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(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】2024-11-06
(54)【発明の名称】横方向電流注入を有する光学装置
(51)【国際特許分類】
H01L 33/14 20100101AFI20241029BHJP
H01L 33/32 20100101ALI20241029BHJP
H01L 33/16 20100101ALI20241029BHJP
【ＦＩ】
H01L33/14
H01L33/32
H01L33/16
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024522148
(86)(22)【出願日】2022-10-12
(85)【翻訳文提出日】2024-05-30
(86)【国際出願番号】 US2022077952
(87)【国際公開番号】W WO2023064799
(87)【国際公開日】2023-04-20
(31)【優先権主張番号】63/254,840
(32)【優先日】2021-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/347,066
(32)【優先日】2022-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】18/045,683
(32)【優先日】2022-10-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】502208397
【氏名又は名称】グーグル エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】Ｇｏｏｇｌｅ ＬＬＣ
【住所又は居所原語表記】１６００ Ａｍｐｈｉｔｈｅａｔｒｅ Ｐａｒｋｗａｙ ９４０４３ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ， ＣＡ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】デイビッド，オーレリエン
(72)【発明者】
【氏名】マクローリン，メルビン・バーカー
【テーマコード（参考）】
5F241
【Ｆターム（参考）】
5F241AA03
5F241CA05
5F241CA10
5F241CA40
5F241CB11
5F241FF01
(57)【要約】
一般的な態様において、マイクロＬＥＤは、マイクロＬＥＤの水平方向に沿って５μｍ未満の横方向寸法を有する半導体メサと、半導体メサの非水平面に形成されたコンタクトと、を含む。半導体メサは、複数の量子井戸（ＱＷ）と、コンタクトと複数のＱＷとの間に形成されたｐ型半導体層とを含む。コンタクト、ｐ型半導体層および複数のＱＷは、マイクロＬＥＤが５０Ａ／ｃｍ２未満の有効電流密度で駆動されたときに、ｐ型半導体層を通じてコンタクトから複数のＱＷへ正孔が注入されるように構成されている。注入された正孔は、１マイクロメートル（μｍ）よりも大きな距離にわたって複数のＱＷにおいて横方向に拡散する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロＬＥＤの電気的動作のための方法であって、前記方法は、
前記マイクロＬＥＤの水平面、または
前記マイクロＬＥＤの非水平面のうちの少なくとも１つに配置されたｐ型コンタクトを介して電力により前記マイクロＬＥＤを駆動することを含み、前記ｐ型コンタクトがｐ型層と接触しており、
前記電力により前記マイクロＬＥＤを駆動することによって、前記ｐ型コンタクトから前記ｐ型層内へ正孔を注入することを含み、
前記マイクロＬＥＤの前記非水平面に沿って、前記ｐ型層から、前記マイクロＬＥＤの水平方向に沿って配置されたそれぞれの水平領域を有する複数の量子井戸（ＱＷ）へ前記正孔を横方向に注入することを含み、前記正孔が前記ｐ型半導体層を介して前記複数のＱＷへ注入される、方法。
【請求項2】
前記マイクロＬＥＤは、前記水平方向に沿って０．５マイクロメートル（μｍ）～５μｍの横方向寸法を有し、注入された前記正孔は、０．５μｍよりも大きい距離にわたって前記複数のＱＷにおいて横方向に拡散する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記非水平面は、前記マイクロＬＥＤの半極性面に沿って配置されている、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記複数のＱＷのうちの少なくとも１つのＱＷは、前記電力による前記マイクロＬＥＤの駆動に対応する５ナノ秒（ｎｓ）を超える再結合寿命を有する、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記電力によって前記マイクロＬＥＤを駆動することは、１アンペア／平方センチメートル（Ａ／ｃｍ２）～１００Ａ／ｃｍ２の電流密度で前記マイクロＬＥＤを駆動することを含む、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
マイクロＬＥＤであって、前記マイクロＬＥＤの水平方向に沿って５μｍ未満の横方向寸法を有する半導体メサと、
前記半導体メサの水平面、または
前記半導体メサの非水平面のうちの少なくとも１つに形成されたコンタクトとを備え、
前記半導体メサは、
複数の量子井戸（ＱＷ）と、
前記コンタクトと前記複数のＱＷとの間に形成されたｐ型半導体層とを含み、
前記コンタクト、前記ｐ型半導体層および前記複数のＱＷは、
前記マイクロＬＥＤが５０Ａ／ｃｍ２未満の有効電流密度で駆動されたとき、正孔が、
前記コンタクトからp型層へ注入され、
前記ｐ型層から前記複数のＱＷへ横方向に注入されるように構成されており、
注入された前記正孔は、１マイクロメートル（μｍ）よりも大きい距離にわたって前記複数のＱＷにおいて横方向に拡散する、マイクロＬＥＤ。
【請求項7】
前記非水平面は、前記半導体メサの傾斜した側壁であり、前記傾斜した側壁は、前記水平方向に沿った線に対して１０度～８０度の角度で配置されている、請求項６に記載のマイクロＬＥＤ。
【請求項8】
前記非水平面は、前記半導体メサの半極性面に沿って配置されている、請求項６または請求項７に記載のマイクロＬＥＤ。
【請求項9】
前記複数のＱＷは、少なくとも３つのＱＷを含み、前記少なくとも３つのＱＷにおいて拡散される注入された前記正孔のそれぞれのパーセンテージが、５０パーセント未満でかつ２５パーセントよりも高い、請求項６～請求項８のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤ。
【請求項10】
マイクロＬＥＤメサであって、５マイクロメートル（μｍ）以下の前記マイクロＬＥＤメサの水平方向に沿った横方向寸法を有する半導体メサを備え、
前記半導体メサは、
少なくとも１つの傾斜した側壁と、
平坦な上面と、
前記平坦な上面に沿って配置された平坦領域および前記少なくとも１つの傾斜した側壁に沿って配置された傾斜領域を有する多重量子井戸（ＭＱＷ）部分とを含み、
前記マイクロＬＥＤメサは、
前記ＭＱＷ部分の前記平坦領域に配置された第１のｐ型材料と、
前記ＭＱＷ部分の前記傾斜領域に配置された第２のｐ型材料と、
前記第２のｐ型材料に配置されたｐ型コンタクトと、
を備える、マイクロＬＥＤメサ。
【請求項11】
前記第１のｐ型材料の少なくとも一部に配置された絶縁層と、前記絶縁層に配置された反射層と、
をさらに備える、請求項１０に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項12】
前記マイクロＬＥＤメサの電気的動作中に、前記第１のｐ型材料を通して第１のキャリア密度で正孔注入が生じ、
前記第２のｐ型材料を通して第２のキャリア密度で正孔注入が生じ、前記第２のキャリア密度は、前記第１のキャリア密度に対して無視できる、請求項１０または請求項１１に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項13】
前記ＭＱＷ部分の量子井戸（ＱＷ）が、２０アンペア毎平方センチメートル（Ａ／ｃｍ２）未満の電流密度において１平方センチメートル毎秒以上のそれぞれの拡散係数を有する、請求項１０～請求項１２のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項14】
前記ｐ型コンタクトからの正孔の注入に応答して、前記ｐ型コンタクトから１マイクロメートル（μｍ）以上の前記水平方向に沿った横方向距離において前記ＭＱＷ部分から光が放出される、請求項１０～請求項１３のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項15】
前記マイクロＬＥＤメサは、複数のＧａＮベース材料を含む、請求項１０～請求項１４のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項16】
前記平坦な上面は、前記複数のＧａＮベース材料のうちの少なくとも１つのｃ面に沿って配置されており、前記少なくとも１つの傾斜した側壁は、前記複数のＧａＮベース材料のうちの少なくとも１つの半極性面に沿って配置されている、請求項１５に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項17】
マイクロＬＥＤメサであって、前記マイクロＬＥＤメサの水平方向に沿って配置された水平上面と、
少なくとも３つの非垂直側壁と、
複数のエピタキシャル層とを有する、半導体メサと、
前記少なくとも３つの非垂直側壁のうちの少なくとも１つの非垂直側壁に配置された電気コンタクトとを備え、
前記複数のエピタキシャル層は、
前記水平方向に沿って配置された第１の部分と、
前記少なくとも３つの非垂直側壁に沿って配置された第２の部分とを含み、
前記複数のエピタキシャル層の前記第１の部分は、第１の厚さの第１の複数の量子井戸（ＱＷ）および第１のバンドギャップを規定し、
前記複数のエピタキシャル層の前記第２の部分は、第２の厚さの第２の複数のＱＷおよび第２のバンドギャップを規定する、マイクロＬＥＤメサ。
【請求項18】
前記マイクロＬＥＤメサは、前記マイクロＬＥＤメサの電気的動作中に注入された正孔が前記電気コンタクトから前記第２の複数のＱＷへ、次いで、前記第１の複数のＱＷへ移動するように構成されている、請求項１７に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項19】
前記マイクロＬＥＤメサは、前記マイクロＬＥＤメサの電気的動作中に、前記第１の複数のＱＷのうちの少なくとも２つのＱＷから光が放出されるように構成されている、請求項１７または請求項１８に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項20】
前記複数のエピタキシャル層の前記第１の部分は、前記マイクロＬＥＤメサの中央部分に含まれており、前記マイクロＬＥＤメサの前記中央部分は、５００ナノメートル（ｎｍ）以上の前記水平方向に沿った横方向幅を有する、請求項１７～請求項１９のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項21】
前記マイクロＬＥＤメサは、２０マイクロメートル（μｍ）以下の幅を有し、前記マイクロＬＥＤメサは、１００ナノメートル（ｎｍ）以上の高さを有し、
前記高さは、１０μｍ以下である、請求項１７～請求項２０のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項22】
前記複数のエピタキシャル層の前記第２の部分は、前記マイクロＬＥＤメサの外周部分に設置されている、請求項１７～請求項２１のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項23】
前記水平方向は、前記マイクロＬＥＤメサの結晶構造のｃ面に沿って配置されており、前記少なくとも３つの非垂直側壁は、前記結晶構造のそれぞれの半極性面に沿って配置されている、請求項１７～請求項２２のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項24】
前記少なくとも３つの非垂直側壁は、１０度～８０度の、前記マイクロＬＥＤメサの垂直方向からのそれぞれの角度を有する、請求項１７～請求項２３のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項25】
前記第１の複数のＱＷおよび前記第２の複数のＱＷは、一対一の関係で接続されている、請求項１７～請求項２４のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項26】
前記第２のバンドギャップは、前記第１のバンドギャップよりも大きい、請求項１７～請求項２５のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項27】
前記第２の厚さは、前記第１の厚さよりも小さい、請求項１７～請求項２６のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項28】
前記電気コンタクトは、第１の電気コンタクトであり、前記マイクロＬＥＤメサは、前記水平上面に配置された第２の電気コンタクトをさらに備える、請求項１７～請求項２７のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項29】
マイクロＬＥＤメサの電気的動作のための方法であって、前記マイクロＬＥＤメサは、第１のバンドギャップおよび第１の厚さを有するｐ型材料と、
第２のバンドギャップおよび第２の厚さを有するエピタキシャル層とを含む少なくとも１つの非垂直側壁と、
前記マイクロＬＥＤメサの水平方向に沿った平面配向、第３のバンドギャップおよび第３の厚さを有する複数の量子井戸（ＱＷ）と、
前記ｐ型材料上に配置された電気コンタクトとを備え、
前記ｐ型材料が前記エピタキシャル層上に配置され、
前記エピタキシャル層が前記ｐ型材料と前記複数のＱＷとの間に配置され、
前記第１のバンドギャップは前記第２のバンドギャップよりも大きく、前記第２のバンドギャップは前記第３のバンドギャップよりも大きく、前記第２の厚さは前記第３の厚さよりも小さく、
前記方法は、
前記電気コンタクトから前記ｐ型材料へ複数の正孔を注入することと、
前記複数の正孔を前記ｐ型材料から前記エピタキシャル層へ注入することと、
前記複数の正孔を前記エピタキシャル層から前記複数のＱＷのうちの少なくとも２つのＱＷへ注入することとを含む、方法。
【請求項30】
前記ｐ型材料は、ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項31】
前記エピタキシャル層は、前記マイクロＬＥＤメサの半極性面に沿って配置された非平坦かつ非垂直のＱＷであり、少なくとも１パーセントのインジウムを含み、前記平面配向を有する前記複数のＱＷは、少なくとも１５パーセントのインジウムを含む、請求項２９または請求項３０に記載の方法。
【請求項32】
前記複数のＱＷへ前記複数の正孔を注入することは、前記複数のＱＷのうちの１つのＱＷに前記複数の正孔のうちの３０パーセント以下を注入することを含む、請求項２９～請求項３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項33】
注入された前記複数の正孔は、５００ナノメートル（ｎｍ）以上の距離にわたって前記複数のＱＷにおいて前記水平方向に沿って横方向に拡散する、請求項２９～請求項３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項34】
前記ｐ型材料から前記エピタキシャル層へ前記複数の正孔を注入することは、電子ブロッキング層（ＥＢＬ）を通じて前記複数の正孔を注入することを含む、請求項２９～請求項３３のいずれか１項に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２２年１０月１１日に出願された、「OPTICAL DEVICES WITH LATERAL CURRENT INJECTION」という名称の米国非仮出願第１８／０４５，６８３号、２０２１年１０月１２日に出願された、「SMALL DEVICES WITH LATERAL CURRENT INJECTION」という名称の米国仮出願第６３／２５４，８４０号、および２０２２年３月３１日に出願された、「SMALL DEVICES WITH LATERAL CURRENT INJECTION」という名称の米国仮出願第６３／３４７，０６６号の継続出願でありかつそれらの優先権の利益を主張する。これらの全ての出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２２年１０月１１日に出願された、「OPTICAL DEVICES WITH LATERAL CURRENT INJECTION」という名称の米国非仮出願第１８／０４５，６８３号、２０２１年１０月１２日に出願された、「SMALL DEVICES WITH LATERAL CURRENT INJECTION」という名称の米国仮出願第６３／２５４，８４０号、および２０２２年３月３１日に出願された、「SMALL DEVICES WITH LATERAL CURRENT INJECTION」という名称の米国仮出願第６３／３４７，０６６号の継続出願でありかつそれらの優先権の利益を主張する。これらの全ての出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
技術分野
本記述は、光学装置に関する。より具体的には、本開示は、マイクロＬＥＤなどの発光ダイオード（ＬＥＤ：light-emitting diode）の設計、開発、製造および動作に関する。
本記述は、光学装置に関する。より具体的には、本開示は、マイクロＬＥＤなどの発光ダイオード（ＬＥＤ：light-emitting diode）の設計、開発、製造および動作に関する。
【背景技術】
【0003】
背景
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、様々な家庭用電子機器など、多くの用途において使用される。例えば、ＬＥＤは、例えば、スマートフォン、コンピュータ、テレビなどのディスプレイ装置において広く使用されている。このようなディスプレイの解像度（例えば、１インチ当たりのディスプレイ画素の数）が増大するにつれて、ディスプレイを実施するために使用されるＬＥＤのサイズは、ディスプレイ解像度のこのような増大を達成するために減じられてきた。
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、様々な家庭用電子機器など、多くの用途において使用される。例えば、ＬＥＤは、例えば、スマートフォン、コンピュータ、テレビなどのディスプレイ装置において広く使用されている。このようなディスプレイの解像度（例えば、１インチ当たりのディスプレイ画素の数）が増大するにつれて、ディスプレイを実施するために使用されるＬＥＤのサイズは、ディスプレイ解像度のこのような増大を達成するために減じられてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、ＬＥＤの寸法が減少するにつれて、所望の性能（例えば、効率、輝度など）を達成することが課題になってきた。実施されてきた１つのアプローチは、このようなＬＥＤの発光層、または領域、即ち積層された量子井戸（ＱＷ：quantum well）の数を増大することである。しかしながら、このようなアプローチの利点は、積層体のＱＷの一部のみ（１つまたは２つ）が光（例えば、見る人によって認識することができる光）を放出し得るため、限定されている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
概要
１つの一般的な態様において、本明細書に記載された技術は、マイクロＬＥＤの電気的動作のための方法に関する。方法は、マイクロＬＥＤの水平面、またはマイクロＬＥＤの非水平面のうちの少なくとも１つに配置されたｐ型コンタクトを介して電力によってマイクロＬＥＤを駆動することを含み、ｐ型コンタクトは、ｐ型層と接触している。方法は、駆動の結果、ｐ型コンタクトからｐ型層内へ正孔を注入することと、マイクロＬＥＤの非水平面に沿って、ｐ型層から複数の量子井戸（ＱＷ）へ正孔を横方向に注入することとをさらに含む。複数のＱＷは、マイクロＬＥＤの水平方向に沿って配置されたそれぞれの水平領域を有し、正孔は、ｐ型半導体層を介して複数のＱＷへ注入される。
１つの一般的な態様において、本明細書に記載された技術は、マイクロＬＥＤの電気的動作のための方法に関する。方法は、マイクロＬＥＤの水平面、またはマイクロＬＥＤの非水平面のうちの少なくとも１つに配置されたｐ型コンタクトを介して電力によってマイクロＬＥＤを駆動することを含み、ｐ型コンタクトは、ｐ型層と接触している。方法は、駆動の結果、ｐ型コンタクトからｐ型層内へ正孔を注入することと、マイクロＬＥＤの非水平面に沿って、ｐ型層から複数の量子井戸（ＱＷ）へ正孔を横方向に注入することとをさらに含む。複数のＱＷは、マイクロＬＥＤの水平方向に沿って配置されたそれぞれの水平領域を有し、正孔は、ｐ型半導体層を介して複数のＱＷへ注入される。
【0006】
実装態様は、様々な組合せにおける以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの態様において、マイクロＬＥＤは、水平方向に沿って０．５マイクロメートル（μｍ）～５μｍの横方向寸法を有することができる。注入された正孔は、０．５μｍよりも大きい距離にわたって複数のＱＷにおいて横方向に拡散することができる。
【0007】
いくつかの態様において、非水平面は、マイクロＬＥＤの半極性面に沿って配置することができる。
【0008】
いくつかの態様において、複数のＱＷのうちの少なくとも１つのＱＷは、電力によるマイクロＬＥＤの駆動に対応する５ナノ秒（ｎｓ）を超える再結合寿命を有することができる。
【0009】
いくつかの態様において、電力によってマイクロＬＥＤを駆動することは、１アンペア／平方センチメートル（Ａ／ｃｍ２）～１００Ａ／ｃｍ２の電流密度でマイクロＬＥＤを駆動することを含むことができる。
【0010】
別の一般的な態様において、本明細書に記載された技術は、マイクロＬＥＤの水平方向に沿って５μｍ未満の横方向寸法を有する半導体メサを含むマイクロＬＥＤに関する。マイクロＬＥＤは、半導体メサの水平面、または半導体メサの非水平面のうちの少なくとも１つに形成されたコンタクトも含む。半導体メサは、複数の量子井戸（ＱＷ）と、コンタクトと複数のＱＷとの間に形成されたｐ型半導体層とを含む。コンタクト、ｐ型半導体層および複数のＱＷは、マイクロＬＥＤが５０Ａ／ｃｍ２未満の有効電流密度で駆動されたとき、正孔が、コンタクトからp型層へ注入され、かつｐ型層から複数のＱＷへ横方向に注入される、ように構成されており、注入された正孔は、１マイクロメートル（μｍ）よりも大きい距離にわたって複数のＱＷにおいて横方向に拡散する。
【0011】
実装態様は、様々な組合せにおける以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの態様において、非水平面は、半導体メサの傾斜した側壁であることができる。傾斜した側壁は、水平方向に沿った線に対して１０度～８０度の角度で配置することができる。
【0012】
いくつかの態様において、非水平面は、半導体メサの半極性面に沿って配置することができる。
【0013】
いくつかの態様において、複数のＱＷは、少なくとも３つのＱＷを含むことができる。少なくとも３つのＱＷにおいて拡散される注入された正孔のそれぞれのパーセンテージは、５０パーセント未満で、２５パーセントよりも高い。
【0014】
別の一般的な態様において、本明細書に記載された技術は、５マイクロメートル（μｍ）以下のマイクロＬＥＤメサの水平方向に沿った横方向寸法を有する半導体メサを含む、マイクロＬＥＤメサに関する。半導体メサは、少なくとも１つの傾斜した側壁と、平坦な上面と、平坦な上面に沿って配置された平坦領域および少なくとも１つの傾斜した側壁に沿って配置された傾斜領域を有する多重量子井戸（ＭＱＷ：multiple quantum well）部分とを含む。第１のｐ型材料がＭＱＷ部分の平坦領域に配置されており、第２のｐ型材料がＭＱＷ部分の傾斜領域に配置されている。ｐ型コンタクトが第２のｐ型材料に配置されている。
【0015】
実装態様は、様々な組合せにおける以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの態様において、マイクロＬＥＤメサは、第１のｐ型材料の少なくとも一部に配置された絶縁層と、絶縁層に配置された反射層とをさらに含むことができる。
【0016】
いくつかの態様において、マイクロＬＥＤメサの電気的動作中に、第１のｐ型材料を通して第１のキャリア密度で正孔注入が生じ得、第２のｐ型材料を通して第２のキャリア密度で正孔注入が生じ得る。第２のキャリア密度は、第１のキャリア密度に対して無視できる。
【0017】
いくつかの態様において、ＭＱＷ部分の量子井戸（ＱＷ）が、２０アンペア毎平方センチメートル（Ａ／ｃｍ２）未満の電流密度において１平方センチメートル毎秒（ｃｍ２／ｓ）以上のそれぞれの拡散係数を有する。
【0018】
いくつかの態様において、ｐ型コンタクトからの正孔の注入に応答して、ｐ型コンタクトから１マイクロメートル（μｍ）以上の水平方向に沿った横方向距離においてＭＱＷ部分から光が放出され得る。
【0019】
いくつかの態様において、マイクロＬＥＤメサは、複数のＧａＮベース材料を含むことができる。
【0020】
いくつかの態様において、平坦な上面は、複数のＧａＮベース材料のうちの少なくとも１つのｃ面に沿って配置することができ、少なくとも１つの傾斜した側壁は、複数のＧａＮベース材料のうちの少なくとも１つの半極性面に沿って配置することができる。
【0021】
別の一般的な態様において、本明細書に記載された技術は、マイクロＬＥＤメサの水平方向に沿って配置された水平上面と、少なくとも３つの非垂直側壁と、複数のエピタキシャル層と、を有する半導体メサを含むマイクロＬＥＤメサに関する。複数のエピタキシャル層は、水平方向に沿って配置された第１の部分を含む。複数のエピタキシャル層の第１の部分は、第１の厚さの第１の複数の量子井戸（ＱＷ）および第１のバンドギャップを規定している。複数のエピタキシャル層は、少なくとも３つの非垂直側壁に沿って配置された第２の部分も含む。複数のエピタキシャル層の第２の部分は、第２の厚さの第２の複数のＱＷおよび第２のバンドギャップを規定している。マイクロＬＥＤは、少なくとも３つの非垂直側壁のうちの少なくとも１つの非垂直側壁に配置された電気コンタクトをさらに含む。
【0022】
実装態様は、様々な組合せにおける以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの態様において、マイクロＬＥＤメサは、マイクロＬＥＤメサの電気的動作中に注入された正孔が電気コンタクトから第２の複数のＱＷへ、次いで、第１の複数のＱＷへ移動するように構成することができる。
【0023】
いくつかの態様において、マイクロＬＥＤメサは、マイクロＬＥＤメサの電気的動作中に、第１の複数のＱＷのうちの少なくとも２つのＱＷから光が放出されるように構成することができる。
【0024】
いくつかの態様において、複数のエピタキシャル層の第１の部分は、マイクロＬＥＤメサの中央部分に含まれ得る。マイクロＬＥＤメサの中央部分は、５００ナノメートル（ｎｍ）以上の水平方向に沿った横方向幅を有することができる。
【0025】
いくつかの態様において、マイクロＬＥＤメサは、２０マイクロメートル（μｍ）以下の幅と、１００ナノメートル（ｎｍ）以上の高さと、を有することができる。高さは、１０μｍ以下とすることができる。
【0026】
いくつかの態様において、複数のエピタキシャル層の第２の部分は、マイクロＬＥＤメサの外周部分に設置することができる。
【0027】
いくつかの態様において、水平方向は、マイクロＬＥＤメサの結晶構造のｃ面に沿って配置することができる。少なくとも３つの非垂直側壁は、結晶構造のそれぞれの半極性面に沿って配置することができる。
【0028】
いくつかの態様において、少なくとも３つの非垂直側壁は、１０度～８０度の、マイクロＬＥＤメサの垂直方向からのそれぞれの角度を有することができる。
【0029】
いくつかの態様において、第１の複数のＱＷおよび第２の複数のＱＷは、一対一の関係で接続することができる。
【0030】
いくつかの態様において、第２のバンドギャップは、第１のバンドギャップよりも大きくすることができる。
【0031】
いくつかの態様において、第２の厚さは、第１の厚さよりも小さくすることができる。
いくつかの態様において、電気コンタクトは、第１の電気コンタクトとすることができる。マイクロＬＥＤメサは、水平上面に配置された第２の電気コンタクトを含むことができる。
いくつかの態様において、電気コンタクトは、第１の電気コンタクトとすることができる。マイクロＬＥＤメサは、水平上面に配置された第２の電気コンタクトを含むことができる。
【0032】
別の一般的な態様において、本明細書に記載された技術は、マイクロＬＥＤメサの電気的動作のための方法に関する。マイクロＬＥＤメサは、第１のバンドギャップおよび第１の厚さを有するｐ型材料を含む少なくとも１つの非垂直側壁を含む。マイクロＬＥＤメサは、第２のバンドギャップおよび第２の厚さを有するエピタキシャル層も含む。ｐ型材料はエピタキシャル層上に配置されている。マイクロＬＥＤメサは、マイクロＬＥＤメサの水平方向に沿った平面配向、第３のバンドギャップおよび第３の厚さを有する複数の量子井戸（ＱＷ）をさらに含む。エピタキシャル層は、ｐ型材料と複数のＱＷとの間に配置されている。マイクロＬＥＤメサは、ｐ型材料上に配置された電気コンタクトも含む。第１のバンドギャップは第２のバンドギャップよりも大きく、第２のバンドギャップは第３のバンドギャップよりも大きく、第２の厚さは第３の厚さよりも小さい。方法は、電気コンタクトからｐ型材料へ複数の正孔を注入することと、複数の正孔をｐ型材料からエピタキシャル層へ注入することと、複数の正孔をエピタキシャル層から複数のＱＷのうちの少なくとも２つのＱＷへ注入することと、を含む。
【0033】
実装態様は、様々な組合せにおける以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの態様において、ｐ型材料は、ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）を含むことができる。
【0034】
いくつかの態様において、エピタキシャル層は、マイクロＬＥＤメサの半極性面に沿って配置された非平坦かつ非垂直のＱＷとすることができる。エピタキシャル層は、少なくとも１パーセントのインジウムを含むことができる。平面配向を有する複数のＱＷは、少なくとも１５パーセントのインジウムを含むことができる。
【0035】
いくつかの態様において、複数のＱＷへ複数の正孔を注入することは、複数のＱＷのうちの１つのＱＷに複数の正孔のうちの３０パーセント以下を注入することを含むことができる。
【0036】
いくつかの態様において、注入された複数の正孔は、５００ナノメートル（ｎｍ）以上の距離にわたって複数のＱＷにおいて水平方向に沿って横方向に拡散する。
【0037】
いくつかの態様において、ｐ型材料からエピタキシャル層へ複数の正孔を注入することは、電子ブロッキング層（ＥＢＬ：electron blocking layer）を通じて複数の正孔を注入することを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】例示的なマイクロＬＥＤ（マイクロＬＥＤメサ）を示す図である。
【図2】別の例示的なマイクロＬＥＤを示す図である。
【図3】別の例示的なマイクロＬＥＤを示す図である。
【図4】別の例示的なマイクロＬＥＤを示す図である。
【図5】別の例示的なマイクロＬＥＤを示す図である。
【図6】別の例示的なマイクロＬＥＤを示す図である。
【図7】別の例示的なマイクロＬＥＤを示す図である。
【図8】別の例示的なマイクロＬＥＤを示す図である。
【図9】別の例示的なマイクロＬＥＤを示す図である。
【図11】例示的なエピタキシャル層積層体および関連する傾斜した側壁を示す図である。
【図12】マイクロＬＥＤに含むことができるＱＷのモデルを示すグラフである。
【図13A】ＬＥＤの動作に対する量子井戸厚さの影響を示すグラフである。
【図13B】ＬＥＤの動作に対する量子井戸厚さの影響を示すグラフである。
【図13C】ＬＥＤの動作に対する量子井戸厚さの影響を示すグラフである。
【図13D】ＬＥＤの動作に対する量子井戸厚さの影響を示すグラフである。
【図14A】ＬＥＤの動作に対するＱＷにおけるインジウム含有量の影響を示すグラフである。
【図14B】ＬＥＤの動作に対するＱＷにおけるインジウム含有量の影響を示すグラフである。
【図14C】ＬＥＤの動作に対するＱＷにおけるインジウム含有量の影響を示すグラフである。
【図14D】ＬＥＤの動作に対するＱＷにおけるインジウム含有量の影響を示すグラフである。
【図16】例示的なマイクロＬＥＤの電流密度と内部量子効率との関係を示すグラフである。
【図17】例示的なマイクロＬＥＤの電流密度と発光波長との関係を示すグラフである。
【図22】横方向キャリア拡散がＱＷ層以外のドープ層において生じるＬＥＤを示す図である。
【図23】横方向キャリア拡散がＱＷ以外のドープ層において生じる別のＬＥＤを示す図である。
【図24】横方向キャリア拡散がＱＷ以外のドープ層において生じる別のＬＥＤを示す図である。
【図28A】異なる外周形状を有する傾斜した側壁を有するＬＥＤ（マイクロＬＥＤ）の例を示す図である。
【図28B】異なる外周形状を有する傾斜した側壁を有するＬＥＤ（マイクロＬＥＤ）の例を示す図である。
【図28C】異なる外周形状を有する傾斜した側壁を有するＬＥＤ（マイクロＬＥＤ）の例を示す図である。
【0039】
必ずしも縮尺どおりに描かれているわけではない図面において、同様の参照符号が、異なる図面における同様および／または類似の構成要素（要素、構造など）を示す場合がある。図面は、概して、本開示において論じられている様々な実装態様を限定としてではなく例として示している。１つの図面に示された参照符号は、同じ図または関連する図における同じおよび／または類似の要素に対して繰り返されない場合がある。複数の図面において繰り返される参照符号は、これらの図面の各々に関して具体的に論じられない場合があるが、関連する図の間の文脈のために提供されている。また、ある要素の複数の例が所与の図に示されている場合、図面における全ての同様の要素が、ある参照符号を用いて具体的に言及されるわけではない。
【発明を実施するための形態】
【0040】
詳細な説明
ディスプレイ装置において使用されるＬＥＤなどの従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、垂直電気キャリア注入を介して動作する。即ち、注入された電気キャリア、特に正孔は、例えば、ＬＥＤに含まれるエピタキシャル層の成長方向に対して平行な方向に移動し、量子井戸（ＱＷ）などの発光領域に到達する。垂直キャリア注入により動作するＬＥＤの性能を向上させることが課題となり得る。
ディスプレイ装置において使用されるＬＥＤなどの従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、垂直電気キャリア注入を介して動作する。即ち、注入された電気キャリア、特に正孔は、例えば、ＬＥＤに含まれるエピタキシャル層の成長方向に対して平行な方向に移動し、量子井戸（ＱＷ）などの発光領域に到達する。垂直キャリア注入により動作するＬＥＤの性能を向上させることが課題となり得る。
【0041】
本開示は、電気キャリア注入が、少なくとも部分的に、横方向、または水平方向、例えば、エピタキシャル層成長方向に対して垂直の方向において生じる、マイクロＬＥＤ（またはＬＥＤ）と本明細書では呼ばれる光電子装置に関する。開示される実施形態は、概して、例えば、１０マイクロメートル（μｍ）以下程度の横方向寸法を有する小型装置に関して説明されるが、いくつかの実装態様において、本明細書に説明されるアプローチは、より大型の装置、例えば、１００μｍ以上、５００μｍ以上、または１ミリメートル（ｍｍ）以上の横方向寸法を有するＬＥＤを実施するために使用することができる。本開示において使用される場合、水平方向、横方向および垂直方向という用語は、本明細書で説明される例示的なＬＥＤ（例えば、マイクロＬＥＤ）の対応する構造に関して言及される。即ち、水平方向および／または横方向は、ＬＥＤを実施するために使用されるエピタキシャル層の成長方向に対して垂直な方向を指すが、垂直方向は、エピタキシャル成長方向に対して平行またはエピタキシャル成長方向と同じ方向を指す。また、本開示において、ＬＥＤおよびマイクロＬＥＤ（μＬＥＤ）という用語は互換的に使用される場合がある。さらに、ＬＥＤおよびマイクロＬＥＤは、装置、光学装置などとも呼ばれ得る。キャリアおよび電気キャリアという用語は、互換的に使用することができ、正孔および／または電子を指すことができる。
【0042】
本明細書で説明される例示的な装置などのいくつかの実装態様において、横方向キャリア注入は、従来のアプローチと比較してこのようなマイクロＬＥＤの性能を向上させることができ、これは、横方向キャリア注入が、従来の装置実装態様よりも多くのＱＷから発光を可能にすることができ、発光分布を向上させることができるため、などによる。例示的な実装態様において、このような横方向キャリア注入は、ドープ層（例えば、ドープされた半導体層）において、発光層（例えば、ＱＷ）において、またはそれらの組合せにおいて生じ得る。例えば、本開示は、横方向キャリア拡散が、活性、もしくはＱＷ領域において生じるＬＥＤ、および／または横方向キャリア拡散がドープ層（例えば、ｎ型半導体層および／またはｐ型半導体層）において生じるＬＥＤを対象とする。
【0043】
図１～図９の例などのいくつかの例において、横方向キャリア注入および拡散は、少なくとも部分的に、発光ＱＷ層において生じる。本明細書において説明されるように、このような横方向キャリア注入および拡散は、関連する装置、例えば、マイクロＬＥＤまたはＬＥＤの性能向上を提供することができる。例えば、本明細書で説明されるアプローチを使用して、改善されたキャリア密度分布、改善された発光分布、および／または改善された量子効率を達成するためにキャリアが十分な距離にわたって横方向に拡散することができるように、ＬＥＤを構成することができる。いくつかの実装態様において、本明細書で説明されるアプローチは、ＬＥＤのＱＷ積層体のｎ側に向かって設置されたＱＷにおける実質的なキャリア注入および拡散を可能にすることができ、これは、３つ以上のＱＷがＱＷ積層体に含まれている実装態様において達成することが困難であるか、または不可能でさえあり得る。
【0044】
例えば、いくつかの実装態様において、電気キャリアは、非垂直コンタクト、例えば、傾斜した（非垂直かつ非水平の側壁）に含まれるか、または配置されたコンタクトおよび／またはｐ型領域からＱＷ積層体の複数のＱＷへ横方向に注入される。本明細書で説明されるアプローチを使用して、注入されたキャリアが、再結合しかつ発光する前に所望の距離（例えば、拡散長さ）、例えば、０．５マイクロメートル（μｍ）以上にわたってＱＷにおいて横方向に拡散するように、関連するＬＥＤを構成することができる。
【0045】
本明細書で説明される例示的な実装態様において、性能向上は、少なくとも部分的に、ＱＷにおけるキャリア拡散長さが、一定値である代わりに、エピタキシャル構成（例えば、ＱＷの組成、厚さおよび微小構造）および関連するＬＥＤの電気的動作中のＱＷにおけるキャリア密度の両方に依存するという決定に基づいて達成される。例えば、ＱＷにおける拡散長さは、以下ように式１によって表すことができる。
【0046】
Ｌ＝ｓｑｒｔ（Ｄ＊ｔａｕ（ｎ）） （１）
ここで、Ｄは拡散係数、ｔａｕ（ｎ）は、キャリア密度ｎの関数である再結合寿命（またはキャリア寿命）であり、したがって、注入される電流密度Ｊに依存する。したがって、拡散長さＬの所望の値は、所与のＬＥＤの拡散係数Ｄおよび電流密度ｎを所定の値に共同で構成（調整、変更、修正など）することによって達成することができる。このアプローチは、正孔および電子の両方に適用することができ、拡散係数Ｄは、両極性拡散係数とすることができる。
ここで、Ｄは拡散係数、ｔａｕ（ｎ）は、キャリア密度ｎの関数である再結合寿命（またはキャリア寿命）であり、したがって、注入される電流密度Ｊに依存する。したがって、拡散長さＬの所望の値は、所与のＬＥＤの拡散係数Ｄおよび電流密度ｎを所定の値に共同で構成（調整、変更、修正など）することによって達成することができる。このアプローチは、正孔および電子の両方に適用することができ、拡散係数Ｄは、両極性拡散係数とすることができる。
【0047】
いくつかの実装態様において、正孔拡散係数Ｄｈおよび電子拡散係数Ｄｅの平均であり得る両極性拡散係数Ｄ（例えば、ＬＥＤのＱＷのための）は、多数のアプローチを使用して増大させることができる。例えば、Ｄの増大した値は、鋭い界面、例えば、ＱＷと関連する障壁材料との間の０．５ナノメートル（ｎｍ）未満、０．３ｎｍ未満、または０．１ｎｍ未満の遷移領域を有するＱＷ活性領域を実施することによって達成することができる。Ｄの増大した値は、ＱＷにおける原子の乱れを低減することによって、例えば、ランダム合金分布のものよりも低くなるように原子の乱れを低減する成長条件を用いてＩｎＧａＮのＱＷを作製することによって、達成することもできる。このようなアプローチを用いて、少なくとも６平方センチメートル毎秒（ｃｍ２／ｓ）、少なくとも８ｃｍ２／ｓ、または少なくとも１０ｃｍ２／ｓの拡散係数Ｄを達成することができる。
【0048】
例えば、ＱＷにおけるキャリア寿命は、複数の要因によって左右される。１つのモデルにおいて、キャリア再結合率Ｒ（ｎ）は、以下のように式２によって与えられる。
【0049】
Ｒ（ｎ）＝Ａｎ＋Ｂｎ２＋Ｃｎ３ （２）
ここで、Ａは、ショックレー－リード－ホール（ＳＲＨ：Shockley-Read-Hall）係数、Ｂは、放射係数、Ｃは、オージェ係数、ｎは、前述のようにキャリア密度である。次に、差の寿命は、以下のように式３によって与えられる。
ここで、Ａは、ショックレー－リード－ホール（ＳＲＨ：Shockley-Read-Hall）係数、Ｂは、放射係数、Ｃは、オージェ係数、ｎは、前述のようにキャリア密度である。次に、差の寿命は、以下のように式３によって与えられる。
【0050】
１／ｔａｕ＝Ａ＋２Ｂｎ＋３Ｃｎ２ （３）
このモデルに基づき、所望のキャリー寿命（ｔａｕ）および対応する所望の拡散長さＬを達成するために多数のアプローチまたは技術を用いることができる。例えば、ＬＥＤは、キャリア寿命およびキャリア拡散長さに影響するように特定の電流密度Ｊにおいて駆動されてよい。いくつかの実装態様において、駆動する（ＬＥＤを電気的に動作させる）ために用いられる電流密度Ｊは、１Ａ／ｃｍ２未満、２Ａ／ｃｍ２未満、３Ａ／ｃｍ２未満、５Ａ／ｃｍ２未満、１０Ａ／ｃｍ２未満、２０Ａ／ｃｍ２未満、３０Ａ／ｃｍ２未満、５０Ａ／ｃｍ２未満、または１００Ａ／ｃｍ２未満とすることができる。いくつかの実装態様において、電流密度Ｊは、１Ｅ１７／ｃｍ３未満、２Ｅ１７／ｃｍ３未満、３Ｅ１７／ｃｍ３未満、５Ｅ１７／ｃｍ３未満、１Ｅ１８／ｃｍ３未満、２Ｅ１８／ｃｍ３未満、３Ｅ１８／ｃｍ３未満、５Ｅ１８／ｃｍ３未満、または１Ｅ１９／ｃｍ３未満の対応するＱＷにおけるキャリア密度ｎを達成するように選択することができる。
このモデルに基づき、所望のキャリー寿命（ｔａｕ）および対応する所望の拡散長さＬを達成するために多数のアプローチまたは技術を用いることができる。例えば、ＬＥＤは、キャリア寿命およびキャリア拡散長さに影響するように特定の電流密度Ｊにおいて駆動されてよい。いくつかの実装態様において、駆動する（ＬＥＤを電気的に動作させる）ために用いられる電流密度Ｊは、１Ａ／ｃｍ２未満、２Ａ／ｃｍ２未満、３Ａ／ｃｍ２未満、５Ａ／ｃｍ２未満、１０Ａ／ｃｍ２未満、２０Ａ／ｃｍ２未満、３０Ａ／ｃｍ２未満、５０Ａ／ｃｍ２未満、または１００Ａ／ｃｍ２未満とすることができる。いくつかの実装態様において、電流密度Ｊは、１Ｅ１７／ｃｍ３未満、２Ｅ１７／ｃｍ３未満、３Ｅ１７／ｃｍ３未満、５Ｅ１７／ｃｍ３未満、１Ｅ１８／ｃｍ３未満、２Ｅ１８／ｃｍ３未満、３Ｅ１８／ｃｍ３未満、５Ｅ１８／ｃｍ３未満、または１Ｅ１９／ｃｍ３未満の対応するＱＷにおけるキャリア密度ｎを達成するように選択することができる。
【0051】
いくつかの実装態様において、ＬＥＤのＱＷは、ＳＲＨ係数Ａを減じるエピタキシャル層成長プロセスを実施することなどによって、所望の（例えば、増大した）ＳＲＨ寿命を有するように構成（作製）することができる。例えば、所与のＱＷのＳＲＨ係数Ａのこのような低減は、ＱＷにおける欠陥密度を減じることによって達成することができる。例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）ベースのＬＥＤでは、関連するＱＷの欠陥密度は、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）を含有する下地層の使用によって、ならびに／または電子および正孔波動関数におけるオーバーラップが減少するように、ＱＷの厚さを増大することによって、減じることができる。いくつかの例において、１Ｅ１７／ｃｍ３未満、１Ｅ１６／ｃｍ３未満、１Ｅ１５／ｃｍ３未満、または１Ｅ１４／ｃｍ３未満のＳＲＨ原因欠陥の密度を達成することができる。いくつかの例において、ＬＥＤのＱＷは、少なくとも２．５ｎｍ、少なくとも３ｎｍ、少なくとも３．５ｎｍ、または少なくとも４ｎｍの厚さを有することができ、これは、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、または少なくとも３５％のＱＷにおけるＩｎパーセンテージ組成と組み合わせて実施することができる。このような実装態様において、少なくとも１０ナノ秒（ｎｓ）、少なくとも２０ｎｓ、少なくとも５０ｎｓ、少なくとも１００ｎｓ、少なくとも２００ｎｓ、少なくとも５００ｎｓ、少なくとも１０００ｎｓ、少なくとも２０００ｎｓ、少なくとも５０００ｎｓ、または少なくとも１００００ｎｓの対応するＳＲＨ寿命ｔ＿ＳＲＨを達成することができる。分かりやすくするために、ｔ＿ＳＲＨおよびＳＲＨ係数Ａは、以下のように式４によって関連付けられる。
【0052】
ｔ＿ＳＲＨ＝１／Ａ （４）
いくつかの実装態様において、ＬＥＤのＱＷは、上記のモデルにおいてなど、所望の（例えば、減じられた）放射係数Ｂおよび／または所望の（例えば、減じられた）オージェ係数Ｃを有するように構成（作製）することができる。例えば、いくつかの実装態様において、ＢおよびＣ係数は、ＱＷにおける分極場を増大させるために、電子－正孔オーバーラップが減少するようにＱＷ厚さを増大させることによって、および／または適切な組成の障壁、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）障壁を追加することによって、減じることができる。いくつかの実装態様において、Ｂは、１Ｅ－１０ｃｍ３／ｓ未満、１Ｅ－１１ｃｍ３／ｓ未満、１Ｅ－１２ｃｍ３／ｓ未満、１Ｅ－１３ｃｍ３／ｓ未満、または１Ｅ－１４ｃｍ３／ｓ未満とすることができる。いくつかの実装態様において、Ｃは、１Ｅ－３０ｃｍ６／ｓ未満、１Ｅ－３１ｃｍ６／ｓ未満、１Ｅ－３２ｃｍ６／未満、１Ｅ－３３ｃｍ６／ｓ未満、または１Ｅ－３４ｃｍ６／ｓ未満とすることができる。
いくつかの実装態様において、ＬＥＤのＱＷは、上記のモデルにおいてなど、所望の（例えば、減じられた）放射係数Ｂおよび／または所望の（例えば、減じられた）オージェ係数Ｃを有するように構成（作製）することができる。例えば、いくつかの実装態様において、ＢおよびＣ係数は、ＱＷにおける分極場を増大させるために、電子－正孔オーバーラップが減少するようにＱＷ厚さを増大させることによって、および／または適切な組成の障壁、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）障壁を追加することによって、減じることができる。いくつかの実装態様において、Ｂは、１Ｅ－１０ｃｍ３／ｓ未満、１Ｅ－１１ｃｍ３／ｓ未満、１Ｅ－１２ｃｍ３／ｓ未満、１Ｅ－１３ｃｍ３／ｓ未満、または１Ｅ－１４ｃｍ３／ｓ未満とすることができる。いくつかの実装態様において、Ｃは、１Ｅ－３０ｃｍ６／ｓ未満、１Ｅ－３１ｃｍ６／ｓ未満、１Ｅ－３２ｃｍ６／未満、１Ｅ－３３ｃｍ６／ｓ未満、または１Ｅ－３４ｃｍ６／ｓ未満とすることができる。
【0053】
電流密度ｎは体積、三次元（ｎ３Ｄ）キャリア密度であることに留意されたい。表面電流密度は、面積当たり、二次元（ｎ２Ｄ）電流密度である。表面電流密度および体積キャリア密度は、以下のように式５によって関連付けられる。
【0054】
ｎ２Ｄ＝ｎ３Ｄ／ｔ （５）
ここで、ｔは、活性ＱＷ層の厚さである。いくつかの例示的な実装態様において、ｔは、２ｎｍ、３ｎｍ、または４ｎｍであってよく、ｔは、正確な（物理的な）値ではなく公称（有効）値であってよい。
ここで、ｔは、活性ＱＷ層の厚さである。いくつかの例示的な実装態様において、ｔは、２ｎｍ、３ｎｍ、または４ｎｍであってよく、ｔは、正確な（物理的な）値ではなく公称（有効）値であってよい。
【0055】
本明細書で説明される例示的なマイクロＬＥＤ（ＬＥＤ）の場合、電流密度の定義は、あいまいであり、面積に依存し、または考慮もしくは評価されるＬＥＤの部分であり得ることに留意されたい。したがって、明確にするために、電流密度は、本明細書では有効電流密度と呼ぶことができ、ここで、有効電流密度は、電流（例えば、全電流）を平坦部分のＬＥＤの活性（ＱＷ）領域の対応する面積で除算したものとして定義され、ここで、その面積は、対応するマイクロＬＥＤを実装するために使用されるメサの上面の面積と同様であり得る。
【0056】
いくつかの実装態様において、ＬＥＤの活性領域（ＱＷ）における正孔の拡散係数は、少なくとも２ｃｍ２／ｓとすることができ、例えば、ＬＥＤは、５０Ａ／ｃｍ２未満の有効電流密度Ｊで動作され、３０ｎｓよりも長い再結合寿命をもたらす。したがって、この例では、対応する正孔拡散長さは少なくとも２．５μｍである。１つの例示的な実装態様において、ＬＥＤはマイクロＬＥＤ（μＬＥＤ）であり、メサは、５μｍ未満の横方向（水平方向）寸法を有し、コンタクト（例えば、ｐ型コンタクト）がメサの側壁に形成（配置）されている。この例では、２．５μｍの拡散長さにわたる横方向拡散は、μＬＥＤ装置のメサ（例えば、μＬＥＤメサ）の中心近くでさえも実質的な正孔個体数につながり得る。
【0057】
図１～図９は、本明細書に説明されているアプローチを使用して製造されかつ電気的に動作することができるμＬＥＤ（μＬＥＤメサ）の例示的な実装態様を示す図である。図１～図９の例は、図２８Ａ～図２８Ｃの例示的なμＬＥＤメサの断面線などに沿った、μＬＥＤの断面図を示す。図１～図９の例のμＬＥＤメサは、図２８Ａ～図２８Ｃの例のように、六角形、円形、または正方形などの多数のメサ形状を用いて実装することができる。他の実装態様では、μＬＥＤメサは、例えば、三角形、または矩形などの他の形状を有することができる。即ち、μＬＥＤメサの外周（例えば、その基部および上面）は、特定の実装態様に基づいて形作ることができる。
【0058】
図１～図９の各々において、本明細書におけるそれらの用語の使用に従って、線Ｈは、水平（横）方向を示すのに対し、線Ｖは、垂直方向を示す。上述のように、垂直方向は、それぞれのμＬＥＤを形成するために使用されるエピタキシャル層のためのエピタキシャル層成長の方向に平行であるのに対し、水平（横）方向は、エピタキシャル成長方向に対して垂直である。簡略にするため、図１～図９の例の多数の類似の構造的および動作的態様が存在するため、１つの例示的な実装態様に関して論じられた詳細は、他の実装態様の類似の態様に関して論じられない場合がある。
【0059】
図１は、本明細書で説明されるアプローチおよび技術に従って製造されかつ電気的に動作することができるμＬＥＤ１００の例示的な実装態様を示す。図１に示されているように、μＬＥＤメサ１０５は、例えば、エピタキシャル層再成長プロセスを用いて、成長界面１１０上に製造することができる。成長界面１１０は、シリコン、ＧａＮ、サファイアなどの基板の表面とすることができる。μＬＥＤメサ１０５を形成した後、図１の例において、μＬＥＤメサ１０５を製造するための成長テンプレート１１５（成長マスク）を成長界面１１０上に形成することができる。いくつかの実装態様において、成長テンプレート１１５は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）成長マスクとすることができ、ここに、成長界面１１０を露出させるようにフォトリソグラフィ工程を用いて開口が画定される。
【0060】
成長テンプレート１１５を形成した後、μＬＥＤメサ１０５は、エピタキシャル再成長プロセス工程を用いて開口内に選択的に成長させることができ、エピタキシャル層の組成は、μＬＥＤメサ１０５の異なる部分（層）を作製するためにμＬＥＤメサ１０５の成長中に修正される。例えば、ｎ型領域１２０を形成することができ、その後、活性領域１３０（多重ＱＷ領域、またはＭＱＷ領域と呼ぶこともできる）を形成することができ、次いで、ｐ型層１２５を形成することができる。図１に示されているように、μＬＥＤメサ１０５は、傾斜した側壁１０５ｂを有することができ、傾斜した側壁１０５ｂは、非水平かつ非垂直である。即ち、傾斜した側壁１０５ｂは、μＬＥＤメサ１０５の結晶構造（例えば、ＧａＮ）のそれぞれの半極性面に沿って配置することができる。傾斜した側壁は、平面的なファセットよりも複雑な形状を有してもよく、例えば、一定でない角度を有する。
【0061】
μＬＥＤメサ１０５の活性領域１３０は、ＱＷ１３０ａ、ＱＷ１３０ｂ、ＱＷ１３０ｃおよびＱＷ１３０ｄを含む。μＬＥＤ１００は、４つのＱＷを含むものとして示されているが、他の実装態様では、３、５、７、１０などの異なる数のＱＷを含むことができる。この例では、ＱＷ１３０ａ～１３０ｄおよびｐ型層１２５は、μＬＥＤメサ１０５の上側部分１０５ａおよびμＬＥＤメサ１０５の傾斜した側壁１０５ｂの両方に沿って成長する。ＱＷ１３０ａ～１３０ｄは、水平方向に配置された平面的な部分、および非水平かつ非垂直平面に沿って配置された傾斜した部分などの、部分と考えることができる。図１に示されているように、ＱＷの平面的な部分は、それぞれ、一対一の関係でＱＷの傾斜した部分に接続されている。
【0062】
μＬＥＤ１００において、ｐ型コンタクトなどの電気コンタクト１３５は、ｐ型層１２５上に形成（配置）することができる。例示的な実装態様において、電気コンタクト１３５は、いくつかの例として、銀、プラチナ、チタン、ニッケルおよび／またはタングステンなどの金属層を使用して形成することができる。μＬＥＤ１００の電気的動作時、図１に矢印１４０によって示されているように、正孔が、電気コンタクト１３５からμＬＥＤメサ１０５の上側部分１０５ａおよび傾斜した側壁１０５ｂの両方において注入され、次いで、ＱＷ１３０ａ～１３０ｄへ注入される。この例では、例えば、傾斜した側壁１０５ｂへ注入された正孔からの、横方向正孔注入は、全てのＱＷ１３０ａ～１３０ｂにおいて（ただしＱＷ１３０ａおよびＱＷ１３０ｄについてのみ具体的に示されている）生じることができる。次いで、側壁から注入された正孔は、ＱＷ１３０ａ～１３０ｄ内で横方向に（例えば、対応する拡散長さＬにわたって）拡散することができ、これは、ＱＷ１３０ａ～１３０ｄの各々において、例えば、少なくとも５ｅ１７／ｃｍ３の実質的な正孔密度につながり得る。即ち、側壁注入された正孔は、ＱＷ１３０ａ～１３０ｄにわたって、例えば、パーセンテージによって、ほぼ均一に注入されるか、またはほぼ等しく分散され得る。
【0063】
いくつかの例では、活性領域１３０（ＭＱＷ領域）のＱＷ１３０ａ～１３０ｄは、ドープされていない（例えば、ドープされていないＧａＮ）、ｎ型ドープされている（例えば、ｎ型ドープされたＧａＮ）、またはｐ型層１２５のドーピング濃度と比較してわずかにｐ型ドープされている（ｐ型ドープされたＧａＮ）とすることができる。正孔の横方向注入が生じるμＬＥＤメサ１０５の領域は、μＬＥＤメサ１０５の横方向ｐ－ｎ接合と対応する場合があり、ＱＷ１３０ａ～１３０ｂの傾斜した部分は、その横方向ｐ－ｎ接合の空乏領域に位置決めされる場合がある。
【0064】
図２は、μＬＥＤ２００の別の実装態様の例を示す図である。μＬＥＤ２００は、図１のμＬＥＤ１００の変形態様である。この例では、μＬＥＤメサ２０５は、成長テンプレート２１５（例えば、ＳｉＯ２マスク）を使用して成長界面２１０に再成長する。図１のμＬＥＤメサ１０５と比較して、μＬＥＤメサ２０５の傾斜した領域２０５ｂ（傾斜した側壁）の成長は、成長テンプレート２１５の上面において横方向に生じる。μＬＥＤメサ１０５を製造するために使用された再成長プロセス条件と比較して、μＬＥＤメサ２０５を製造するために異なるエピタキシャル再成長プロセス条件を使用することができる。
【0065】
図３は、μＬＥＤ３００の別の実装態様の例を示す図である。μＬＥＤ３００は、図２のμＬＥＤ２００の変形態様である。この例において、電気コンタクト３３５は、μＬＥＤメサ３０５の傾斜した側壁３０５ｂのみに形成されており、例えば、μＬＥＤメサ３０５の上面には形成されていない。図３に示されているように、絶縁材料３４５、例えば、透明絶縁材料が、μＬＥＤメサ３０５のｐ型層３２５の上面に配置され、ミラー３５０が、絶縁材料３４５上に配置されている。この例では、ミラー３５０は、図３に示されているように、例えば、μＬＥＤメサ３０５の底側からの発光を改善することができる。例示的な実装態様において、電気コンタクト３３５（ｐ型コンタクト）に含まれる材料は、導電性および反射率の両方のために選択することができるのに対し、ミラー３５０に含まれる材料は反射率だけのために選択することができる。いくつかの実装態様において、ミラー３５０は、銀（Ａｇ）を含むことができる。
【0066】
図３の例において、電気コンタクト３３５は、ミラー３５０から分離したものとして示されている。しかしながら、いくつかの実装態様において、電気コンタクト３３５およびミラー３５０は、電気コンタクト３３５およびミラー３５０の両方として機能することができる１つの金属層を用いて実装することができる。
【0067】
図４は、μＬＥＤ４００の別の実装態様の例を示す図である。μＬＥＤ４００は、図１のμＬＥＤ１００の変形態様である。図４の例において、μＬＥＤ４００は、成長テンプレート４１５を使用して成長界面４１０上に再成長させることができるμＬＥＤメサ４０５を含む。この例では、μＬＥＤメサ１０５と比較して、μＬＥＤメサ４０５は、ＭＱＷ領域４３０を含み、ＭＱＷ領域４３０のＱＷは、μＬＥＤメサ４０５の横方向ファセットに沿って成長しない（存在しない）。ＭＱＷ領域４３０は、平面的ＭＱＷ領域と呼ぶことができる。即ち、ＭＱＷ領域４３０のＱＷは、傾斜した側壁４０５ｂに沿って延びる傾斜した部分を有さず、例えば、ＱＷは、水平方向にのみ延びている。
【0068】
したがって、傾斜した側壁４０５ｂは、この例では、横方向ｐ－ｎ接合、またはコンタクト４３５から受け取ったキャリア（例えば、正孔）をＭＱＷ領域４３０のＱＷへ注入する横方向ｐ－ｉ－ｎ接合のいずれかを含む。例えば、ｐ型層４２５およびｎ型領域４２０は、横方向ｐ－ｎまたはｐ－ｉ－ｎ接合を画定することができ、図４における破線は、ｐ型層４２５の大まかな境界を示しており、これは、μＬＥＤメサ４０５の再成長中のエピタキシャル組成の変化に依存する。
【0069】
ｐ型層４２５は、μＬＥＤメサ４０５において、μＬＥＤメサ４０５の上面に沿っても存在し、μＬＥＤメサ４０５の上側ファセットに沿って平面的ｐ－ｎ接合または平面的ｐ－ｉ－ｎ接合を形成することができる。例示的な実装態様において、ｐ型層４２５からＭＱＷ領域４３０のＱＷへ注入された（例えば、横方向に注入された）キャリアは、次いで、μＬＥＤ４００における正孔の流れを示す図４における矢印４４０によって示されているように、ＭＱＷ領域４３０のＱＷにおいて対応する拡散長さＬにわたって横方向に拡散することができる。いくつかの実装態様において、ｐ型層４２５から注入されたキャリア（例えば、正孔）は、μＬＥＤメサ４０５の他の層においても横方向に拡散してよい。
【0070】
図５は、μＬＥＤ５００の別の実装態様の例を示す図である。μＬＥＤ５００は、図４のμＬＥＤ４００の変形態様である。図５の例において、μＬＥＤ５００は、成長テンプレートを使用することなく、例えば、再成長および異方性エッチングなどのその他の加工技術を用いることなく、成長界面５１０上に製造することができるμＬＥＤメサ５０５を含む。μＬＥＤ４００のように、μＬＥＤメサ５０５は、ｎ型領域５２０、ＭＱＷ領域５３０、ｐ型層５２５、およびμＬＥＤ４００の対応する要素と同様に動作することができるコンタクト５３５を含む。
【0071】
図６は、μＬＥＤ６００の別の実装態様の例を示す図である。μＬＥＤ６００も、図１のμＬＥＤ４００の変形態様である。この例では、μＬＥＤメサ６０５は、成長テンプレート６１５（例えば、ＳｉＯ２マスク）を使用して成長界面６１０上に再成長する。図４のμＬＥＤメサ４０５と比較して、μＬＥＤメサ６０５の傾斜した領域６０５ｂ（傾斜した側壁）の成長は、横方向に、かつ成長テンプレート６１５の上面に生じる。図１および図２の例のように、μＬＥＤメサ４０５を製造するために使用される再成長プロセス条件と比較して、μＬＥＤメサ６０５を製造するために異なるエピタキシャル再成長プロセス条件を使用することができる。
【0072】
図７は、μＬＥＤ７００の別の実装態様の例を示す図である。図７に示されているように、μＬＥＤ７００のμＬＥＤメサ７０５は、成長テンプレート７１５を使用して成長界面７１０上に成長させることができる。μＬＥＤメサ７０５は、μＬＥＤメサ７０５の中心に設置された（例えば、水平方向で中心に位置する）傾斜した領域７３２を含むＭＱＷ領域７３０を含む。いくつかの例では、傾斜した領域７３２は、エピタキシャル再成長中にμＬＥＤメサ７０５にＶ字形ピットを画定することによって形成することができる。次いで、ｐ型層７２５（例えば、ｐ型ＧａＮ）を形成することができ、ｐ型層７２５は、μＬＥＤメサ７０５の水平方向ファセットを画定するように平坦化させることができる。
【0073】
この例では、コンタクト７３５（ｐ型コンタクト）が、μＬＥＤメサ７０５の水平方向ファセットに配置されている。絶縁材料７４５（透明絶縁材料）が、μＬＥＤメサ７０５の傾斜した側壁７０５ｂに配置されており、ミラー７５０が絶縁材料７４５上に配置されている。したがって、この例では、図７に矢印７４０によって示されているように、正孔が、ｐ型層７２５へ垂直に注入され、次いで、傾斜した領域７３２におけるＭＱＷ領域７３０のＱＷへ横方向に注入され得る。したがって、ｐ型材料からＱＷへの横方向注入は、メサの外周部分からおよび／またはメサの内側部分から生じ得る。
【0074】
図８は、μＬＥＤ８００の別の実装態様の例を示す図である。図８に示されているように、μＬＥＤ８００のμＬＥＤメサ８０５は、第１のマスクされた領域８１５ａと、成長界面８１０の中心に設置された第２のマスクされた領域８１５ｂとを含む成長テンプレートを使用して成長界面８１０上に成長させることができる。この例では、再成長中、第２のマスクされた領域８１５ｂ上に成長するエピタキシャル層は、傾斜した横方向側壁を有することができ、その上にＭＱＷ領域８３０の傾斜した部分８３２が画定される。μＬＥＤ７００のように、次いで、ｐ型層８２５（例えば、ｐ型ＧａＮ）を（例えば、ＭＱＷ領域８３０上に）形成することができ、ｐ型層８２５は、μＬＥＤメサ８０５の水平方向ファセットを画定するように平坦化させることができる。
【0075】
この例では、μＬＥＤ７００と同様に、コンタクト８３５（ｐ型コンタクト）が、μＬＥＤメサ８０５の水平方向ファセット上に配置されている。絶縁材料８４５（透明絶縁材料）が、μＬＥＤメサ８０５の傾斜した側壁８０５ｂ上に配置されており、ミラー８５０が絶縁材料８４５上に配置されている。したがって、この例では、図８に矢印８４０によって示されているように、正孔を、ｐ型層８２５へ垂直に注入し、次いで、傾斜した部分８３２におけるＭＱＷ領域８３０のＱＷへ横方向に注入させることができる。
【0076】
図９は、μＬＥＤ９００の別の実装態様の例を示す図である。μＬＥＤ９００は、μＬＥＤ５００と類似のものである。例えば、μＬＥＤ９００は、成長界面９１０上に形成されたμＬＥＤメサ９０５を含む。μＬＥＤメサ９０５は、ｎ型領域９２０、ＭＱＷ領域９３０、ｐ型層９２５、およびμＬＥＤメサ９０５の上側（水平方向）ファセット上に配置されたコンタクト９３５（ｐ型コンタクト）を含むことができる。図９にも示されているように、コンタクト９３７（ｎ型コンタクト）は、ｎ型領域９２０をコンタクト９３７に電気的に結合するｎ型ドープされたバッファ９１２（テンプレートと呼ぶこともできる）上に配置することができる。
【0077】
例示的な実装態様において、成長界面９１０は、ｎ型ドープされたバッファ９１２の表面とすることができる。ｎ型ドープされたバッファ９１２は、基板９５０上に形成されている。基板９５０は、例えば、ＩＩＩ族窒化物ＬＥＤの場合、いくつかの例として、サファイア、シリコン、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、バルクＧａＮ、またはバルク窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含むことができる。ｎ型ドープされたバッファ９１２は、ｎ型ＧａＮなどのｎ型ドープされた半導体材料とすることができる。いくつかの実装態様において、ｎ型領域９２０への電気接続（例えば、コンタクト）は、図９に示されたもの以外の方法で形成することができる。
【0078】
いくつかの実装態様において、μＬＥＤ９００を形成した後、基板９５０は、研削、エッチング、および／またはリフトオフ工程などの１つまたは複数のプロセス工程を用いて除去されてよい。ｎ型ドープされたバッファ９１２またはその一部も、除去されるかまたは薄くされてよい。場合によっては、コンタクト９３５は反射性とすることができ、μＬＥＤ９００は、ｎ型領域９２０に向かって（ｎ型領域９２０から）（例えば、透明基板を通って、または基板除去後に）光を放出することができる。例えば、μＬＥＤ９００は、フリップチップ装置に実装することができる。
【0079】
図９は、μＬＥＤ９００において、および本明細書で説明される他の例示的な実装態様のμＬＥＤにおいて、キャリア注入がどのように生じ得るかの例を示す。図９において、矢印９４０は、μＬＥＤ９００における正孔の流れを示すのに対し、矢印９４２は、μＬＥＤ９００における電子の流れを示す。矢印９４０によって示されているように、正孔はコンタクト９３５からｐ型層９２５へ注入される。いくつかの実装態様において、ｐ型層９２５は、ｐ型ＧａＮベース層およびその他の層を含むことができる。例えば、いくつかの実装態様において、ｐ型層９２５は、ｐ型ＡｌＧａＮ層を含むことができ、これは、電子ブロッキング層として機能することができる。
【0080】
図９に矢印９４０によって示されているように、注入された正孔は、次いで、半導体ｐ型層を通って伝導され、横方向注入領域９０７に到達し、例えば、そこではｐ型層９２５は横（水平）方向に沿ってＭＱＷ領域９３０のＱＷに隣接して設置されている。正孔は、横方向注入領域９０７に到達した後、ｐ型層９２５からＭＱＷ領域９３０のＱＷへ横方向に注入される。横方向注入領域９０７およびＭＱＷ領域９３０は、本明細書で説明されるアプローチを用いて、実質的な正孔注入がＭＱＷ領域９３０の各ＱＷへ生じるように構成することができる。例えば、図９に示されているように、３つのＱＷが注入され、この例では、各ＱＷは、類似の正孔電流を受け取る。他の実装態様では、５、７、１０などの異なる数のＱＷに注入することができる。図９の例では、ＭＱＷ領域９３０のＱＷへ注入された正孔は、次いで、ＱＷにおいて（対応する拡散長さＬにわたって）横方向に拡散し、その結果、ＱＷにわたって実質的な正孔密度をもたらすことができる。例えば、このような実装態様において、正孔密度は、μＬＥＤ９００の動作中、ＱＷの各々にわたって実質的に一定になり得る。
【0081】
図９に矢印９４２によって示されているように、電子は、コンタクト９３７からｎ型ドープされたバッファ９１２へ注入され、次いで、横方向に（例えば、水平方向に）拡散する。矢印９４２によって示された電子は、次いで、ｎ型ドープされたバッファ９１２から、ｎ型領域９２０を通ってＭＱＷ領域９３０のＱＷへ垂直方向に注入され得る。図９に示されているように、電子は、正孔が注入されるＭＱＷ領域９３０の各ＱＷへ注入され得る。電子は、ＭＱＷ領域９３０のＱＷへ注入された後、次いで、ＱＷにおいて横方向に拡散することができる。注入された正孔および注入された電子は、次いで、ＭＱＷ領域９３０のＱＷにおいてぶつかり、再結合して、発光することができる。
【0082】
いくつかの実装態様において、ＭＱＷ領域９３０を包囲する領域（例えば、図９におけるｎ型領域９２０）は、ｎ型ドープされるか、または（μＬＥＤ９００の他の領域に対して）公称でドープされない場合がある。他の実装態様では、ＭＱＷ領域９３０を包囲する領域は、例えば、動作中のＭＱＷ領域９３０のＱＷにおける典型的なキャリア密度よりも少なくとも一桁小さいドーピング濃度で、わずかにｎ型ドープまたはｐ型ドープされ得る。例えば、いくつかの実装態様において、ＭＱＷ領域９３０のＱＷは、少なくとも１Ｅ１８／ｃｍ３のキャリア密度で動作することができ、ＭＱＷ領域９３０を包囲する領域のドーピング濃度は、１Ｅ１７／ｃｍ３以下とすることができる。
【0083】
図１～図９の例示的な実装態様によって示されているように、エピタキシャル層および電気コンタクトを含むμＬＥＤ（ＬＥＤ）の構成に応じて、ｐ型コンタクトからｐ型層（例えば、ｐ型ＧａＮ層）への正孔の注入は、実質的に装置の特定の領域において、または装置の特定の領域のみにおいて生じ得る。例えば、正孔注入は、μＬＥＤの傾斜した側壁のみにおいて、または上側部分（水平方向ファセット）のみにおいて生じ得る。ｐ型層からＱＷへの正孔の注入は、上側ファセットおよび傾斜した側壁の両方から、ほとんどは傾斜した側壁から、または傾斜した側壁のみから生じ得る。
【0084】
例えば、いくつかの実装態様において、コンタクトを傾斜した側壁の少なくとも一部に形成（配置）することができ、正孔は、μＬＥＤの上側ファセット上で正孔注入が生じることなく、側壁コンタクトから側壁ｐ型ＧａＮへ注入され得る。次いで、正孔はＱＷへ横方向に注入され得る。他の実装態様では、コンタクトをμＬＥＤの上側または水平方向ファセットの少なくとも一部に形成（配置）することができ、正孔は、コンタクトから上側ｐ型ＧａＮへ注入され、上側ｐ型ＧａＮから側壁ｐ型ＧａＮへ伝導され、次いで、側壁ｐ型ＧａＮから横方向にＱＷ（例えば、ＱＷの傾斜した部分または平面的なＭＱＷのＱＷのいずれか）へ注入され得る。他の例示的な実装態様は、コンタクトジオメトリにおける変形態様を有することができる。例えば、横方向コンタクトを横方向の傾斜した側壁の一部のみに配置（形成）することができる一方、横方向の傾斜した側壁の他の部分は絶縁層によって被覆することができ、電気コンタクトはコンタクトを防止する。
【0085】
図１０は、図１～図９のμＬＥＤなどのμＬＥＤに含むことができる例示的なエピタキシャル層積層体１０００を概略的に示す図である。エピタキシャル層積層体１０００は、例として、説明のために示されており、μＬＥＤに含まれる具体的なエピタキシャル層、ならびにそれらの厚さおよび組成は、特定の実装態様に依存する。
【0086】
また、説明のために、エピタキシャル層積層体１０００は、垂直方向に積層された配置で示されている。図１～図９の例などのいくつかの実装態様において、エピタキシャル層積層体１０００の１つまたは複数の部分は、例えば、画定した、傾斜した、または斜めの側壁への、μＬＥＤメサ（例えば、ＱＷおよび／またはｐ型層）の傾斜した部分にも含むことができる。
【0087】
図１０に示されているように、エピタキシャル層積層体１０００は、成長界面を提供する基板１０５０上に形成することができる。エピタキシャル層積層体１０００は、この例では、基板１０５０上に配置されたｎ型領域１０２０を含む。この例では、ｎ型領域１０２０は、基板１０５０上に配置された５μｍの厚さのｎ型ＧａＮ層１０２０ａ（ＧａＮバッファまたはテンプレートと呼ぶこともできる）を含む。ｎ型領域１０２０は、ｎ型ＧａＮ層１０２０ａ上に配置された１００ｎｍの厚さおよび３パーセントのＩｎ組成を有するｎ型ＩｎＧａＮ下地層１０２０ｂをさらに含む。ｎ型領域１０２０は、ｎ型ＩｎＧａＮ下地層１０２０ｂ上に配置された５０ｎｍの厚さを有するｎ型ＧａＮ層１０２０ｃも含む。
【0088】
図１０の例では、エピタキシャル層積層体１０００は、ｎ型領域１０２０上に配置されたＭＱＷ領域１０３０（活性領域）をさらに含む。エピタキシャル層積層体１０００のＭＱＷ領域１０３０は、ＱＷ１０３０ａ、ＱＷ１０３０ｂおよびＱＷ１０３０ｃを含む。ＱＷ１０３０ａ～１０３０ｃの各々は、この例では、３ｎｍの厚さおよび２０パーセントのＩｎ組成を有する。ＭＱＷ領域１０３０は、ＱＷ１０３０ａとＱＷ１０３０ｂとの間に配置された５ｎｍの厚さを有するＧａＮ障壁層１０３０ｄ（例えば、ドープされていないＧａＮ）、およびＱＷ１０３０ｂとＱＷ１０３０ｃとの間に配置された５ｎｍの厚さを有するＧａＮ障壁層１０３０ｅ（例えば、ドープされていないＧａＮ）も含む。この例では、ＭＱＷ領域１０３０は、各々が１０ｎｍの厚さを有する、ＧａＮ層１０３０ｆおよびＧａＮ層１０３０ｇ（例えば、ドープされていないＧａＮ）をさらに含む。ＧａＮ層１０３０ｆは、Ｑｗ１０３０ａとｐ型領域１０２５との間に配置されている。ＧａＮ層１０３０ｇは、ＱＷ１０３０ｃとｎ型領域１０２０との間に配置されている。
【0089】
図１０にさらに示されているように、エピタキシャル層積層体１０００のｐ型領域１０２５は、ＧａＮ層１０３０ｆ上に配置された２０ｎｍの厚さを有するｐ型ＡｌＧａＮ層１０２５ａ（例えば、ＥＢＬ層）を含む。ｐ型領域１０２５は、ｐ型ＡｌＧａＮ層１０２５ａ上に配置された１００ｎｍの厚さを有するｐ型ＧａＮ層１０２５ｂ、およびｐ型ＧａＮ層１０２５ｂ上に配置された１０ｎｍの厚さを有する高濃度にドープされたｐ型ＧａＮ層１０２５ｃ（例えば、ｐ＋＋ＧａＮ層）も含む。例示的な実装態様において、高濃度にドープされたｐ型ＧａＮ層１０２５ｃは、ｐ型領域１０２５への低抵抗コンタクト（オーミックコンタクト）の形成を容易にすることができる。
【0090】
本明細書に説明されているように、上記のように、いくつかの実装態様において、ＭＱＷ領域１０３０および／またはｐ型領域１０２５は、対応するμＬＥＤの傾斜した部分（例えば、傾斜した側壁）内へ延長させることもできる。いくつかの実装態様において、ＭＱＷ領域１０３０およびｐ型領域１０２５の層は、例えば、対応するμＬＥＤの平面的な部分と比較して、傾斜した部分において異なる厚さおよび／または組成を有してよい。
【0091】
図１１は、μＬＥＤ１１００の一部を概略的に示す図である。この例では、ＬＥＤ１１００は、図１０のエピタキシャル層積層体１０００を含むものとして示されている。図１１に示されているように、ｐ型ＧａＮ材料１１０５（例えば、ｐ型ＧａＮ層１０２５ｂと同様の組成のものであり得る）が、エピタキシャル層積層体１０００に水平方向（横方向）に隣接して配置されている。ｐ型ＧａＮ材料１１０５は、ＬＥＤ１１００の傾斜した側壁１１０５ｂを画定している。また、図１１に示されているように、コンタクト１１３５（ｐ型コンタクト）が、高濃度にドープされたｐ型ＧａＮ層１０２５ｃの上面に配置されており、この上面は、ＬＥＤ１１００の上側の水平方向ファセットに対応することができる。図１１に矢印１１４０によって示されているように、正孔は、コンタクト１１３５から高濃度にドープされたｐ型ＧａＮ層１０２５ｃおよびｐ型ＧａＮ層１０２５ｂへ注入され得る。注入された正孔は、次いで、高濃度にドープされたｐ型ＧａＮ層１０２５ｃおよびｐ型ＧａＮ層１０２５ｂからｐ型ＧａＮ材料１１０５内へ流れることができ、正孔は、次いで、ｐ型ＧａＮ材料１１０５からＱＷ１０３０ａ～１０３０ｃへ横方向に注入され得る。
【0092】
図１２、図１３Ａ～図１３Ｄ、および図１４Ａ～図１４Ｄは、所望のキャリア寿命、およびＱＷにおける所望のキャリア拡散長さを達成するために、（例えば、ＱＷ層の）μＬＥＤに含まれるエピタキシャル層における変化する厚さおよび／またはＩｎ組成パーセンテージをどのように利用することができるかを実証するモデリング結果を示すグラフである。図１２を参照すると、図１２、図１３Ａ～図１３Ｄ、および図１４Ａ～図１４Ｄに対応するモデルの一般的構造が示されている。図１２に示されているように、例示的なモデルにおいて、ＱＷ１２３０ｂは、第１の障壁層１２３０ｄと第２の障壁層１２３０ｅとの間に配置されている。この例では、ＱＷ１２３０ｂ、第１の障壁層１２３０ｄおよび第２の障壁層１２３０ｅはそれぞれ、図１０および図１１のエピタキシャル層積層体１０００のＱＷ１０３０ｂ、ＧａＮ障壁層１０３０ｄ、ＧａＮ障壁層１０３０ｅに対応することができる。図１２は、第１の障壁層１２３０ｄ、ＱＷ１２３０ｂ、および第２の障壁層１２３０ｅにおける位置（ｘ軸に示されているようにオングストロームで示す）に対する、伝導帯エネルギ１２１０、電子波動関数１２２０、価電子帯エネルギ１２３０、および正孔波動関数１２４０の例示的なプロットも示す。示された例のエネルギは、電子ボルト（ｅＶ）において図１２にｙ軸に示されている。
【0093】
モデル化された各ＱＷ構成について、対応する電子波動関数（例えば、電子波動関数１２２０）および正孔波動関数（例えば、波動関数１２４０）が、シュレーディンガー方程式を解くことによって計算される。次いで、対応する振動子強度Ｏ（例えば、電子波動関数と正孔波動関数との間の二乗された重なり積分と等しい）が、計算される。次いで、それぞれの再結合係数が、例えば、Ｏの間の経験的関係に基づいて計算され、対応する再結合係数（例えば、上述の係数など）が、例えば、Ｂ＝Ｏ＊Ｂ０、Ａ＝Ｏ＾０．８＊Ａ０、Ｃ＝Ｏ＾１．２＊Ｃ０として決定され、ここで、Ａ０、Ｂ０およびＣ０は、ＳＲＨ、放射およびオージェ速度のためのバルク状係数（量子閉じ込め効果なし）である。次いで、それぞれのキャリア寿命は、１／ｔａｕ＝Ａ＋２Ｂｎ＋３Ｃｎ２によって与えることができ、拡散長さＬは、Ｌ＝ｓｑｒｔ（Ｄ＊ｔａｕ）によって与えることができ、Ｄ＝２ｃｍ２／ｓであり、これは、ＩｎＧａＮ ＱＷのための公称拡散係数値とすることができる。物理的装置の動作はこのモデルから逸脱する可能性があるが、モデルは、ＱＷ構成（例えば、厚さおよび／またはＩｎパーセンテージ組成）と拡散長さとの間の関係についてのガイダンスを提供する。
【0094】
図１３Ａ～図１３Ｄは、一定の１５パーセントＩｎ組成における（例えば、図１２に示されたモデルの）ＱＷ１２３０ｂの厚さの変化が、ＱＷ１２３０ｂの振動子強度Ｏ、内部量子効率（ＩＱＥ：internal quantum efficiency）、キャリア寿命（ｔａｕ）、キャリア拡散長さ（Ｌ）にどのように影響するかを示すグラフである。例えば、図１３Ａは、ＱＷ厚さ（ｎｍで示す）に対するｌｏｇ１０スケールにおける振動子強度を示すグラフである。図１３Ａに見られるように、ＱＷ厚さが増大するにつれて、Ｏは減少する。
【0095】
図１３Ｂは、異なるＱＷ厚さについて、ｌｏｇ１０スケールにおける電流密度に対するＩＱＥ（パーセントＩＱＥがデシマル値として示されている）を示すグラフである。具体的には、図１３Ｂは、２ｎｍ（曲線１３１０ｂ）、３ｎｍ（曲線１３２０ｂ）および４ｎｍ（曲線１３３０ｃ）のＱＷ厚さについてモデリング結果を示す。図１３Ｂに見られるように、ＱＷ厚さが増大するにつれて、ピークＩＱＥは、より低い電流密度へシフトする（各厚さにおけるピークはほぼ等しい）。
【0096】
図１３Ｃは、図１３Ｂと同じＱＷ厚さについて、ｌｏｇ１０スケールにおける電流密度に対するｌｏｇ１０スケールにおけるキャリア寿命ｔａｕを示すグラフである。即ち、図１３Ｃは、２ｎｍ（曲線１３１０ｃ）、３ｎｍ（曲線１３２０ｃ）および４ｎｍ（曲線１３３０ｃ）のＱＷ厚さについてモデリング結果を示す。図１３Ｃに見られるように、ＱＷ厚さが増大するにつれて、同じ電流密度の場合、キャリア寿命が増大する。
【0097】
図１３Ｄは、図１３Ｂおよび図１３Ｃと同じＱＷ厚さについて、ｌｏｇ１０スケールにおける電流密度に対するｌｏｇ１０スケールにおける拡散長さＬを示すグラフである。即ち、図１３Ｄは、２ｎｍ（曲線１３１０ｄ）、３ｎｍ（曲線１３２０ｄ）および４ｎｍ（曲線１３３０ｄ）のＱＷ厚さについてモデリング結果を示す。図１３Ｄに見られるように、ＱＷ厚さが増大するにつれて、同じ電流密度の場合、拡散長さが増大する。図１３Ａ～図１３Ｄのモデリング結果によって示されるように、一定のパーセンテージＩｎ組成でＱＷの厚さを変化させることにより、所望の拡散長さを達成することができる。例えば、図１３Ａ～図１３Ｄのモデリング結果によって示されるように、電流密度Ｊ＝１０Ａ／ｃｍ２において、４ｎｍの厚さおよび１５パーセントＩｎ組成のＱＷの場合、拡散長さＬ＝５μｍを達成することができる。
【0098】
図１４Ａ～図１４Ｄは、３ｎｍの一定のＱＷ厚さにおける（例えば、図１２に示されたモデルの）ＱＷ１２３０ｂのＩｎ組成パーセンテージの変化が、ＱＷ１２３０ｂの振動子強度、内部量子効率（ＩＱＥ）、キャリア寿命（ｔａｕ）、キャリア拡散長さ（Ｌ）にどのように影響するかを示すグラフである。図１４Ａは、ＱＷのＩｎ組成パーセンテージに対するｌｏｇ１０スケールにおける振動子強度を示すグラフである。図１４Ａに見られるように、Ｉｎ組成パーセンテージが増大するにつれて、Ｏが減少する。
【0099】
図１４Ｂは、異なるＩｎ組成パーセンテージについて、ｌｏｇ１０スケールにおける電流密度に対するＩＱＥ（パーセント効率がデシマル値で示されている）を示すグラフである。具体的には、図１４Ｂは、１０％（曲線１４１０ｂ）、２０％（曲線１４２０ｂ）および３０％（曲線１４３０ｂ）のＱＷのＩｎ組成パーセンテージについてモデリング結果を示す。図１４Ｂに見られるように、Ｉｎ組成パーセンテージが増大するにつれて、ピークＩＱＥは、より低い電流密度へシフトする（各Ｉｎ組成パーセンテージにおけるピークはほぼ等しい）。
【0100】
図１４Ｃは、図１４Ｂと同じＩｎ組成パーセンテージについて、ｌｏｇ１０スケールにおける電流密度に対するｌｏｇ１０スケールにおけるキャリア寿命ｔａｕを示すグラフである。即ち、図１４Ｃは、１０％（曲線１４１０ｃ）、２０％（曲線１４２０ｃ）、および３０％（曲線１４３０ｃ）のＩｎ組成パーセンテージについてモデリング結果を示す。図１４Ｃに見られるように、Ｉｎ組成パーセンテージが増大するにつれて、同じ電流密度の場合、キャリア寿命が増大する。
【0101】
図１４Ｄは、図１４Ｂおよび図１４Ｃと同じＩｎ組成パーセンテージについて、ｌｏｇ１０スケールにおける電流密度に対するｌｏｇ１０スケールにおける拡散長さＬを示すグラフである。即ち、図１４Ｄは、１０％（曲線１４１０ｄ）、２０％（曲線１４２０ｄ）、および３０％（曲線１４３０ｄ）のＩｎ組成パーセンテージについてモデリング結果を示す。図１４Ｄに見られるように、Ｉｎ組成パーセンテージが増大するにつれて、同じ電流密度の場合、拡散長さが増大する。図１４Ａ～図１４Ｄのモデリング結果によって示されるように、一定の厚さのＩｎ組成パーセンテージのＱＷを変化させることにより、所望の拡散長さを達成することができる。例えば、図１４Ａ～図１４Ｄのモデリング結果によって示されるように、電流密度Ｊ＝１０Ａ／ｃｍ２において、３ｎｍの厚さおよび３０％のＩｎ組成を有するＱＷの場合、拡散長さＬ＝３．５ｎｍを達成することができる。
【0102】
一般的な態様において、活性領域におけるμＬＥＤのエピタキシャル層は、例えば、ＱＷ層および障壁層の組成、厚さ、ドーピング、無秩序のレベルを含み、活性領域における状態の静電構造および密度を達成することができるように構成することができ、その結果、μＬＥＤのための所望の（例えば、所定の）動作電流密度において所望のキャリア寿命および所望の拡散長さが得られる。いくつかの実装態様において、放出される光の所望の波長、所望のＩＱＥ、およびμＬＥＤのＱＷのその他の性能特性を達成することができる。即ち、いくつかの実装態様では、μＬＥＤ活性領域のエピタキシャル構造は、動作電流密度Ｊにおいて、放出される光の所望の波長、μＬＥＤの活性領域のＱＷへ注入されるキャリアのための所望の拡散長さ、および所望のＩＱＥを達成するように製造することができる。いくつかの実装態様では、少なくとも１μｍ、少なくとも２μｍ、または少なくとも３μｍの拡散長さを達成することができ、１Ａ／ｃｍ２、５Ａ／ｃｍ２、１０Ａ／ｃｍ２、５０Ａ／ｃｍ２、または１００Ａ／ｃｍ２の動作電流密度Ｊにおいて、少なくとも２０％、少なくとも３０％、または少なくとも４０％の対応するＩＱＥを達成することができる。
【0103】
上述のように、本明細書に説明されているアプローチを用いると、ＬＥＤ（μＬＥＤ）は、従来のＬＥＤ実装態様と比較して改善された性能で製造されかつ動作させることができる。例えば、本明細書に説明されている例示的なμＬＥＤ実装態様は、改善されたキャリー分布、その結果、改善された光出力および分布で動作することができる。図１５Ａおよび図１５Ｂは、図１～図９に関して説明されたものなどの、μＬＥＤ実装態様のためのキャリア分布および発光（出力）分布をそれぞれ概略的に示す図である。
【0104】
図１５Ａは、例えば、電流注入（および発光）中の、μＬＥＤメサのＱＷ１５３０内のキャリア密度の横方向（水平方向）分布を概略的に示す。ＱＷ１５３０は、ＭＱＷ領域に含まれるＱＷの平面的部分などの、いくつかのＱＷのうちの１つであってよい。図１５Ａに示されているように、キャリア密度ｎ（ｙ軸に示されている）は、ＱＷ１５３０が含まれるμＬＥＤのエッジ（例えば、左右の傾斜した側壁）（例えば、そこで正孔注入が生じる）において値ｎ１を有する。ＱＷ１５３０における横方向キャリア拡散のための所望の拡散長さを達成するために本明細書に説明されているアプローチを用いて、図１５Ａのキャリア密度分布は、ＱＷ１５３０の中央においてキャリア密度値ｎ２を有し、ｎ１に対するｎ２の比は、少なくとも３０％、少なくとも５０％、または少なくとも７０％になり得る。本明細書に説明されているものなどのいくつかの実装態様では、このキャリア密度比は、対応するＭＱＷ領域におけるＱＷの各々に適用することができる。例えば、このような電流密度比は、ＭＱＷ領域における少なくとも２つのＱＷ、少なくとも３つのＱＷ、または少なくとも５つのＱＷ（または３、４、５）に適用することができる。
【0105】
このようなキャリア密度分布は、次に、例えば、対応するμＬＥＤ装置に含まれるＱＷ１５３０およびその他のＱＷから、関連するμＬＥＤまたはＬＥＤにわたって改善された光出力の分布をもたらすことができる。例えば、図１５Ｂは、ＱＷ１５３０における電流注入および横方向拡散中の、この例におけるＱＷ１５３０の上面から放出される光出力の横方向（水平方向）分布を概略的に示す。図１５Ｂに示されているように、光出力Ｌ（ｙ軸に示されている）は、ＱＷ１５３０が含まれているμＬＥＤのエッジ（例えば、左右の傾斜した側壁）（例えば、そこで正孔注入が生じる）において値Ｌ１を有する。ＱＷ１５３０における横方向キャリア拡散のための所望の拡散長さおよび図１５Ａのキャリア密度分布を達成するために本明細書に説明されているアプローチを用いると、光出力Ｌは、ＱＷ１５３０の中央において値Ｌ２を有し、Ｌ１に対するＬ２の比は、少なくとも３０％、少なくとも５０％、または少なくとも７０％になり得る。本明細書に説明されているものなどのいくつかの実装態様では、光出力比は、対応するＭＱＷ領域におけるＱＷに適用することができる。例えば、このような光出力比は、ＭＱＷ領域における少なくとも２つのＱＷ、少なくとも３つのＱＷ、または少なくとも５つのＱＷ（または３、４、５）に適用することができる。即ち、いくつかの実装態様では、多重量子井戸へキャリアを注入することにより、改善されたＩＱＥおよび／または所定の動作電流において放出される光のための好ましい波長を含む、より良いＬＥＤ性能を促進することができる。
【0106】
図１６は、図１～図９に関して本明細書に説明されているものなどのμＬＥＤ実装態様について、異なる数ＮのＱＷが注入されている状態での、ｌｏｇ１０スケールにおける電流密度とＩＱＥ（デシマル値で示されるパーセンテージ）との関係（例えば、モデリングから予測される）を示すグラフ１６００である。グラフ１６００において、曲線１６１０は、Ｎ＝１である（１つのＱＷのみが注入される）実装態様に対応する。この例では、μＬＥＤは、１Ａ ｃｍ２未満の電流密度において６０％のピークＩＱＥに達し、ＩＱＥは、より高い電流密度において減じられる。例えば、Ｊ＝１０Ａ／ｃｍ２において、曲線１６１０によって示されるＩＱＥは、約４０％である。本明細書に説明されているアプローチおよび技術を用いて実装されかつ動作するμＬＥＤにおいて、横方向注入は、増加するＮを許容することができ、これは、対応するＩＱＥ曲線をより高い電流密度へシフトさせる。例えば、グラフ１６００において、曲線１６２０はＮ＝３に対応し、曲線１６３０はＮ＝１０に対応する。全てのＱＷにおいてほぼ等しいキャリア注入が生じる（曲線１６２０の場合は３、曲線１６３０の場合は１０）と仮定すると、ＩＱＥは、図１６に示されているように、一定の電流密度Ｊにおいて増大するＮとともに増大する。例えば、電流密度Ｊ＝１０Ａ／ｃｍ２において、ＩＱＥは、Ｎ＝３の場合に約５０％、Ｎ＝１０の場合に約５５％である。このような実装態様において、異なる数のＱＷが注入されている状態のμＬＥＤの場合の外部量子効率（ＥＱＥ：external quantum efficiency）および／またはウォールプラグ効率（ＷＰＥ：wall plug efficiency）の測定は、図１６におけるＩＱＥに示されたものと類似の傾向に従う場合がある。
【0107】
図１７は、図１～図９に関して本明細書に説明されているものなどのμＬＥＤ実装態様について、異なる数ＮのＱＷが注入されている状態での、ｌｏｇ１０スケールにおける電流密度と放出された光の波長との関係（例えば、モデリングから予測される）を示すグラフ１７００である。グラフ１７００において、正規化された波長または相対波長が示されている。例えば、グラフ１７００によって示される正規化された波長は、ラムダ／ラムダ０（グラフ１７００のｘ軸に示されている）として決定される。この例では、ラムダは、所望の動作電流密度Ｊにおけるセントロイド波長であるのに対し、ラムダ０は、比較的低い電流密度（例えば、波長プラトーが観察される電流密度）におけるセントロイド波長である。グラフ１７００では、曲線１７１０は、注入されるＱＷの数Ｎ＝１に対応する相対（正規化された）波長を示し、曲線１７２０は、注入されるＱＷの数Ｎ＝３に対応する相対（正規化された）波長を示し、曲線１７３０は、注入されるＱＷの数Ｎ＝１０に対応する相対（正規化された）波長を示す。
【0108】
図１７に見られるように、放出された光の波長は、低い電流密度（例えば、約０．１Ａ／ｃｍ２）においてプラトーに達し、より高い電流密度において減じられる。Ｎ＝１（１つのＱＷが注入される）の場合、曲線１７１０によって示されるように、波長の青方遷移の開始が、比較的低い電流密度において生じる。例えば、電流密度Ｊ＝１０Ａ／ｃｍ２において、相対波長は９５％未満である。即ち、ラムダ０が５３０ｎｍであるならば、ラムダは５０５ｎｍ未満となる。このような青方遷移は、場合によっては、例えば、放出された光のより長い波長が望まれる場合、望ましくない場合がある。
【0109】
本明細書で説明されるアプローチおよび技術を用いて実装されかつ動作するμＬＥＤでは、横方向注入が、増大するＮを許容することができ、これは、対応する相対波長曲線をより高い電流密度へシフトさせる。曲線１７２０（Ｎ＝３）および曲線１７３０（Ｎ＝１０）によって示されるように、全ての注入されるＱＷにおいてほぼ等しいキャリア注入を仮定すると、それぞれの相対波長は、約９７％（Ｎ＝３の場合）および９７．５％超（Ｎ＝１０の場合）である。
【0110】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、電流密度Ｊでの電気動作中に実質的に注入される多数ＮのＱＷ（例えば、Ｎは、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、または少なくとも１０である）を有することができ、例えば、Ｊは、少なくとも１Ａ／ｃｍ２、少なくとも５Ａ／ｃｍ２、少なくとも１０Ａ／ｃｍ２、または少なくとも２０Ａ／ｃｍ２である。いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、所与の電流密度Ｊで動作するとき、少なくとも４３０ｎｍ、少なくとも４４０ｎｍ、少なくとも４５０ｎｍ、少なくとも５１０ｎｍ、少なくとも５２０ｎｍ、少なくとも５３０ｎｍ、少なくとも５４０ｎｍ、少なくとも６００ｎｍ、少なくとも６１０ｎｍ、または少なくとも６２０ｎｍの放出された光のピーク波長を有してよい。即ち、μＬＥＤは、４３０～４８０ｎｍ、または５１０～５５０ｎｍ、６００～６５０ｎｍの範囲の放出された光のピーク波長を有してよい。いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、２０％よりも高い、３０％よりも高い、４０％よりも高い、５０％よりも高い、または６０％よりも高い動作ＩＱＥを有してよい。いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、５％よりも高い、１０％よりも高い、１５％よりも高い、２０％よりも高い、２５％よりも高い、３０％よりも高い、３５％よりも高い、４０％よりも高い動作ＥＱＥを有してよい。いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、５％よりも高い、１０％よりも高い、１５％よりも高い、２０％よりも高い、２５％よりも高い、３０％よりも高い、３５％よりも高い、または４０％よりも高い動作ＷＰＥを有してよい。
【0111】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、より高い電流密度Ｊにおいて低電流セントロイド波長ラムダ０（例えば、低電流密度における波長のプラトーによって規定される）および動作セントロイド波長ラムダを有してよく、相対波長ラムダ／ラムダ０は、０．９よりも大きい、０．９２よりも大きい、０．９４よりも大きい、０．９６よりも大きい、または０．９８よりも大きい。いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、５０ｎｍ未満、３０ｎｍ未満、２０ｎｍ未満、１５ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、または５ｎｍ未満の波長シフト（ラムダ０－ラムダ）を有することができる。いくつかの実装態様では、ラムダ０は、少なくとも４５０ｎｍ、少なくとも４７０ｎｍ、少なくとも４９０ｎｍ、少なくとも５５０ｎｍ、少なくとも５７０ｎｍ、少なくとも６２０ｎｍ、少なくとも６３０ｎｍ、少なくとも６４０ｎｍ、少なくとも６５０ｎｍ、または少なくとも６６０ｎｍであってよい。
【0112】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、従来のＬＥＤ実装態様と比較して、減じられた効率ドループまたはＩＱＥドループを有することができる。このようなＩＱＥ（効率）ドループの低減は、注入されたキャリアを所望の数のＱＷにわたってほぼ等しく広げる横方向注入の結果として達成することができる。ＩＱＥドループは、相対値（パーセンテージ）として、例えば、所与の電流密度ＪにおけるＩＱＥを所与のμＬＥＤのピークＩＱＥで除算したものとして、定義することができる。いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、５０％よりも大きい、６０％よりも大きい、７０％よりも大きい、８０％よりも大きい、または９０％よりも大きいＩＱＥドループを有することができる。いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、５０％よりも大きい、６０％よりも大きい、７０％よりも大きい、８０％よりも大きい、または９０％よりも大きいＥＱＥドループを有することができる。いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、５０％よりも大きい、６０％よりも大きい、７０％よりも大きい、８０％よりも大きい、または９０％よりも大きいＷＰＥドループを有することができる。
【0113】
図１８Ａ～図１８Ｄは、例えば、エピタキシャル再成長プロセスを用いて、少なくとも、図２のμＬＥＤ２００および／または図３のμＬＥＤ３００などの、μＬＥＤおよび／またはμＬＥＤメサを製造するための例示的なプロセスを示す図である。図１８Ａに示されているように、成長マスク１８１５が基板１８１２上に形成される。図１８Ｂに示されているように、成長マスク１８１５を形成した後、傾斜した側壁領域を有するｎ型領域１８２０（メサ）が、基板１８１２の成長界面１８１０上に成長させられる。図１８Ｃに示されているように、ｎ型領域１８２０を成長させた後、μＬＥＤのＭＱＷ領域１８３０が、ｎ型領域１８２０上に成長させられる。いくつかの実装態様では、ＭＱＷ領域１８３０は、複数のＱＷを含むことができる。図１８Ｃにも示されているように、ｐ型領域１８２５も（例えば、ＭＱＷ領域１８３０上に）成長させられる。この例では、ＭＱＷ領域１８３０およびｐ型領域１８２５は、ｎ型領域１８２０と共形であり、例えば、傾斜した部分を含む。図１８Ｄに示されているように、ＭＱＷ領域１８３０およびｐ型領域１８２５を成長させた後、コンタクト層１８３５および／または誘電体層１８４５が形成される。いくつかの実装態様では、コンタクト層１８３５は、ＭＱＷ領域１８３０のＱＷによって放出された光を、例えば、μＬＥＤの発光面へ反射するためのミラーとして機能することもできる。
【0114】
図１９Ａ～図１９Ｄは、例えば、エピタキシャル再成長プロセスを用いて、少なくとも、図６のμＬＥＤ６００などの、μＬＥＤおよび／またはμＬＥＤメサを製造するための例示的なプロセスを示す図である。図１９Ａに示されているように、成長マスク１９１５が基板１９１２上に形成される。図１９Ｂに示されているように、成長マスク１９１５を形成した後、傾斜した側壁領域を有するＬＥＤメサ１９０５が、基板１９１２の成長界面１９１０上に成長させられる。図１９Ｂにさらに示されているように、ＬＥＤメサ１９０５は、ｎ型領域１９２０およびＭＱＷ領域１９３０（複数のＱＷを含む）を含む。この例では、ＭＱＷ領域１９３０のＱＷは、平面的であり、例えば、傾斜した部分を含まない。図１９Ｃに示されているように、ＬＥＤメサ１９０５を成長させた後、ｐ型領域１９２５がＬＥＤメサ１９０５上に成長させられ、ｐ型領域１９２５は、ＬＥＤメサ１９０５と共形であり、例えば、傾斜した部分を含む。図１９Ｄに示されているように、ｐ型領域１９２５を成長させた後、コンタクト層１９３５が形成される。いくつかの実装態様では、コンタクト層１９３５は、ＭＱＷ領域１９３０のＱＷによって放出された光を、例えば、μＬＥＤの発光面へ反射するためのミラーとしても機能することができる。いくつかの実装態様では、本明細書に説明された例示的なμＬＥＤなどにおいて、誘電体層を形成することもできる。
【0115】
図２０Ａ～図２０Ｄは、例えば、エピタキシャル再成長プロセスを用いて、少なくとも、図７のμＬＥＤ７００などの、μＬＥＤおよび／またはμＬＥＤメサを製造するための例示的なプロセスを示す図である。図２０Ａに示されているように、成長マスク２０１５を基板２０１２上に形成することができる。図２０Ｂに示されているように、成長マスク２０１５を形成した後、傾斜した側壁領域を有するｎ型領域２０２０（メサ）および中央のＶ字形ピット領域２０２２を基板２０１２の成長界面２０１０上に成長させることができる。図２０Ｃに示されているように、ｎ型領域２０２０を成長させた後、ＭＱＷ領域２０３０およびｐ型領域２０２５をｎ型領域２０２０上に成長させることができ、ＭＱＷ領域２０３０は、中央のＶ字形ピット領域２０２２と共形な傾斜した部分２０３２を有する。ｐ型領域は、ＭＱＷ領域２０３０の傾斜した部分２０３２を満たすことができ、μＬＥＤメサの水平方向上側ファセットを画定するように平坦化させることができる。図２０Ｄに示されているように、ｐ型領域２０２５を成長させて、平坦化した後、コンタクト層２０３５が形成される。いくつかの実装態様では、コンタクト層２０３５は、ＭＱＷ領域２０３０のＱＷによって放出された光を、例えば、μＬＥＤの発光面へ反射するためのミラーとして機能することもできる。いくつかの実装態様では、本明細書で説明される例示的なμＬＥＤなどにおいて、誘電体層を形成することもできる。
【0116】
図２１Ａ～図２１Ｄは、例えば、エピタキシャル再成長プロセスを用いて、少なくとも、図８のμＬＥＤ８００などの、μＬＥＤおよび／またはμＬＥＤメサを製造するための例示的なプロセスを示す図である。図２１Ａに示されているように、成長マスク２１１５ａおよび成長マスク２１１５ｂを基板２１１２上に形成することができる。図２１Ｂに示されているように、成長マスク２１１５を形成した後、傾斜した側壁領域を有するｎ型領域２１２０（メサ）および中央のＶ字形ピット領域２１２２を基板２１１２の成長界面２１１０上に成長させることができる。図２１Ｃに示されているように、ｎ型領域２１２０を成長させた後、ＭＱＷ領域２１３０およびｐ型領域２１２５をｎ型領域２１２０上に成長させることができ、ＭＱＷ領域２１３０は、中央のＶ字形ピット領域２１２２と共形でありかつｎ型領域２１２０の傾斜した側壁とも共形な傾斜した部分２１３２を有する。ｐ型領域２１２５は、ＭＱＷ領域２１３０の傾斜した部分２１３２を満たすことができ、μＬＥＤメサの水平方向の上側ファセットを画定するように平坦化させることができる。この例では、ｐ型領域２１２５は、ｎ型領域２１２０およびＭＱＷ領域２１３０の傾斜した側壁とも共形である。図２１Ｄに示されているように、ｐ型領域２１２５を成長させて、平坦化した後、ｐ型領域２１２５によって画定されたμＬＥＤの水平方向上側ファセット上にコンタクト層２１３５が形成される。いくつかの実装態様では、コンタクト層２１３５は、ＭＱＷ領域２１３０のＱＷによって放出された光を、例えば、μＬＥＤの発光面へ反射するためのミラーとして機能することもできる。いくつかの実装態様では、本明細書に説明された例示的なμＬＥＤなどにおいて、誘電体層を形成することもできる。
【0117】
上記で説明されたプロセスフローの工程に加えて、またはその代わりに、他の加工工程を用いることができる。例えば、μＬＥＤメサは、エッチング（例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング）して、ＭＱＷおよび／または傾斜した領域を形成するように再成長させられ、ｐ型ドープされた領域を形成するように再成長（例えば、さらに再成長）させられることによって、画定されてよい。いくつかの実装態様では、１つの方法実装態様の加工工程は、例えば、本明細書に説明された例示的なμＬＥＤなどの、異なる構成を有するμＬＥＤを製造するために、別の方法実装態様において実行することができる。
【0118】
例えば、いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、μＬＥＤメサとコンフォーマルでありかつμＬＥＤメサの傾斜した側壁に存在する傾斜した部分を有するＱＷとともに製造することができる。いくつかの実装態様では、側壁に沿ったＱＷは、対応するμＬＥＤの平面的な領域に沿ったＱＷよりも薄くなり得る。いくつかの実装態様では、側壁に沿ったＱＷは、μＬＥＤによって放出される光の実質的な部分を放出せず、光のほとんど（または全て）は、平面的な部分のＱＷから放出される。
【0119】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、ガリウムおよび窒素、例えば、ＧａＮおよび／またはＩＩＩ族窒化物化合物を含むメサを有することができる。このような化合物は、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｎおよび／またはその他の元素を含んでよい。いくつかの実装態様では、μＬＥＤのメサは、メサの結晶構造のｃ面（または小さなオフカット、例えば、５度未満のオフカットを有するｃ面）に対応する平面的な上面を有することができる。
【0120】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤのメサは、傾斜した側壁を有することができる。傾斜した側壁は、メサのそれぞれの結晶構造に対応する、半極性方向に沿うことができる。メサは、それぞれ図２８Ａおよび図２８Ｂに示されているような、六角形または円形の基部形状を有することができる。いくつかの実装態様では、μＬＥＤのメサは、等価な結晶面に沿った６つの傾斜した側壁を有してよい。例えば、側壁は、ｍ面特性を有する半極性面に沿って配置することができるか（ｍ面とｃ面との間で傾斜している）、またはａ面特性を有する半極性面に沿って配置することができる（ａ面とｃ面との間で傾斜している）。
【0121】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤまたはμＬＥＤメサは、（例えば、本明細書に定義されているように、水平方向に沿った）横方向寸法ＬＤと、少なくともＬＤ／５、少なくともＬＤ／２、または少なくともＬＤである、対応するＱＷを横切る拡散長さＬとできる。いくつかの実装態様では、この関係は、正孔が横方向に注入される場合、正孔のための拡散長さに当てはまる場合があり、電子および正孔の両方が横方向に注入される場合、電子および正孔の両方の拡散長さにも当てはまる場合がある。いくつかの実装態様では、拡散長さと等しい横方向寸法を有することにより、複数のＱＷにわたって実質的に均一な横方向キャリア注入を容易にすることができる。いくつかの実装態様では、ＬＥＤ（例えば、μＬＥＤ、μＬＥＤメサ）は、５μｍ未満の横方向寸法ＬＤを有することができ、ＬＥＤは、正孔をＱＷへ注入するように構成することができ、ＱＷＳは、少なくとも１μｍの横方向拡散長さＬを有する。
【0122】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、横方向注入領域（例えば、１つまたは複数のｐ型層からＱＷへ）を含むことができ、ＱＷは、横方向注入領域から距離ＬＱＷにわたって延び得る。このような例では、μＬＥＤのエピタキシャル構造は、少なくともＬＱＷ／５、少なくともＬＱＷ／２、少なくともＬＱＷまたは少なくとも２＊ＬＱＷである（電子および／または正孔のための）横方向拡散長さＬを達成するために、本明細書に説明されているアプローチを用いて、製造されかつ電気的に動作することができる。
【0123】
いくつかの実装態様では、本明細書で説明される例などの、ＬＥＤ（例えば、μＬＥＤ）の性能を向上させることは、以下のうちの１つまたは複数を含むことができる。性能測定基準のための所望のターゲットを選択することができ（例えば、ＩＱＥ、ＥＱＥ、ＷＰＥ、動作電流密度における波長など）、選択された性能測定基準は、３つ未満の量子井戸が実質的にキャリアを注入されるＬＥＤにおいては達成されない。横方向注入のための量子井戸の所望の数Ｎを選択することができ、Ｎは、３以上である。少なくともＮ個の量子井戸、および様々な構造（例えば、エピタキシャル積層体、装置アーキテクチャ、コンタクト構成など）を有するＬＥＤのシリーズ（例えば、異なるウェハ）を製造することができ、Ｎ個の量子井戸への均一な注入はシリーズにわたって増大する。少なくともＮ個の量子井戸、および様々な構造（例えば、エピタキシャル積層体、装置アーキテクチャ、コンタクト構成）を有するＬＥＤのシリーズ（例えば、異なるウェハ）を製造することができ、選択された性能測定基準はシリーズにわたって増大している（例えば、ＩＱＥ／ＥＱＥ／ＷＰＥが増大している、または波長が所望の値に近づいている）。前述のうちの１つまたは複数の結果として、所望の性能測定基準を達成する、Ｎ個の量子井戸への実質的な横方向注入を有するＬＥＤを得ることができる。
【0124】
例えば、例示的な実装態様では、１０Ａ／ｃｍ２の電流密度において少なくとも１０％のＥＱＥを、所望の性能測定基準として選択することができる。１０個のＱＷを有するμＬＥＤ構造のシリーズを成長させることができ、エピタキシャル層は、シリーズにわたって異なる（いくつかのエピタキシャル層の組成、厚さおよび／またはドーピングレベルを含む）。これは、シリーズにわたって注入される量子井戸の数を増大させることを容易にすることができ、次に、ＥＱＥが１０％よりも高い値に増大したＬＥＤを得ることにつながる。
【0125】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤまたはμＬＥＤメサは、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有することができる。
１）１０μｍ未満、８μｍ未満、６μｍ未満、４μｍ未満、３μｍ未満、２μｍ未満、または１．５μｍ未満の横方向寸法。
２）ＭＱＷ活性領域
ａ）ＭＱＷのＱＷは横方向キャリア輸送を提供する。
１）１０μｍ未満、８μｍ未満、６μｍ未満、４μｍ未満、３μｍ未満、２μｍ未満、または１．５μｍ未満の横方向寸法。
２）ＭＱＷ活性領域
ａ）ＭＱＷのＱＷは横方向キャリア輸送を提供する。
【0126】
ｂ）ＱＷは少なくとも１ｃｍ２／ｓの拡散係数を有する。
ｃ）拡散係数は、電子のため、正孔のため、または両極性拡散係数である。
ｃ）拡散係数は、電子のため、正孔のため、または両極性拡散係数である。
【0127】
ｄ）ＱＷは、所定の動作電流（電流密度）の場合、少なくとも０．５μｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも２μｍ、少なくとも３μｍ、少なくとも４μｍ、少なくとも６μｍ、少なくとも８μｍ、または少なくとも１０μｍの拡散長さを有する。
【0128】
ｅ）各ＱＷにおけるキャリア密度は５０％よりも大きい横方向均一性を有する。
ｆ）少なくとも２つのＱＷ、少なくとも３つのＱＷ、少なくとも４つのＱＷ、または少なくとも５つのＱＷが存在する。
３）ＬＥＤは、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、または少なくとも５０％のＩＱＥを有する。
ｆ）少なくとも２つのＱＷ、少なくとも３つのＱＷ、少なくとも４つのＱＷ、または少なくとも５つのＱＷが存在する。
３）ＬＥＤは、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、または少なくとも５０％のＩＱＥを有する。
【0129】
ａ）ＩＱＥはピークＩＱＥである。
ｂ）ＩＱＥは１０Ａ／ｃｍ２の動作電流密度において決定される。
４）ＬＥＤは、少なくとも２％、少なくとも４％、少なくとも６％、少なくとも８％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、または少なくとも２０％のＥＱＥを有する。
ｂ）ＩＱＥは１０Ａ／ｃｍ２の動作電流密度において決定される。
４）ＬＥＤは、少なくとも２％、少なくとも４％、少なくとも６％、少なくとも８％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、または少なくとも２０％のＥＱＥを有する。
【0130】
ａ）ＥＱＥはピークＩＱＥである。
ｂ）ＥＱＥは１０Ａ／ｃｍ２の動作電流密度において決定される。
５）ＬＥＤは、少なくとも６００ｎｍ、少なくとも５５０ｎｍ、少なくとも５２０ｎｍ、または少なくとも４３０ｎｍの発光のための発光波長を有する。
６）動作の電流密度は、１～１００Ａ／ｃｍ２、１～５０Ａ／ｃｍ２、１～２０Ａ／ｃｍ２、０．１～５０Ａ／ｃｍ２、０．１～２０Ａ／ｃｍ２、または０．１～１０Ａ／ｃｍ２の範囲である。
７）横方向注入は効率ドループの低減を促進する。
ｂ）ＥＱＥは１０Ａ／ｃｍ２の動作電流密度において決定される。
５）ＬＥＤは、少なくとも６００ｎｍ、少なくとも５５０ｎｍ、少なくとも５２０ｎｍ、または少なくとも４３０ｎｍの発光のための発光波長を有する。
６）動作の電流密度は、１～１００Ａ／ｃｍ２、１～５０Ａ／ｃｍ２、１～２０Ａ／ｃｍ２、０．１～５０Ａ／ｃｍ２、０．１～２０Ａ／ｃｍ２、または０．１～１０Ａ／ｃｍ２の範囲である。
７）横方向注入は効率ドループの低減を促進する。
【0131】
ａ）１０Ａ／ｃｍ２の動作電流密度における相対的ＩＱＥ（ピークＩＱＥに対する）は、少なくとも３０％、少なくとも５０％、または少なくとも７０％である。
【0132】
ｂ）ピークＩＱＥは、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、または少なくとも７０％である。
８）横方向注入は、多重ＱＷにおける注入を促進し、ｎ側におけるいくつかのＱＷは実質的な正孔注入を受ける。
９）注入される正孔の５０％未満が、上の２つのＱＷ（例えば、ｐ側におけるＱＷ）へ注入される。
１０）光の５０％未満が、上の２つのＱＷによって放出される。
１１）正孔の５０％未満が、上のＱＷ（例えば、ｐ側に隣接する第１のＱＷ）に閉じ込められる。
１２）発光の５０％未満が、上のＱＷによって放出される。
１３）ＱＷにおける正孔の拡散長さは、μＬＥＤの横方向寸法よりも大きい。
１４）ＱＷにおける正孔の拡散長さは、ＬＥＤの横方向寸法よりも０．２５倍、０．５倍、１倍、２倍、または５倍大きい。
１５）正孔の少なくとも３０％、少なくとも５０％、または少なくとも７０％が、水平方向界面以外（例えば、ｃ面に沿って配置された界面以外）の界面を通じて注入される。
８）横方向注入は、多重ＱＷにおける注入を促進し、ｎ側におけるいくつかのＱＷは実質的な正孔注入を受ける。
９）注入される正孔の５０％未満が、上の２つのＱＷ（例えば、ｐ側におけるＱＷ）へ注入される。
１０）光の５０％未満が、上の２つのＱＷによって放出される。
１１）正孔の５０％未満が、上のＱＷ（例えば、ｐ側に隣接する第１のＱＷ）に閉じ込められる。
１２）発光の５０％未満が、上のＱＷによって放出される。
１３）ＱＷにおける正孔の拡散長さは、μＬＥＤの横方向寸法よりも大きい。
１４）ＱＷにおける正孔の拡散長さは、ＬＥＤの横方向寸法よりも０．２５倍、０．５倍、１倍、２倍、または５倍大きい。
１５）正孔の少なくとも３０％、少なくとも５０％、または少なくとも７０％が、水平方向界面以外（例えば、ｃ面に沿って配置された界面以外）の界面を通じて注入される。
【0133】
ａ）他の界面は、半極性面に沿って配置されている。
１６）コンタクトが非水平面上に形成される。
１６）コンタクトが非水平面上に形成される。
【0134】
ａ）コンタクトはｐ型コンタクトである。
ｂ）他の面のうちの少なくとも１つは傾斜した側壁である。
ｂ）他の面のうちの少なくとも１つは傾斜した側壁である。
【0135】
ｃ）他の面のうちの少なくとも１つは、ウルツ鉱結晶構造の半極性面に対応する。
ｄ）水平面は、ウルツ鉱結晶構造のｃ面に沿って配置されている（ウルツ鉱結晶構造のｃ面に対応する）。
ｄ）水平面は、ウルツ鉱結晶構造のｃ面に沿って配置されている（ウルツ鉱結晶構造のｃ面に対応する）。
【0136】
ｅ）コンタクトはオーミックである。
１７）コンタクトは水平面上に形成される。
１８）ｐ型コンタクトは水平面上に形成されない。
１９）μＬＥＤはマイクロメサを含む。
１７）コンタクトは水平面上に形成される。
１８）ｐ型コンタクトは水平面上に形成されない。
１９）μＬＥＤはマイクロメサを含む。
【0137】
ａ）マイクロメサは非垂直な側壁を有する。
ｂ）マイクロメサはｃ面水平面を有する。
ｂ）マイクロメサはｃ面水平面を有する。
【0138】
ｃ）マイクロメサは半極性側壁を有する。
２０）上の（水平）面に形成された第１のｐ型ＧａＮ層および横方向に（例えば、メサ側壁、非垂直な側壁に）形成された第２のｐ型ＧａＮ層が存在する。
２０）上の（水平）面に形成された第１のｐ型ＧａＮ層および横方向に（例えば、メサ側壁、非垂直な側壁に）形成された第２のｐ型ＧａＮ層が存在する。
【0139】
ａ）第１および第２のｐ型ＧａＮ層は異なるドーピング濃度を有する。
ｂ）第１のｐ型ＧａＮ層のドーピング濃度は第２のｐ型ＧａＮ層のドーピング濃度よりも低い。
２１）上面に形成された第１のＥＢＬおよび横方向に形成された第２のＥＢＬが存在する。
ｂ）第１のｐ型ＧａＮ層のドーピング濃度は第２のｐ型ＧａＮ層のドーピング濃度よりも低い。
２１）上面に形成された第１のＥＢＬおよび横方向に形成された第２のＥＢＬが存在する。
【0140】
ａ）第１のＥＢＬおよび第２のＥＢＬは異なる特性（例えば、異なる組成、および／または厚さ）を有する。
【0141】
ｂ）第１のＥＢＬおよび第２のＥＢＬはＡｌＧａＮを含む。
２２）上面から注入される正孔に対する第１の抵抗は、横方向に注入される正孔に対する第２の抵抗とは異なる。
２２）上面から注入される正孔に対する第１の抵抗は、横方向に注入される正孔に対する第２の抵抗とは異なる。
【0142】
ａ）第１の抵抗は第２の抵抗よりも高い。
ｂ）第１および第２の抵抗は接触抵抗である。
ｂ）第１および第２の抵抗は接触抵抗である。
【0143】
ｃ）第１および第２の抵抗は広がり抵抗である。
ｄ）第１および第２の抵抗は全抵抗である。
２３）金属コンタクトが、非垂直な側壁のうちの１つまたは水平面上に形成される。
ｄ）第１および第２の抵抗は全抵抗である。
２３）金属コンタクトが、非垂直な側壁のうちの１つまたは水平面上に形成される。
【0144】
ａ）金属コンタクトは、少なくとも８０％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％の反射率を有する。
【0145】
ｂ）反射率は、μＬＥＤの発光のピーク波長において、垂直（直交）入射におけるものである。
【0146】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、以下のようなジオメトリを有することができる。
１）μＬＥＤはメサ形状であり、水平方向の上面および少なくとも３つの非垂直な側壁を有する。
２）μＬＥＤの第１の部分は、水平方向に沿って配向された第１のエピタキシャル層を有し、第１のエピタキシャル層は、第１の厚さおよび第１のバンドギャップを有する第１の複数の量子井戸を含む。
３）μＬＥＤの第２の部分は、非垂直な側壁に沿って配向された第２のエピタキシャル層を有し、第２のエピタキシャル層は、第２の厚さおよび第２のバンドギャップを有する第２の複数の量子井戸を含む。
４）コンタクトが、水平方向の上面の少なくとも１つ、または非垂直な側壁上に形成される。
５）以下の態様のうちの１つまたは複数が存在し得る。
１）μＬＥＤはメサ形状であり、水平方向の上面および少なくとも３つの非垂直な側壁を有する。
２）μＬＥＤの第１の部分は、水平方向に沿って配向された第１のエピタキシャル層を有し、第１のエピタキシャル層は、第１の厚さおよび第１のバンドギャップを有する第１の複数の量子井戸を含む。
３）μＬＥＤの第２の部分は、非垂直な側壁に沿って配向された第２のエピタキシャル層を有し、第２のエピタキシャル層は、第２の厚さおよび第２のバンドギャップを有する第２の複数の量子井戸を含む。
４）コンタクトが、水平方向の上面の少なくとも１つ、または非垂直な側壁上に形成される。
５）以下の態様のうちの１つまたは複数が存在し得る。
【0147】
ａ）ＬＥＤの第１の部分はメサの中心の近くに設置されている。
ｂ）ＬＥＤの第１の部分は、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１μｍ、または少なくとも２μｍの横方向幅を有する。
ｂ）ＬＥＤの第１の部分は、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１μｍ、または少なくとも２μｍの横方向幅を有する。
【0148】
ｃ）メサは、２０μｍ未満、１０μｍ未満、５μｍ未満、または２μｍ未満の幅を有する。
【0149】
ｄ）メサは、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１μｍ、または少なくとも２μｍの高さを有する。
【0150】
ｅ）メサは、１０μｍ未満、５μｍ未満、２μｍ未満、または１μｍ未満の高さを有する
ｆ）μＬＥＤの第２の部分は、メサの側壁の近くに設置されている。
ｆ）μＬＥＤの第２の部分は、メサの側壁の近くに設置されている。
【0151】
ｇ）水平方向はｃ面に沿っており、非垂直な側壁は半極性面に沿っている。
ｈ）非垂直な側壁は、少なくとも１０度または少なくとも２０度の垂直方向からの角度を有する。
ｈ）非垂直な側壁は、少なくとも１０度または少なくとも２０度の垂直方向からの角度を有する。
【0152】
ｉ）非垂直な側壁は、８０度未満または少なくとも７０度の垂直方向からの角度を有する。
【0153】
ｊ）第１の複数のＱＷのＱＷおよび第２の複数のＱＷのＱＷはそれぞれ一対一の関係で互いに接続されている。
【0154】
ｋ）第２のバンドギャップは第１のバンドギャップよりも大きい。
ｌ）第２の厚さは第１の厚さよりも小さい。
ｌ）第２の厚さは第１の厚さよりも小さい。
【0155】
ｍ）コンタクトは水平方向の上面に形成されている。
いくつかの実装態様では、可能な電気コンタクトは、銀、アルミニウム、金、チタン、ニッケル、プラチナ、および／またはタングステンを含むコンタクト、ならびに多層コンタクトおよび合金などの、金属コンタクトを含む。いくつかの実装態様では、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、および／または酸化インジウム亜鉛、および透明金属コンタクト材料の積層体などの、透明金属コンタクトを使用することができる。
いくつかの実装態様では、可能な電気コンタクトは、銀、アルミニウム、金、チタン、ニッケル、プラチナ、および／またはタングステンを含むコンタクト、ならびに多層コンタクトおよび合金などの、金属コンタクトを含む。いくつかの実装態様では、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、および／または酸化インジウム亜鉛、および透明金属コンタクト材料の積層体などの、透明金属コンタクトを使用することができる。
【0156】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、垂直方向注入と比較して横方向注入を増大させるように構成され、動作させることができる。このようなアプローチは望ましい場合がある。なぜならば、垂直方向注入は、キャリアがより少ないＱＷへ広がることにつながる可能性があるのに対し、横方向注入は、同じ全電流の場合により多くのＱＷが注入されることにつながる可能性があるからである。したがって、いくつかの実装態様では、横方向注入に対する抵抗は、垂直方向注入に対する抵抗よりも低い可能性があり、これは、それぞれのコンタクト抵抗の構成（またはさらにはショットキー障壁高さ）によって、広がり抵抗の使用によって（例えば、ドーピングおよび厚さ制御を介して達成される）、および／またはその他のアプローチによって容易にすることができる。いくつかの実装態様では、動作電流密度を選択することができ（例えば、１０Ａ／ｃｍ２、または少なくとも１０Ａ／ｃｍ２）、対応するＬＥＤを、選択された電流密度において電流広がりを提供するように構成（製造）することができる。
【0157】
いくつかの例では、複数のＬＥＤメサが、ディスプレイのための光源を提供するために、および／または照明のための光源を提供するために、接続され、電気的に動作することができる。
【0158】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤを製造することは、
１）１よりも高いＱＷの最小数を選択すること
２）動作電流密度を選択すること
３）非垂直側壁および対応する側壁コンタクトを有するμＬＥＤのシリーズを準備すること
４）シリーズにわたって、キャリアの横方向注入を容易にしかつ選択された電流密度におけるＩＱＥを増大させるようにエピタキシャル層および側壁コンタクトを構成すること
５）少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、または少なくとも５０％であるＩＱＥを有するμＬＥＤを得ること
を含むことができる。
１）１よりも高いＱＷの最小数を選択すること
２）動作電流密度を選択すること
３）非垂直側壁および対応する側壁コンタクトを有するμＬＥＤのシリーズを準備すること
４）シリーズにわたって、キャリアの横方向注入を容易にしかつ選択された電流密度におけるＩＱＥを増大させるようにエピタキシャル層および側壁コンタクトを構成すること
５）少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、または少なくとも５０％であるＩＱＥを有するμＬＥＤを得ること
を含むことができる。
【0159】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤの性能を向上させるための方法は、以下を含むことができる。
１）キャリア注入の均一性が増大したＬＥＤのシリーズを準備することであり、シリーズの各ＬＥＤは、所定の電流密度において、少なくとも２０％のＩＱＥを有する。
２）シリーズのうちの少なくとも２つのＬＥＤの間の、所定の電流密度における、ＩＱＥのそれぞれの増大を決定することであり、ＩＱＥの増大は、横方向注入の増大によって促進される。
３）前に得られた最も高い横方向注入に対して横方向注入を向上させることによってシリーズの少なくとも追加的なＬＥＤを準備すること。
４）シリーズのうちの２つのＬＥＤの間で少なくとも５％のＩＱＥの増大が得られるまでステップ２および３を繰り返すこと。
１）キャリア注入の均一性が増大したＬＥＤのシリーズを準備することであり、シリーズの各ＬＥＤは、所定の電流密度において、少なくとも２０％のＩＱＥを有する。
２）シリーズのうちの少なくとも２つのＬＥＤの間の、所定の電流密度における、ＩＱＥのそれぞれの増大を決定することであり、ＩＱＥの増大は、横方向注入の増大によって促進される。
３）前に得られた最も高い横方向注入に対して横方向注入を向上させることによってシリーズの少なくとも追加的なＬＥＤを準備すること。
４）シリーズのうちの２つのＬＥＤの間で少なくとも５％のＩＱＥの増大が得られるまでステップ２および３を繰り返すこと。
【0160】
方法のいくつかの実装態様では、所定の電流密度は、少なくとも１０Ａ／ｃｍ２、少なくとも２Ａ／ｃｍ２、少なくとも５Ａ／ｃｍ２、少なくとも２０Ａ／ｃｍ２、または少なくとも５０Ａ／ｃｍ２とすることができる。
【0161】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤの活性領域は、障壁層によって分離されたＱＷを有することができ、障壁層は、少なくとも１％、少なくとも２％、少なくとも３％、または少なくとも５％のＩｎ（パーセント組成）の濃度を有することができる。例えば、障壁層は、少なくとも１％、最大で５％のＩｎパーセント組成を有するＩｎＧａＮ層とすることができる。このようなアプローチは、障壁層にわたる注入を容易にすることができ、対応するμＬＥＤの動作電圧を低下させることができる。いくつかの実装態様では、前述の例示的なＩｎパーセント組成は、μＬＥＤの傾斜した領域における（例えば、半極性面に沿った）、またはμＬＥＤの横方向領域（例えば、平面的な領域に対して横方向に設置された領域）における、障壁層のためのものであり得る。
【0162】
いくつかの実装態様では、異なる色（例えば、赤、緑および／または青）のμＬＥＤを同じウェハ上に形成することができる。電気コンタクトスキームの組合せを用いることができる。いくつかの実装態様では、各色のμＬＥＤは、横方向コンタクト（および／または横方向キャリア注入）を有することができ、その結果、横方向キャリア注入および拡散から利益を得ることができる。いくつかの実装態様では、色のサブセットのμＬＥＤは、横方向コンタクト（および／または横方向キャリヤ注入）を有することができる。例えば、その性能が、青および緑のＬＥＤに対して、効率ドループおよび／または不均一なキャリア注入から最も損なわれ得る赤色ＬＥＤは、横方向コンタクトおよび／または横方向キャリア注入を有することからより多くの利益を達成することができる。
【0163】
いくつかの実装態様では、μＬＥＤにおける横方向キャリア輸送は、以下のイベントのシリーズの結果として生じ得る。
１）正孔が、コンタクト層から傾斜した配向を有するｐ型材料へ注入され、ｐ型材料は、第１のバンドギャップおよび第１の厚さを有する。
２）正孔は、次いで、ｐ型材料から、傾斜した配向、第２のバンドギャップおよび第２の厚さを有する中間層へ注入される。
３）正孔は、中間層から、平面配向、第３のバンドギャップおよび第３の厚さを有する複数のＱＷへ注入される。
１）正孔が、コンタクト層から傾斜した配向を有するｐ型材料へ注入され、ｐ型材料は、第１のバンドギャップおよび第１の厚さを有する。
２）正孔は、次いで、ｐ型材料から、傾斜した配向、第２のバンドギャップおよび第２の厚さを有する中間層へ注入される。
３）正孔は、中間層から、平面配向、第３のバンドギャップおよび第３の厚さを有する複数のＱＷへ注入される。
【0164】
いくつかの実装態様では、前述のイベントのシリーズに従う横方向キャリア輸送の促進は、μＬＥＤの以下の態様のうちの１つまたは複数が存在する場合に達成することができる。
１）μＬＥＤは、傾斜した配向によって結合された外周を有する。
２）μＬＥＤは、ｐ型材料によって結合された外周を有する。
１）μＬＥＤは、傾斜した配向によって結合された外周を有する。
２）μＬＥＤは、ｐ型材料によって結合された外周を有する。
【0165】
ａ）ｐ型材料は、ＭＱＷに対して横方向に設置されている。
３）μＬＥＤは、傾斜した配向に沿って傾斜した側壁を有するメサである。
４）μＬＥＤは、ｐ型材料側壁を有するメサである。
５）μＬＥＤは、ｐ型材料を有する、外周から離れて設置された、１つまたはいくつかの内側横方向注入領域を有する。
３）μＬＥＤは、傾斜した配向に沿って傾斜した側壁を有するメサである。
４）μＬＥＤは、ｐ型材料側壁を有するメサである。
５）μＬＥＤは、ｐ型材料を有する、外周から離れて設置された、１つまたはいくつかの内側横方向注入領域を有する。
【0166】
ａ）内側横方向領域は、ＭＱＷ領域において垂直方向に延びており、ＭＱＷ領域において横方向注入を提供する。
６）ｐ型材料は、ｐ型ＧａＮである。
７）第２のバンドギャップは、第１のバンドギャップよりも小さく、第３のバンドギャップよりも大きい。
８）中間層は、少なくとも１％のＩｎ、少なくとも２％のＩｎ、少なくとも３％のＩｎ、少なくとも５％のＩｎ、または少なくとも１０％のＩｎを含む。
９）ＱＷは、少なくとも１５％のＩｎ、少なくとも２０％のＩｎ、少なくとも３０％のＩｎ、少なくとも４０％のＩｎ、または少なくとも５０％のＩｎを含む。
１０）中間層は、傾斜したＱＷである。
１１）第２の厚さは、第３の厚さよりも小さい。
１２）傾斜した配向は、半極性面に沿っている。
１３）３０％以下、５０％以下、または７０％以下の正孔が、複数のＱＷのうちの１つのＱＷに注入される。
１４）正孔は、ＱＷにおいて平面（水平）方向に少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１μｍ、または少なくとも２μｍにわたって横方向に拡散する。
１５）正孔は、ｐ型材料から中間層へ注入されるとき、非平面ＥＢＬ層（例えば、傾斜したＥＢＬ層、垂直ＥＢＬ層）などの他の層を介してさらに注入される。
６）ｐ型材料は、ｐ型ＧａＮである。
７）第２のバンドギャップは、第１のバンドギャップよりも小さく、第３のバンドギャップよりも大きい。
８）中間層は、少なくとも１％のＩｎ、少なくとも２％のＩｎ、少なくとも３％のＩｎ、少なくとも５％のＩｎ、または少なくとも１０％のＩｎを含む。
９）ＱＷは、少なくとも１５％のＩｎ、少なくとも２０％のＩｎ、少なくとも３０％のＩｎ、少なくとも４０％のＩｎ、または少なくとも５０％のＩｎを含む。
１０）中間層は、傾斜したＱＷである。
１１）第２の厚さは、第３の厚さよりも小さい。
１２）傾斜した配向は、半極性面に沿っている。
１３）３０％以下、５０％以下、または７０％以下の正孔が、複数のＱＷのうちの１つのＱＷに注入される。
１４）正孔は、ＱＷにおいて平面（水平）方向に少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１μｍ、または少なくとも２μｍにわたって横方向に拡散する。
１５）正孔は、ｐ型材料から中間層へ注入されるとき、非平面ＥＢＬ層（例えば、傾斜したＥＢＬ層、垂直ＥＢＬ層）などの他の層を介してさらに注入される。
【0167】
前述の考察は、概してμＬＥＤを対象としているが、いくつかの実装態様では、本明細書に説明されたアプローチは、大型ＬＥＤ（例えば、１００μｍ以上、５００μｍ以上、１ｍｍ以上の横方向寸法を有する）などの、他の光電子装置を実装しかつ動作させるために用いることができる。大型ＬＥＤの場合、横方向正孔注入を促進するために、複数の横方向注入領域がＬＥＤを横断して形成されてよい。例えば、図７および図８のものと類似の複数のｐ型ドープされた注入領域を、例えば、エッチングおよび再成長を含む加工工程によって形成することができる。これらの注入領域は、ＬＥＤの活性領域内へ突出してよい。これらの注入領域の密度および間隔は、特定の実装態様に基づいて選択されてよい。例えば、注入領域の間の間隔は、ＬＥＤのＱＷに関連する横方向拡散長さに対応してよい。いくつかの実装態様では、このような注入領域は、周期的なレイアウト（例えば、正方格子、三角格子など）と、本明細書に説明されているような、関連する拡散長さに対応するまたは関連する拡散長さと等しい周期性とを有するように形成されてよい。いくつかの実装態様では、ＭＱＷ領域は、横方向拡散長さＬと、５Ｌよりも大きいサイズとを有することができ、その周期がＬ程度である三角格子レイアウトで製作された横方向注入領域を有することができる。
【0168】
垂直キャリア輸送に関する前述の考察において、本明細書において使用される場合、傾斜とは、（図１～図９の例示的なμＬＥＤ注入に関して説明されているように）水平方向に沿っておらずかつ垂直方向にも沿っていない配向を指す。さらに、傾斜面は、平面的である必要はない。例えば、傾斜面は、湾曲させることができ、および／または変化する傾きを有することができる。ウルツ鉱ＩＩＩ族窒化物ｃ面ＬＥＤの場合、水平方向は、ｃ面であり、垂直方向は、ｍ面およびａ面を含むことができる。したがって、傾斜した配向は、半極性面に沿って配置されている。同様に、非垂直側壁は、本明細書において使用される場合、水平でも垂直でもない側壁を指す。例えば、このような非垂直（傾斜した）側壁は、水平方向に対して少なくとも１０度、または少なくとも２０度、最大で８０度、または最大で７０度の角度で配置することができる。
【0169】
いくつかの例では、ＬＥＤ（例えば、μＬＥＤ）は、活性発光層でない場合がある１つまたは複数のドープされた半導体層において生じる横方向キャリア拡散（横方向キャリア輸送）とともに動作することができる。例えば、いくつかの実装態様では、μＬＥＤは、１つまたは複数のトンネル接合（ＴＪ）を含むことができ、ＴＪは、ｎ型ドープされた層と、ｐ型ドープされた層とを含み、ｎ型ドープされた層とｐ型ドープされた層との間の１つまたは複数の接合層を含むことができる。ＴＪは、（ＴＪの第１の側の）ｎ型ドープされた層における電子がＴＪをトンネルし、（ＴＪの第２の反対の側の）ｐ型ドープされた層において正孔となるように動作することができる。このような実装態様では、対応するＬＥＤは、（例えば、電子のための）横方向キャリア拡散がｎ型ドープされた層において生じるように構成することができ、これは、電流広がりのためにｐ型層のみが使用された場合よりも良好な電流広がりにつながり得る。
【0170】
図２２は、横方向キャリア拡散がＱＷ層以外のドープされた層において生じる、ＴＪを含むＬＥＤ２２００を示す図である。図２２に示されているように、ＬＥＤ２２００は、ｎ型ドープされた層２２２０ａを含むエピタキシャル層積層体（ｎ型バッファ層、ＱＷ活性領域２２３０、ｐ型ドープされた層２２２５、ＴＪ２２６０、およびｎ型ドープされた層２２２０ｂを含むことができる）を含む。コンタクト２２３５ａは、ｎ型ドープされた層２２２０ａ（例えば、ｎ型バッファ層）に形成されている。コンタクト２２３５ｂは、ｎ型ドープされた層２２２０ｂに形成されている。この例では、電子は、矢印２２４２ａおよび２２４２ｂによってそれぞれ示されるように、ｎ型ドープされた層２２２０ａおよびｎ型ドープされた層２２２０ｂの両方において横方向に拡散する。この例では、ｎ型ドープされた層２２２０ｂにおける電子はＴＪ２２６０をトンネルし、正孔となり、正孔は、ｐ型ドープされた層２２２５を通過して、複数のＱＷを含むことができるＱＷ活性領域２２３０へ垂直方向に輸送される。ｎ型ドープされた層２２２０ｂにおける電子（ＴＪ２２６０によって正孔に変換される）のこの横方向拡散と、ｎ型ドープ層２２２０における電子（ＱＷ２２３０に提供される）の横方向拡散とが、正孔および電子の両方のためのＱＷ２２３０における均一な横方向キャリア分布を促進する。
【0171】
この例では、コンタクト２２３５ｂは、ｎ型ドープされた層２２２０ｂの一部のみに接触している（ｎ型ドープされた層２２２０ｂの一部のみに配置されている）。図２２に示されているように、ｎ型ドープされた層２２２０ｂの上面の別の部分にはミラー２２５０が配置されており、ミラー２２５０は、ＱＷ活性領域２２３０によって放出された光の反射を促進することができる。この例では、ミラーは、電気コンタクトとして機能しない。半導体ｎ型面は、ｎ型コンタクトの形成前に（例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング、化学処理によって）準備されてよく、これは、コンタクト抵抗を低減し得る。
【0172】
図２３は、横方向キャリア拡散がＱＷ層以外のドープされた層において生じる、ＴＪを含む別のＬＥＤ２３００を示す図である。ＬＥＤ２３００は、ＬＥＤ２２００と類似の多数の態様を含む。例えば、ＬＥＤ２３００は、ｎ型ドープされた層２３２０ａ（ｎ型バッファ層を含むことができる）、ＱＷ活性領域２３３０ａ、ｐ型ドープされた層２３２５ａ、ＴＪ２３６０、およびｎ型ドープされた層２３２０ｂを含む、エピタキシャル層積層体を含む。コンタクト２３３５ａがｎ型ドープされた層２３２０ａ（例えば、ｎ型バッファ層）に形成されており、コンタクト２２３５ｂがｎ型ドープされた層２２２０ｂに形成されている。ＬＥＤ２３００のこれらの要素は、ＬＥＤ２２００の構造に対応し、コンタクト２３３５ａとコンタクト２２３５ｂとの間に適切な電圧が印加されると、同様に動作することができる（例えば、ＴＪ２３６０によって電子から変換された正孔によってＱＷ活性領域２３３０ａから発光する）。したがって、その動作の詳細は、図２３に関してここでは再び説明しない。
【0173】
ＬＥＤ２３００は、ＱＷ活性領域２３３０ｂが２３２０ｂ上に配置されており、ｐ型ドープされた層２３２５ｂがＱＷ活性領域２３３０ｂ上に配置されている点において、ＬＥＤ２２００とは異なる。コンタクト２３３５ｃがｐ型ドープされた層２３２５ｂに形成されており、ｐ型ドープされた層２３２５ｂへ正孔を均一に注入することができる。コンタクト２３３５ｃと２３３５ｂとの間に適切な電圧を印加することにより、ＱＷ活性領域２３３０ｂは、発光するように制御することができる。例えば、電子は、ｎ型ドープされた層２３２０ｂにおいて横方向に広がり、これは、ＱＷ活性領域２３３０ｂ（またはＱＷ活性領域２３３０ａを動作させる場合はＴＪ２３６０）への均一な電子注入を促進する。
【0174】
いくつかの実装態様では、ＬＥＤは、３つ以上のＱＷ活性領域を有することができる。このような実装態様では、ＴＪを、ＱＷ活性領域の各々の間に形成することができる（３つのＱＷ活性領域を有するＬＥＤは２つのＴＪを有することができる）。例えば、いくつかの実装態様では、ダイオードは、青色ＱＷ活性領域、緑色ＱＷ活性領域、および赤色ＱＷ活性領域を有することができる。ＱＷ領域を横断して適切な電圧を駆動することによって、均一な電流注入および発光を得ることができ、ＴＪは、横方向の電流広がりおよび正孔への電子の変換を促進する。
【0175】
一例として、図２４は、３つのＱＷ活性領域および２つのＴＪを含むダイオード２４００を示す。例えば、図２４に示されるようなダイオード２４００は、赤色ＱＷ活性領域２４３０ａ、緑色ＱＷ活性領域２４３０ｂ、および青色ＱＷ活性領域２４３０ｃを含む。ＴＪ２４６０ａは、赤色ＱＷ活性領域２４３０ａと緑色ＱＷ活性領域２４３０ｂとの間に配置（形成）されている。ＴＪ２４６０ｂは、緑色ＱＷ活性領域２４３０ｂと青色ＱＷ活性領域２４３０ｃとの間に配置（形成）されている。ダイオード２４００は、図２４に示されているように、ｎ型ドープされた層２４２０ａ、２４２０ｂおよび２４２０ｃ、ｎ型バッファ層２４２０ｄ、基板２４５０、およびｐ型ドープされた層２４２５ａ、２４２５ｂおよび２４２５ｃも含む。ｎ型バッファ層２４２０ｄおよび／またはｎ型ドープされた層２４２０ｃにさらなるコンタクト（図示せず）を形成することができる。ダイオード２４００は、ダイオード２４００のＱＷ活性領域２４３０ａ～２４３０ｃを動作させるために適切な電圧を印加するためのコンタクト２４３５ａ、２４３５ｂおよび２４３５ｃも含む。ダイオード２４００において、ｎ型ドープされた層２４２０ａにおいて横方向に拡散した電子は、ＴＪ２４６０ａによって正孔に変換させることができ、この正孔は、ｐ型ドープされた層２４２５ｂから緑色ＱＷ活性領域２４３０ｂへ提供（注入）される。同様に、ｎ型ドープされた層２４２０ｂにおいて横方向に拡散した電子は、ＴＪ２４６０ｂによって正孔に変換させることができ、この正孔は、ｐ型ドープされた層２４２５ｃから青色ＱＷ活性領域２４３０ｃへ提供（注入）される。
【0176】
図２５Ａ～図２５Ｈは、ダイオード２４００などの、多数のＴＪを有するＬＥＤを製造するための例示的なプロセスを示す図である。簡略にするために、図２４において言及されたダイオード２４００の全ての要素が図２５Ａ～図２５Ｈにおいて再び言及されるわけではなく、加工工程は概略的に説明される。
【0177】
図２５Ａに示されているように、異なる色のＱＷ領域（例えば、赤、緑および青のＱＷ領域）および多数のＴＪを含む、ｎ型バッファ層２５２０および活性領域２５３０を画定するエピタキシャル層が、成長基板２５５０上に形成される。また図２５Ａに示されているように、ｐ型コンタクト２５３５ａが活性領域２５３０（例えば、ｐ型ドープされた層）に形成される。図２５Ｂに示されているように、（例えば、ＬＥＤのそれぞれのＱＷおよびＴＪへの電子の横方向拡散のために）活性領域２５３０のｎ型ドープされた層へのビアの形成のためのコンタクト面２５６０を画定するためにエッチングを行うことができる。図２５に示されているように、平坦化誘電体層２５６２が形成される。図２５Ｄに示されているように、ビアおよび関連するコンタクト金属を画定するための開口を有するマスク層２５６４（例えば、厚いフォトレジストマスク）が形成される。図２５Ｄに示されているように、蒸発プロセスなどを用いることによって、コンタクト金属２５６６（例えば、ｎ型コンタクト金属）が形成される。図２５Ｆに示されているように、電気めっきプロセスなどを用いることによって金属ビア２５６８が形成される。図２５Ｇによって示されているように、図２５Ｆと比較して、マスク層２５６４（ならびに不要なコンタクト金属２５６６および／または不要なビア金属２５６８）を除去するためにリフトオフプロセスが行われる。図２５Ｈに示されているように、次いで、（例えば、レーザリフトオフおよび／または化学エッチングを用いて）成長基板２５５０を除去することができ、ｎ型バッファ層２５２０にバックサイドコンタクト２４３５ｄ（例えば、透明コンタクト）を形成することができる。
【0178】
図２６は、本明細書に説明されている例示的なダイオード、例えば、ダイオード２４００などの、複数のダイオードの金属ビア２６３５の上部の例示的なレイアウトを示す図である。図２６において、例えば、対応するディスプレイ装置の各画素２６００の境界が、破線によって示されている。図２６に示されているように、ビア２６３５の間の間隔Ｓと、ビア２６３５の幅とは実質的に等しい。このようなアプローチは、ＣＭＯＳバックプレーン側のビアが類似のレイアウトを有すると仮定すると、例えば、ＣＭＯＳバックプレーンなどのバックプレーンにＬＥＤウェハを結合するとき、ボンディングプロセスのための整列公差を改善することができる。したがって、不整列がＳ（またはＷ）よりも小さい限り、全てのビアが接続される。
【0179】
図２７Ａおよび図２７Ｂは、回路２７００ａおよび回路２７００ｂとして、それぞれ、図２３および図２４のＬＥＤ２３００および２４００などの例示的なＬＥＤの回路均等物を示す回路概略図である。例示のために、図２７Ａおよび図２７Ｂにおける要素は、それぞれ図２３および図２４に対応する参照番号で参照される。したがって、図２７Ａおよび図２７Ｂは、対応する図２３および図２４にさらに言及しながら考察される。
【0180】
図２７Ａ、さらに図２３を参照すると、コンタクト２３３５ｃは、ＱＷ活性領域２３３０ｂを示す（実装する）ダイオードのアノードと結合されるものとして示されている。コンタクト２３３５ｂは、ＱＷ活性領域２３３０ｂを実装するダイオードと、ＱＷ活性領域２３３０ａを実装するダイオードとの間に結合されている。ＴＪ２３６０も回路２７００ａのダイオードの間に配置されている。コンタクト２３３５ａは、ＱＷ活性領域２３３０ａを示す（実装する）ダイオードのカソードと結合されている。図２７に示されているように、ＱＷ活性領域２３３０ａおよび／またはＱＷ活性領域２３３０ｂの動作を容易にするために必要に応じて、それぞれコンタクト２３３５ｃ、２２３５ｂおよび２３３５ａを介して回路に電圧ｖ０、ｖ１およびｖ２を印加することができる。
【0181】
図２７Ｂ、さらに図２４を参照すると、コンタクト２４３５ａは、赤色ＱＷ活性領域２４３０ａを示す（実装する）ダイオードのアノードと結合されるものとして示されている。コンタクト２４３５ｂは、赤色ＱＷ活性領域２４３０ａを実装するダイオードと、緑色ＱＷ活性領域２４３０ｂを実装するダイオードとの間に結合されている。回路２７００ｂでは、ＴＪ２４６０ａも、赤色ＱＷ活性領域２４３０ａおよび緑色ＱＷ活性領域２４３０ｂに対応するダイオードの間に配置されている。また回路２７００ｂでは、コンタクト２４３５ｃが、緑色ＱＷ活性領域２４３０ｂを実装するダイオードと青色ＱＷ活性領域２４３０ｃを実装するダイオードとの間に結合されている。さらに回路２７００ｂでは、ＴＪ２４６０ｂが、緑色ＱＷ活性領域２４３０ｂおよび青色ＱＷ活性領域２４３０ｃに対応するダイオードの間に配置されている。コンタクト２３３５ｄは、青色ＱＷ活性領域２４３０ｃを実装するダイオードのカソードと結合されている（ｎ型バッファ層２４２０ｄおよび／またはｎ型ドープされた層２４２０ｃへのコンタクトとすることができる）。図２７に示されているように、赤色ＱＷ活性領域２４３０ａ、緑色ＱＷ活性領域２４３０ｂ、および／または青色ＱＷ活性領域２４３０ｃの動作を容易にするために必要に応じて、それぞれコンタクト２４３５ａ、２４３５ｂ、２４３５ｃおよび２４３５ｃを介して回路２７００ｂに電圧ｖ０、ｖ１、ｖ２およびｖ３を印加することができる。
【0182】
図２８Ａ～２８Ｃは、図１～図９の例示的なμＬＥＤの実装において使用することができるような、例示的なμＬＥＤメサ構成を概略的に示す図である。図２８Ａ～図２８Ｃの例において、本明細書に説明されているように、垂直方向は、紙面に入り、紙面から出る方向である。
【0183】
図２８Ａは、六角形形状（例えば、六角形の基部）を有するメサ２８００ａを示す。図２８Ａに示されているように、上面または水平方向ファセット２８０５ａ１が、メサ２８００ａの中央部分に設置されているのに対し、傾斜した側壁２８０５ｂ１は、メサ２８００ａの外周に沿って設置されている。図２８Ａに示されているように、水平方向ファセット２８０５ａ１は、ＬＤ１の横方向寸法を有することができるのに対し、メサ２８００ａの基部は、横方向寸法ＬＤ２を有することができる。横方向寸法ＬＤ１およびＬＤ２は、本明細書に説明されているものなどの値を有することができる。また、図２８Ａにおける切断線Ｃ１－Ｃ１は、図１～図９の図に対応する切断線を表すことができる。
【0184】
いくつかの実装態様では、ｎ型層を通じた横方向伝導および量子井戸を通じた横方向注入をＬＥＤにおいて組み合わせることができる。例えば、ＬＥＤは、トンネル接合を含んでよく、そのｎ型層は、ＱＷおよびＱＷにおける注入のための横方向注入領域の外側の正孔の横方向広がりを促進する。
【0185】
図２８Ｂは、円形形状（例えば、円形の基部）を有するメサ２８００ｂを示す。図２８Ｂに示されているように、上面または水平方向ファセット２８０５ａ２がメサ２８００ｂの中央部分に設置されているのに対し、傾斜した側壁２８０５ｂ２は、メサ２８００ｂの外周に沿って設置されている。メサ２８００ｂは、図２８Ａに関して説明されたものと類似の横方向寸法を有することができる。また、図２８Ｂにおける切断線Ｃ２－Ｃ２は、図１～図９の図に対応する切断線を表すことができる。
【0186】
図２８Ｃは、正方形形状（例えば、正方形の基部）を有するメサ２８００ｃを示す。図２８Ｃに示されているように、上面または水平方向ファセット２８０５ａ３がメサ２８００ｃの中央部分に設置されているのに対し、傾斜した側壁２８０５ｂ３は、メサ２８００ｃの外周に沿って設置されている。メサ２８００ｃも、図２８Ａに関して説明されたものと類似の横方向寸法を有することができる。また、図２８Ｃにおける切断線Ｃ３－Ｃ３は、図１～図９の図に対応する切断線を表すことができる。
【0187】
本開示のために、層、領域または基板などの要素が、別の要素上にある、別の要素上に配置されている、別の要素内に配置されている、別の要素に接続されている、別の要素に電気的に接続されている、別の要素に結合されている、または別の要素に電気的に結合されていると言及されたとき、その要素は、直接、他の要素上にあってよい、他の要素に接続されていてよい、もしくは結合されていてよいか、または１つもしくは複数の介在する要素が存在してよいことを理解されよう。対照的に、ある要素が、別の要素もしくは層の上に直接ある、別の要素もしくは層の上に直接配置されている、別の要素もしくは層内に直接配置されている、別の要素もしくは層に直接接続されている、または別の要素もしくは層に直接結合されていると言及されたとき、介在する要素または層は存在しない。～上に直接ある、～内に直接ある、～に直接接続されている、または～に直接結合されているという用語は、詳細な説明全体を通じて使用されない場合があるが、～上に直接ある、直接接続されているまたは直接結合されているものとして示されている要素は、そのように言及することができる。本出願の請求項は、明細書において説明されたまたは図に示された例示的な関係を挙げるように補正されてよい。
【0188】
本明細書において使用される場合、単数形は、文脈に関して特定のケースを明確に示していない限り、複数形を含んでよい。空間的に相対的な用語（例えば、わたって（ｏｖｅｒ）、上方（ａｂｏｖｅ）、上部（ｕｐｐｅｒ）、下（ｕｎｄｅｒ）、下に（ｂｅｎｅａｔｈ）、下方（ｂｅｌｏｗ）、下部（ｌｏｗｅｒ）など）は、図に示された向きに加え、使用時または動作時の装置の異なる向きを包含することが意図されている。いくつかの実装態様では、上方および下方という相対的な用語は、それぞれ、垂直方向に上方および垂直方向に下方を含むことができる。いくつかの実装態様では、隣接するという用語は、横方向で隣接する、垂直方向で隣接する、または水平方向で隣接することを含むことができる。
【0189】
いくつかの実装態様は、様々な半導体加工および／またはパッケージング技術を用いて実装されてよい。いくつかの実装態様は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）および／またはその他を含むが、これらに限定されない半導体基板および材料に関連した、エピタキシャル成長プロセスなどの様々なタイプの半導体加工技術を用いて実装されてよい。
【0190】
様々な例示的な実装態様の特定の特徴が、本明細書に説明されたように解説されているが、ここで多くの修正、代用、変更および均等物が当業者に思い浮かぶであろう。したがって、添付の請求項は、実装態様の範囲に含まれるものとして全てのこれらの修正および変更をカバーすることが意図されていることを理解されたい。それらは、限定ではなく、例として提示されているだけであり、形態および細部において様々な変更がなされ得ることを理解されたい。本明細書に説明された装置および／または方法のあらゆる部分は、相互に排他的な組合せを除き、あらゆる組合せにおいて組み合わされてよい。本明細書に説明された実装態様は、説明された異なる実装態様の機能、構成要素および／または特徴の様々な組合せおよび／または部分的な組合せを含むことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図17】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図18D】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図19D】
【図20A】
【図20B】
【図20C】
【図20D】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図21D】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25A】
【図25B】
【図25C】
【図25D】
【図25E】
【図25F】
【図25G】
【図25H】
【図26】
【図27A】
【図27B】
【図28A】
【図28B】
【図28C】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロＬＥＤの電気的動作のための方法であって、前記方法は、
前記マイクロＬＥＤの水平面、または
前記マイクロＬＥＤの非水平面のうちの少なくとも１つに配置されたｐ型コンタクトを介して電力により前記マイクロＬＥＤを駆動することを含み、前記ｐ型コンタクトがｐ型層と接触しており、
前記電力により前記マイクロＬＥＤを駆動することによって、前記ｐ型コンタクトから前記ｐ型層内へ正孔を注入することを含み、
前記マイクロＬＥＤの前記非水平面に沿って、前記ｐ型層から、前記マイクロＬＥＤの水平方向に沿って配置されたそれぞれの水平領域を有する複数の量子井戸（ＱＷ）へ前記正孔を横方向に注入することを含み、前記正孔が前記ｐ型層を介して前記複数のＱＷへ注入される、方法。
【請求項2】
前記マイクロＬＥＤは、前記水平方向に沿って０．５マイクロメートル（μｍ）～５μｍの横方向寸法を有し、注入された前記正孔は、０．５μｍよりも大きい距離にわたって前記複数のＱＷにおいて横方向に拡散する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記非水平面は、前記マイクロＬＥＤの半極性面に沿って配置されている、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記複数のＱＷのうちの少なくとも１つのＱＷは、前記電力による前記マイクロＬＥＤの駆動に対応する５ナノ秒（ｎｓ）を超える再結合寿命を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記電力によって前記マイクロＬＥＤを駆動することは、１アンペア／平方センチメートル（Ａ／ｃｍ２）～１００Ａ／ｃｍ２の電流密度で前記マイクロＬＥＤを駆動することを含む、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
マイクロＬＥＤであって、前記マイクロＬＥＤの水平方向に沿って５μｍ未満の横方向寸法を有する半導体メサと、
前記半導体メサの水平面、または
前記半導体メサの非水平面のうちの少なくとも１つに形成されたコンタクトとを備え、
前記半導体メサは、
複数の量子井戸（ＱＷ）と、
前記コンタクトと前記複数のＱＷとの間に形成されたｐ型半導体層とを含み、
前記コンタクト、前記ｐ型半導体層および前記複数のＱＷは、
前記マイクロＬＥＤが５０Ａ／ｃｍ２未満の有効電流密度で駆動されたとき、正孔が、
前記コンタクトから前記ｐ型半導体層へ注入され、
前記ｐ型半導体層から前記複数のＱＷへ横方向に注入されるように構成されており、
注入された前記正孔は、１マイクロメートル（μｍ）よりも大きい距離にわたって前記複数のＱＷにおいて横方向に拡散する、マイクロＬＥＤ。
【請求項7】
前記非水平面は、前記半導体メサの傾斜した側壁であり、前記傾斜した側壁は、前記水平方向に沿った線に対して１０度～８０度の角度で配置されている、請求項６に記載のマイクロＬＥＤ。
【請求項8】
前記非水平面は、前記半導体メサの半極性面に沿って配置されている、請求項６に記載のマイクロＬＥＤ。
【請求項9】
前記複数のＱＷは、少なくとも３つのＱＷを含み、前記少なくとも３つのＱＷにおいて拡散される注入された前記正孔のそれぞれのパーセンテージが、５０パーセント未満でかつ２５パーセントよりも高い、請求項６～請求項８のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤ。
【請求項10】
マイクロＬＥＤメサであって、５マイクロメートル（μｍ）以下の前記マイクロＬＥＤメサの水平方向に沿った横方向寸法を有する半導体メサを備え、
前記半導体メサは、
少なくとも１つの傾斜した側壁と、
平坦な上面と、
前記平坦な上面に沿って配置された平坦領域および前記少なくとも１つの傾斜した側壁に沿って配置された傾斜領域を有する多重量子井戸（ＭＱＷ）部分とを含み、
前記マイクロＬＥＤメサは、
前記ＭＱＷ部分の前記平坦領域に配置された第１のｐ型材料と、
前記ＭＱＷ部分の前記傾斜領域に配置された第２のｐ型材料と、
前記第２のｐ型材料に配置されたｐ型コンタクトと、
を備える、マイクロＬＥＤメサ。
【請求項11】
前記第１のｐ型材料の少なくとも一部に配置された絶縁層と、前記絶縁層に配置された反射層と、
をさらに備える、請求項１０に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項12】
前記マイクロＬＥＤメサの電気的動作中に、前記第１のｐ型材料を通して第１のキャリア密度で正孔注入が生じ、
前記第２のｐ型材料を通して第２のキャリア密度で正孔注入が生じ、前記第２のキャリア密度は、前記第１のキャリア密度に対して無視できる、請求項１０に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項13】
前記ＭＱＷ部分の量子井戸（ＱＷ）が、２０アンペア毎平方センチメートル（Ａ／ｃｍ２）未満の電流密度において１平方センチメートル毎秒以上のそれぞれの拡散係数を有する、請求項１０に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項14】
前記ｐ型コンタクトからの正孔の注入に応答して、前記ｐ型コンタクトから１マイクロメートル（μｍ）以上の前記水平方向に沿った横方向距離において前記ＭＱＷ部分から光が放出される、請求項１０に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項15】
前記マイクロＬＥＤメサは、複数のＧａＮベース材料を含む、請求項１０～請求項１４のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項16】
前記平坦な上面は、前記複数のＧａＮベース材料のうちの少なくとも１つのｃ面に沿って配置されており、前記少なくとも１つの傾斜した側壁は、前記複数のＧａＮベース材料のうちの少なくとも１つの半極性面に沿って配置されている、請求項１５に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項17】
マイクロＬＥＤメサであって、前記マイクロＬＥＤメサの水平方向に沿って配置された水平上面と、
少なくとも３つの非垂直側壁と、
複数のエピタキシャル層とを有する、半導体メサと、
前記少なくとも３つの非垂直側壁のうちの少なくとも１つの非垂直側壁に配置された電気コンタクトとを備え、
前記複数のエピタキシャル層は、
前記水平方向に沿って配置された第１の部分と、
前記少なくとも３つの非垂直側壁に沿って配置された第２の部分とを含み、
前記複数のエピタキシャル層の前記第１の部分は、第１の厚さの第１の複数の量子井戸（ＱＷ）および第１のバンドギャップを規定し、
前記複数のエピタキシャル層の前記第２の部分は、第２の厚さの第２の複数のＱＷおよび第２のバンドギャップを規定する、マイクロＬＥＤメサ。
【請求項18】
前記マイクロＬＥＤメサは、前記マイクロＬＥＤメサの電気的動作中に注入された正孔が前記電気コンタクトから前記第２の複数のＱＷへ、次いで、前記第１の複数のＱＷへ移動するように構成されている、請求項１７に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項19】
前記マイクロＬＥＤメサは、前記マイクロＬＥＤメサの電気的動作中に、前記第１の複数のＱＷのうちの少なくとも２つのＱＷから光が放出されるように構成されている、請求項１７に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項20】
前記複数のエピタキシャル層の前記第１の部分は、前記マイクロＬＥＤメサの中央部分に含まれており、前記マイクロＬＥＤメサの前記中央部分は、５００ナノメートル（ｎｍ）以上の前記水平方向に沿った横方向幅を有する、請求項１７に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項21】
前記マイクロＬＥＤメサは、２０マイクロメートル（μｍ）以下の幅を有し、前記マイクロＬＥＤメサは、１００ナノメートル（ｎｍ）以上の高さを有し、
前記高さは、１０μｍ以下である、請求項１７に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項22】
前記複数のエピタキシャル層の前記第２の部分は、前記マイクロＬＥＤメサの外周部分に設置されている、請求項１７に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項23】
前記水平方向は、前記マイクロＬＥＤメサの結晶構造のｃ面に沿って配置されており、前記少なくとも３つの非垂直側壁は、前記結晶構造のそれぞれの半極性面に沿って配置されている、請求項１７に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項24】
前記少なくとも３つの非垂直側壁は、１０度～８０度の、前記マイクロＬＥＤメサの垂直方向からのそれぞれの角度を有する、請求項１７に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項25】
前記第１の複数のＱＷおよび前記第２の複数のＱＷは、一対一の関係で接続されている、請求項１７に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項26】
前記第２のバンドギャップは、前記第１のバンドギャップよりも大きい、請求項１７に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項27】
前記第２の厚さは、前記第１の厚さよりも小さい、請求項１７に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項28】
前記電気コンタクトは、第１の電気コンタクトであり、前記マイクロＬＥＤメサは、前記水平上面に配置された第２の電気コンタクトをさらに備える、請求項１７～請求項２７のいずれか１項に記載のマイクロＬＥＤメサ。
【請求項29】
マイクロＬＥＤメサの電気的動作のための方法であって、前記マイクロＬＥＤメサは、第１のバンドギャップおよび第１の厚さを有するｐ型材料と、
第２のバンドギャップおよび第２の厚さを有するエピタキシャル層とを含む少なくとも１つの非垂直側壁と、
前記マイクロＬＥＤメサの水平方向に沿った平面配向、第３のバンドギャップおよび第３の厚さを有する複数の量子井戸（ＱＷ）と、
前記ｐ型材料上に配置された電気コンタクトとを備え、
前記ｐ型材料が前記エピタキシャル層上に配置され、
前記エピタキシャル層が前記ｐ型材料と前記複数のＱＷとの間に配置され、
前記第１のバンドギャップは前記第２のバンドギャップよりも大きく、前記第２のバンドギャップは前記第３のバンドギャップよりも大きく、前記第２の厚さは前記第３の厚さよりも小さく、
前記方法は、
前記電気コンタクトから前記ｐ型材料へ複数の正孔を注入することと、
前記複数の正孔を前記ｐ型材料から前記エピタキシャル層へ注入することと、
前記複数の正孔を前記エピタキシャル層から前記複数のＱＷのうちの少なくとも２つのＱＷへ注入することとを含む、方法。
【請求項30】
前記ｐ型材料は、ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項31】
前記エピタキシャル層は、前記マイクロＬＥＤメサの半極性面に沿って配置された非平坦かつ非垂直のＱＷであり、少なくとも１パーセントのインジウムを含み、前記平面配向を有する前記複数のＱＷは、少なくとも１５パーセントのインジウムを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項32】
前記複数のＱＷへ前記複数の正孔を注入することは、前記複数のＱＷのうちの１つのＱＷに前記複数の正孔のうちの３０パーセント以下を注入することを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項33】
注入された前記複数の正孔は、５００ナノメートル（ｎｍ）以上の距離にわたって前記複数のＱＷにおいて前記水平方向に沿って横方向に拡散する、請求項２９に記載の方法。
【請求項34】
前記ｐ型材料から前記エピタキシャル層へ前記複数の正孔を注入することは、電子ブロッキング層（ＥＢＬ）を通じて前記複数の正孔を注入することを含む、請求項２９～請求項３３のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0005】
概要
１つの一般的な態様において、本明細書に記載された技術は、マイクロＬＥＤの電気的動作のための方法に関する。方法は、マイクロＬＥＤの水平面、またはマイクロＬＥＤの非水平面のうちの少なくとも１つに配置されたｐ型コンタクトを介して電力によってマイクロＬＥＤを駆動することを含み、ｐ型コンタクトは、ｐ型層と接触している。方法は、駆動の結果、ｐ型コンタクトからｐ型層内へ正孔を注入することと、マイクロＬＥＤの非水平面に沿って、ｐ型層から複数の量子井戸（ＱＷ）へ正孔を横方向に注入することとをさらに含む。複数のＱＷは、マイクロＬＥＤの水平方向に沿って配置されたそれぞれの水平領域を有し、正孔は、ｐ型層を介して複数のＱＷへ注入される。
１つの一般的な態様において、本明細書に記載された技術は、マイクロＬＥＤの電気的動作のための方法に関する。方法は、マイクロＬＥＤの水平面、またはマイクロＬＥＤの非水平面のうちの少なくとも１つに配置されたｐ型コンタクトを介して電力によってマイクロＬＥＤを駆動することを含み、ｐ型コンタクトは、ｐ型層と接触している。方法は、駆動の結果、ｐ型コンタクトからｐ型層内へ正孔を注入することと、マイクロＬＥＤの非水平面に沿って、ｐ型層から複数の量子井戸（ＱＷ）へ正孔を横方向に注入することとをさらに含む。複数のＱＷは、マイクロＬＥＤの水平方向に沿って配置されたそれぞれの水平領域を有し、正孔は、ｐ型層を介して複数のＱＷへ注入される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
別の一般的な態様において、本明細書に記載された技術は、マイクロＬＥＤの水平方向に沿って５μｍ未満の横方向寸法を有する半導体メサを含むマイクロＬＥＤに関する。マイクロＬＥＤは、半導体メサの水平面、または半導体メサの非水平面のうちの少なくとも１つに形成されたコンタクトも含む。半導体メサは、複数の量子井戸（ＱＷ）と、コンタクトと複数のＱＷとの間に形成されたｐ型半導体層とを含む。コンタクト、ｐ型半導体層および複数のＱＷは、マイクロＬＥＤが５０Ａ／ｃｍ２未満の有効電流密度で駆動されたとき、正孔が、コンタクトからｐ型半導体層へ注入され、かつｐ型半導体層から複数のＱＷへ横方向に注入される、ように構成されており、注入された正孔は、１マイクロメートル（μｍ）よりも大きい距離にわたって複数のＱＷにおいて横方向に拡散する。
【国際調査報告】