[发明专利]氮化物半导体发光器件

说明书

本申请为1995年12月4日提交的中国专利申请95117565.3(分案申请号：200510126712.9)的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件，诸如发光二极管(LED)或激光二极管(LD)，特别涉及一种具有由所有氮化物半导体材料形成半导体结构的发光器件。 

背景技术

作为用于发光器件，诸如希望发射从紫外光到红光范围光的LED或LD器件的材料，众所周知为氮化物半导体材料(In_xAl_yGa_1-x-yN；0≤X，0≤Y，X+Y≤1)，并且兰光和兰绿光LED已实际用于例如显示器或信号器中。 

诸如由氮化物半导体材料形成的兰光LED或兰绿光LED和目前实际使用的发光器光具有双异质结构，这种发光器件基本构造是这样的，由n型GaN组成的n-型接触层，由n-型AlGaN组成的n-型覆盖层，由n-型InGaN组成的n-型有源层，由p型AlGaN组成的p-型覆盖层，由p-型AlGaN组成的p-型覆盖层以及由p-型GaN组成的p-型接触层，按上述的次序，层叠在由例如兰宝石制作的衬底上而制成。该有源层掺以施主杂质，比如Si或G，和/或掺以受主杂质，比如Mn或Mg。LED器件的光发射波长可以通过改变有源层的InGaN组份中的In含量，或改变掺入有源区杂质的种类而从紫外光区变到红光区。目前实际应用的LED是一种发射波长为510nm以下的LED，它的有源层掺以施主和受主两种杂质。该LED还具有处于衬底与n-型接触层之间的例如由GaN或AlN所形成的缓冲层。 

另一方面，迄今为止，对LD器件的结构已有许多建议。举例说，未审查的日本专利申请公开(KoKai)6-21511揭示了一种分离约束型LD，该LD具有一种这样的结构，其中把由InGaN组成的有源层且厚度不超过100埃，插在n-型GaN层和p-型GaN层之间，所得的复合结构还进一步夹在一n-型AlGaN层和一p-型AlGaN层之间。两个AlGaN层起一种光约束层的作用。 

通过如上所述的LED器件内的双异质结构的实现，已可以提高发光输出，因而使LED器件实际被使用。然而，由于此种LED器件利用掺以杂质的InGaN层作为有源层，这种LED器件带有一种缺点，即其发射光谱的半带宽不可避免地变宽，例如，装着具有宽的半带宽度发光谱的LED器件的全彩色显示器会呈现出一种稍带白的发射光，从而使其色彩再现区域变窄。 

至于LD器件，在包括由，如在上述的未审查日本专利申请公开6-21511号所描述的非掺杂InGaN形成的有源层的双异质结构中，理论上可以实现激光振荡，但是，这种双异质结构仍不能获得激光振荡。人们希望通过把有源层变成如这份专利申请公开所描述的一种量子阱结构而大大提高发射输出。但是，在LD器件可以实际应用之前，还有许多问题有待解决，诸如光学谐振面或光学约束层的制备等问题。 

为了实用LD器件，其有源层要呈现一种尖锐且强烈的能带到能带发射。即使LED器件，也可以获得窄半带宽的发射谱，这要以能够实现能带到能带发射为条件。然而，常规LED器件的有源层厚度相当厚，即0.1到0.2μm，因此在AlGaN层上异质外还生长的InGaN厚度就已超过临界厚度，所以不可能以常规的LED器件去实现坚锐且强烈的能带到能带发射。即不能实现激光振荡。同时，如果为上述未审查的日本专利申请6-21511所示那样使有1元层大大变薄，从而使LED器件形成量子阱结构，有可能获得强的带一带发射。可是，如果要使有源层的厚度变薄，则对光的约束作用会变成不足，于是使其无法实现激光振荡。 

发明内容

所以，本发明的第一个目的是提供一种能产生优良激光振荡的氮 化物半导体发光器件。 

本发明的第二个目的是提供一种能呈现出提高发射输出的氮化物半导体发光器件。 

从下面的详细描述将使这些和其他目的变得更清楚，根据本发明的该氮化物半导体发光器件包括： 

一个量子阱结构的有源层，该有源层由含有铟和镓的氮化物半导体构成，并设置在一个n型氮化物半导体层和一个P型半导体层之间； 

所述n型氮化物半导体层含有第一n型覆盖层和第二n型覆盖层，所述第一n型覆盖层由含有铟和镓的n型氮化物半导体或n型GaN构成，所述第二n型覆盖层的带隙大于所述第一n型覆盖层的带隙； 

所述P型半导体层含有一P型覆盖层，所述P型覆盖层由含有铝和镓的P型氮化物半导体构成，并具有 至1.0μm范围内的厚度，