(57)【要約】  【課題】  窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた半導体発光素子のフォトルミネッセンス幅を狭くする。  【解決手段】  バッファ層２２、障壁層２３、井戸層２４、障壁層２５およびキャップ層２６を結晶成長用基板２１上に順次積層することにより、井戸層２４は井戸層２４よりもエネルギーギャップの大きな障壁層２３、２５にて挟み込み、バッファ層２２、障壁層２３、井戸層２４、障壁層２５およびキャップ層２６の両端部を切り落とすことにより、柱状量子井戸構造２７を結晶成長用基板２１上に形成する。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光現象を引き起す活性層が柱状量子井戸構造を持つことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記柱状量子井戸構造の大きさは、１０ｎｍ以上０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記柱状量子井戸構造に形成される量子井戸の幅が、前記柱状量子井戸構造を構成する半導体の励起子ボーア半径の０．３倍から１．５倍の範囲内であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記柱状量子井戸構造を形成する少なくとも２種類の半導体のうち、いずれか少なくとも１種類の半導体は窒素または亜鉛を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記柱状量子井戸構造を埋め込む埋め込み層と、
前記埋め込み層上に形成され、前記柱状量子井戸構造に電流を注入する電極とを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記柱状量子井戸構造が同一基板上に複数並べて配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記複数の柱状量子井戸構造の端から端までの距離が、前記柱状量子井戸構造を構成する半導体の屈折率にて前記柱状量子井戸構造における発光波長を除した値の半分の整数倍となるように光の出射方向に複数並べて配置されていることを特徴とする請求項６記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記柱状量子井戸構造から出射される光を反射させる板状半導体層が前記柱状量子井戸構造を両側から挟み込むように配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記柱状量子井戸構造を上下から挟み込むように配置された分布ブラッグ反射鏡をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記柱状量子井戸構造を前記分布ブラッグ反射鏡の間で支持する支持層をさらに備え、  前記柱状量子井戸構造および前記支持層全体の厚さならびに前記柱状量子井戸構造の太さが、前記柱状量子井戸構造を構成する半導体の屈折率にて前記柱状量子井戸構造における発光波長を除した値の半分の整数倍であることを特徴とする請求項９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し、特に、窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた発光素子に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化物系半導体発光素子は１９９０年に実用化され、同じＩＩＩ−Ｖ族系半導体であるＧａＡｓ系半導体発光素子が１９７０年代に実用化されたことを考えると、極めて新しい素子である。
図２２は、従来の量子井戸構造を有する窒化物系半導体素子の概略構成を示す断面図である。
【０００３】
図２２において、サファイア基板１上には、ＧａＮバッファ層２、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層３、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層４、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層５およびノンドープトＧａＮキャップ層６が順次積層され、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層４はエネルギーギャップの大きなＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層３およびＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層５にて挟み込まれている。そして、ＧａＮバッファ層２の膜厚は２．０μｍ、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層３の膜厚は６ｎｍ、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層４の膜厚は３ｎｍ、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層５の膜厚は６ｎｍ、ノンドープトＧａＮキャップ層６の膜厚は１０ｎｍに設定され、量子井戸構造が形成されている。
【０００４】
図２３は、従来の量子井戸構造を有するＧａＡｓ系半導体素子の概略構成を示す断面図である。
図２３において、ＧａＡｓ基板１１上には、ＧａＡｓバッファ層１２、Ａｌ0.30Ｇａ0.02Ａｓ障壁層１３、ＧａＡｓ井戸層１４、Ａｌ0.30Ｇａ0.02Ａｓ障壁層１５およびノンドープトＧａＡｓキャップ層１６が順次積層され、ＧａＡｓ井戸層１４はエネルギーギャップの大きなＡｌ0.30Ｇａ0.02Ａｓ障壁層１３およびＡｌ0.30Ｇａ0.02Ａｓ障壁層１５にて挟み込まれている。そして、ＧａＡｓバッファ層１２の膜厚は０．１μｍ、Ａｌ0.30Ｇａ0.02Ａｓ障壁層１３の膜厚は６ｎｍ、ＧａＡｓ井戸層１４の膜厚は６ｎｍ、Ａｌ0.30Ｇａ0.02Ａｓ障壁層１５の膜厚は６ｎｍ、ノンドープトＧａＡｓキャップ層１６の膜厚は１０ｎｍに設定され、量子井戸構造が形成されている。
そして、窒化物系半導体素子およびＧａＡｓ系半導体素子は、図２２および図２３の構造を基本構造としてそれぞれ持つため、図２２および図２３の構造が窒化物系半導体素子およびＧａＡｓ系半導体素子の特性をそれぞれ決定する。
【０００５】
図２４は、従来の窒化物系半導体素子の量子井戸構造におけるフォトルミネッセンススペクトルを示す図、図２５は、従来のＧａＡｓ系半導体素子の量子井戸構造におけるフォトルミネッセンススペクトルを示す図である。
図２４および図２５において、窒化物系半導体素子の量子井戸構造における発光エネルギー幅は４７ｍｅＶ、ＧａＡｓ系半導体素子の量子井戸構造における発光エネルギー幅は４ｍｅＶである。このため、窒化物系半導体素子の量子井戸構造における発光エネルギー幅はＧａＡｓ系半導体素子の量子井戸構造における発光エネルギー幅より１０倍程度大きくなっている。
【０００６】
ここで、発光エネルギー幅は発光素子の特性を決定する。例えば、単一波長の光を発生されるレーザ素子では、フォトルミネッセンス幅が狭い方が効率がよい。すなわち、レーザ発振は、電流として注入された電子および正孔の再結合によって起こる単一波長の発光現象である。そして、電子および正孔の再結合は、フォトルミネッセンススペクトルのエネルギー幅に対応した発光を引き起こすので、レーザ発振波長以外の発光現象も引き起こす。このため、フォトルミネッセンススペクトルが広いと、レーザ発振とは無関係の発光成分が多くなり、レーザ素子全体の発光効率が低下する。この発光効率を反映する量がレーザ発振しきい値である。そして、レーザ素子の発光効率が高くなると、レーザ発振しきい値が小さくなる。現在作成されているレーザ素子のしきい値電流密度は、窒化物系半導体素子では９ｋＡ／ｃｍ2程度である（非特許文献１）。
【０００７】
一方、ＧａＡｓ系半導体レーザのしきい値電流密度は６５Ａ／ｃｍ2程度である（非特許文献２）。このため、ＧａＡｓ系半導体レーザのしきい値電流密度は、窒化物系半導体レーザのしきい値電流密度よりも著しく低い。従って、窒化物系半導体レーザの発光効率はＧａＡｓ系半導体レーザの発光効率に比べてかなり低くなっている。
一方、発光ダイオードでは、波長当たりの発光強度が素子特性の目安となる。この発光強度は発光エネルギー幅が狭いほど大きい。この発光エネルギー幅は、図２４および図２５に示したフォトルミネッセンス幅とほぼ同一となり、窒化物系発光ダイオードの発光エネルギー幅は、ＧａＡｓ系発光ダイオードの発光エネルギー幅に比べて広くなっている。従って、窒化物系半導体を発光ダイオードに用いた場合においても、ＧａＡｓ系半導体を発光ダイオードに用いた場合に比べて素子特性が劣化する。
【０００８】
また、発光ダイオードを単一光子源として用いる試みが報告されている（非特許文献３）。この場合には、１ｍｅＶ以下の非常に狭いフォトルミネッセンス幅を実現する必要がある。ＧａＡｓ系半導体では、素子構造を改良することで、このフォトルミネッセンス幅を実現している（非特許文献３）。具体的には、ＧａＡｓ基板上に格子定数の異なるＩｎＡｓを成長させ量子ドット構造を作製する。ここで、ＧａＡｓ基板上にＩｎＡｓを成長させると、これらの材料の格子定数の違いによってＩｎＡｓに歪が発生し、この歪を緩和するためにＩｎＡｓが変形し、数１０ｎｍスケールの微細構造が現れる。この微細構造は、ＩｎＡｓよりもバンドギャップの大きいＧａＡｓにて覆われるため、電流注入によって生成された電子はＩｎＡｓ中に閉じ込められ、量子ドットとして振舞うことができる。
一方、格子定数の違いに起因する歪を利用した量子ドット構造を窒化物系半導体にて作製するためには、ＧａＮ基板上にＩｎＮを直接成長させる必要がある。
【０００９】
【非特許文献１】Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ  Ｖｏｉ．７  ＧａＮ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｔｅｐｈｅｎ  Ｊ．Ｐｅｌｔｏｎ，Ｇｏｒｄｏｎ  ａｎｄ  Ｂｒｅａｃｈ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，２０００
【非特許文献２】Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓ．Ｌ．Ｃｈｕａｎｇ，Ｗｉｌｅｙ，１９９５
【非特許文献３】応用物理、Ｖｏｌ．７２、Ｎｏ．２、２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＧａＮ基板上にＩｎＮを直接成長させると、結晶品質が劣化するため、窒化物系半導体にて量子ドットを形成することが困難となり、狭いフォトルミネッセンス幅を得ることができないという問題があった。また、亜鉛化物系半導体の特性も窒化物系半導体の特性に類似しているため、ＧａＡｓ系半導体素子に比べて光素子の特性が低いという問題があった。
そこで、本発明の目的は、窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた場合においても、狭いフォトルミネッセンス幅を得ることが可能な半導体発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、請求項１に係る半導体発光素子によれば、発光現象を引き起す活性層が柱状量子井戸構造を持つことを特徴とする。
これにより、量子井戸面での組成の不均一性に起因して井戸面方向に沿って量子井戸的構造が生成された場合においても、それらの量子井戸的構造を除去して量子ドット構造のみを残すことが可能となる。このため、量子ドット構造を形成するために、格子定数の異なる材料を直接成長させる必要がなくなり、窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた場合においても、結晶品質の劣化を抑制しつつ、量子ドット構造を形成することができる。このため、半導体レーザまたは発光ダイオードに窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた場合においても、フォトルミネッセンス幅を狭くすることが可能となり、素子特性を向上させることが可能となるとともに、単一光子源を実現することができる。
【００１２】
また、請求項２に係る半導体発光素子によれば、前記柱状量子井戸構造の大きさは、１０ｎｍ以上０．５μｍ以下であることを特徴とする。
これにより、量子井戸面での組成の不均一性に起因して井戸面方向に沿って量子井戸的構造が生成された場合においても、電子および正孔を量子ドットに閉じ込めることを可能としつつ、それらの量子井戸的構造を除去して量子ドット構造のみを残すことが可能となり、フォトルミネッセンス幅を狭くすることが可能となる。
【００１３】
また、請求項３に係る半導体発光素子によれば、前記柱状量子井戸構造に形成される量子井戸の幅が、前記柱状量子井戸構造を構成する半導体の励起子ボーア半径の０．３倍から１．５倍の範囲内であることを特徴とする。
これにより、電子と正孔が入り込めるように井戸幅を確保することが可能となるとともに、電子と正孔とが井戸中に閉じ込められるようにポテンシャル障壁を確保することができ、幅が狭く強度の強いフォトルミネッセンスを得ることができる。
【００１４】
また、請求項４に係る半導体発光素子によれば、前記柱状量子井戸構造を形成する少なくとも２種類の半導体のうち、いずれか少なくとも１種類の半導体は窒素または亜鉛を含むことを特徴とする。
これにより、窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いて半導体レーザまたは発光ダイオードを構成することができる。
【００１５】
また、請求項５に係る半導体発光素子によれば、前記柱状量子井戸構造を埋め込む埋め込み層と、前記埋め込み層上に形成され、前記柱状量子井戸構造に電流を注入する電極とを備えることを特徴とする。
これにより、柱状量子井戸構造の太さが細い場合においても、柱状量子井戸構造を支えることが可能となるとともに、柱状量子井戸構造に電流を効率よく注入することができ、素子特性を向上させることができる。
また、請求項６に係る半導体発光素子によれば、前記柱状量子井戸構造が同一基板上に複数並べて配置されていることを特徴とする。
これにより、柱状量子井戸構造の１個当たりの太さが細い場合においても、発光強度を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項７に係る半導体発光素子によれば、前記複数の柱状量子井戸構造の端から端までの距離が、前記柱状量子井戸構造を構成する半導体の屈折率にて前記柱状量子井戸構造における発光波長を除した値の半分の整数倍となるように光の出射方向に複数並べて配置されていることを特徴とする。
これにより、量子井戸構造を柱状に形成した場合においても、横方向にレーザ発振を起こさせることが可能となり、窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた場合においても、狭いフォトルミネッセンス幅を持つレーザ素子を実現することができる。
【００１７】
また、請求項８に係る半導体発光素子によれば、前記柱状量子井戸構造から出射される光を反射させる板状半導体層が前記柱状量子井戸構造を両側から挟み込むように配置されていることを特徴とする。
これにより、量子井戸構造を柱状に形成した場合においても、しきい値電流密度の低減を図りつつ、横方向にレーザ発振を起こさせることが可能となるとともに、発振しきい値を調整することができる。
【００１８】
また、請求項９に係る半導体発光素子によれば、前記柱状量子井戸構造を上下から挟み込むように配置された分布ブラッグ反射鏡をさらに備えることを特徴とする。
これにより、量子井戸構造を柱状に形成した場合においても、レーザ発振を起こさせることが可能となり、窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた場合においても、狭いフォトルミネッセンス幅を持つ面発光型レーザ素子を実現することができる。
【００１９】
また、請求項１０に係る半導体発光素子によれば、前記柱状量子井戸構造を前記分布ブラッグ反射鏡の間で支持する支持層をさらに備え、前記柱状量子井戸構造および前記支持層全体の厚さならびに前記柱状量子井戸構造の太さが、前記柱状量子井戸構造を構成する半導体の屈折率にて前記柱状量子井戸構造における発光波長を除した値の半分の整数倍であることを特徴とする。
これにより、柱状量子井戸構造中の光モードの数を単一とすることができ、単一光子源を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた場合においても、結晶品質の劣化を抑制しつつ、量子ドット構造を形成することができ、フォトルミネッセンス幅を狭くすることが可能として、半導体レーザおよび発光ダイオードの素子特性を向上させることが可能となるとともに、単一光子源を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る半導体発光素子について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
図１において、結晶成長用基板２１上には、バッファ層２２、障壁層２３、井戸層２４、障壁層２５およびキャップ層２６が順次積層され、井戸層２４は井戸層２４よりもエネルギーギャップの大きな障壁層２３、２５にて挟み込まれている。なお、バッファ層２２は結晶成長用基板２１との間での緩衝作用を持たせるものであり、キャップ層２６は表面からの酸化を防止するためのものである。また、結晶成長用基板２１としては、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板またはＧａＮ基板などを用いることができる。ここで、バッファ層２２、障壁層２３、井戸層２４、障壁層２５およびキャップ層２６の両端部は切り落とされ、柱状量子井戸構造２７が結晶成長用基板２１上に形成されている。
【００２２】
なお、柱状量子井戸構造２７の大きさＬ１は、１０ｎｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。だだし、柱状量子井戸構造２７の断面形状は長方形でも円形でもよく、柱状量子井戸構造２７の断面形状で一番大きな寸法を持つ部分（長方形なら長辺、楕円なら長軸）を１０ｎｍ以上０．５μｍ以下とする。また、柱状量子井戸構造２７に形成される量子井戸の幅は、柱状量子井戸構造２７を構成する半導体の励起子ボーア半径の０．３倍から１．５倍の範囲内であることが好ましい。さらに、柱状量子井戸構造２７を形成する少なくとも２種類の半導体のうち、いずれか少なくとも１種類の半導体は窒素または亜鉛を含むことができる。
【００２３】
これにより、半導体レーザまたは発光ダイオードに窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた場合においても、フォトルミネッセンス幅を狭くすることが可能となり、素子特性を向上させることが可能となるとともに、単一光子源を実現することができる。
図２は、図１の量子井戸構造の一例を拡大して示す断面図である。
図２において、図１の障壁層２３、井戸層２４および障壁層２５は、例えば、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層３１、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層３２およびＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層３３にて構成することができる。ここで、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層３２におけるＩｎの組成は一定とすることができる。
【００２４】
図３（ａ）は図２の量子井戸構造の井戸面方向のポテンシャル分布を示す図、図３（ｂ）は図２の量子井戸構造の結晶成長方向のポテンシャル分布を示す図である。
図３において、図２のＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層３２におけるＩｎの組成を一定とした場合、結晶成長方向のポテンシャル分布には井戸が形成されるが、井戸面方向のポテンシャル分布は平坦となる。このため、図２の量子井戸構造に電流を注入すると、結晶成長方向では電子および正孔が閉じ込められるが、井戸面方向では電子および正孔は自由に動き回ることができる。
【００２５】
図４は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
図４において、図１の障壁層２３、井戸層２４および障壁層２５は、例えば、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層４１、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層４２およびＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層４３にて構成することができる。ここで、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層４２におけるＩｎの組成は不均一となるように設定することができ、例えば、低Ｉｎ領域４２ａ、４２ｃ、４２ｅの間に中Ｉｎ領域４２ｄおよび高Ｉｎ領域４２ｂを配置することができる。なお、現在の結晶成長技術を用いると、窒化物系半導体では、量子井戸面でＩｎの組成が不均一な構造を作製することができる。
【００２６】
図５（ａ）は図４の量子井戸構造の井戸面方向のポテンシャル分布を示す図、図５（ｂ）は図４の量子井戸構造の結晶成長方向のポテンシャル分布を示す図、図５（ｃ）は図４の量子井戸構造を柱状に加工して両端を除去した時の井戸面方向のポテンシャル分布を示す図である。
図５において、図４のＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層４２におけるＩｎの組成を不均一とした場合、Ｉｎの組成の高い部分のポテンシャルがＩｎの組成の低い部分のポテンシャルよりも低くなる。このため、結晶成長方向のポテンシャル分布に井戸が形成されるとともに、井戸面方向のポテンシャル分布にも量子井戸ＲＤが形成される。この結果、図２の量子井戸構造に電流を注入すると、結晶成長方向で電子および正孔が閉じ込められるだけでなく、井戸面方向でも電子および正孔は閉じ込められる。ここで、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層４２の幅が大きいと、電子および正孔が複数の量子井戸ＲＥに存在する確率があるため、量子井戸構造全体では量子ドットとして振舞わせることは困難である。このため、図５（ｃ）に示すように、量子井戸構造の両端部を切り落とすことにより、量子井戸構造を柱状に加工し、量子井戸的構造を除去して量子ドットＲＤのみを残すことができる。このため、量子ドットＲＤを形成するために、格子定数の異なる材料を直接成長させる必要がなくなり、窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた場合においても、結晶品質の劣化を抑制しつつ、量子ドットＲＤを形成することができる。このため、半導体レーザまたは発光ダイオードに窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた場合においても、フォトルミネッセンス幅を狭くすることが可能となり、素子特性を向上させることが可能となるとともに、単一光子源を実現することができる。
【００２７】
ここで、柱状量子井戸構造の大きさを１０ｎｍ以上０．５μｍ以下とすることにより、量子井戸面での組成の不均一性に起因して井戸面方向に沿って量子井戸的構造が生成された場合においても、電子および正孔を量子ドットに閉じ込めることを可能としつつ、それらの量子井戸的構造を除去して量子ドット構造のみを残すことが可能となり、フォトルミネッセンス幅を狭くすることが可能となる。
【００２８】
図６（ａ）は本発明の一実施形態に係る柱状量子井戸構造の大きさとフォトルミネッセンス強度との関係を示す図、図６（ｂ）は本発明の一実施形態に係る柱状量子井戸構造の太さとフォトルミネッセンス幅との関係を示す図である。
図６（ａ）において、図１の柱状量子井戸構造２７の大きさＬ１が１μｍ以上では、フォトルミネッセンスの幅が広くなるが、柱状量子井戸構造２７の大きさＬ１が０．５μｍ以下では、幅の狭いフォトルミネッセンスが得られることが判る。
これにより、柱状量子井戸構造２７の大きさＬ１を１０ｎｍ以上０．５μｍ以下とすることにより、量子井戸面での組成の不均一性に起因して井戸面方向に沿って量子井戸的構造が生成された場合においても、それらの量子井戸的構造を除去して量子ドット構造のみを残すことが可能となり、フォトルミネッセンス幅を狭くすることが可能となる。
【００２９】
図７は、図６の実験で用いた量子井戸構造の層構成を示す断面図、図８は、図６の実験で用いた柱状量子井戸構造の外観構成を示す断面図である。
図７において、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層５２、ＧａＮ層５３、ＩｎＧａＮ層５４、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層５５、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層５６、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層５７およびＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎキャップ層５８をＳｉＣ基板５１上に順次積層した。ここで、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層５２の膜厚は７００ｎｍ、ＧａＮ層５３の膜厚は５０ｎｍ、ＩｎＧａＮ層５４の膜厚は５０ｎｍ、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層５５の膜厚は６ｎｍ、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層５６の膜厚は２．５ｎｍ、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層５７の膜厚は６ｎｍ、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎキャップ層５８の膜厚は２５ｎｍに設定した。なお、井戸の厚さは２．５ｎｍであり、ボーア半径（３ｎｍ）の約０．８倍である。
【００３０】
そして、図８に示すように、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層５２、ＧａＮ層５３、ＩｎＧａＮ層５４、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層５５、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層５６、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層５７およびＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎキャップ層５８のエッチング加工を行うことにより、量子井戸６３ａ〜６３ｃをそれぞれ有する柱状量子井戸構造６２ａ〜６２ｃをＳｉＣ基板５１上に形成した。ここで、柱状量子井戸構造６２ａ〜６２ｃの大きさは、１μｍ、０．５μｍ、０．２μｍにそれぞれ設定した。
【００３１】
図９は、本発明の一実施形態に係る０．２μｍの大きさの柱状量子井戸構造のフォトルミネッセンス強度を示す図である。
図９において、図８の柱状量子井戸構造６２ｃの大きさが０．２μｍの場合、０．４ｍｅＶという非常に細いフォトルミネッセンスが得られた。これにより、量子ドット構造が実現され、電子および正孔が量子ドット構造に閉じ込められて発光したことが判る。
【００３２】
図１０は、本発明の一実施形態に係る量子井戸幅とフォトルミネッセンス指数との関係を示す図である。なお、フォトルミネッセンス指数は、フォトルミネッセンス強度をフォトルミネッセンス幅で除し、定数倍した値で定義することができる。所望のフォトルミネッセンスは強度が強く幅が狭いので、フォトルミネッセンス指数が大きいことが好ましい。
【００３３】
図１０において、フォトルミネッセンス指数が１を下回ると、量子ドット的なフォトルミネッセンスを得ることができない。量子井戸幅がボーア半径の０．３倍以下では、井戸幅が小さすぎて電子と正孔とが井戸に入り込めないため、フォトルミネッセンス指数が１を下回っている。また、量子井戸幅がボーア半径の１．５倍以上では、井戸で生成されるポテンシャル障壁が低くすぎて電子と正孔とが井戸中に閉じ込めることができないため、フォトルミネッセンス指数が１を下回っている。
【００３４】
このため、柱状量子井戸構造に形成される量子井戸の幅が、柱状量子井戸構造を構成する半導体の励起子ボーア半径の０．３倍から１．５倍の範囲内とすることが好ましい。これにより、電子と正孔が入り込めるように井戸幅を確保することが可能となるとともに、電子と正孔とが井戸中に閉じ込められるようにポテンシャル障壁を確保することができ、１以上のフォトルミネッセンス指数を得ることを可能として、幅が狭く強度の強いフォトルミネッセンスを得ることができる。
【００３５】
図１１は、本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
図１１において、ｎ−ＳｉＣ基板７１上には、ｎ−ＧａＮバッファ層７２、ＩｎＧａＮ量子井戸層７３、ｐ−ＧａＮ層７４およびｐ−ＧａＮキャップ層７５が順次積層されている。そして、ｎ−ＧａＮバッファ層７２、アンドープＩｎＧａＮ量子井戸層７３、ｐ−ＧａＮ層７４およびｐ−ＧａＮキャップ層７５の両端部は切り落とされ、柱状量子井戸構造７６がｎ−ＳｉＣ基板７１上に形成されている。なお、アンドープＩｎＧａＮ量子井戸層７３としては、例えば、図４の構成を用いることができ、井戸の厚さは２．５ｎｍとすることができる。また、柱状量子井戸構造７６の大きさは、例えば、０．２μｍとすることができる。
【００３６】
ここで、ｎ−ＧａＮバッファ層７２、ＩｎＧａＮ量子井戸層７３、ｐ−ＧａＮ層７４およびｐ−ＧａＮキャップ層７５をｎ−ＳｉＣ基板７１上に順次積層する場合、有機金属気相成長法を用いることができる。また、柱状量子井戸構造７６をｎ−ＳｉＣ基板７１上に形成する場合、電子ビーム露光法と塩素ガスを用いたドライエッチング法を組み合わせて用いることができる。
これにより、狭いフォトルミネッセンス幅を得ることを可能としつつ、窒化物系半導体を用いて発光ダイオードをｎ−ＳｉＣ基板７１上に形成することが可能となり、素子特性を向上させることが可能となる。
【００３７】
図１２（ａ）は図１１の半導体発光素子が適用された実用的な構成を示す平面図、図１２（ｂ）は図１１の半導体発光素子が適用された実用的な構成を示す断面図である。
図１２において、図１１の柱状量子井戸構造７６は埋め込み層７８にて埋め込まれている。なお、埋め込み層７８としては、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂またはアンドープトＧａＮなどの半絶縁性半導体を用いることができる。ここで、柱状量子井戸構造７６を絶縁性樹脂で埋め込む場合、塗布法とドライエッチング技術を組み合わせて用いることができる。
【００３８】
そして、埋め込み層７８上には、光出射口８２が設けられた電極８０が形成されるとともに、ｎ−ＳｉＣ基板７１の裏面には電極７９が形成され、電極７９、８０間は電源８１を介して接続されている。
これにより、柱状量子井戸構造７６の太さが細い場合においても、柱状量子井戸構造７６を支えることが可能となるとともに、柱状量子井戸構造７６に電流を効率よく注入することができ、窒化物系半導体を用いた発光ダイオードの素子特性を向上させることができる。
【００３９】
なお、図１１および図１２の実施形態では、窒化物系半導体を用いて発光ダイオードを形成する方法について説明したが、亜鉛化物系半導体を用いて発光ダイオードを形成するようにしてもよい。ここで、亜鉛化物系半導体を用いた場合、例えば、障壁層にＺｎＯ、井戸層にＺｎＣｄＯを用いて量子井戸を形成してもよいし、障壁層にＺｎＭｇＯ、井戸層にＺｎＯを用いて量子井戸を形成してもよい。
【００４０】
図１３は、本発明の第４実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
図１３において、サファイア基板９１上にはｎ−ＧａＮ層９２が積層されている。そして、ｎ−ＧａＮ層９２上には、ｎ−ＧａＮバッファ層９３、ＩｎＧａＮ量子井戸層９４、ｐ−ＧａＮ層９５およびｐ−ＧａＮキャップ層９６が順次積層されている。そして、ｎ−ＧａＮバッファ層９３、アンドープＩｎＧａＮ量子井戸層９４、ｐ−ＧａＮ層９５およびｐ−ＧａＮキャップ層９６の両端部は切り落とされ、柱状量子井戸構造９７がｎ−ＧａＮ層９２上に形成されている。なお、アンドープＩｎＧａＮ量子井戸層９４としては、例えば、図４の構成を用いることができ、井戸の厚さは２．５ｎｍとすることができる。また、柱状量子井戸構造９７の大きさは、例えば、０．２μｍとすることができる。
【００４１】
ここで、ｎ−ＧａＮ層９２、ｎ−ＧａＮバッファ層９３、ＩｎＧａＮ量子井戸層９４、ｐ−ＧａＮ層９５およびｐ−ＧａＮキャップ層９６をｎ−ＳｉＣ基板９１上に順次積層する場合、有機金属気相成長法を用いることができる。また、柱状量子井戸構造９７をｎ−ＧａＮ層９２上に形成する場合、電子ビーム露光法と塩素ガスを用いたドライエッチング法を組み合わせて用いることができる。
これにより、狭いフォトルミネッセンス幅を得ることを可能としつつ、窒化物系半導体を用いて発光ダイオードをサファイア基板９１上に形成することが可能となり、素子特性を向上させることが可能となる。
【００４２】
図１４（ａ）は図１３の半導体発光素子が適用された実用的な構成を示す平面図、図１４（ｂ）は図１３の半導体発光素子が適用された実用的な構成を示す断面図である。
図１４において、図１３の柱状量子井戸構造９７の片側は埋め込み層９９にて埋め込まれている。なお、埋め込み層９９としては、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂またはアンドープトＧａＮなどの半絶縁性半導体を用いることができる。ここで、柱状量子井戸構造９７を絶縁性樹脂で埋め込む場合、塗布法とドライエッチング技術を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
そして、埋め込み層９９上には、光出射口１０２が設けられた電極１００が形成されるとともに、ｎ−ＧａＮ層９２上には電極１０３が形成され、電極１００、１０３間は電源１０１を介して接続されている。
これにより、柱状量子井戸構造９７の太さが細い場合においても、柱状量子井戸構造９７を支えることが可能となるとともに、柱状量子井戸構造９７に電流を効率よく注入することができ、窒化物系半導体を用いた発光ダイオードの素子特性を向上させることができる。
なお、図１３および図１４の実施形態では、窒化物系半導体を用いて発光ダイオードを形成する方法について説明したが、亜鉛化物系半導体を用いて発光ダイオードを形成するようにしてもよい。
【００４４】
図１５は、本発明の第５実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
図１５において、サファイア基板１１１上には、ｎ−ＤＢＲ（ｎ型にドーピンングされた分布ブラッグ反射）層１１２、アンドープ下部支持層１１３、量子井戸層１１４、アンドープ上部支持層１１５およびｐ−ＤＢＲ（ｐ型にドーピンングされた分布ブラッグ反射）層１１６が順次積層されている。なお、サファイア基板１１１の代わりにＳｉＣ基板を用いるようにしてもよい。そして、ｎ−ＤＢＲ層１１２、アンドープ下部支持層１１３、量子井戸層１１４、アンドープ上部支持層１１５およびｐ−ＤＢＲ層１１６の両端部は切り落とされ、柱状量子井戸構造１１７がサファイア基板１１１上に形成されている。なお、量子井戸層１１４としては、例えば、図４の構成を用いることができ、井戸の厚さは２．５ｎｍとすることができる。また、柱状量子井戸構造１１７の大きさは、例えば、０．２μｍとすることができる。さらに、図１２または図１４に示すように、量子井戸層１１４を埋め込み層にて埋め込むとともに、量子井戸層１１４に電流を注入するための電極を設けるようにしてもよい。また、サファイア基板１１１とｎ−ＤＢＲ層１１２との間にバッファ層を挿入するようにしてもよい。
【００４５】
これにより、狭いフォトルミネッセンス幅を得ることを可能としつつ、窒化物系半導体を用いて面発光レーザをサファイア基板１１１上に形成することが可能となり、素子特性を向上させることが可能となる。また、量子井戸層１１４へ注入される電流量が少ない領域では、発光ダイオードとして機能させることができる。
なお、図１５の実施形態では、窒化物系半導体を用いて面発光レーザを形成する方法について説明したが、亜鉛化物系半導体を用いて面発光レーザを形成するようにしてもよい。
【００４６】
図１６は、本発明の第６実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
図１６において、サファイア基板１２１上には、ｎ−ＤＢＲ層１２２、アンドープ下部支持層１２３、量子井戸層１２４、アンドープ上部支持層１２５およびｐ−ＤＢＲ層１２６が順次積層されている。なお、サファイア基板１２１の代わりにＳｉＣ基板を用いるようにしてもよい。そして、アンドープ下部支持層１２３、量子井戸層１２４、アンドープ上部支持層１２５およびｐ−ＤＢＲ層１２６の両端部は切り落とされ、柱状量子井戸構造１２７がサファイア基板１２１上に形成されている。なお、量子井戸層１２４としては、例えば、図４の構成を用いることができ、井戸の厚さは２．５ｎｍとすることができる。また、柱状量子井戸構造１２７の大きさは、例えば、０．２μｍとすることができる。さらに、図１２または図１４に示すように、量子井戸層１２４を埋め込み層にて埋め込むとともに、量子井戸層１２４に電流を注入するための電極を設けるようにしてもよい。また、サファイア基板１２１とｎ−ＤＢＲ層１２２との間にバッファ層を挿入するようにしてもよい。
【００４７】
これにより、狭いフォトルミネッセンス幅を得ることを可能としつつ、窒化物系半導体を用いて面発光レーザをサファイア基板１２１上に形成することが可能となり、素子特性を向上させることが可能となる。また、量子井戸層１２４へ注入される電流量が少ない領域では、発光ダイオードとして機能させることができる。
なお、図１６の実施形態では、窒化物系半導体を用いて面発光レーザを形成する方法について説明したが、亜鉛化物系半導体を用いて面発光レーザを形成するようにしてもよい。
【００４８】
図１７は、本発明の第７実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図、図１８は、図１７の量子井戸層１３４および支持層１３３、１３５の付近の構成を拡大して示す図である。
図１７において、サファイア基板１３１上には、ｎ−ＤＢＲ層１３２、アンドープ下部支持層１３３、量子井戸層１３４、アンドープ上部支持層１３５およびｐ−ＤＢＲ層１３６が順次積層されている。なお、サファイア基板１３１の代わりにＳｉＣ基板を用いるようにしてもよい。そして、ｎ−ＤＢＲ層１３２、アンドープ下部支持層１３３、量子井戸層１３４、アンドープ上部支持層１３５およびｐ−ＤＢＲ層１３６の両端部は切り落とされ、柱状量子井戸構造１３７がサファイア基板１３１上に形成されている。なお、図１２または図１４に示すように、量子井戸層１３４を埋め込み層にて埋め込むとともに、量子井戸層１３４に電流を注入するための電極を設けるようにしてもよい。また、サファイア基板１３１とｎ−ＤＢＲ層１３２との間にバッファ層を挿入するようにしてもよい。
【００４９】
ここで、アンドープ下部支持層１３３、量子井戸層１３４およびアンドープ上部支持層１３５全体の厚さＨ１ならびに柱状量子井戸構造１３７の太さＬ３が、柱状量子井戸構造１３７を構成する半導体の屈折率にて柱状量子井戸構造１３７における発光波長を除した値の半分の整数倍とすることができる。例えば、柱状量子井戸構造１３７の発光波長が４００ｎｍ、屈折率が２．２であるとすると、アンドープ下部支持層１３３、量子井戸層１３４およびアンドープ上部支持層１３５全体の厚さＨ１を０．０９μｍ、柱状量子井戸構造１３７の太さＬ３を０．１８μｍとすることができる。
【００５０】
これにより、図１８に示すように、アンドープ下部支持層１３３、量子井戸層１３４およびアンドープ上部支持層１３５の縦方向および横方向の大きさがそれぞれ光の半波長および一波長となるようにすることができ、柱状量子井戸構造１３７中の光モードの数を単一とすることができる。このため、１光子状態の光を発生させる発光ダイオードを構成することが可能となり、単一光子源を実現することができる。
なお、図１７の実施形態では、窒化物系半導体を用いて単一光子源を形成する方法について説明したが、亜鉛化物系半導体を用いて単一光子源を形成するようにしてもよい。
【００５１】
図１９は、本発明の第８実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
図１９において、基板１４１上には、バッファ層１４２、量子井戸層１４３、半導体層１４４およびキャップ層１４５が順次積層されている。なお、基板１４１としては、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板またはＧａＮ基板などを用いることができる。そして、バッファ層１４２、量子井戸層１４３、半導体層１４４およびキャップ層１４５は柱状に加工され、複数の柱状量子井戸構造１４６が基板１４１上に形成されている。なお、量子井戸層１４３としては、例えば、図４の構成を用いることができ、井戸の厚さは２．５ｎｍとすることができる。また、各柱状量子井戸構造１４６の大きさは、例えば、０．２μｍとすることができる。さらに、図１２または図１４に示すように、柱状量子井戸構造１４６を埋め込み層にて埋め込むとともに、量子井戸層１４３に電流を注入するための電極を設けるようにしてもよい。
これにより、狭いフォトルミネッセンス幅を得ることを可能としつつ、窒化物系半導体を用いて発光ダイオードを形成することが可能となるとともに、柱状量子井戸構造１４６の１個当たりの太さが細い場合においても、発光強度を向上させることができる。
【００５２】
図２０は、本発明の第９実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
図２０において、基板１５１上には、バッファ層１５２、量子井戸層１５３、半導体層１５４およびキャップ層１５５が順次積層されている。なお、基板１５１としては、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板またはＧａＮ基板などを用いることができる。そして、バッファ層１５２、量子井戸層１５３、半導体層１５４およびキャップ層１５５は柱状に加工され、複数の柱状量子井戸構造１５６が基板１５１上に配列されている。なお、量子井戸層１５３としては、例えば、図４の構成を用いることができ、井戸の厚さは２．５ｎｍとすることができる。また、各柱状量子井戸構造１５６の大きさは、例えば、０．２μｍとすることができる。さらに、図１２または図１４に示すように、柱状量子井戸構造１５６を埋め込み層にて埋め込むとともに、量子井戸層１５３に電流を注入するための電極を設けるようにしてもよい。
【００５３】
ここで、複数の柱状量子井戸構造１５６の端から端までの距離Ｌ３が、柱状量子井戸構造１５６を構成する半導体の屈折率にて柱状量子井戸構造１５６における発光波長を除した値の半分の整数倍となるように、柱状量子井戸構造１５６を光の出射方向に沿って複数並べて配置することができる。
これにより、量子井戸構造を柱状に形成した場合においても、横方向にレーザ発振を起こさせることが可能となり、窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた場合においても、狭いフォトルミネッセンス幅を持つレーザ素子を実現することができる。
【００５４】
図２１は、本発明の第１０実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
図２１において、基板１６１上には、バッファ層１６２、量子井戸層１６３、半導体層１６４およびキャップ層１６５が順次積層されている。なお、基板１６１としては、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板またはＧａＮ基板などを用いることができる。そして、バッファ層１６２、量子井戸層１６３、半導体層１６４およびキャップ層１６５は柱状に加工され、複数の柱状量子井戸構造１６６が基板１６１上に形成されている。さらに、基板１６１上には、柱状量子井戸構造１６６から出射される光を反射させる板状半導体層１６９が柱状量子井戸構造１６６を両側から挟み込むように配置されている。
【００５５】
なお、量子井戸層１６３としては、例えば、図４の構成を用いることができ、井戸の厚さは２．５ｎｍとすることができる。また、各柱状量子井戸構造１６６の大きさは、例えば、０．２μｍとすることができる。さらに、図１２または図１４に示すように、柱状量子井戸構造１６６を埋め込み層にて埋め込むとともに、量子井戸層１６３に電流を注入するための電極を設けるようにしてもよい。
これにより、量子井戸構造を柱状に形成した場合においても、しきい値電流密度の低減を図りつつ、横方向にレーザ発振を起こさせることが可能となるとともに、発振しきい値を調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の半導体発光素子は、窒化物系半導体または亜鉛化物系半導体を用いた場合においても、フォトルミネッセンス幅を狭くすることが可能となり、半導体レーザに適用することで、光通信および光記録などの分野での効率の向上を図ることができる。また、単一光子源に適用することで、量子通信などの分野での量子鍵配送の高速化を図ることができる。さらに、発光ダイオードに適用することで、光装飾などの分野での消費電力を低減することが可能となるとともに、素子当たりの発光強度を向上させることができ、室内装飾にとどまらず、建築物外装などへの応用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の量子井戸構造の一例を拡大して示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は図２の量子井戸構造の井戸面方向のポテンシャル分布を示す図、図３（ｂ）は図２の量子井戸構造の結晶成長方向のポテンシャル分布を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）は図４の量子井戸構造の井戸面方向のポテンシャル分布を示す図、図５（ｂ）は図４の量子井戸構造の結晶成長方向のポテンシャル分布を示す図、図５（ｃ）は図４の量子井戸構造を柱状に加工して両端を除去した時の井戸面方向のポテンシャル分布を示す図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の一実施形態に係る柱状量子井戸構造の大きさとフォトルミネッセンス強度との関係を示す図、図６（ｂ）は本発明の一実施形態に係る柱状量子井戸構造の太さとフォトルミネッセンス幅との関係を示す図である。
【図７】図６の実験で用いた量子井戸構造の層構成を示す断面図である。
【図８】図６の実験で用いた柱状量子井戸構造の外観構成を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る０．２μｍの大きさの柱状量子井戸構造のフォトルミネッセンス強度を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る量子井戸幅とフォトルミネッセンス指数との関係を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は図１１の半導体発光素子が適用された実用的な構成を示す平面図、図１２（ｂ）は図１１の半導体発光素子が適用された実用的な構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は図１３の半導体発光素子が適用された実用的な構成を示す平面図、図１４（ｂ）は図１３の半導体発光素子が適用された実用的な構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
【図１８】図１７の量子井戸層１３４および支持層１３３、１３５の付近の構成を拡大して示す図である。
【図１９】本発明の第８実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
【図２０】本発明の第９実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
【図２１】本発明の第１０実施形態に係る半導体発光素子の概略構成を示す断面図である。
【図２２】従来の量子井戸構造を有する窒化物系半導体素子の概略構成を示す断面図である。
【図２３】従来の量子井戸構造を有するＧａＡｓ系半導体素子の概略構成を示す断面図である。
【図２４】従来の窒化物系半導体素子の量子井戸構造におけるフォトルミネッセンススペクトルを示す図である。
【図２５】従来のＧａＡｓ系半導体素子の量子井戸構造におけるフォトルミネッセンススペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
２１  結晶成長用基板
２２、１４２、１５２、１６２  バッファ層
２３、２５  障壁層
２４  井戸層
２６、１４５、１５５，１６５  キャップ層
２７、６２ａ〜６２ｃ、７６、９７、１１７、１２７、１３７、１４６、１５６、１６６  柱状量子井戸構造
３１、３３、４１、４３、５５、５７  Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層
３２、５６  Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層
４２  ＩｎＧａＮ井戸層
４２ａ、４２ｃ、４２ｅ  低Ｉｎ領域
４２ｄ  中Ｉｎ領域
４２ｂ  高Ｉｎ領域
５１  ＳｉＣ基板
５２  Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層
５３  ＧａＮ層
５４  ＩｎＧａＮ層
５８  Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎキャップ層
６１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１  基板
６３ａ〜６３ｃ、１１４、１２４、１３４、１４３、１５３、１６３  量子井戸層
７１  ｎ−ＳｉＣ基板
７２、９３  ｎ−ＧａＮバッファ層
７３、９４  ＩｎＧａＮ量子井戸層
７４、９５  ｐ−ＧａＮ層
７５、９６  ｐ−ＧａＮキャップ層
７８、９９  埋め込み層
７９、８０、１００、１０３  電極
８１、１０１  電源
８２  光出射口
９１  サファイア基板
９２、１３２  ｎ−ＧａＮ層
１１２、１２２  ｎ−ＤＢＲ層
１１３、１１５、１２３、１２５、１３３、１３５  支持層
１１６、１２６、１３６  ｐ−ＤＢＲ層
１４４、１５４、１６４  半導体層
１６９  板状部
【図１】
2007035936.tif 000003
【図２】
2007035936.tif 000004
【図３】
2007035936.tif 000005
【図４】
2007035936.tif 000006
【図５】
2007035936.tif 000007
【図６】
2007035936.tif 000008
【図７】
2007035936.tif 000009
【図８】
2007035936.tif 000010
【図９】
2007035936.tif 000011
【図１０】
2007035936.tif 000012
【図１１】
2007035936.tif 000013
【図１２】
2007035936.tif 000014
【図１３】
2007035936.tif 000015
【図１４】
2007035936.tif 000016
【図１５】
2007035936.tif 000017
【図１６】
2007035936.tif 000018
【図１７】
2007035936.tif 000019
【図１８】
2007035936.tif 000020
【図１９】
2007035936.tif 000021
【図２０】
2007035936.tif 000022
【図２１】
2007035936.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
2007035936.tif 000025
【図２４】
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【図２５】
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