"極性、半極性又は非極性結晶方位にIII族窒化物合金材料を用いて作製され、pドープ導波路層、活性多重量子井戸領域、電子ブロック層及びNドープ導波路領域に分類される多重層を含む固体発光デバイスであって、前記活性多重量子井戸領域は更に多重量子井戸と障壁層を形成するための多重層と、Nドープ導波路領域に付随するバンドギャップと、前記多重層へのインジウム及び/又はアルミニウムの取り込みによって得られる障壁層とをさらに有することを特徴とする固体発光デバイス。前記Nドープ導波路領域及び前記障壁層中のインジウム及び/又はアルミニウムの量は、前記活性多重量子井戸と前記Nドープ導波路領域及び前記障壁層との間のバンドギャップの差を低減するように選択される、請求項1に記載の固体発光デバイス。前記障壁層のバンドギャップは前記活性多重量子井戸領域に隣接する前記Nドープ導波路層のバンドギャップとほぼ同じである、請求項2に記載の固体発光デバイス。前記活性多重量子井戸領域及び前記Nドープ導波路層は三元半導体合金材料InxGa1xN及びAlyGa1yN又は四元半導体合金材料AlyInxGa1yxNを用いて作製され、前記下付き文字x及びyは前記活性多重量子井戸、前記障壁層及び前記Nドープ導波路層に使用される合金組成を表す、請求項1に記載の固体発光デバイス。前記活性多重量子井戸内の合金に関する値x及びyは請求項1の固体発光デバイスが所望の範囲の波長内で発光するように選択されている、請求項4に記載の固体発光デバイス。前記障壁層及び前記導波路層内の合金に関する値x及びyは、前記活性多重量子井戸内に均一なキャリア分布を与えるように選択されている、請求項4に記載の固体発光デバイス。前記障壁層内の合金に関する値x及びyは、前記活性多重量子井戸間の均一なキャリア分布を達成して、x及びyの値がいずれもゼロである場合よりも高い注入効率を与えるように選択されている、請求項4に記載の固体発光デバイス。前記Nドープ導波路領域内の合金に関する値x及びyは、前記活性多重量子井戸間の均一なキャリア分布を達成し、組成x及びyがいずれもゼロである場合よりも高い注入効率を与えるように選択されている、請求項4に記載の固体発光デバイス。前記Nドープ導波路層内の合金に関するx及び/又はyは、前記活性多重量子井戸との格子一致によって増大する非ゼロ値の範囲にわたって漸進的に変動するように選択されている、請求項4に記載の固体発光デバイス。前記Nドープ導波路層内の合金に関するx及び/又はyは、前記活性多重量子井戸との格子一致によって増大する非ゼロ値の範囲にわたって不連続段階的に変動するように選択されている、請求項4に記載の固体発光デバイス。前記Nドープ導波路層内の合金に関する値x及び/又はyは、前記Nドープ導波路内のバンドギャップが増大する非ゼロ値の範囲にわたって漸進的に変動し、前記障壁層のバンドギャップにほぼ等しい前記活性多重量子井戸領域に隣接するバンドギャップを得るように選択されている、請求項4に記載の固体発光デバイス。前記Nドープ導波路層内の合金に関する値x及び/又はyは、前記Nドープ導波路内のバンドギャップが増大する非ゼロ値の範囲にわたって不連続段階的に変動し、障壁層のバンドギャップにほぼ等しい前記活性多重量子井戸領域に隣接するバンドギャップを得るように選択されている、請求項4に記載の固体発光デバイス。前記活性多重量子井戸は、この井戸内に均一なキャリア分布を与えるよう幅狭である、請求項1に記載の固体発光デバイス。高注入効率レーザーダイオード又は発光ダイオードデバイスとして実現される、請求項1に記載の固体発光デバイス。本発明は、限定ではなく例として添付の図面において示され、前記図面において同様の参照符号は同様の要素を示す。以下の本発明の詳細な説明において、1つの実施形態は、当該実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも1つの実施形態に包含されることを意味する。この詳細な説明の様々な場所に現れる1つの実施形態においてという表現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すとは限らない。既存のIII族窒化物発光構造は、光学的及び電気的ロスが大きいことから、活性領域を多重QWMQW設計にする必要がある。極性構造では、強力な内蔵の自発及びピエゾ分極場は、P側QWが発光を支配する各QWが不均一に分布する状態を生むDavidetal.,Carrierdistributionin0001InGaN/GaNmultiplequantumwelllight-emittingdiodes,AppliedPhysicsLetters,vol.92,pp.053502-3,2008;Liuetal.,BarriereffectonholetransportandcarrierdistributioninInGaN/GaNmultiplequantumwellvisiblelight-emittingdiodes,AppliedPhysicsLetters,vol.93,pp.021102-3,2008;及びXieetal.,OntheefficiencydroopinInGaNmultiplequantumwellbluelightemittingdiodesanditsreductionwithp-dopedquantumwellbarriers,AppliedPhysicsLetters,vol.93,pp.121107-3,2008を参照。レーザー構造において、アンダーポンピングのQWsは、そのバンド間吸収を全ロスに追加することで発振閾値を増大することができる。分極QWsの発振状態間の空間的重なりが減少すると、光学的ゲインがより小さくなり、極性レーザーの活性領域により多くのQWを必要とする。ワイドギャップIII族窒化物では透明濃度transparencyconcentrationsが本質的に高いことを考慮すると、QWの数が増えることで、極性構造における発振閾値が一層増大すると予想される。このことは、非極性又は半極性技術を極性テンプレートの代替法として魅力的なものにしている。実際には、内部分極場がない場合、フラットバンド状態に達した後、非極性活性領域のQWsはより均一に分布することから、非極性発光デバイスの閾値の方が確実に低くなるはずである。ただし、本発明では、内部分極場がない場合でも、QWのインジウム量が高い深いQWs非極性MQW構造では、広範な注入電流で同じ強力に不均一なQW分布が依然として問題になることを強調する。本明細書で示す結果は、この不均一性が極性及び非極性のいずれのテンプレートにも共通の特徴であることを実証する。この不均一性は、深いQWへのキャリア閉じ込めによって誘起され、残留QW電荷によって自己無撞着に支持される。キャリア分布の不均一性はQWの深さと共に増大し、そのため、より長波長の発光素子でより顕著になる。本発明は、導波路及び障壁層へのインジウム取り込みは、極性及び非極性のいずれのIII族窒化物発光素子においても活性QWを効果的に浅化することによってQW注入均一性を改善することを実証する。インジウム取り込みを向上する導波路層及び障壁層の最適組成は所望の発光波長に依存し、歪管理のためにアルミニウムを包含することもできる。インジウムを含まないIII族窒化物構造の場合、導波路層及び障壁層へのアルミニウム取り込みの最適レベルは、活性QWの浅化及び均一なQW注入を確実とするように維持されるべきである。現在のIII族窒化物発光デバイスの上記欠点を考慮すると、このような弱点を克服することには重大な商業的価値がある。したがって、本発明の目的は、多重量子井戸を含み、最適なインジウム及び/又はアルミニウム濃度をデバイス活性領域の導波路層及び/又は障壁層に取り込んだIII族窒化物発光デバイス構造を提供することである。III族窒化物発光デバイスの導波路及び障壁層へのインジウム及び/又はアルミニウムの最適な取り込みにより、活性QWの注入均一性を改善し、その結果構造の全体的な注入効率の向上、レーザーダイオードの閾値電流の低下及び発光ダイオードの外部効率の向上が得られる。本発明の別の目的及び利点は、添付の図面を参照しながら進む以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。インジウム及び/又はアルミニウムがその導波路層及び活性領域障壁層に取り込まれたIII族窒化物多重量子井戸MQW発光デバイスを本明細書で説明する。以下の記載では、説明の目的で、本発明の完全な理解を与えるために多数の具体的詳細を記述する。しかし、本発明を別の具体的詳細によって実施できることは当業者に明らかであろう。別の場合には、本発明を不明瞭にすることを避けるため、ブロックダイアグラムの形で構造及びデバイスを示す。図1は、本発明のIII族窒化物発光半導体デバイス100の多層断面図の例示的実施形態を示す。図1に示すように、本発明のIII族窒化物発光デバイス100の好ましい実施形態は、一般的に有機金属化学気相成長法MOCVDと呼ばれる周知のエピタキシャル成長プロセスを用いることによって窒化ガリウムGaN基板上に成長するMQW活性領域を有する半導体ダイオード構造である。液相エピタキシーLPE、分子線エピタキシーMBE、有機金属気相エピタキシーMOVPE、ハイドライド気相エピタキシーHVPE、ハイブリッド有機金属気相エピタキシーH-MOVPE又はその他の既知の結晶成長プロセスのようなその他の堆積プロセス、及び、その他の基板材料も使用することができる。発光デバイスの例示的実施形態100による発光の所望の波長及びその他の関連特性は、活性領域層に使用するIII族窒化物合金組成物InxGa1xN、AlyGa1yN及びAlyInxGa1xyN、量子井戸層の数、量子井戸層の幅、並びにMQW活性領域の量子井戸層を分離する障壁層の幅を含むがこれらに限定されない多層構造の複数の設計パラメータについて適切な値を選択することによって達成される。多層半導体構造の例示的実施形態の設計パラメータは、発光デバイス100による発光の主波長が450nmとなるように選択される。ただし、当業者は、図1の多層半導体構造の例示的実施形態の設計パラメータの選択を通じて達成できる波長よりも短い又は長い異なる波長を得るために図1の多層構造の上記パラメータを選択する方法を理解するであろう。図1に示すように、多層半導体構造100は、所望の結晶方位、すなわち極性、半極性又は非極性のいずれかを有する厚いGaN基板テンプレート160上に成長した、6×1018cm3のレベルでドープされた厚さ100nmのSiドープGaNのn-コンタクト層162を包含する。典型的なIII族窒化物デバイス構造の基板160及びn-コンタクト層162は一般的にGaNであるが、窒化インジウムガリウムInxGa1xN又は窒化アルミニウムインジウムガリウムAlyInxGa1xyN材料合金も、図1の多層半導体構造の例示的実施形態の基板160及びn-コンタクト層162に使用できる。n-コンタクト層162の上に、一般的には厚さ500nmで2×1018cm3のSiドープを有するn型AlyGa1yN/GaN超格子SLのクラッド層164を成長する。InxGa1xN及びAlyInxGa1xyN材料合金もクラッド層164に使用できる。クラッド層164の上に、一般的には1018cm3のレベルでSiドープされた厚さ100nmのn型GaN導波路層166を成長する。InxGa1xN及びAlyInxGa1xyN材料合金も導波路層166に使用できる。導波路層166の上は、InxGa1xN障壁層168によって分離されたIn02Ga08N多重QW層170を含む発光デバイス構造100の活性領域131を成長する。QW層170及び/又は障壁層168には、これらの層で所望のバンドギャップ値を実現するためにInxGa1xN又はAlyInxGa1xyN材料合金も使用できる。QW層170及び障壁層168は、発光デバイス100の最適性能を達成するためにドープ又は未ドープのいずれでもよい。QW層170及び障壁層168の厚さは、それぞれ3nm及び8nmが選択されるが、これらの層の厚さは使用される結晶方位に応じて、及び発光デバイス100の発光特性を所望の発光波長に合わせるために、増減することができる。図1の多層半導体構造の例示的実施形態において、QW層170及び障壁層168の選択された厚さ並びにQW層170に取り込まれたインジウムのx=0.2という非ゼロ値は、発光デバイス100による発光の主波長が450nmになるように選択した。図1は発光デバイス100の活性領域131が3つのQWsを含むことを示すが、使用するQWsの数は、発光デバイス100の動作特性を微調整するために増減することができる。さらに、発光デバイス100の活性領域131は、量子井戸の代わりに多数の量子細線又は量子ドットを含むこともできる。活性領域131の上には厚さ10nmのGaNスペース層172が成長しており、これはドープ又は未ドープのいずれであることもできる。スペース層172の上には厚さ15nmのAlyGa1yN電子ブロック層174が成長しており、これは通常ドーピングレベル約10×1018cm3でマグネシウムMgがpドープされている。InxGa1xN又はAlyInxGa1xyN材料合金もスペース層172及び電子ブロック層174に使用できる。電子ブロック層174は電子リーク電流を低下させるために組み込まれており、これは発光デバイス100の閾値電流及び動作温度を増大すると予想される。電子ブロック層174の上には厚さ100nmのp型GaN導波路層176が成長しており、これは通常レベル1019cm3でマグネシウムMgドープされている。導波路層176の上には厚さ400nmのp型AlyGa1yN/GaN超格子SLクラッド層178が成長しており、これは一般的にレベル1019cm3でマグネシウムMgドープされている。クラッド層178の上は厚さ50nmのp型GaN-コンタクト層179が成長しており、これは一般的にレベル1019cm3でマグネシウムMgドープされている。InxGa1xN及びAlyInxGa1xyN材料合金も導波路層176、クラッド層178、及びコンタクト層179に使用できる。多重層164-166-131-172-174-176は、光共振器又はMQW活性領域131による発光がその中に閉じ込められる発光デバイス100の光閉じ込め領域として当業者に既知である。かかる光閉じ込め構造は一般的に、レーザーダイオードデバイスの実装に必要なフィードバック又は空洞共振器型発光ダイオードデバイスにおける光循環を与えるために使用される。本発明のIII族窒化物発光デバイス構造100の予想される効果を、シミュレーションを用いて例示する。キャリア輸送シミュレーションの場合、III族窒化物デバイスモデリングについて従来のドリフト拡散近似が広く受け入れられているJ.Piprek,Optoelectronicdevices:advancedsimulationandanalysis.NewYork:Springer,2005;及びJ.Piprek,NitrideSemiconductorDevices:PrinciplesandSimulation,Berlin:Wiley-VCHVerlagGmbH,2007,p.496を参照。本発明者らのシミュレーションでは、活性QWにおけるキャリア閉じ込めの詳細なモデル化に特に注意を払った。III族窒化物QWサブバンド構造及び井戸内電荷分布は、歪誘起変形ポテンシャル及び価電子帯混合項を用いた多重バンドハミルトニアンによって自己無撞着に計算されたM.V.Kisin,ModelingoftheQuantumWellandCascadeSemiconductorLasersusing8-BandSchrodingerandPoissonEquationSystem,inCOMSOLConference2007,Newton,MA,USA,2007,pp.489-493を参照。使用したデバイスシミュレーションは、極性及び非極性テンプレートを包含する任意の結晶方位におけるIII族窒化物QW成長のモデリングを可能にするKisinetal.,ModelingofIII-NitrideQuantumWellswithArbitraryCrystallographicOrientationforNitride-BasedPhotonics,inCOMSOLConference2008,Boston,MA,USA,2008を参照。シミュレーションしたQW特性は、QWサブバンド間のキャリアの熱再分布及び内部分極場のQW内スクリーニングを考慮に入れるKisinetal.,OpticalcharacteristicsofIII-nitridequantumwellswithdifferentcrystallographicorientations,JournalofAppliedPhysics,vol.105,pp.013112-5,2009;及びKisinetal.,OptimumquantumwellwidthforIII-nitridenonpolarandsemipolarlaserdiodes,AppliedPhysicsLetters,vol.94,pp.021108-3,2009を参照。次いで、COMSOLベースのプログラミングにより、QW閉じ込めエネルギー準位、サブバンド状態密度DOSパラメータ、スクリーニングされた分極場及びQW発光再結合率の注入依存性を、輸送モデリングに自己無撞着に組み込むことができる。Kisinetal.,SoftwarePackageforModelingIII-NitrideQuantum-WellLaserDiodesandLightEmittingDevices,inCOMSOLConference2009,Boston,MA,USA,2009を参照。具体的には、モデル化されたベンチマークデバイス構造である極性C-1及び非極性M-1は、非極性及び極性結晶方位についてそれぞれ幅3nm及び2.5nmの3層In02Ga080NQWと、各々幅8nmの2層のnドープGaN障壁と、上記のMQW層を幅15nmのAl015Ga085NのPドープ電子ブロック層EBLから分離する幅10nmの未ドープGaNスペーサ層とを含む。MQW活性領域は100nmのNドープ及びPドープGaN導波路層で挟まれる。モデル化のためのすべての微視的パラメータは、同じ出典から抽出したVurgaftmanetal.,Electronbandstructureparameters,inNitridesemiconductordevices:Principlesandsimulation,J.Piprek,Ed.:Wiley,NewYork,2007,pp.13-48]を参照が、InGaN基本バンドギャップボーイング係数の2.8eVという高い値は例外で、Moretetal.,Optical,structuralinvestigationsandband-gapbowingparameterofGaInNalloys,JournalofCrystalGrowth,vol.311,pp.2795-2797,2009を参照より採用した。荷電子帯対伝導帯のバンドオフセット比はすべての界面で3:7である。モデル化されたすべてのデバイス構造について、GaN導波路材料の格子に適合するためにQW層が弾性的に歪んだ状態で活性領域のシュードモルフィック成長を仮定した。受け入れられた特定の材料パラメータ値はいずれも、モデリング結果にとって決定的ではない。本モデリングで実証されたQW分布の不均一性は、活性領域内の深いQWsの存在から排他的に生じ、これは長波長III族窒化物発光素子すべてに特徴的な特性である。図1に示す実質的に同じ多重層構造を有する4つの発光デバイス構造は、本発明の効果を実証するために比較の目的でモデル化された。第1の発光デバイス構造C-1と呼ぶはc面極性結晶方位上に成長すると仮定したが、第2、第3及び第4のデバイス構造M-1、M-2、及びM-3と呼ぶは、m面非極性結晶方位上に成長すると仮定した。発光デバイス構造のレイアウトC-1及びM-1を、導波路及び障壁層にインジウムを取り込んだ本発明の発光デバイス構造M-2及びM-3と比較した表1参照。c面極性及びm面非極性で成長したMQWsのサブバンド構造及び発光特性の詳細な比較は、Kisinetal.,OpticalcharacteristicsofIII-nitridequantumwellswithdifferentcrystallographicorientations,JournalofAppliedPhysics,vol.105,pp.013112-5,2009;及びKisinetal.,OptimumquantumwellwidthforIII-nitridenonpolarandsemipolarlaserdiodes,AppliedPhysicsLetters,vol.94,pp.021108-3,2009を参照に記載されている。微視的モデリングで得られた、閉じ込めエネルギー準位、サブバンド状態密度DOS、発光再結合率、及びスクリーニングされた分極場のMQW注入レベルへの依存性を、COMSOLプログラム間データ補間手法による輸送モデリングに用い、MQW分布動力学の現実的なシミュレーションを確実とした。極性C-1及び非極性M-1、M-2、及びM-3デバイス構造について、QWパラメータの一部を表1に示す。モデリングに用いた有効なバルクパラメータには、発光定数B=0.2×1010cm3/s、キャリア非発光SRH再結合寿命te=10ns及びth=20ns、並びにオージェ再結合係数C=1030cm6/sがある。これらの値は、一般的な実験的推定値にきわめて近いZhangetal.,DirectmeasurementofAugerrecombinationinIn0.1Ga0.9N/GaNquantumwellsanditsimpactontheefficiencyofIn0.1Ga0.9N/GaNmultiplequantumwelllightemittingdiodes,AppliedPhysicsLetters,vol.95,pp.201108-3,2009を参照。ここでも、上記パラメータはいずれも、本発明の効果の実現にとって決定的ではなく、深いIII族窒化物MQWにおける強力なキャリア閉じ込めによって主に決定されることは強調されるべきである。図2は、1.5kA/cm2という高い注入レベルで計算されたベンチマークデバイス構造C-1及びM-1における活性領域バンドプロファイルの比較である。このような高い注入レベルでも、非極性構造M1ではフラットバンド状態が達成されないことは重要である。これは、井戸間のポテンシャル障壁の分極及び分極に誘起されるポテンシャルポケットにおけるEBL両側での強力なキャリア蓄積といった極性構造C1に典型的な逆の特徴がデバイス構造M-1に不在であるという事実にもかかわらずである。その代わり、最もN側のQWのマイナス残留電荷による強力なクーロン障壁は、非極性構造の活性領域で強力な内部場を与える非極性構造M-1に特徴的である;図2の構造M-1を参照。ほぼ同じ注入レベルでは、非極性構造M-1の活性領域における内部場は、極性構造C-1におけるそれにほぼ匹敵する。非極性構造M-1の活性領域における内部場は、QW1マイナスと表示される最もN側の量子井戸とQW3プラスと表示される最もP側の量子井戸との反対の電荷によって支持される:図3を参照。極性構造C1においてQWの電荷は反対であることに注意する。QWは、強力なキャリアオーバーフローが作用したときの非常に高い注入電流密度でも荷電状態を保つ。オーバーフローが蓄積したときの注入レベルの典型的な値は、極性構造C-1では約1kA/cm2、非極性構造M-1では15kA/cm2である。極性構造C-1の方が特性に劣ることは、EBL境界における電荷蓄積によるEBL分解によって説明される;図1を参照。EBLのない両構造のモデリングは、キャリアオーバーフローは活性領域で観察されたバンドプロファイルの屈曲と無関係であることを裏付ける。非EBL構造ではリークはより低い注入で始まるが、所与の電流密度に対する活性領域内蔵電場は事実上同じままである。MQW分布は本来、注入レベルすなわち、電気的バイアスの増大とともに収束する傾向がある。図4は、極性構造C-1においてかかる収束が約10A/cm2という低注入レベルで始まることを示すが、最もP側のQW3の相対的分布は、10kA/cm2を超える非常に高い注入レベルまで優勢である。非極性構造M1では、QW分布の不均一性はより幅広い注入電流において際立って強い状態を保ち、最もN側のQW1によって支配される。QWの幅及び組成が異なるQW構造のモデリングの結果、QW分布の不均一性を引き起こす最も重要な要因は、電子及び正孔QWの深さであることが明らかになった。QW内スクリーニングの詳細、サブバンド間キャリア再分布、発光及び非発光再結合率、層ドープの変動及びキャリア移動度は、その次に重要な要因であること判明した。本発明者らのモデリングは、MQW深さが正孔で100meV、電子で200meVを超えた時に十分なキャリア閉じ込めが起きた状態で、本発明のベンチマークレイアウトC-1及びM-1の活性領域MQWは常に不均一に分布していることを示す。バンドオフセット比を変えることで、より強い正孔閉じ込め及び/又はより弱い電子閉じ込めはP側QWの分布を支配的にするのに対し、より強い電子閉じ込め及び/又はより弱い正孔閉じ込めは最もN側のQWを支配的にすることも前記モデリングからわかる。モデリング結果は、残留MQW電荷の自己無撞着性作用によって容易に説明できる。極性構造C-1では、内部分極場の影響により、MQWは効果的に浅く、導波路層への電子の熱的流出はより効率的である。これは、その後のp側QWに向かう電子のドリフト拡散輸送を促進するが、極性構造における正孔注入はEBLによって強く制約される;図2C-1参照。スペーサとEBLとの界面における強力な電子蓄積も、P側QWの優勢を支持する。同じ組成の非極性構造では、MQWsが効果的に深い。これは、導波路への電子流出を抑制し、P側QWへの電子ドリフトを防止する。他方で、非極性EBLを通る正孔注入はより効率的である;図2M-1参照。これは、前記構造を通ってマイナスに荷電したN側QWに向かう正孔輸送を促進し、その分布を増強する。しかし、非常に高い注入レベルでは、導波路を通る電子輸送は十分になり、P側MQWが再度優勢となる。キャリア閉じ込めに影響する活性領域設計の特徴もMQW分布の不均一性に影響する。たとえば、非極性構造において、より幅広のQWの使用は、光モード閉じ込めを向上し、より長波長の発光を可能にするが、同時に、構造は不均一なQW注入の影響を受けやすくなる。本発明者らのモデリングは、本発明の好ましい実施形態に従ってインジウムを導波路及び/又は障壁層に取り込むことによってMQW深さ及びキャリア閉じ込めを低減するよう効果的に作用して、不均一な注入の欠点を補償できることを示す。図5は、本発明のIII族窒化物発光デバイス100の好ましい実施形態の公称エネルギーバンドプロファイル電気的バイアス及び空間電荷電場なしを示す。図5に例証されるように、インジウムを発光構造導波路層及び障壁層に取り込むことで、より浅い量子井戸の実現が確実となる。より浅いQWの実現により、本発明の発光デバイス構造100が非極性結晶方位に実装されたときに、そのMQW内で均一な電荷キャリア分布を実現することができ、その結果、注入効率の向上、及びレーザーダイオードにおける発振閾値の低下を実現できる。図6は、本発明の発光デバイス100の非極性構造M-2及びM-3の導波路及び障壁層へのインジウム取り込みの影響を示し、ここでN-導波路及び障壁層へのインジウム取り込み率は5M-2及び10M-3である。構造M-2及びM-3における活性MQW間の電荷キャリア電子及び正孔の均一分布が、構造の注入効率向上及び発光デバイスの光学的出力の向上を与えることに注目することも重要である。同じ傾向に従い、より幅狭のQW幅を使用することでも、MQW分布の均一性を改善することができる。QWが幅広いほどキャリア閉じ込めが強く、キャリアエネルギー準位がより深くなる。反対に、狭いQWは効果的に浅く、狭いQWへのキャリア閉じ込めは弱い。したがって、幅狭のQWの使用は、活性QWの均一分布の達成を目的とした導波路層へのインジウム取り込みを補完する。ただし、QWの幅には、QW分布の均一性と浅いQWの熱的非占有との間の相殺がある。III族窒化物発光MQW構造の最適な幅は5nmを超えないことが望ましいKisinetal.,OptimumquantumwellwidthforIII-nitridenonpolarandsemipolarlaserdiodes,AppliedPhysicsLetters,vol.94,pp.021108-3,2009を参照。QWの幅狭化は非極性構造の方が有効であり、極性QWでは、内部分極場の影響により、有効なQW幅がすでに公称値よりも小さく、それに対応してキャリア閉じ込めが弱いことを指摘しておいた方がよいであろう。たとえば、本発明者らのモデリングは、QW幅を2nmに変えても構造C-1の相対的QW分布に顕著な変化は何も生じないが、構造M-1における同様のQW幅の変化は、100A/cm2というはるかに低い注入レベルでMQW分布の収束をもたらすことを示す。本発明のIII族窒化物発光デバイス100の主な特徴の1つ、すなわち、導波路層166へのインジウム取り込みのさらなる利点は、かかる特徴はMQW層170へのインジウム摂取より高レベルのインジウム取り込みを意味するの向上を促進することである。表1のデバイス構造C-1のような典型的なIII族窒化物発光デバイスにおいて、導波路層166へのインジウム取り込みなしxの値がゼロであることを意味するから第1の量子井戸層QW-1170のインジウムの有限比xへの遷移は、MQW170への所望の取り込み比率xにおける有効かつ均一なインジウム取り込みを妨げるのに十分な、前記2層間での有意な格子不一致を引き起こす可能性がある。かかる影響はMQW内の高いインジウムレベルの取り込みを妨げることが知られており、これはIII族窒化物発光デバイスからのより長波長の発光の実現を妨げると予想される。上述の注入効率向上を達成するという利点に加えて、導波路層166へのインジウム取り込みは、導波路層とQW-1層170との間の結晶格子不一致を低減すると考えられ、その結果本発明のIII族窒化物発光デバイス100のMQW層170へのより高比率xでの有効かつ均一なインジウム取り込みを促進すると考えられる。したがって、MQW層170へのインジウム取り込みの高比率xの実現は導波路層166へのインジウム取り込みによって促進され、図5に例証するように、それによって後者は、導波路層166の上下でのインジウムの比率xの漸進的な又は段階的で不連続な増大として達成される。要約すると、数値的シミュレーション及びモデリングを通じて、デバイス構造の導波路/障壁層にインジウムが取り込まれたインジウム取り込み比率xがゼロではないことを意味する本発明の発光デバイス構造は電荷キャリア分布均一性を改善し、これが後にIII族窒化物発光デバイスの高注入効率及び低閾値の実現に繋がることが示された。上記の詳細な説明において、本発明を、その具体的実施形態を参照して説明した。しかし、本発明に対して様々な修正及び変更を、本発明のより広い趣旨及び範囲から逸脱せずに実施できることは明らかである。したがって、設計詳細図及び図面は、制限的ではなく例示的なものとみなすべきである。本発明の一部を好ましい実施形態としての上記の実施とは異なって実施してもよいことを当業者は理解するであろう。例えば、当業者は、本発明の導波路及び障壁層に最適なインジウム及び/又はアルミニウムが取り込まれた多重量子井戸を含むIII族窒化物発光デバイス構造を、量子井戸の数、量子井戸の幅、障壁の幅、導波路層のインジウム及び/又はアルミニウム取り込み比率、障壁層のインジウム比率及び/又はアルミニウム取り込み比率、電子ブロック層EBLの組成、pドープ及びnドープ層のドーピングレベル並びにデバイスの導波路及びクラッド層の厚さを様々に変えて実施できることを理解するであろう。上記の記載で、例示的実施形態は所望の結果を達成するために合金の主成分としてインジウムを使用したことに注意すべきである。この選択は、主として所望の波長の光を発光するためのものであった。しかし、本発明は、少なくとも赤外から紫外までの範囲を発光する発光デバイスに使用してもよいことに注意する。したがって、特に青から紫外については、所望のバンドギャップを得るためにアルミニウムを主成分としてもよい。このように一般的に、本発明の実施形態はIII族窒化物合金InxGa1xN、AlyGa1yN及び/又はAlyInxGa1xyNを使用し、これらの合金の最も一般な式で与えられるx及び/又はyはゼロであってもよい。本発明のデバイスの比較性能を、Nドープ導波路及び障壁層にAlyInxGa1xyN式中x及び/又はyはゼロではないを用いた発光デバイスの性能を、x及びyがいずれもゼロである対応する発光デバイスの性能と比較することによって明らかにした。その際、Nドープ導波路のバンドギャップは、x及びyがゼロ値すなわちGaNから活性多重量子井戸領域に隣接するx及びyのいずれか又は両方がゼロではないAlyInxGa1xyNまで漸進的又は段階的に変化すると考えられる。これに関連して、図5より、N型導波路のバンドギャップは好ましくは多重量子井戸領域の障壁層のバンドギャップとほぼ同じであるように思われるかもしれないが、一般的にこれは本発明の制限ではない。当業者はさらに、本発明の上記の実施形態の詳細にその基本となる原則及び教示から逸脱することなく多くの変更を加えることができることを理解するであろう。したがって、本発明の範囲は以下の請求項によってのみ決定される。"