特表 2022-553236 マグネシウム原子でＰドープされたＡｌＮに基づく半導体及びドープされたダイヤモンドの層を含む発光ダイオード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-22

(54)【発明の名称】マグネシウム原子でＰドープされたＡｌＮに基づく半導体及びドープされたダイヤモンドの層を含む発光ダイオード

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/40 20100101AFI20221215BHJP

   H01L 33/32 20100101ALI20221215BHJP

   H01L 33/08 20100101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

H01L33/40

H01L33/32

H01L33/08

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022523002

(86)(22)【出願日】2020-10-14

(85)【翻訳文提出日】2022-05-06

(86)【国際出願番号】 FR2020051809

(87)【国際公開番号】W WO2021074519

(87)【国際公開日】2021-04-22

(31)【優先権主張番号】1911616

(32)【優先日】2019-10-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】502124444

【氏名又は名称】コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ

(71)【出願人】

【識別番号】506316557

【氏名又は名称】サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック

(71)【出願人】

【識別番号】516065504

【氏名又は名称】ユニヴェルシテ グルノーブル アルプ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンドラ－マダリーナ・シラディ

(72)【発明者】

【氏名】ブリュノ・ドーダン

(72)【発明者】

【氏名】グウェノレ・ジャコパン

(72)【発明者】

【氏名】ジュリアン・ペルノ

【テーマコード（参考）】

5F241

【Ｆターム（参考）】

5F241AA03

5F241CA05

5F241CA40

5F241CA57

5F241CA65

5F241CA66

5F241CA73

5F241CA82

5F241CA88

5F241FF16

(57)【要約】

第１のｎドープ半導体部分（１０４）と、第２のｐドープ半導体部分（１０８）と、前記第１及び第２の部分の間に配置され、少なくとも１つの発光半導体部分を含む活性領域（１０６）と、導電性であり、前記発光部分から放出されるように構成されるＵＶ範囲の少なくとも１つの波長に対して光学的に透過的な層（１２０）であって、前記第２の部分が前記層と前記活性領域との間に配置される層と、を少なくとも備える発光ダイオードであって、前記第１の部分及び前記発光部分の半導体が、窒素原子並びにアルミニウム及び／又はガリウムの原子を含む化合物を含み、前記第２の部分の半導体、マグネシウム原子がｐドープされたＡｌ_Ｘ２Ｇａ_{（１－Ｘ２－Ｙ２）}Ｉｎ_Ｙ２Ｎを含み、Ｘ２＞０、Ｙ２＞０、Ｘ２＋Ｙ２≦１であり、マグネシウムの原子濃度が、１０^１７原子／ｃｍ^３を超え、前記導電層（１２０）が、ドープされたダイヤモンドを含む、発光ダイオード（１００）。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のｎドープ半導体部分（１０４）と、
第２のｐドープ半導体部分（１０８）と、
前記第１及び第２の部分（１０４、１０８）の間に配置され、少なくとも１つの発光半導体部分を含む活性領域（１０６）と、
導電性であり、前記発光部分から放出されるように構成されるＵＶ範囲の少なくとも１つの波長に対して光学的に透過的な層（１２０）であって、前記第２の部分（１０８）が前記層（１２０）と前記活性領域（１０６）との間に配置される層（１２０）と、
を少なくとも備える発光ダイオード（１００）であって、
前記第１の部分（１０４）及び前記発光部分の半導体が、窒素原子並びにアルミニウム及び／又はガリウムの原子を含む化合物を含み、
前記第２の部分（１０８）の半導体が、マグネシウム原子がｐドープされたＡｌ_Ｘ２Ｇａ_{（１－Ｘ２－Ｙ２）}Ｉｎ_Ｙ２Ｎを含み、Ｘ２＞０、Ｙ２＞０、Ｘ２＋Ｙ２≦１であり、マグネシウムの原子濃度が、１０^１７原子／ｃｍ^３を超え、
前記導電層（１２０）が、ドープされたダイヤモンドを含む、発光ダイオード（１００）。

【請求項2】

Ｙ２が、０＜Ｙ２≦０．０１であり、及び／又は、
前記第２の部分（１０８）の半導体中のマグネシウムの原子濃度が、１０^２０原子／ｃｍ^３から１０^２１原子／ｃｍ^３に含まれる、請求項１に記載の発光ダイオード（１００）。

【請求項3】

前記導電層（１２０）と前記第２の部分（１０８）との間に配置されたｎドープ半導体の第３の部分をさらに含み、前記第３の部分の半導体が、Ａｌ_Ｘ３Ｇａ_{（１－Ｘ３－Ｙ３）}Ｉｎ_Ｙ３Ｎを含み、Ｘ３＞０、Ｙ３＞０、Ｘ３＋Ｙ３≦１である、請求項１又は２に記載の発光ダイオード（１００）。

【請求項4】

前記第１の部分（１０４）の半導体が、０．７≦Ｘ１≦０．８のＡｌ_Ｘ１Ｇａ_{（１－Ｘ１）}Ｎを含む、請求項１から３の何れか一項に記載の発光ダイオード（１００）。

【請求項5】

前記発光部分の半導体が、Ｘ４≦０．９×Ｘ１であるＡｌ_Ｘ４Ｇａ_{（１－Ｘ４）}Ｎを含む、請求項１から４の何れか一項に記載の発光ダイオード（１００）。

【請求項6】

前記第１の部分（１０４）と前記活性領域（１０６）との間に配置される、意図的にドープされていないＡｌＧａＮの一部、及び／又は、
前記活性領域（１０６）と前記第２の部分（１０８）との間に配置される、意図的にドープされていないＡｌＧａＩｎＮの一部をさらに含む、請求項１から５の何れか一項に記載の発光ダイオード（１００）。

【請求項7】

基板（１０２）をさらに備え、前記第１の部分（１０４）が前記基板（１０２）と前記活性領域（１０６）との間に配置されるようになる、請求項１から６の何れか一項に記載の発光ダイオード（１００）。

【請求項8】

前記基板（１０２）と前記第１の部分との間に配置されたｎドープＧａＮの少なくとも一部をさらに含む、請求項７に記載の発光ダイオード（１００）。

【請求項9】

前記ダイオード（１００）が、前記ダイオード（１００）の様々な部分を形成する層のスタック、又は、並んで配置されて前記ダイオード（１００）の様々な部分を共に形成するいくつかのナノワイヤ（１０９）を含む、請求項１から８の何れか一項に記載の発光ダイオード（１００）。

【請求項10】

前記ダイオード（１００）が、並んで共に配置され、前記ダイオード（１００）の様々な部分を形成するいくつかのナノワイヤ（１０９）を含むとき、前記第２の部分（１０８）を形成する前記ナノワイヤ（１０９）の部分（１１６）の横方向の寸法が、それらが前記ナノワイヤ（１０９）の上部に半導体層を形成するようなものである、請求項９に記載の発光ダイオード（１００）。

【請求項11】

前記活性領域が、各々が２つのバリア層の間に配置される発光層によって形成された量子ドットの１つ又は複数の層を含む、請求項１から１０の何れか一項に記載の発光ダイオード（１００）。

【請求項12】

第１のｎドープ半導体部分（１０４）を生成する段階と、
前記第１の部分（１０４）に、少なくとも１つの半導体発光部分を含む活性領域（１０６）を生成する段階と、
前記活性領域（１０６）に第２のｐドープ半導体部分（１０８）を生成する段階と、
前記第２の部分（１０８）に、導電性であり、少なくとも前記発光部分から放出されるように構成されるＵＶ範囲の波長に対して光学的に透過的な層（１２０）を生成する段階と、
を少なくとも含み、
前記第１の部分（１０４）及び前記発光層の半導体が、窒素原子並びにアルミニウム及び／又はガリウムの原子を含む化合物を含み、
前記第２の部分（１０８）の半導体が、マグネシウム原子がｐドープされたＡｌ_Ｘ２Ｇａ_{（１－Ｘ２－Ｙ２）}Ｉｎ_Ｙ２Ｎを含み、Ｘ２＞０、Ｙ２＞０、Ｘ２＋Ｙ２≦１であり、マグネシウム原子の原子濃度が１０^１７原子／ｃｍ^３を超え、
前記導電層（１２０）が、ドープされたダイヤモンドを含む、発光ダイオード（１００）を製造する方法。

【請求項13】

前記第２の部分（１０８）を生成する段階が、有機金属化学蒸着及び／又は分子線エピタキシーの実施を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記第２の部分（１０８）を生成した後、前記第２の部分（１０８）にｎドープ半導体の第３の部分を生成する段階をさらに含み、前記第３の部分の半導体が、Ａｌ_Ｘ３Ｇａ_{（１－Ｘ３－Ｙ３）}Ｉｎ_Ｙ３Ｎであり、Ｘ３＞０、Ｙ３＞０、Ｘ３＋Ｙ３≦１であり、前記導電層（１２０）が前記第３の部分に生成される、請求項１２又は１３に記載の方法。

【請求項15】

前記第２の部分（１０８）を生成した後、前記第２の部分（１０８）の熱アニーリング及び／又は電子ビーム照射を含む、前記第２の部分（１０８）の半導体のドーパントを活性化するステップをさらに含む、請求項１２から１４の何れか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤ（すなわち、発光ダイオード）の分野に関する。有利には、本発明は、紫外線（ＵＶ）範囲の光を放出するＬＥＤの製造に適用される。

【背景技術】

【0002】

ＵＶ範囲で発光する半導体ヘテロ構造に基づくＬＥＤは、様々な組成のＡｌＧａＮを含む層のスタックで構成されている。図１は、そのようなＬＥＤ１０の構造の概略図である。ＬＥＤ１０は、ｎドープＡｌＧａＮを含む第１の層１２とｐドープＡｌＧａＮを含む第２の層１４によって形成されるｐ－ｎ接合を含む。ＬＥＤ１０はまた、層１２と層１４との間に、ＬＥＤ１０の発光領域、すなわち、光子の放出を生成する電子と正孔の組み合わせが生じる領域を形成する活性領域１６を含む。活性領域１６は、意図的にドープされていないＡｌＧａＮを含む。ＬＥＤ１０はまた、第２の層１４に、ＧａＮの強くｐドープされた層１８、並びに、層１８に配置され、例えば、Ｎｉ－Ａｕの二層スタックを含む導電層２０を含む。

【0003】

活性領域１６の半導体の組成は、発光される波長の関数として選択される。ＵＶ範囲で発光するために、活性領域１６は、０≦Ｘ≦１であるようなＸを有するＡｌ_ＸＧａ_{（１－Ｘ）}Ｎを含む。第１の層１２は、ｎドープされたＡｌ_Ｙ１Ｇａ_{（１－Ｙ１）}Ｎを含み、第２の層１４は、ｐドープされたＡｌ_Ｙ２Ｇａ_{（１－Ｙ２）}Ｎを含み、Ｙ_１＞Ｘ、Ｙ_２＞Ｘである。

【0004】

理想的には、ＡｌＮで層１２及び層１４を形成する（すなわち、Ｙ_１＝１及びＹ_２＝１となるように形成される）ことにより、ＬＥＤ１０の製造を単純化することが可能になる。しかしながら、ＡｌＮでｐドープされる第２の層１４を形成することは、ＬＥＤ１０の適切な動作に十分かつ必要な電気伝導を保証するために十分に高いｐ型ドーピングのレベルを有するＡｌＮを得ることができる技術的解決策がないため、問題を提起する。したがって、層１２及び層１４は、現在、Ｙ１＜１及びＹ２＜１となるように製造されている。

【0005】

ＬＥＤ１０の層１４側から実行されなければならない電流の注入は、別の重要な制限である。この問題は、現在、強くｐドープされたＧａＮの層１８の存在によって解決される。しかしながら、その層１８による活性領域１６から放出されたＵＶ放射の吸収は、ＬＥＤ１０の効率を制限する。さらに、電流の流線の適切な横方向の広がりを確保し、電流の注入を最適化するために必要な層２０の堆積は、この層２０が、活性領域１６から放出されるＵＶ光の一部を吸収するという事実のために、ＬＥＤの発光効率をさらに低下させることに寄与する。

【0006】

文献（“ＧａＮ／ＡｌＧａＮ Ｎａｎｏｃｏｌｕｍｎ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ Ｕｓｉｎｇ Ｄｏｕｂｌｅ－Ｌａｙｅｒ Ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｓ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ” ｂｙ Ｉｄａ Ｍａｒｉｅ Ｈｏｉａａｓ ｅｔ ａｌ．， Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ． ２０１９， １９， ３， ｐｐ． １６４９－１６５８）においては、グラフェンは、ＬＥＤのｎドープ部分の下の基板として使用されている。構造の上部に強くｐドープされたＧａＮが使用されているため、上記と同じ欠点がある。

【0007】

文献（“ＩｎＧａＮ／ＧａＮ Ｃｏｒｅ－Ｓｈｅｌｌ Ｓｉｎｇｌｅ Ｎａｎｏｗｉｒｅ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ Ｇｒａｐｈｅｎｅ－Ｂａｓｅｄ Ｐ－Ｃｏｎｔａｃｔ” ｂｙ Ｍ． Ｔｃｈｅｒｎｙｃｈｅｖａ ｅｔ ａｌ．， Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ． ２０１４， １４， ５， ｐｐ． ２４５６－２４６５）においては、単線（シングルワイヤ）で形成されたＬＥＤの接触にグラフェンを使用することが提案されている。この解決法は、その文献で説明されているＬＥＤの構造によく適合しているが、特にグラフェンの脆弱性とワイヤの高さの変動のために、様々な構造のＬＥＤに実装することは困難である。さらに、グラフェンはエピタキシーによって堆積されず、その移動は複雑になる可能性がある。さらに、シート抵抗は依然として高い（文献（“Ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｓ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ： Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｎｅｗ Ｅｍｅｒｇｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”， ｂｙ Ｙ．Ｘｕ ａｎｄ Ｊ． Ｌｉｕｎ Ｓｍａｌｌ ２０１６， １２， Ｎｏ． １１， １４００－１４１９）によると、～５００Ω／スクエア）。

【0008】

別の解決策は、発光が裏面から（ｎドープ半導体層側から）、ＬＥＤの様々な層が形成されるサファイア基板を通して起こるように、ＬＥＤを生成することからなる。サファイア基板は、放出された紫外線に対して透過的である。ただし、これによりＬＥＤの設計の可能性が制限される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】ＧａＮ／ＡｌＧａＮ Ｎａｎｏｃｏｌｕｍｎ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ Ｕｓｉｎｇ Ｄｏｕｂｌｅ－Ｌａｙｅｒ Ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｓ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ” ｂｙ Ｉｄａ Ｍａｒｉｅ Ｈｏｉａａｓ ｅｔ ａｌ．， Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ． ２０１９， １９， ３， ｐｐ． １６４９－１６５８

【非特許文献2】ＩｎＧａＮ／ＧａＮ Ｃｏｒｅ－Ｓｈｅｌｌ Ｓｉｎｇｌｅ Ｎａｎｏｗｉｒｅ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ Ｇｒａｐｈｅｎｅ－Ｂａｓｅｄ Ｐ－Ｃｏｎｔａｃｔ” ｂｙ Ｍ． Ｔｃｈｅｒｎｙｃｈｅｖａ ｅｔ ａｌ．， Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ． ２０１４， １４， ５， ｐｐ． ２４５６－２４６５

【非特許文献3】Ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｓ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ： Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｎｅｗ Ｅｍｅｒｇｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”， ｂｙ Ｙ．Ｘｕ ａｎｄ Ｊ． Ｌｉｕｎ Ｓｍａｌｌ ２０１６， １２， Ｎｏ． １１， １４００－１４１９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の目的は、上記の欠点を有しない、すなわち、ＬＥＤのｐドープ側に強くｐドープされたＧａＮ層の存在を必要とせず、設計の可能性が、ＬＥＤの背面から発光を生成するという要件によって制限されない、発光ダイオードを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

このために、
第１のｎドープ半導体部分と、
第２のｐドープ半導体部分と、
第１及び第２の部分の間に配置され、少なくとも１つの発光半導体部分を含む活性領域と、
を少なくとも備える発光ダイオードであって、
第１の部分及び発光部分の半導体が、窒素原子並びにアルミニウム及び／又はガリウムの原子を含む化合物を含み、
第２の部分の半導体が、マグネシウム原子がｐドープされたＡｌ_Ｘ２Ｇａ_{（１－Ｘ２－Ｙ２）}Ｉｎ_Ｙ２Ｎを含み、Ｘ２＞０、Ｙ２＞０、Ｘ２＋Ｙ２≦１であり、マグネシウムの原子濃度が、１０^１７原子／ｃｍ^３を超える、発光ダイオードが提供される。

【0012】

したがって、第２の部分のこの半導体が電流の十分な注入及び電流の流線の広がりを得ることを可能にすることを考えると、マグネシウム原子でｐドープされたＡｌ_Ｘ２Ｇａ_{（１－Ｘ２－Ｙ２）}Ｉｎ_Ｙ２Ｎを含む第２の部分の半導体のおかげで、強くｐドープされたＧａＮ層がＬＥＤのｐドープ側に要求されないＬＥＤが提供される。

【0013】

さらに、第２の部分の半導体は、ＵＶ放射を吸収しない。したがって、提供されるＬＥＤは、ＵＶ放射を達成するように十分に適合されており、ＬＥＤの第２のｐドープ半導体部分を介してこの発光を達成することが可能である。

【0014】

高度にｐドープされたＧａＮ層がないことも、ＬＥＤの製造を簡素化したことを表す。

【0015】

第２の部分（ＡｌＧａＩｎＮを含む）の半導体中にインジウムが存在することにより、インジウムを含まない同じ半導体（すなわち、ＡｌＧａＮ）と比較して、得られたマグネシウムの原子濃度が半導体に存在するインジウムの量に比例するという事実により、マグネシウムのより多くのドーピング原子を組み込むことが可能になる。したがって、第２の部分の半導体で得ることができるｐ型ドーピングのレベルはより大きく、電流の十分な注入及び電流の流線の広がりを得ることが可能になる。ＡｌＮ又はＡｌＧａＮにインジウムが存在すると、ＡｌＮ又はＡｌＧａＮへのマグネシウムの限られた溶解度を、例えば１０倍に増やすことができ、この半導体で得られるドーピングレベルが上がる。

【0016】

半導体がインジウムを含む場合に、より多くのマグネシウム原子を組み込む可能性は予想外である。それは、これらの２種類の原子がＡｌＮに別々に追加されると、圧縮応力が発生するためである。したがって、インジウムの添加がマグネシウムの添加によって誘発される弾性応力の緩和に寄与しないため、それらの同時添加が蓄積された塑性エネルギーの点で有利であると期待する理由はない。

【0017】

さらに、本発明によれば、このＬＥＤは、導電性であり、ＬＥＤによって放出されるＵＶ放射に対して光学的に透過性であり、ドープされたダイヤモンドを含む層をその上部に含む。第２の部分は、活性領域とその導電層との間に配置される。透明電極を形成するためのｐドープされたダイヤモンドの使用は、「拡散」を促進することを可能にし、すなわち、第２の部分によって形成されるＬＥＤの注入層の表面全体に電流の流線の均一な分布を得ることができ、これは、ＬＥＤの発光性能の最適化に有利である。ＬＥＤの上部に導電層を生成するためのドープされたダイヤモンドの選択は、特にＵＶ－Ｃ範囲のダイヤモンドの透過性を考慮して導電性透明酸化物などの他の透明導電性材料で得られるものよりもかなり優れた性能を得ることができることを考えると、さらに特に賢明な選択である。

【0018】

この導電層を形成するために使用されるダイヤモンドは、例えば、多結晶ダイヤモンドなどのナノ結晶ダイヤモンドであり得る。

【0019】

この導電層のドープされたダイヤモンドは、「ダイヤモンドライクカーボン」（ＤＬＣ）ではない。ＤＬＣは、特定の特性がダイヤモンドに似ている可能性のある様々なアモルファスカーボンベースの材料に由来する名前である（例えば、文献（“Ｄｉａｍｏｎｄ－ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ： ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｔ” ｂｙ Ａ． Ｇｒｉｌｌ， Ｄｉａｍｏｎｄ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｖｏｌｕｍｅ ８， Ｉｓｓｕｅｓ ２－５， Ｍａｒｃｈ １９９９， ｐａｇｅｓ ４２８－４３４）を参照）。様々な製造方法（及び水素化の割合）によると、この材料のバンドギャップエネルギーは、１．０から４．０ｅＶである可能性があり、それは、赤外線及び可視範囲で使用されるコーティングとしての使用が制限される（上記文献を参照）が、少なくともＵＶ範囲の波長で光学的に透過的の層を生成するのには適していない。さらに、その抵抗率は変調される可能性があるが（１０^２－１０^１６Ω／ｃｍ^－１）、それでも高い。このため、ＤＬＣは、導電性材料として使用されるのではなく、絶縁材料として使用される（前述の文献を参照）。

【0020】

導電性であり、ＵＶ範囲の波長で透過的な層を生成するためのダイヤモンドの使用は、当業者には明らかではない。第一に、導電層を形成するためにダイヤモンドを強くドーピングする可能性はよく知られていない。さらに、当業者は、ダイヤモンドを低コストの材料とは見なさず、その成長条件（温度、圧力、サンプルサイズ）が、ＬＥＤに対して透過的で導電性である層の製造と適合性がある材料とは見なさない。

【0021】

ドープされたダイヤモンドの層は、ダイヤモンドの優れた熱伝導特性により、熱を放散することも可能にする。ドープされたダイヤモンドのそのような層はまた、生物医学的用途（例えば、光遺伝学、蛍光など）に対して生体適合性であるという利点を有する。

【0022】

第２の部分の半導体中のマグネシウムの原子濃度は、１０^２０原子／ｃｍ^３を超える可能性がある。そのようなマグネシウムの原子濃度は、例えば、マグネシウムの原子濃度とインジウムの原子濃度との比が１から２０、又は１から５０、又は場合によっては１から１００、好ましくは１０のオーダーである。

【0023】

第１の部分及び発光部分の半導体は、ＧａＮ、又はＡｌＮ、又はＡｌＧａＮ、又はＩｎＧａＮ、又はＡｌＧａＩｎＮを含み得る。

【0024】

ＬＥＤは次のようになり得る：
Ｙ２が、０＜Ｙ２≦０．０１であり、及び／又は、
第２の部分の半導体中のマグネシウムの原子濃度が、１０^２０原子／ｃｍ^３から１０^２１原子／ｃｍ^３に含まれる。

【0025】

上記の構成により、第２の部分の半導体の良好なレベルのｐ型ドーピングを、そのようなドーピングレベルでのマグネシウムの有効イオン化エネルギーのかなりの低下のおかげで得ることが可能になり、したがって、金属電極の電気伝導に近いか類似している第２の部分の電気伝導のおかげでＬＥＤへの良好な電流注入を得ることが可能になる。

【0026】

ＬＥＤは、
第２の部分が第３の部分と活性領域との間に配置され、前記第３の部分の半導体がＡｌ_Ｘ３Ｇａ_{（１－Ｘ３－Ｙ３）}Ｉｎ_Ｙ３Ｎを含み、Ｘ３＞０、Ｙ３＞０、Ｘ３＋Ｙ３≦１であるような第３のｎドープ半導体の部分、及び／又は、
導電性であり、発光部分から発光されるように構成される少なくとも１つの波長に対して光学的に透過的な層であって、前記層が、前記第２の部分が前記層と活性領域との間に配置されるようなものである層
をさらに含み得る。

【0027】

ＬＥＤはさらに、導電層と第２の部分との間に配置された第３のｎドープ半導体部分を含み得、第３の部分の半導体は、Ａｌ_Ｘ３Ｇａ_{（１－Ｘ３－Ｙ３）}Ｉｎ_Ｙ３Ｎを含み、Ｘ３＞０、Ｙ３＞０、Ｘ３＋Ｙ３≦１である。

【0028】

上記のそのような第３の部分及び／又は層は、ＬＥＤの構造上に透明電極を形成し、これにより、特にこの波長がＵＶ範囲にある場合に、放出された波長に対して透明を維持しながら接触の確立を容易にすることが可能になる。第３の部分と同じ化学的性質である第２の部分の半導体のおかげで、第３の部分の製造が可能である。第３の部分は、ＬＥＤのトンネル効果による電流の注入を実現することを可能にする。さらに、第３の部分及び／又は前記層は、「拡散」を促進することを可能にし、すなわち、ＬＥＤの注入層の表面全体にわたって電流の流線の均一な分布を得ることを可能にし、これは、ＬＥＤを最適化するのに有利である。さらに、ＬＥＤが、第３の部分と、導電性であり、光学的に透過的な層とを同時に含む場合、第３の部分は、第２の部分と、前記導電性であり、光学的に透過的な層との間に配置され得る。

【0029】

導電性であり、発光部分から発光されるように構成される少なくとも１つの波長に対して光学的に透過的な層は、例えば、１５０ｎｍ未満、好ましくは６０ｎｍのオーダーの厚さのダイヤモンド層を含む。このダイヤモンドは、ドーパントの濃度が例えば２．７×１０^１９原子／ｃｍ^３に等しいか、より一般的には１×１０^１５から２×１０^２１原子／ｃｍ^３に含まれるドープされた多結晶ダイヤモンドを含み得、例えば、１．５×１０^－８Ω^－１ｍ^－１と７５．１Ω^－１ｍ^－１との間に含まれる電子伝導度を得ることが可能になる。例えば、使用されるドーパントは、ホウ素原子を含む。発光部分から発光される１つ又は複数の波長に関して得られる光吸収は、この場合、例えば、約６０ｎｍに等しい厚さのドープされたダイヤモンドの層を考慮して、約２５％未満であり、吸収係数は、３１０ｎｍの波長の場合に１×１０^４ｃｍ^－１から５×１０^４ｃｍ^－１で変化する。

【0030】

一般的に、導電性で光学的に透過的な層は、発光部分から発光される１つ又は複数の波長に関して、約２５％未満の光吸収を有する。

【0031】

導電層は、ダイヤモンドを含み得る。

【0032】

第１の部分の半導体は、０≦Ｘ１≦１、好ましくは、０．７≦Ｘ１≦０．９のＡｌ_Ｘ１Ｇａ_{（１－Ｘ１）}Ｎを含む。この場合のバンドギャップ値は、活性領域のバンドギャップ値よりも大きい。

【0033】

第１及び第２の部分の半導体は、Ｘ２＝Ｘ１であるようなものであり得る。

【0034】

発光部分の半導体は、Ｘ_４≦０．９×Ｘ_１であるＡｌ_Ｘ４Ｇａ_{（１－Ｘ４）}Ｎを含み得る。したがって、発光部分の半導体は、ＬＥＤによって放出される光が、ＵＶ範囲、特に２１０ｎｍから３４０ｎｍ、又は２１０ｎｍから４００ｎｍ、より具体的にはＵＶ－Ｃ範囲、すなわち、２１０ｎｍから２８０ｎｍに属するようになっている。例えば、ＬＥＤは、ＬＥＤによって放出されるこの光が殺菌特性を有するために、２６０ｎｍから２７０ｎｍに含まれる波長の光を放出することができ、ＬＥＤは、例えば、空気及び／又は水浄化用途に使用することが可能である。別の例によれば、発光部分の半導体は、ＬＥＤの活性領域から放出される光の波長が３１５ｎｍに等しく、ＬＥＤを、例えば乾癬の治療などの医療用途に適したものにすることができる。さらに、このＬＥＤの構造により、例えば２１０ｎｍに等しい、非常に短い波長を実現できる。

【0035】

ＬＥＤは、
第１の部分と活性領域との間に配置される、意図的にドープされていないＡｌＧａＮの一部、及び／又は、
活性領域と第２の部分との間に配置される、意図的にドープされていないＡｌＧａＩｎＮの一部
をさらに含み得る。

【0036】

この構成により、電荷キャリア再結合領域をより適切に空間的に画定できる。さらに、活性領域と第２の部分との間に配置された、意図的にドープされていないＡｌＧａＩｎＮの部分は、ｐドープ領域における過剰な電子を回避するための電子遮断層（ＥＢＬ）として機能する。

【0037】

意図的にドープされていない、またはｎｉｄである半導体は、ドーピング原子が半導体に導入されるドーピングステップを経ていない半導体を含む。

【0038】

ＬＥＤはさらに、第１の部分が基板と活性領域との間に配置されるように基板をさらに備える。

【0039】

さらに、ＬＥＤは、基板と第１の部分との間に配置されたｎドープＧａＮの少なくとも一部をさらに含み得る。この場合のｎドープＧａＮ部分は、ＡｌＧａＮの一部の堆積前にナノワイヤの成長を開始することを可能にする。特に、半導体、アモルファス、金属など、あらゆるタイプの基板を使用することができる。

【0040】

ダイオードは、ダイオードの様々な部分を形成する層のスタック、又は、並んで配置されてダイオードの様々な部分を共に形成するいくつかのナノワイヤを含み得る。

【0041】

ダイオードが、並んで共に配置され、ダイオードの様々な部分を形成するいくつかのナノワイヤを含むとき、第２の部分を形成するナノワイヤの部分の横方向の寸法が、それらがナノワイヤの上部に半導体層を形成するようなものである。この場合、ナノワイヤの上部は、より大きな横方向寸法を有し、これらの上部を互いに接触させて半導体層を形成する。この半導体層は、第３のｎドープ半導体部分及び導電性で光学的に透過的な層を生成するためのベースを有利に形成することができる。ナノワイヤの横方向寸法は、その長さに実質的に垂直なナノワイヤの寸法であり、その長さは、それらの最大寸法である。変形例として、導電性で光学的に透過的な層を生成するためのこのベース、及び、任意選択で第３のｎドープ半導体部分は、例えば、光吸収性ではない絶縁材料でナノワイヤ間の空間を満たすことによって、別の方法で形成することができる。

【0042】

活性領域は、各々が２つのバリア層の間に配置される発光層によって形成された量子ドットの１つ又は複数の層を含む。

【0043】

第１のｎドープ半導体部分を生成する段階と、
第１の部分に、少なくとも１つの半導体発光部分を含む活性領域を生成する段階と、
活性領域に第２のｐドープ半導体部分を生成する段階と、
を少なくとも含み、
第１の部分及び発光層の半導体が、窒素原子並びにアルミニウム及び／又はガリウムの原子を含む化合物を含み、
第２の部分の半導体が、マグネシウム原子がｐドープされたＡｌ_Ｘ２Ｇａ_{（１－Ｘ２－Ｙ２）}Ｉｎ_Ｙ２Ｎを含み、Ｘ２＞０、Ｙ２＞０、Ｘ２＋Ｙ２≦１であり、マグネシウム原子の原子濃度が１０^１７原子／ｃｍ^３を超える、発光ダイオードを製造する方法も提供される。

【0044】

第１のｎドープ半導体部分を生成する段階と、
第１の部分に、少なくとも１つの半導体発光部分を含む活性領域を生成する段階と、
活性領域に第２のｐドープ半導体部分を生成する段階と、
第２の部分に、導電性であり、少なくとも発光部分から発光されるように構成されるＵＶ範囲の波長に対して光学的に透過的な層を生成する段階と、
を少なくとも含み、
第１の部分及び発光層の半導体が、窒素原子並びにアルミニウム及び／又はガリウムの原子を含む化合物を含み、
第２の部分の半導体が、マグネシウム原子がｐドープされたＡｌ_Ｘ２Ｇａ_{（１－Ｘ２－Ｙ２）}Ｉｎ_Ｙ２Ｎを含み、Ｘ２＞０、Ｙ２＞０、Ｘ２＋Ｙ２≦１であり、マグネシウム原子の原子濃度が１０^１７原子／ｃｍ^３を超え、
導電層が、ドープされたダイヤモンドを含む、発光ダイオードを製造する方法も提供される。

【0045】

この層の成長は、例えば、化学蒸着（すなわち、ＣＶＤ）によって実行され得る。次に、多結晶ダイヤモンドの連続層は、表面に成長したダイヤモンドナノ結晶の合体によって得られる。

【0046】

第２の部分の生成は、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）及び／又は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）の実施を含み得る。

【0047】

この方法は、第２の部分を生成した後、
第２の部分に第３のｎドープ半導体の部分を生成する段階であって、第３の部分の半導体が、Ａｌ_Ｘ３Ｇａ_{（１－Ｘ３－Ｙ３）}Ｉｎ_Ｙ３Ｎであり、Ｘ３＞０、Ｙ３＞０、Ｘ３＋Ｙ３≦１である段階、及び／又は、
導電性であり、少なくとも発光部分から発光されるように構成される波長で光学的に透過的な層を第２の部分に生成する段階をさらに含み得る。

【0048】

第３の部分及び導電層が生成される場合、第３の部分は、導電層の前に生成され得、後者は、第３の部分の次に生成される。

【0049】

この方法は、第２の部分を生成した後、第２の部分の熱アニーリング及び／又は電子ビーム照射を含む、第２の部分の半導体のドーパントを活性化するステップをさらに含み得る。

【0050】

本発明は、添付の図面を参照して、純粋に指示として与えられ、決して限定するものではない例示的な実施形態の説明を読むことにより、よりよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0051】

【図1】従来技術によるＬＥＤを示す。

【図2】第１の実施形態による本発明のＬＥＤを示す。

【図3】第２の実施形態による本発明のＬＥＤを示す。

【図4】第３の実施形態による本発明のＬＥＤを示している。

【発明を実施するための形態】

【0052】

以下に説明する様々な図面と同一、類似又は同等の部品には、ある図面から別の図面への移行を識別するために同じ参照符号が付けられている。

【0053】

図面に示されている様々な部分は、図面を読み易くするために、必ずしも均一な縮尺である必要はない。

【0054】

様々な可能性（変形例及び実施形態）は、互いに排他的ではなく、互いに組み合わせることができることを理解しなければならない。

【0055】

第１の実施形態によるＬＥＤ１００は、図２に関連して以下に説明される。この第１の実施形態では、ＬＥＤ１００を形成する材料の様々な部分は、互いに積み重ねられた層の形態で生成され、エピタキシーステップの連続的な実施によって生成される。

【0056】

ＬＥＤ１００は、基板１０２を備える。この第１の実施形態では、基板１０２は、例えば、サファイアを含む。例えば半導体材料を含む、他のタイプの基板を使用することができる。

【0057】

有利には、ＬＥＤ１００は、基板１０３に形成されたｎドープＧａＮの一部を含む。

【0058】

ＬＥＤ１００はまた、部分１０３に（又はＬＥＤ１００が部分１０３を含まない場合は基板１０２に直接）配置されたｎドープ半導体の第１の部分１０４を含む。第１の部分１０４の半導体は、窒素原子並びにアルミニウム及び／又はガリウムの原子を含む化合物を含む。第１の部分１０４の半導体は、０≦Ｘ１≦１であり、好ましくは０．７≦Ｘ１≦０．８である、Ａｌ_Ｘ１Ｇａ_{（１－Ｘ１）}Ｎを含む。第１の部分１０４の半導体はまた、インジウム原子を含み得、この場合、第１の部分１０４の化合物は、ＡｌＧａＩｎＮ又はＩｎＧａＮを含むことが可能である。

【0059】

例示的な実施形態によれば、第１の部分１０４の半導体のｎ型ドーピングは、その半導体の成長の時に第１の部分１０４の半導体にシリコン原子を組み込むことによって得られる。第１の部分１０４の半導体中のドーパントの濃度は、例えば、１０^１７原子／ｃｍ^３から１０^１９原子／ｃｍ^３に含まれる。

【0060】

第１の部分１０４の厚さは、例えば、１μｍに等しく、より一般的には、０．５から５μｍに含まれる。

【0061】

ＬＥＤ１００はまた、第１の部分１０４に配置された活性領域１０６を含む。この活性領域１０６は、光が放出されるように構成される少なくとも１つの半導体発光部分を含む。発光部分の半導体は、アルミニウム及び／又はガリウムの原子並びに窒素原子を含む化合物を含む。例えば、発光部分の半導体は、Ｘ４＜Ｘ１、好ましくはＸ４≦０．１×Ｘ１である、Ａｌ_Ｘ４Ｇａ_{（１－Ｘ４）}Ｎを含む。この半導体は、意図的にドープされていない、すなわち、ＬＥＤ１００の製造中に、半導体にドーピング原子を導入するステップに掛けられていない。

【0062】

活性領域１０６の厚さは、例えば、１００ｎｍに等しく、より一般的には、約１００ｎｍから３００ｎｍに含まれる。

【0063】

有利には、Ｘ４の値は、活性領域１０６の発光部分から放出される光の波長がＵＶ範囲、特に約２１０ｎｍから３４０ｎｍ、より具体的にはＵＶ－Ｃ範囲（すなわち、２１０ｎｍから２８０ｎｍ）に属するように選択され、これは、０．７＜Ｘ４＜１となるＸ４に対応する。

【0064】

変形実施形態によれば、ＬＥＤ１００は、第１の部分１０４と活性領域１０６との間に配置された、意図的にドープされていないＡｌＧａＮの部分を含み得、その厚さは、例えば、２０ｎｍに等しい。ＡｌＧａＮのこの部分は、図２には示されていない。

【0065】

ＬＥＤ１００はまた、活性領域１０６上に配置されたｐドープ半導体の第２の部分１０８を含む。第２の部分１０８の半導体は、マグネシウム原子によってｐドープされたＡｌ_Ｘ２Ｇａ_{（１－Ｘ２－Ｙ２）}Ｉｎ_Ｙ２Ｎを含み、Ｘ２＞０、Ｙ２＞０、Ｘ２＋Ｙ２≦１である。有利には、第２の部分１０８の半導体は、Ｘ２＝Ｘ１のようなものである。さらに、０＜Ｙ２≦０．０１、好ましくはＹ２＝０．００１であることが有利である。

【0066】

第２の部分１０８の半導体中のドーパントの濃度は、例えば、約１０^１８原子／ｃｍ^３から１０^２１原子／ｃｍ^３に含まれる。

【0067】

第２の部分１０８の厚さは、例えば、１μｍに等しく、より一般的には、約０．２μｍから１μｍである。

【0068】

第２の部分１０８は、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥによって生成され得る。

【0069】

ＭＢＥによる成長では、半導体の様々な化学元素の流れが成長表面に送られる。第２の部分１０８の半導体の成長のために、アルミニウム、活性窒素、インジウム、及び任意選択でガリウムの流れは、活性領域１０６の上面を含む成長表面に送られる。製造された半導体にマグネシウム原子をｐドープするために、マグネシウムの流れも送られる。これらの流れの値、すなわち、これらの各化学元素から送信される原子の量は、第２の部分１０８の半導体に望まれる組成に従って、特にインジウムの原子濃度が０から１％、好ましくは０．１％に等しくなるように選択される。これがインジウムである場合、第２の部分１０８の半導体中のマグネシウムの原子濃度は、その半導体に組み込まれたインジウムの量に比例し、例えば、１０^１７原子／ｃｍ^３から１０^２１原子／ｃｍ^３に含まれ、有利には、１０^２０原子／ｃｍ^３から１０^２１原子／ｃｍ^３に含まれ、すなわち、０．１％から１％の間に含まれるマグネシウムの原子濃度である。

【0070】

ＭＯＣＶＤによる成長の際、半導体の成長に使用される成分は、有機金属前駆体、例えば、アルミニウムの供給源として機能するトリメチルアルミニウム又はトリエチルアルミニウム、窒素の供給源として機能するアンモニア、インジウムの供給源として機能するトリメチルインジウム又はトリエチルインジウム、及び、任意選択でガリウムの供給源として機能するトリメチルガリウム又はトリエチルガリウムである。マグネシウム原子は、適切な前駆体、例えばマグネソセン又はＭｇ（Ｃｐ）_２の溶液によって得られる。ＭＯＣＶＤで得られるインジウム及びマグネシウムの濃度は、ＭＢＥで得られる濃度と同様であってもよい。

【0071】

変形実施形態によれば、ＬＥＤ１００は、活性領域１０６と第２の部分１０８との間に配置された、意図的にドープされていないＡｌＧａＩｎＮの部分を含み得、その厚さは、例えば、２０ｎｍに等しい。ＡｌＧａＩｎＮのこの部分は、図２には示されていない。意図的にドープされていないＡｌＧａＩｎＮの部分は、電子ブロッキング層であり、ｐドープ領域での過剰な電子を回避し、活性領域での電荷キャリアの再結合を促進することができる。

【0072】

この第１の実施形態では、ＬＥＤ１００の異なる部分は、エピタキシーのいくつかの連続するステップを実施することによって生成され得る。

【0073】

第２の部分１０８を生成した後、第２の部分１０８の半導体に存在するｐ型ドーパント（すなわち、マグネシウム原子）を活性化するステップが実施される。この活性化ステップは、第２の部分１０８の電子ビームによる熱アニーリング及び／又は照射の実施を含み得る。熱アニーリングは、例えば、１００℃から１０００℃、好ましくは７００℃に等しい温度で実施される。電子ビーム照射は、第２の部分１０８によって形成されたＬＥＤ１００の上面を介して、ＬＥＤ１００に１つ又は複数の電子ビームを送ることからなり、電子のエネルギーは、電子が第２の部分１０８の下に位置する材料に到達しないようにするために、第２の部分１０８の半導体へのそれらの浸透を制限するように選択される。電子のこのエネルギーは、例えば３ｋｅＶに等しいか、又はより一般的には約２ｋｅＶから３０ｋｅＶに含まれ、特に第２の部分１０８の厚さに応じて選択される。線量は、電子ビームの流れの値によって設定され、１ｍＡ／ｃｍ^２から２０ｍＡ／ｃｍ^２で変化する可能性があり、７ｍＡ／ｃｍ^２に等しいことが好ましい。この電子照射は、例えば１０分間に等しい期間行われる。

【0074】

図２には示されていないが、ＬＥＤ１００は、導電性であり、少なくともＬＥＤ１００の発光部分から発光されるように構成されたＵＶ範囲の波長において光学的に透過的な層を含み得る。この場合、第２の部分１０８は、その導電層と活性領域１０６との間に配置される。この導電層は、ドープされたダイヤモンドを含み得る。

【0075】

第２の実施形態によるＬＥＤ１００は、図３に関連して以下に説明される。この第２の実施形態では、ＬＥＤ１００の材料の様々な部分は、基板１０２に並べて配置されたナノワイヤ１０９によって形成される。各ナノワイヤ１０９は、例えばエピタキシーによって連続的に生成され、様々な組成の材料を含み、ＬＥＤ１００の材料の様々な部分を形成するいくつかの部分を含む。以下の説明において、ナノワイヤ１０９の各部分の「長さ」という用語は、ナノワイヤ１０９が形成される表面に垂直であり、図３に示されるｚ軸に平行である、ナノワイヤ１０９のその部分の寸法である。ナノワイヤの様々な部分の長さは、ＬＥＤ１００の様々な部分の厚さに一致する。

【0076】

第１の実施形態のように、ＬＥＤ１００は、基板１０２を備える。この第２の実施形態では、基板１０２は、例えば、ｎドープシリコンなどの導電性材料である。

【0077】

ＬＥＤ１００のナノワイヤ１０９は、ここでは、基板１０２の前面からの成長によって生成され、すなわち、自発的な核形成によって生成され、又は好ましくは、マスキングによって事前に画定された基板１０２の部分上で生成される。ＬＥＤ１００のナノワイヤ１０９は、例えば、ＭＢＥによって生成される。

【0078】

各ナノワイヤ１０９は、基板１０２に形成され、ｎドープＧａＮを含む第１の部分１１０を含む。これらの第１の部分１１０は共に、ｎドープＧａＮの部分１０３を形成する。例えば、各第１の部分１１０は、１００ｎｍから５００ｎｍの長さを有する。

【0079】

各ナノワイヤ１０９はまた、第１の部分１１０に形成された第２の部分１１２を含む。これらの第２の部分１１２は共に、ｎドープ半導体の第１の部分１０４を形成する。ナノワイヤ１０９の１つである第２の部分１１２の半導体は、窒素原子並びにアルミニウム及び／又はガリウムの原子を含む化合物を含む。第２の部分１１２の半導体は、０≦Ｘ１≦１であり、好ましくは０．７≦Ｘ１≦０．８である、Ａｌ_Ｘ１Ｇａ_{（１－Ｘ１）}Ｎを含む。

【0080】

例示的な実施形態によれば、ナノワイヤ１０９の第２の部分１１２の半導体のｎ型ドーピングは、それらの成長中にこれらの第２の部分１１２の半導体にシリコン原子を組み込むことによって得られる。ナノワイヤ１０９の第２の部分１１２の半導体中のドーパントの濃度は、例えば、１０^１７原子／ｃｍ^３から１０^１８原子／ｃｍ^３、より一般的には１０^１６原子／ｃｍ^３から１０^２０原子／ｃｍ^３に含まれる。

【0081】

例えば、各第２の部分１１２は、１００ｎｍから５００ｎｍの長さを有する。

【0082】

変形実施形態によれば、ナノワイヤ１０９は、第１の部分１１０を含まない。この場合、基板１０２に対して形成されたナノワイヤ１０９の材料は、第２の部分１１２の材料と一致する。

【0083】

各ナノワイヤ１０９はまた、第２の部分１１２に形成された第３の部分１１４を含む。ナノワイヤ１０９の第３の部分１１４は共に、ＬＥＤ１００の活性領域１０６を形成し、特に、光が放出されるように構成される活性領域１０６の半導体発光部分を形成する。発光部分の半導体は、窒素原子並びにアルミニウム及び／又はガリウムの原子を含む化合物を含む。例えば、発光部分の半導体は、Ｘ４＜Ｘ１、好ましくはＸ４≦０．１×Ｘ１である、Ａｌ_Ｘ４Ｇａ_{（１－Ｘ４）}Ｎを含む。この半導体は、意図的にドープされておらず、すなわち、ＬＥＤ１００の製造中に、半導体にドーピング原子を導入するステップに掛けられていない。

【0084】

例えば、各第３の部分１１４は、１００ｎｍに等しい長さを有する。

【0085】

変形実施形態によれば、各ナノワイヤ１０９は、第２の部分１１２と第３の部分１１４との間に配置された、意図的にドープされていないＡｌＧａＮの一部を含み得、その厚さは、例えば、２０ｎｍに等しい。ＡｌＧａＮのこの部分は、図３には示されていない。

【0086】

各ナノワイヤ１０９はまた、第３の部分１１４に形成された第４の部分１１６を含む。ナノワイヤ１０９の第４の部分１１６は共に、活性領域１０６に配置されたｐドープ半導体の第２の部分１０８を形成する。第４の部分１１６の半導体は、マグネシウム原子によってｐドープされたＡｌ_Ｘ２Ｇａ_{（１－Ｘ２－Ｙ２）}Ｉｎ_Ｙ２Ｎを含み、Ｘ２＞０、Ｙ２＞０、Ｘ２＋Ｙ２≦１である。有利には、第４の部分１１６の半導体は、Ｘ２＝Ｘ１であるようなものである。さらに、０＜Ｙ２≦０．０１、好ましくはＹ２＝０．００１であることが有利である。

【0087】

第２の部分１０８の半導体中のドーパントの濃度は、例えば、約１０^１８原子／ｃｍ^３から１０^２１原子／ｃｍ^３に含まれる。

【0088】

例えば、各第４の部分１１６は、１００ｎｍから５００ｎｍに含まれる長さを有する。

【0089】

変形実施形態によれば、各ナノワイヤ１０９は、第３の部分１１４と第４の部分１１６との間に配置された、意図的にドープされていないＡｌＧａＩｎＮの一部を含み得、その厚さは、例えば、２０ｎｍに等しい。ＡｌＧａＩｎＮのこの部分は、図３には示されていない。

【0090】

有利なことに、ナノワイヤ１０９の第４の部分１１６は、それらの上部で、これらの第４の部分１１６が増加する横方向の寸法（平面（Ｘ、Ｙ）内の寸法）を有し、それらが互いに物理的に接触するように製造される。この構成は、ナノワイヤ１０９の上部で、ナノワイヤ１０９の第４の部分１１６の材料を含む層１１８を形成することを可能にする。この構成は、例えば、ＭＢＥによってナノワイヤ１０９を成長させる際に、金属流（アルミニウム及びインジウムの流れ、場合によってはガリウムの流れを構成する）と窒素の流れとの間の比率を変更することによって得られる。例えば、金属流を５０％増加させて層１１８を得ることが可能である。これにより、ＬＥＤ１００の底部との電気的短絡のリスクを最小限に抑えながら、ナノワイヤ１０９の側面にｐ型ドープ材料を堆積させることが可能になる。この層１１８は、例えば、２つのナノワイヤ１０９間の間隔が、ナノワイヤ１０９のうちの１つの直径の約２倍未満である場合に得られる。

【0091】

第１の実施形態に関しては、ナノワイヤ１０９の第４の部分１１６（及び、場合によっては、そのような層が生成される場合は層１１８）を生成した後、ナノワイヤ１０９の第４の部分１１６の半導体に存在するｐ型ドーパント（すなわち、マグネシウム原子）を活性化するステップが実行される。この活性化ステップは、第１の実施形態について上で説明したのと同様の方法で、熱アニーリング及び／又は電子ビームによる照射を実施することを含み得る。

【0092】

図３には示されていないが、この第２の実施形態によるＬＥＤ１００は、導電性であり、ＬＥＤ１００の発光部分から放出されるように構成されたＵＶ範囲の波長で少なくとも光学的に透過的な層を含み得る。この場合、この導電層は、層１１８に配置される。この導電層は、ドープされたダイヤモンドを含み得る。

【0093】

第３の実施形態によるＬＥＤ１００は、図４に関連して以下に説明される。

【0094】

第２の実施形態のように、ＬＥＤ１００を形成する材料の様々な部分は、基板１０２に並べて配置されたナノワイヤ１０９によって形成される。各ナノワイヤ１０９は、様々な組成の材料を含み、ＬＥＤ１００の材料の様々な部分を形成する、いくつかの連続して生成された部分を含む。

【0095】

第３の実施形態によるＬＥＤ１００のナノワイヤ１０９は、第２の実施形態によるＬＥＤ１００について前述したものと同様であり、部分１１０、１１２、１１４及び１１６を含み、それらの上部に層１１８を形成する。

【0096】

この第３の実施形態によるＬＥＤ１００はまた、層１１８に、Ｘ３＞０、Ｙ３＞０、Ｘ３＋Ｙ３≦１を有するｎドープＡｌ_Ｘ３Ｇａ_{（１－Ｘ３－Ｙ３）}Ｉｎ_Ｙ３Ｎの層を含む。この層は、ここではＬＥＤ１００の第３のｎドープ半導体部分と呼ばれ、図４には表示されていない。有利には、第３の部分の半導体中のアルミニウムの原子濃度Ｘ３は、第１の部分１０４の半導体中のアルミニウムの原子濃度Ｘ１に等しい。例えば、第３の部分の半導体に存在するｎ型ドーパントは、シリコン又はゲルマニウム原子を含む。第３の部分の半導体中のドーパントの濃度は、例えば、約１０^１７原子／ｃｍ^３から１０^２０原子／ｃｍ^３に含まれる。第３の部分の厚さは、例えば、１００ｎｍに等しく、より一般的には、約５０ｎｍから２００ｎｍに含まれる。この第３の部分は、ＬＥＤ１００におけるトンネル効果による電流の注入を達成することを可能にする。

【0097】

第３の部分の半導体中のアルミニウムの原子濃度Ｘ３が、第１の部分１０４の半導体中のアルミニウムの原子濃度Ｘ１よりも小さいことも可能である。これにより、第３の部分の半導体において、ＬＥＤ１００がＵＶ範囲で発光するときのＬＥＤ１００の発光波長に関して、この第３の部分の透過性を確保しながら、より高いレベルのドーピングを達成することが可能になる。

【0098】

変形例として、ＬＥＤ１００がこの第３の部分を含まないことが可能であり、それは、ＡｌＧａＩｎＮではなく、導電性であり、ＬＥＤ１００によって発光される波長（ここでは、ＵＶ範囲の波長）に透過的な他の材料を含む層１２０を含み得る。例えば、層１２０は、導電性ダイヤモンド、例えば、厚さが例えば１００ｎｍに等しい、ドープされた多結晶ダイヤモンドの層を含み得る。より一般的には、層１２０の厚さは、３０ｎｍから５００ｎｍに含まれる。

【0099】

層１２０の材料が何であれ、この層１２０は、第１の実施形態によれば、ＬＥＤ１００に存在し得る。さらに、ＬＥＤ１００がそれらの上部に層１１８を形成しないナノワイヤ１０９を含む場合、ナノワイヤ１０９の各々が、その上部に、ｎドープＡｌ_Ｘ３Ｇａ_{（１－Ｘ３－Ｙ３）}Ｉｎ_Ｙ３Ｎを含み、すでに説明した第３の部分を形成する部分を含むことが可能であり、Ｘ３＞０、Ｙ３＞０、Ｘ３＋Ｙ３≦１である。

【0100】

この層１２０は、ＬＥＤ１００の構造上に透明電極を形成することを可能にし、これにより、放出された波長で透明を維持しながら、接触形成を容易にすることが可能になる。それはまた、ＬＥＤ１００の注入層の表面全体にわたって電流の流線の均一な広がりを得ることさえを促進し、それは、ＬＥＤ１００の最適化を促進する。

【0101】

前述の３つの実施形態では、活性領域１０６は、窒素原子並びにアルミニウム及び／又はガリウムの原子から形成された化合物を含む発光部分を含む。変形例として、ＬＥＤ１００の活性領域１０６は、２つのバリア層の間に配置された発光層から各々が形成された１つ又は複数の量子井戸を含むことが可能である。この場合、発光層又は各発光層の半導体及び各バリア層の半導体は、ＡｌＧａＮを含むことができるが、発光層の半導体では、バリア層の半導体中の原子濃度より低いアルミニウムの原子濃度、好ましくは、バリア層の半導体中の原子濃度の１０％未満の原子濃度を有するＡｌＧａＮを含むことができる。

【0102】

変形例として、ＬＥＤ１００の活性領域１０６は、２つのバリア層の間に配置された発光層から各々が形成された１つ又は複数の量子ドットを含むことが可能である。この場合、発光層又は各発光層の半導体及び各バリア層の半導体は、ＡｌＧａＮを含むことができるが、発光層の半導体では、バリア層の半導体中の原子濃度より低いアルミニウムの原子濃度、好ましくは、バリア層の半導体中の原子濃度のより１０％低い原子濃度を有するＡｌＧａＮを含むことができる。この場合、発光層又は各発光層は、これらの層の平均合金中のアルミニウムの割合又は組成がバリア層の半導体中のアルミニウムの割合又は組成よりも小さくなるように、好ましくはバリア層の半導体中の割合又は組成の１０％より小さくなるように重ね合わされた、ＧａＮ及びＡｌＮの単原子層を含み得る。これらの層の「平均合金（ａｖｅｒａｇｅ ａｌｌｏｙ）」の原子元素の割合は、これらの各層におけるその元素の割合を考慮して、これらの濃度を層の厚さで重み付けすることによって計算される。例えば、２ｍｍに等しい厚さのＧａＮの層と１ｎｍに等しい厚さのＡｌＮの層を含む層のスタックを考えると、この層のスタックは、数回繰り返され、平均合金中のアルミニウムの割合は３３％であり、すなわち、平均合金はＡｌ_０．３３Ｇａ_０．６７Ｎである。この場合、このアルミニウムの割合がバリア層の半導体中のアルミニウムの割合の１０％未満であることが好ましい場合、バリア層の半導体中のアルミニウムの割合は、３３％＋３．３％＝３６．３％である。

【符号の説明】

【0103】

１０ 発光ダイオード
１２ 第１の層
１４ 第２の層
１６ 活性領域
１８ ｐドープ層
２０ 導電層
１００ 発光ダイオード
１０２ 基板
１０３ 基板
１０４ 第１のｎドープ半導体部分
１０６ 活性領域
１０８ 第２のｐドープ半導体部分
１０９ ナノワイヤ
１１０ 第１の部分
１１２ 第２の部分
１１４ 第３の部分
１１６ 第４の部分
１１８ 層
１２０ 導電層、光学的に透過的な層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】