(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＡｓ単結晶基板上に、それぞれ（ＡｌαＧａ１−α）ＸＩｎ１−ＸＰ（０≦α≦１、０＜Ｘ＜１）からなるｐ形クラッド層、発光層、及びｎ形クラッド層を有し、さらにその上に多結晶体の酸化亜鉛からなる窓層を有し、ｎ形クラッド層が、キャリヤ濃度を相違する２層を含み、キャリヤ濃度の低い方の層が発光層側にあり（Ａ１層とし、キャリヤ濃度をＮ１とする）、キャリヤ濃度の高い方の層が窓層側にあり（Ａ２層とし、キャリヤ濃度をＮ２とする）、Ａ１層のドーパントが珪素であり、Ａ２層のドーパントが第ＶＩ族元素であることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
Ｉｎの混晶比（１−Ｘ）が、０．５であることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
酸化亜鉛が、六方晶ウルツ鉱型結晶で、主にｃ軸方向に配向していることを特徴とする請求項１または２記載の発光素子。
【請求項４】
酸化亜鉛が、第ＩＩＩ族元素が添加され、ｎ形の伝導性を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
第ＩＩＩ族元素が、硼素、アルミニウム、ガリウム、インジウムから選ばれた一種類以上の元素であることを特徴とする請求項４記載の発光素子。
【請求項６】
Ｎ１が１×１０17ｃｍ-3以上で５×１０18ｃｍ-3未満であり、Ｎ２が５×１０18ｃｍ-3以上で３×１０19ｃｍ-3以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】
Ａ２層が、層厚５ｎｍ以上で５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項８】
第ＶＩ族元素が、セレンまたはテルルであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
リン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）活性層から発光を外部へ出射するに好都合な窓層を具備する高輝度のＡｌＧａＩｎＰ発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（ＡｌαＧａ1-α）XＩｎ1-XＰ（０≦α≦１、０＜Ｘ＜１）多元混晶にあって、特に、インジウム組成比（＝１−Ｘ）を０．５とする（ＡｌαＧａ1-α）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦α≦１）は、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶と良好な格子整合性を有し（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５７（２７）（１９９０）、２９３７〜２９３９頁参照）、例えば赤橙色系を出射する発光素子（ＬＥＤ）或いはレーザーダイオード（ＬＤ）に利用されている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６４（２１）（１９９４）、２８３９〜２８４１頁参照）。これらの発光素子の発光部は、光の「閉じ込め」効果を利用して高強度の発光を得るために、ｐｎ接合型のダブルヘテロ（ＤＨ）接合構造から構成するのが通例である（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６１（１５）（１９９２）、１７７５〜１７７７頁参照）。
【０００３】
ＤＨ構造発光部とは、発光（活性）層、上部及び下部クラッドから構成される発光を司る機能部位である。クラッド層は、限定された領域内（発光層内）で電子と正孔とを集中して放射再結合させるために、発光層を挟持して設けられる障壁層である。発光層領域内で、都合良くキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）の再結合を起こすために、クラッド層は発光層よりも禁止帯幅（ｂａｎｄ  ｇａｐ）を大きくして構成される。例えば、（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐから発光層を構成し、クラッド層を（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5ＰとするＤＨ構造が開示されている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５８（１０）（１９９１）、１０１０〜１０１２頁参照）。
【０００４】
従来の（ＡｌαＧａ1-α）XＩｎ1-XＰ発光素子において、ＤＨ構造発光部の上方には素子動作電流を発光部へ広範に拡散させるため、電流拡散の役目も担う窓（ウィンドウ）層を配置するのが通例となっている（ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．３００２（１９９７）、１１０〜１１８頁参照）。窓層は、発光面積を拡大するために敷設する結晶層であるから、出来る限り低抵抗の結晶層から構成するのが好ましい。また、窓層は発光の取り出し方向に配置するため、発光層からの発光を吸収し難く、発光に対して透明な禁止帯幅の大きな半導体材料から構成する必要がある。従来より、窓層を砒化アルミニウム・ガリウム結晶（ＡｌCＧａ1-CＡｓ：０≦Ｃ≦１）から構成する例が開示されている（上記のＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５８（１９９１）参照）。また、リン化ガリウム（ＧａＰ）から構成する例も知られている（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｍａｔｅｒ．，２０（１９９１）、１１２５〜１１３０頁参照）。窓層として利用されるＧａＰ結晶層の層厚は約１０μｍから数１０μｍであり（前出のＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．３００２参照）、よって（ＡｌαＧａ1-α）XＩｎ1-XＰ結晶層の一般的な成長方法である有機金属熱分解気相成長（ＭＯ−ＶＰＥ）法に比較すれば、より簡便に厚膜が成膜できるハロゲン（ｈａｌｏｇｅｎ）或いはハイドライド（ｈｙｄｒｉｄｅ）ＶＰＥにより形成されている。
【０００５】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料に加え、透明な酸化物結晶層を発光部の上方に配置する積層構成も開示されている。例えば、アメリカ合衆国特許第５，４８１，１２２号では、ｐ形オーミックコンタクト層上に酸化インジウム・錫（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）層が配置されている。また、リン化砒化ガリウム（ＧａＡｓＰ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化ガリウム・インジウム（ＧａＩｎＰ）または砒化ガリウム（ＧａＡｓ）から構成されるコンタクト層を被覆する様に酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛や酸化マグネシウム被膜を設ける手段が開示されている（特開平１１−１７２２０号公報参照）。図４は、導電性酸化物膜を具備する従来のＡｌＧａＩｎＰ発光素子の断面模式図である。導電性酸化物膜５２は、上部クラッド層１０６上に備えられたコンタクト層５１上に設けられる構成となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＡｌCＧａ1-CＡｓは、クラッド層を構成する（ＡｌαＧａ1-α）XＩｎ1-XＰと良好な格子整合関係があり、ミスフィット（ｍｉｓｆｉｔ）転位等の結晶欠陥の少ない窓層を形成できる利点がある。しかし、約０．５を越える高いアルミニウム組成比（＝Ｃ）のＡｌCＧａ1-CＡｓを窓層として設けたＡｌＧａＩｎＰ発光素子では、高温多湿の環境下に於いて順方向電圧が経時的に変動し、これを防ぐため、例えばパッシベーション（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）技術などの特別な技術手段が要求される。
【０００７】
また、ＧａＰで窓層を構成すれば、外部発光効率を数倍に高めることができるが、（ＡｌαＧａ1-α）XＩｎ1-XＰとの格子不整合性から、良質のＧａＰ結晶層を形成するには至らず、発光素子の寿命を短くしてしまう。また、発光の取り出し効率を高めるため、厚膜のＧａＰ結晶層を形成するためには、クラッド層或いは発光層とは異なる成膜技術を必要とし、発光素子の製造工程が煩雑となる。
【０００８】
また、透明酸化物層を備えた従来のＡｌＧａＩｎＰ発光素子においては、酸化物層はＧａＡｓ等から成るコンタクト層を介して設けられている。しかし、ＧａＡｓの室温での禁止帯幅（＝１．４３ｅＶ）は、一般的な発光層の構成材料である（ＡｌαＧａ1-α）0.5Ｉｎ0.5Ｐに比較すれば小さいため、発光がＧａＡｓ層に吸収され、高輝度の発光素子を得るのに不利となる。更に、抵抗率が約１０-4Ω・ｃｍ程度と小さなＩＴＯ膜を,単にコンタクト層に接触させて設けても、良好なオーミック接触が安定して得られないという問題がある。
【０００９】
同じく、約１０-4Ω・ｃｍ程度の低抵抗率の導電性を有する酸化物結晶に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）がある（電子通信情報学会技術研究会報告、Ｖｏｌ．９９、Ｎｏ．６３（１９９９．５．２０．）、８３〜８８頁参照）。しかし、酸化亜鉛膜について、透明窓層として良好なオーミック接触特性を機能させる構成要件及び積層構造は開示されていない。
【００１０】
本発明は上記の背景に鑑み、酸化亜鉛から窓層を構成するための構成要件および積層構造を明らかにし、高輝度のＡｌＧａＩｎＰ発光素子を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。即ち、本発明は、
［１］ＧａＡｓ単結晶基板上に、それぞれ（ＡｌαＧａ1-α）XＩｎ1-XＰ（０≦α≦１、０＜Ｘ＜１）からなるｐ形クラッド層、発光層、及びｎ形クラッド層を有し、さらにその上に多結晶体の酸化亜鉛からなる窓層を有することを特徴とする発光素子、
［２］Ｉｎの混晶比（１−Ｘ）が、０．５であることを特徴とする［１］記載の発光素子、
［３］酸化亜鉛が、六方晶ウルツ鉱型結晶で、主にｃ軸方向に配向していることを特徴とする［１］または［２］に記載の発光素子、
［４］酸化亜鉛が、第ＩＩＩ族元素が添加され、ｎ形の伝導性を有することを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光素子、
［５］第ＩＩＩ族元素が、硼素、アルミニウム、ガリウム、インジウムから選ばれた一種類以上の元素であることを特徴とする［４］記載の発光素子、
［６］ｎ形クラッド層が、キャリヤ濃度を相違する２層を含み、キャリヤ濃度の低い方の層が発光層側にあり（Ａ１層とし、キャリヤ濃度をＮ１とする）、キャリヤ濃度の高い方の層が窓層側にある（Ａ２層とし、キャリヤ濃度をＮ２とする）ことを特徴とする［１］〜［５］のいずれか１項に記載の発光素子、
［７］Ｎ１が１×１０17ｃｍ-3以上で５×１０18ｃｍ-3未満であり、Ｎ２が５×１０18ｃｍ-3以上で３×１０19ｃｍ-3以下であることを特徴とする［６］に記載の発光素子、
［８］Ａ２層が、層厚５ｎｍ以上で５００ｎｍ以下であることを特徴とする［６］または［７］に記載の発光素子、
［９］Ａ１層のドーパントが珪素であり、Ａ２層のドーパントが第ＶＩ族元素であることを特徴とする［６］〜［８］のいずれか１項に記載の発光素子、
［１０］第ＶＩ族元素が、セレンまたはテルルであることを特徴とする［９］に記載の発光素子、に関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明では、ＧａＡｓ単結晶基板上に、（ＡｌαＧａ1-α）XＩｎ1-XＰ（０≦α≦１、０＜Ｘ＜１）からなるｐ形クラッド層、発光層、及びｎ形クラッド層と多結晶体である酸化亜鉛の窓層を形成する。この場合、ＡｌＧａＩｎＰ層のインジウムの組成比（１−Ｘ）については、０．５とすることでＧａＡｓ基板に対し良好な格子整合性が得られる。
【００１３】
酸化亜鉛（ＺｎＯ）多結晶層は、通常の高周波スパッタ法や真空蒸着法等の物理的堆積法や化学的堆積（ＣＶＤ）法などにより形成できる。特に、堆積時に被堆積物の温度を大凡、２００℃以上とすれば、ウルツ鉱結晶型の＜０００１＞方向（所謂、ｃ軸方向）を成長方位とする多結晶の酸化亜鉛結晶層が得られる。単結晶の酸化亜鉛結晶も利用可能ではあるが、単結晶の酸化亜鉛結晶層が得られる成膜温度では、酸化亜鉛の昇華に因り、連続性のある酸化亜鉛膜が安定して得られない場合がある。動作電流を広範囲に拡散させるには、膜の連続性に欠ける単結晶膜よりも、連続性の高い多結晶酸化亜鉛膜が有利である。なお多結晶酸化亜鉛膜には非晶質体の酸化亜鉛膜も含まれる。
【００１４】
この場合、多結晶酸化亜鉛膜を、ｃ軸方向に優先的に配向させ、且つ、動作電流を平面的に拡散するためには、抵抗率（比抵抗）を１×１０3Ω・ｃｍ未満とすることが好ましい。このような酸化亜鉛膜は、窓層形成時において、被堆積物の温度を約２５０℃から約４５０℃に設定することにより得られる。窓層の層厚は約５ｎｍ以上であるのが望ましく、約５μｍを越えると、表面の平坦性が悪化し発光強度の発光面内での均一化が低下する。
【００１５】
酸化亜鉛結晶は不純物を故意に添加しない、所謂アンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）状態でｎ形の伝導を呈するが、第ＩＩＩ族元素をドーピングすれば、より確実に低比抵抗のｎ形酸化亜鉛窓層が形成できる。アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）やインジウム（Ｉｎ）等の第ＩＩＩ族元素をドープすれば、比抵抗を約２〜３×１０4Ω・ｃｍとする窓層として充分な導電性が付与されたｎ形酸化亜鉛結晶層が得られる。例えば、Ａｌドープ酸化亜鉛窓層は、Ａｌ不純物を例えば、約２〜５重量％含む酸化亜鉛から成る成型材をタ−ゲットとしてスパッタリングすれば形成できる。また、この様なターゲット材料の表面にレーザ光を照射するレーザアブレーション法でも形成できる。この場合、ドーパントは必ずしも一種に限定する必要はない。例えば、ＡｌとＧａの双方が添加されたｎ形酸化亜鉛結晶層からも窓層が構成できる。酸化亜鉛結晶層の比抵抗は通常のホール（Ｈａｌｌ）効果測定法等により測定できる。
【００１６】
本発明では、上記のｎ形多結晶の酸化亜鉛窓層をＤＨ構造発光部の一構成層であるｎ形クラッド層の上に堆積する。ここでは、単層または単一もしくは多重量子井戸構造から成る発光層上の、発光を取り出す方向に配置したクラッド層を、上部クラッド層と称する。また、窓層を成すｎ形酸化亜鉛層とのオーミック接触を果たす関係上、上部クラッド層はｎ形の（ＡｌαＧａ1-α）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦α≦１）から構成されるものとする。この様に上部クラッド層上に、従来の如く禁止帯幅の小さな材料から成るコンタクト層を介さずに窓層を設ければ、発光の吸収が回避でき高輝度の発光を得ることができる。
【００１７】
従来のように、酸化物結晶とのオーミック接触を得るためのコンタクト層を配置しなくても、ｎ形クラッド層をキャリア濃度を相違する２つの層を有するように構成し、その内、高いキャリア濃度層上に、ｎ形酸化亜鉛窓層を形成すればｎ形クラッド層間でのオーミック接合は充分に達成できる。低抵抗のオーミック接触を形成するために、高キャリア濃度層のｎ形キャリア濃度は、少なくとも約１×１０18ｃｍ-3以上は必要であり、５×１０18ｃｍ-3以上であるのが望ましい。一般的には３×１０19ｃｍ-3を越える高キャリア濃度とすると表面の平坦性が乱され、良好なオーミック接触が安定して得られ難くなる。この様な高キャリア濃度のｎ形（ＡｌαＧａ1-α）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦α≦１）層を形成する際のｎ形不純物としては、元素周期律の第ＩＶ族に属する珪素（Ｓｉ）等よりも、第ＶＩ族に属するセレン（Ｓｅ）やテルル（Ｔｅ）が好ましい。
【００１８】
また、ｎ形クラッド層に含まれる低いキャリヤ濃度の層を、（ＡｌαＧａ1-α）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦α≦１）発光層側に設ける。発光層側にｎ形不純物を多量にドーピングした高キャリア濃度層を設けると、多量に存在するｎ形不純物が発光層内へと侵入し発光層の伝導形或いはキャリア濃度または発光層と上部クラッド層との接合界面の組成の急峻性を悪化させ、発光特性を劣悪なものとするからである。低キャリア濃度層のｎ形キャリア濃度は、１×１０17ｃｍ-3以上で５×１０18ｃｍ-3未満であるのが好ましい。このキャリア濃度は第ＶＩ族不純物のドーピングにより達成できるが、発光層へのｎ形不純物の拡散を抑制する観点から、より熱拡散しにくい第ＩＶ族不純物である珪素（Ｓｉ）を用いることが好ましい。
【００１９】
高キャリア濃度層の層厚としては５ｎｍ以上であれば充分である。５ｎｍ未満では膜を形成するのが困難で、ｎ形酸化亜鉛窓層との良好なオーミック接触特性が得られない。層厚が５００ｎｍを越えると、層内に含まれる第ＶＩ族元素の総量が増加することとなり、多量の第ＶＩ族不純物が発光層内へと侵入し、発光層の特性を劣化させる要因となる。一方、低キャリア濃度層の層厚は、発光層内部へ侵入する高キャリア濃度層内に含まれるｎ形不純物の量を抑制するための層でもある。そのため、ＭＯ−ＶＰＥ法によりｎ形クラッド層を成膜する温度が約７００℃前後であるのを考慮すると、低キャリヤ濃度層の層厚は約０．５μｍを越える厚さとするのが好ましい。また、発光層に拡散する高キャリア濃度層内のｎ形不純物の量は、低キャリア濃度層の層厚が大きいほど、減少できる。厚さの上限については、例えば１０μｍでも構わないが、厚膜とすると成長時間がかかり、高温の成長温度での保持時間が増加し、ドーパントが発光層へと拡散する機会が増え、発光層との接合界面の組成急峻性が損なわれるなど好ましくない。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明を実施例を基に詳細に説明する。図１は本実施例に係わる発光素子１０の平面模式図である。また、図２は、図１に示す発光素子１０の破線Ａ−Ａ’に沿った断面構造を示す模式図である。
【００２１】
短波長可視発光素子１０を、亜鉛（Ｚｎ）ドープｐ形（００１）−ＧａＡｓ単結晶基板１０１上に、減圧ＭＯ−ＶＰＥ法により順次積層した、Ｚｎドープｐ形ＧａＡｓ緩衝層１０２、Ｚｎドープｐ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから成る下部クラッド層１０４、アンドープのｎ形（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐ混晶から成る発光層１０５、及びｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから成る上部クラッド層１０６から作製した。トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3）3Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ）をＩＩＩ族構成元素の原料とし、ジエチル亜鉛（（Ｃ2Ｈ5）2Ｚｎ）を亜鉛のドーピング源とした。下部クラッド層１０４はキャリア濃度を約３×１０18ｃｍ-3に、成膜温度は７３０℃、層厚は約４３０ｎｍとした。また、発光層の１０５の成膜温度は７３０℃、層厚は約１２ｎｍとし、キャリア濃度は約５×１０16ｃｍ-3とした。
【００２２】
上部クラッド層１０６は、キャリア濃度を７×１０17ｃｍ-3とするＳｉドープ低キャリア濃度層１０６ａと、キャリア濃度を２×１０19ｃｍ-3とするＳｅドープ高キャリア濃度層１０６ｂとから構成した。低キャリヤ濃度層の層厚は約１μｍ、高キャリヤ濃度層の層厚は約５０ｎｍとした。
【００２３】
上部クラッド層１０６の上には、一般的な高周波スパッタリング法によりＡｌドープのＺｎＯから成る窓層１０７を被着させた。窓層１０７は室温での比抵抗を約３×１０-4Ω・ｃｍとするｎ形層から構成し、層厚は約２００ｎｍとした。一般的なＸ線回折分析法により、窓層１０７を成す酸化亜鉛の配向性は、＜０００１＞方向（Ｃ軸）であること、並びに多結晶であることが示された。
【００２４】
酸化亜鉛窓層１０７上には、Ａｌから成る直径が約１２０μｍの円形のｎ形電極１０８を一般的なフォトリソグラフィー技術を利用して設けた。ＧａＡｓ基板１０１の裏面の全面には金・亜鉛合金（Ａｕ９８重量％−Ｚｎ２重量％合金）を真空蒸着した後、４２０℃で２分間合金化（アロイ）処理を施してｐ形オーミック電極１０９となした。然る後、一辺を約３５０μｍとする略正方形の個別のチップに裁断し発光素子１０となした。
【００２５】
ｎ形電極１０８及びｐ形オーミック電極１０９間に順方向に２０ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流したところ、酸化亜鉛窓層１０７の略全面からほぼ均等な赤橙色の発光が得られた。分光器により測定された発光波長は約６２０ｎｍであった。また、発光スペクトルの半値幅は約１７ｎｍであり、単色性に優れた発光が得られた。順方向電圧（＠２０ｍＡ）は約１．９ボルト（Ｖ）となった。また、発光強度は約６０ミリカンデラ（ｍｃｄ）に到達した。
【００２６】
（実施例２）
本実施例では、ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）反射層を具備した（ＡｌＧａ）ＩｎＰ発光素子を構成する場合を例にして、本発明を詳細に説明する。図３は、本実施例に係わる発光素子３０の断面模式図である。
【００２７】
＜０１１＞方向に４゜傾斜した、Ｚｎドープ（１００）ｐ形ＧａＡｓ基板１０１上に、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3）3Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ）をＩＩＩ族構成元素の原料とする、一般的な減圧ＭＯ−ＶＰＥ法により、マグネシウム（Ｍｇ）ドープｐ形ＧａＡｓ緩衝層１０２を積層した。次に、ブラッグ反射層１０３、Ｍｇドープｐ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから成る下部クラッド層１０４、アンドープのｎ形（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐ混晶から成る発光層１０５、及びｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから成る上部クラッド層１０６を積層させた。ブラッグ反射層１０３は、Ａｌ組成比を０．４５とするＭｇドープｎ形Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層１０３ａと、Ａｌ組成比を０．９０とするＭｇドープｎ形Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層１０３ｂとを５周期、重層して構成した。Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層１０３ａの層厚は約４２ｎｍであり、また、Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層１０３ｂの層厚は約４９ｎｍとした。
【００２８】
ｐ形ＧａＡｓ緩衝層１０２の層厚は約０．２μｍとし、キャリア濃度は約３×１０18ｃｍ-3とした。ブラッグ反射層１０３の構成層１０３ａ、１０３ｂのキャリア濃度は双方共に約１×１０18ｃｍ-3とした。下部クラッド層１０４の層厚は約０．８μｍとし、キャリア濃度は約３×１０18ｃｍ-3とした。発光層の１０５の層厚は約１０ｎｍとし、キャリア濃度は約８×１０16ｃｍ-3とした。
【００２９】
上部クラッド層１０６は、低及び高キャリア濃度の２層から構成した。発光層１０５に接合させて配置した低キャリア濃度層１０６ａは、キャリア濃度を約６×１０17ｃｍ-3とし、層厚を約１．７μｍとするＳｉドープｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから構成した。高キャリア濃度層１０６ａは、Ｓｅを高濃度にドーピングした、キャリア濃度を約１×１０19ｃｍ-3とし、層厚を約１００ｎｍとするｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから構成した。
【００３０】
高キャリア濃度層１０６上には、Ａｌを重量含有率にして３重量％及びＧａを０．５重量％含む酸化亜鉛から成る固形成型材料（ペレット）を原料として、電子ビーム真空蒸着法により酸化亜鉛窓層１０７を形成した。窓層１０７を構成するｎ形酸化亜鉛の比抵抗はホール効果測定法によれば約４×１０-4Ω・ｃｍであり、層厚は約１５０ｎｍとした。電子線回折解析法による回折パターンから、酸化亜鉛層はｃ軸方向に配向した多結晶であるのが確認された。
【００３１】
実施例１の記載と同様にｎ形電極１０８及びｐ形オーミック電極１０９を形成して発光素子３０を作製した。順方向に素子動作電流を通流したところ、波長を約６２０ｎｍとする赤橙色の発光が酸化亜鉛窓層１０７の略全面から得られた。また、発光スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）は約１８ｎｍであり、単色性に優れる発光がもたらされた。電流を２０ｍＡとした際の順方向電圧は約２Ｖであった。発光強度は約９０ｍｃｄに達した。
【００３２】
【発明の効果】
本発明により、高輝度のＡｌＧａＩｎＰ発光素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に記載の発光素子の平面模式図である。
【図２】実施例１に記載の発光素子の断面模式図である。
【図３】実施例２に記載の発光素子の平面模式図である。
【図４】透明な導電性酸化物膜を具備した従来のＡｌＧａＩｎＰ発光素子の断面模式図である。
【符号の説明】
１０    ＡｌＧａＩｎＰ発光素子
３０    ＡｌＧａＩｎＰ発光素子
２０    積層構造体
５１    コンタクト層
５２    透明導電性酸化物膜
５３    上部電極
５４    下部電極
１０１    ＧａＡｓ単結晶基板
１０２    ＧａＡｓ緩衝層
１０３    ブラッグ反射層
１０３ａ  ブラッグ反射構成層
１０３ｂ  ブラッグ反射構成層
１０４    下部クラッド層
１０５    発光層
１０６    上部クラッド層
１０６ａ  低キャリア濃度層
１０６ｂ  高キャリア濃度層
１０７    ｎ形酸化亜鉛窓層
１０８    ｎ形電極
１０９    ｐ形オーミック電極
【図１】
0004285837.tif 000002
【図２】
0004285837.tif 000003
【図３】
0004285837.tif 000004
【図４】
0004285837.tif 000005