[发明专利]III族氮化物半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及抑制驱动电压增加和表现出改善的发光性能的III族氮化物半导体发光器件。

背景技术

迄今为止，已知各种已知的III族氮化物半导体发光器件，其中的一些公开在日本专利申请公开(kokai)H11-191639和2007-180499中。日本专利申请公开(kokai)H11-191639公开了一种III族氮化物半导体发光器件，其具有其中发光层堆叠在n型层上的结构，即与发光层接合的第三层、与第三层接合的第二层和与第二层接合的第一层的结构。第二层具有由两层(AlGaN层和GaN层)形成的超晶格结构或由两层(AlGaN层和InGaN层)形成的超晶格结构，并且第三层的杂质浓度低于第二层的杂质浓度。器件的这种结构使驱动电压减小。

日本专利申请公开(kokai)2007-180499公开了一种III族氮化物半导体发光器件，其包括：衬底、在其上形成n电极的n型半导体层、以及设置在所述衬底和所述n型半导体层之间并具有由A1GaN、GaN和InGaN形成的周期性结构的中间层。该中间层改善用作电流路径并且在其上形成n电极的n型半导体层的结晶度，由此改善器件的可靠性。在该器件中，利用中间层的周期性结构，使得在设置于中间层下方的层中产生的螺旋位错进入设置于中间层上方的层中的传播受到阻挡。器件的这种结构改善了设置于中间层上方的层的结晶度，由此改善了发光性能、反向击穿电压和静电击穿电压。

然而，如日本专利申请公开(kokai)H11-191639所述，当与发光层并不直接接合的第二层具有由AlGaN和GaN层形成的超晶格结构或由AlGaN和InGaN层形成的超晶格结构时，无法获得驱动电压的减小。此外，因为AlGaN层用作电子的屏障，所以对于电子的阻挡没有减小，并且在发光层中的空穴限制没有得到改善。在日本专利申请公开(kokai)2007-180499所公开的器件中，发光层表现出改善的结晶度，但是无法实现将空穴限制在发光层中，并且对于电子的阻挡没有减小。因此，这些常规器件无法同时实现驱动电压的减小和发光性能的改善。

发明内容

完成本发明以用于解决该问题。本发明的一个目的是通过将空穴有效限制在发光层中而不引起对于电子阻挡的增加，来改善发光性能而不增加驱动电压。

在本发明的第一方面，提供一种III族氮化物半导体发光器件，其至少包括：n型层侧覆层、发光层和p型层侧覆层，所述层均由III族氮化物半导体形成，其中所述n型层覆层为具有包括In_yGa_1-yN(0＜y＜1)层、Al_xGa_1-xN(0＜x＜1)层和GaN层的周期性结构的超晶格层。在本发明的第一方面中，所述超晶格层的初始层或最终层可为In_yGa_1-yN(0＜y＜1)层、Al_xGa_1-xN(0＜x＜1)层和GaN层中的任意其一。初始层(即最远离发光层的层)不是必须为In_yGa_1-yN(0＜y＜1)层，最终层(即最邻近发光层的层)不是必须为GaN层。超晶格层可具有由层单元形成的周期性结构，每个所述层单元包括In_yGa_1-yN(0＜y＜1)层、Al_xGa_1-xN(0＜x＜1)层和GaN层，其以此次序朝向发光层堆叠，其中周期性结构的初始层可为这些半导体层中的任意其一。或者，所述超晶格层可具有由层单元形成的周期性结构，每个所述层单元包括In_yGa_1-yN(0＜y＜1)层、GaN层和Al_xGa_1-xN(0＜x＜1)层，其以此次序朝向发光层堆叠，其中周期性结构的初始层可为这些半导体层中的任意其一。周期性结构的一个层单元的初始层(即最远离发光层的层)可为In_yGa_1-yN(0＜y＜1)层、Al_xGa_1-xN(0＜x＜1)层和GaN层中的任意其一，并且不是必须为In_yGa_1-yN(0＜y＜1)层。

在本发明的半导体发光器件中，通常在n型覆层下方设置用于形成n电极的n型接触层，并且在p型层侧覆层上方设置用于形成p电极的p型接触层。本发明的半导体发光器件可包括除了上述层之外的层。发光层可具有单量子阱结构或多量子阱结构。