(57)【要約】【課題】実施形態は、量子井戸の格子歪みを低減し発光効率を向上させることが可能なＭＱＷ構造を備えた半導体発光素子を提供する。【解決手段】実施形態に係る半導体発光素子は、第１半導体層と第２半導体層との間に設けられ量子井戸層を含む発光層を備える。発光層は、前記第１半導体層と前記量子井戸層との間に設けられた前記第１の障壁層と、前記第１の障壁層と前記量子井戸層との間に設けられ、前記第１の障壁層の格子間隔よりも広く、前記量子井戸層の格子間隔よりも狭い格子間隔を有する第１の中間層と、前記第２半導体層と前記量子井戸層との間に設けられた第２の障壁層と、前記第２の障壁層と前記量子井戸との間に設けられ、前記第２の障壁層の格子間隔よりも広く、前記量子井戸層の格子間隔よりも狭い格子間隔を有する第２の中間層と、を有する。【選択図】図１
2013191617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層の上に設けられた第２導電形の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ量子井戸層を含む発光層であって、
前記第１半導体層と前記量子井戸層との間に設けられた前記第１の障壁層と、
前記第１の障壁層と前記量子井戸層との間に設けられ、前記第１の障壁層に向き合う面に平行な方向において、前記第１の障壁層の格子間隔よりも広く、前記量子井戸層の格子間隔よりも狭い格子間隔を有する第１の中間層と、
前記第２半導体層と前記量子井戸層との間に設けられた第２の障壁層と、
前記第２の障壁層と前記量子井戸層との間に設けられ、前記第２の障壁層に向き合う面に平行な方向において、前記第２の障壁層の格子間隔よりも広く、前記量子井戸層の格子間隔よりも狭い格子間隔を有する第２の中間層と、
を有する発光層と、
を備えた半導体発光素子。
【請求項２】
前記量子井戸層は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）で表される組成を有する窒化物半導体であり、
前記第１の障壁層および第２の障壁層は、ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０≦ｙ＜１）で表される組成を有する窒化物半導体であり、
前記第１の中間層および第２の中間層は、ＩｎｚＧａ１−ｚＮ（０＜ｚ＜１）で表される組成を有する窒化物半導体であり、
ｙ＜ｚ＜ｘの関係を満足する請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記発光層は、複数の前記量子井戸層を有し、
前記第１半導体層および前記第２半導体層のうちのｐ形の導電形を有するいずれか一方に最も近接する前記量子井戸層の両側に前記第１の中間層および前記第２の中間層が設けられた請求項１または２のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１の中間層の格子間隔は、前記第１の障壁層の前記格子間隔と、前記量子井戸層の前記格子間隔と、の平均値よりも広く、
前記第２の中間層の格子間隔は、前記第２の障壁層の前記格子間隔と、前記量子井戸層の前記格子間隔と、の平均値よりも広い請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１の障壁層のバンドギャップは前記量子井戸層のバンドギャップよりも広く、
前記第１の中間層は、前記第１の障壁層のバンドギャップと、前記量子井戸層のバンドギャップと、の平均値よりも狭く、前記量子井戸層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有し、
前記第２の障壁層のバンドギャップは、前記量子井戸層のバンドギャップよりも広く、
前記第２の中間層は、前記第２の障壁層のバンドギャップと、前記量子井戸層のバンドギャップと、の平均値よりも狭く、前記量子井戸層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有する請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子は、消費電力が低く長寿命であることから、電球や蛍光灯などを置き換える光源として普及しつつある。なかでも、青色発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）と、蛍光体と、を組み合わせる白色光源の開発が精力的に進められている。そして、青色ＬＥＤに代表される半導体発光素子には、発光効率の向上が求められている。
【０００３】
半導体発光素子の多くは、量子井戸層および障壁層からなる多重量子井戸（Multi-Quantum Well：ＭＱＷ）構造の発光層を有し、量子井戸の内部において電子と正孔を再結合させることより発光する。したがって、ＭＱＷ構造の発光効率を向上させることが重要である。
【０００４】
しかしながら、量子井戸層および障壁層のそれぞれに適した半導体材料を単純に組み合わせるだけでは、ＭＱＷ構造の発光効率を向上させることはできない。例えば、窒化物半導体を材料とするＭＱＷ構造では、量子井戸層の材料と、障壁層の材料と、の間の格子定数の差に起因する格子歪みが分極電界、所謂ピエゾ電界を生じさせる。そして、量子井戸に誘起されたピエゾ電界は、電子とホールの再結合を阻害し発光効率を低下させる。そこで、量子井戸の格子歪みを低減し発光効率を向上させることが可能なＭＱＷ構造を備えた半導体発光素子が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８８３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実施形態は、量子井戸の格子歪みを低減し発光効率を向上させることが可能なＭＱＷ構造を備えた半導体発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る半導体発光素子は、第１導電形の第１半導体層と、前記第１半導体層の上に設けられた第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ量子井戸層を含む発光層と、を備える。発光層は、前記第１半導体層と前記量子井戸層との間に設けられた前記第１の障壁層と、前記第１の障壁層と前記量子井戸層との間に設けられ、前記第１の障壁層に向き合う面に平行な方向において、前記第１の障壁層の格子間隔よりも広く、前記量子井戸層の格子間隔よりも狭い格子間隔を有する第１の中間層と、前記第２半導体層と前記量子井戸層との間に設けられた第２の障壁層と、前記第２の障壁層と前記量子井戸との間に設けられ、前記第２の障壁層に向き合う面に平行な方向において、前記第２の障壁層の格子間隔よりも広く、前記量子井戸層の格子間隔よりも狭い格子間隔を有する第２の中間層と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る半導体発光素子を表す模式断面図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体発光素子の発光層を表す模式図である。
【図３】第１実施形態に係る量子井戸の構成を表す模式図である。
【図４】第１実施形態に係る量子井戸の特性を表す模式図である。
【図５】第１実施形態に係る半導体発光素子の特性を表すグラフである。
【図６】第１実施形態に係る半導体発光素子の特性を表す別のグラフである。
【図７】第２実施形態に係る半導体発光素子を表す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。また、以下の実施形態では、第１導電形をｎ形、第２導電形をｐ形として説明するが、第１導電形をｐ形、第２導電形をｎ形としても良い。
【００１０】
（第１の実施形態）  
図１（ａ）は、本実施形態に係る半導体発光素子１００の断面を示す模式図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す破線で囲まれた領域Ａの構造を示している。本実施形態に例示する半導体発光素子１００は、窒化物半導体を材料とする所謂青色ＬＥＤである。
【００１１】
半導体発光素子１００は、基板３の上に設けられた第１半導体層であるｎ形ＧａＮ層１０と、第２半導体層であるｐ形ＧａＮ層２０と、ｎ形ＧａＮ層１０とｐ形ＧａＮ層２０との間に設けられた発光層３０を備えている。さらに、発光層３０とｐ形ＧａＮ層２０との間に、ｐ形ＡｌＧａＮ層２３が設けられている。ｐ形ＡｌＧａＮ層２３は、発光層３０からｐ形ＧａＮ層２０への電子の流れを阻止する、所謂ブロック層である。これにより、発光層３０の電子密度を高くして電子と正孔の再結合を促進することができる。
【００１２】
ｐ形ＧａＮ層２０の表面には、ｐ電極７が設けられる。そして、ｐ形ＧａＮ層２０およびｐ形ＡｌＧａＮ層２３、発光層３０が、選択的にメサエッチングされ、露出したｎ形ＧａＮ層１０の表面にｎ電極９が設けられる。さらに、ｐ形ＧａＮ層２０の表面に、図示しない透明電極を設けても良い。
【００１３】
図１（ｂ）に示すように、発光層３０は、ｎ形ＧａＮ層１０とｐ形ＡｌＧａＮ層２３との間に位置し、複数の量子井戸を含む。量子井戸は、２つの障壁層と、その間に設けられた量子井戸層と、で構成される。発光層３０は、複数の量子井戸層３１を含み、それぞれ障壁層３３の間に形成される。例えば、障壁層３３は、ＩｎｙＧａ1-ｙＮ層（０≦ｙ＜１）であり、量子井戸層３１は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層（０＜ｘ＜１、ｙ＜ｘ）である。量子井戸層３１のＩｎ組成ｘは、例えば、０．１〜０．１５である。また、障壁層３３の厚さは、例えば、４〜１０ｎｍ、量子井戸層３１の厚さは、例えば、２〜５ｎｍである。これにより、障壁層３３の間に設けられた量子井戸層３１のエネルギー準位が量子化された量子井戸が形成される。
【００１４】
ＩｎｘＧａ１−ｘＮは、ＧａＮおよびＡｌＧａＮよりもバンドギャップが狭く、量子井戸層３１から放出される発光は、ＧａＮおよびＡｌＧａＮのバンド端発光よりも長波長である。そして、その発光は、例えば、ｐ形ＡｌＧａＮ層２３およびｐ形ＧａＮ層２０を透過して外部に放出される。
【００１５】
基板３には、サファイア基板またはシリコン基板などを用いることができる。そして、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vaper Deposition）法を用いて、基板３の上に、バッファ層５を介して、ｎ形ＧａＮ層１０、発光層３０、ｐ形ＡｌＧａＮ層２３およびｐ形ＧａＮ層２０を順に形成する。バッファ層５は、基板の種類により選択する。例えば、サファイア基板の場合には、ｎ形ＧａＮ層１０よりも成長温度を下げて形成したＧａＮからなる低温バッファ層を用いる。
【００１６】
半導体発光素子１００は、発光層３０の量子井戸の内部で電子と正孔が再結合することにより発光する。電子および正孔は、ｐ電極７とｎ電極９との間に供給される駆動電流により注入される。そして、ｐ形ＧａＮ層２０に最も近接する量子井戸４０が、他の量子井戸よりも高い割合で発光に寄与する。このため、本実施形態では、ｐ形ＧａＮ層２０に最も近接する量子井戸４０における電子と正孔の再結合を促進する構造を有する。
【００１７】
すなわち、発光層３０は、量子井戸４０において、ｎ形ＧａＮ層１０と量子井戸層３１との間に設けられた第１の障壁層３５と、第１の障壁層３５と量子井戸層３１との間に設けられた第１の中間層４１と、を有する。そして、ｐ形ＧａＮ層２０と量子井戸層３１との間に設けられた第２の障壁層３７と、第２の障壁層３７と量子井戸層３１との間に設けられた第２の中間層４３と、を有する。
【００１８】
第１の障壁層３５および第２の障壁層３７（以下、障壁層３５および障壁層３７）は、ＩｎｙＧａ1-ｙＮ層である。第１の中間層４１および第２の中間層４３（以下、中間層４１および中間層４３）は、ＩｎｚＧａ1-ｚＮ層（ｙ＜ｚ＜ｘ）である。
【００１９】
図２および図３を参照して発光層３０の構成を詳細に説明する。図２（ａ）は、発光層３０を表す模式図である。図２（ｂ）は、量子井戸４０のバンドダイアグラムである。図２（ｃ）は、量子井戸４０のＩｎ組成を表す模式図である。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、発光層３０は複数の量子井戸を含む。量子井戸の数は任意であり、例えば、１〜１０の間で選択される。量子井戸の数を１０以上に増やしても発光効率の増加は期待できない。また、発光層３０の電気抵抗が大きくなるデメリットがある。
中間層４１および４３を含む量子井戸４０は、ｐ形半導体層に最も近接する位置に設ける。また、実施形態はこれに限定されず、全ての量子井戸に中間層４１および４３を設けても良いし、ｐ形半導体層の側の量子井戸４０を含む複数の量子井戸に中間層４１および４３を設けても良い。
【００２１】
ＩｎＧａＮ系の窒化物半導体では、Ｉｎ組成を大きくするとバンドギャップが狭くなる。したがって、図２（ｂ）に示すように、量子井戸層３１のバンドギャップＥ１は、障壁層３５および３７のバンドギャップＥ２よりも狭い。そして、中間層４１および４３のバンドギャップＥ３は、Ｅ１とＥ２の中間の幅になる。
【００２２】
一方、図２（ｃ）に示すように、量子井戸層３１のＩｎ組成ｘは、障壁層３５および３７のＩｎ組成ｙよりも大きく、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚは、それらの中間の値である。
【００２３】
例えば、障壁層のＩｎ組成ｙを０（ゼロ）として、障壁層３５および３７をＧａＮにすることができる。そして、量子井戸層のＩｎ組成ｘを０．１５とすることにより、発光層３０から青色光を放射させることができる。
【００２４】
図３は、量子井戸４０の結晶格子を表す模式図である。ＭＱＷ構造の積層方向（Ｙ方向）に、障壁層３５、中間層４１、量子井戸層３１、中間層４３および障壁層３７が順に形成される。Ｙ方向に直交するＸ方向において、障壁層３５および３７の格子間隔Ｄｙは、量子井戸層３１の格子間隔Ｄｘよりも狭く、中間層４１および４３の格子間隔Ｄｚは、それらの中間の幅である。
【００２５】
すなわち、中間層４１は、障壁層３５に向き合う面に平行な方向（Ｘ方向）において、障壁層３７の格子間隔Ｄｙよりも広く、量子井戸層３１の格子間隔Ｄｘよりも狭い格子間隔Ｄｚを有する。中間層４３は、障壁層３７に向き合う面に平行な方向（Ｘ方向）において、障壁層３７の格子間隔Ｄｙよりも広く、量子井戸層３１の格子間隔Ｄｘよりも狭い格子間隔Ｄｚを有する。
【００２６】
上記の実施形態では、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚが同じとして説明したが、これに限られる訳ではない。中間層４１のＩｎ組成が、中間層４３のＩｎ組成と異なっても良い。また、中間層４１および４３は、それぞれ単層に限られる訳ではなく、障壁層３５または３７から量子井戸層３１の方向にＩｎ組成が増加する複数の層を含んでも良い。
【００２７】
次に、図４を参照して、量子井戸４０の発光特性を説明する。図４（ａ）および図４（ｂ）は、量子井戸４０における発光効率を表す模式図である。横軸は、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚである。
【００２８】
例えば、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚが、障壁層３５および３７のＩｎ組成ｙに等しい場合、また、量子井戸層３１のＩｎ組成ｘに等しい場合には、中間層４１および４３を設けない場合と同じである。したがって、障壁層３５と量子井戸層３１との間の格子間隔の違い、および、障壁層３７と量子井戸層３１との間の格子間隔の違いに起因してピエゾ電界が発生し、発光効率は低い値になる。
【００２９】
そして、Ｉｎ組成ｚを障壁層３５および３７のＩｎ組成ｙよりも大きくするにしたがい、また、量子井戸層３１のＩｎ組成ｘよりも小さくするにしたがって、発光効率は高くなる。そして、図４（ａ）のグラフＢに示すように、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚをｘおよびｙの平均値に等しくした場合に、量子井戸４０における格子歪が最も緩和されピエゾ電界が最小となる。これにより、発光効率にピークが生じる。
【００３０】
本実施形態では、さらに、量子井戸４０の幅に着目する。例えば、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚを、障壁層３５および３７のＩｎ組成ｙと同じにした構造は、中間層４１および４３を設けず、中間層４１および４３の幅の分だけ量子井戸４０の幅を狭くした構造と等価である。すなわち、量子井戸４０の幅は、量子井戸層３１の幅と同じになる。そして、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚを大きくするにしたがい、量子井戸４０の幅を広げる効果を生じる。すなわち、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚを量子井戸層３１のＩｎ組成ｘと同じにした場合、量子井戸４０は、量子井戸層３１の幅に中間層４１および４３のそれぞれの幅を加えた幅に広がる。
【００３１】
量子井戸４０における正孔および電子の密度は、量子井戸４０の幅に依存する。そして、量子井戸４０における発光効率ηは電子密度ｎに依存し、次式（１）で表される。
【００３２】
【数１】
2013191617.tif 000003
ここで、ＡはＧＲ（Generation-Recombination）係数、Ｂは発光再結合係数、Ｃはオージェ（Auger）再結合係数である。
【００３３】
例えば、半導体発光素子には、結晶欠陥が低減された良質の半導体結晶が用いられる。したがって、量子井戸４０における電子と正孔の再結合過程では、ＧＲ過程が抑制され、発光再結合と、オージェ再結合過程が支配的になる。すなわち、Ａ＜Ｂであり、式（１）によれば、電子密度が高くなるにしたがい、オージェ再結合の寄与が大きくなり発光効率が低下する。
【００３４】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すピエゾ電界の効果にオージェ再結合の効果を重畳した結果を表す模式図である。前述したように、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚが大きくなると、量子井戸４０の幅が広くなる。ｎ形ＧａＮ層１０から発光層３０に注入される電子の数が同じであるとすれば、Ｉｎ組成ｚが大きくなるにしたがい、電子密度ｎは小さくなる。すなわち、量子井戸４０では、Ｉｎ組成ｚが大きくなるにしたがいオージェ再結合が抑制され、図４（ｂ）のグラフＣに示すように発光効率が高くなる。
【００３５】
ピエゾ電界の効果と、オージェ再結合の効果と、を重畳した発光効率は、図４（ｂ）にグラフＤに示すように、ｘおよびｙの平均と、ｘと、の間のＩｎ組成ｚにおいて、発光効率のピーク値ＰＥを有する特性を示す。
【００３６】
すなわち、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚを発光効率がピーク値ＰＥとなる値に最適化することにより、発光効率を向上させることができる。言い換えれば、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚは、量子井戸層３１のＩｎ組成ｘと、障壁層３５および３７のＩｎ組成ｙと、の平均値よりも大きく、量子井戸層３１のＩｎ組成ｘよりも小さいことが望ましい。
【００３７】
これを格子間隔の関係で見れば、中間層４１の格子間隔は、障壁層３５の格子間隔と、量子井戸層３１の格子間隔と、の平均値よりも広く、量子井戸層３１の格子間隔よりも狭いことが望ましい。そして、中間層４３の格子間隔は、障壁層３７の格子間隔と、量子井戸層３１の格子間隔と、の平均値よりも広く、量子井戸層３１の格子間隔よりも狭いことが望ましい。
【００３８】
また、バンドギャップの関係で見れば、中間層４１のバンドギャップは、障壁層３５のバンドギャップと、量子井戸層３１のバンドギャップと、の平均値よりも狭く、量子井戸層３１のバンドギャップよりも広いことが望ましい。また、中間層４３のバンドギャップは、障壁層３７のバンドギャップと、量子井戸層３１のバンドギャップと、の平均値よりも狭く、量子井戸層３１のバンドギャップよりも広いことが望ましい。
【００３９】
次に、図５および図６を参照して、半導体発光素子１００の発光特性のシミュレーション結果を説明する。シミュレーションでは、発光層３０の量子井戸数を７とし、障壁層３３および障壁層３５、３７はＧａＮ、量子井戸層３１のＩｎ組成は０．１５とした。また、量子井戸層３１の幅は、１．５ｎｍ、中間層４１および４３の幅はそれぞれ０．５ｎｍとした。
【００４０】
図５は、半導体発光素子１００の内部量子効率（Internal Quantum Efficiency：ＩＱＥ）を示している。横軸は発光層３０に流す電流である。また、中間層４１および４３にＩｎ組成をパラメータとして、ＩＱＥ特性の変化を示している。
【００４１】
図５に示すように、ＩＱＥは、電流の小さな領域でピークを有し、電流を大きくするにしたがい低下する。ｚ１はＩｎ組成０．０８、ｚ２はＩｎ組成０．１２、ｚ３はＩｎ組成０．１３、ｚ４はＩｎ組成０．１４、ｚ５はＩｎ組成０．１５とした時のそれぞれのＩＱＥ特性を示している。
【００４２】
図６は、発光層３０に流す電流を０．１Ａとした時のＩＱＥの値を、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚに対して示している。同図に示すように、ＩＱＥは、Ｉｎ組成ｚを大きくするにしたがって高くなり、ｚ＝０．１４の近傍でピークを有する。そして、Ｉｎ組成ｚが量子井戸層３１のＩｎ組成０．１５に近づくにしたがって低下する。この特性は、図４（ｂ）に示す量子井戸４０の発光効率の変化に対応する。そして、中間層４１および４３のＩｎ組成ｚを０．１３〜０．１５の間の値にすることにより、ＩＱＥが向上することを示している。
【００４３】
上記の通り、本実施形態に係る半導体発光素子では、量子井戸層と、障壁層と、の間に中間層を設ける。これにより、量子井戸の格子歪みを低減し発光効率を向上させることが可能なＭＱＷ構造を実現できる。そして、中間層の格子間隔は、量子井戸層の格子間隔と障壁層の格子間隔との平均値よりも広く、量子井戸層の格子間隔よりも狭いことが好ましい。
【００４４】
（第２実施形態）  
図７は、第２実施形態に係る半導体発光素子２００を表す模式断面図である。図７（ａ）は、半導体発光素子２００の断面を示す模式図である。図２（ｂ）は、図１（ａ）に示す破線で囲まれた領域Ｆの構造を示している。
【００４５】
半導体発光素子２００は、サファイア基板またはシリコン基板などの成長基板の上に形成された窒化物半導体層を支持基板１５に移し替えることにより形成される。したがって、図１に示す半導体発光素子１００の窒化物半導体層とは、積層構造が反転する。
【００４６】
半導体発光素子２００は、支持基板１５の上に設けられたｐ形ＧａＮ層２０と、ｎ形ＧａＮ層１０と、ｎ形ＧａＮ層１０とｐ形ＧａＮ層２０との間に設けられた発光層３０を備える。発光層３０とｐ形ＧａＮ層２０との間には、ｐ形ＡｌＧａＮ層２３が設けられる。
【００４７】
ｐ形ＧａＮ層２０と、支持基板１５と、の間には、反射電極１７が設けられる。反射電極１７は、発光層３０から放射される光を光取り出し面の方向に反射する。本実施形態では、光取り出し面は、ｎ形ＧａＮ層１０の上面であり、図示しない透明電極および光取り出し構造が設けられる。これにより、半導体結晶から外部への光の取り出し効率を向上させることができる。
【００４８】
ｎ形ＧａＮ層１０の上面には、ｎ電極９が設けられる。一方、支持基板１５の裏面側には、ｐ電極１９が設けられる。支持基板１５は、例えば、ｐ形シリコン基板であり、導電性を有する。したがって、半導体発光素子２００は、ｎ形ＧａＮ層１０の上面から支持基板１５の裏面へ電流を流すことができる。
【００４９】
図７（ｂ）に示すように、発光層３０は、ｎ形ＧａＮ層１０とｐ形ＡｌＧａＮ層２３との間に位置し、複数の量子井戸を含む。発光層３０に含まれる量子井戸のうちのｐ形ＧａＮ層に最も近接する量子井戸４０は、量子井戸層３１と、障壁層３５および３７を含む。そして、量子井戸層３１と障壁層３５との間に中間層４１を有し、量子井戸層３１と障壁層３７との間に中間層４３を有する。
【００５０】
本実施形態においても、量子井戸４０が中間層４１をよび４３を含むことにより、格子歪みを低減し発光効率を向上させることができる。また、本実施形態では、駆動電流を縦方向に流すことにより、発光層３０への電流注入を均一にすることができる。これにより、発光層３０における電子密度を低減し、発光効率をさらに向上させることができる。
【００５１】
なお、本願明細書において、「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）のIII−Ｖ族化合物半導体を含み、さらに、Ｖ族元素としては、Ｎ（窒素）に加えてリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などを含有する混晶も含むものとする。またさらに、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
３・・・基板、  ５・・・バッファ層、  ７、１９・・・ｐ電極、  ９・・・ｎ電極、  １０・・・ｎ形ＧａＮ層、  １５・・・支持基板、  １７・・・反射電極、  ２０・・・ｐ形ＧａＮ層、  ２３・・・ｐ形ＡｌＧａＮ層、  ３０・・・発光層、  ３１・・・量子井戸層、  ３３、３５、３７・・・障壁層、  ４０・・・量子井戸、  ４１、４３・・・中間層、  １００、２００・・・半導体発光素子
【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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