[发明专利]半导体发光器件和氮化物半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件和一种氮化物半导体发光器件，具体地，涉及一种半导体发光器件和一种氮化物半导体发光器件，其能够抑制有源层结晶度恶化并且具有高发光效率和高电流密度。

背景技术

常规氮化物半导体发光器件的结构通常是在衬底上顺序层叠n型氮化物半导体层、n型或未掺杂的氮化物半导体有源层和p型氮化物半导体层的结构。

在具有此结构的氮化物半导体发光器件中，由于氮化物半导体有源层是n型的并且电子的有效质量小于空穴的有效质量，在高电流密度下氮化物半导体有源层中的空穴浓度与电子浓度相比变得非常小。因此，由于过多的电子到达p型氮化物半导体层的区域并且以一定的比例与p型氮化物半导体层的区域中的空穴复合，其中电子在氮化物半导体有源层的区域中不能被忽略，所以就带来了氮化物半导体发光器件的发光效率降低的问题。

因此，在日本专利特开公报2004-064080号中，提出了一种氮化物半导体发光器件，在其中至少一个氮化物半导体有源层形成为p型。

发明内容

然而，半导体中p型杂质的激活能十分大。例如，在氮化物半导体中一般作为p型杂质的Mg的激活能为约200meV，它是n型杂质的激活能的大约10倍。

因此，为了在日本专利特开公报2004-064080中描述的氮化物半导体发光器件的氮化物半导体有源层中获得期望的p型载流子浓度，因为必须以p型载流子的大约100倍掺杂p型杂质，所以掺杂高浓度的p型杂质引发了氮化物半导体有源层的结晶度恶化的问题。

此外，在日本专利特开公报2004-064080中描述的氮化物半导体发光器件中氮化物半导体有源层的多重量子阱结构的阱层中使用InGaN层的情况下，因为In极高的蒸汽压导致必须在低温下形成该InGaN层，所以很难在此低温下将该阱层激活为p型。

本发明的一个目的是提供一种半导体发光器件和一种氮化物半导体发光器件，其能够抑制有源层的结晶度恶化并具有高发光效率和高电流密度。

在发明中，“发光效率”指外部量子效率，其是内部量子效率、注入效率和光发出效率的乘积。这里，内部量子效率指有源层中产生的光子数量与注入到有源层中的电子数量的比例，注入效率指有源层中空穴和电子的复合数量与器件中空穴和电子的复合总量的比例，光发出效率指发出到器件外的光子数量与有源层产生的光子数量的比例。

本发明涉及一种半导体发光器件，其包括n型半导体层、有源层、n型半导体层与有源层之间的第一p型半导体层以及在有源层的第一p型半导体层侧的相反侧上的第二p型半导体层。

此外，本发明涉及一种氮化物半导体发光器件，其包括n型氮化物半导体层、氮化物半导体有源层、在n型半导体层与氮化物半导体有源层之间的第一p型氮化物半导体层以及在氮化物半导体有源层的第一p型氮化物半导体层侧的相反侧上的第二p型氮化物半导体层。

本发明的氮化物半导体发光器件优选地包括GaN层或InGaN层，其布置为与第一p型氮化物半导体层接触。

在本发明的氮化物半导体发光器件中，第一p型氮化物半导体层优选地包括含有Al的氮化物半导体层。

在本发明的氮化物半导体发光器件中，第一p型氮化物半导体层中含有的Al原子的数量与Al、Ga和In原子的总量的比例优选为0.05至0.5。

在本发明的氮化物半导体发光器件中，不含p型杂质的氮化物半导体层位于第一p型氮化物半导体层与氮化物半导体有源层之间。

在本发明的氮化物半导体发光器件中，第一p型氮化物半导体层中的p型杂质的原子浓度优选为5×10¹⁹/cm³或更小。

在本发明的氮化物半导体发光器件中，氮化物半导体有源层中的p型杂质的原子浓度优选为1×10¹⁹/cm³或更小。

在本发明的氮化物半导体发光器件中，氮化物半导体有源层优选为未掺杂。

在本发明的氮化物半导体发光器件中，第二p型氮化物半导体层优选地包括p型InGaN层。

在本发明的氮化物半导体发光器件中，p型InGaN层中的In原子的数量与In和Ga原子的总量的比例优选为0.1或更小。

在本发明的氮化物半导体发光器件中，氮化物半导体有源层优选为具有2个或更多阱的多重量子阱结构。

在本描述中，Al表示铝，Ga表示镓，In表示铟以及N表示氮。

在本发明中，p型杂质的原子浓度和n型杂质的原子浓度中的每个都能够采用例如SIMS(次级离子质谱法)的方法进行定量计算。