(57)【要約】【課題】  ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体によって形成された発光素子の寿命を伸長する。【解決手段】  ＺｎＳｅ基板１に形成され、活性層４を２つのクラッド層３，５で挟む発光素子１０であって、上記の２つのクラッド層のうち、一方のクラッド層はｐ型不純物が導入されたｐ型半導体５であり、他方のクラッド層がアンドープ半導体で３ある。【選択図】        図１
2005150656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体基板に形成され、活性層を２つのクラッド層で挟む発光素子において、
前記２つのクラッド層のうち、一方のクラッド層はｐ型不純物が導入されたｐ型半導体であり、
他方のクラッド層がアンドープ半導体である、半導体発光素子。
【請求項２】
前記アンドープ半導体に残留する不純物の濃度が、１×１０16／ｃｍ3未満である、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記活性層と、前記ｐ型半導体のクラッド層（ｐ型クラッド層）との間に、該ｐ型クラッド層のバンドギャップ（禁制帯幅）より大きいバンドギャップを有するバリア層が位置する、請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記半導体がＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記半導体がＺｎＳｅ系化合物半導体である、請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記２つのクラッド層を、ＺｎＭｇＳＳｅによって構成した、請求項５に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記バリア層をＺｎＭｇＢｅＳｅによって構成した、請求項３〜６のいずれかに記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＺｎＳｅ結晶は、その禁制帯幅（バンドギャップエネルギー）が室温で２．７ｅＶの直接遷移型の半導体であり、青から緑の波長域の発光素子の用途に広範な利用が期待されている。とくに１９９０年にプラズマ励起された窒素をドーピングすることによってｐ型ＺｎＳｅの成膜が可能であることが示されて以来、ＺｎＳｅ系発光素子が脚光を浴びるようになった。
【０００３】
本発明者らは、ＺｎＳｅ基板を使用した新しい構成の白色ＬＥＤを考案し実用化を図っている。この白色ＬＥＤはｎ型ＺｎＳｅ基板のＳＡ（Self-Activated）発光を利用する素子である。具体的な発光素子１１０の構造は、図６に示すようにｎ型ＺｎＳｅ基板１０１上に、バッファ層（ｎ型ＺｎＳｅ）１０２、ｎ型クラッド層（ｎ型ＺｎＭｇＳｅ）１０３、活性層（ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸）１０４、ｐ型クラッド層（ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ）１０５、コンタクト層（ｐ型ＺｎＳｅ上にＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ超格子層）１０６を順に積層し、上記積層構造のトップにｐ電極（図示せず）を、またＺｎＳｅ基板１０１の裏面にｎ電極（図示せず）を形成したものである。
【０００４】
両電極間を通電して電流を注入し、活性層１０４で青色光（波長４８５ｎｍ近辺）を発光させると、この青色光の一部はそのまま素子外に放出され、また一部は基板側に入射する。ＺｎＳｅ基板１０１に入射した青色光は、ＺｎＳｅ基板中のＳＡセンターを励起し、その結果ＳＡ発光が誘起される。このＳＡ発光は５９０ｎｍ近辺にピークを持つ発光であり、波長４８５ｎｍの青色光と適度な比率で混ぜ合わせることによって、人間の目には白色に見える光が得られる。上記のＺｎＳｅ系白色ＬＥＤは、駆動電圧が２．７Ｖ程度と低く、また発光効率も比較的高いことから、その応用が期待されている。
【０００５】
しかしながら、ＺｎＳｅ系発光素子はその寿命が短いという問題を有する。次に、ＺｎＳｅ系発光素子の寿命について説明する。半導体発光素子では、光を発する活性層はｎ型半導体クラッド層とｐ型半導体クラッド層とに挟まれ、これら両方のクラッド層のバンドギャップより小さいバンドギャップを有する。発光の際に、ｎ型クラッド層から電子を、またｐ型クラッド層から正孔を、それぞれ上記活性層に注入して、電子と正孔を結合させ、その結合により発光を生じさせる。ｎ型クラッド層から活性層へ注入される電子は、主として次の経過を辿る。
【０００６】
（１）  ホール（正孔）と再結合して発光する。
【０００７】
（２）  ｐ型クラッド層へリーク（オーバーフロー）し、ｐ型クラッド層で非発光的再結合をする。
【０００８】
上記（２）の割合が大きいと発光成分が減るため、発光素子（ＬＤ、ＬＥＤ）の光出力は小さくなる。上記（２）における問題を解消するためには、活性層側のｐ型クラッド層の電子に対するエネルギー障壁（へテロ障壁；ΔＥC）を大きくすると、電子のリークを減らすことができる。このΔＥCは、より具体的には、ｐ型クラッド層の伝導帯の底のエネルギーと活性層内の電子の擬フェルミレベルの差である。ΔＥCを正確に算出することは難しいが、この障壁を大きくするには以下の３つの方法がある。
【０００９】
（１）  ｐ型クラッド層のバンドギャップと活性層のバンドギャップの差ΔＥgを大きくする。
【００１０】
（２）  ｐ型クラッド層のキャリア密度を増加して、ｐ型クラッド層のフェルミレベルを下げる。
【００１１】
（３）  活性層に注入する電流密度を下げる。
【００１２】
上記のうち（３）の方法は、高強度の発光素子を実現する上で意味がない。上記（１）の方法として、たとえば、ＺｎＳｅ系発光素子では、クラッド層にＺｎＭｇＳＳｅ層を用いることが提案されている（たとえば特許文献１参照）。上記ＺｎＭｇＳＳｅを用いることにより、ＺｎＳｅと格子定数を合わせる条件下において、バンドギャップを４．４ｅＶ程度まで大きくすることができる。
【特許文献１】特開平５−７５２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、ＺｎＳｅ系化合物半導体の場合、上記（１）の方法と（２）の方法を独立に取扱うことができない。その理由は、ＺｎＳｅ系に特有のドーピング特性にある。まずこれについて説明する。
【００１４】
ＺｎＳｅ系化合物半導体では、平衡状態におけるドーピングでは有効なｐ型ドーパントを導入することはできない。ＺｎＳｅ系化合物半導体へのｐ型不純物導入はＭＢＥ法による低温成長下での窒素ドーピングにおいてのみ、可能であることが知られている。この窒素ドーピングはバンドギャップが大きくなるほど困難になり、バンドギャップが大きくなるほど到達しうる最高のｐ型キャリア密度が小さくなる。この原因としては、ｐ型ドーパントである窒素のみをドーピングしたことによって、その半導体のバンドギャップが大きくなること、及びドナー性の欠陥（詳細はよくわかっていない）が形成されやすくなることにあると考えられている。
【００１５】
上記の理由から、ΔＥCを最大にする上で、ｐ型クラッド層のバンドギャップに最適値があることが分かる。この最適値は、ドーピング技術にも左右されるので一概には言えないが２．９〜３．０ｅＶ近辺と考えられている。この最適値のバンドギャップで得られるΔＥCが十分に大きく、電子のリークが十分に小さければ、何ら問題はない。しかし、残念ながらこのヘテロ障壁では大きさが不十分であり、無視できない量の電子がｐ型クラッド層にリークする。
【００１６】
ＺｎＳｅ系の発光素子における、上記とは別のさらに大きい問題は、ｐ型クラッド層への電子のリークが発光効率を下げるだけでなく、発光素子の寿命を短くしてしまうことにある。この事情を以下に説明する。
【００１７】
先に説明したようにＺｎＳｅ系のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体では、ｐ型ドーピングの安定性が低く、ｐ型キャリア密度を高くできないだけでなく、ドナー性の欠陥が形成されやすい。そのような特性に起因して、ｐ型クラッド層にリークした電子がそこで正孔と再結合する際に放出されるエネルギーによって、ｐ型クラッド層においてドナー性の欠陥が形成され、そのｐ型キャリア密度が減少してしまう。ｐ型キャリア密度が減少すると、ΔＥCも減少するため、電子のリークが加速され、さらにそのリークした電子がドナー性の欠陥を形成するという具合に悪循環に陥って、カタストロフィー的に発光効率が低下するに至る。そのため、ＺｎＳｅ系の発光素子の寿命を長くすることは、これまで困難であるとされてきた。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の目的は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体によって形成された発光素子の寿命を伸長することにある。
【００１９】
本発明の半導体発光素子は、化合物半導体基板に形成され、活性層を２つのクラッド層で挟む発光素子であって、上記の２つのクラッド層のうち、一方のクラッド層はｐ型不純物が導入されたｐ型半導体であり、他方のクラッド層がアンドープ半導体である。
【００２０】
上記の構成により、活性層の電子のフェルミレベルを下げることができる。このため、活性層に隣接し、電界によって曲げられ低下しているｐ型クラッド層の伝導帯の部分（以下、伝導帯低下境界部）の低下代を小さくすることができる。このため、活性層からｐ型クラッド層にリークする電子に対する障壁を、伝導帯低下境界部で大きく低下させることがない。その結果、活性層からｐ型クラッド層への電子のリークを抑制し、上記発光素子の寿命を伸張することができる。
【００２１】
なお、アンドープ半導体は、半導体にｐ型ドーパントとｎ型ドーパントとを問わずドーピング処理しないことである。アンドープ半導体に残留するドーパントの濃度は、ｐ型となっている場合でもｎ型となっている場合でも、通常、ドーピング処理する場合に得られるドーパント濃度より小さくなければならない。たとえば、ｐ型又はｎ型半導体とするためにドーピングするとき、ｐ型またはｎ型不純物濃度は１０16／ｃｍ3以上とするのが常識であるので、上記アンドープ半導体に残留する不純物濃度はｐ型となっている場合でも、またｎ型となっている場合でも、１０16／ｃｍ3未満とする。
【００２２】
一般に、半導体にはｎ型及びｐ型不純物が含まれ、その半導体の導電型はより多いほうの不純物の導電型になり、両方の不純物を相殺した残りの不純物量がその半導体の不純物濃度を決定する。上記の不純物濃度１０16／ｃｍ3未満は、両方の型の不純物濃度を相殺した残りの不純物量によって決まる濃度であり、その半導体の導電型の不純物濃度である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
本発明の本実施の形態における半導体発光素子１０は、ｎ型ＺｎＳｅ基板１の上に、下から順に、ｎ型ＺｎＳｅ層のバッファ層２、アンドープＺｎＭｇＳＳｅ層のアンドープクラッド層３、ＺｎＣｄ／ＺｎＳｅの多重量子井戸構造の活性層４、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ層のｐ型クラッド層５、ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅの多重量子井戸構造とｐ型ＺｎＳｅ層とから構成されるコンタクト層６が積層されている。２つのクラッド層３，５が活性層４を挟んでいるが、活性層４の下、ＺｎＳｅ基板１の側に位置するクラッド層３はアンドープＺｎＭｇＳＳｅ層であり、一方活性層の上、ＺｎＳｅ基板から見て活性層より遠くに位置するクラッド層５はｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ層である。以後の説明では、活性層の下に位置するアンドープクラッド層をｎ電極側クラッド層、また活性層の上に位置するｐ型クラッド層をｐ電極側クラッド層と呼ぶことがある。図６に示す従来の発光素子のクラッド層についても同様の呼び方をする場合がある。
【００２５】
アンドープＺｎＭｇＳＳｅ層３における不純物濃度は、ｐ型及びｎ型を問わず、常識的に不純物をドーパントしたといえるレベルより低いレベルに制御されている。この不純物濃度の値は１０16／ｃｍ3未満である。
【００２６】
次に、図１に示す半導体発光素子１０における作用について説明する。図１に示す構造の発光素子の図示していない電極間に電圧を印加して、電流を注入している状態でのバンド図を図２に示す。また、クラッド層３をアンドープとしないで、従来の構造（図６）にしたがってｎ型不純物をドープしたｎ型クラッド層を有する発光素子の電極間に電圧を印加して、電流を注入している状態でのバンド図を図３に示す。
【００２７】
図２及び図３において、Ｖは活性層内の電子の擬フェルミレベルψnと正孔の擬フェルミレベルψpとの差である。このＶの値は活性層内での電子と正孔との再結合確率を決めるので、素子への注入電流量によってほぼ一意的に決まる量である。厳密には、リーク電流があるのでＶは注入電流量だけでは決まらないが、本説明においては素子への注入電流量によって決まるとして話を進めて問題はない。また、電極や各層内での電気抵抗による電圧の低下がなければ、Ｖは電極間に印加する電圧と一致する。Ｅf(p-clad)はｐ型クラッド層の価電子帯の頂上から測った正孔のフェルミレベルであり、ｐ型キャリア密度が大きくなるほど小さくなる。
【００２８】
まず、比較例として挙げた従来の発光素子のバンド図から説明する。図３から分かるように、ΔＥCは次の（１）式で表すことができる。
【００２９】
ΔＥC＝Ｅg(p-clad) − Ｖ − Ｅf(p-clad)  ……………………………（１）
先に説明したように、ΔＥCを大きくするためには、ｐ型クラッド層のバンドギャップエネルギー（Ｅg(p-clad)）を大きくするか、注入電流を小さくしてＶを小さくするか、又はｐ型のキャリア密度を大きくしてＥf（p-clad)を小さくする。ここで注意すべき点は、活性層内の擬フェルミレベル（ψn、ψp）の絶対的な位置は、ΔＥCに影響を与えないことである。仮にＶを一定に保ったまま、ψnの位置を下げたとしても、図２に模式的に示すように、ψpの低下に引きずられて、ｐ型クラッド層の伝導体の底の位置も下がるので、結局ΔＥCは変わらない。したがって従来は活性層内の擬フェルミレベル（ψn、ψp）の絶対的な位置はあまり重要視されなかった。
【００３０】
しかし、ＺｎＳｅのようにｐ型ドーピングが不安定で、劣化しやすい材料である場合、事情は異なる。すなわち、活性層へのキャリアの閉じ込めに関しては、ΔＥCで議論すべきであるが、ｐ型クラッド層の劣化を考える場合、ΔＥCだけでなくΔＥC'（図２、図３参照）も重要となる。すなわち、ΔＥCが同じであってもΔＥC’が小さければｐ型クラッド層の中で活性層に隣接し、バンドが電界によって曲がっている部分（図２、３での領域Ａ）では、電子に対する障壁の程度は小さくなる。すなわちリークしやすくなり、ひいてはｐ型クラッド層が劣化しやすくなる。ここで、上記したように活性層内の擬フェルミレベル（ψn、ψp）の絶対的な位置はΔＥCに影響を与えないが、ΔＥC'に対しては上記のように影響を及ぼすことに注意する必要がある。
【００３１】
上記より、電子のリークを抑制するという観点から、ΔＥC'は大きいほうが好ましい。ΔＥC'を大きくするためには、図２と図３とを比較してわかるように、電子のフェルミレベルψnを下げてｐ型クラッド層のバンドの曲がりを小さくすればよい。
【００３２】
次に、ψnをどのような手段で下げるかが問題になる。上記Ｖは一定に保つことが当然の前提条件である。通常の発光素子においてクラッドの材料として使用される化合物半導体は、一般にｐ型キャリア密度を高めることが難しく、ｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層のうち、ｎ型クラッド層のキャリア密度のほうがｐ型クラッド層のキャリア密度より高くなる傾向がある。活性層内の電子及び正孔のフェルミレベルψn及びψpはクラッド層から注入された電子及び正孔の量によって決まるので、ｎ電極側クラッド層のキャリア密度が高ければ、電子が注入されやすくなり、その結果としてψnが高くなる。
【００３３】
そこで、ｐ型クラッド層は従来どおりｐ型不純物をドーピングしてｐ型導電性を持たせ、ｎ電極側クラッド層に関しては、アンドープとする方策を見出した。この方策によれば、活性層中に電子が注入されにくくなり、すなわち電子が溜まりにくくなり、活性層内のフェルミレベルψnが低下する。ｎ電極側クラッド層をアンドープにして高抵抗にすると、発光素子に電流が流れなくなる懸念があったが、実際に試作してみると、ｎ型バッファ層２からｎ電極側クラッド層３に電子が拡散し、電流は流れることが分かった。
【００３４】
もう１つの問題として、ｎ電極側クラッド層３の正孔に対する障壁が小さくなるので、正孔がｎ電極側クラッド層にリークしやすくなるのではないかという懸念があった。しかしながら発光素子に使用される化合物半導体材料では、正孔の移動度が電子の移動度よりもずっと小さいので正孔のリークは元々小さく、この懸念は杞憂に終わった。しかし仮にこの問題が無視できない場合であっても、ｎ電極側クラッド層３のバンドギャップを大きくするだけでこの問題は容易に解消されるはずである。
【００３５】
ｎ電極側クラッド層をアンドープとすることによってフェルミレベルψnが低下して、その結果、ΔＥC'が大きくなることを直接測定で確認することは難しい。しかしながら、素子の寿命を評価すればこの効果が有効に機能したかどうかを確かめることができる。実際に図１のような構造のＬＥＤを作製して寿命を評価すると、平均でおよそ２０％寿命が長くなることを確認した。
【００３６】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における発光素子１０を示す図である。上記実施の形態１では、活性層をクラッド層で挟み込んだ構造のＬＥＤにおいてｎ電極側クラッド層をアンドープにする構成を説明した。本実施の形態では、ｎ電極側クラッド層をアンドープとした上で、活性層４とｐ型クラッド層５との間に、ｐ型クラッド層の禁制帯幅より大きな禁制帯幅を有するバリア層１５を挟み込んだ構造について説明する。実施の形態１の発光素子との相違は、上記のように活性層４とｐ型クラッド層５との間に、ｐ型クラッド層の禁制帯幅より大きな禁制帯幅を有するバリア層１５を挟み込んだ点だけであり、その他の構造は、図１の発光素子と同じ構造である。
【００３７】
上記の構造のＬＥＤでは図５に示すように電子の閉じ込めはΔＥCによって支配されるのではなく、ΔＥC''によって決定される。したがって、ψnを下げることは、電子のリークの抑制に直接効果があると期待される。
【００３８】
実際に図４のような構造のＬＥＤを作製して寿命を評価すると、ｎ電極側クラッド層をアンドープにしたＬＥＤでは、寿命が平均で３０％程度伸張することを確認した。ここでクラッド層の禁制帯幅を２．９ｅＶ、バリア層の禁制帯幅を３．１ｅＶとした。
【００３９】
上述のように、本発明の構成上の主な特徴はｎ電極側クラッド層をアンドープとした点にある。どの程度の残留キャリア密度が認められるかであるが、少なくともｐ型クラッド層中の正孔密度の（１／２）以下でなければならない。できれば（１／１０）以下にすべきである。
【００４０】
ｎ電極側クラッドに不純物をドーピングしないことの付加的な効果として、活性層の純度を高めることが考えられる。ｎ電極側クラッド層にｎ型の不純物をドーピングすると、成長炉中に残留するｎ型不純物が活性層中に混入しやすくなってしまうので、活性層の純度が低下してしまう。この活性層における純度の低下については、その程度と材料系とによって異なるので一概には言えないが、活性層での発光効率を低下させてしまうおそれがある。
【００４１】
これまでの説明では、ＺｎＳｅをベースとしたＬＥＤを例にとって説明してきたが、本発明はＺｎＳｅ系に限られるわけではなく、ＧａＡｓ系やＧａＮ系のようなＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を使用した発光素子であっても、程度の差はあるものの、リーク電流低下等の好ましい効果が期待される。またＬＥＤだけでなくＬＤであってもこの構造は有効である。
【実施例１】
【００４２】
図４の構造のＺｎＳｅ系発光素子において、ｎ電極側クラッド層をｎ型にドーピングしたＬＥＤ（比較例）と、ｎ電極側クラッド層をアンドープ、すなわちドーピングしなかったＬＥＤ（本発明例）を作製した。ＬＥＤの作製には面方位（１００）のｎ型ＺｎＳｅ基板を使用し、基板上にＭＢＥ法で図４の積層構造を形成した。ｎ型ドーパントとしてＣｌを使用し、ｐ型ドーパントとしてはＮを使用した。ｎ電極側クラッド層のバンドギャップは２.９ｅＶであった。ｐ電極側クラッド層は２．９ｅＶとした。また、バリア層のバンドギャップを３．１ｅＶとした。活性層の発光波長に関しては、４８５ｎｍになるようにＣｄ組成を調整した。クラッド層の厚みは各々約０．５μｍとし、バリア層の厚みは約０．０２μｍとした。
【００４３】
ｎ電極側クラッド層をｎ型にドーピングした場合（比較例）のｎ電極側クラッド層のキャリア密度は２〜３×１０17ｃｍ-3であり、ドーピングしなかった場合（本発明例）のキャリア密度は２×１０15ｃｍ-3以下であった。ｐ側クラッド層のキャリア密度は、本発明例及び比較例ともに３×１０16ｃｍ-3であった。
【００４４】
図６には示していないが、バリア層を形成した後、ＺｎＳｅ基板の裏側にＴｉ／Ａｕからなるｎ電極を形成し、またコンタクト層の上に厚み１００Å程度の半透明Ａｕ電極を形成した。その後、４００μｍ□にスクライブブレークして、ステム状にボンディングして、寿命評価用のＬＥＤを作製した。
【００４５】
上記の方法で作製された本発明例及び比較例のＬＥＤの寿命を測定した。測定方法としては、７０℃で１５ｍＡの一定電流を流しながら、輝度の低下を測定した。得られた結果は次のとおりであった。
【００４６】
比較例のＬＥＤでは初期輝度の７０％程度まで減少するまでの時間は２００〜５００時間以上であり、平均するとおよそ３５０時間であった。一方、本発明例のＬＥＤでは、初期輝度の７０％程度まで減少するまでの時間は３００〜６５０時間以上であり、平均するとおよそ４５０時間であった。すなわち本発明例では、ＬＥＤの寿命を比較例に比べて３０％程度伸ばすことができた。
【００４７】
次に上記実施の形態及び実施例に挙げたものも含めて、本発明の実施の形態について羅列的に挙げて説明する。
【００４８】
上記のアンドープ半導体に残留する不純物の濃度は、１×１０16／ｃｍ3未満としてもよい。
【００４９】
上記の構成により、アンドープ半導体に残留する不純物濃度を低く制御し、活性層の電子のフェルミレベルを下げることができる。この結果、活性層からｐ型クラッド層への電子のリークを抑制することができる。
【００５０】
上記の活性層と、ｐ型不純物が導入されたクラッド層（ｐ型クラッド層）との間に、該ｐ型クラッド層のバンドギャップ（禁制帯幅）より大きいバンドギャップを有するバリア層が位置してもよい。
【００５１】
上記のバリア層を設けた構造において、アンドープ半導体は活性層の電子のフェルミレベルを低下させ、また上記バリア層は、活性層の電子に対してより大きい障壁を形成することができる。
【００５２】
上記の半導体をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体とすることができる。
【００５３】
この構成により、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で構成される発光素子のｐ型クラッド層において、電子と正孔との再結合によって生じるドナー性の欠陥の発生を抑制することができる。
【００５４】
上記の半導体をＺｎＳｅ系化合物半導体としてもよい。
【００５５】
この構成により、上記ドナー性欠陥発生の感受性が高いＺｎＳｅ系化合物半導体を用いて発光素子を形成したとき、発光素子のｐ型クラッド層における電子と正孔との再結合によって生じるドナー性の欠陥の発生を抑制することができる。
【００５６】
上記の２つのクラッド層を、ＺｎＭｇＳＳｅによって構成してもよい。
【００５７】
上記構成により、クラッド層のバンドギャップを活性層のバンドギャップより確実に大きくして、活性層からｐ型クラッド層への電子のリークを一定量以下に抑制することができる。
【００５８】
上記のバリア層をＺｎＭｇＢｅＳｅによって構成してもよい。
【００５９】
バリア層を構成する材料としてＺｎＭｇＢｅＳｅを用いることにより、クラッド層よりバンドギャップが大きく、そのバンドギャップが大きい結果として伝導帯の底のエネルギー準位が上昇する（電子親和力が低下すると言ってもよい）。このため電子のｐ型クラッド層へのリークを抑制することができる。また、ＺｎＭｇＢｅＳｅはＺｎＭｇＳＳｅに比べて電子親和力が小さくなることが知られており、同じバンドギャップであればＺｎＭｇＢｅＳｅのほうが電子の閉じ込め効率が高くなるので、好ましい。また、ＺｎＭｇＢｅＳｅは伝導帯のエネルギー値を高めるが価電子帯にはほとんど影響しないので、ｐ型クラッド層から活性層への正孔の注入の妨げにならない。
【００６０】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の発光素子では、活性層を挟む２つのクラッド層はｎ型及びｐ型であるという常識を超え、一方のクラッド層をアンドープとすることにより発光素子の寿命を大幅に伸長することができるので、多くの照明装置の分野で広範に用いられることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態１における発光素子を示す図である。
【図２】図１の発光素子に電圧を印加した状態におけるエネルギーバンド図である。
【図３】比較例である従来の発光素子に電圧を印加した状態におけるエネルギーバンド図である。
【図４】本発明の実施の形態２における発光素子を示す図である。
【図５】図４の発光素子に電圧を印加した状態におけるエネルギーバンド図である。
【図６】従来の発光素子を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  ＺｎＳｅ基板、２  ｎ型ＺｎＳｅ層（バッファ層）、３  アンドープクラッド層（ｎ電極側クラッド層、アンドープＺｎＭｇＳＳｅ層）、４  活性層、５  ｐ型クラッド層（ｐ電極側クラッド層、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ層）、６  コンタクト層、１０  発光素子、１５  バリア層、Ａ  伝導帯低下境界部、ψn  電子のフェルミレベル、ψp  正孔のフェルミレベル。
【図１】
2005150656.tif 000003
【図２】
2005150656.tif 000004
【図３】
2005150656.tif 000005
【図４】
2005150656.tif 000006
【図５】
2005150656.tif 000007
【図６】
2005150656.tif 000008