JP2021034509A - 紫外線発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】発光強度の低下を抑制しながら、発光スペクトルの波長ずれに対するロバスト性を高める。【解決手段】紫外線発光素子１は、Ａｌを含む窒化物半導体からなる基板２と、基板上に形成され、導電性を有し、ＡｌおよびＧａを含む第１導電型窒化物半導体層３と、第１導電型窒化物半導体層上に形成され、Ａｌ、ＧａおよびＮを含む量子井戸層を複数積層した多重量子井戸構造を有する発光層４と、発光層上に形成され、ＡｌおよびＮを含む電子バリア層５と、電子バリア層上に形成され、第１導電型窒化物半導体層と異なる導電性を有する第２導電型窒化物半導体層７と、を備え、量子井戸層の厚さは、２．５ｎｍ以上かつ８．０ｎｍ以下であり、発光スペクトルの半値幅は、１０ｎｍ以上かつ１７ｎｍ以下である。【選択図】図１

Description

本開示は、紫外線発光素子に関する。

紫外線発光素子は、発光層のバンドギャップエネルギーを制御することにより発光波長を制御することができるとともに、寿命が長く信頼性が高い。そのため、照明、計測器用光源、殺菌用光源など様々な用途に利用されている。一般的な紫外線発光素子は、基板上に、発光層をｐ型窒化物半導体とｎ型窒化物半導体で挟んだＰＩＮ構造を有する。

特に殺菌用光源である場合に、発光素子の発光出力（発光強度）が高いと殺菌効果を強めることができ、より短時間で対象物の殺菌が可能になる。そのため、発光出力を高めるために、発光素子の発光効率を向上させる技術が求められていた。例えば、特許文献１には、活性層（発光層）とｐ型窒化物半導体層との間に量子障壁層を形成し、各層のバンドギャップエネルギーを調整する事で、発光効率を向上させる技術が開示されている。

特開２０１０−１１４４０３号公報

ここで、発光層が有する量子井戸層を薄くしてキャリアを閉じ込めることによって、発光素子の発光出力を高めることが可能である。しかし、量子井戸層を薄くすることによって、一般に、発光素子の発光スペクトルの半値幅は狭くなる。

例えば発光素子が殺菌用光源である場合に、殺菌に効果的な波長（例えば２６５ｎｍ）を照射することが好ましい。殺菌用の光源である発光素子は、このような波長が発光スペクトルの中心であるように設計される。しかし、例えば製造誤差等によって中心波長がずれた場合に、半値幅が狭いと、殺菌に効果的な波長が含まれないおそれがある。つまり、発光スペクトルの半値幅が狭いと波長ずれに対するロバスト性が低下し、例えば殺菌効果の高い波長が含まれなくなって殺菌効率が低下する状態を生じやすくなる。

本開示の目的は、発光強度の低下を抑制しながら、発光スペクトルの波長ずれに対するロバスト性を高めることができる紫外線発光素子を提供することにある。

本開示に係る紫外線発光素子は、Ａｌを含む窒化物半導体からなる基板と、前記基板上に形成され、導電性を有し、ＡｌおよびＧａを含む第１導電型窒化物半導体層と、前記第１導電型窒化物半導体層上に形成され、Ａｌ、ＧａおよびＮを含む量子井戸層を複数積層した多重量子井戸構造を有する発光層と、前記発光層上に形成され、ＡｌおよびＮを含む電子バリア層と、前記電子バリア層上に形成され、前記第１導電型窒化物半導体層と異なる導電性を有する第２導電型窒化物半導体層と、を備え、前記量子井戸層の厚さは、２．５ｎｍ以上かつ８．０ｎｍ以下であり、発光スペクトルの半値幅は、１０ｎｍ以上かつ１７ｎｍ以下である。

本開示によれば、発光強度の低下を抑制しながら、発光スペクトルの波長ずれに対するロバスト性を高めることができる紫外線発光素子を提供することが可能となる。

一実施形態に係る紫外線発光素子の構成を示す断面図である。 発光層の周期構成を示す断面図である。 発光スペクトルの波長ずれに対するロバスト性を説明するための図である。 比較例における発光スペクトルの波長ずれを示す図である。

＜紫外線発光素子の構成＞
図１に示すように、本実施形態の紫外線発光素子１は、基板２と、基板２上に形成される窒化物半導体積層体１１と、を備える。窒化物半導体積層体１１は、第１導電型窒化物半導体層３と、発光層４と、電子バリア層５と、組成傾斜層６と、第２導電型窒化物半導体層７と、を有する。つまり、紫外線発光素子１は、基板２と、第１導電型窒化物半導体層３と、発光層４と、電子バリア層５と、組成傾斜層６と、第２導電型窒化物半導体層７と、を備える。紫外線発光素子１はさらに電極を備え得る。

（基板）
基板２はＡｌを含む窒化物半導体からなる。Ａｌを含む窒化物半導体は例えばＡｌＮである。ここで、「基板２は…窒化物半導体を含む」という表現における「含む」という文言は、窒化物半導体を主に層内に含むことを意味するが、その他の元素を含む場合もこの表現に含まれる。具体的には、その他の元素を少量（例えばＡｌ、Ｎが主元素である場合にＧａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、またはＳｂ等の元素を数％以下）加える等してこの層の組成に軽微な変更を加える場合についてもこの表現に含まれる。その他の層の組成の表現においても、「含む」という文言は、同様の意味を有する。また、含まれる少量元素については上記の具体例に限らない。

例えばＡｌＮ等の窒化物半導体単結晶基板を用いると、基板２の上側に形成する窒化物半導体層との格子定数差が小さくなり、窒化物半導体層を格子整合系で成長させることで転位、特に１つ以上の層を貫通する貫通転位を少なくできる。

また、基板２は、ドナー不純物またはアクセプタ不純物によって、ｎ型またはｐ型にドーピングされてよい。

基板２の作製方法としては、昇華法もしくはＨＶＰＥ法等の気相成長法および液相成長法等の一般的な基板成長法が適用できる。また、基板２の厚さは一例として１００μｍ以上かつ６００μｍ以下であってよい。また、面方位はｃ面（０００１）、ａ面｛１１−２０｝、ｍ面｛１０−１０｝、ｒ面｛０１−１２｝などが挙げられるが、より好ましくはｃ面基板である。

（第１導電型窒化物半導体層）
第１導電型窒化物半導体層３は、導電性を有し、ＡｌおよびＧａを含む窒化物半導体の層である。第１導電型窒化物半導体層３は基板２上に形成される。ここで、例えば「第１導電型窒化物半導体層３は基板２上に形成される」という表現における「上に」という文言は、基板２の上に第１導電型窒化物半導体層３が形成されることを意味するが、基板２と第１導電型窒化物半導体層３との間に別の層がさらに存在する場合もこの表現に含まれる。その他の層同士の関係においても、「上の」という文言は、同様の意味を有する。例えば、電子バリア層５の直上に別の層（例えば組成傾斜層６）を設けて、別の層の直上に第２導電型窒化物半導体層７が形成される場合も、「第２導電型窒化物半導体層７は電子バリア層５上に形成される」という表現に含まれる。

第１導電型窒化物半導体層３が含む窒化物半導体は、例えばＡｌ_xＧａ_(1-x)Ｎ（０＜ｘ＜１）である。深紫外領域のバンドギャップエネルギーに対応する材料を発光層４として形成する場合に、その結晶性を高め、発光効率を向上させることが可能となる。高い発光効率を実現する観点から、第１導電型窒化物半導体層３が含む窒化物半導体は、ＡｌＮおよびＧａＮの混晶であることが好ましい。第１導電型窒化物半導体層３の窒化物半導体には、Ｎの他に、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ以外のＶ族元素、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉ等の不純物が混入していてよいが、不純物元素の種類としてはこの限りではない。

また、第１導電型窒化物半導体層３と第２導電型窒化物半導体層７とは、互いに異なる導電性を有する窒化物半導体の層である。一般に、ｎ型半導体の方がｐ型半導体より結晶性に優れており、発光層４への影響が低い。そのため、第１導電型窒化物半導体層３がｎ型で、第２導電型窒化物半導体層７がｐ型である事が好ましい。

また、第１導電型窒化物半導体層３は、格子緩和の観点から所定範囲の厚さを有することが好ましい。第１導電型窒化物半導体層３の厚さが薄い場合には格子緩和はしないが、抵抗が上昇するため、閾値抵抗の悪化につながる。また第１導電型窒化物半導体層３の厚さが厚い場合には格子緩和し、貫通転位が生じることにより発光強度の低下を招く。所定範囲は、例えば５００ｎｍ以上かつ１０００ｎｍ以下である。また、第１導電型窒化物半導体層３がＡｌ_xＧａ_(1-x)Ｎ（０＜ｘ＜１）を含む場合に、格子緩和の観点から所定範囲のＡｌ組成比を有することが好ましい。所定範囲のＡｌ組成比は０．６以上かつ０．８以下である。

（発光層）
発光層４は、ＡｌおよびＧａを含む窒化物半導体の層である。発光層４は、第１導電型窒化物半導体層３上に形成される。発光層４が含む窒化物半導体は、高い発光効率を実現する観点から例えばＡｌＮ、ＧａＮの混晶を含むことが好ましい。発光層４には、Ｎの他に、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ以外のＶ族元素、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉ等の不純物が混入していてよいが、不純物元素の種類としてはこの限りではない。発光層４は、高い発光効率を実現するために、少なくとも１つの井戸構造を有する。

また、発光素子２０の発光波長を深紫外領域の波長（２８０ｎｍ以下）としたい場合には、発光層４が含む窒化物半導体はＡｌ、ＧａおよびＮを含むことが好ましい。また、発光効率を高める観点から、発光層４は、図２に示すように、量子井戸層４１と、量子障壁層４２と、を周期的に多層化した多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有することが好ましい。つまり、量子井戸層４１は、間に量子障壁層４２を挟んで、複数積層されることが好ましい。以下において、量子井戸層４１と、量子障壁層４２と、をｉ周期積層させるとは、ｉ層の量子井戸層４１を、間に量子障壁層４２を挟んで積層することをいう。ただし、ｉは２以上の整数である。量子井戸層４１は、例えばＡｌ、ＧａおよびＮを含む。また、量子障壁層４２は、ＡｌおよびＮを含む。量子障壁層４２は、量子井戸層４１と同じ元素を含む窒化物半導体の層であってよい。一例として、量子井戸層４１がＡｌ_xＧａ_(1-x)Ｎ（０＜ｘ＜１）を含む場合に、量子障壁層４２はＡｌ_yＧａ_(1-y)Ｎ（０＜ｙ＜１）を含んでよい。ここで、Ａｌ組成比ｘは、Ａｌ組成比ｙと異なる。また、別の例として、量子障壁層４２はＡｌＮを含み得る。

ここで、図２に示されるように、量子井戸層４１は厚さｔ_wを有する。また、量子障壁層４２は厚さｔ_bを有する。また、最も上の、すなわち最も基板２から離れた位置に積層された量子井戸層４１の直上に、電子バリア層５が積層され得る。例えば量子障壁層４２の厚さｔ_bは、電子バリア層５の厚さの１／３倍から１／２倍に設定されてよい。一例として、電子バリア層５の厚さが１８．０ｎｍである場合に、量子障壁層４２の厚さｔ_bは６．０ｎｍであってよい。

（電子バリア層）
電子バリア層５は、ＡｌおよびＮを含む窒化物半導体の層である。電子バリア層５は、発光層４上に形成される。一例として、電子バリア層５は量子障壁層４２と同じ組成であり得る。また、別の例として、量子障壁層４２がＡｌ_yＧａ_(1-y)Ｎ（０＜ｙ＜１）を含む場合に、電子バリア層５は、Ａｌ_qＧａ_(1-q)Ｎ（０＜ｑ＜１）を含んでよい。ここで、Ａｌ組成比ｑは、Ａｌ組成比ｙと異なる。また、さらに別の例として、電子バリア層５は、ＡｌＮを含み得る。

（組成傾斜層）
組成傾斜層６は、Ａｌ_zＧａ_(1-z)Ｎ（０＜ｚ＜１）を含む窒化物半導体の層である。組成傾斜層６は、電子バリア層５と第２導電型窒化物半導体層７との間に形成される。組成傾斜層６は、電子バリア層５から第２導電型窒化物半導体層７に近づくにつれて、Ａｌ組成比ｚが小さくなる。つまり、組成傾斜層６は、積層方向に対して、Ａｌ組成比ｚが傾斜を有するように構成される。組成傾斜層６によって、アクセプタがドープされていなくても、組成傾斜によって生じる内部電解とピエゾ電解により正孔が生じ、キャリア注入の効率を高め、発光強度を向上させるという効果が生じる。

（第２導電型窒化物半導体層）
第２導電型窒化物半導体層７は、第１導電型窒化物半導体層３と異なる導電性を有する窒化物半導体の層である。第２導電型窒化物半導体層７は、電子バリア層５上に形成される。図１の例では、第２導電型窒化物半導体層７は、組成傾斜層６を介して、電子バリア層５上に形成されている。第２導電型窒化物半導体層７が含む窒化物半導体は例えばＧａＮ、ＡｌＮまたはＩｎＮおよび、それらを含む混晶などである。第２導電型窒化物半導体層７の窒化物半導体には、Ｎの他に、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ以外のＶ族元素、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｂｅ等の不純物が混入していてよい。ただし、上記のように、第１導電型窒化物半導体層３の導電性がｎ型で、第２導電型窒化物半導体層７の導電性がｐ型である事が好ましい。

（電極）
紫外線発光素子１は、さらに電極を備えてよい。電極は、ｎ型電極およびｐ型電極の少なくとも１つであり得る。

ｎ型電極は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｒ等の金属、これらの混晶、または、ＩＴＯもしくはＧａ₂Ｏ₃等の導電性酸化物等を用いることができる。また、ｎ型電極は、第１導電型窒化物半導体層３および第２導電型窒化物半導体層７のうち、導電性がｎ型である層とコンタクトするように形成される事が好ましい。

ｐ型電極は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｚｒ等の金属、これらの混晶、または、ＩＴＯもしくはＧａ₂Ｏ₃等の導電性酸化物等を用いることができる。また、ｐ型電極は、第１導電型窒化物半導体層３および第２導電型窒化物半導体層７のうち、導電性がｐ型である層とコンタクトするように形成される事が好ましい。

電極の形成方法として、抵抗加熱蒸着、電子銃蒸着またはスパッタ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。電極は単層であり得る。また、電極は積層であり得る。また、電極は、層の形成後に酸素、窒素または空気雰囲気等で熱処理が行われてもよい。

（紫外線発光素子）
紫外線発光素子１は、例えば、医療・ライフサイエンス分野、環境分野、産業・工業分野、生活・家電分野、農業分野、その他分野の装置に適用可能である。紫外線発光素子１は、薬品または化学物質の合成・分解装置、液体・気体・固体（容器、食品、医療機器等）殺菌装置、半導体等の洗浄装置、フィルム・ガラス・金属等の表面改質装置、半導体・ＦＰＤ・ＰＣＢ・その他電子品製造用の露光装置、印刷・コーティング装置、接着・シール装置、フィルム・パターン・モックアップ等の転写・成形装置、紙幣・傷・血液・化学物質等の測定・検査装置に適用可能である。

液体殺菌装置の例としては、冷蔵庫内の自動製氷装置・製氷皿および貯氷容器・製氷機用の給水タンク、冷凍庫、製氷機、加湿器、除湿器、ウォーターサーバの冷水タンク・温水タンク・流路配管、据置型浄水器、携帯型浄水器、給水器、給湯器、排水処理装置、ディスポーザ、便器の排水トラップ、洗濯機、透析用水殺菌モジュール、腹膜透析のコネクタ殺菌器、災害用貯水システム等が挙げられるが、この限りではない。

気体殺菌装置の例としては、空気清浄器、エアコン、天井扇、床面用または寝具用の掃除機、布団乾燥機、靴乾燥機、洗濯機、衣類乾燥機、室内殺菌灯、保管庫の換気システム、靴箱、タンス等が挙げられるが、この限りではない。

固体殺菌装置（表面殺菌装置を含む）の例としては、真空パック器、ベルトコンベヤ、医科用・歯科用・床屋用・美容院用のハンドツール殺菌装置、歯ブラシ、歯ブラシ入れ、箸箱、化粧ポーチ、排水溝のふた、便器の局部洗浄器、便器フタ等が挙げられるが、この限りではない。

＜製造方法＞
紫外線発光素子１は、基板２上に各層を形成する工程を経て製造される。この工程は、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ：Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）または有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等で行うことができる。

ここで、基板２上に形成された各層のうち窒化物半導体の層は、例えばトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を含むＡｌ原料、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）等を含むＧａ原料、例えばアンモニア（ＮＨ₃）を含むＮ原料を用いて形成することができる。

紫外線発光素子１は、基板２上に形成された各層に対して、不要部分をエッチングによって除去する工程を経て製造される。この工程は、例えば誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）エッチング等で行うことができる。

また、紫外線発光素子１は、電極を形成する工程を経て製造され得る。この工程は、例えば電子線蒸着（ＥＢ）法によって金属を蒸着させる等の種々の方法で行うことができる。

ここで、紫外線発光素子１は、上記の工程を経て各層が形成された基板２をダイシングにより個片へと分割して製造される。紫外線発光素子１のように、製造過程に確率要素を含み得る製品については、一般に、中間物の評価（評価工程）が製造工程に含まれる。すなわち、評価工程における中間物の評価結果に基づいて最終製品の特性を予測し、中間物の選別、工程の選択または追加等が実施され得る。

紫外線発光素子１の製造における中間物は、例えば電極を形成する前の基板２および窒化物半導体積層体１１である。また、製造工程に含まれる評価工程の例としては、基板２と窒化物半導体積層体１１の界面における転位密度の測定がある。転位密度は、例えば断面ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、透過型電子顕微鏡）を用いて観察できる。また、製造工程に含まれる評価工程の別の例としては、基板２および窒化物半導体積層体１１の緩和率の測定がある。緩和率は、例えばＸＲＤ（Ｘ‐ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、Ｘ線回折）を用いて（２０−２４）面における逆格子マッピングを行うことによって測定できる。より詳細にはパナリティカル社製のＸ‘ｐｅｒｔ／ＭＲＤを用いて、管球を４５ｋＶ／４０ｍＡの状態で、二結晶Ｇｅ（２２０）を用いて平行化した線源を使用し、入射ソーラースリットを０．０４°、検出器スリットを１／１６ｍｍにし、基板２の（２０−２４）面ピークに対して軸立を行う。その後に、２θ／ωスキャンを３４°〜３７°までの範囲において、測定間隔０．０２°、積算時間を０．３秒として測定を行い、ωを±１．５°の範囲で０．０５°間隔で変更しながら、２θ／ωスキャンを繰り返す。上記の測定からＱｘおよびＱｙを算出し、基板２に対する緩和率を算出する。

さらに、製造工程に含まれる評価工程のさらに別の例としては、基板２および窒化物半導体積層体１１のそれぞれの厚さ（膜厚）の測定がある。各層の厚さは、基板２に垂直な所定断面を切り出して、この断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察し、ＴＥＭの測長機能を使用することで測定可能である。

この測定方法として、先ず、ＴＥＭを用いて、紫外線発光素子の基板２の主面に垂直な断面を観察する。具体的には、例えば、紫外線発光素子１の基板２の主面に垂直な断面を示すＴＥＭ画像内の２μｍ以上を観察幅とする。そして、この観察幅の範囲で、組成の異なる層にはコントラストが生じる。その界面までの厚さを、幅２００ｎｍの連続する観察領域で観察する。この幅２００ｎｍ幅の観察領域内に含まれる電子障壁層の厚さの平均値を任意に抽出した５サンプルから算出する。

また、発光スペクトルと発光強度については積分球と分光器によって算出される。個片化された紫外光発光素子はプローバーによって電流電圧源に接続される。最大の発光強度が得られる波長をピーク波長とし、そのときの発光強度をピーク発光強度とする。半値幅については、ピーク発光強度の１／２となる強度における波長間隔を波長半値幅とする。ピークが複数存在する場合は、Ｇａｕｓｓｉａｎフィッティングにより定められる波形を用いて上記と同様にピーク波長と発光強度、半値幅を算出する。

＜好ましい形態＞
上記の紫外線発光素子１の製造の工程を踏まえて検討したところ、発明者は、基板２と第１導電型窒化物半導体層とに関する値が所定の関係を満足することによって発光強度の低下を抑制しながら、発光スペクトルの波長ずれに対するロバスト性を高めることができることを見出すに至った。

上記の階層構造を有する紫外線発光素子１は、紫外線発光素子１は、量子井戸層４１の厚さｔ_wが２．５ｎｍ以上かつ８．０ｎｍ以下であることが好ましい。一般に、例えばサファイア基板を用いる発光素子では、量子井戸層４１の厚さｔ_wが２．５ｎｍ未満の薄い多重量子井戸にキャリアを閉じ込めることが発光強度を高めることにつながる。しかし、Ａｌを含む窒化物半導体からなる基板を用いる発光素子では、量子井戸層４１の厚さｔ_wが２．５ｎｍ以上かつ８．０ｎｍ以下の厚さであっても、発光強度が低下しない。また、発光スペクトルの半値幅は、多重量子井戸の厚さが増えると広くなる。したがって、Ａｌを含む窒化物半導体からなる基板２を用いる紫外線発光素子１は、発光強度を低下させずに、発光スペクトルの半値幅を広げることが可能である。

また、紫外線発光素子１は、上記のように多重量子井戸の厚さで調整される発光スペクトルの半値幅を、１０ｎｍ以上かつ１７ｎｍ以下とすることが好ましい。このとき、発光スペクトルの波長ずれに対するロバスト性が向上する。上記半値幅の範囲にあれば、この波長ずれは通常５ｎｍ程度であるところ、例えば、中心波長が５ｎｍずれたとしても、ターゲットとする元の中心波長の光を、ずれなかった場合の６６％以上照射することが可能である。

また、紫外線発光素子１は、基板２と第１導電型窒化物半導体層３との界面における転位密度が１×１０⁶ｃｍ^-3以下であることが、さらに好ましい。上記のように、転位は、基板２において単結晶ＡｌＮ基板を用いると抑制される。転位密度を１×１０⁶ｃｍ^-3以下とすることによって、第１導電型窒化物半導体層３の電気伝導性を高めるとともに、発光層４の発光強度を高めることが可能となる。

上記の実施形態の紫外線発光素子１と同じ層構成を有する、実施例１−８および比較例１−５の紫外線発光素子を作製した。つまり、実施例１−８および比較例１−５の紫外線発光素子は、基板２、第１導電型窒化物半導体層３、発光層４、電子バリア層５、組成傾斜層６および第２導電型窒化物半導体層７を備える。また、実施例１−８および比較例１−５の紫外線発光素子は、ｎ型電極およびｐ型電極を備える。

［実施例１］
厚さが５５０μｍのｃ面ＡｌＮ基板に対して、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）装置を用いて、アニール処理が行われた。次に、ホモエピタキシャル層であるＡｌＮ層が、１１５０℃において、５００ｎｍの厚さで形成された。このとき、Ｖ／ＩＩＩ比は１０００であった。また、真空度は５０ｍｂａｒであった。また、成長レートは１μｍ／ｈｒであった。また、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）が用いられた。また、Ｎ原料としてアンモニア（ＮＨ₃）が用いられた。

上記のように形成されたＡｌＮ層上に第１導電型窒化物半導体層が形成された。第１導電型窒化物半導体層は、Ｓｉをドーパント不純物として用いたｎ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ：７０％）、すなわちＡｌ_0.70Ｇａ_0.30Ｎである。ｎ型ＡｌＧａＮ層は、１０８０℃の温度で、真空度を５０ｍｂａｒに設定し、Ｖ／ＩＩＩ比を４０００とした条件で５００ｎｍの厚さで成膜された。このときの成長レートは０．３μｍ／ｈｒであった。また、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）が用いられた。また、Ｇａ原料としてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）が用いられた。また、Ｎ原料としてアンモニア（ＮＨ₃）が用いられた。また、Ｓｉ原料としてモノシラン（ＳｉＨ₄）が用いられた。

上記のように形成されたｎ型ＡｌＧａＮ層上に発光層が形成された。発光層は、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが３．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。発光層は、真空度を５０ｍｂａｒに設定し、Ｖ／ＩＩＩ比を４０００とした条件で製膜された。このときの量子井戸層の成長レートは０．１２μｍ／ｈｒであった。また、量子障壁層の成長レートは０．１μｍ／ｈｒであった。

上記のように形成された発光層上に組成傾斜層が成膜された。組成傾斜層は、Ａｌ_zＧａ_(1-z)Ｎで、ｚの範囲を０．２から０．７５とする。組成傾斜層は、基板側すなわち電子バリア層と接する部分でｚが最大値０．７５をとり、第２導電型窒化物半導体層に向かってｚの値が小さくなり、第２導電型窒化物半導体層と接する部分でｚが最小値０．２をとる。また、組成傾斜層上に第２導電型窒化物半導体層が成膜された。第２導電型窒化物半導体層は、ｐ型ＧａＮ層である。このように、ＡｌＮ基板上に、窒化物半導体積層体が形成された。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁶ｃｍ^-3未満であった。

また、得られた窒化物半導体積層体をドライエッチングすることによって、ｎ型ＡｌＧａＮ層の一部が露出した。露出したｎ型ＡｌＧａＮ層上に、Ｔｉ、Ａｌ、ＮｉおよびＡｕを含む合金電極（ｎ型電極に相当）が形成された。また、ｐ型ＧａＮ層（第２導電型窒化物半導体層）上に、ＮｉおよびＡｕを含む合金電極（ｐ型電極に相当）が形成された。ＡｌＮ基板を、厚さが１００μｍになるように研削した後に、ダイシングにより紫外線発光素子の個片へと分割した。得られた紫外線発光素子を、積分球及び分光器を用いた測定系において、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は６．５Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が４０ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は１０．５ｎｍであった。

［実施例２］
発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが４．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。それ以外については実施例１と同じ条件を用いて、実施例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁶ｃｍ^-3未満であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は６．５Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が５５ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は１２ｎｍであった。

［実施例３］
発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが４．５ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。それ以外については実施例１と同じ条件を用いて、実施例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁶ｃｍ^-3未満であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は６．５Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が６０ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は１３ｎｍであった。

［実施例４］
発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが５．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。それ以外については実施例１と同じ条件を用いて、実施例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁶ｃｍ^-3未満であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は６．５Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が６５ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は１３．５ｎｍであった。

［実施例５］
発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。それ以外については実施例１と同じ条件を用いて、実施例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁶ｃｍ^-3未満であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は６．５Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が６０ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は１４ｎｍであった。

［実施例６］
発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが７．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。それ以外については実施例１と同じ条件を用いて、実施例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁶ｃｍ^-3未満であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は６．５Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が４５ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は１５．５ｎｍであった。

［実施例７］
発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが２．５ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。それ以外については実施例１と同じ条件を用いて、実施例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁶ｃｍ^-3未満であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は７．２Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が２５ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は１０ｎｍであった。

［実施例８］
発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが８．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。それ以外については実施例１と同じ条件を用いて、実施例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁶ｃｍ^-3未満であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は６．５Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が２７ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は１７ｎｍであった。

［比較例１］
厚さが４５０μｍのｃ面サファイア基板に対して、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、アニール処理が行われた。次に、ＡｌＮ層が、１２００℃において、２０００ｎｍの厚さで形成された。このとき、Ｖ／ＩＩＩ比は１００であった。また、真空度は５０ｍｂａｒであった。また、成長レートは１μｍ／ｈｒであった。また、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）が用いられた。また、Ｎ原料としてアンモニア（ＮＨ₃）が用いられた。

上記のように形成されたＡｌＮ／サファイア基板上に、実施例１と同様の構造が形成された。発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが０．５ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。基板と発光層以外については実施例１と同じ条件を用いて、実施例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁹ｃｍ^-3であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は７．２Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が３．３ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は９ｎｍであった。

［比較例２］
発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが１．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。それ以外については比較例１と同じ条件を用いて、比較例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁹ｃｍ^-3であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は７．２Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が４ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は９ｎｍであった。
［比較例３］
発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが１．５ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。それ以外については比較例１と同じ条件を用いて、比較例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁹ｃｍ^-3であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は７．２Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が５．５ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は９ｎｍであった。

［比較例４］
発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが２．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。それ以外については比較例１と同じ条件を用いて、比較例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁹ｃｍ^-3であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は７．２Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が５ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は９．６ｎｍであった。

［比較例５］
発光層の形成において、量子井戸層と、量子障壁層と、を５周期積層させた。ここで、１つの量子井戸層は、厚さが２．５ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：５５％）、すなわちＡｌ_0.55Ｇａ_0.45Ｎを含む。１つの量子障壁層は、厚さが６．０ｎｍで、ＡｌＧａＮ（Ａｌ：７５％）、すなわちＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ｎを含む。それ以外については比較例１と同じ条件を用いて、比較例１と同じ方法によって紫外線発光素子が得られた。

上記のように形成された窒化物半導体積層体を、断面ＴＥＭを用いて観察したところ、ＡｌＮ層（基板）とｎ型ＡｌＧａＮ層（第１導電型窒化物半導体層）との界面の転位密度は１×１０⁹ｃｍ^-3であった。

また、得られた紫外線発光素子を、電流５００ｍＡで駆動させたところ、駆動電圧は７．２Ｖ、ピーク波長２６５ｎｍにおける発光強度が３．５ｍＷであった。また、発光スペクトル半値幅は１０．２ｎｍであった。

実施例１−８および比較例１−５の紫外線発光素子について、上記の製造条件および評価の結果を下記の表１にまとめて示す。

実施例１−８の紫外線発光素子は、Ａｌを含む窒化物半導体からなる基板（ＡｌＮ基板）を備え、量子井戸層の厚さが２．５ｎｍ以上かつ８．０ｎｍ以下であり、発光スペクトルの半値幅が１０ｎｍ以上かつ１７ｎｍ以下である。実施例１−８の紫外線発光素子は、発光強度が２５ｍＷ以上と高く、多重量子井戸構造の厚さが大きくても発光強度の低下を抑制している。そして、実施例１−８の紫外線発光素子は、１０ｎｍ以上という大きな半値幅を有しているため、発光スペクトルの波長ずれに対するロバスト性を高めることができる。図３に示すように、実施例１−８の紫外線発光素子の中心波長が第１の波長λ₁であるように設計される場合に、例えば製造誤差等によって、中心波長が第２の波長λ₂にずれることがある。このとき、実施例１−８の紫外線発光素子は、大きな半値幅を有しているため、もとの中心波長である第１の波長λ₁を含み得る。また、実施例１−８の紫外線発光素子は、基板と第１導電型窒化物半導体層との界面における転位密度が１×１０⁶ｃｍ^-3より小さい。

比較例１−４の紫外線発光素子は、量子井戸層の厚さが２．５ｎｍよりも小さく、発光スペクトルの半値幅も１０ｎｍより小さい。比較例１−４の紫外線発光素子は、実施例１−８に比べて半値幅が小さいため、図４に示すように例えば製造誤差等によって中心波長が第２の波長λ₂にずれた場合に、もとの中心波長である第１の波長λ₁を含まないおそれがある。また、比較例１−５の紫外線発光素子は、ＡｌＮ層が形成されたサファイア基板を用いる。すなわち、比較例１−５の紫外線発光素子の基板はＡｌＮ基板と異なる。例えば、比較例５は、量子井戸層の厚さが２．５ｎｍで、発光スペクトルの半値幅が１０．２ｎｍで波長ずれに対するロバスト性が他の比較例よりも高いが、基板がＡｌＮ基板ではなく、転位密度が１×１０⁶ｃｍ^-3以上となっており、発光強度が３．５ｍＷと低い。比較例１−５の発光強度は３．３〜５．５ｍＷの範囲であって、実施例１−８の紫外線発光素子の発光強度（２５ｍＷ以上）に及ばない。以上の比較から明らかなように、実施例１−８の紫外線発光素子は、発光強度の低下を抑制しながら、発光スペクトルの波長ずれに対するロバスト性を高めることができる。

ここで、実施例１−６の紫外線発光素子は、量子井戸層の厚さが３．０ｎｍ以上かつ７．０ｎｍ以下であり、発光スペクトルの半値幅が１０．５ｎｍ以上かつ１５．５ｎｍ以下である。実施例１−６の紫外線発光素子は、発光強度が４０ｍＷ以上とさらに高い。そして、実施例１−６の紫外線発光素子は、１０．５ｎｍ以上という大きな半値幅を有しているため、発光スペクトルの波長ずれに対するロバスト性をさらに高めることができる。

ここで、実施例２−５の紫外線発光素子は、量子井戸層の厚さが４．０ｎｍ以上かつ６．０ｎｍ以下であり、発光スペクトルの半値幅が１２ｎｍ以上かつ１４ｎｍ以下である。実施例２−５の紫外線発光素子は、発光強度が５５ｍＷ以上とさらに高い。そして、実施例２−５の紫外線発光素子は、１２ｎｍ以上という大きな半値幅を有しているため、発光スペクトルの波長ずれに対するロバスト性をさらに高めることができる。

また、実施例３−５の紫外線発光素子は、量子井戸層の厚さが４．５ｎｍ以上かつ６．０ｎｍ以下であり、発光スペクトルの半値幅が１３ｎｍ以上かつ１４ｎｍ以下である。実施例３−５の紫外線発光素子は、発光強度が６０ｍＷ以上とさらに高い。そして、実施例３−５の紫外線発光素子は、１３ｎｍ以上という大きな半値幅を有しているため、発光スペクトルの波長ずれに対するロバスト性をさらに高めることができる。

（その他）
本開示は、以上に記載した実施形態および変形例に限定されうるものではない。当業者の知識に基づいて各実施形態に設計の変更等を加えることが可能であり、そのような変更等を加えた態様は本開示の範囲に含まれる。

１ 紫外線発光素子
２ 基板
３ 第１導電型窒化物半導体層
４ 発光層
５ 電子バリア層
６ 組成傾斜層
７ 第２導電型窒化物半導体層
４１ 量子井戸層
４２ 量子障壁層
１１ 窒化物半導体積層体

Claims (9)

1. Ａｌを含む窒化物半導体からなる基板と、
   前記基板上に形成され、導電性を有し、ＡｌおよびＧａを含む第１導電型窒化物半導体層と、
   前記第１導電型窒化物半導体層上に形成され、Ａｌ、ＧａおよびＮを含む量子井戸層を複数積層した多重量子井戸構造を有する発光層と、
   前記発光層上に形成され、ＡｌおよびＮを含む電子バリア層と、
   前記電子バリア層上に形成され、前記第１導電型窒化物半導体層と異なる導電性を有する第２導電型窒化物半導体層と、を備え、
   前記量子井戸層の厚さは、２．５ｎｍ以上かつ８．０ｎｍ以下であり、
   発光スペクトルの半値幅は、１０ｎｍ以上かつ１７ｎｍ以下である、
   紫外線発光素子。
2. 前記基板と前記第１導電型窒化物半導体層との界面における転位密度は、１×１０⁶ｃｍ^-3より小さい、請求項１に記載の紫外線発光素子。
3. 前記量子井戸層の厚さは、３．０ｎｍ以上かつ７．０ｎｍ以下であり、
   前記発光スペクトルの半値幅は、１０．５ｎｍ以上かつ１５．５ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の紫外線発光素子。
4. 前記量子井戸層の厚さは、４．０ｎｍ以上かつ６．０ｎｍ以下であり、
   前記発光スペクトルの半値幅は、１２ｎｍ以上かつ１４ｎｍ以下である、請求項３に記載の紫外線発光素子。
5. 前記量子井戸層の厚さは、４．５ｎｍ以上かつ６．０ｎｍ以下であり、
   前記発光スペクトルの半値幅は、１３ｎｍ以上かつ１４ｎｍ以下である、請求項４に記載の紫外線発光素子。
6. 前記第１導電型窒化物半導体層は、５００ｎｍ以上かつ１０００ｎｍ以下の厚さを有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の紫外線発光素子。
7. 前記第１導電型窒化物半導体層は、０．６以上かつ０．８以下のＡｌ組成比を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の紫外線発光素子。
8. 前記電子バリア層と前記第２導電型窒化物半導体層との間に、Ａｌ_zＧａ_(1-z)Ｎ（０＜ｚ＜１）を含む組成傾斜層を備え、
   前記組成傾斜層は、前記電子バリア層から前記第２導電型窒化物半導体層に近づくにつれて、Ａｌ組成比ｚが小さくなる、請求項１から７のいずれか一項に記載の紫外線発光素子。
9. 前記第１導電型窒化物半導体層はｎ型の導電性を有し、
   前記第２導電型窒化物半導体層はｐ型の導電性を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の紫外線発光素子。

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