TWI649896B

TWI649896B - 氮化物半導體結構

Info

Publication number: TWI649896B
Application number: TW106140004A
Authority: TW
Inventors: 賴彥霖; 王信介
Original assignee: 新世紀光電股份有限公司
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2019-02-01
Also published as: TW201810712A

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，且每兩阻障層間係具有一井層，阻障層為Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙＮ} ，其中ｘ及ｙ係滿足０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｘ＋ｙ＜１之數值，而井層為Ｉｎ_ｚＧａ_１－ｚＮ，其中０＜ｚ＜１；藉此，可調整四元組成條件以提供晶格匹配的阻障層與井層，改善因晶格不匹配所產生之晶體缺陷現象。

Description

氮化物半導體結構

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，尤其是指一種於多重量子井結構中使用四元氮化鋁銦鎵的阻障層與三元氮化銦鎵的井層以改善因晶格失配所產生的應力作用，使得井層具有３﹒５ｎｍ～７ｎｍ之厚度，同時可提供較佳的載子侷限，以提升內部量子效率，使得半導體發光元件獲得良好之發光效率者。

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，發光層具有氮化物半導體多重量子井結構（ＭＱＷ），而多重量子井結構包括以重複的方式交替設置的井層（ｗｅｌｌ）和阻障層（ｂａｒｒｉｅｒ），因為井層具有相對阻障層較低之能隙，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，並在井層中結合，而發射出光粒子。

目前，在多重量子井結構中約有１至３０層的井層或阻障層，阻障層通常係以氮化鎵ＧａＮ之材料所形成，而井層係以氮化銦鎵ＩｎＧａＮ所組成；然，上述之多重量子井結構由於氮化銦鎵與氮化鎵晶格間存在有約１０～１５％的晶格不匹配度，導致晶格間產生強大的應力作用，使得在多重量子井結構中有壓電場（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆｉｅｌｄ）的產生，且於成長氮化銦鎵的過程中，當銦含量愈高時，所產生的壓電場也就愈大，對晶體結構的影響也就愈大，而隨著成長的厚度愈厚時，所累積的應力也就愈大，當晶體結構成長至超過某一個臨界厚度（ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ），導致晶體結構無法再承受此應力作用時，則會產生較大的缺陷結構（例如Ｖ－形缺陷），使得一般井層具有一定的厚度限制，一般約為３ｎｍ左右。

此外，上述之多重量子井結構也會因強大的極化電場作用的存在，而造成能帶嚴重傾斜或彎曲，導致電子與電洞分開侷限在井層的兩側，使得電子與電洞波函數（ｗａｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎ）在空間上的重疊率降低，而降低電子與電洞的輻射再結合速率（ｒａｄｉａｔｉｖｅ　ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ）及內部量子效率（ＩＱＥ）。

今，發明人即是鑑於上述現有之氮化物半導體發光元件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，係於發光層中使用四元氮化鋁銦鎵的阻障層與三元氮化銦鎵的井層以改善因晶格失配所產生的應力作用，使得井層具有３﹒５ｎｍ～７ｎｍ之厚度，同時可提供較佳的載子侷限，以提升內部量子效率者。

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，使得半導體發光元件獲得良好之發光效率者。

為了達到上述實施目的，本發明提供一種氮化物半導體結構，包括：一第一型摻雜半導體層；一發光層，包括一多重量子井結構；一AlGaN基礎的(AlGaN based)第二型載子阻障層；以及一第二型摻雜半導體層，其中AlGaN基礎的第二型載子阻障層配置於第二型摻雜半導體層與發光層之間，而發光層配置於AlGaN基礎的第二型載子阻障層與第一型摻雜半導體層之間，且多重量子井結構包括交替堆疊的多個AlInGaN基礎的阻障層以及多個InGaN基礎的井層。

本發明另提供一種氮化物半導體結構，包括：一第一型摻雜半導體層；一發光層，包括一多重量子井結構；一InGaN基礎的電洞提供層；以及一第二型摻雜半導體層，其中發光層配置於第一型摻雜半導體層與InGaN基礎的電洞提供層之間，而InGaN基礎的電洞提供層配置於發光層與第二型摻雜半導體層之間，多重量子井結構包括交替堆疊的多個AlInGaN基礎的阻障層以及多個InGaN基礎的井層，且InGaN基礎的電洞提供層之能隙大於多重量子井結構之InGaN基礎的井層的能隙。

一種氮化物半導體結構，包括：一第一型摻雜半導體層；一AlGaN基礎的(AlGaN based)第一型載子阻障層；一發光層，包括一多重量子井結構；一AlGaN基礎的(AlGaN based)第二型載子阻障層；以及一第二型摻雜半導體層，其中發光層配置於第一型摻雜半導體層與第二型摻雜半導體層之間，AlGaN基礎的第一型載子阻障層配置於第一型摻雜半導體層與發光層之間，AlGaN基礎的第二型載子阻障層配置於第二型摻雜半導體層與發光層之間，且多重量子井結構包括交替堆疊的多個AlInGaN基礎的阻障層以及多個InGaN基礎的井層。

在本發明的一實施例中，阻障層具有５ｎｍ～１２ｎｍ之厚度，且阻障層可摻雜有濃度介於１０^１６～１０^１８ｃｍ^－３的第一型摻質，使得阻障層可以減少載子遮蔽效應，以增加載子侷限效應。

再者，在本發明的一實施例中，可於發光層與第二型摻雜半導體層間可配置有一電洞提供層，電洞提供層為氮化銦鎵Ｉｎ_ｘＧａ_１－ｘＮ，其中０＜ｘ＜１，且電洞提供層可摻雜有濃度大於１０^１８ｃｍ^－３的第二型摻質，例如為鎂或鋅，較佳為鎂，以增加電洞的濃度。

在本發明的一實施例中，電洞提供層可摻雜有濃度介於１０^１７～１０^２０ｃｍ^－３的四族元素，藉此提供更多的電洞進入發光層，進而增加電子電洞結合之情況。

在本發明的一實施例中，電洞提供層之能隙大於多重量子井結構之井層的能隙，藉以讓電洞容易進入井層又防止電子逃脫，使得電子及電洞更容易侷限在井層中，以增加電子電洞對覆合的機率。

在本發明的一實施例中，可於發光層與第一型摻雜半導體層間配置有一第一型載子阻隔層，且第一型載子阻隔層較佳為Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＮ，其中０＜ｘ＜１；而電洞提供層與第二型摻雜半導體層間配置有一第二型載子阻隔層，且第二型載子阻隔層較佳為Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＮ，其中０＜ｘ＜１；藉此，利用含有鋁之ＡｌＧａＮ的能帶隙較ＧａＮ要高的特性，不僅可增加氮化物半導體之能帶範圍，亦使得載子可侷限於多重量子井結構中，提高電子電洞覆合的機率，進而達到發光效率提升之功效。

另，本發明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第一型電極與第二電極；藉此，利用四元氮化鋁銦鎵的阻障層以及三元氮化銦鎵的井層具有相同銦元素的特性，可調整四元組成條件以提供晶格匹配的組成，使得阻障層與井層的晶格常數較為相近，不僅可改善傳統氮化銦鎵的井層以及氮化鎵的阻障層因晶格不匹配而產生之晶體缺陷現象，亦可改善因晶格失配所產生的應力作用，使得本發明之氮化物半導體結構其井層具有３﹒５ｎｍ～７ｎｍ之厚度，較佳係為４ｎｍ～５ｎｍ；同時，藉由提高添加Ａｌ元素可提供阻障層較佳的載子侷限，有效地將電子電洞侷限於井層內，藉此提升內部量子效率，使得半導體發光元件獲得良好之發光效率。

再者，因四元氮化鋁銦鎵的阻障層以及三元氮化銦鎵的井層可改善因晶格失配所產生的應力作用，進而有效降低多重量子井結構中壓電場的產生，達到有效抑制壓電效應及提升內部量子效率之功效，使得半導體發光元件可獲得更佳之發光效率。

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，係主要於基板（１）上配置有一第一型摻雜半導體層（３）與第二型摻雜半導體層（７），於第一型摻雜半導體層（３）與第二型摻雜半導體層（７）間配置有一發光層（５），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），且每兩阻障層（５２）間係具有一井層（５１），阻障層（５２）由化學式Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙＮ} 表示之四元材料所構成，其中ｘ及ｙ係滿足０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｘ＋ｙ＜１之數值，而井層（５１）係由化學式Ｉｎ_ｚＧａ_１－ｚＮ表示之材料所構成，其中０＜ｚ＜１，且井層（５１）具有３﹒５ｎｍ～７ｎｍ之厚度，較佳係為４ｎｍ～５ｎｍ，而阻障層（５２）係具有５ｎｍ～１２ｎｍ之厚度；其中阻障層（５２）可摻雜有濃度介於１０^１６～１０^１８ｃｍ^－３的第一型摻質（例如為矽或鍺），使得阻障層（５２）可以減少載子遮蔽效應，以增加載子侷限效應。

此外，上述之氮化物半導體結構可於發光層（５）與第二型摻雜半導體層（７）間配置有一電洞提供層（８），其中電洞提供層（８）為氮化銦鎵Ｉｎ_ｘＧａ_１－ｘＮ，其中０＜ｘ＜１，且電洞提供層（８）係摻雜有濃度大於１０^１８ｃｍ^－３的第二型摻質，例如為鎂或鋅，較佳為鎂；再者，電洞提供層（８）可摻雜有濃度介於１０^１７～１０^２０ｃｍ^－３的四族元素，較佳為碳，利用碳（４Ａ族）取代五價的氮原子，使得電洞提供層（８）可具有高電洞濃度，藉此提供更多的電洞進入發光層（５），進而增加電子電洞結合之情況；再者，電洞提供層（８）之能隙大於多重量子井結構之井層（５１）的能隙，藉此可讓電洞進入井層且又避免電子逃逸進入第二型摻雜半導體層（７）內。

另，發光層（５）與第一型摻雜半導體層（３）間亦可配置有一第一型載子阻隔層（４），且第一型載子阻隔層（４）較佳係由化學式Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＮ表示之材料所構成，其中０＜ｘ＜１；而電洞提供層（８）與第二型摻雜半導體層（７）間配置有一第二型載子阻隔層（６），且第二型載子阻隔層（６）係由化學式Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＮ表示之材料所構成，其中０＜ｘ＜１；藉此，利用含有鋁之ＡｌＧａＮ的能帶隙較ＧａＮ要高的特性，不僅可增加氮化物半導體之能帶範圍，亦使得載子可侷限於多重量子井結構中，提高電子電洞覆合的機率，進而達到增加發光效率之功效。

再者，基板（１）與第一型摻雜半導體層（３）間可配置有一緩衝層（２），緩衝層（２）係由化學式Al_X Ｇａ_１－ｘＮ表示之材料所構成，其中０＜ｘ＜１；而緩衝層（２）係用以改善第一型摻雜半導體層（３）成長於異質基板（１）上所產生之晶格常數不匹配（ｌａｔｔｉｃｅｍｉｓｍａｔｃｈ）的問題，且緩衝層（２）的材料亦可例如是ＧａＮ、InＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ等，且其形成方法可例如是於４００～９００℃的溫度下進行低溫磊晶成長。

根據上述實施例之氮化物半導體結構於實際實施使用時，首先基板（１）的材料可例如是藍寶石（ｓａｐｐｈｉｒｅ）、矽、ＳｉＣ、ＺｎＯ或ＧａＮ基板等，而第一型摻雜半導體層（３）之材料可例如為矽或鍺摻雜之氮化鎵系列材料，第二型摻雜半導體層（７）之材料則可例如為鎂或鋅摻雜之氮化鎵系列材料，其中第一、二型摻雜半導體層（３）、（７）形成之方法可例如是進行有機金屬化學氣相沉積法（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＭＯＣＶＤ）；而值得注意的，上述井層（５１）與阻障層（５２）較佳的作法是利用有機金屬蒸汽沉積法或分子束磊晶法（ＭＢＥ）加以沉積，一般是使用含低烷基銦和鎵化合物的氣體混合物；該等阻障層（５２）於８５０～１０００℃的溫度沉積，而該等井層（５１）通常是在５００～９５０℃的溫度下形成；藉此，由於多重量子井結構包含有氮化鋁銦鎵的阻障層（５２）以及氮化銦鎵的井層（５１），其具有相同的銦元素，使得阻障層（５２）與井層（５１）的晶格常數較為相近，可改善傳統氮化鎵的阻障層以及氮化銦鎵的井層所造成的晶格不匹配而產生之晶體缺陷現象，且由於晶格間應力的產生主要係來自於材料間晶格常數的不匹配所造成的，藉此亦可改善因晶格失配所產生應力作用，使得本發明之氮化物半導體結構其井層（５１）具有３﹒５ｎｍ～７ｎｍ之厚度，較佳係為４ｎｍ～５ｎｍ。

再者，因四元氮化鋁銦鎵的阻障層（５２）以及氮化銦鎵的井層（５１）可改善因晶格失配所產生應力作用，進而有效降低多重量子井結構中壓電場的產生，使得能帶彎曲與傾斜的現象得到相當程度的改善，進而達到有效抑制壓電效應及提升內部量子效率之功效。

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）；一第一型摻雜半導體層（３），係配置於基板（１）上；其中，第一型摻雜半導體層（３）之材料可例如為矽或鍺摻雜之氮化鎵系列材料；一發光層（５），係配置於第一型摻雜半導體層（３）上，發光層（５）具有多重量子井結構，而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），且每兩阻障層（５２）間係具有一井層（５１），阻障層（５２）由化學式Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１－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，而井層（５１）由化學式Ｉｎ_ｚＧａ_１－ｚＮ表示之材料所構成，其中０＜ｚ＜１，且井層（５１）具有３﹒５ｎｍ～７ｎｍ之厚度，較佳係為４ｎｍ～５ｎｍ；一第二型摻雜半導體層（７），係配置於發光層（５）上，第二型摻雜半導體層（７）之材料可例如為鎂或鋅摻雜之氮化鎵系列材料；一第一型電極（３１），係以歐姆接觸配置於第一型摻雜半導體層（３）上；以及一第二型電極（７１），係以歐姆接觸配置於第二型摻雜半導體層（７）上；其中，第一型電極（３１）與第二型電極（７１）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）與第一型摻雜半導體層（３）間可配置一由Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＮ材料所構成之第一型載子阻隔層（４），其中０＜ｘ＜１；而發光層（５）與第二型摻雜半導體層（７）間亦可配置一由Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＮ材料所構成之第二型載子阻隔層（６），其中０＜ｘ＜１；藉此，利用含有鋁之ＡｌＧａＮ的能帶隙較ＧａＮ要高的特性，不僅可增加氮化物半導體之能帶範圍，亦使得載子可侷限於多重量子井結構中，提高電子電洞覆合的機率，進而達到增加發光效率之功效。

再者，基板（１）與第一型摻雜半導體層（３）間可配置一由Al_X Ｇａ_１－ｘＮ所構成之緩衝層（２），其中０＜ｘ＜１，以作為改善第一型摻雜半導體層（３）成長於異質基板（１）上所產生之晶格常數不匹配的問題，且緩衝層（２）的材料亦可例如是ＧａＮ、InＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ等。

藉此，由上述之氮化物半導體結構實施說明可知，本發明之半導體發光元件藉由四元氮化鋁銦鎵的阻障層（５２）以及三元氮化銦鎵的井層（５１）具有相同銦元素的特性，利用調整四元組成條件以提供晶格匹配的組成，使得阻障層（５２）與井層（５１）的晶格常數較為相近，不僅可改善傳統氮化鎵的阻障層以及氮化銦鎵的井層所造成的晶格不匹配而產生之晶體缺陷現象，且由於晶格間應力的產生主要係來自於材料間晶格常數的不匹配所造成的，藉此亦可改善因晶格失配所產生應力作用，使得本發明之氮化物半導體結構其井層（５１）具有３﹒５ｎｍ～７ｎｍ之厚度，較佳係為４ｎｍ～５ｎｍ；同時，亦可提高添加Ａｌ元素以提供阻障層（５２）較佳的載子侷限，有效地將電子電洞侷限於井層（５１）內，藉此提升內部量子效率，使得半導體發光元件獲得良好之發光效率。

再者，因四元氮化鋁銦鎵的阻障層（５２）以及三元氮化銦鎵的井層（５１）可改善因晶格失配所產生應力作用，進而有效降低多重量子井結構中壓電場的產生，達到有效抑制壓電效應及提升內部量子效率之功效，使得半導體發光元件可獲得更佳之發光效率。

綜上所述，本發明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）‧‧‧第一型摻雜半導體層

（３１）‧‧‧第一型電極

（４）‧‧‧第一型載子阻隔層

（５）‧‧‧發光層

（５１）‧‧‧井層

（５２）‧‧‧阻障層

（６）‧‧‧第二型載子阻隔層

（７）‧‧‧第二型摻雜半導體層

（７１）‧‧‧第二型電極

（８）‧‧‧電洞提供層

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。

Claims

一種氮化物半導體結構，包括：一第一型摻雜半導體層；一發光層，包括一多重量子井結構；一AlGaN基礎的(AlGaN based)第二型載子阻障層；一第二型摻雜半導體層，其中該AlGaN基礎的第二型載子阻障層配置於該第二型摻雜半導體層與該發光層之間，而該發光層配置於該AlGaN基礎的第二型載子阻障層與該第一型摻雜半導體層之間，且該多重量子井結構包括交替堆疊的多個GaN基礎的阻障層以及多個InGaN基礎的井層；以及一InGaN基礎的電洞提供層，該InGaN基礎的電洞提供層配置於該發光層與該AlGaN基礎的第二型載子阻障層之間，該InGaN基礎的電洞提供層中摻雜有濃度大於10¹⁷cm^-3的四族元素。
一種氮化物半導體結構，包括：一第一型摻雜半導體層；一發光層，包括一多重量子井結構；一InGaN基礎的電洞提供層；以及一第二型摻雜半導體層，其中該發光層配置於該第一型摻雜半導體層與該InGaN基礎的電洞提供層之間，而該InGaN基礎的電洞提供層配置於該發光層與該第二型摻雜半導體層之間，該多重量子井結構包括交替堆疊的多個GaN基礎的阻障層以及多個InGaN基礎的井層，且該InGaN基礎的電洞提供層之能隙大於該多重量子井結構之InGaN基礎的井層的能隙。
一種氮化物半導體結構，包括：一第一型摻雜半導體層；一AlGaN基礎的(AlGaN based)第一型載子阻障層；一發光層，包括一多重量子井結構；一AlGaN基礎的(AlGaN based)第二型載子阻障層；一第二型摻雜半導體層，其中該發光層配置於該第一型摻雜半導體層與該第二型摻雜半導體層之間，該AlGaN基礎的第一型載子阻障層配置於該第一型摻雜半導體層與該發光層之間，該AlGaN基礎的第二型載子阻障層配置於該第二型摻雜半導體層與該發光層之間，且該多重量子井結構包括交替堆疊的多個GaN基礎的阻障層以及多個InGaN基礎的井層；以及一InGaN基礎的電洞提供層，該InGaN基礎的電洞提供層配置於該發光層與該AlGaN基礎的第二型載子阻障層之間，該InGaN基礎的電洞提供層中摻雜有濃度大於10¹⁷cm^-3的四族元素。
一種氮化物半導體結構，包括：一第一型摻雜半導體層；一發光層，包括一多重量子井結構；一AlGaN基礎的(AlGaN based)第二型載子阻障層；一第二型摻雜半導體層，其中該AlGaN基礎的第二型載子阻障層配置於該第二型摻雜半導體層與該發光層之間，而該發光層配置於該AlGaN基礎的第二型載子阻障層與該第一型摻雜半導體層之間，且該多重量子井結構包括交替堆疊的多個GaN基礎的阻障層以及多個InGaN基礎的井層；以及一InGaN基礎的電洞提供層，該InGaN基礎的電洞提供層配置於該發光層與該AlGaN基礎的第二型載子阻障層之間，該AlGaN基礎的第二型載子阻障層配置於該第二型摻雜半導體層以及該InGaN基礎的電洞提供層之間，該InGaN基礎的電洞提供層中摻雜有濃度大於10¹⁸cm^-3的第二型摻質以及濃度大於10¹⁷cm^-3的四族元素。
一種氮化物半導體結構，包括：一第一型摻雜半導體層；一發光層，包括一多重量子井結構；一InGaN基礎的電洞提供層；以及一第二型摻雜半導體層，其中該發光層配置於該第一型摻雜半導體層與該InGaN基礎的電洞提供層之間，而該InGaN基礎的電洞提供層配置於該發光層與該第二型摻雜半導體層之間，該多重量子井結構包括交替堆疊的多個GaN基礎的阻障層以及多個InGaN基礎的井層，且該InGaN基礎的電洞提供層之能隙大於該多重量子井結構之InGaN基礎的井層的能隙，該InGaN基礎的電洞提供層中摻雜有濃度大於10¹⁸cm^-3的第二型摻質以及濃度大於10¹⁷cm^-3的四族元素。
一種氮化物半導體結構，包括：一第一型摻雜半導體層；一AlGaN基礎的(AlGaN based)第一型載子阻障層；一發光層，包括一多重量子井結構；一AlGaN基礎的(AlGaN based)第二型載子阻障層；一第二型摻雜半導體層，其中該發光層配置於該第一型摻雜半導體層與該第二型摻雜半導體層之間，該AlGaN基礎的第一型載子阻障層配置於該第一型摻雜半導體層與該發光層之間，該AlGaN基礎的第二型載子阻障層配置於該第二型摻雜半導體層與該發光層之間，該多重量子井結構包括交替堆疊的多個GaN基礎的阻障層以及多個InGaN基礎的井層；以及一InGaN基礎的電洞提供層，該InGaN基礎的電洞提供層配置於該發光層與該AlGaN基礎的第二型載子阻障層之間，該AlGaN基礎的第二型載子阻障層配置於該InGaN基礎的電洞提供層與該第二型摻雜半導體層之間，該InGaN基礎的電洞提供層中摻雜有濃度大於10¹⁸cm^-3的第二型摻質以及濃度大於10¹⁷cm^-3的四族元素。
一種氮化物半導體結構，包括：一第一型摻雜半導體層；一發光層，包括一多重量子井結構，其中該多重量子井結構包括交替堆疊的多個GaN基礎的阻障層以及多個包括銦的GaN基礎的井層；一第二型摻雜半導體層，其中該發光層配置於該第一型摻雜半導體層以及該第二型摻雜半導體層之間；以及一包括銦的GaN基礎的第二型電洞提供層，配置於該發光層以及該第二型摻雜半導體層之間，該包括銦的GaN基礎的第二型電洞提供層中摻雜有濃度大於10¹⁸cm^-3的第二型摻質以及濃度大於10¹⁷cm^-3的四族元素，其中，該InGaN基礎的電洞提供層之能隙大於該多重量子井結構之InGaN基礎的井層的能隙。
一種氮化物半導體結構，包括：一第一型摻雜半導體層；一發光層，包括一多重量子井結構，其中該多重量子井結構包括交替堆疊的多個GaN基礎的阻障層以及多個包括銦的GaN基礎的井層；一第二型摻雜半導體層，其中發光層配置於該第一型摻雜半導體層以及該第二型摻雜半導體層之間；以及一包括銦的GaN基礎的第二型電洞提供層，配置於該發光層以及該第二型摻雜半導體層之間，該包括銦的GaN基礎的第二型電洞提供層中摻雜有濃度大於10¹⁸cm^-3的第二型摻質以及濃度大於10¹⁷cm^-3的四族元素；其中，該多重量子井結構的一層GaN基礎的阻障層位於InGaN基礎的電洞提供層與該多重量子井結構的一層InGaN基礎的井層之間。
如申請專利範圍第1-8項中任一項所述的氮化物半導體結構，其中，該多重量子井結構的各該GaN基礎的阻障層中摻雜有濃度介於10¹⁶~10¹⁸cm^-3的第一型摻質。
如申請專利範圍第1-3項中任一項所述的氮化物半導體結構，其中，該InGaN基礎的電洞提供層中摻雜有濃度大於10¹⁸cm^-3的第二型摻質。
如申請專利範圍第1或3或4或6或8項所述的氮化物半導體結構，其中，該InGaN基礎的電洞提供層之能隙大於該多重量子井結構之InGaN基礎的井層的能隙。
如申請專利範圍第1-7項中任一項所述的氮化物半導體結構，其中，該多重量子井結構的一層GaN基礎的阻障層位於InGaN基礎的電洞提供層與該多重量子井結構的一層InGaN基礎的井層之間。
如申請專利範圍第2或5或7或8項所述的氮化物半導體結構，還包括一AlGaN基礎的(AlGaN based)第二型載子阻障層，配置於該第二型摻雜半導體層與該發光層之間。
如申請專利範圍第1或2或4或5或7或8項所述的氮化物半導體結構，還包括一AlGaN基礎的(AlGaN based)第一型載子阻障層，配置於該第一型摻雜半導體層與該發光層之間。
如申請專利範圍第2項所述的氮化物半導體結構，其中，該InGaN基礎的電洞提供層中摻雜有濃度大於10¹⁷cm^-3的四族元素。
如申請專利範圍第1、3-8及15項中任一項所述的氮化物半導體結構，其中，該四族元素包括碳。
如申請專利範圍第4-8項中任一項所述的氮化物半導體結構，其中，該第二型摻質包括鎂或鋅。
如申請專利範圍第10項所述的氮化物半導體結構，其中，該第二型摻質包括鎂或鋅。