專利名稱：Ⅲ－Ⅴ族化合物半導(dǎo)體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種III-V族化合物半導(dǎo)體，其具有由式InaGabAlcN(a+b+c＝1，0≤a＜1，0＜b≤1，0≤c＜1)表示的p-型層和包含阻擋層和位于阻擋層之間的量子阱層的量子阱結(jié)構(gòu)，所述量子阱層由式InxGayAlzN(x+y+z＝1，0＜x＜1，0＜y＜1，0≤z＜1)表示。
背景技術(shù)：
目前，使用由式IndGaeAlfN(d+e+f＝1，0≤d≤1，0≤e≤1，0≤f≤1)表不的III-V族化合物半導(dǎo)體作為發(fā)射綠色、藍(lán)色、紫色或紫外光的發(fā)光器件。
已經(jīng)研究將結(jié)合有發(fā)光材料和熒光材料的發(fā)白光的發(fā)光器件應(yīng)用于背光或照明(lightning)。由于含例如氮化銦的特殊晶體能夠通過改變其氮化銦(InN)摩爾分?jǐn)?shù)而改變發(fā)光波長，它們可用作顯示器或光源激發(fā)熒光材料。
已經(jīng)進(jìn)行了努力，以試圖在由如藍(lán)寶石、GaAs和ZnO的物質(zhì)組成的各種襯底上生長III-V族化合物半導(dǎo)體層。然而，由于這些物質(zhì)的晶格常數(shù)和化學(xué)特性完全不同于所述的化合物半導(dǎo)體，至今仍未制備出足夠滿意的高質(zhì)量的晶體。已經(jīng)提出生長晶格常數(shù)和化學(xué)特性與化合物半導(dǎo)體類似的GaN晶體，隨后在其上生長化合物半導(dǎo)體，以獲得發(fā)光器件(日本已審查的專利公開No.S55-3834)。
還已經(jīng)提出，生長具有由式InxGayAlzN(x+y+z＝1，0＜x＜1，0＜y＜1，0≤z＜1)表示的量子阱結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體以獲得發(fā)光器件(日本專利No.3064891)。
這些文件中公開的發(fā)光器件在亮度方面不令人滿意。
已知有這樣一種方法在100～500托下，于660～780℃在硅摻雜的GaN上生長InGaN層并且保持該溫度5～10秒，隨后從其上生長GaN，在此條件下重復(fù)生長InGaN層和GaN以形成多量子阱結(jié)構(gòu)，然后在1040℃生長p-GaN層，從而制備化合物半導(dǎo)體。
在這種方法中，在生長p-GaN層過程中，InGaN層破裂，沉淀出銦金屬或氮化銦晶體，從而導(dǎo)致亮度顯著下降(Journal of Crystal Growth，248，498，2003)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種適用于高亮度發(fā)光器件的III-V族化合物半導(dǎo)體。本發(fā)明的另一目的是提供一種制備上述III-V族化合物半導(dǎo)體的方法。
本發(fā)明的發(fā)明人對III-V族化合物半導(dǎo)體進(jìn)行了研究，結(jié)果完成了本發(fā)明。
本發(fā)明提供一種III-V族化合物半導(dǎo)體，其包含n-型層，p-型層，所述p-型層由式InaGabAlcN(a+b+c＝1，0≤a＜1，0＜b≤1，0≤c＜1)表示，厚度不小于300nm，和多量子阱結(jié)構(gòu)，該多量子阱結(jié)構(gòu)位于n-型層和p-型層之間，并且具有至少兩個包括兩個阻擋層和位于阻擋層之間的由式InxGayAlzN(x+y+z＝1，0＜x＜1，0＜y＜1，0≤z＜1)表示的量子阱層的量子阱結(jié)構(gòu)；并且R/α比率不大于42.5％，其中R是通過X射線衍射測量的量子阱層中氮化銦(InN)的平均摩爾分?jǐn)?shù)，并且α是從光的波長計算的氮化銦(InN)的摩爾分?jǐn)?shù)，所述的光是因電流注入而由III-V族化合物半導(dǎo)體發(fā)出的。
本發(fā)明提供一種III-V族化合物半導(dǎo)體，其包含n-型層，p-型層，所述p-型層由式InaGabAlcN(a+b+c＝1，0≤a＜1，0＜b≤1，0≤c＜1)表示，厚度不小于300nm，和單量子阱結(jié)構(gòu)，該單量子阱結(jié)構(gòu)位于n-型層和p-型層之間，并且具有兩個阻擋層和位于阻擋層之間的由式InxGayAlzN(x+y+z＝1，0＜x＜1，0＜y＜1，0≤z＜1)表示的量子阱層；并且R/α比率不大于42.5％，其中R是通過X射線衍射測量的量子阱層中氮化銦(InN)的平均摩爾分?jǐn)?shù)，并且α是從光的波長計算的氮化銦(InN)的摩爾分?jǐn)?shù)，所述的光是因電流注入而由III-V族化合物半導(dǎo)體發(fā)出的。
此外，本發(fā)明提供一種制備III-V族化合物半導(dǎo)體的方法，所述III-V族化合物半導(dǎo)體包含n-型層，由式InaGabAlcN(a+b+c＝1，0≤a＜1，0＜b≤1，0≤c＜1)表示的p-型層，和量子阱結(jié)構(gòu)，該量子阱結(jié)構(gòu)位于n-型層和p-型層之間，并且具有包括至少兩個阻擋層和位于阻擋層之間的由式InxGayAlzN(x+y+z＝1，0＜x＜1，0＜y＜1，0≤z＜1)表示的量子阱層的量子阱結(jié)構(gòu)，該方法包括以下步驟將在量子阱層生長溫度的量子阱層保持在等于或高于量子阱層生長溫度的溫度，以在量子阱層生長完成和阻擋層生長開始之間阻止晶體生長，和生長厚度等于或大于300nm的p-型層。
此外，本發(fā)明提供一種包含上述III-V族化合物半導(dǎo)體的III-V族化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件。
附圖簡述

圖1舉例說明了本發(fā)明III-V族化合物半導(dǎo)體的一個實施方案的結(jié)構(gòu)。
參考字母或數(shù)字的解釋1 n-型GaN層2 未摻雜的GaN層3 GaN層4 InGaN量子阱層5 GaN阻擋層6 GaN保護(hù)層(cap layer)7 Mg-摻雜的A1GaN保護(hù)層8 p-型GaN層9 n電極10 p電極本發(fā)明優(yōu)選實施方案詳述III-V族化合物半導(dǎo)體本發(fā)明的III-V族化合物半導(dǎo)體具有n-型層和p-型層。
p-型層由式InaGabAlcN(a+b+c＝1，0≤a＜1，0≤b≤1，0≤c≤1)表示，并且厚度等于或大于300nm。當(dāng)p-型層的厚度增加時，III-V族化合物半導(dǎo)體的靜電放電性能提高。p-型層的厚度優(yōu)選等于或大于400nm，更優(yōu)選等于或大于500nm，進(jìn)一步優(yōu)選等于或大于600nm。而且，當(dāng)p-型層的厚度等于或大于500nm時，III-V族化合物半導(dǎo)體的光輸出也提高。包含厚度等于或大于500nm的p-型層的III-V族化合物半導(dǎo)體優(yōu)選用作具有優(yōu)異的光輸出和靜電放電性能的發(fā)光器件。相反，當(dāng)p-型層厚度過厚時，造成襯底的翹曲或者制備需要長時間。p-型層的厚度通常等于或小于3μm。
p-型層可以摻雜雜質(zhì)。雜質(zhì)的實例包括Mg、Zn和Ca。雜質(zhì)可以單獨或多種一起使用。雜質(zhì)的濃度通常為1×1017cm-3～1×1021cm-3。
此外，III-V族化合物半導(dǎo)體具有至少一個量子阱結(jié)構(gòu)。所述量子阱結(jié)構(gòu)包括由式InxGayAlzN(x+y+z＝1，0＜x＜1，0＜y＜1，0≤z＜1)表示的量子阱層和至少兩個阻擋層。量子阱層位于阻擋層之間。
量子阱結(jié)構(gòu)可以用作發(fā)光器件的發(fā)光層或用作通過減少位錯等而改善結(jié)晶性的襯底。量子阱結(jié)構(gòu)可以是包括量子層和阻擋層的單量子阱結(jié)構(gòu)，也可以是包括至少兩個量子肼層和阻擋層的多量子肼結(jié)構(gòu)。當(dāng)將量子阱結(jié)構(gòu)用作發(fā)光層時，從獲得高的光輸出角度考慮，優(yōu)選多量子阱結(jié)構(gòu)。
量子阱層的厚度通常等于或大于0.5nm，優(yōu)選等于或大于1nm，更優(yōu)選等于或大于1.5nm，并且通常等于或小于9nm，優(yōu)選等于或小于7nm，更優(yōu)選等于或小于6nm。
量子阱層可以摻雜雜質(zhì)，也可以不摻雜雜質(zhì)。當(dāng)量子阱層用作發(fā)光層時，從在良好的色純度條件下獲得強的光發(fā)射角度考慮，優(yōu)選未摻雜的量子阱層。在量子阱層摻雜雜質(zhì)的情形中，由于過高的摻雜濃度可能使結(jié)晶性下降，因此其濃度通常等于或小于1021cm-3，優(yōu)選等于或小于1019cm-3，更優(yōu)選等于或小于1017cm-3。雜質(zhì)的實例包括Si、Ge、S、O、Zn和Mg。可以摻雜單種或多種雜質(zhì)。
阻擋層通常是由式IndGaeAlfN(d+e+f＝1，0≤d≤1，0≤e≤1，0≤f≤1)表示的III-V族化合物。與量子阱層相鄰的兩個阻擋層可以相同或不同。
阻擋層的厚度通常等于或大于1nm，優(yōu)選等于或大于1.5nm，更優(yōu)選等于或大于2nm，并且通常等于或小于100nm，優(yōu)選等于或小于50nm，更優(yōu)選等于或小于20nm。
阻擋層可以摻雜雜質(zhì)，也可以不摻雜雜質(zhì)。雜質(zhì)的實例包括Si、Ge、S、O、Zn和Mg。雜質(zhì)可以單獨摻雜或多種一起摻雜。當(dāng)阻擋層摻雜雜質(zhì)時，雜質(zhì)的濃度通常為1017cm-3～1021cm-3。當(dāng)多量子阱結(jié)構(gòu)用作發(fā)光層時，一些阻擋層可以摻雜雜質(zhì)。通過摻雜雜質(zhì)，可以控制阻擋層的導(dǎo)電類型并且有效注入電子或空穴。由于雜質(zhì)摻雜可能使與摻雜的阻擋層相鄰的發(fā)光層的結(jié)晶性下降，可以用雜質(zhì)摻雜與不用作發(fā)光層的量子阱層接觸的阻擋層。
當(dāng)III-V族化合物半導(dǎo)體包含多量子阱結(jié)構(gòu)時，多量子阱結(jié)構(gòu)包括至少兩個量子阱層，所述量子阱層具有相同厚度和相同組成；相同厚度和不同組成；不同厚度和相同組成；或者不同厚度和不同組成。此外，多量子阱結(jié)構(gòu)包括至少兩個阻擋層，所述阻擋層具有相同厚度和相同組成；相同厚度和不同組成；不同厚度和相同組成；或者不同厚度和不同組成。當(dāng)多量子阱結(jié)構(gòu)用作發(fā)光層時，優(yōu)選多量子阱結(jié)構(gòu)具有至少兩個具有相同厚度和相同組成的量子阱層；和至少兩個具有相同厚度和相同組成的阻擋層。具有這樣的厚度和組成的III-V族化合物半導(dǎo)體由于從至少兩個量子阱層發(fā)射光而發(fā)出色純度得到提高的光。
III-V族化合物半導(dǎo)體的R/α比率不大于42.5％，優(yōu)選等于或小于40％，更優(yōu)選等于或小于35％，進(jìn)一步優(yōu)選等于或小于30％。
R是量子阱層中氮化銦(InN)的平均摩爾分?jǐn)?shù)，使用X射線衍射法通過分析量子阱結(jié)構(gòu)，可以測量R值。
當(dāng)III-V族化合物半導(dǎo)體包含多量子阱結(jié)構(gòu)時，從源自多量子阱結(jié)構(gòu)的超晶格的衛(wèi)星反射測量多量子阱結(jié)構(gòu)中InN的摩爾分?jǐn)?shù)(W)，然后根據(jù)W值和量子阱層與阻擋層的厚度比例計算R。
當(dāng)III-V族化合物半導(dǎo)體包含單量子阱結(jié)構(gòu)時，同樣通過X射線衍射測量單量子阱結(jié)構(gòu)中InN的摩爾分?jǐn)?shù)(W)。
在III-V族化合物半導(dǎo)體具有摻雜有低濃度雜質(zhì)的量子阱層，例如，雜質(zhì)濃度等于或小于1021cm-3，優(yōu)選等于或小于1019cm-3，更優(yōu)選等于或小于1017cm-3，并且顯示因電流注入而產(chǎn)生的帶邊發(fā)射的情形中，可以根據(jù)以下的方法，從因電流注入而發(fā)射的光的波長計算α。
從用于發(fā)光器件的半導(dǎo)體發(fā)射的光的波長λ(nm)，在將半導(dǎo)體的帶隙能設(shè)定為Eg(eV)時，通常用以下等式表示。
λ＝1240/Eg(1)半導(dǎo)體的帶隙能可以從其摩爾分?jǐn)?shù)計算。例如，在作為InN和GaN的混合晶體的InαGa1-αN的情形中，由于InN的帶隙能為0.8eV而GaN的帶隙能為3.42eV，半導(dǎo)體的帶隙能(Eg)表示如下。
Eg＝0.8α+3.42(1-α) (2)因此，根據(jù)等式(1)和(2)計算III-V族化合物半導(dǎo)體的α。
α＝[3.42-(1240/λ)]/(3.42-0.8)(3)當(dāng)發(fā)光波長為470nm時，α為0.298。
在III-V族化合物半導(dǎo)體具有摻雜有高濃度雜質(zhì)的量子阱層并且顯示源自雜質(zhì)級的光發(fā)射的情形中，可以從雜質(zhì)級的能量值計算α。例如，Journal of Vacuum Science and Technology A，Vol.13(3)，705頁公開了，根據(jù)光發(fā)射的峰波長的測量，含有作為發(fā)光層的Zn-和Si-摻雜的InGaN層的發(fā)光二極管中Zn的能級為0.4～0.5eV。
III-V族化合物半導(dǎo)體在量子阱層和p-型層之間可以具有由式IniGajAlkN(i+j+k＝1，0≤i≤1，0≤j≤1，0≤k≤1)表示的保護(hù)層。保護(hù)層可以單次生長或者多次生長。在III-V族化合物半導(dǎo)體包括AlN混合晶體的情形中，III-V族化合物半導(dǎo)體具有提高的熱穩(wěn)定性，從而抑制熱降解，如發(fā)光層的相分離。保護(hù)層可以摻雜有p-型摻雜劑如Mg、Zn和Ca，或者n-型摻雜劑如Si、O、S和Se。
圖1舉例說明了上述包含III-V族化合物半導(dǎo)體的器件結(jié)構(gòu)的一個實施方案。
圖1所示的III-V族化合物半導(dǎo)體按如下順序包含以下的1～8層n-型GaN層1，
安置在n-型GaN層1上的未摻雜的GaN層2，多量子阱結(jié)構(gòu)，該多量子阱結(jié)構(gòu)包括起阻擋層作用的GaN層3，起量子阱層作用的InGaN層4和起阻擋層作用的GaN層5層4和層5交替層疊，循環(huán)5次，GaN層6用Mg摻雜的AlGaN層7，和p-型GaN層8；以及n電極9，和安置在p-型GaN層8上的p電極10。
在正向方向上向所述器件的p-n結(jié)施加電壓，使注入的電子和空穴在多量子阱層中相互復(fù)合，從而使器件發(fā)光。
III-V族化合物半導(dǎo)體的制備可以通過以下方法有利地制備III-V族化合物半導(dǎo)體金屬有機化學(xué)氣相沉積(以下簡稱MOCVD)、分子束外延(以下簡稱MBE)、氫化物氣相外延(以下簡稱HVPE)，優(yōu)選MOCVD。MOCVD在層的均勻性、界面的陡度和大量生產(chǎn)能力方面是優(yōu)異的?？梢允褂每缮藤彽难b置進(jìn)行晶體生長。
通?？梢圆捎迷诜磻?yīng)器中將原料供應(yīng)到襯底中的方法制備III-V族化合物半導(dǎo)體。
III-V族化合物半導(dǎo)體制備中使用的襯底的實例包括藍(lán)寶石、ZnO、金屬硼化物(ZrB2)、SiC、GaN和AIN。這些襯底可以單獨使用，或者它們中的兩種或更多種可以組合使用。
第III族元素的原料的實例包括由通式R1R2R3Ga(其中R1、R2和R3表示低級烷基)表示的三烷基鎵，如三甲基鎵(TMG)和三乙基鎵(TEG)；由通式R1R2R3Al(其中R1、R2和R3表示低級烷基)表示的三烷基鋁，如三甲基鋁(TMA)、三乙基鋁(TEA)和三異丁基鋁；三甲胺鋁烷[(CH3)3N:AlH3]；由通式R1R2R3In(其中R1、R2和R3表示低級烷基)表示的三烷基銦，如三甲基銦(TMI)和三乙基銦；其中三烷基銦的1～3個烷基被鹵素原子取代的化合物，如二乙基氯化銦；和由通式InX(其中X表示鹵素原子)表示的鹵化銦，如氯化銦。這些原料可以單獨使用，或者它們中的兩種或更多種可以組合使用。
第V族元素的原料的實例包括氨、肼、甲基肼、1，1-二甲基肼、1，2-二甲基肼、叔丁胺和乙二胺；優(yōu)選氨和肼。氨和肼分子中不含碳原子，并且防止半導(dǎo)體的碳污染。這些原料可以單獨使用，或者它們中的兩種或更多種可以組合使用。
具有上述R/α比率的量子阱結(jié)構(gòu)可以通過熱處理生長。量子阱層的生長通常是在反應(yīng)器中，在650℃～850℃進(jìn)行的。阻擋層的生長通常是在反應(yīng)器中，在650℃～1000℃進(jìn)行的。
在本發(fā)明的制備方法中，將量子阱層保持在等于或高于量子阱層生長溫度的溫度，以在量子阱層生長完成和阻擋層生長開始之間中斷晶體生長。
在將量子阱層保持在量子阱層生長溫度的情形中，保留時間通常等于或大于10分鐘，優(yōu)選等于或大于15分鐘，并且通常等于或小于60分鐘。壓力通常大于30kPa。在壓力等于或小于20kPa的情形中，保留時間優(yōu)選為1～5分鐘。
在將量子阱層保持在高于量子阱層生長溫度的溫度的情形中，最低溫度比量子阱層生長溫度高10℃或10℃以上、更優(yōu)選不低于30℃，進(jìn)一步優(yōu)選不低于50℃，并且最高溫度比量子阱層生長溫度高100℃或100℃以下。保留時間根據(jù)溫度變化，通常等于或大于1分鐘，優(yōu)選等于或大于3分鐘，更優(yōu)選等于或大于5分鐘，進(jìn)一步優(yōu)選等于或大于7分鐘，并且通常等于或小于60分鐘。優(yōu)選保留時間等于從量子阱層生長完成至阻擋層生長開始的升溫間隔。
在保持步驟中，通常不將第III族元素的原料供應(yīng)到反應(yīng)器中。相反，可以供應(yīng)或不供應(yīng)第V族元素的原料和載氣。從防止量子阱層中的氮濃度降低考慮，優(yōu)選將第V族元素的原料供應(yīng)到反應(yīng)器中。
在生長量子阱結(jié)構(gòu)后，生長厚度等于或大于300nm的p-型層。p-型層的生長溫度通常為700～1100℃。在III-V族化合物半導(dǎo)體具有由式IngGahN(g+h＝1，0＜g≤1，0≤h＜1)表示的p-型層的情形中，優(yōu)選在較低溫度如650～950℃生長p-型層，從而防止量子阱層在p-型層生長過程中熱降解。
在p-型層生長完成后，可以在電極形成之前或之后，對III-V族化合物半導(dǎo)體進(jìn)行退火以獲得良好的與電極的接觸電阻。退火氣氛可以是惰性氣體或主要含有氫氣的氣體，或者這種氣氛氣體中可以加入含氧氣體。這些氣體可以單獨使用，或者它們中的兩種或更多種可以組合使用。退火溫度等于或大于200℃，優(yōu)選等于或大于400℃。
保持步驟和生長步驟可以使用常規(guī)反應(yīng)器進(jìn)行。反應(yīng)器裝備有進(jìn)料構(gòu)件，從其上側(cè)或其側(cè)面可以向襯底供應(yīng)原料。在反應(yīng)器中，將襯底幾乎正面朝上放置；作為備選，將其顛倒放置。在將襯底顛倒放置的情形中，可以從襯底的下方或襯底側(cè)面供應(yīng)原料。襯底在反應(yīng)器中的角度不是必須完全水平，可以幾乎或完全垂直。
除保持步驟和p-型層的生長步驟外，III-V族化合物半導(dǎo)體的制備可以在常規(guī)條件下進(jìn)行。在量子阱層的情形中，用雜質(zhì)摻雜阻擋層或p-型層，所述雜質(zhì)優(yōu)選以有機金屬形式供應(yīng)。
可以使用能夠在多個襯底同時生長多個層的、安置有襯底和進(jìn)料構(gòu)件的裝置進(jìn)行III-V族化合物半導(dǎo)體的制備。至于原料供應(yīng)，可以從原料源分別引入第III族元素的原料和第V族元素的原料，并且在將它們供應(yīng)到反應(yīng)器中之前進(jìn)行混和，以避免原料之間的預(yù)反應(yīng)。
實施例本發(fā)明將參考以下實施例更詳細(xì)地描述，但是這些實施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明范圍的限制。
實施例1供應(yīng)作為原料的TMG和氨和作為載氣的氫氣，于490℃在藍(lán)寶石的C-面上生長低溫生長的GaN緩沖層。
一旦停止供應(yīng)TMG后，將溫度升高到1090℃，然后供應(yīng)作為原料的TMG、氨和硅烷以及作為載氣的氫氣，生長厚度為3μm的n-型GaN層，接著停止供應(yīng)硅烷，生長厚度為300nm的未摻雜的GaN層。在停止供應(yīng)TMG和硅烷然后冷卻到785℃后，供應(yīng)作為原料的TEG和氨以及作為載氣的氮氣，生長厚度為100nm的GaN層，然后重復(fù)以下程序5次，在所述程序中，在50kPa的壓力下供應(yīng)作為原料的TEG、TMI和氨以及作為載氣的氮氣，以生長厚度為3nm的InGaN層和厚度為15nm的GaN層。該生長程序的細(xì)節(jié)如下供應(yīng)氨、TEG和TMI，生長3nm厚的InGaN層；然后停止供應(yīng)TEG和TMI，隨后只供應(yīng)氨和載氣，保持15分鐘；然后生長15nm厚的未摻雜的GaN層。
在該程序循環(huán)5次后，連續(xù)供應(yīng)TEG和氨以生長厚度為3nm的未摻雜的GaN層，使得未摻雜的GaN層的最終厚度為18nm。此后，停止TEG供應(yīng)，然后將溫度升高到940℃，接著供應(yīng)TEG、TMA、氨和作為p-型摻雜劑源的二乙基環(huán)戊二烯基鎂，生長厚度為30nm的Mg-摻雜的AlGaN層。在停止供應(yīng)TEG、TMA和二乙基環(huán)戊二烯基鎂后，將溫度升高到1010℃，隨后供應(yīng)TMG、氨和作為p-型摻雜劑源的二乙基環(huán)戊二烯基鎂，生長厚度為600nm的p-型GaN層。
在獲得的III-V族化合物半導(dǎo)體進(jìn)行蝕刻后，形成NiAu的p電極和Al的n電極，從而獲得LED。
向LED施加20mA的正向電流，每個樣品都表現(xiàn)出純的藍(lán)光發(fā)射。亮度為6028mcd并且光發(fā)射的峰波長為473nm。根據(jù)發(fā)光波長，按照上述的等式(3)計算的InN摩爾分?jǐn)?shù)(α)為30.4％。
根據(jù)由X射線衍射測定的多量子阱結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星反射的評價結(jié)果，以整個多量子阱結(jié)構(gòu)的平均值計，InN摩爾分?jǐn)?shù)(W)為1.93％，從而InN摩爾分?jǐn)?shù)(R)為11.58％。R/α比率為38.1％。
通過靜電放電試驗評價LED，LED的反向靜電放電擊穿電壓為225V。結(jié)果還示于表1中。
實施例2除將p-型GaN層的厚度改變?yōu)?50nm外，通過與實施例1相同的操作獲得LED。在與實施例1相同的條件下評估LED。結(jié)果示于表1中。
實施例3除將p-型GaN層的厚度改變?yōu)?00nm外，通過與實施例1相同的操作獲得LED。在與實施例1相同的條件下評估LED。結(jié)果示于表1中。
參考例1除將p-型GaN層的厚度改變?yōu)?50nm外，通過與實施例1相同的操作獲得LED。在與實施例1相同的條件下評估LED。結(jié)果示于表2中。
比較例1除在生長InGaN層后不進(jìn)行保持步驟，并且繼續(xù)生長GaN層外，通過與參考例1相同的操作獲得LED。在與實施例1相同的條件下評估LED。結(jié)果示于表2中。
比較例2除在生長InGaN層后不進(jìn)行保持步驟，并且繼續(xù)生長GaN層外，通過與實施例1相同的操作獲得LED。在與實施例1相同的條件下評估LED。結(jié)果示于表2中。
表1

表2

工業(yè)適用性通過采用本發(fā)明的III-V族化合物半導(dǎo)體，提供具有高亮度和優(yōu)異的靜電放電性能的發(fā)光器件。
通過采用本發(fā)明制備III-V族化合物半導(dǎo)體的方法，容易制備上述的發(fā)光器件。
權(quán)利要求
1.一種III-V族化合物半導(dǎo)體，其包含n-型層，p-型層，所述p-型層由式InaGabAlcN(a+b+c＝1，0≤a＜1，0＜b≤1，0≤c＜1)表示，厚度不小于300nm，和多量子阱結(jié)構(gòu)，該多量子阱結(jié)構(gòu)位于n-型層和p-型層之間，并且具有至少兩個包括兩個阻擋層和位于阻擋層之間的由式InxGayAlzN(x+y+z＝1，0＜x＜1，0＜y＜1，0≤z＜1)表示的量子阱層的量子阱結(jié)構(gòu)；并且R/α比率不大于42.5％，其中R是通過X射線衍射測量的量子阱層中氮化銦(InN)的平均摩爾分?jǐn)?shù)，α是從光的波長計算的氮化銦(InN)的摩爾分?jǐn)?shù)，所述的光是因電流注入而由III-V族化合物半導(dǎo)體發(fā)出的。
2.一種III-V族化合物半導(dǎo)體，其包含n-型層，p-型層，所述p-型層由式InaGabAlcN(a+b+c＝1，0≤a＜1，0＜b≤1，0≤c＜1)表示，厚度不小于300nm，和單量子阱結(jié)構(gòu)，該單量子阱結(jié)構(gòu)位于n-型層和p-型層之間，并且具有兩個阻擋層和位于阻擋層之間的由式InxGayAlzN(x+y+z＝1，0＜x＜1，0＜y＜1，0≤z＜1)表示的量子阱層；并且R/α比率不大于42.5％，其中R是通過X射線衍射測量的量子阱層中氮化銦(InN)的平均摩爾分?jǐn)?shù)，α是從光的波長計算的氮化銦(InN)的摩爾分?jǐn)?shù)，所述的光是因電流注入而由III-V族化合物半導(dǎo)體發(fā)出的。
3.一種制備III-V族化合物半導(dǎo)體的方法，所述III-V族化合物半導(dǎo)體包含n-型層，由式InaGabAlcN(a+b+c＝1，0≤a＜1，0＜b≤1，0≤c＜1)表示的p-型層，和量子阱結(jié)構(gòu)，該量子阱結(jié)構(gòu)位于n-型層和p-型層之間，并且具有包括至少兩個阻擋層和位于阻擋層之間的由式InxGayAlzN(x+y+z＝1，0＜x＜1，0＜y＜1，0≤z＜1)表示的量子阱層的量子阱結(jié)構(gòu)，該方法包括以下步驟將在量子阱層生長溫度的、在量子阱層生長完成和阻擋層生長開始之間的量子阱層保持在等于或高于量子阱層生長溫度的溫度，和生長p-型層，使III-V族化合物半導(dǎo)體的總厚度等于或大于300nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的保持步驟是在不供應(yīng)第III族元素原料的情況下進(jìn)行的。
5.一種III-V族化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包含根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的III-V族化合物半導(dǎo)體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種III－V族化合物半導(dǎo)體。所述III－V族化合物半導(dǎo)體包含n－型層，由式In
文檔編號H01L33/32GK101027787SQ20058003213
公開日2007年8月29日 申請日期2005年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者佐佐木誠, 高田朋幸 申請人:住友化學(xué)株式會社