(57)【要約】      （修正有）【課題】発光層にかかる歪を減少させて発光効率を向上させるIII族窒化物半導体からなる発光素子を提供する。【解決手段】発光素子は、サファイアからなる基板上に、III族窒化物半導体からなるｎコンタクト層、ｎＥＳＤ層、ｎクラッド層、発光層１４、ｐクラッド層、ｐコンタクト層が順に位置している。発光層１４はＭＱＷ構造であり、井戸層１４０、キャップ層１４１、障壁層１４２を順に積層させた構造を単位として繰り返し積層させた構造である。井戸層１４０のうち、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比のみは他の井戸層１４０ｂのＩｎ組成よりも小さくし、かつ、他の井戸層１４０ｂそれぞれのＩｎ組成比は等しくしている。さらに、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比は、第１井戸層１４０ａの発光波長が他の井戸層１４０ｂの発光波長と等しくなるようにしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア基板上に、ｎコンタクト層、静電耐圧層、ｎクラッド層、発光層が順に積層され、前記発光層は、Ｉｎを含むIII 族窒化物半導体からなる井戸層と前記井戸層よりもバンドギャップが大きなIII 族窒化物半導体からなる障壁層が繰り返し積層されたＭＱＷ構造であり、前記静電耐圧層から前記発光層の方向に伸びて前記発光層を貫通するピットを有するIII 族窒化物半導体からなる発光素子において、
前記井戸層のうち、前記ｎクラッド層側から数えて１番目の井戸層である第１井戸層のみを、前記第１井戸層の発光波長と他の井戸層の発光波長とが等しくなるように、他の井戸層のＩｎ組成比よりも小さくし、
前記他の井戸層のＩｎ組成比はすべて等しくした、
ことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
サファイア基板上に、ｎコンタクト層、静電耐圧層、ｎクラッド層、発光層が順に積層され、前記発光層は、Ｉｎを含むIII 族窒化物半導体からなる井戸層と前記井戸層よりもバンドギャップが大きなIII 族窒化物半導体からなる障壁層が繰り返し積層されたＭＱＷ構造であり、前記静電耐圧層から前記発光層の方向に伸びて前記発光層を貫通するピットを有するIII 族窒化物半導体からなる発光素子において、
前記井戸層のうち、前記ｎクラッド層側から数えて１番目の井戸層である第１井戸層のみを、他の井戸層のＩｎ組成比よりも小さくし、
前記他の井戸層のＩｎ組成比はすべて等しくし、
前記他の井戸層のＩｎ組成比と前記第１井戸層のＩｎ組成比の差は、０％より大きく５．２％未満とした、
ことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
前記他の井戸層のＩｎ組成比と前記第１井戸層のＩｎ組成比の差は、０％より大きく５．２％未満とした、ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はIII 族窒化物半導体からなる発光素子に関し、特に発光層の構造に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
III 族窒化物半導体からなる発光素子では、発光層として井戸層と障壁層とを繰り返し積層したＭＱＷ構造が広く採用されている。また、井戸層にはＩｎＧａＮが用いられるが、通常各井戸層のＩｎ組成比は同一としている。
【０００３】
一方、特許文献１には、ｎクラッド層側の端部の井戸層とｐクラッド層側の端部の井戸層のＩｎ組成比を、中央部の井戸層のＩｎ組成比よりも下げることが記載されている。これにより、ｎクラッド層とｐクラッド層の双方から発光層に加わる歪を緩和させる旨が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ｎコンタクト層とｎクラッド層との間にｎＥＳＤ層（静電耐圧層）を設け、ｎＥＳＤ層にピットを発生させることが記載されており、ピットは井戸層を貫通してｐコンタクト層表面まで達することが記載されている。このようなピットを発生させることで、発光層の歪を緩和し、発光効率の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４３３０３８号
【特許文献２】特開２０１４−１１０３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の方法ではｎクラッド層側とｐクラッド層側の双方の端部の井戸層のＩｎ濃度を下げているが、両端部の井戸層が発光する機能を果たせず、発光効率を低下させてしまう可能性がある。
【０００７】
また、特許文献２のようにピットを発生させると歪を減少させることができるものの、まだ十分には歪が解消されておらず、さらなる歪の緩和が求められていた。
【０００８】
そこで本発明は、III 族窒化物半導体からなる発光素子について、発光層にかかる歪を低減し、発光効率の向上を図ることである。
【０００９】
発明者らは、上記課題である歪の低減について鋭意研究開発を重ねた結果、ＭＱＷ構造の各井戸層のうち、ｎクラッド層側からから数えて１番目の井戸層の発光波長のみが、他の井戸層の発光波長よりも長波長側にずれていることを発見した。発光波長のずれは、結晶の歪に起因する。つまり、ＭＱＷ構造の各井戸層のうち、歪の影響を大きく受けるのはｎ層側から数えて１番目の井戸層であることがわかった。本発明はこの発見に基づきなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、サファイア基板上に、ｎコンタクト層、静電耐圧層、ｎクラッド層、発光層が順に積層され、発光層は、ＩｎＧａＮからなる井戸層と障壁層が繰り返し積層されたＭＱＷ構造であり、静電耐圧層から発光層の方向に伸びて発光層を貫通するピットを有するIII 族窒化物半導体からなる発光素子において、井戸層のうち、ｎクラッド層側から数えて１番目の井戸層である第１井戸層のみを、第１井戸層の発光波長と他の井戸層の発光波長とが等しくなるように、他の井戸層のＩｎ組成比よりも小さくし、他の井戸層のＩｎ組成比はすべて等しくした、ことを特徴とする発光素子である。
【００１１】
他の本発明は、サファイア基板上に、ｎコンタクト層、静電耐圧層、ｎクラッド層、発光層が順に積層され、発光層は、Ｉｎを含むIII 族窒化物半導体からなる井戸層と井戸層よりもバンドギャップが大きなIII 族窒化物半導体からなる障壁層が繰り返し積層されたＭＱＷ構造であり、静電耐圧層から発光層の方向に伸びて発光層を貫通するピットを有するIII 族窒化物半導体からなる発光素子において、井戸層のうち、ｎクラッド層側から数えて１番目の井戸層である第１井戸層のみを、他の井戸層のＩｎ組成比よりも小さくし、他の井戸層のＩｎ組成比はすべて等しくし、他の井戸層のＩｎ組成比と第１井戸層のＩｎ組成比の差は、０％より大きく５．２％未満とした、ことを特徴とする発光素子である。
【００１２】
他の井戸層の発光波長と第１井戸層の発光波長が等しくなるように、第１井戸層のＩｎ組成比を他の井戸層のＩｎ組成比よりも小さくすることで、発光効率を向上させることができ、発光スペクトルの半値幅も小さくすることができる。発光波長が等しいとは実質的に発光波長の区別ができない程度であればよく、たとえば発光波長の差の絶対値が２ｎｍ以下である。
【００１３】
また、他の井戸層のＩｎ組成比と第１井戸層のＩｎ組成比の差は、０％より大きく５．２％未満とするのがよい。この範囲であれば、発光効率をより向上させることができる。より望ましくは１％以上４．５％以下、さらに望ましくは２％以上３．５％以下である。
【００１４】
また、第１井戸層のＩｎ組成比を他の井戸層のＩｎ組成比よりも下げることで発光スペクトルの半値幅を低減することができ、たとえば２０ｎｍ以下の発光素子を実現することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ｎ層側から数えて１番目の井戸層（第１井戸層）にかかる歪が低減され、かつ第１井戸層が発光する機能を害することがなく、発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１の発光素子の構成を示した図。
【図２】発光層１４の構成を示した図。
【図３】各井戸層１４０の発光波長について示したグラフ。
【図４】第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比差と発光波長差の関係を示したグラフ。
【図５】第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比差とＰＬ強度比の関係を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
［発光素子の構成］
図１は、実施例１のIII 族窒化物半導体からなる発光素子の構成を示した図である。図１のように、実施例１の発光素子は、基板１０を有している。基板１０上には、図示しないＡｌＮからなるバッファ層を介して、III 族窒化物半導体からなるｎコンタクト層１１、ｎＥＳＤ層１２、ｎクラッド層１３、発光層１４、ｐクラッド層１５、ｐコンタクト層１６が順に積層されている。また、ｐコンタクト層１６上には透明電極１７が設けられ、透明電極１７上にはｐ電極１８が設けられている。また、ｐコンタクト層１６表面の一部領域には溝が形成され、溝底面にｎコンタクト層１１が露出している。そして、その露出したｎコンタクト層１１上にはｎ電極１９が設けられている。
【００１９】
以下、実施例１の発光素子の各構成について説明する。
【００２０】
基板１０は、ｃ面を主面とするサファイア基板である。III 族窒化物半導体を結晶成長させる側の表面は凹凸加工（図示しない）が施されており、これにより光取り出しの向上を図っている。
【００２１】
ｎコンタクト層１１は、基板１０上に位置し、厚さ６μｍのｎ−ＧａＮであり、Ｓｉ濃度は１×１０18／ｃｍ3 以上である。ｎ電極１９とのコンタクトをより良好とするため、Ｓｉ濃度の異なる複数の層で構成してもよい。
【００２２】
ｎＥＳＤ層１２は、ｎコンタクト層１１上に位置し、素子の静電破壊を防止するための層であり、たとえばｎコンタクト層１１よりも低温で成長させた８５０ｎｍのｎ−ＧａＮである。このｎＥＳＤ層１２から貫通転位に起因する錐状のピット２０が発生していて、ピット２０は発光層１４側に向かって伸び、発光層１４を貫通してｐクラッド層１５まで達している。このピット２０は積層されるに従って次第に埋め込まれていき、ｐクラッド層１５で埋め込まれ、ｐコンタクト層１６では平坦となっている。このようにピット２０を発生させることで、発光層１４の歪を緩和させ、発光効率の向上を図っている。発光層１４の歪は、発光層１４とそれよりも下方（基板１０側）の層との間の格子不整合に起因するものである。
【００２３】
ピット２０は、ｎクラッド層１３表面（発光層１４側の面）における直径が５０〜１７０ｎｍである。ピット２０の直径が５０ｎｍ以上であれば、発光層１４にかかる歪を減少させることができる。また、ピット２０の直径が１７０ｎｍより大きいと、実効的な発光面積が小さくなり、光出力が低下してしまう。ピット２０の発生やピット２０の直径はｎＥＳＤ層１２の成長条件によって制御することができる。より望ましいピット２０の直径は７０〜１５０ｎｍ、さらに望ましくは１００〜１５０ｎｍである。また、ｎクラッド層１３表面におけるピット２０の密度は、１×１０8 〜１×１０9 ／ｃｍ2 である。１×１０8 ／ｃｍ2 以上とすることで発光層１４にかかる歪を減少させることができる。また、１×１０9 ／ｃｍ2 より密度が高いと、実効的な発光面積が小さくなり、光出力が低下してしまう。より望ましいピット２０の密度は、１×１０8 〜７×１０8 ／ｃｍ2 、さらに望ましくは１×１０8 〜５×１０8 ／ｃｍ2 である。
【００２４】
なお、ｎＥＳＤ層１２は、静電耐圧性をさらに向上させるために、複数の層で構成してもよい。たとえば、ｎコンタクト層１１側から順に、ｉ−ＧａＮとｎ−ＧａＮの積層とすることができる。
【００２５】
ｎクラッド層１３は、ｎＥＳＤ層１２上に位置し、厚さ２．５ｎｍでＩｎ組成比８％のＩｎＧａＮと、厚さ０．８ｎｍのノンドープＧａＮと、厚さ１．６ｎｍのｎ−ＧａＮとを順に積層した構造を単位として、これを１５単位繰り返し積層したｎ型超格子構造である。ｎクラッド層１３は、発光層１４にかかる歪（基板１０とIII 族窒化物半導体との間の格子不整合に起因する）を緩和するための層である。
【００２６】
発光層１４は、ｎクラッド層１３上に位置する。図２に示すように、発光層１４はＭＱＷ構造であり、井戸層１４０、キャップ層１４１、障壁層１４２を順に積層させた構造を単位として、その単位構造を９回繰り返し積層させた構造である。
【００２７】
なお、実施例１では発光層１４の単位構造の繰り返し回数は９回としているが、これに限るものではない。ただし、発光効率向上の観点から繰り返し回数は５〜２０回とすることが望ましい。より望ましくは５〜１５回である。また、ピット２０による発光層１４の歪の減少効果を十分とするために発光層１４全体での厚さは５００〜７００ｎｍとするのがよい。
【００２８】
井戸層１４０は、厚さ３．５ｎｍのＩｎＧａＮからなる。井戸層１４０のＩｎ組成比については後に説明する。キャップ層１４１は、井戸層１４０側から順に厚さ０．８ｎｍのＧａＮ、厚さ０．８ｎｍでＡｌ組成比１５％のＡｌＧａＮを積層させた構造である。キャップ層１４１は、井戸層１４０形成後、障壁層１４２形成のための昇温時に、井戸層１４０のＩｎが蒸発しないように保護するために設ける層である。障壁層１４２は、厚さ２．５ｎｍでＡｌ組成比６％のＡｌＧａＮである。ただし、ｎクラッド層１３側から数えて９番目（つまりｐクラッド層１５に接する層）の障壁層１４２のみＡｌＧａＮに替えてＧａＮとする。ホールが発光層１４に注入されやすくするためである。
【００２９】
なお、井戸層１４０はＩｎＧａＮに限らず、Ｉｎを含むIII 族窒化物半導体であればよい。障壁層１４２は井戸層１４０よりバンドギャップが大きいIII 族窒化物半導体であればよい。また、キャップ層１４１は必ずしも必要としないが、発光効率の向上等のためには設けることが望ましい。実施例１ではキャップ層１４１を複数の層で構成しているが、従来知られている任意の構造でよく、たとえばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどの単層であってもよい。
【００３０】
ｐクラッド層１５は、発光層１４上に位置し、厚さ０．８ｎｍでＩｎ組成比５％のｐ−ＩｎＧａＮと、厚さ１．５ｎｍでＡｌ組成比３０％のｐ−ＡｌＧａＮを順に積層した構造を単位として、これを１２単位繰り返し積層した超格子構造である。
【００３１】
ｐコンタクト層１６は、ｐクラッド層１５上に位置し、厚さ７０ｎｍのｐ−ＧａＮであり、Ｍｇ濃度は１×１０19〜１×１０22／ｃｍ3 である。透明電極１７とｐコンタクト層１６とのコンタクトが良好となるように、ｐコンタクト層１６を組成比やＭｇ濃度が異なる複数の層により構成してもよい。
【００３２】
透明電極１７は、ＩＴＯからなり、ｐコンタクト層１１上のほぼ前面に位置する。ＩＴＯ以外にも、ＩＺＯ（亜鉛ドープの酸化インジウム）やＩＣＯ（セリウムドープの酸化インジウム）などを用いることができる。
【００３３】
ｐ電極１８は、透明電極１７上に位置し、透明電極１７に対してオーミックコンタクトを取る。また、ｎ電極１９は、溝底面に露出したｎコンタクト層１１上に位置し、ｎコンタクト層１１に対してオーミックコンタクトを取る。
【００３４】
［井戸層のＩｎ組成比］
次に、発光層１４の井戸層１４０のＩｎ組成比について詳細に説明する。まず説明の便宜のため、ｎクラッド層１３側から数えて１番目の井戸層を第１井戸層１４０ａと呼び、それ以外の井戸層１４０（ｎクラッド層１３側から数えて２番目から９番目の井戸層）を他の井戸層１４０ｂと呼ぶことにする。すると、各井戸層１４０のＩｎ組成比は、第１井戸層１４０ａが１９．４％、他の井戸層１４０ｂがそれぞれ２２％である。
【００３５】
つまり、井戸層１４０のうち、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比のみは他の井戸層１４０ｂのＩｎ組成よりも小さくし、かつ、他の井戸層１４０ｂそれぞれのＩｎ組成比は等しくしている。Ｉｎ組成比が等しいかどうかは実質的に区別できない程度であればよい。他の井戸層１４０ｂそれぞれを形成するときの成長条件（成長温度やＩｎ源ガスの供給量など）を同一としていれば、他の井戸層１４０ｂそれぞれのＩｎ組成比も同一であると考えてよい。第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比をこのようにすることで、発光層１４にかかる歪（発光層１４とそれより下方の層との間の格子不整合に起因するもの）を低減することができ、発光効率の向上を図ることができる。
【００３６】
なお、各井戸層１４０のＩｎ組成比は、形成時の成長温度やＩｎ源ガスの供給量などの成長条件によって制御することができる。
【００３７】
さらに、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比は、第１井戸層１４０ａの発光波長が他の井戸層１４０ｂの発光波長と等しくなるようにしている。ここで発光波長が等しいとは、実質的に発光波長の区別ができない程度であればよく、たとえば発光波長の差の絶対値が２ｎｍ以下であればよい。第１井戸層１４０ａの歪の低減とＩｎ組成比の低下によって実効的なバンドギャップが大きくなるため、第１井戸層１４０ａの発光波長は短波長側にシフトするが、Ｉｎ組成比の下げ幅を適当に選べば、第１井戸層１４０ａの発光波長と他の井戸層１４０ｂの発光波長を等しくすることができる。このように第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比を設計することで、発光効率を向上させることができ、発光スペクトルの半値幅を狭くすることができる。たとえば、発光スペクトルの半値幅が２０ｎｍ以下の発光素子を実現することも可能となる。また、このように第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比を決定するためには、たとえば以下のようにするとよい。
【００３８】
まず、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比以外は実施例１の発光素子と同様の構成の波長調整用発光素子を作製する。その波長調整用発光素子として、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比をパラメータとして水準を振った数種類の素子を作製する。そして、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比と発光波長の関係を求める。この関係を線形と近似し、その傾き（Ｉｎ組成比に対する発光波長の変化率）を求める。次に、Ｉｎ組成比に対する発光波長の変化率と、発光波長の差から、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比をどれくらい下げれば他の井戸層１４０ｂの発光波長と等しくなるかを推定する。そして、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比を他の井戸層１４０ｂのＩｎ組成比から推定した値分下げることで、第１井戸層１４０ａの発光波長と他の井戸層１４０ｂの発光波長が等しくなるように設計することができる。
【００３９】
また、第１井戸層１４０ａの発光波長が他の井戸層１４０ｂの発光波長と等しくなくてもよいが、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比と他の井戸層１４０ｂのＩｎ組成比との差は、０％より大きく５．２％未満とするのがよい。この範囲であれば、発光効率を向上させることができる。より望ましくは１％以上４．５％以下、さらに望ましくは２％以上３．５％以下である。
【００４０】
このように各井戸層１４０のＩｎ組成比を設定する理由を説明する。
【００４１】
サファイアとIII 族窒化物半導体は格子定数が異なるため、基板１０上に積層したIII 族窒化物半導体からなる各層（ｎコンタクト層１１からｐコンタクト層１６までの層）には歪が生じる。特に発光層１４の歪は、結晶品質の低下による発光効率の低下などの問題を起こす。
【００４２】
この発光層１４の歪を解消して発光効率を向上させるために、ｎＥＳＤ層１２にピット２０を発生させて歪の減少を図っているが、歪を減少させる余地はまだ残されており、さらなる歪の解消が求められていた。
【００４３】
発明者らは歪の解消のため各種検討したところ、井戸層１４０すべてのＩｎ組成比を等しくすると、井戸層１４０のうち第１井戸層１４０ａの発光波長のみ、他の井戸層１４０ｂの発光波長から長波長側にずれていることがわかった。この発光波長のずれは、第１井戸層１４０ａの歪によって実効的なバンドギャップが小さくなることに起因していると考えられ、また、第１井戸層１４０ａは他の井戸層１４０ｂよりも大きく歪んでいると考えられる。これは、ＩｎＧａＮである第１井戸層１４０ａと第１井戸層１４０ａよりも下方の層との間に格子不整合があるためであり、この格子不整合による歪は第１井戸層１４０ａにおいてほぼ緩和されているためと考えられる。
【００４４】
図３は、実施例１の発光素子における井戸層１４０のＩｎ組成比を２２％ですべて等しいものとし、他の構成は実施例１の発光素子と同様とした比較例の発光素子を作製し、その比較例の発光素子の井戸層１４０の発光波長についてグラフにしたものである。横軸の数字がｎクラッド層１３側から数えて何番目の井戸層かを示している。また、縦軸は他の井戸層１４０ｂ（ｎクラッド層１３側から数えて２番目から９番目の井戸層１４０）の発光波長の平均との差（単位はｎｍ）を示している。図３のように、ｎクラッド層１３側から数えて１番目の井戸層１４０ａのみが、他の井戸層１４０ｂよりも１０．５ｎｍほど長波長側に大きくずれていることがわかる。
【００４５】
この結果から、他の井戸層１４０ｂについてはＩｎ組成比をそのままとし、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比のみを下げることにより、第１井戸層１４０ａの格子定数をｎクラッド層１３の第１井戸層１４０ａと接する層であるＧａＮ層に近づけることで歪を減少させればよいことがわかった。また、第１井戸層１４０ａの歪の減少とＩｎ組成比低下によって第１井戸層１４０ａの実効的なバンドギャップが大きくなり、第１井戸層１４０ａの発光波長は短波長側にシフトするため、第１井戸層１４０ａの発光波長を他の井戸層１４０ｂの発光波長に近づけることができ、発光スペクトルの半値幅を低減できることもわかった。
【００４６】
第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比の下げ幅については、第１井戸層１４０ａが井戸層としての機能、つまり発光する機能を損なって発光効率が低下してしまわない範囲であればよい。そこで特に、第１井戸層１４０ａの発光波長と他の井戸層１４０ｂの発光波長が等しくなるように、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比の下げ幅を選べば、発光効率を向上させることができるとともに、発光波長が揃うため発光素子の発光スペクトルの半値幅を狭くすることができる。たとえば、半値幅を２０ｎｍ以下とすることも可能となる。
【００４７】
図４は、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比差と発光波長差の関係を示したグラフである。横軸は、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比と他の井戸層１４０ｂのＩｎ組成比（各井戸層１４０ｂの平均値、２２％）との差である。また、縦軸は、Ｉｎ組成比差を０とした場合（第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比を他の井戸層１４０ｂのＩｎ組成比と等しくした場合）の発光波長を基準として、第１井戸層１４０ａの発光波長と基準波長の差である。
【００４８】
図４のように、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比の変化に対して発光波長はほぼ線形に変化している。この直線の傾き（Ｉｎ組成比に対する発光波長の変化率）を求めれば、第１井戸層１４０ａの発光波長と他の井戸層１４０ｂの発光波長が等しくなるときのＩｎ組成比を推定することができる。図３のように、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比を他の井戸層１４０ｂのＩｎ組成比と等しく２２％とした場合、第１井戸層１４０ａの発光波長は他の井戸層１４０ｂの発光波長よりも１０．５ｎｍ長波長であったから、図４より縦軸が−１０．５ｎｍとなるときのＩｎ組成比差−２．６％とすれば、第１井戸層１４０ａの発光波長を他の井戸層１４０ｂの発光波長と等しくすることができる。つまり、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比を１９．４％とすればよい。
【００４９】
図５は、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比差とＰＬ強度比の関係を示したグラフである。横軸は図４と同様であり、縦軸は第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比差を０とした場合（第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比を他の井戸層１４０ｂのＩｎ組成比と等しくした場合）のＰＬ強度に対する比である。
【００５０】
図５のように、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比を下げていくと、ＰＬ強度が次第に上昇していき、Ｉｎ組成比差が−２．６％辺りでピークを迎えた後、減少に転じることがわかる。また、Ｉｎ組成比差が−５．２％のとき、ＰＬ強度はＩｎ組成比差が０のときとおよそ等しくなった。この結果から、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比を下げて発光効率を向上させるためには、その下げ幅を０％より大きく５．２％未満とすればよいことがわかった。また図５から、発光効率をより向上させるためには、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比の下げ幅を１％以上４．５％以下、さらに望ましくは２％以上３．５％以下とするとよいことがわかる。
【００５１】
以上、実施例１の発光素子は、ＭＱＷ構造である発光層１４の井戸層１４０について、第１井戸層１４０ａのＩｎ組成比を他の井戸層１４０ｂよりも小さくし、かつ他の井戸層１４０ｂのＩｎ組成比はすべて等しくしている。これにより、第１井戸層１４０ａの歪を減少させることができるとともに、第１井戸層１４０ａの発光波長を他の井戸層１４０ｂの発光波長に近づけて発光波長の補正を行うことができる。その結果、実施例１の発光素子は従来に比べて発光効率が向上している。
【００５２】
［各種変形例］
発光素子の構成は実施例１に示したものに限らず、サファイアからなる基板上にIII 族窒化物半導体からなるｎコンタクト層、ｎＥＳＤ層、ｎクラッド層、発光層が順に積層された構成であれば任意である。また、フェイスアップ型、フリップチップ型など任意の構造の発光素子に本発明は採用することができる。
【００５３】
発光層の構造は、実施例１に示したものに限るものではなく、少なくともＩｎを含むIII 族窒化物半導体からなる井戸層と井戸層よりもバンドギャップが大きなIII 族窒化物半導体からなる障壁層とを有したＭＱＷ構造であれば、任意の構造を本発明に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の発光素子は、照明装置や表示装置の光源として利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０：基板
１１：ｎコンタクト層
１２：ｎＥＳＤ層
１３：ｎクラッド層
１４：発光層
１５：ｐクラッド層
１６：ｐコンタクト層
１７：透明電極
１８：ｐ電極
１９：ｎ電極
２０：ピット
１４０：井戸層
１４０ａ：第１井戸層
１４０ｂ：他の井戸層
１４１：キャップ層
１４２：障壁層
【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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