JP2000022203A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 キャリアの高密度注入時における井戸層から
の電子のオーバーフローを防止することにより，発光効
率が高く温度変動に対して安定した特性を有する発光ダ
イオードを提供する。 【解決手段】 ｎ形ＩｎＰ基板１１の上面には，ＩｎＧ
ａＡｌＡｓ光ガイド層３１が形成されており，さらに，
その上面には，ＩｎＧａＡｓ井戸層３２，ＩｎＧａＡｌ
Ａｓ障壁層３３が順に積層されている。ＩｎＧａＡｓ井
戸層における正孔の第１量子準位とＩｎＧａＡｓＰ障壁
層における価電子帯のトップとのエネルギー差は，約１
０７ｍｅＶとされ，ＩｎＧａＡｓ井戸層における電子の
第１量子準位とＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層における伝導帯
のボトムとのエネルギー差は，約１８６ｍｅＶとされ
る。
の電子のオーバーフローを防止することにより，発光効
率が高く温度変動に対して安定した特性を有する発光ダ
イオードを提供する。 【解決手段】 ｎ形ＩｎＰ基板１１の上面には，ＩｎＧ
ａＡｌＡｓ光ガイド層３１が形成されており，さらに，
その上面には，ＩｎＧａＡｓ井戸層３２，ＩｎＧａＡｌ
Ａｓ障壁層３３が順に積層されている。ＩｎＧａＡｓ井
戸層における正孔の第１量子準位とＩｎＧａＡｓＰ障壁
層における価電子帯のトップとのエネルギー差は，約１
０７ｍｅＶとされ，ＩｎＧａＡｓ井戸層における電子の
第１量子準位とＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層における伝導帯
のボトムとのエネルギー差は，約１８６ｍｅＶとされ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，発光ダイオード
にかかり，特に光通信装置等に用いることが可能な量子
井戸型構造を有する発光ダイオードに関するものであ
る。
にかかり，特に光通信装置等に用いることが可能な量子
井戸型構造を有する発光ダイオードに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来，吸収領域を内部に有する端面放射
型発光ダイオードの発光層には，”Ｊａｐａｎ Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖ
ｏｌ．３３（１９９４）ｐｐ．６５８４−６５８５，Ｐ
ａｒｔ１，Ｎｏ．１２Ａ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９９
４”に開示されているように，量子井戸型構造が用いら
れていた。
型発光ダイオードの発光層には，”Ｊａｐａｎ Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖ
ｏｌ．３３（１９９４）ｐｐ．６５８４−６５８５，Ｐ
ａｒｔ１，Ｎｏ．１２Ａ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９９
４”に開示されているように，量子井戸型構造が用いら
れていた。
【０００３】かかる従来の端面放射型発光ダイオードの
発光層における障壁層には，上記文献の第６５８４項Ｆ
ｉｇ．１に示されているように，ＩｎＧａＡｓＰが採用
されていた。発光ダイオードの発光層に量子井戸型構造
を応用した場合，発光ダイオードの光出力の温度依存
性，ピーク波長の温度によるシフト量等は，２次元に量
子化されたキャリアの閉じ込め効果により，ダブルヘテ
ロ構造を採用した場合と比較して低減されることにな
る。
発光層における障壁層には，上記文献の第６５８４項Ｆ
ｉｇ．１に示されているように，ＩｎＧａＡｓＰが採用
されていた。発光ダイオードの発光層に量子井戸型構造
を応用した場合，発光ダイオードの光出力の温度依存
性，ピーク波長の温度によるシフト量等は，２次元に量
子化されたキャリアの閉じ込め効果により，ダブルヘテ
ロ構造を採用した場合と比較して低減されることにな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，ＩｎＧ
ａＡｓＰを障壁層とする量子井戸型構造では，図４に示
すように，井戸層４１における正孔の第１量子準位Ｅ１
ｈと障壁層４３における価電子帯ＶＢのトップとのエネ
ルギー差δＥｖは大きくなり，井戸層４１における電子
の第１量子準位Ｅ１ｅと障壁層４３における伝導帯ＣＢ
のボトムとのエネルギー差δＥｃは小さくなる。エネル
ギー差δＥｖおよびエネルギー差δＥｃは，結晶材料固
有の電気親和力に起因するバンド端エネルギーの不連続
によって定まり，例えば，井戸層４１としてＩｎＧａＡ
ｓを用い，障壁層４３としてＩｎＧａＡｓＰ（組成波長
１．２μｍ）を用いた場合，エネルギー差δＥｖは約１
９４ｍｅＶとなり，エネルギー差δＥｃは約１０１ｍｅ
Ｖとなる。
ａＡｓＰを障壁層とする量子井戸型構造では，図４に示
すように，井戸層４１における正孔の第１量子準位Ｅ１
ｈと障壁層４３における価電子帯ＶＢのトップとのエネ
ルギー差δＥｖは大きくなり，井戸層４１における電子
の第１量子準位Ｅ１ｅと障壁層４３における伝導帯ＣＢ
のボトムとのエネルギー差δＥｃは小さくなる。エネル
ギー差δＥｖおよびエネルギー差δＥｃは，結晶材料固
有の電気親和力に起因するバンド端エネルギーの不連続
によって定まり，例えば，井戸層４１としてＩｎＧａＡ
ｓを用い，障壁層４３としてＩｎＧａＡｓＰ（組成波長
１．２μｍ）を用いた場合，エネルギー差δＥｖは約１
９４ｍｅＶとなり，エネルギー差δＥｃは約１０１ｍｅ
Ｖとなる。
【０００５】このように，エネルギー差δＥｖが大き
く，逆にエネルギー差δＥｃが小さい量子井戸型構造を
有する発光ダイオードには，以下に示す解決すべき課題
があった。
く，逆にエネルギー差δＥｃが小さい量子井戸型構造を
有する発光ダイオードには，以下に示す解決すべき課題
があった。
【０００６】（１） エネルギー差δＥｃが小さいた
め，電子を高密度注入した場合，井戸層４１からの電子
のオーバーフロー現象が起きていた。特に，デバイスの
温度上昇に伴いオーバーフローする電子の数が増加し，
結果的に発光効率の低下につながっていた。
め，電子を高密度注入した場合，井戸層４１からの電子
のオーバーフロー現象が起きていた。特に，デバイスの
温度上昇に伴いオーバーフローする電子の数が増加し，
結果的に発光効率の低下につながっていた。
【０００７】（２） 上記（１）に関連して，電子のオ
バーフロー量を低減させる目的で井戸層４１の数を増加
させた場合，エネルギー差δＥｖの大きさに起因して全
ての井戸層４１に対して正孔が均一に注入されなくな
り，発光効果が低下する問題が顕在化していた。
バーフロー量を低減させる目的で井戸層４１の数を増加
させた場合，エネルギー差δＥｖの大きさに起因して全
ての井戸層４１に対して正孔が均一に注入されなくな
り，発光効果が低下する問題が顕在化していた。
【０００８】本発明は，上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり，その目的は，キャリアの高密度注入
時における井戸層からの電子のオーバーフローを防止す
ることにより，発光効率が高く温度変動に対して安定し
た特性を有する発光ダイオードを提供することにある。
されたものであり，その目的は，キャリアの高密度注入
時における井戸層からの電子のオーバーフローを防止す
ることにより，発光効率が高く温度変動に対して安定し
た特性を有する発光ダイオードを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，井戸層と障壁層が単数または複数積層されて成る量
子井戸型構造層を有する発光ダイオードが提供される。
そして，この発光ダイオードは，請求項１に記載のよう
に，井戸層がＩｎＧａＡｓによって形成され，障壁層が
ＩｎＧａＡｌＡｓによって形成されることを特徴として
いる。かかる構成によれば，井戸層における正孔の第１
量子準位と障壁層における価電子帯のトップとのエネル
ギー差δＥｖを縮小させることが可能となり，逆に，井
戸層における電子の第１量子準位と障壁層における伝導
帯のボトムとのエネルギー差δＥｃを増大させることが
可能となる。そして，請求項２に記載のように，エネル
ギー差δＥｖをエネルギー差δＥｃより小さくすれば，
井戸層に注入される電子のオーバーフローが防止され，
併せて井戸層に対して正孔が均一に注入されることにな
る。
に，井戸層と障壁層が単数または複数積層されて成る量
子井戸型構造層を有する発光ダイオードが提供される。
そして，この発光ダイオードは，請求項１に記載のよう
に，井戸層がＩｎＧａＡｓによって形成され，障壁層が
ＩｎＧａＡｌＡｓによって形成されることを特徴として
いる。かかる構成によれば，井戸層における正孔の第１
量子準位と障壁層における価電子帯のトップとのエネル
ギー差δＥｖを縮小させることが可能となり，逆に，井
戸層における電子の第１量子準位と障壁層における伝導
帯のボトムとのエネルギー差δＥｃを増大させることが
可能となる。そして，請求項２に記載のように，エネル
ギー差δＥｖをエネルギー差δＥｃより小さくすれば，
井戸層に注入される電子のオーバーフローが防止され，
併せて井戸層に対して正孔が均一に注入されることにな
る。
【００１０】また，請求項３に記載のように，井戸層を
ＩｎＧａＡｓＰによって形成し，障壁層をＩｎＧａＡｌ
Ａｓによって形成するようにしてもよい。そして，請求
項４に記載のように，井戸層における正孔の第１量子準
位と障壁層における価電子帯のトップとのエネルギー差
を，井戸層における電子の第１量子準位と障壁層におけ
る伝導帯のボトムとのエネルギー差より小さくすれば，
特に，複数の井戸層に対して正孔を均一に注入すること
が可能となる。
ＩｎＧａＡｓＰによって形成し，障壁層をＩｎＧａＡｌ
Ａｓによって形成するようにしてもよい。そして，請求
項４に記載のように，井戸層における正孔の第１量子準
位と障壁層における価電子帯のトップとのエネルギー差
を，井戸層における電子の第１量子準位と障壁層におけ
る伝導帯のボトムとのエネルギー差より小さくすれば，
特に，複数の井戸層に対して正孔を均一に注入すること
が可能となる。
【００１１】また，請求項５に記載のように，井戸層を
ＩｎＧａＡｌＡｓによって形成し，障壁層をＩｎＧａＡ
ｌＡｓによって形成するようにしてもよい。そして，請
求項６に記載のように，井戸層における正孔の第１量子
準位と障壁層における価電子帯のトップとのエネルギー
差を，井戸層における電子の第１量子準位と障壁層にお
ける伝導帯のボトムとのエネルギー差より小さくすれ
ば，特に，複数の井戸層に対して正孔を均一に注入する
ことが可能となる。
ＩｎＧａＡｌＡｓによって形成し，障壁層をＩｎＧａＡ
ｌＡｓによって形成するようにしてもよい。そして，請
求項６に記載のように，井戸層における正孔の第１量子
準位と障壁層における価電子帯のトップとのエネルギー
差を，井戸層における電子の第１量子準位と障壁層にお
ける伝導帯のボトムとのエネルギー差より小さくすれ
ば，特に，複数の井戸層に対して正孔を均一に注入する
ことが可能となる。
【００１２】さらに，請求項７に記載のように，量子井
戸型構造層から射出される光の波長を１．３μｍ〜１．
６５μｍとすれば，一般的に赤外光が用いられる光通信
装置等について当該発光ダイオードを適用することが可
能となる。
戸型構造層から射出される光の波長を１．３μｍ〜１．
６５μｍとすれば，一般的に赤外光が用いられる光通信
装置等について当該発光ダイオードを適用することが可
能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら，
本発明にかかる発光ダイオードの好適な実施の形態につ
いて詳細に説明する。なお，以下の説明において，略同
一の機能および構成を有する構成要素については，同一
符号を付することにより，重複説明を省略することにす
る。
本発明にかかる発光ダイオードの好適な実施の形態につ
いて詳細に説明する。なお，以下の説明において，略同
一の機能および構成を有する構成要素については，同一
符号を付することにより，重複説明を省略することにす
る。
【００１４】本発明の実施の形態にかかる多重量子井戸
型発光ダイオード１の構造を図１に示す。以下，製造工
程に従ってこの多重量子井戸型発光ダイオード１の構造
を詳細に説明する。
型発光ダイオード１の構造を図１に示す。以下，製造工
程に従ってこの多重量子井戸型発光ダイオード１の構造
を詳細に説明する。
【００１５】ｎ形ＩｎＰ基板１１の表面に多重量子井戸
型構造層１２を形成し，さらに，ｐ形ＩｎＰクラッド層
１３（厚さ０．５μｍ），ｎ形ＩｎＰブロック層１４
（厚さ０．５μｍ）を順に形成する。次に，リソグラフ
ィ法によって，結晶面＜０１１＞方向にエッチングマス
クを形成し，例えば，塩酸とリン酸の混合液を用いてｎ
形ＩｎＰブロック層１４の一部を除去し矩形溝Ｇを形成
する。この矩形溝Ｇを形成した後，ｐ形ＩｎＰクラッド
層１５（厚さ１．５μｍ）とｐ形ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層１６（厚さ０．５μｍ）を形成する。さらに，ｐ形
ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６の表面にＡｕＺｎコンタ
クト電極１７とボンディング電極１８を順に形成する。
その後，ｎ形ＩｎＰ基板１１を研磨し，裏面にＡｕＧｅ
Ｎｉコンタクト電極１９とボンディング電極２０を順に
形成する。以上の工程の後，劈開法によりチップ化さ
れ，続くパッケージング工程において素子化される。
型構造層１２を形成し，さらに，ｐ形ＩｎＰクラッド層
１３（厚さ０．５μｍ），ｎ形ＩｎＰブロック層１４
（厚さ０．５μｍ）を順に形成する。次に，リソグラフ
ィ法によって，結晶面＜０１１＞方向にエッチングマス
クを形成し，例えば，塩酸とリン酸の混合液を用いてｎ
形ＩｎＰブロック層１４の一部を除去し矩形溝Ｇを形成
する。この矩形溝Ｇを形成した後，ｐ形ＩｎＰクラッド
層１５（厚さ１．５μｍ）とｐ形ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層１６（厚さ０．５μｍ）を形成する。さらに，ｐ形
ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６の表面にＡｕＺｎコンタ
クト電極１７とボンディング電極１８を順に形成する。
その後，ｎ形ＩｎＰ基板１１を研磨し，裏面にＡｕＧｅ
Ｎｉコンタクト電極１９とボンディング電極２０を順に
形成する。以上の工程の後，劈開法によりチップ化さ
れ，続くパッケージング工程において素子化される。
【００１６】この多重量子井戸型発光ダイオード１にお
けるｎ形ＩｎＰブロック層１４は，ｐ形ＩｎＰクラッド
層１３とｐ形ＩｎＰクラッド層１５の間に位置し，図１
の上下方向にｐｎｐ接合を形成するものである。かかる
構造によって，ボンディング電極１８とボンディング電
極２０に対して所定の電圧が印加された場合であっても
ｎ形ＩｎＰブロック層１４に覆われた範囲の多重量子井
戸型構造層１２には電流が流れず，キャリアの再結合に
よる発光現象はみられない。ところで，ｎ形ＩｎＰブロ
ック層１４には，上述のように矩形溝Ｇが形成されてお
り，この領域についてはｐｎｐ接合が形成されないた
め，ボンディング電極１８とボンディング電極２０に印
加される所定の電圧によって矩形溝Ｇの領域に電流が流
れることになる。すなわち，矩形溝Ｇによってキャリア
が再結合する領域としての発光領域ＥＲが創出されるこ
とになる。そして，多重量子井戸型発光ダイオード１
は，矩形溝Ｇの大きさを制御することによって，光出射
端面２１を所定の面積に調節される。例えば，多重量子
井戸型発光ダイオード１を光通信用として用いる場合，
光出射端面２１のサイズを光ファイバの径に応じて１０
μｍ以下とすれば，光ファイバとの結合効率が向上する
ことになる。
けるｎ形ＩｎＰブロック層１４は，ｐ形ＩｎＰクラッド
層１３とｐ形ＩｎＰクラッド層１５の間に位置し，図１
の上下方向にｐｎｐ接合を形成するものである。かかる
構造によって，ボンディング電極１８とボンディング電
極２０に対して所定の電圧が印加された場合であっても
ｎ形ＩｎＰブロック層１４に覆われた範囲の多重量子井
戸型構造層１２には電流が流れず，キャリアの再結合に
よる発光現象はみられない。ところで，ｎ形ＩｎＰブロ
ック層１４には，上述のように矩形溝Ｇが形成されてお
り，この領域についてはｐｎｐ接合が形成されないた
め，ボンディング電極１８とボンディング電極２０に印
加される所定の電圧によって矩形溝Ｇの領域に電流が流
れることになる。すなわち，矩形溝Ｇによってキャリア
が再結合する領域としての発光領域ＥＲが創出されるこ
とになる。そして，多重量子井戸型発光ダイオード１
は，矩形溝Ｇの大きさを制御することによって，光出射
端面２１を所定の面積に調節される。例えば，多重量子
井戸型発光ダイオード１を光通信用として用いる場合，
光出射端面２１のサイズを光ファイバの径に応じて１０
μｍ以下とすれば，光ファイバとの結合効率が向上する
ことになる。
【００１７】また，矩形溝Ｇは，多重量子井戸型発光ダ
イオード１のストライプ方向にｎ形ＩｎＰブロック層１
４が残るように形成されている。これによって，図１に
示すように，矩形溝Ｇのストライプ方向には，発光領域
ＥＲで生成された光であって光出射端面２１と反対方向
へ進行する光を吸収するための光吸収領域ＡＲが形成さ
れることになる。この光吸収領域ＡＲは，多重量子井戸
型発光ダイオード１の素子内部におけるレーザ発振の防
止に寄与するものである。なお，矩形溝Ｇは，エッチン
グ条件によって台形溝となる場合もあるが，機能面では
略同一である。
イオード１のストライプ方向にｎ形ＩｎＰブロック層１
４が残るように形成されている。これによって，図１に
示すように，矩形溝Ｇのストライプ方向には，発光領域
ＥＲで生成された光であって光出射端面２１と反対方向
へ進行する光を吸収するための光吸収領域ＡＲが形成さ
れることになる。この光吸収領域ＡＲは，多重量子井戸
型発光ダイオード１の素子内部におけるレーザ発振の防
止に寄与するものである。なお，矩形溝Ｇは，エッチン
グ条件によって台形溝となる場合もあるが，機能面では
略同一である。
【００１８】次に，本発明の実施の形態にかかる多重量
子井戸型発光ダイオード１において最も特徴的な多重量
子井戸型構造層１２について図２を用いて説明する。図
２は，図１に示した多重量子井戸型構造層１２を拡大し
て示すものである。
子井戸型発光ダイオード１において最も特徴的な多重量
子井戸型構造層１２について図２を用いて説明する。図
２は，図１に示した多重量子井戸型構造層１２を拡大し
て示すものである。
【００１９】ｎ形ＩｎＰ基板１１の上面には，ＩｎＧａ
ＡｌＡｓ光ガイド層３１(組成波長１．２μｍ，厚さ１
０ｎｍ）が形成されており，さらに，その上面には，Ｉ
ｎＧａＡｓ井戸層３２（厚さ７ｎｍ），ＩｎＧａＡｌＡ
ｓ障壁層３３（厚さ１０ｎｍ）が順に積層されている。
ここで，ＩｎＧａＡｓ井戸層３２およびＩｎＧａＡｌＡ
ｓ障壁層３３は，必要とされる発光量に応じて３〜３０
段に積層される。そして，最上部にＩｎＧａＡｌＡｓ光
ガイド層３１が積層され，多重量子井戸型構造層１２が
形成されることになる。
ＡｌＡｓ光ガイド層３１(組成波長１．２μｍ，厚さ１
０ｎｍ）が形成されており，さらに，その上面には，Ｉ
ｎＧａＡｓ井戸層３２（厚さ７ｎｍ），ＩｎＧａＡｌＡ
ｓ障壁層３３（厚さ１０ｎｍ）が順に積層されている。
ここで，ＩｎＧａＡｓ井戸層３２およびＩｎＧａＡｌＡ
ｓ障壁層３３は，必要とされる発光量に応じて３〜３０
段に積層される。そして，最上部にＩｎＧａＡｌＡｓ光
ガイド層３１が積層され，多重量子井戸型構造層１２が
形成されることになる。
【００２０】次に多重量子井戸型構造層１２のエネルギ
ー帯を図３に示す。ＩｎＧａＡｓ井戸層３２における正
孔の第１量子準位Ｅ１ｈとＩｎＧａＡｓＰ障壁層３３に
おける価電子帯ＶＢのトップとのエネルギー差δＥｖ
は，約１０７ｍｅＶとされ，ＩｎＧａＡｓ井戸層３２に
おける電子の第１量子準位Ｅ１ｅとＩｎＧａＡｌＡｓ障
壁層３３における伝導帯ＣＢのボトムとのエネルギー差
δＥｃは，約１８６ｍｅＶとされる。
ー帯を図３に示す。ＩｎＧａＡｓ井戸層３２における正
孔の第１量子準位Ｅ１ｈとＩｎＧａＡｓＰ障壁層３３に
おける価電子帯ＶＢのトップとのエネルギー差δＥｖ
は，約１０７ｍｅＶとされ，ＩｎＧａＡｓ井戸層３２に
おける電子の第１量子準位Ｅ１ｅとＩｎＧａＡｌＡｓ障
壁層３３における伝導帯ＣＢのボトムとのエネルギー差
δＥｃは，約１８６ｍｅＶとされる。
【００２１】以上のようにＩｎＧａＡｓ井戸層３２およ
びＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層３３からなる多重量子井戸型
構造層１２を備えた本発明の実施の形態にかかる多重量
子井戸型発光ダイオード１によれば，電子の第１量子準
位Ｅ１ｅとＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層３３における伝導帯
ＣＢのボトムとのエネルギー差δＥｃは十分に大きく，
逆に，正孔（ヘビー・ホール）の第１量子準位Ｅ１ｈと
ＩｎＧａＡｓ井戸層３２における価電子帯ＶＢのトップ
とのエネルギー差δＥｖは小さくなる。これによって高
密度注入される電子のＩｎＧａＡｓ井戸層３２からのオ
ーバーフローを防止することが可能となるとともに，ま
た，ＩｎＧａＡｓ井戸層３２の数を増加させた場合であ
ってもかかるＩｎＧａＡｓ井戸層３２に対して正孔を均
一に注入させることが可能となる。したがって，多重量
子井戸型発光ダイオード１は，温度特性に優れ，安定し
た動作が確保された光デバイスとなる。
びＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層３３からなる多重量子井戸型
構造層１２を備えた本発明の実施の形態にかかる多重量
子井戸型発光ダイオード１によれば，電子の第１量子準
位Ｅ１ｅとＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層３３における伝導帯
ＣＢのボトムとのエネルギー差δＥｃは十分に大きく，
逆に，正孔（ヘビー・ホール）の第１量子準位Ｅ１ｈと
ＩｎＧａＡｓ井戸層３２における価電子帯ＶＢのトップ
とのエネルギー差δＥｖは小さくなる。これによって高
密度注入される電子のＩｎＧａＡｓ井戸層３２からのオ
ーバーフローを防止することが可能となるとともに，ま
た，ＩｎＧａＡｓ井戸層３２の数を増加させた場合であ
ってもかかるＩｎＧａＡｓ井戸層３２に対して正孔を均
一に注入させることが可能となる。したがって，多重量
子井戸型発光ダイオード１は，温度特性に優れ，安定し
た動作が確保された光デバイスとなる。
【００２２】以上の実施の形態にかかる多重量子井戸型
発光ダイオード１は，井戸層として，ＩｎＧａＡｓ井戸
層３２を備えていたが，これに代えてＩｎＧａＡｓＰ井
戸層またはＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層を用いるようにして
もよい。例えば，多重量子井戸型構造層１２をＩｎＧａ
ＡｓＰ井戸層（圧縮歪０．５％，組成波長１．６７μ
ｍ）およびＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層（組成波長１．２μ
ｍ）を積層することによって形成した場合，電子の第１
量子準位Ｅ１ｅとＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層における伝導
帯のボトムとのエネルギー差δＥｃは，約１８９ｍｅＶ
とされ，正孔（ヘビー・ホール）の第１量子準位Ｅ１ｈ
とＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層における価電子帯のトップと
のエネルギー差δＥｖは，約８０ｍｅＶとされる。すな
わち，ＩｎＧａＡｓ井戸層３２に代えてＩｎＧａＡｓＰ
井戸層を採用した場合，エネルギー差δＥｖが増加する
とともに，特に，エネルギー差δＥｃが著しく減少し，
このためＩｎＧａＡｓ井戸層３２に対して注入される正
孔の均一性が一層改善されることになる。
発光ダイオード１は，井戸層として，ＩｎＧａＡｓ井戸
層３２を備えていたが，これに代えてＩｎＧａＡｓＰ井
戸層またはＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層を用いるようにして
もよい。例えば，多重量子井戸型構造層１２をＩｎＧａ
ＡｓＰ井戸層（圧縮歪０．５％，組成波長１．６７μ
ｍ）およびＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層（組成波長１．２μ
ｍ）を積層することによって形成した場合，電子の第１
量子準位Ｅ１ｅとＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層における伝導
帯のボトムとのエネルギー差δＥｃは，約１８９ｍｅＶ
とされ，正孔（ヘビー・ホール）の第１量子準位Ｅ１ｈ
とＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層における価電子帯のトップと
のエネルギー差δＥｖは，約８０ｍｅＶとされる。すな
わち，ＩｎＧａＡｓ井戸層３２に代えてＩｎＧａＡｓＰ
井戸層を採用した場合，エネルギー差δＥｖが増加する
とともに，特に，エネルギー差δＥｃが著しく減少し，
このためＩｎＧａＡｓ井戸層３２に対して注入される正
孔の均一性が一層改善されることになる。
【００２３】以上，添付図面を参照しながら本発明の好
適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に
限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載
された技術的思想の範疇内において各種の変更例または
修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについ
ても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解され
る。
適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に
限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載
された技術的思想の範疇内において各種の変更例または
修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについ
ても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解され
る。
【００２４】例えば，本発明の実施の形態においては，
ストライプ構造の端面放射型発光ダイオードを用いて説
明したが，本発明は，表面放射型発光ダイオード，埋め
込み構造（ＢＨ構造）端面放射型発光ダイオード等にも
適応可能である。また，多重量子井戸型発光ダイオード
を形成する際の各層の膜厚その他の条件は，実施の形態
において示した値に限定されるものではない。
ストライプ構造の端面放射型発光ダイオードを用いて説
明したが，本発明は，表面放射型発光ダイオード，埋め
込み構造（ＢＨ構造）端面放射型発光ダイオード等にも
適応可能である。また，多重量子井戸型発光ダイオード
を形成する際の各層の膜厚その他の条件は，実施の形態
において示した値に限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
高密度注入される電子の井戸層からのオーバーフローを
防止することが可能になるとともに，井戸層の数を増加
させた場合であっても全ての井戸層に対して正孔を均一
に注入させることが可能になる。これによって，量子井
戸型発光ダイオードの温度特性が改善され，安定した動
作が確保される。
高密度注入される電子の井戸層からのオーバーフローを
防止することが可能になるとともに，井戸層の数を増加
させた場合であっても全ての井戸層に対して正孔を均一
に注入させることが可能になる。これによって，量子井
戸型発光ダイオードの温度特性が改善され，安定した動
作が確保される。
【図１】本発明の実施の形態にかかる多重量子井戸型発
光ダイオードの構造を示す斜視図である。
光ダイオードの構造を示す斜視図である。
【図２】図１の多重量子井戸型発光ダイオードにおける
多重量子井戸型構造層を示す断面図である。
多重量子井戸型構造層を示す断面図である。
【図３】図２の多重量子井戸型構造層における井戸層お
よび障壁層のエネルギー帯を示す概略図である。
よび障壁層のエネルギー帯を示す概略図である。
【図４】従来の多重量子井戸型発光ダイオードの多重量
子井戸型構造層における井戸層および障壁層のエネルギ
ー帯を示す概略図である。
子井戸型構造層における井戸層および障壁層のエネルギ
ー帯を示す概略図である。
１ 多重量子井戸型発光ダイオード １２ 多重量子井戸型構造層 ３２ ＩｎＧａＡｓ井戸層 ３３ ＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層 Ｅ１ｅ 電子の第１量子準位 Ｅ１ｈ 正孔の第１量子準位 ＣＢ 伝導帯 ＶＢ 価電子帯 δＥｖ エネルギー差 δＥｃ エネルギー差
Claims (7)
- 【請求項１】 井戸層と障壁層が単数または複数積層さ
れて成る量子井戸型構造層を有する発光ダイオードにお
いて：前記井戸層は，ＩｎＧａＡｓによって形成され，
前記障壁層は，ＩｎＧａＡｌＡｓによって形成されるこ
とを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項２】 前記井戸層における正孔の第１量子準位
と前記障壁層における価電子帯のトップとのエネルギー
差が，前記井戸層における電子の第１量子準位と障壁層
における伝導帯のボトムとのエネルギー差より小さいこ
とを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。 - 【請求項３】 井戸層と障壁層が単数または複数積層さ
れて成る量子井戸型構造層を有する発光ダイオードにお
いて：前記井戸層は，ＩｎＧａＡｓＰによって形成さ
れ，前記障壁層は，ＩｎＧａＡｌＡｓによって形成され
ることを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項４】 前記井戸層における正孔の第１量子準位
と前記障壁層における価電子帯のトップとのエネルギー
差が，前記井戸層における電子の第１量子準位と障壁層
における伝導帯のボトムとのエネルギー差より小さいこ
とを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。 - 【請求項５】 井戸層と障壁層が単数または複数積層さ
れて成る量子井戸型構造層を有する発光ダイオードにお
いて：前記井戸層は，ＩｎＧａＡｌＡｓによって形成さ
れ，前記障壁層は，ＩｎＧａＡｌＡｓによって形成され
ることを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項６】 前記井戸層における正孔の第１量子準位
と前記障壁層における価電子帯のトップとのエネルギー
差が，前記井戸層における電子の第１量子準位と障壁層
における伝導帯のボトムとのエネルギー差より小さいこ
とを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。 - 【請求項７】 前記量子井戸型構造層から射出される光
の波長は，１．３μｍ〜１．６５μｍであることを特徴
とする請求項１，２，３，４，５，または６のいずれか
に記載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18869998A JP2000022203A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18869998A JP2000022203A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000022203A true JP2000022203A (ja) | 2000-01-21 |
Family
ID=16228279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18869998A Withdrawn JP2000022203A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000022203A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100411573B1 (ko) * | 2000-03-04 | 2003-12-18 | 주식회사 엔엠씨텍 | 콴텀홀을 이용한 반도체 발광소자의 제조방법 |
| KR100701127B1 (ko) | 2004-12-08 | 2007-03-28 | 한국전자통신연구원 | 교번 성장법에 의한 양자점 형성 방법 |
| KR100750508B1 (ko) | 2005-12-06 | 2007-08-20 | 한국전자통신연구원 | 양자점 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
| JP2014096513A (ja) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Fujikura Ltd | 半導体発光素子 |
-
1998
- 1998-07-03 JP JP18869998A patent/JP2000022203A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100411573B1 (ko) * | 2000-03-04 | 2003-12-18 | 주식회사 엔엠씨텍 | 콴텀홀을 이용한 반도체 발광소자의 제조방법 |
| KR100701127B1 (ko) | 2004-12-08 | 2007-03-28 | 한국전자통신연구원 | 교번 성장법에 의한 양자점 형성 방법 |
| KR100750508B1 (ko) | 2005-12-06 | 2007-08-20 | 한국전자통신연구원 | 양자점 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
| JP2014096513A (ja) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Fujikura Ltd | 半導体発光素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050906 |