本发明专利技术提供半导体发光装置，其中在活性层中自发电场的产生减小，从而能够提高亮度。半导体发光装置（１）装备有ｎ－类型包层（３）；安置在ｎ－类型包层（３）上的ｐ－类型包层（７）；以及由氮化物构成并安置在ｎ－类型包层（３）与ｐ－类型包层（７）之间的活性层（５），其中其特征在于通过正交于ｎ－类型包层（３）和活性层（５）之间的界面的轴与活性层（５）的ｃ－轴形成角度，以及通过正交于活性层（５）和ｐ－类型包层（７）之间的界面的轴与活性层（５）的ｃ－轴形成的角度，每个所述角度都大于零。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体发光装置。
技术介绍
最近几年，关于短波半导体发光装置的开发蓬勃发展，短波半导体发光装置包括蓝光发射二极管(LEDs)和紫外光LEDs。相对较大带隙的材料III-V族化合物如InGaN和AIGaN以及II-VI族化合物如ZnO都理想适用于半导体发光装置。在这类半导体发光装置的一个实例中，在含有AlGaN的n-类包层与同样含有AlGaN的p-类包层之间安置有包含InGaN的活性层。在另一个实例中，在含有MgZnO的n-类包层与同样含有MgZnO的p-类包层之间安置有包含ZnO的活性层。由III-V族化合物如InGaN或者II-VI族化合物如ZnO构成的晶体在很多情况下构成六方结构。在具有由六方系晶体化合物构成的活性层的半导体发光装置中，已知在活性层的异质界面上会发生自发电场如压电场的形成。这种自发电场越大，在活性层中的电子和空穴的波函数的重叠部分变得越窄，降低了电子和空穴重新复合的概率。该装置的发光效率因此降低了自发电场继续增长的程度。由于活性层越厚，自发电场越强，因此为了抑制由于自发电场导致发光效率降低而限制了活性层(尤其是在量子阱结构的势阱层)的厚度。这种对于活性层厚度的限制是限制了半导体发光装置亮度提高的一个因素。
技术实现思路
考虑前面的问题，本专利技术目的是可以获得半导体发光装置，其中在活性层产生的自发电场减小，从而能够提高亮度。为了解决上面讨论的问题，根据本专利技术的半导体发光装置装备有由六方化合物(hexagonal compound)构成的第一导电型的半导体层；由六方化合物构成的并安置在第一导电型半导体层上方的第二导电性半导体层；以及活性层，由六方化合物构成并安置在第一导电型半导体层与第二导电性半导体层之间。其中，所述半导体发光装置的特征在于在它的第一导电型半导体层侧上与所述活性层界面正交的轴以及在它的第二导电型半导体层侧上与所述活性层界面正交的轴分别与在活性层中的c-轴形成的角度大于零。根据本专利技术的另一个方面的半导体发光装置装备有第一导电型氮化物半导体层；第二导电型氮化物半导体层，其安置在第一导电型氮化物半导体层上方；以及活性层，安置在第一导电型氮化物半导体层与第二导电型氮化物半导体层之间并且由氮化物构成。其中，所述半导体发光装置的特征在于与沿着第一导电型氮化物半导体层的活性层界面正交的轴和与沿着第二导电型氮化物半导体层的活性层界面正交的轴分别与在活性层中的c-轴形成的角度都大于零。在由六方化合物如氮化物半导体构成的活性层的实施方案中，当与在活性层侧面的两个边界面正交的轴与在活性层中的c-轴相符时(即，当活性层在c-平面生长时)，在活性层中自发电场的发生将最大。在上面描述的任一个半导体发光装置中，与沿着第一导电型半导体层(或第一导电型氮化物半导体层)的活性层界面正交的轴和与沿着第二导电型半导体层(或第二导电型氮化物半导体层)的活性层界面正交的轴分别与在活性层内的c-轴形成的夹角都大于零(即，在活性层侧面的两个边界面都不是c-平面的事实)的事实有助于减少自发电场在活性层的产生。因为这样减少的自发电场加宽了在活性层中的电子和空穴的波函数的重叠部分，提高了电子和空穴重新复合的可能性，因此活性层可以变得更厚，这使得发光装置的亮度更大程度提高。根据本专利技术另一方面的半导体发光装置装备有由六方化合物构成并具有主表面的基材；由六方化合物构成并沿着基材主表面外延生长的第一导电型半导体层；在第一导电型半导体层上外延生长并由六方化合物构成的活性层；以及由六方化合物构成并在活性层上外延生长的第二导电型半导体层。其中所述半导体装置的特征在于正交于基材主表面的轴与基材c-轴形成的角度大于零。根据本专利技术再一方面的半导体发光装置装备有由III族氮化物构成并具有主表面的基材；在氮化物基材的主表面上外延生长的第一导电型氮化物半导体层；在第一导电型氮化物半导体层上外延生长并由氮化物构成的活性层；以及在活性层上外延生长的第二导电型氮化物半导体层。其中所述半导体发光装置的特征在于正交于氮化物基材主表面的轴与氮化物基材的c-轴形成的角度大于零。在上面描述的任一个半导体发光装置中，与基材(或氮化物基材)主表面正交的轴与基材(或氮化物基材)的c-轴形成的角度大于零(即，在基材(或氮化物基材)主表面不是c-平面的事实)的事实意味着在主表面上外延生长的活性层的两个边界面都不是c-平面，因此使得可以减少自发电场在活性层中的产生。因此自发电场的减小使得活性层可以变得更厚，这使发光装置的亮度提高到更大程度。前述的半导体发光装置也可以特征在于基材(或氮化物基材)主表面包括基材(或氮化物基材)的{1010}面、{1124}面和{1120}中的任意一个。由于这将意味着活性层的两个边界面包含这些面中的任意一个，因此可以有效减少在活性层中自发电场的减少。在此处使用的{1010}面、{1124}面和{1120}可认为是表示等效面族。例如，(1010)面、(0110)面、(1100)面、(1010)面、(0110)面和(1100)面都将包括在{1010}面族内。前述半导体发光装置可以特征在于还装备有安装在基材(或氮化物基材)反面上并与基材(或氮化物基材)欧姆接触的第一电极，和安置在第二导电型半导体层(或第二导电型氮化物半导体层)上并与第二导电型半导体层(或第二导电型氮化物半导体层)欧姆接触的第二电极。在半导体发光装置的两个表面上以这种方式提供电极有利于向活性层中非常有效地注入电子和空穴，这样进一步有助于半导体发光装置的亮度提高。在上面所述本专利技术方面的半导体发光装置也可以特征在于第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及活性层的六方化合物包括II族原子和VI族原子。由于包含II族原子和VI族原子的II-VI族化合物的晶体将构成六方晶体结构，因此与沿着第一导电型半导体层的活性层界面正交的轴和与沿着第二导电型半导体层的活性层界面正交的轴分别与在活性层内的c-轴形成的角都将大于零，这有助于有效地减小在活性层中自发电场的产生。在这些实施方案中半导体发光装置可以特征在于II族原子为锌原子，或者特征在于六方化合物为ZnO基化合物。另外，在本专利技术某些方面的半导体发光装置可以特征在于第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及活性层的六方化合物包括III族原子和V族原子。由于包含III族原子和V族原子的III-V族化合物的晶体将构成六方晶体结构，因此与沿着第一导电型半导体层的活性层界面正交的轴和与沿着第二导电型半导体层的活性层界面正交的轴分别与在活性层内的c-轴形成的夹角都将大于零，这有助于有效地减小在活性层中自发电场的产生。在这些实施方案中半导体发光装置可以特征在于V族原子为氮原子，或者特征在于六方化合物为GaN基化合物。此外，在本专利技术相关方面的半导体发光装置可以特征在于在氮化物基材的主表面的位错密度为1×108cm-2或更小。通过这样装备的具有其中主表面中位错密度较小的氮化物基材的半导体发光装置，穿过第一导电型氮化物半导体层到达活性层的位错密度可以保持较低，从而进一步提高装置的发光效率。此外，本专利技术的半导体发光装置可以特征在于活性层具有量子阱结构，该结构包括势阱层和在势阱层侧面的多个阻挡层，所述阻挡层使用大于3nm的势阱厚度在势阱层中形成了势类。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体发光装置，具有： 第一导电型半导体层，其由六方化合物构成； 第二导电型半导体层，其由六方化合物构成并安置在第一导电型半导体层上方；和 活性层，其由六方化合物构成并安置在第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间； 所述发光装置的特征在于： 正交于活性层与第一导电型半导体层的界面的轴和正交于活性层与第二导电型半导体层的界面的轴中的每个都与活性层中的ｃ－轴形成角度，每个角度都大于零。
【技术特征摘要】
JP 2004-4-30 2004-136265;JP 2005-2-1 2005-0254331.一种半导体发光装置，具有第一导电型半导体层，其由六方化合物构成；第二导电型半导体层，其由六方化合物构成并安置在第一导电型半导体层上方；和活性层，其由六方化合物构成并安置在第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间；所述发光装置的特征在于正交于活性层与第一导电型半导体层的界面的轴和正交于活性层与第二导电型半导体层的界面的轴中的每个都与活性层中的c-轴形成角度，每个角度都大于零。2.一种半导体发光装置，具有基材，其由六方化合物构成并具有主表面；第一导电型半导体层，其由六方化合物构成并在基材主表面上外延生长；活性层，其在第一导电型半导体层上外延生长并由六方化合物构成；和第二导电型半导体层，其由六方化合物构成并在活性层上外延生长；其中所述半导体发光装置的特征在于正交于基材主表面的轴与基材的c-轴形成的角度大于零。3.如权利要求2所述的半导体发光装置，其特征在于基材的主表面包括基材的{1010}面、{1124}面和{1120}面中的任一个面。4.如权利要求2或3所述的半导体发光装置，其特征在于还装备有第一电极，其安置在基材反面上并与基材欧姆接触；和第二电极，其安置在第二导电型半导体层上并与第二导电型半导体层欧姆接触。5.如权利要求1～4中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于第一导电型半导体层、第二导电层半导体层和活性层的六方化合物包括II族原子和VI族原子。6.如权利要求5所述的半导体发光装置，其特征在于II族原子为锌原子。7.如权利要求5所述的半导体发光装置，其特征在于六方化合物为ZnO基化合物。8.如权利要求1～4中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和活性层的六方化合物包括III族原子和V族原子...
【专利技术属性】
技术研发人员：上松康二，上野昌纪，弘田龙，中幡英章，奥井学，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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