発光効率を高めることと同時に、
ＧａＮベースド極性ＬＥＤ用エピタキシャル材料の製造工程において、異なる分極化効果による量子ウェル界面電荷の差異によって、分極化効果が高く、界面電荷の大きい量子ウェルで分極化効果の低い量子ウェルの分極化効果を減少させて、量子ウェル電子又は正孔の重なりを高め、ＧａＮベースドＬＥＤ用エピタキシャル材料の発光強度を高め、
前記低いエネルギーバンドを有する長波長量子ウェルが、設計エネルギーギャップが２.０ｅＶ乃至４.９５ｅＶの量子ウェルであり、
前記高いエネルギーバンドを有する短波長量子ウェルが、設計エネルギーギャップが２.０５ｅＶ乃至５.０ｅＶの量子ウェルであり、
前記小さいエネルギーギャップを有する量子ウェルの設計エネルギーギャップが、前記大きいエネルギーギャップを有する量子ウェルの設計エネルギーギャップに対して、５０−４００ｍｅＶ減少し、
前記分極化効果が高く、界面電荷の大きい量子ウェルが、界面電荷が１Ｅ１３ Ｃ/ｃｍ２乃至５Ｅ１４ Ｃ/ｃｍ２の量子ウェルであり、
前記分極化効果の低い量子ウェルが、界面電荷が５Ｅ１１ Ｃ/ｃｍ２乃至１Ｅ１４ Ｃ/ｃｍ２の量子ウェルである
ことを特徴とする低分極化効果のＧａＮ発光ダイオードチップ用エピタキシャル材料の製造方法。
【請求項２】
具体的に、サファイア又はＳｉＣを基板とし、従来の半導体装置の蒸着技術を用いて、前記基板上に、順次にｎ型ＩｎＧａＡｌＮ層、低分極化効果アクティブ層及びｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層を成長させて、低分極化効果の高内部量子効率のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料を獲得し、
前記ｎ型ＩｎＧａＡｌＮ層は、基板上に順次に覆われたＧａＮバッファ層とｎ型ＧａＮ層からなり、
前記ＧａＮバッファ層は、ＧａＮ層、ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなる、異種基板上にエピタキシャルされた遷移層であり、
前記ｎ型ＧａＮ層はＧａＮ層、ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなるｎ型オーミック接触された接触層であり、
前記低分極化効果アクティブ層は、ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層とＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層からなり、
前記ＩｎＡｌＧａＮ分極化制御層は、第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎと第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎからなる多量子ウェル構造であり、但し、ｙ１<ｘ１、０.１<ｘ１<０.３、０<ｙ１<０.１５、０<ｚ１<０.５、０<ｍ１<０.５であり、
前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層は、第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮと第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮからなる多量子ウェル構造により形成された発光ダイオードアクティブ層であり、但し、ｙ<ｘ、０.１<ｘ<０.３、０<ｙ<０.１５、０<ｚ<０.５、０<ｍ<０.５であり、
前記ｐ型ＧａＮ層は、ＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなる、ｐ型オーミック接触の接触層である
という製造ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料の製造方法。
【請求項３】
前記ＧａＮバッファ層の厚さが１０ｎｍ〜３μｍであることを特徴とする請求項２に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料の製造方法。
【請求項４】
前記ｎ型ＧａＮ層の厚さが２０ｎｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項２に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料の製造方法。
【請求項５】
前記第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎの厚さが５〜３０ｎｍであり、第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎの厚さが１〜１５ｎｍであり、前記第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎと第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎのドープ濃度が何れも０〜５×１０１８/ｃｍ３であり、その量子ウェルの周期数が１〜２０であることを特徴とする請求項２に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料の製造方法。
【請求項６】
前記第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮの厚さが５〜３０ｎｍであり、第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮの厚さが１〜１２ｎｍであり、前記第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮと第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮ層のドープ濃度が何れも０〜５×１０１８/ｃｍ３であり、その量子ウェルの周期数が１〜２０であることを特徴とする請求項２に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料の製造方法。
【請求項７】
前記大きいエネルギーギャップを有するＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層の設計エネルギーギャップは、前記小さいエネルギーギャップを有するＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層の設計エネルギーギャップに対して、５０−４００ｍｅＶ増大することを特徴とする請求項１に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料の製造方法。
【請求項８】
前記ｐ型ＧａＮ層の厚さが２０ｎｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項１に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料の製造方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法で製造された、基板を含む低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料であって、更に
基板の表面上に順次に覆われたｎ型ＩｎＧａＡｌＮ層、低分極化効果アクティブ層及びｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層を含み、
前記基板がサファイア又はＳｉＣ基板であり、
前記ｎ型ＩｎＧａＡｌＮ層が、前記基板上に順次に覆われたＧａＮバッファ層とｎ型ＧａＮ層からなり、
前記ＧａＮバッファ層が、ＧａＮ層、ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなる、異種基板上にエピタキシャルされた遷移層であり、
前記ｎ型ＧａＮ層がＧａＮ層、ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなるｎ型オーミック接触された接触層であり、
前記低分極化効果アクティブ層が、ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層とＩｎＡｌＧａＮ多量子構造発光層からなり、
前記ＩｎＡｌＧａＮ分極化制御層が、第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎと第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎからなる多量子ウェル構造層であり、但し、ｙ１<ｘ１、０.１<ｘ１<０.３、０<ｙ１<０.１５、０<ｚ１<０.５、０<ｍ１<０.５であり、
前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層が、第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮと第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮからなる多量子ウェル構造発光ダイオードアクティブ層であり、但し、ｙ<ｘ、０.１<ｘ<０.３、０<ｙ<０.１５、０<ｚ<０.５、０<ｍ<０.５であり、
前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層のエネルギーギャップが、前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層のエネルギーギャップに対して、５０−４００ｍｅＶ増大し、
前記のｐ型ＧａＮ層が、ＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなる、ｐ型オーミック接触の接触層である
ことを特徴とする低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料。
【請求項１０】
前記ＧａＮバッファ層の厚さが１０ｎｍ〜３μｍであることを特徴とする請求項９に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料。
【請求項１１】
前記ｎ型ＧａＮ層の厚さが２０ｎｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項９に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料。
【請求項１２】
前記第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎの厚さが５〜３０ｎｍであり、第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎの厚さが１〜１５ｎｍであり、前記第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎと第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎのドープ濃度が何れも０〜５×１０１８/ｃｍ３であり、その量子ウェルの周期数が１〜２０であることを特徴とする請求項９に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料。
【請求項１３】
前記第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮの厚さが５〜３０ｎｍであり、第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮの厚さが１〜１２ｎｍであり、前記第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮと第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮ層のドープ濃度が何れも０〜５×１０１８/ｃｍ３であり、その量子ウェルの周期数が１〜２０であることを特徴とする請求項９に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料。
【請求項１４】
前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層のエネルギーギャップが、前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層のエネルギーギャップに対して、５０−４００ｅＶ増大することを特徴とする請求項９に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料。
【請求項１５】
前記ｐ型ＧａＮ層の厚さが２０ｎｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項９に記載の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料及び製造方法に関し、特に、量子ウェル制御技術を用いて分極化効果を減弱させる低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮを代表とするワイドバンドギャップ材料は、ＳｉやＧａＡｓ後の第三世代半導体である。２０世紀の９０年代の間、エピタキシャル技術を突破口にして、目を見張るほどの発展を遂げた。１０年未満の期間に、ＧａＮは既にグローバルな研究開発課題になったが、ＧａＮ市場で発光ダイオードが主なシェアを占めており、現在のサファイア基板はＣ面とＡ面がＧａＮベースド発光ダイオードに用いられて工業化された。普通は、Ｃ面のサファイア基板にＧａＮベースドＬＥＤをエピタキシャルして、Ｃ面のＧａＮを獲得する。しかしながら、III―V族窒化物材料の空間構造は空間中心反転対称性を具備しなく、V族元素の原子とＮ原子との電気陰性度の差が大きくて、ＧａＮの＜０００１＞方向で強い極性を有している。この分極化効果は高強度のビルトイン電界を発生させ、正負キャリアを空間的に分離させて、発光波長のレッドシフトを招き、更に深刻な問題は電子と正孔波動関数の重なりは少なくなり、材料の発光効率は大幅に軽減される。
現在、国際的なＧａＮベースド青色光ＬＥＤの内部量子効率は、最大で４０−６０％に到達し、一般的には２０％だけである。これに対して、無分極化効果のＧａＡｓ系ＬＥＤの内部量子効率は、最大で１００％に到達させることができ、従来の製品の内部量子効率も７０％ぐらいになる。従って、非極性面のＧａＮの成長を研究し、電子、正孔の空間分離を除去することは、発光ダイオードの発光効率を高めるためには、重要な方法を提供した。
ＧａＮ結晶の品質は悪く、転位密度も１０８−１０１０/ｃｍ−２と高くなり、分極化効果も強く、発光ダイオードの発光効率を厳しく制約した。実験によると、量子ウェルにＩｎをドープすることは発光効率を有効に高める。当面の主流理論は、Ｉｎの成分によってローカル効果が発生し、量子ウェルの発光効率が高められるものと考えられている。しかしながら、分極化効果のために、ローカル効果による発光効率の改善は大部分相殺されることになる。分析によると、無分極化効果のＧａＮベースドＬＥＤ材料は、量子ウェルの発光効率を大幅に高め、ＧａＮベースドＬＥＤの高効率問題を根本的に解決する。
現在、無分極化効果のＧａＮベースド量子ウェルを成長させるには二つの方案があり、１つは、非極性面基板上に無分極化効果の材料を成長させること、他１つは、ＡｌＩｎＧａＮ四元合金材料を成長させ、適当な成分比率を取って分極化効果を相殺することである。前者には二つの方法があり、１つはγ−ＬｉＡｌＯ２の（００１）基板上にＭＢＥ技術を利用して（１−１００）Ｍ面ＧａＮを成長させることであるが、その主要な問題はγ−ＬｉＡｌＯ２の熱安定性が悪く、成長されたＧａＮ材料バックグラウンドドープ濃度が高いことであり、他１つは、サファイアのｒ面基板上にａ面非極性ＧａＮ材料を成長させることであるが、その主要な問題はａ面ＧａＮエピタキシャル材料がシリアスの非対称性を表現し、エピタキシャル材料は二次元層状の成長を実現することができない。後者に存在する問題は、分極化効果を完全に相殺する材料を成長させることができないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上の問題に鑑みて、本発明の目的は、制御量子ウェル構造と量子ウェルアクティブ領域構造との結合を採用し、エネルギーバンド工程によって、量子ウェルアクティブ領域のエネルギーバンドに逆方向の曲がりを発生させ、量子ウェルアクティブ領域の分極化効果を実際に減少させ、量子ウェルアクティブ領域の低分極化効果を実現して、電子又は正孔波動関数の重なりを増大させ、制御量子ウェル領域の電子がアクティブ領域量子ウェルにトンネリングして、電子の濃度を高め、更に発光ダイオードの内部量子発光効率を高めて、従来のＧａＮベースドＬＥＤ量子ウェルアクティブ領域が強分極化効果のために強度の高いビルトイン電界を発生させ、正負キャリアが空間的に分離されて発光波長がレッドシフトされ、更に電子又は正孔波動関数の重なりを減少させ、材料の発光効率が下がる問題を解決する低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオードエピタキシャル材料及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明による低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料の製造方法は、ＧａＮベースド極性ＬＥＤ用エピタキシャル材料の製造工程において、小さいエネルギーギャップを有する量子ウェルの電子又は正孔を大きいエネルギーギャップを有する量子ウェルにトンネリングして、量子ウェル発光効率を高めることと同時に、ＧａＮベースド極性ＬＥＤ用エピタキシャル材料の製造工程において、異なる分極化効果による量子ウェル界面電荷の差異によって、分極化効果が高く、界面電荷の大きい量子ウェルで分極化効果の低い量子ウェルの分極化効果を減少させて、量子ウェル電子又は正孔の重なりを高め、ＧａＮベースドＬＥＤ用エピタキシャル材料の発光強度を高め、前記小さいエネルギーギャップを有する量子ウェルが、設計発光光子エネルギーが２ｅＶ乃至４.９５ｅＶの量子ウェルであり、前記大きいエネルギーギャップを有する量子ウェルが、設計発光光子エネルギーが２.０５ｅＶ乃至５.０ｅＶの量子ウェルであり、前記小さいエネルギーギャップを有する量子ウェルの設計エネルギーギャップが、前記大きいエネルギーギャップを有する量子ウェルの設計エネルギーギャップに対して、５０ｍｅＶ−４００ｍｅＶの差があり、前記分極化効果が高く、界面電荷の大きい量子ウェルが、界面電荷が１Ｅ１３ Ｃ/ｃｍ２乃至５Ｅ１４ Ｃ/ｃｍ２の量子ウェルであり、前記分極化効果の低い量子ウェルが、界面電荷が５Ｅ１１ Ｃ/ｃｍ２乃至１Ｅ１４ Ｃ/ｃｍ２の量子ウェルであることを特徴とする低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料の製造方法である。
【０００５】
本発明は、制御量子ウェル構造と量子ウェルアクティブ領域構造の結合を採用し、エネルギーバンド工程によって、量子ウェルアクティブ領域のエネルギーバンドに逆方向の曲がりを発生させ、量子ウェルアクティブ領域の低分極化効果を実現して、電子や正孔波動関数の重なりを増大し、制御量子ウェル領域の電子又は正孔がアクティブ領域量子ウェルにトンネリングして、電子又は正孔の濃度を高め、更に発光ダイオードの内部量子発光効率を高める。
【０００６】
本発明の低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料の製造方法は、具体的に、以下のステップを含む。サファイア又はＳｉＣを基板とし、従来の半導体装置の蒸着技術を用いて、前記基板上に、順次にｎ型ＩｎＧａＡｌＮ層、低分極化効果アクティブ層及びｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層を成長させ、低分極化効果の高内部量子効率のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料を獲得し、前記ｎ型ＩｎＧａＡｌＮ層は、基板上に順次に覆われたＧａＮバッファ層とｎ型ＧａＮ層からなり、前記ＧａＮバッファ層は、ＧａＮ層、ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなる、異種基板上にエピタキシャルされた遷移層であり、前記ＧａＮバッファ層の厚さは１０ｎｍ〜３μｍであり、前記ｎ型ＧａＮ層はＧａＮ層、ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなるｎ型オーミック接触された接触層であり、前記ｎ型ＧａＮ層の厚さは２０ｎｍ〜５μｍであり、前記低分極化効果アクティブ層は、ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層とＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層からなり、前記ＩｎＡｌＧａＮ分極化制御層は、第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎと第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎからなる多量子ウェル構造であり、但し、ｙ１<ｘ１、０.１<ｘ１<０.３、０<ｙ１<０.１５、０<ｚ１<０.５、０<ｍ１<０.５であり、前記第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎの厚さは５〜３０ｎｍ、第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎの厚さは１〜１５ｎｍ、前記第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎと第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎのドープ濃度は何れも０〜５×１０１８/ｃｍ３、その量子ウェル構造の周期数は１〜２０であり、前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層は、第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮと第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮからなる多量子ウェル構造発光ダイオードアクティブ層であり、但し、ｙ<ｘ、０.１<ｘ<０.３、０<ｙ<０.１５、０<ｚ<０.５、０<ｍ<０.５であり、前記第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮの厚さは５〜３０ｎｍ、第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮの厚さは１〜１２ｎｍ、前記第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮと第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮ層のドープ濃度は何れも０〜５×１０１８/ｃｍ３、その量子ウェル構造の周期数は１〜２０であり、前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子構造発光層のエネルギーギャップは、前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層のエネルギーギャップに対して、５０ｍｅＶ−４００ｍｅＶ増大し、前記のｐ型ＧａＮ層は、ＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなる、ｐ型オーミック接触の接触層であり、前記ｐ型ＧａＮ層の厚さは２０ｎｍ〜１μｍである。
【０００７】
本発明の上記の方法で製造された低分極化効果のＧａＮベースド発光ダイオード用エピタキシャル材料であって、基板と、基板の表面上に順次に覆われたｎ型ＩｎＧａＡｌＮ層、低分極化効果アクティブ層及びｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層を含み、前記基板はサファイア又はＳｉＣ基板であり、前記ｎ型ＩｎＧａＡｌＮ層は、前記基板上に順次に覆われたＧａＮバッファ層とｎ型ＧａＮ層からなり、前記ＧａＮバッファ層は、ＧａＮ層、ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなる、異種基板上にエピタキシャルされた遷移層であり、前記ＧａＮバッファ層の厚さは１０ｎｍ〜３μｍであり、前記ｎ型ＧａＮ層はＧａＮ層、ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなるｎ型オーミック接触された接触層であり、前記ｎ型ＧａＮ層の厚さは２０ｎｍ〜６μｍであり、前記低分極化効果アクティブ層は、ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層とＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層からなり、前記ＩｎＡｌＧａＮ分極化制御層は、第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎと第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎからなる多量子ウェル構造層であり、但し、ｙ１<ｘ１、０.１<ｘ１<０.３、０<ｙ１<０.１５、０<ｚ１<０.５、０<ｍ１<０.５であり、前記第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎの厚さは５〜３０ｎｍ、第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎの厚さは１〜１５ｎｍ、前記第一のバリア層Ｉｎｙ１Ａｌｚ１Ｇａ１−ｙ１−ｚ１Ｎと第一の量子ウェル層Ｉｎｘ１Ａｌｍ１Ｇａ１−ｘ１−ｍ１Ｎのドープ濃度は何れも０〜５×１０１８/ｃｍ３、その量子ウェル構造層の周期数は１〜２０であり、前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層は、第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮと第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮからなる多量子ウェル構造発光ダイオードアクティブ層であり、但し、ｙ<ｘ、０.１<ｘ<０.３、０<ｙ<０.１５、０<ｚ<０.５、０<ｍ<０.５であり、前記第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮの厚さは５〜３０ｎｍ、第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮの厚さは１〜１２ｎｍ、前記第二のバリア層ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮと第二の量子ウェル層ＩｎｘＡｌｍＧａ１−ｘ−ｍＮのドープ濃度は何れも０〜１×１０１８/ｃｍ３、その量子ウェル構造層の周期数は１〜２０であり、前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子構造発光層のエネルギーギャップは、前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層のエネルギーギャップに対して、５０ｍｅＶ−４００ｍｅＶ増大し、前記のｐ型ＧａＮ層は、ＧａＮ層、ＩｎＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＡｌＧａＮ層又は前記合金の組合せからなる、ｐ型オーミック接触の接触層であり、前記ｐ型ＧａＮ層の厚さは２０ｎｍ〜１μｍである低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料。
【０００８】
本発明の方法及び本発明の方法を使用して製造された低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料は、従来のＧａＮ非極性材料成長技術に比べて、以下の利点を有している。本発明方法は、従来の発光ダイオードエピタキシャルプロセスを採用し、ユニークなエネルギーバンド工程設計を採用して、ＧａＮベースド低分極化効果のエピタキシャル材料の製造を実現した。
【０００９】
本発明は、従来の非極性ＧａＮ材料を成長する幾つかの技術における問題を回避している。前記問題として、例えば、γ−ＬｉＡｌＯ２の熱安定性が悪くなる問題、成長されたＧａＮ材料バックグラウンドドープ濃度が高くなる問題、及びサファイアのｒ面基板上にａ面非極性ＧａＮ材料を成長する際に出現するａ面ＧａＮエピタキシャル材料のシリアスな非対称性、エピタキシャル材料が二次元層状の成長を実現し難い問題等がある。
【００１０】
本発明は、制御量子ウェル構造と量子ウェルアクティブ領域構造の結合を採用し、エネルギーバンド工程によって、量子ウェルアクティブ領域のエネルギーバンドに逆方向の曲がりを発生させ、量子ウェルアクティブ領域の分極化効果を実際に減少させ、量子ウェルアクティブ領域の低分極化効果を実現させ、電子又は正孔波動関数の重なりを増大させ、制御量子ウェル領域の電子又は正孔がアクティブ領域量子ウェルにトンネリングさせ、電子又は正孔の濃度を高め、更に発光ダイオードの内部量子発光効率を高める。
【００１１】
従来のＧａＮベースドＬＥＤ量子ウェルアクティブ領域は、強分極化効果のために強度の高いビルトイン電界を発生させ、正負キャリアが空間的に分離されて発光波長がレッドシフトされ、更に電子や正孔波動関数の重なりが減少して、材料の発光効率が大幅に下げられる。しかしながら、本発明の提供する低分極化効果のＧａＮベースドＬＥＤエピタキシャル材料の製造方法は、以上の問題を解決した。
【００１２】
本発明の提供する低分極化効果のＧａＮ発光ダイオードエピタキシャル材料は、ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層の厚さ、Ｉｎ成分への調節、ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層のバリアとポテンシャルウェル層の厚さ及びＩｎ成分への調節によって、前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層のエネルギーギャップを前記ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層のエネルギーギャップに対して、５０ｍｅＶ−４００ｍｅＶ増大させる。その結果、最終に量子ウェルアクティブ領域のエネルギーバンドに逆方向の曲がりを発生させ、量子ウェルアクティブ領域の分極化効果を実際に減少させる。
【００１３】
本発明のメカニズムは、ＧａＮベースド極性ＬＥＤエピタキシャル材料上に、異なる波長の量子ウェルの電子又は正孔を利用して、長波長の量子ウェルから短波長量子ウェルにトンネリングして発光強度を高める方法であり、即ち低いエネルギーバンドを有する量子ウェル電子又は正孔が高いエネルギーバンドの量子ウェルにトンネリングして高いエネルギーバンドの量子ウェル発光効率を高める方法である。このようなトンネリング効果は、非極性量子ウェルのトンネリング効果と完全に異なり、非極性量子ウェルのトンネリング効果は高いエネルギーギャップを有する量子ウェル電子又は正孔が低いエネルギーギャップの量子ウェルにトンネリングすることである。
【００１４】
同時に、本発明はＧａＮベースド極性ＬＥＤエピタキシャル材料上に、異なる分極化効果による量子ウェル界面電荷の差異によって、分極化効果の高い即ち量子ウェルの界面電荷の大きい量子ウェルで分極化効果の低い量子ウェルの分極化効果を減少させ、電子正孔の重なりを高めて発光強度を高める方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を図面及び実施例を参照しながら更に説明する。
【００１６】
図１は、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料の構造を示す図である。
【００１７】
（実施例１）
本発明の方法を使用して、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料を製造し、その具体的なステップは以下のようである。
【００１８】
図１に示すように、０.４３ｍｍ厚のサファイアを採用して基板１とし、金属有機物化学蒸着技術（ＭＯＣＶＤ）を使用して、その上に順次に、１０ｎｍ厚ＧａＮバッファ層２（ＧａＮからなる）、２５００ｎｍ厚のｎ型ＧａＮ層３（ＧａＮからなる）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層４（バリア層ＧａＮと量子ウェル層Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる２周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層ＧａＮの厚さは１０ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎの厚さは３.５ｎｍ、前記バリア層ＧａＮのドープ濃度は０、量子ウェル層Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層のドープ濃度は１×１０１８/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは２.３８ｅＶである）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造発光層５（バリア層Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎと量子ウェル層Ｉｎ０．０８Ｇａ０．９２Ｎからなる５周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎの厚さは１０ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．０８Ｇａ０．９２Ｎの厚さは３ｎｍ、前記バリア層ＩｎｙＧａ１−ｙＮのドープ濃度は０、量子ウェル層ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層のドープ濃度は１×１０１８/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは２.６４ｅＶである）、ｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層６（２００ｎｍ厚のｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層と２００ｎｍ厚のｐ型ＧａＮ層からなる）を成長させ、低分極化効果の青色光ＧａＮ発光ダイオードエピタキシャル材料を得る。
【００１９】
（実施例２）
本発明の方法を使用して、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料を製造し、その具体的なステップは以下のようである。
【００２０】
図１に示すように、０.４ｍｍ厚のＳｉＣを採用して基板１とし、金属有機物化学蒸着技術（ＭＯＣＶＤ）を使用して、その上に順次に、２００ｎｍ厚ＧａＮバッファ層２（ＡｌＮからなる）、１μｍ厚のｎ型ＧａＮ層３、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層４（バリア層ＧａＮと量子ウェル層Ｉｎ０．１２Ｇａ０．８８Ｎからなる１周期の量子ウェル構造、そのうちバリア層ＧａＮの厚さは１０ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．１２Ｇａ０．８８Ｎの厚さは４ｎｍ、前記バリア層ＧａＮのドープ濃度は０、量子ウェル層Ｉｎ０．１２Ｇａ０．８８Ｎ層のドープ濃度は１×１０１８/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは２.４ｅＶである）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造発光層５（バリア層ＧａＮと量子ウェル層Ｉｎ０．０９Ｇａ０．９１Ｎからなる４周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層ＧａＮの厚さは１２ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．０９Ｇａ０．９１Ｎの厚さは２．５ｎｍ、前記バリア層ＩｎｙＧａ１−ｙＮのドープ濃度は１×１０１８/ｃｍ３、量子ウェル層ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層のドープ濃度は０、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは２.６ｅＶである）、３００ｎｍ厚のｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層６（ＩｎＡｌＮからなる）を成長させ、低分極化効果のＧａＮ青色光発光ダイオードエピタキシャル材料を得る。
【００２１】
（実施例３）
本発明の方法を使用して、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料を製造し、その具体的なステップは以下のようである。
【００２２】
図１に示すように、０.４３ｍｍ厚のサファイアを採用して基板１とし、金属有機物化学蒸着技術（ＭＯＣＶＤ）を使用して、その上に順次に、１００ｎｍ厚ＧａＮバッファ層２（ＡｌＮからなる）、１μｍ厚のｎ型ＧａＮ層３、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層４（バリア層Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎと量子ウェル層Ｉｎ０．１３Ｇａ０．８７Ｎからなる５周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎの厚さは１０ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．１３Ｇａ０．８７Ｎの厚さは４ｎｍ、前記バリア層ＧａＮのドープ濃度は０、量子ウェル層Ｉｎ０．１３Ｇａ０．８７Ｎ層のドープ濃度は５×１０１７/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは２.７ｅＶである）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造発光層５（バリア層ＧａＮと量子ウェル層Ｉｎ０．１０Ｇａ０．９０Ｎからなる４周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層ＧａＮの厚さは１２ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．１０Ｇａ０．９０Ｎの厚さは２ｎｍ、前記バリア層ＩｎｙＧａ１−ｙＮのドープ濃度は１×１０１７/ｃｍ３、量子ウェル層ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層のドープ濃度は０、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは３.１ｅＶである）、３００ｎｍ厚ｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層６（ＩｎＡｌＮからなる）を成長させ、低分極化効果のＧａＮ紫光発光ダイオードエピタキシャル材料を得る。
【００２３】
（実施例４）
本発明の方法を使用して、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料を製造し、その具体的なステップは以下のようである。
【００２４】
図１に示すように、０.４３ｍｍ厚のサファイアを採用して基板１とし、金属有機物化学蒸着技術（ＭＯＣＶＤ）を使用して、その上に順次に、２００ｎｍ厚ＧａＮバッファ層２（ＩｎＡｌＮからなる）、５μｍ厚のｎ型ＧａＮ層３（ＩｎＧａＮからなる）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層４（バリア層Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎと量子ウェル層Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる１０周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎの厚さは１０ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎの厚さは５ｎｍ、前記バリア層Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎのドープ濃度は０、量子ウェル層Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層のドープ濃度は５×１０１７/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは２.２５ｅＶである）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造発光層５（バリア層Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎと量子ウェル層Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎからなる２０周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎの厚さは１２ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎの厚さは１．５ｎｍ、前記バリア層ＩｎｙＧａ１−ｙＮのドープ濃度は２×１０１７/ｃｍ３、量子ウェル層ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層のドープ濃度は１×１０１７/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは２．５３ｅＶである）、１μｍ厚ｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層６を成長させ、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオードエピタキシャル材料を得る。
【００２５】
（実施例５）
本発明の方法を使用して、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料を製造し、その具体的なステップは以下のようである。
【００２６】
図１に示すように、０.４３ｍｍ厚のサファイアを採用して基板１とし、金属有機物化学蒸着技術（ＭＯＣＶＤ）を使用して、その上に順次に、３μｍ厚ＧａＮバッファ層２（ＩｎＡｌＧａＮからなる）、２００ｎｍ厚のｎ型ＧａＮ層３（ＩｎＡｌＮからなる）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層４（バリア層Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎと量子ウェル層Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる１０周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎの厚さは１０ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎの厚さは５ｎｍ、前記バリア層Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎのドープ濃度は０、量子ウェル層Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層のドープ濃度は５×１０１７/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは２.７６ｅＶである）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造発光層５（バリア層ＧａＮと量子ウェル層Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる１周期の量子ウェル構造、そのうちバリア層ＧａＮの厚さは１２ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎの厚さは２ｎｍ、前記バリア層ＩｎｙＧａ１−ｙＮのドープ濃度は１×１０１７/ｃｍ３、量子ウェル層ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層のドープ濃度は２×１０１７/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは３．１６ｅＶである）、ｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層６（７００ｎｍ厚のｐ型ＧａＮ層からなる）を成長させ、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオードエピタキシャル材料を得る。
【００２７】
（実施例６）
本発明の方法を使用して、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料を製造し、その具体的なステップは以下のようである。
【００２８】
図１に示すように、０.３ｍｍ厚のサファイアを採用して基板１とし、金属有機物化学蒸着技術（ＭＯＣＶＤ）を使用して、その上に順次に、２０ｎｍ厚ＧａＮバッファ層２、２μｍ厚のｎ型ＧａＮ層３、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層４（バリア層Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎと量子ウェル層Ｉｎ０．２１Ｇａ０．７９Ｎからなる２周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎの厚さは１０ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．２１Ｇａ０．７９Ｎの厚さは５ｎｍ、前記バリア層Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎのドープ濃度は０、量子ウェル層Ｉｎ０．２１Ｇａ０．７９Ｎ層のドープ濃度は５×１０１７/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは２.５８ｅＶである）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造発光層５（バリア層ＧａＮと量子ウェル層Ｉｎ０．０８Ｇａ０．９２Ｎからなる４周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層ＧａＮの厚さは１２ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．０８Ｇａ０．９２Ｎの厚さは２ｎｍ、前記バリア層ＩｎｙＧａ１−ｙＮのドープ濃度は０、量子ウェル層ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層のドープ濃度は２×１０１７/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは２．８８ｅＶである）、ｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層６（２００ｎｍ厚のｐ型ＡｌＧａＮ層と１００ｎｍ厚のｐ型ＧａＮ層からなる）を成長させ、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオードエピタキシャル材料を得る。
【００２９】
（実施例７）
本発明の方法を使用して、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料を製造し、その具体的なステップは以下のようである。
【００３０】
図１に示すように、０.４３ｍｍ厚のサファイアを採用して基板１とし、金属有機物化学蒸着技術（ＭＯＣＶＤ）を使用して、その上に順次に、５００ｎｍ厚ＧａＮバッファ層２（ＩｎＡｌＮからなる）、５μｍ厚のｎ型ＧａＮ層３（ＧａＮからなる）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層４（バリア層Ｉｎ０．０２Ａｌ０．５Ｇａ０．４８Ｎと量子ウェル層Ｉｎ０．０６Ａｌ０．４Ｇａ０．５４Ｎからなる３周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層Ｉｎ０．０２Ａｌ０．５Ｇａ０．４８Ｎの厚さは３０ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．０６Ａｌ０．４Ｇａ０．５４Ｎの厚さは１５ｎｍ、前記バリア層Ｉｎ０．０２Ａｌ０．５Ｇａ０．４８Ｎのドープ濃度は０、量子ウェル層Ｉｎ０．０６Ａｌ０．４Ｇａ０．５４Ｎ層のドープ濃度は５×１０１７/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは３．３５ｅＶである）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造発光層５（バリア層Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎと量子ウェル層Ｉｎ０．０５Ａｌ０．５Ｇａ０．４５Ｎからなる３周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎの厚さは２０ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．０５Ａｌ０．５Ｇａ０．４５Ｎの厚さは６ｎｍ、前記バリア層Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎのドープ濃度は２×１０１７/ｃｍ３、量子ウェル層Ｉｎ０．０５Ａｌ０．５Ｇａ０．４５Ｎ層のドープ濃度は１×１０１７/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは３．６５ｅＶである）、１μｍ厚のｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層６を成長させ、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオードエピタキシャル材料を得る。
【００３１】
（実施例８）
本発明の方法を使用して、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料を製造し、その具体的なステップは以下のようである。
【００３２】
図１に示すように、０.４３ｍｍ厚のサファイアを採用して基板１とし、金属有機物化学蒸着技術（ＭＯＣＶＤ）を使用して、その上に順次に、７００ｎｍ厚の真性ＧａＮ層２（ＩｎＡｌＮからなる）、３μｍ厚のｎ型ＧａＮ層３（ＧａＮからなる）、ＩｎＧａＮ多量子ウェル構造分極化制御層４（バリア層Ｉｎ０．０２Ａｌ０．５Ｇａ０．４８Ｎと量子ウェル層Ｉｎ０．１０Ａｌ０．４Ｇａ０．５０Ｎからなる３周期の多量子ウェル構造、及びバリア層Ｉｎ０．０２Ａｌ０．３Ｇａ０．６８Ｎと量子ウェル層Ｉｎ０．１０Ａｌ０．３Ｇａ０．６０Ｎからなる２周期の量子ウェル構造が複合してなり、そのうちバリア層Ｉｎ０．０２Ａｌ０．５Ｇａ０．４８Ｎの厚さは３０ｎｍ、ドープ濃度は０、量子ウェル層Ｉｎ０．１０Ａｌ０．４Ｇａ０．５０Ｎの厚さは１５ｎｍ、ドープ濃度は５×１０１７/ｃｍ３、バリア層Ｉｎ０．０２Ａｌ０．３Ｇａ０．６８Ｎの厚さは２０ｎｍ、ドープ濃度は０、量子ウェル層Ｉｎ０．１０Ａｌ０．３Ｇａ０．６０Ｎの厚さは１５ｎｍ、ドープ濃度は５×１０１７/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは３．１８ｅＶである）、ＩｎＡｌＧａＮ多量子ウェル構造発光層５（バリア層Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎと量子ウェル層Ｉｎ０．０３Ａｌ０．４Ｇａ０．５７Ｎからなる３周期の多量子ウェル構造、そのうちバリア層Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎの厚さは２０ｎｍ、量子ウェル層Ｉｎ０．０３Ａｌ０．４Ｇａ０．５７Ｎの厚さは１０ｎｍ、前記バリア層Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎのドープ濃度は２×１０１７/ｃｍ３、量子ウェル層Ｉｎ０．０３Ａｌ０．４Ｇａ０．５７Ｎ層のドープ濃度は１×１０１７/ｃｍ３、理論設計発光光子エネルギー対応ピークは３．３８ｅＶである）、１μｍ厚のｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層６を成長させ、低分極化効果のＧａＮ発光ダイオードエピタキシャル材料を得る。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は低分極化効果のＧａＮ発光ダイオード用エピタキシャル材料の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  基板
２  ＧａＮバッファ層
３  ｎ型ＩｎＧａＡｌＮ層―ｎ型ＧａＮ層
４  分極化制御層
５  低分極化効果アクティブ層―多量子ウェル構造発光層５
６  ｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層
【図１】
2010500768.tif 000003
【国際調査報告】
2010500768.tif 000004
2010500768.tif 000005
2010500768.tif 000006
2010500768.tif 000007