1 %以內(nèi)，則能夠抑制在氮化物中成為問題的壓電電壓的產(chǎn)生，該壓電電壓是由 晶格失配引起的。因此，能夠抑制由InAlN/GaN超晶格層的電位勢皇引起電阻增大的現(xiàn)象， 從而能夠降低工作電壓。
[0114] 上述效果不僅能夠在InAIN層中實現(xiàn)，還能夠在包含Ga的InAlGaN層中實現(xiàn)。當(dāng) A1組成比為0. 4、Ga組成比為0. 6時，GaN上的AlGaN層的臨界膜厚為50 A。當(dāng)In組成比 為0. 07、Ga組成比為0. 93時，GaN上的InGaN的臨界膜厚為50 A。
[0115] 因此，如果將滿足x/1. 08+y/0. 91< 1和x/0. 91+y/0. 75彡1、膜厚在以下的 Ini_x_yAlyGa xN層制作在GaN上，則能夠抑制晶格缺陷和組成分離的產(chǎn)生。
[0116] 當(dāng)設(shè)置了由InAlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)形成的折射率修正層15的情況下，能夠抑 制晶格缺陷的產(chǎn)生和組成分離的產(chǎn)生，因此非常有利于降低激光的光分布區(qū)域中的波導(dǎo) 損耗，其中，上述InAlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)是將以滿足上述原子組成比范圍和膜厚范圍的 InnyAlyGaJ層與GaN層為基本單位層疊多次而形成的。
[0117] 在A1組成比為0. 18、Ga組成比為0.72的情況下，GaN上的AlGaN層的臨界膜厚 為:丨丨()八。在In組成比為0. 03、Ga組成比為0. 97的情況下，GaN上的InGaN層的臨界膜 厚在110A。
[0118] 因此，如果將由滿足x/L 16+y/0.86彡1和x/U97+y/U8彡1、膜厚在ll〇A以下 的1111_!￡_，1# &!^層形成的折射率修正層15制作在由GaN形成的襯底11上，則能夠抑制晶格 缺陷和組成分離的產(chǎn)生。并且，由以滿足該原子組成比范圍和膜厚范圍的111 1_!￡_#1#&!^層 與GaN層作為基本單位來層疊多次而形成的InAlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)形成的折射率修正層 15能夠抑制晶格缺陷的產(chǎn)生和組成分離的產(chǎn)生，因此非常有利于降低激光的光分布區(qū)域中 的波導(dǎo)損耗。
[0119] 而且，使晶格匹配以便InAlGaN與GaN的晶格常數(shù)的差在1%以內(nèi)、優(yōu)選在0. 45% 以內(nèi)、更優(yōu)選在〇. 1 %以內(nèi)，則能夠抑制在氮化物中成為問題的壓電電壓的產(chǎn)生，該壓電電 壓是由晶格失配引起的。因此，能夠抑制由InAlGaN/GaN超晶格層的電位勢皇引起電阻增 大的現(xiàn)象，從而能夠降低工作電壓。
[0120] 對波長約430nm的在InAlGaN的折射率小于A1組成比為0. l、Ga組成比為0. 9的 包覆層（Alc^GauN包覆層）的折射率的InAlGaN原子組成比范圍進(jìn)行說明。在AlGaN中， A1組成比越高，則折射率越低，因此，如果要使折射率小于Ala 的折射率，則使A1組 成比大于0. 1。當(dāng)InAIN中A1組成比為0. 69的情況下，其折射率等于Ala 9N包覆層的 折射率。因此，A1組成比在0.69以上的組成比范圍中時，其折射率小于AlyGauN包覆層 的折射率。由此可以認(rèn)為，在x/1. 05+y/0. 69 > 1的范圍中在Ini_x_yAlyGaxN的折射率小于 在Al aiGaa9N包覆層的折射率。此外，如上所述，從晶格缺陷的產(chǎn)生和電阻增大的方面來看， 包覆層很難使用A1組成比在0. 1以上的AlGaN。
[0121] 因此，如果折射率修正層15使用由原子組成比范圍在x/1. 08+y/0. 91 < 1并 且以0.91+7/0.75彡1、膜厚在5〇八以下的1111_ !￡_，1#&!^層，或者以1.04+7/0.87<1、 叉/0.96+ 7/0.81彡1并且1/1.05+7/0.69>1、膜厚在110人以下的1111_ !￡_，1#&!^層和 GaN層形成的多層超晶格層，則抑制晶格缺陷和組成分離的產(chǎn)生并且能夠得到折射率小 于在AluGauN包覆層的折射率的層。折射率修正層使用具有該范圍的原子組成比的 InnyAlyGaJ層，能夠抑制晶格缺陷和組成分離的產(chǎn)生，如果以折射率小于Al a fa。9N層折 射率的方式設(shè)定膜厚結(jié)構(gòu)比（Duty比），則能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗折射率修正層15。
[0122] 當(dāng)折射率修正層15使用厚度在50 A以上、原子組成比范圍在x/1. 08+y/0. 91 < 1 并且x/0. 91+y/0. 75彡1的Ini_x_yAlyGaxN層的情況下，為了抑制組成分離的產(chǎn)生，使原子組 成比范圍還滿足x/0. 80+y/0. 89彡1的條件。這是由于，如果產(chǎn)生晶格缺陷，則Ini_x_yAl yGaxN 層產(chǎn)生晶格弛豫，從而接近整體狀態(tài)之故。此外，該組成比范圍是圖9中用陰影線表示的區(qū) 域。
[0123] 接下來，對上述折射率修正層15中的Ini_x_ yAlyGaxN層與GaN層的層厚結(jié)構(gòu)比（以 下稱為Duty比）進(jìn)行說明。在此，如果將折射率修正層15中的Ini_x_ yAlyGaxN層的膜厚設(shè) 為A、將GaN層的膜厚設(shè)為B，則Duty比為AAA+B) %。
[0124] 圖10示出波長為430nm以及530nm的在與GaN晶格匹配的In組成比為0?17、A1 組成比為0. 83的InQ.17A1Q.83N中的折射率的Duty比依賴性。在圖10,為了進(jìn)行比較參考，用 直線示出波長為430nm以及530nm的在A1組成比為0? 1的AluGauN中的折射率的大小。 如圖10所示，如果波長約430nm時的Duty比在21 %以上，則折射率小于在A1。.如。.#包覆 層的折射率。并且，如果波長約530nm時的Duty比在11 %以上，則折射率小于在Ala iGa。.# 包覆層的折射率。
[0125] 在圖10中，為了對適合于在波長約405nm下用于得到激光振蕩的Ina^Ga^N層的 折射率、適合于在波長約430nm下用于得到激光振蕩的層的折射率以及適合于 在波長約530nm下用于得到激光振蕩的I %3Gaa7N層的折射率進(jìn)行比較，用虛線進(jìn)行圖示。 此外，為了參考，還圖示波長為405nm的Al a iGa^N的折射率。
[0126] 如圖10所示，波長405nm的在阱層與Al^GauN層的折射率差A(yù)N405為0.20,波 長430nm時的折射率差A(yù)N430為0? 15,波長530nm時的折射率差A(yù)N530為0? 11。
[0127] 這樣，如果包覆層使用AlGaN，則隨著波長從430nm增加到530nm，阱層與AlGaN包 覆層的折射率差降低，并且垂直方向的陷光系數(shù)降低。因此，包覆層僅使用AlGaN層的現(xiàn)有 激光結(jié)構(gòu)中，垂直方向的陷光系數(shù)較小，導(dǎo)致溫度特性的劣化。
[0128] 相對于此，如圖10所示，如果設(shè)置包括Inai7Al a83N層和GaN層的超晶格層即折 射率修正層15,則在波長約430nm時通過將Duty比設(shè)定在21 %以上，能夠使折射率小于 Ala iGayN包覆層的折射率。并且，在波長約530nm時通過將Duty比設(shè)定在11 %以上，能夠 使折射率小于Ala iG%. 9N包覆層的折射率。
[0129] 接下來，圖11(a)示出在設(shè)置了 Ina24Ala76N層即折射率修正層15以及包括 InanAlc^N層和GaN層的超晶格層即折射率修正層15的情況下對波長430nm的折射率的 Duty比依賴性。在設(shè)置了 Ina24Ala76N層的情況下，波長約430nm在In^AU層的折射率 小于在Al aiGaQ.9N層的折射率的Duty比在33%以上。在設(shè)置了 InailAlQ.89N層的情況下，波 長約43〇11111在1 %，1(|.8以層的折射率小于41(|.如(|』的折射率的〇1^比在12%以上。因 此，如果在由A1組成比在0. 76與0. 89之間的InAIN層和GaN層形成的超晶格層中將Duty 比設(shè)定在33%以上，則折射率小于八1(|. 16&(|.以層折射率，從而有利于形成不產(chǎn)生晶格缺陷和 組成分離的低損耗折射率修正層15。
[0130] 接下來，圖11(b)示出在設(shè)置了 InQ.24AlQ.76N即折射率修正層15以及由In ailAlQ.89N 層和GaN層形成的超晶格層即折射率修正層15的情況下對波長530nm的折射率的Duty比 依賴性。在設(shè)置了 Ina24Ala76N層的情況下，波長約530nm在Ind^Ald.reN層中的折射率小于 在Al aiGaa9N層的折射率的Duty比在19%以上。在設(shè)置了 Ir^.nAlc^N層的情況下，波長 約53〇11111在111(|.，1(|. 8#層中的折射率小于在41(|.如(|』層的折射率的〇1^比在5%以上。 因此，如果由A1組成比在0. 76與0. 89之間的InAIN層和GaN層形成的超晶格層中使Duty 比在19%以上，則折射率會小于AlaiGa a9N層的折射率。
[0131] 在實施例1中，將由厚度為30 A的Inc^Alc^N層和厚度為30 A的GaN層形成的 厚度為〇. 5 ym的超晶格層（Duty比為50% )用作折射率修正層15。包覆層只使用AlGaN 層的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)具有如圖12(a)和（b)所示的垂直方向上的折射率分布和光分布，垂直方向 陷光系數(shù)的計算結(jié)果為1. 1%，相對于此，實施例1的結(jié)構(gòu)具有如圖13(a)和（b)所示的垂 直方向上的折射率分布和光分布，垂直方向陷光系數(shù)的計算結(jié)果為1. 8%。即，相比現(xiàn)有值， 能夠?qū)⒋怪狈较蛳莨庀禂?shù)提高至約1.6倍。其結(jié)果，能夠改善高溫工作特性、使熱飽和的光 輸出增大并且減小高溫工作時的工作電流值。通過折射率修正層15能夠抑制第一包覆層 12產(chǎn)生晶格缺陷，通過折射率修正層15還能夠抑制在折射率修正層15的上側(cè)生長的各層 產(chǎn)生晶格缺陷。因此，難以產(chǎn)生晶格弛豫，還能夠抑制由InGaN形成的有源層產(chǎn)生組成分 離，從而能夠?qū)崿F(xiàn)提高斜率效率和改善溫度特性。
[0132] 在制作InAlN/GaN超晶格和InAlGaN/GaN超晶格的情況下，要求形成具有17%左 右的高In組成比的InAIN層和InAlGaN層。因此，為了提高In原子滲入結(jié)晶生長層的效 率，需要使上述超晶格的每單位時間的結(jié)晶生長膜厚（結(jié)晶生長速率）小于AlGaN層的每 單位時間的結(jié)晶生長膜厚。因此，通過包覆層的一部分中使用結(jié)晶生長速率較大的AlGaN 層，能夠縮短整個元件結(jié)構(gòu)結(jié)晶生長所需的時間，從而能夠降低元件制作成本并提高批量 生產(chǎn)率。
[0133](實施例2)
[0134] 為了得到約530nm的激光振蕩，實施例2的半導(dǎo)體發(fā)光元件構(gòu)成為，將圖1所示的 實施例1的結(jié)構(gòu)中的量子阱有源層13的InGaN阱層的In組成比設(shè)定為0. 3。并且，為了抑 制晶格缺陷產(chǎn)生，將阱層的厚度設(shè)定為25A，并將量子阱有源層13設(shè)定為TQW結(jié)構(gòu)。
[0135] 對波長約530nm在折射率修正層15中的折射率小于第一包覆層12在的折射率 的原子組成比范圍進(jìn)行說明，其中，第一包覆層12由AlaiGaa9N形成，折射率修正層15由 Ini_x_yAlyGa xN層形成。在AlGaN，Al組成比越高，則折射率越低，因此，為了使折射率小于由 AlaiGaa9N形成的包覆層（AD^N包覆層）的折射率，使A1組成比大于0.1。InAIN中 A1組成比為0. 49的情況下，其折射率等于AlaiGaa9N包覆層的折射率。因此，InAIN中的 A1組成比在0.49以上的組成比范圍中，其折射率小于八^^…包覆層的折射率。由此可 以認(rèn)為，在In^AlyGaA，x/1. 13+y/0.49彡1的范圍中的折射率小于八1(|.和(^包覆層的 折射率。此外，如上所述，從產(chǎn)生晶格缺陷、電阻增大方面來看，包覆層使用A1組成比在0. 1 以上的AlGaN是非常困難的。
[0136] 因此，如果折射率修正層使用原子組成比在x/1. 08+y/0. 91彡1并且 x/0. 91+y/0. 75多1的范圍且膜厚為50A以下的In^AlyGaAM，或者包括原子組成比在 x/1. 04+y/0. 87 彡l、x/0. 96+y/0. 81 彡 1 并且x/1. 13+y/0. 49 > 1 的范圍且膜厚為 11〇A 以下的IrVx_yAlyGaxN層和GaN層的多層超晶格層，則抑制晶格缺陷和組成分離的產(chǎn)生并且 能夠得到折射率小于AluGauN包覆層的折射率的層。通過讓折射率修正層15使用具有該 范圍的原子組成比的111 1_!￡_#1#&!^層，能夠抑制晶格缺陷和組成分離的產(chǎn)生。如果以折射 率小于八1 (|.16&(|.以層的折射率的方式設(shè)定Duty比，則能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗折射率修正層15。
[0137] 當(dāng)折射率修正層15使用厚度在50及以上且原子組成比在1/1.08+ 7/0.91彡1并 且x/0. 91+y/0. 75彡1范圍的Ini_x_yAlyGa xN層的情況下，為了抑制組成分離的產(chǎn)生，優(yōu)選使 原子組成比范圍滿足圖14中用陰影線表示的區(qū)域即x/0. 8+y/0. 89彡1的條件。
[0138] 在實施例2中，將折射率修正層15設(shè)定為，由厚度為30A的IrVpAl^N層和厚度 為30 A的Ga