発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、のＩｎＧａＮ発光層を用いた緑色半導体レーザダイオードでは、ライフ特性がまだ十分ではなかった。非特許文献１に示されるように、波長が５１０〜５１３ｎｍの緑色半導体レーザダイオードは、室温動作（２５℃）のライフテストでは５００ｈまで駆動電流が安定しており、そこから推定される室温動作での寿命は５０００ｈ以上であった（非特許文献１、Ｆｉｇ．８参照）。しかし、加速試験として６０℃の高温動作を行うと駆動直後から急激な劣化を示し、高温動作における寿命は僅か数十時間であった。 本件発明者が検討したところ、ＩｎＧａＮ発光層を用いた半導体レーザダイオードのライフ特性は波長に対する強い依存性を示し、発振波長が５００ｎｍを越えるとライフ特性が急激に低下する。従来より、ＩｎＧａＮ発光層のＩｎ含有率が増えると下地となるＧａＮ層との格子不整合が大きくなり、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層の界面で転位が発生することが知られていた。また、レーザダイオード素子中の転位密度が増えるとライフ特性が低下することも知られていた。しかし、転位密度の増大によってライフ特性が低下する原因は、転位自身が非発光再結合中心として働くためと考えられていた。そこで従来は、発振波長の長波長化に伴うライフ特性の低下を抑制するために、転位の発生を減少させる努力がされていた。 例えば、ＩｎＧａＮ発光層の膜厚を薄くすれば、下地となるＧａＮ層との格子不整合による歪を緩和し易くなり、転位の発生はある程度抑制される。しかし、ＩｎＧａＮ発光層を薄くするとＩｎＧａＮ発光層へのキャリアの閉じ込めが悪くなるため、閾値電流が増大してしまう。 一方、特許文献２及び３では、ＩｎＧａＮに代えて、ＩｎＧａＮＰやＩｎＧａＮＡｓを発光層に用いることにより、少ないＩｎ含有率で目的波長が得られるようにした。これによってＩｎの偏析防止と、格子不整合の緩和を図っている（特許文献２、段落００４１）。しかし、ＡｓやＰをＩｎＧａＮ発光層に導入すると発光層の結晶性が低下し易くなる。また、ＡｓやＰを含む発光層は、転位付近にＡｓやＰが偏析し易く、発光層の結晶性が低下して発光効率が低下し、閾値電流が増大し易くなる（特許文献３、段落００１２）。 そこで本件発明は、ＩｎＧａＮ発光層を用い、発振波長が５００ｎｍ以上の窒化物半導体レーザダイオードにおいて、ＩｎＧａＮ発光層へのキャリア閉じ込めや結晶性は良好に維持しながら、発振波長の長波長化に伴うライフ特性の低下を抑制し、発光効率とライフ特性に優れた長波長の窒化物半導体レーザダイオードを実現することを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

以上の通り、本件発明によれば、発振波長が５００ｎｍ以上の窒化物半導体レーザダイオードにおいて、Ｉｎ含有率の増大に伴って発光層から発生する転位を敢えてそのままにすることで、ＩｎＧａＮ発光層へのキャリア閉じ込めや結晶性は良好に維持しながら、ＩｎＧａＮ発光層から所定の距離内におけるｐ型不純物濃度を所定の範囲に制御することにより、ライフ特性を劇的に改善することができる。したがって、発光効率とライフ特性に優れた長波長の窒化物半導体レーザダイオードを実現することができる。