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TW201421734A - 氮化物半導體結構及半導體發光元件 - Google Patents

氮化物半導體結構及半導體發光元件 Download PDF

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TW201421734A
TW201421734A TW101143115A TW101143115A TW201421734A TW 201421734 A TW201421734 A TW 201421734A TW 101143115 A TW101143115 A TW 101143115A TW 101143115 A TW101143115 A TW 101143115A TW 201421734 A TW201421734 A TW 201421734A
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Shen-Jie Wang
Jyun-De Wu
Yu-Chu Li
Chun-Chieh Lee
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Abstract

本發明係有關於一種氮化物半導體結構及半導體發光元件,係主要於發光層與p型載子阻隔層間配置有一應力控制層,p型載子阻隔層由AlxGa1-xN表示之材料所構成(0<x<1),而應力控制層以AlxInyGa1-x-yN表示之材料所構成(0<x<1、0<y<1、0<x+y<1),且發光層具有複數個彼此交替堆疊之井層及阻障層的多重量子井結構,且每兩層阻障層間具有一井層;藉此,應力控制層不僅可改善p型載子阻隔層與發光層因晶格失配所造成晶體品質劣化的問題;同時,更可減低井層因材料差異所受之壓縮應力。

Description

氮化物半導體結構及半導體發光元件
  本發明係有關於一種氮化物半導體結構及半導體發光元件,尤其是指一種於發光層與p型載子阻隔層間配置有AlInGa1-x-yN材料所構成之一應力控制層,可改善p型載子阻隔層與發光層所產生之晶格失配造成晶體品質劣化的問題,以增加磊晶良率,並進一步減低量子井層受到壓縮應力的影響,有效地將電子電洞侷限於每一個量子井層內,藉以提升內部量子效率,使得半導體發光元件可獲得良好之發光效率者。
  近年來,發光二極體的應用面日趨廣泛,已成為日常生活中不可或缺的重要元件;且發光二極體可望取代現今的照明設備,成為未來新世代的固態照明元件,因此發展高節能、高效率及更高功率之發光二極體將會是未來趨勢;氮化物LED由於具有元件體積小、無汞汙染、發光效率高及壽命長等優點,已成為最新興光電半導體材料之一,而三族氮化物之發光波長幾乎涵蓋了可見光之範圍,更使其成為極具潛力之發光二極體材料。
  一般而言,氮化物發光二極體係將一緩衝層先形成於基板上,再於緩衝層上依序磊晶成長n型半導體層、發光層以及p型半導體層;接著,利用微影與蝕刻製程移除部分之p型半導體層、部分之發光層,直至暴露出部分之n型半導體層為止;然後,分別於n型半導體層之暴露部分以及p型半導體層上形成n型電極與p型電極,而製作出發光二極體;其中,發光層為多重量子井結構(MQW),而多重量子井結構包括以重複的方式交替設置的量子井層(well)和量子阻障層(barrier),因為量子井層具有相對量子阻障層較低之能隙,使得在上述多重量子井結構中的每一個量子井層可以在量子力學上限制電子和電洞,造成電子和電洞分別從n型半導體層和p型半導體層注入,並在量子井層中結合,而發射出光子。
  然,上述之發光二極體因諸多因素(例如:電流壅塞(current crowding)、差排缺陷(dislocation)等),進而影響其發光效率;理論上,發光二極體之發光效率取決於外部量子效率與其本身的內部量子效率(internal quantum efficiency)及光取出效率(light-extraction efficiency);所謂的內部量子效率係由材料特性及品質所決定,至於光取出效率則是從元件內部發出至周圍空氣之輻射比例,光取出效率係取決於當輻射離開元件內部時所發生的損耗,造成上述損耗的主要原因之一係導因於形成元件之表面層的半導體材料具有高折射係數(refraction coefficient),導致光在該材料表面產生全反射(total reflection)而無法發射出去,而若光取出效率提昇,則半導體發光元件的外部量子效率亦隨之提昇;因此,針對提升內部量子效率以及光取出效率,近幾年已發展出許多技術,例如使用銦錫氧化物(Indium Tin Oxide;ITO)當電流傳輸層、採用覆晶結構(flip-chip)、利用圖形化(PSS)的藍寶石基板,以及使用電流阻擋層(current block layer;CBL)等;其中,於提升內部量子效率之技術中,亦有業者於多重量子井結構與p型半導體層之間配置有一層高能隙(band gap)的p型載子阻隔層(p-AlGaN),使得更多的載子被侷限在量子井層中,以提高電子電洞覆合的機率,增加發光效率,進而達到發光二極體亮度提升之功效。
  而利用p-AlGaN作為p型載子阻隔層之方法雖可將載子有效地限制在量子井層內,以提升發光二極體的內部量子效率;然,由於多重量子井結構一般係以InGaN之量子井層以及GaN之量子阻障層所形成,而本質上,p-AlGaN之p型載子阻隔層和GaN之量子阻障層具有非常高的晶格錯配,使得InGaN量子井層因晶格錯配會嚴重地受到壓縮應力的作用,而這種壓縮應力改變了每一個量子井層的能帶結構,從而使在量子井層內的電子和電洞在空間上彼此分開,導致發光二極體的發光效率降低;再者,上述壓縮應力亦會劣化相鄰的GaN量子阻障層和InGaN量子井層之間的界面特性,從而在界面處損失載子,亦影響發光二極體的的發光效率。
  今,發明人即是鑑於上述現有之氮化物發光二極體在實際實施上仍具有多處之缺失,於是乃一本孜孜不倦之精神,並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐,而加以改善,並據此研創出本發明。
  本發明主要目的為提供一種氮化物半導體結構,係於發光層與p型載子阻隔層間配置有AlInGa1-x-yN材料所構成之一應力控制層,以改善p型載子阻隔層與發光層所產生之晶格失配造成晶體品質劣化的問題,增加磊晶良率,並進一步減低量子井層受到壓縮應力的影響,有效地將電子電洞侷限於每一個量子井層內,藉以提升內部量子效率,使得半導體發光元件可獲得良好之發光效率者。
  本發明另提供一種半導體發光元件,係至少包含有上述之氮化物半導體結構。
  為了達到上述實施目的,本發明人乃研擬如下實施技術,其氮化物半導體結構係主要於發光層與一p型載子阻隔層間配置有一應力控制層,發光層具有多重量子井結構(MQW),且多重量子井結構包含複數個彼此交替堆疊之井層及阻障層,且每兩層阻障層間係具有一井層,其中阻障層可摻雜有濃度介於1016~1018cm-3的n型摻質,使得阻障層可以減少載子遮蔽效應,更增加載子侷限效應,而p型載子阻隔層由化學式AlGa1-xN表示之材料所構成,其中0<x<1,而應力控制層係以AlInGa1-x-yN表示之材料所構成,其中,x及y係滿足0<x<1、0<y<1、0<x+y<1之數值;此外,可進一步控制應力控制層中銦的含量,使應力控制層之銦含量係等於或低於多重量子井結構之井層,進而形成能隙大於井層的應力控制層,使得載子可侷限在多重量子井結構之井層中,以增加電子電洞覆合的機率,提升內部量子效率。
  再者,上述之應力控制層係分別摻雜有濃度小於1019cm-3的p型摻質,以及濃度小於1019cm-3的n型摻質,且應力控制層之厚度介於2~15nm之間,較佳應力控制層的厚度為小於多重量子井結構之井層的厚度,藉由薄型的應力控制層,更可避免應力累積與差排錯位(misfit dislocation)的現象。
  在本發明的一實施例中,可於p型載子阻隔層上配置有一p型半導體層,且於發光層與基板間配置有一n型半導體層,其中p型半導體層可摻雜有濃度大於5×1019cm-3的p型摻質,且其厚度小於30nm。
  在本發明的一實施例中,可於發光層與n型半導體層間配置有n型載子阻隔層,n型載子阻隔層係由化學式AlGa1-xN表示之材料所構成,其中0<x<1。
  在本發明的一實施例中,發光層之多重量子井結構較佳可分別由InGaN及GaN形成井層與阻障層,藉由InGaN之井層具有相對GaN阻障層較低之能隙,使得電子及電洞更容易侷限在井層中,以增加電子電洞之覆合機率。
  在本發明的一實施例中,可於發光層與n型載子阻隔層間配置一超晶格層,藉以緩衝發光層與n型載子阻隔層之差異,降低其差排密度。
  本發明另提出一種半導體發光元件,係至少包含如上述之氮化物半導體結構,以及二相配合地提供電能之n型電極與p型電極;藉此,AlInGa1-x-yN應力控制層不僅可改善p型載子阻隔層與發光層因晶格失配所造成晶體品質劣化的問題;同時,更可減低InGaN量子井層因材料差異所受之壓縮應力,使得於量子井層內的電子和電洞在空間上更為聚集,有效地將電子電洞侷限於量子井層內,藉此提升內部量子效率。
  此外,因壓縮應力的減少亦可增強相鄰阻障層和井層之間的界面特性,改善界面處之載子損耗,藉以增加內部量子效率,使得半導體發光元件可獲得良好之發光效率。
  本發明之目的及其結構設計功能上的優點,將依據以下圖面所示之較佳實施例予以說明,俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。
  首先,在以下實施例的描述中,應當理解當指出一層(或膜)或一結構配置在另一個基板、另一層(或膜)、或另一結構“上”或“下”時,其可“直接”位於其他基板、層(或膜)、或另一結構,亦或者兩者間具有一個以上的中間層以“間接”方式配置,審查委員可參照附圖說明每一層所在位置。
  請參閱第一圖所示,為本發明氮化物半導體結構其一較佳實施例之剖面示意圖,係主要於發光層(5)與一p型載子阻隔層(7)間配置有一應力控制層(6),發光層(5)具有多重量子井結構(MQW),且多重量子井結構包含複數個彼此交替堆疊之井層(51)及阻障層(52),且每兩層阻障層(52)間係具有一井層(51),p型載子阻隔層(7)由化學式AlGa1-xN表示之材料所構成,其中0<x<1,而應力控制層(6)係以AlInGa1-x-yN表示之材料所構成,其中,x及y係滿足0<x<1、0<y<1、0<x+y<1之數值。
  此外,上述之氮化物半導體結構其阻障層(52)摻雜有濃度介於1016~1018cm-3的n型摻質,且可於p型載子阻隔層(7)上配置有一p型半導體層(8),其中p型半導體層(8)摻雜有濃度大於5×1019cm-3的p型摻質,且其厚度小於30nm,並於發光層(5)與基板(1)間配置有一n型半導體層(3);再者,於本實施例中,發光層(5)與n型半導體層(3)間亦可配置有n型載子阻隔層(4),n型載子阻隔層(4)係由化學式AlGa1-xN表示之材料所構成,其中0<x<1;另,發光層(5)與n型載子阻隔層(4)間配置一超晶格層(super lattice structure)(9),以緩衝發光層(5)與n型載子阻隔層(4)之晶格差異,降低其差排密度。
  再者,於本實施例中,應力控制層(6)係分別摻雜有濃度小於1019cm-3的p型摻質(較佳為鎂),以及濃度小於1019cm-3的n型摻質(較佳為矽),上述之p型摻質做為一受體,可增加有效電洞濃度,而n型摻質做為一施體,施體係用以改善氮化鎵系半導體層之結晶特性,藉由同時摻雜n型摻質與p型摻質來產生良好的光電特性,上述之應力控制層(6)之厚度介於2~15nm之間,較佳應力控制層(6)的厚度為小於多重量子井結構之井層(51)的厚度。
  根據上述實施例之氮化物半導體結構於實際實施使用時,n型半導體層(3) 之材料可例如為矽摻雜之氮化鎵系列材料,而p型半導體層(8)之材料可例如為鎂摻雜之氮化鎵系列材料,發光層(5)之多重量子井結構較佳可分別由InGaN及GaN形成之井層(51)與阻障層(52);而由於以AlInGa1-x-yN材料所形成之應力控制層(6)係位於p型載子阻隔層(7)與發光層(5)之間,藉由控制應力控制層中銦的含量,使得應力控制層(6)之銦含量係等於或低於多重量子井結構之井層(51),進而形成能隙大於井層的應力控制層(6),使得載子可侷限在多重量子井結構之井層(51)中,以增加電子電洞覆合的機率,進而提升內部量子效率,達到有效增強半導體發光元件發光效率之功效;此外,本發明之AlInGa1-x-yN應力控制層(6)不僅可作為p型載子阻隔層(7)與發光層(5)間的緩衝層,且由於一般含有銦之InGaN的能帶隙較GaN要低,而含有鋁之AlGaN的能帶隙較GaN要高;因此,藉由本發明之應力控制層(6)不僅可改善p型載子阻隔層(7)與發光層(5)所產生之晶格失配造成晶體品質劣化的問題;同時,更可減低量子井層(51)受到壓縮應力的影響,使得於量子井層(51)內的電子和電洞在空間上更為聚集,有效地將電子電洞侷限於每一個量子井層(51)內,藉以提升內部量子效率;此外,壓縮應力的減少亦增強相鄰的GaN量子阻障層(52)和InGaN量子井層(51)之間的界面特性,改善界面處之載子損耗,亦可增加內部量子效率。
  請參閱第二圖所示,上述之氮化物半導體結構可應用於半導體發光元件中,第二圖為根據本發明其一較佳實施例所製作之半導體發光元件剖面示意圖,該半導體發光元件至少包含有:
  一基板(1);
  一n型半導體層(3),係配置於基板(1)上;其中,n型半導體層(3)之材料可例如為矽摻雜之氮化鎵系列材料;
  一發光層(5),係配置於n型半導體層(3)上,發光層(5)具有多重量子井結構,且多重量子井結構包含複數個彼此交替堆疊之井層(51)及阻障層(52),且每兩層阻障層(52)間係具有一井層(51);其中,井層(51)與阻障層(52)可分別由InGaN及GaN所形成,藉以使電子及電洞更容易侷限於井層(51)中,以增加電子電洞覆合機率,提升內部量子效率;
  一應力控制層(6),係配置於發光層(5)上,應力控制層(6)係以AlInGa1-x-yN表示之材料所構成,其中x及y係滿足0<x<1、0<y<1、0<x+y<1之數值;於本實施例中,應力控制層(6)係分別摻雜有濃度小於1019cm-3的p型摻質(較佳為鎂),以及濃度小於1019cm-3的n型摻質(較佳為矽),而其厚度係介於2~15nm之間,且其厚度小於井層(51)之厚度,且由於p型載子阻隔層(7)之鋁離子會擴散進應力控制層(6)中,導致應力控制層(6)之銦含量係等於或低於多重量子井結構之井層(51),進而形成能隙大於井層的應力控制層(6),使得載子可侷限在多重量子井結構之井層(51)中,以增加電子電洞覆合的機率,提升內部量子效率;
  一p型載子阻隔層(7),係配置於應力控制層(6)上,p型載子阻隔層(7)由化學式AlGa1-xN表示之材料所構成,其中0<x<1;
  一p型半導體層(8),係配置於p型載子阻隔層(7)上;其中,p型半導體層(8)之材料可例如為鎂摻雜之氮化鎵系列材料;
  一n型電極(31),係以歐姆接觸配置於n型半導體層(3)上;以及
  一p型電極(81),係以歐姆接觸配置於p型半導體層(8)上;其中,n型電極(31)與p型電極(81)係相配合地提供電能,且可以下列材料、但不僅限於這些材料所製成:鈦、鋁、金、鉻、鎳、鉑及其合金等;其製程方法已為習知技藝中眾所皆知之知識,且並非本發明之重點,因此,不再本發明中加以贅述。
  此外,發光層(5)與n型半導體層(3)間可配置有n型載子阻隔層(4),而n型載子阻隔層(4)係由化學式AlGa1-xN表示之材料所構成,其中0<x<1,以使得載子可侷限於量子井層(51)中,以提高電子電洞覆合的機率,增加發光效率,進而達到半導體發光元件亮度提升之功效;再者,基板(1)與n型半導體層(3)間配置有一緩衝層(2),緩衝層(2)係由化學式AlGa1-xN表示之材料所構成,其中0<x<1,用以解決因基板(1)與n型半導體層(3)間因晶格差異所產生之磊晶差排現象。
  藉此,由上述之具有應力控制層(6)之氮化物半導體結構其實施說明可知,本發明之半導體發光元件藉由AlInGa1-x-yN應力控制層(6)不僅可改善p型載子阻隔層(7)與發光層(5)因晶格失配所造成晶體品質劣化的問題,以增加磊晶之良率;同時,更可減低InGaN量子井層(51)因材料差異所受之壓縮應力,使得於量子井層(51)內的電子和電洞在空間上更為聚集,有效地將電子電洞侷限於量子井層(51)內,藉此提升內部量子效率;此外,因壓縮應力的減少亦可增強相鄰阻障層(52)和井層(51)之間的界面特性,改善界面處之載子損耗,藉以增加內部量子效率,使得半導體發光元件可獲得良好之發光效率。
  綜上所述,本發明之具應力控制層之氮化物半導體結構及半導體發光元件,的確能藉由上述所揭露之實施例,達到所預期之使用功效,且本發明亦未曾公開於申請前,誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請,懇請惠予審查,並賜准專利,則實感德便。
  惟,上述所揭之圖示及說明,僅為本發明之較佳實施例,非為限定本發明之保護範圍;大凡熟悉該項技藝之人士,其所依本發明之特徵範疇,所作之其它等效變化或修飾,皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
(1)...基板
(2)...緩衝層
(3)...n型半導體層
(31)...n型電極
(4)...n型載子阻隔層
(5)...發光層
(51)...井層
(52)...阻障層
(6)...應力控制層
(7)...p型載子阻隔層
(8)...p型半導體層
(81)...p型電極
(9)...超晶格層
第一圖:本發明氮化物半導體結構其一較佳實施例之剖面示意圖
第二圖:根據本發明其一較佳實施例所製作之半導體發光元件剖面示意圖
(1)...基板
(2)...緩衝層
(3)...n型半導體層
(4)...n型載子阻隔層
(5)...發光層
(51)...井層
(52)...阻障層
(6)...應力控制層
(7)...p型載子阻隔層
(8)...p型半導體層
(9)...超晶格層

Claims (10)

  1. ㄧ種氮化物半導體結構,係主要於發光層與一p型載子阻隔層間配置有一應力控制層,該發光層具有多重量子井結構,且該多重量子井結構包含複數個彼此交替堆疊之井層及阻障層,且每兩該阻障層間係具有一該井層,該p型載子阻隔層由化學式AlGa1-xN表示之材料所構成,其中0<x<1,而該應力控制層係以AlInGa1-x-yN表示之材料所構成,其中,x及y係滿足0<x<1、0<y<1、0<x+y<1之數值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體結構,其中該應力控制層摻雜有濃度小於1019cm-3的p型摻質。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體結構,其中該應力控制層摻雜有濃度小於1019cm-3的n型摻質。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體結構,其中該應力控制層之銦含量係等於或低於該多重量子井結構之井層。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體結構,其中該應力控制層之厚度介於2~15nm之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體結構,其中該應力控制層之厚度小於該多重量子井結構之井層的厚度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體結構,其中該阻障層摻雜有濃度介於1016~1018cm-3的n型摻質。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體結構,進一步包含一基板,其中於該p型載子阻隔層上配置有一p型半導體層,且於該發光層與該基板間配置有一n型半導體層。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之氮化物半導體結構,其中該p型半導體層摻雜有濃度大於5×1019cm-3的p型摻質,且其厚度小於30nm。
  10. ㄧ種半導體發光元件,其至少包含有:

      一基板;
      一n型半導體層,係配置於該基板上;
      一發光層,係配置於該n型半導體層上,該發光層具有多重量子井結構,且該多重量子井結構包含複數個彼此交替堆疊之井層及阻障層,且每兩該阻障層間係具有一該井層;
      一應力控制層,係配置於該發光層上,該應力控制層係以AlInGa1-x-yN表示之材料所構成,其中x及y係滿足0<x<1、0<y<1、0<x+y<1之數值;
      一p型載子阻隔層,係配置於該應力控制層上,該p型載子阻隔層由化學式AlGa1-xN表示之材料所構成,其中0<x<1;
      一p型半導體層,係配置於該p型載子阻隔層上;
      一n型電極,係以歐姆接觸配置於該n型半導體層上;以及
      一p型電極,係以歐姆接觸配置於該p型半導體層上。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105514235A (zh) * 2015-12-25 2016-04-20 扬州德豪润达光电有限公司 一种用于光电器件的多重量子阱结构
CN111029448A (zh) * 2019-12-02 2020-04-17 广东省半导体产业技术研究院 一种采用mocvd技术的近紫外led及其制备方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI499080B (zh) 2012-11-19 2015-09-01 Genesis Photonics Inc 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI535055B (zh) 2012-11-19 2016-05-21 新世紀光電股份有限公司 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI524551B (zh) 2012-11-19 2016-03-01 新世紀光電股份有限公司 氮化物半導體結構及半導體發光元件
CN105355740B (zh) * 2015-10-19 2017-09-22 天津三安光电有限公司 发光二极管及其制作方法
CN105633236B (zh) * 2016-01-06 2019-04-05 厦门市三安光电科技有限公司 发光二极管及其制作方法
CN107768495A (zh) 2016-08-18 2018-03-06 新世纪光电股份有限公司 微型发光二极管及其制造方法
KR102377550B1 (ko) * 2017-05-19 2022-03-23 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 패키지
CN108447953B (zh) * 2018-05-17 2021-06-08 安徽三安光电有限公司 一种氮化物发光二极管组件
CN108574033A (zh) * 2018-07-06 2018-09-25 河北工业大学 具有场板结构的发光二极管器件及其制备方法
WO2021174412A1 (zh) * 2020-03-03 2021-09-10 东莞市中麒光电技术有限公司 发光二极管及其制备方法
CN112466954B (zh) * 2020-11-30 2022-01-21 长江存储科技有限责任公司 一种半导体器件及其制造方法
CN116914046B (zh) * 2023-09-12 2023-11-21 江西兆驰半导体有限公司 发光二极管外延片及其制备方法

Family Cites Families (115)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5777350A (en) 1994-12-02 1998-07-07 Nichia Chemical Industries, Ltd. Nitride semiconductor light-emitting device
JP2890396B2 (ja) 1995-03-27 1999-05-10 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子
JP3561105B2 (ja) 1996-03-26 2004-09-02 株式会社東芝 p型半導体膜および半導体素子
JP3688843B2 (ja) 1996-09-06 2005-08-31 株式会社東芝 窒化物系半導体素子の製造方法
JPH10144960A (ja) 1996-11-08 1998-05-29 Nichia Chem Ind Ltd p型窒化物半導体の製造方法及び窒化物半導体素子
JPH11251685A (ja) 1998-03-05 1999-09-17 Toshiba Corp 半導体レーザ
US6278054B1 (en) 1998-05-28 2001-08-21 Tecstar Power Systems, Inc. Solar cell having an integral monolithically grown bypass diode
US6319742B1 (en) 1998-07-29 2001-11-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of forming nitride based semiconductor layer
JP2000196143A (ja) 1998-12-25 2000-07-14 Sharp Corp 半導体発光素子
JP3567790B2 (ja) 1999-03-31 2004-09-22 豊田合成株式会社 Iii族窒化物系化合物半導体発光素子
JP2001185493A (ja) 1999-12-24 2001-07-06 Toyoda Gosei Co Ltd Iii族窒化物系化合物半導体の製造方法及びiii族窒化物系化合物半導体素子
TW451504B (en) 2000-07-28 2001-08-21 Opto Tech Corp Compound semiconductor device and method for making the same
US6649287B2 (en) 2000-12-14 2003-11-18 Nitronex Corporation Gallium nitride materials and methods
JP4678805B2 (ja) 2001-02-14 2011-04-27 シャープ株式会社 半導体発光装置およびその製造方法
US6958497B2 (en) 2001-05-30 2005-10-25 Cree, Inc. Group III nitride based light emitting diode structures with a quantum well and superlattice, group III nitride based quantum well structures and group III nitride based superlattice structures
IL161420A0 (en) 2001-10-26 2004-09-27 Ammono Sp Zoo Substrate for epitaxy
US6833564B2 (en) 2001-11-02 2004-12-21 Lumileds Lighting U.S., Llc Indium gallium nitride separate confinement heterostructure light emitting devices
JP2003273473A (ja) 2001-11-05 2003-09-26 Nichia Chem Ind Ltd 半導体素子
US6954478B2 (en) 2002-02-04 2005-10-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Nitride-based semiconductor laser device
TWI271877B (en) 2002-06-04 2007-01-21 Nitride Semiconductors Co Ltd Gallium nitride compound semiconductor device and manufacturing method
JP2004134750A (ja) 2002-09-19 2004-04-30 Toyoda Gosei Co Ltd p型III族窒化物系化合物半導体の製造方法
DE602004011146T2 (de) 2003-06-27 2008-12-24 Nichia Corp., Anan Nitrid-Halbleiterlaser mit Stromsperrschichten und Herstellungsverfahren hierfür
US7138648B2 (en) 2003-12-17 2006-11-21 Palo Alto Research Center Incorporated Ultraviolet group III-nitride-based quantum well laser diodes
TW200529464A (en) 2004-02-27 2005-09-01 Super Nova Optoelectronics Corp Gallium nitride based light-emitting diode structure and manufacturing method thereof
US20080135868A1 (en) 2004-10-01 2008-06-12 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Nitride Semiconductor Light Emitting Element and Method for Manufacturing the Same
JP4579654B2 (ja) 2004-11-11 2010-11-10 パナソニック株式会社 半導体発光装置及びその製造方法、並びに半導体発光装置を備えた照明モジュール及び照明装置
US7326963B2 (en) 2004-12-06 2008-02-05 Sensor Electronic Technology, Inc. Nitride-based light emitting heterostructure
KR100580752B1 (ko) 2004-12-23 2006-05-15 엘지이노텍 주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
WO2006109418A1 (ja) * 2005-04-11 2006-10-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 半導体発光素子
US8254423B2 (en) 2008-05-30 2012-08-28 The Regents Of The University Of California (Al,Ga,In)N diode laser fabricated at reduced temperature
WO2007013257A1 (ja) 2005-07-29 2007-02-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 窒化物系半導体素子
US20070045638A1 (en) 2005-08-24 2007-03-01 Lumileds Lighting U.S., Llc III-nitride light emitting device with double heterostructure light emitting region
US7462884B2 (en) * 2005-10-31 2008-12-09 Nichia Corporation Nitride semiconductor device
US7619238B2 (en) 2006-02-04 2009-11-17 Sensor Electronic Technology, Inc. Heterostructure including light generating structure contained in potential well
JP2007227671A (ja) 2006-02-23 2007-09-06 Rohm Co Ltd 発光素子
KR100756841B1 (ko) 2006-03-13 2007-09-07 서울옵토디바이스주식회사 AlxGa1-xN 버퍼층을 갖는 발광 다이오드 및 이의제조 방법
DE102006025964A1 (de) 2006-06-02 2007-12-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Mehrfachquantentopfstruktur, strahlungsemittierender Halbleiterkörper und strahlungsemittierendes Bauelement
JP2008034658A (ja) 2006-07-28 2008-02-14 Rohm Co Ltd 窒化物半導体素子
JP4948134B2 (ja) 2006-11-22 2012-06-06 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子
CN101267008A (zh) 2007-03-16 2008-09-17 先进开发光电股份有限公司 具三族氮化合物半导体缓冲层的光电半导体组件和其制造方法
JP2008244307A (ja) 2007-03-28 2008-10-09 Sharp Corp 半導体発光素子および窒化物半導体発光素子
JP2008258503A (ja) 2007-04-06 2008-10-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物系半導体発光素子、および窒化物系半導体発光素子を作製する方法
WO2009005894A2 (en) 2007-05-08 2009-01-08 Nitek, Inc. Non-polar ultraviolet light emitting device and method for fabricating same
US20100133506A1 (en) 2007-06-15 2010-06-03 Rohm Co., Ltd. Nitride semiconductor light emitting element and method for manufacturing nitride semiconductor
JP4341702B2 (ja) 2007-06-21 2009-10-07 住友電気工業株式会社 Iii族窒化物系半導体発光素子
KR101459752B1 (ko) 2007-06-22 2014-11-13 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
JP4234180B2 (ja) 2007-07-02 2009-03-04 三菱電機株式会社 窒化物系半導体積層構造の製造方法および半導体光素子の製造方法
JP2009016467A (ja) 2007-07-03 2009-01-22 Sony Corp 窒化ガリウム系半導体素子及びこれを用いた光学装置並びにこれを用いた画像表示装置
JP2009021361A (ja) 2007-07-11 2009-01-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物系半導体発光素子、および窒化物系半導体発光素子を作製する方法
JP2009021424A (ja) 2007-07-12 2009-01-29 Opnext Japan Inc 窒化物半導体発光素子及びその製造方法
TWI364119B (en) 2007-08-17 2012-05-11 Epistar Corp Light emitting diode device and manufacturing method therof
JP2009081406A (ja) 2007-09-27 2009-04-16 Showa Denko Kk Iii族窒化物半導体発光素子及びその製造方法、並びにランプ
JP2009152448A (ja) 2007-12-21 2009-07-09 Dowa Electronics Materials Co Ltd 窒化物半導体素子およびその製造方法
CN101527341B (zh) 2008-03-07 2013-04-24 展晶科技(深圳)有限公司 三族氮化合物半导体发光二极管
US8415654B2 (en) 2008-03-27 2013-04-09 Nitek, Inc. Low resistance ultraviolet light emitting device and method of fabricating the same
JP4572963B2 (ja) 2008-07-09 2010-11-04 住友電気工業株式会社 Iii族窒化物系半導体発光素子、及びエピタキシャルウエハ
CN101494265B (zh) 2008-07-17 2011-03-23 厦门市三安光电科技有限公司 具有p型限制发射层的氮化物发光二极管
US20100019222A1 (en) 2008-07-25 2010-01-28 High Power Opto.Inc. Low-temperature led chip metal bonding layer
JP2010040842A (ja) 2008-08-06 2010-02-18 Nec Electronics Corp 半導体レーザ
JP2010040867A (ja) 2008-08-06 2010-02-18 Showa Denko Kk Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法
KR101017396B1 (ko) 2008-08-20 2011-02-28 서울옵토디바이스주식회사 변조도핑층을 갖는 발광 다이오드
JP5169972B2 (ja) 2008-09-24 2013-03-27 三菱電機株式会社 窒化物半導体装置の製造方法
CN101685844A (zh) 2008-09-27 2010-03-31 中国科学院物理研究所 GaN基单芯片白光发光二极管外延材料
CN101488548B (zh) 2009-02-27 2010-07-14 上海蓝光科技有限公司 一种高In组分多InGaN/GaN量子阱结构的LED
US8035123B2 (en) 2009-03-26 2011-10-11 High Power Opto. Inc. High light-extraction efficiency light-emitting diode structure
JP2010263140A (ja) 2009-05-11 2010-11-18 Mitsubishi Electric Corp 窒化物半導体装置の製造方法
US8742459B2 (en) 2009-05-14 2014-06-03 Transphorm Inc. High voltage III-nitride semiconductor devices
CN101645480B (zh) 2009-06-22 2012-05-30 华灿光电股份有限公司 一种提高氮化镓基发光二极管抗静电能力的方法
US20110001126A1 (en) 2009-07-02 2011-01-06 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor chip, method of fabrication thereof, and semiconductor device
JP5635246B2 (ja) * 2009-07-15 2014-12-03 住友電気工業株式会社 Iii族窒化物半導体光素子及びエピタキシャル基板
JP2011023534A (ja) 2009-07-15 2011-02-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物系半導体発光素子
US8604461B2 (en) 2009-12-16 2013-12-10 Cree, Inc. Semiconductor device structures with modulated doping and related methods
JP5709899B2 (ja) 2010-01-05 2015-04-30 ソウル バイオシス カンパニー リミテッドSeoul Viosys Co.,Ltd. 発光ダイオード及びその製造方法
JP2011151074A (ja) 2010-01-19 2011-08-04 Mitsubishi Electric Corp 窒化物半導体装置の製造方法
US8575592B2 (en) 2010-02-03 2013-11-05 Cree, Inc. Group III nitride based light emitting diode structures with multiple quantum well structures having varying well thicknesses
JP5426007B2 (ja) 2010-02-19 2014-02-26 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法
CN101807640A (zh) 2010-03-05 2010-08-18 中国科学院半导体研究所 利用三维极化感应空穴气提高led发光效率的方法
KR101766719B1 (ko) 2010-03-25 2017-08-09 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지
JP5533744B2 (ja) 2010-03-31 2014-06-25 豊田合成株式会社 Iii族窒化物半導体発光素子
KR20130064042A (ko) 2010-04-30 2013-06-17 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 반도체 기판, 반도체 기판의 제조 방법, 전자 디바이스 및 전자 디바이스의 제조 방법
US8897329B2 (en) 2010-09-20 2014-11-25 Corning Incorporated Group III nitride-based green-laser diodes and waveguide structures thereof
US20120126201A1 (en) 2010-11-23 2012-05-24 Heng Liu Gallium nitride led devices with pitted layers and methods for making thereof
US10134948B2 (en) 2011-02-25 2018-11-20 Sensor Electronic Technology, Inc. Light emitting diode with polarization control
WO2012127778A1 (ja) 2011-03-24 2012-09-27 パナソニック株式会社 窒化物半導体発光素子
TWI434435B (zh) 2011-04-01 2014-04-11 Genesis Photonics Inc 發光元件結構及其製作方法
CN102751393A (zh) 2011-04-20 2012-10-24 新世纪光电股份有限公司 发光二极管结构
CN102157646A (zh) 2011-05-03 2011-08-17 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种氮化物led结构及其制备方法
CN102185056B (zh) 2011-05-05 2012-10-03 中国科学院半导体研究所 提高电子注入效率的氮化镓基发光二极管
CN102214740A (zh) 2011-05-24 2011-10-12 中国科学院半导体研究所 一种提高氮化镓基发光二极管抗静电能力的方法
CN102214739A (zh) 2011-05-24 2011-10-12 中国科学院半导体研究所 一种氮化镓基发光二极管的外延粗化方法
CN102214753A (zh) 2011-06-02 2011-10-12 中国科学院半导体研究所 应用石墨烯薄膜电流扩展层的氮化镓基垂直结构led
CN102881784B (zh) 2011-07-14 2016-02-03 比亚迪股份有限公司 Cδ掺杂的p型GaN/AlGaN结构、LED外延片结构及制备方法
JP5874593B2 (ja) * 2011-12-23 2016-03-02 豊田合成株式会社 Iii族窒化物半導体発光素子とその製造方法
TWI549317B (zh) 2012-03-01 2016-09-11 財團法人工業技術研究院 發光二極體
US20130228743A1 (en) 2012-03-01 2013-09-05 Industrial Technology Research Institute Light emitting diode
CN103296162A (zh) 2012-03-01 2013-09-11 财团法人工业技术研究院 发光二极管
CN102569571B (zh) 2012-03-06 2015-06-24 华灿光电股份有限公司 半导体发光二极管及其制造方法
US9705030B2 (en) 2012-04-18 2017-07-11 Technische Universität Berlin UV LED with tunnel-injection layer
CN102637787B (zh) 2012-04-25 2014-10-15 中国科学院半导体研究所 一种无间断生长高质量InGaN/GaN多量子阱的方法
CN102738328B (zh) 2012-07-02 2015-05-20 华灿光电股份有限公司 一种发光二极管的外延片及其制造方法
KR20140006295A (ko) * 2012-07-02 2014-01-16 삼성전자주식회사 반도체 디바이스
KR101473819B1 (ko) 2012-10-22 2014-12-18 일진엘이디(주) 휘도 및 esd 보호 특성이 우수한 질화물 반도체 발광소자
TWI499080B (zh) 2012-11-19 2015-09-01 Genesis Photonics Inc 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI524551B (zh) 2012-11-19 2016-03-01 新世紀光電股份有限公司 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI511325B (zh) 2012-11-19 2015-12-01 Genesis Photonics Inc 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI535055B (zh) 2012-11-19 2016-05-21 新世紀光電股份有限公司 氮化物半導體結構及半導體發光元件
JP2014127708A (ja) 2012-12-27 2014-07-07 Toshiba Corp 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法
CN107819059A (zh) 2013-01-25 2018-03-20 新世纪光电股份有限公司 氮化物半导体结构及半导体发光元件
CN108321267A (zh) 2013-01-25 2018-07-24 新世纪光电股份有限公司 氮化物半导体结构及半导体发光元件
CN103972342A (zh) 2013-01-25 2014-08-06 新世纪光电股份有限公司 氮化物半导体结构及半导体发光元件
US9647168B2 (en) 2013-09-03 2017-05-09 Sensor Electronic Technology, Inc. Optoelectronic device with modulation doping
US20150179881A1 (en) 2013-12-24 2015-06-25 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride led structure with double graded electron blocking layer
TWI536606B (zh) 2013-12-25 2016-06-01 新世紀光電股份有限公司 發光二極體結構
US9673352B2 (en) 2015-04-30 2017-06-06 National Chiao Tung University Semiconductor light emitting device
US10693035B2 (en) 2015-10-23 2020-06-23 Sensor Electronic Technology, Inc. Optoelectronic device with a nanowire semiconductor layer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105514235A (zh) * 2015-12-25 2016-04-20 扬州德豪润达光电有限公司 一种用于光电器件的多重量子阱结构
CN111029448A (zh) * 2019-12-02 2020-04-17 广东省半导体产业技术研究院 一种采用mocvd技术的近紫外led及其制备方法

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