(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
価数が３のＥｕが発光センターとして１×１０18〜１×１０22ｃｍ-3の濃度にドープされたＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（０＜ｘ≦１）からなり、上記Ｅｕから赤色発光を得る発光層を有するＧａＮ系半導体発光素子。
【請求項２】
価数が３のＥｕが発光センターとして１×１０18〜１×１０22ｃｍ-3の濃度にドープされたＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（０＜ｘ≦１）からなり、上記Ｅｕから赤色発光を得る発光層を分子線エピタキシー法により５３０℃の成長温度で成長させるようにしたＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
上記分子線エピタキシー法はアンモニアを窒素源として用いた分子線エピタキシー法である請求項２記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
価数が３のＥｕが発光センターとして１×１０18〜１×１０22ｃｍ-3の濃度にドープされたＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（０＜ｘ≦１）からなり、上記Ｅｕから赤色発光を得る発光層を有機金属化学気相成長法により５３０℃の成長温度で成長させるようにしたＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関し、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた発光ダイオードや半導体レーザに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ混晶半導体は、バンドギャップエネルギーをＥg ＝３．４〜１．９ｅＶと変化させることが可能であることから、可視光領域の発光材料として注目を集めている。実際、この発光材料を用いた青色ないし緑色で発光可能な発光ダイオードがすでに実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎの混晶組成を制御することは大変難しく、また、高いＩｎ組成のＧａ1-x Ｉｎx Ｎの結晶性を向上させることも困難である。さらに、Ｇａ1-x Ｉｎx ＮのＩｎ組成が２０％を超えると、相分離が起きる問題もある。これらの理由により、現状では、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎを発光材料として用いた黄色や赤色で発光可能な発光ダイオードは実用化に至っていない。
【０００４】
したがって、この発明の目的は、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎを発光材料として用いた黄色や赤色で発光可能な発光ダイオードや半導体レーザを実現することができるのみならず、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を発光材料として用いた様々な波長で発光可能な発光ダイオードや半導体レーザをも実現することができる半導体発光素子およびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来技術が有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。以下にその概要について説明する。
【０００６】
希土類元素は、外殻電子により内殻電子が遮蔽されるため、その内殻遷移に伴う発光は、各希土類イオンに特有な波長の鋭い発光スペクトルを示すという特性を持っている。また、この希土類元素を半導体にドープすることにより、希土類元素と半導体との両方の特性を持つ発光材料への応用を期待することができる。そこで、本発明者は、実際に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に希土類元素を発光センターとしてドープした試料を作成してその発光特性を測定し、それらの結果を踏まえてさらに検討を重ねた結果、ＧａＮやＧａ1-x Ｉｎx Ｎや、さらにはその他の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に希土類元素をドープしたものを発光材料として用いることにより、発光材料の組成の制御の困難性による問題を回避しつつ、黄色や赤色さらには青などの様々な波長で発光が可能な半導体発光素子を実現することが可能であるとの結論に至り、この発明を案出するに至ったものである。
【０００７】
すなわち、上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
【０００８】
この第１の発明において、一つの例では、発光層は、例えば、５００〜８００℃、好適には６５０〜７００℃の成長温度で成長されたものである。この成長温度は、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法により例えばＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（０≦ｘ≦１）などからなる発光層を成長させる場合に適しているが、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法などにより成長させる場合の成長温度とも重複する。他の例では、発光層は、例えば、５００〜１２００℃、好適には９００〜１２００℃の成長温度で成長されたものである。この成長温度は、例えば、ＭＯＣＶＤ法により例えばＧａ1-x Ａｌx Ｎ（０≦ｘ≦１）などからなる発光層を成長させる場合に適しているが、ＭＢＥ法などにより成長させる場合の成長温度とも重複する。さらに他の例では、発光層は、例えば、５００〜９００℃、好適には７５０〜８００℃の成長温度で成長されたものである。この成長温度は、例えば、ＭＯＣＶＤ法により例えばＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（０≦ｘ≦１）などからなる発光層を成長させる場合に適しているが、ＭＢＥ法などにより成長させる場合の成長温度とも重複する。
【０００９】
この発明の第２の発明は、
希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を有する半導体発光素子の製造方法であって、
発光層を５００〜８００℃の成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
【００１０】
この第２の発明においては、成長層の結晶性を良好にし、かつ、成長層への希土類元素の取り込みを容易にする観点から、好適には、発光層を６５０〜７００℃の成長温度で成長させる。また、この程度の成長温度以上でも成長層への希土類元素の取り込みを容易にするために、好適には、発光層の成長時に、希土類元素をイオン化して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にドーピングする。この第２の発明は、例えば、ＭＢＥ法により例えばＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（０≦ｘ≦１）などからなる発光層を成長させる場合に適しているが、ＭＯＣＶＤ法などにより成長させる場合にも適用することができる。
【００１１】
この発明の第３の発明は、
希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を有する半導体発光素子の製造方法であって、
発光層を５００〜１２００℃の成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
【００１２】
この第３の発明においては、成長層の結晶性を良好にし、かつ、成長層への希土類元素の取り込みを容易にする観点から、好適には、発光層を９００〜１２００℃の成長温度で成長させる。また、この程度の成長温度以上でも成長層への希土類元素の取り込みを容易にするために、好適には、発光層の成長時に、希土類元素をイオン化して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にドーピングする。この第３の発明は、例えば、ＭＯＣＶＤ法により例えばＧａ1-x Ａｌx Ｎ（０≦ｘ≦１）などからなる発光層を成長させる場合に適しているが、ＭＢＥ法などにより成長させる場合にも適用することができる。
【００１３】
この発明の第４の発明は、
希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を有する半導体発光素子の製造方法であって、
発光層を５００〜９００℃の成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
【００１４】
この第４の発明においては、成長層の結晶性を良好にし、かつ、成長層への希土類元素の取り込みを容易にする観点から、好適には、発光層を７５０〜８００℃の成長温度で成長させる。また、この程度の成長温度以上でも成長層への希土類元素の取り込みを容易にするために、好適には、発光層の成長時に、希土類元素をイオン化して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にドーピングする。この第３の発明は、例えば、ＭＯＣＶＤ法により例えばＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（０≦ｘ≦１）などからなる発光層を成長させる場合に適しているが、ＭＢＥ法などにより成長させる場合にも適用することができる。
【００１５】
この発明において、発光層を構成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にドープされる希土類元素は、具体的には、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｐｍ（プロメチウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）およびＬｕ（ルテチウム）からなる群より選ばれた少なくとも一種である。実際には、得たい発光波長により、これらの希土類元素の中から適切なものが選択される。例えば、赤色発光を得る場合にはＥｕやＳｍなど、緑色発光を得る場合にはＴｂなど、青色発光を得る場合にはＣｅ、Ｐｒ、Ｔｍなどを用いることができる。また、これらの希土類元素の中には、互いに価数が異なる２種類以上のイオンが存在するものがあり、そのイオンの価数によっても異なる発光波長が得られることがある。一例を挙げると、ＥｕにはＥｕ2+とＥｕ3+とが存在し、前者では青色発光が、後者では赤色発光が得られる。また、希土類元素の価数は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長温度によって制御することができる。
【００１６】
希土類元素のイオンによる発光波長の例を以下に示す。ただし、発光波長は、母体材料により異なり得る。
【００１７】
0004292600.tif 000002
この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にドープされる希土類元素の濃度は、必要とする発光強度が得られるように選ばれるが、一般的には１×１０18〜１×１０22ｃｍ-3であり、典型的には１×１０19〜１×１０21ｃｍ-3である。
【００１８】
この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる群より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族元素と、少なくともＮを含み、場合によってさらにＡｓまたはＰを含むＶ族元素とからなる。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の具体例をいくつか挙げると、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどである。
【００１９】
この発明において、希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層の成長方法としては、上述のＭＢＥ法（特に、ガスソースＭＢＥ法）やＭＯＣＶＤ法などのほか、ハイドライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）法などを用いることができる。また、希土類元素のドーピングは、典型的には、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層の成長時に行うが、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を成長させた後にこれにイオン注入などによりドーピングしてもよい。
【００２０】
上述のように構成されたこの発明の第１の発明によれば、希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を有することにより、その希土類元素が発光センターとなり、この希土類元素の種類、あるいはさらにその価数に応じた発光波長の発光を得ることができる。この場合、母体結晶である窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の組成の制御の問題を考えることなく、希土類元素の選択により発光波長を精度良く決定することができる。また、発光波長は、母体結晶である窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とこれにドープされる希土類元素とにより決定されるため、変動が少ない。また、希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のバンドギャップ中に形成される希土類元素によるエネルギー準位の広がりは小さいことから、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からの発光の半値幅は狭く、したがってこの半導体発光素子の発光の色純度は高い。また、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にドープする希土類元素の種類を変えるだけで様々な発光波長を得ることができるので、黄色や赤色で発光可能な発光ダイオードを実現することができるほか、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の光源を得ることもできる。さらに、発光効率を向上させることにより、半導体レーザの実現も可能である。
【００２１】
また、上述のように構成されたこの発明の第２の発明によれば、希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を５００〜８００℃の成長温度で成長させるようにしていることにより、その発光層の結晶性を良好なものとすることができる。
【００２２】
また、上述のように構成されたこの発明の第３の発明によれば、希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を５００〜１２００℃の成長温度で成長させるようにしていることにより、その発光層の結晶性を良好なものとすることができる。
【００２３】
また、上述のように構成されたこの発明の第４の発明によれば、希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を５００〜９００℃の成長温度で成長させるようにしていることにより、その発光層の結晶性を良好なものとすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
この発明の一実施形態による半導体発光素子について説明する前に、希土類元素としてＥｕをドープしたＧａＮの発光特性をフォトルミネッセンス（ＰＬ）により評価した結果について説明する。
【００２６】
評価に用いた試料の作製は次のようにして行った。すなわち、まず、（０００１）面（ｃ面）方位のサファイア（単結晶Ａｌ2 Ｏ3 ）基板を用意し、その上にアンモニア（ＮＨ3 ）をＮ源として用いたガスソースＭＢＥ法によりＥｕドープＧａＮ層を成長させる。Ｇａ源およびＥｕ源としてはそれぞれ固体の金属Ｇａおよび金属Ｅｕを用いた。このＥｕドープＧａＮ層中のＥｕ濃度をオージェ分析法により測定したところ、１．９×１０21ｃｍ-3（４．４％）であった。
【００２７】
図１に、基板温度（Ｔsub ）（成長温度と同義）を５５０℃および５３０℃として成長させたＥｕドープＧａＮ層のＰＬ測定の結果を示す。測定は７７Ｋで行った。図１からわかるように、Ｔsub ＝５５０℃で成長させたＥｕドープＧａＮ層では、ＧａＮのバンド端による発光が消え、代わりに波長４３９ｎｍの位置にＥｕ2+によるピークが、また、波長６２３ｎｍの位置にＥｕ3+からの 5Ｄ0 → 7Ｐ2 内殻遷移による発光であると思われる鋭いピークが出現している。また、Ｔsub ＝５３０℃で成長させたＥｕドープＧａＮ層では、Ｅｕ3+からの 5Ｄ0 → 7Ｐ2 内殻遷移による発光であると思われる鋭いピークのみが出現することがわかる。逆に言えば、成長時の基板温度により、ＥｕドープＧａＮ層中のＥｕの価数を制御することができ、それによって発光波長を制御することができることがわかる。
【００２８】
図２はこの発明の一実施形態によるＧａＮ系半導体発光素子を示す。このＧａＮ系半導体発光素子はＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）構造を有するものである。
【００２９】
図２に示すように、このＧａＮ系半導体発光素子においては、例えば（０００１）面方位のサファイア基板１上に低温成長によるＧａＮバッファ層２が積層され、その上にｎ型ＧａＮコンタクト層３、ｎ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６、ｐ型ＧａＮ光導波層７、ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層８およびｐ型ＧａＮコンタクト層９が順次積層されている。ここで、ｎ型ＧａＮコンタクト層３、ｎ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層４およびｎ型ＧａＮ光導波層５にはｎ型不純物（ドナー）として例えばＳｉがそれぞれドープされており、ｐ型ＧａＮ光導波層７、ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層８およびｐ型ＧａＮコンタクト層９にはｐ型不純物（アクセプタ）として例えばＭｇがそれぞれドープされている。また、ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６においては、０＜ｘ≦１であり、Ｅｕの濃度は１×１０19〜１×１０21ｃｍ-3である。また、ｎ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層４およびｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層８においては、０＜ｙ≦１である。これらの層の厚さの一例を挙げると、ＧａＮバッファ層２は５〜２０ｎｍ、ｎ型ＧａＮコンタクト層３は３μｍ、ｎ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層４は０．５μｍ、ｎ型ＧａＮ光導波層５は０．１μｍ、ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６は１０〜２０ｎｍ、ｐ型ＧａＮ光導波層７は０．１μｍ、ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層８は０．５μｍ、ｐ型ＧａＮコンタクト層９は０．５μｍである。
【００３０】
ｎ型ＧａＮコンタクト層３の上層部、ｎ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６、ｐ型ＧａＮ光導波層７、ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層８およびｐ型ＧａＮコンタクト層９はメサ形状を有する。そして、メサ部のｐ型ＧａＮコンタクト層９上にｐ側電極１０がオーミック接触しているとともに、メサ部に隣接する部分のｎ型ＧａＮコンタクト層３上にｎ側電極１１がオーミック接触している。この場合、ｐ側電極１０としては例えばＮｉ／Ａｕ膜やＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜などを用い、ｎ側電極１１としては例えばＴｉ／Ａｌ膜を用いる。このＧａＮ系半導体発光素子が発光ダイオードの場合、ｐ側電極１０は発光波長に対して透明に形成される。
【００３１】
また、このＧａＮ系半導体発光素子が半導体レーザである場合、上述のメサ部の互いに対向する一対の端面に共振器端面が形成される。
【００３２】
次に、上述のように構成されたＧａＮ系半導体発光素子の製造方法について説明する。
【００３３】
すなわち、このＧａＮ系半導体発光素子を製造するには、まず、図１に示すように、サファイア基板１上に、ガスソースＭＢＥ法により、２００〜４００℃の基板温度でＧａＮバッファ層２を低温成長させる。この成長時にはＧａ源として固体の金属Ｇａを用い、Ｎ源としてはＮＨ3 ガスを用いる。
【００３４】
次に、ＧａＮバッファ層２上に、上述と同様なガスソースＭＢＥ法により、５００〜８００℃、好適には６５０〜７００℃の基板温度で、ｎ型ＧａＮコンタクト層３、ｎ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６、ｐ型ＧａＮ光導波層７、ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層８およびｐ型ＧａＮコンタクト層９を順次成長させる。この成長時には、Ａｌ源およびＩｎ源としてそれぞれ固体の金属Ａｌおよび固体の金属Ｉｎを用いる。ここで、ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６を７００℃以上の基板温度で成長させると、成長層へのＥｕの取り込み量が少なくなるため、この場合には、好適には、Ｅｕをイオン化して成長層にドーピングする。このようにすることにより、ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６を７００℃以上の基板温度で成長させても、成長層へのＥｕの取り込み量を十分に大きくすることができる。
【００３５】
次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層９上に所定のストライプ形状のレジストパターン（図示せず）をリソグラフィーにより形成した後、このレジストパターンをマスクとしてｎ型ＧａＮコンタクト層３の厚さ方向の途中の深さまでエッチングを行うことにより、ｎ型ＧａＮコンタクト層３の上層部、ｎ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６、ｐ型ＧａＮ光導波層７、ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層８およびｐ型ＧａＮコンタクト層９をメサ形状にパターニングする。
【００３６】
次に、例えばリフトオフ法などにより、ｐ型ＧａＮコンタクト層９上にｐ側電極１０を形成するとともに、メサ部に隣接する部分のｎ型ＧａＮコンタクト層３上にｎ側電極１１を形成する。
【００３７】
この後、上述のようにして発光素子構造が形成されたサファイア基板１をチップ化し、目的とするＧａＮ系半導体発光素子を得る。特に、このＧａＮ系半導体発光素子が半導体レーザである場合には、発光素子構造が形成されたサファイア基板１をバー状に劈開して両共振器端面を形成し、さらに端面コーティングを行った後、このバーを劈開してチップ化する。
【００３８】
以上のように、この一実施形態によれば、ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６を用いていることにより、そのＥｕが発光センターとなり、このＥｕの価数に応じた発光波長の発光を得ることができる。この場合、従来と異なり、母体結晶であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎの組成の制御の問題を考えることなく、Ｅｕの価数の選択により発光波長を精度良く決定することができる。また、発光波長は、母体結晶であるＧａ1-x Ｉｎx ＮとこれにドープするＥｕとにより決定されるため、変動が少ない。また、ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６のバンドギャップ中に形成されるＥｕによるエネルギー準位の広がりは小さいことから、このＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６からの発光の半値幅は狭く、したがってこのＧａＮ系半導体発光素子の発光の色純度は高い。また、ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６を含む、発光素子構造を形成するＧａＮ系半導体層を５００〜８００℃、好適には６５０〜７００℃の基板温度で成長させていることにより、これらの層の結晶性を良好なものとすることができる。以上により、赤色ないし青色で発光可能で特性が良好なＧａＮ系半導体発光素子を実現することができる。
【００３９】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００４０】
例えば、上述の一実施形態において挙げた数値、素子構造、基板、プロセス、成長法などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、素子構造、基板、プロセス、成長法などを用いてもよい。
【００４１】
具体的には、上述の一実施形態においては、結晶成長時にＥｕをドーピングすることによりＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６を形成しているが、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層を成長させた後、これにイオン注入などによりＥｕをドーピングすることによりＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層６を形成するようにしてもよい。
【００４２】
また、上述の一実施形態によるＧａＮ系半導体発光素子はＳＣＨ構造を有するものであるが、ＤＨ（Double Heterostructure) 構造を有するものであってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による半導体発光素子によれば、希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を有することにより、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎを発光材料として用いた黄色や赤色で発光可能な発光ダイオードや半導体レーザを実現することができるのみならず、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を発光材料として用いた様々な波長で発光可能な発光ダイオードや半導体レーザをも実現することができる。
【００４４】
また、この発明による半導体発光素子の製造方法によれば、希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を５００〜８００℃の成長温度で成長させるようにしているので、その発光層の結晶性を良好なものとすることができ、それによって上記のような半導体発光素子を製造することができる。
【００４５】
また、この発明による半導体発光素子の製造方法によれば、希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を５００〜１２００℃の成長温度で成長させるようにしているので、その発光層の結晶性を良好なものとすることができ、それによって上記のような半導体発光素子を製造することができる。
【００４６】
また、この発明による半導体発光素子の製造方法によれば、希土類元素がドープされた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層を５００〜９００℃の成長温度で成長させるようにしているので、その発光層の結晶性を良好なものとすることができ、それによって上記のような半導体発光素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥｕドープＧａＮ層のＰＬスペクトルの測定結果を示す略線図である。
【図２】この発明の一実施形態によるＧａＮ系半導体発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・サファイア基板、３・・・ｎ型ＧａＮコンタクト層、４・・・ｎ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層、５・・・ｎ型ＧａＮ光導波層、６・・・ＥｕドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ活性層、７・・・ｐ型ＧａＮ光導波層、８・・・ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ｎクラッド層、９・・・ｐ型ＧａＮコンタクト層、１０・・・ｐ側電極、１１・・・ｎ側電極
【図１】
0004292600.tif 000003
【図２】
0004292600.tif 000004