发光元件制造技术

本公开的发光元件具备：GaN基板(11)；被形成在GaN基板(11)上的、由n型的InxGa1‑xN(0＜x≤1)构成的第一失真校正层(12)；以及被形成在第一失真校正层(12)上的、由n型的In1‑a‑bGaaAlbN构成的、且具有(a/0.98)+(b/0.8)≥1、(a/1.02)+(b/0.85)≤1以及(a/1.03)+(b/0.68)≥1的关系的第一低折射率层(13)。而且，还具备：被形成在第一低折射率层(13)上的、由n型的AlzGa1‑zN(0.03≤z≤0.06)构成的、且折射率比第一低折射率层(13)高的第一包覆层(14)；以及被形成在第一包覆层(14)上的激活层(16)。

Luminescent element

The disclosed light emitting element is provided with an GaN substrate (11); GaN is formed on the substrate (11) on the n InxGa1, by xN (0 < x < 1) constitute the first distortion correction layer (12); and is formed in the first layer (12) on the distortion correction and structure by n In1 a bGaaAlbN, and (a/0.98) + (b/0.8) = 1, (a/1.02) + (b/0.85) = 1, (a/1.03) + (b/0.68) more than 1 of the first low refractive rate relationship layer (13). But, also has is formed in the first low refractive index layer (13) on the n AlzGa1, by zN (z = 0.03 ~ 0.06), and a refractive index than the first low refractive index layer (13) of the first coating layer (14); and is formed in the first coating layer (14) the active layer (16).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光元件
本公开涉及，高功率的光源，尤其涉及由氮化物半导体构成的发光元件。
技术介绍
以往，作为用于高效率地获得大画面的图像的一个形态，广泛地利用作为投射型图像显示装置的投影机，其对形成与影像信号对应的图像的小型液晶面板等的空间光调制元件，由来自电灯等的光源的光进行照明，通过投射透镜将其光学图像放大并投射在屏幕上。在这些投影机等的投射型图像显示装置中，一般由以可见光的波长带能够获得高发光效率的超高压水银灯构成光源。对此，最近，对投影机的光源不利用高压水银灯，而利用作为半导体元件的LED(LightEmittingDiode)。LED投影机具有的特征是，消耗电力低，静音性高，灯寿命长，主体尺寸也成为小型。然而，LED利用作为发光层的激活层的自然放出光，因此，亮度并不充分。因此，如下的激光投影机被关注，即，在光源中由能够进行瓦特级(即1W以上)的大功率的半导体激光器使荧光体激励，从而在可见光区域能够获得充分的亮度。利用了以In1-x-yGaxAlyN(0≤x≤1，0≤y≤1)的一般公式表示的氮化物系材料的半导体激光器(氮化物系半导体激光器)，能够发出可见光至紫外光，合适于所述激光投影机的光源。例如，若由氮化物系半导体激光器形成蓝色、绿光的光源，将利用了AlGaInP系材料的激光器设为红色光源，则能够实现小型低消耗电力的激光投影机。在此，对于用于投影机光源的半导体激光器，不仅需要瓦特级的大功率工作，还在50℃以上的高温工作时需要10000小时以上的长期工作。对此，例如，在图11示出的专利文献1涉及的以往的专利技术中公开，与振荡波长430nm带的氮化物系蓝色激光有关的技术(第一现有技术)。在该以往的专利技术中，在GaN基板101上，在由Al0.05Ga0.95N缓冲层102、n型接触层103、裂缝防止层104、n型包覆层105、n型光导层106、n侧第一氮化物半导体层131b、多量子阱激活层107、p型电子限制层108、p侧第一氮化物半导体层131a、p型光导层109、p型包覆层110、以及p型接触层111构成的层叠结构形成脊条，从而在振荡波长448nm获得激光振荡。n型接触层103，由Si掺杂Al0.05Ga0.95N构成。裂缝防止层104，由In0.06Ga0.94N构成，厚度为0.15μm。n型包覆层105是，由厚度2.5nm的非掺杂Al0.05Ga0.95N和厚度2.5nm的Si掺杂GaN的组合反复200次的超晶格。n型光导层106，由非掺杂的GaN构成，厚度为0.1μm。n侧第一氮化物半导体层131b，由厚度50nm的Si掺杂的In0.05Ga0.95N构成。多量子阱激活层107，由厚度13nm的非掺杂的In0.05Ga0.95N的障壁层的三层和非掺杂的In0.32Ga0.68N所构成的厚度2.5nm的阱层的两层构成。p型电子限制层108，由厚度10nm的Mg掺杂Al0.3Ga0.7N层构成。p侧第一氮化物半导体层131a，由厚度50nm的Mg掺杂In0.05Ga0.95N层构成。p型光导层109，由厚度0.15μm的非掺杂的GaN构成。p型包覆层110是，由厚度2.5nm的非掺杂Al0.05Ga0.95N和厚度2.5nm的Mg掺杂GaN的组合反复90次的厚度0.45μm的超晶格。p型接触层111，由厚度15nm的Mg掺杂的p型GaN层构成。在图11示出的以往结构中，由n型包覆层105和p型包覆层110，进行向多量子阱激活层的垂直方向(在本申请中，将基板的法线方向称为垂直方向。并且，将与激光谐振器端面平行且与基板的法线方向垂直的方向称为水平方向。)的光限制，由形成在p型包覆层110的脊进行水平方向的光限制，从而能够进行激光振荡。并且，在以往的专利技术中，通过在p型电子限制层108与p型包覆层110之间具备的、由厚度50nm的Mg掺杂In0.05Ga0.95N层构成的第一氮化物半导体层131a、以及由厚度0.15μm的非掺杂的GaN构成的p型光导层109，提高光分布的向激活层的垂直方向的光限制率。并且，通过p型电子限制层108，减少注入到激活层的电子向p型包覆层漏出的载子溢流。在该结构中，在量子阱激活层利用两层的厚度2.5nm、In组成0.32的InGaN阱层，从而实现试图温度特性的提高和激光振荡阈值电流值的减少的波长448nm的蓝色激光。而且，以下，会有将3元混晶的AlxGa1-xN(0＜x＜1)记载为AlGaN，将InyGa1-yN(0＜y＜1)记载为InGaN，将4元混晶的InyAlxGa1-x-yN(0＜x＜1，0＜y＜1)记载为InAlGaN的情况。(现有技术文献)(专利文献)专利文献1：日本特开2002-270971号公报专利文献2：日本特开2006-165453号公报用于投影机光源的半导体激光器元件，不仅需要瓦特级的大功率工作，还在50℃以上的高温工作时需要10000小时以上的长期工作。因此，需要实现在波长445nm带的蓝色域、以及波长530nm带的绿色域，能够进行高温、高功率工作的半导体激光器。在此，随着振荡波长从405nm的蓝紫色域长波长化为530nm的蓝色域，在激活层广泛地利用的InGaN层、与在包覆层广泛地利用的AlGaN层的折射率差变小。因此，在包覆层利用了AlGaN材料的氮化物系激光器中存在的课题是，相对于波长405nm带的蓝紫色激光，长波长的振荡波长445nm带的蓝色激光，、更长波长的振荡波长530nm带的绿色激光那样的、波长长的振荡波长域的氮化物激光器，垂直方向的光限制变小。为了解决该课题，将用于包覆层的AlGaN层的Al组成设为0.1以上那样高即可，但是，在此情况下，AlGaN层和用于激活层的InGaN层的热膨胀系数的差变大，导致发生裂缝以及晶格缺陷。
技术实现思路
本公开，为了解决所述课题，本公开的目的在于实现，在波长445nm带的激光中，在为了抑制裂缝的发生而利用了InGaN缓冲层的结构中，能够抑制ΔN的降低、光限制系数的降低的激光器。为了解决所述课题，本公开的发光元件，具备：GaN基板；第一失真校正层，被形成在GaN基板上，由第一导电型的InxGa1-xN(0.01≤x≤0.03)构成；第一低折射率层，被形成在第一失真校正层上，由第一导电型的In1-a-bGaaAlbN构成，并且，具有(a/0.98)+(b/0.8)≥1、(a/1.02)+(b/0.85)≤1、(a/1.03)+(b/0.68)≥1的关系；第一包覆层，被形成在第一低折射率层上，由第一导电型的AlzGa1-zN(0.03≤z≤0.06)构成，并且，折射率比第一低折射率层高；以及激活层，被形成在第一包覆层上。在所述结构中，具有(a/0.98)+(b/0.8)≥1，(a/1.02)+(b/0.85)≤1，(a/1.03)+(b/0.68)≥1的关系，据此，由第一导电型的In1-a-bGaaAlbN构成的第一低折射率层，折射率比Al组成为0.06的AlGaN低，并且，能够使GaN与晶格常数的差，比Al组成为0.1的AlGaN与GaN之间的晶格常数的差小。进而，将由第一导电型的AlzGa1-zN构成的第一包覆层的Al组成z的范围设为，0.03≤z≤0.06，从而能够使第一低折射率层的折射率，比第一包覆层的折射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光元件，具备：GaN基板；第一失真校正层，被形成在所述GaN基板上，由第一导电型的InxGa1‑xN构成，其中，0＜x≤1；第一低折射率层，被形成在所述第一失真校正层上，由第一导电型的In1‑a‑bGaaAlbN构成，并且，具有(a/0.98)+(b/0.8)≥1、(a/1.02)+(b/0.85)≤1、(a/1.03)+(b/0.68)≥1的关系；第一包覆层，被形成在所述第一低折射率层上，由第一导电型的AlzGa1‑zN构成，并且，折射率比所述第一低折射率层高，其中，0.03≤z≤0.06；以及激活层，被形成在所述第一包覆层上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.08 JP 2015-1161411.一种发光元件，具备：GaN基板；第一失真校正层，被形成在所述GaN基板上，由第一导电型的InxGa1-xN构成，其中，0＜x≤1；第一低折射率层，被形成在所述第一失真校正层上，由第一导电型的In1-a-bGaaAlbN构成，并且，具有(a/0.98)+(b/0.8)≥1、(a/1.02)+(b/0.85)≤1、(a/1.03)+(b/0.68)≥1的关系；第一包覆层，被形成在所述第一低折射率层上，由第一导电型的AlzGa1-zN构成，并且，折射率比所述第一低折射率层高，其中，0.03≤z≤0.06；以及激活层，被形成在所述第一包覆层上。2.如权利要求1所述的发光元件，所述的发光元件还具备第二包覆层，所述第二包覆层，被形成在所述激活层上，由第二导电型的AltGa1-tN构成，并且，具有在从所述GaN基板朝向所述激活层的方向上凸起的脊部，其中，0≤t≤1。3.如权利要求1或2所述的发光元件，所述第一失真校正层的In组成x的范围为，0.01≤x≤0.03。4.如权利要求1至3的任一项所述的发光元件，所述第一失真校正层的层厚度为，0.1μm以上且0.3μm以下。5.如权利要求1至4的任一项所述的发光元件，所述第一低折射率层，由第一导电型的AlbGa1-bN形成，其中，0.06≤b≤0.1。6.如权利要求1至5的任一项所述的发光元件，所述第一低折射率层的层厚度为，10nm以上且100nm以下。7.如权利要求1至4的任一项所述的发光元件，所述第一低折射率层是，平均原子组成为In1-a-...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山彻，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP