JP2680762B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JP2680762B2 JP2680762B2 JP34347391A JP34347391A JP2680762B2 JP 2680762 B2 JP2680762 B2 JP 2680762B2 JP 34347391 A JP34347391 A JP 34347391A JP 34347391 A JP34347391 A JP 34347391A JP 2680762 B2 JP2680762 B2 JP 2680762B2
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- light emitting
- lattice
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可視光発光ダイオー
ド、半導体レーザ等の半導体発光素子に関するものであ
る。
ド、半導体レーザ等の半導体発光素子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】上述した可視光発光ダイオードとして、
従来、図４に示すものが知られている。この発光ダイオ
ードは、ｎ−ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ−Ｉｎ1-y（Ｇ
ａ1-XＡｌX）yＰクラッド層２、ｐ−Ｉｎ1-y（Ｇａ1-X
ＡｌX）yＰ活性層３、ｐ−Ｉｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰ
クラッド層４及びｐ−Ｇａ1-XＡｌXＡｓ電流拡散層５が
この順に積層形成され、この積層体の下面全域にｎ型電
極６が、また上面の一部にｐ型電極７が形成されてい
る。
従来、図４に示すものが知られている。この発光ダイオ
ードは、ｎ−ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ−Ｉｎ1-y（Ｇ
ａ1-XＡｌX）yＰクラッド層２、ｐ−Ｉｎ1-y（Ｇａ1-X
ＡｌX）yＰ活性層３、ｐ−Ｉｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰ
クラッド層４及びｐ−Ｇａ1-XＡｌXＡｓ電流拡散層５が
この順に積層形成され、この積層体の下面全域にｎ型電
極６が、また上面の一部にｐ型電極７が形成されてい
る。
【０００３】即ち、この発光ダイオードは、注入キャリ
アを有効に活性層３に閉じ込めるために、バンドギャッ
プの高いクラッド層２、４で活性層３の両側を挟んだダ
ブルヘテロ構造になっている。また、ＧａＡｓ基板１に
格子整合するように、クラッド層２の混晶比ｘ、ｙが調
整されている。
アを有効に活性層３に閉じ込めるために、バンドギャッ
プの高いクラッド層２、４で活性層３の両側を挟んだダ
ブルヘテロ構造になっている。また、ＧａＡｓ基板１に
格子整合するように、クラッド層２の混晶比ｘ、ｙが調
整されている。
【０００４】かかる構造の発光ダイオードにおいて、活
性層３のＡｌ混晶比ｘを例えば０．３としたとき、発光
波長は５９０ｎｍ（バンドギャップＥｇ＝２．１ｅＶ）
になる。また、クラッド層２、４のＡｌ混晶比ｘを、例
えばキャリアのバリアを確保すべく０．７（Ｅｇ＝２．
３ｅＶ）に設定した場合は、高効率、高輝度な発光ダイ
オード（ＬＥＤ）が得られる。
性層３のＡｌ混晶比ｘを例えば０．３としたとき、発光
波長は５９０ｎｍ（バンドギャップＥｇ＝２．１ｅＶ）
になる。また、クラッド層２、４のＡｌ混晶比ｘを、例
えばキャリアのバリアを確保すべく０．７（Ｅｇ＝２．
３ｅＶ）に設定した場合は、高効率、高輝度な発光ダイ
オード（ＬＥＤ）が得られる。
【０００５】図２は、バンドギャップ（縦軸）と格子定
数（横軸）の関係を示す図である。図中でＡ，Ｂ，Ｃ点
はそれぞれＡｌＰ，ＧａＰ，ＩｎＰにおける格子定数と
バンドギャップを示す。Ａ−Ｃを結ぶ折れ線は三元系混
晶半導体であるＩｎ1-XＡｌXＰの混晶比ｘを変えたとき
のバンドギャップと格子定数の関係を示す線であり、Ｂ
−Ｃを結ぶ折れ線は三元系混晶半導体であるＧａyＩｎ
1-yＰの混晶比ｙを変えたときのバンドギャップと格子
定数の関係を示す線である。線Ａ−Ｂ−Ｃで囲まれた部
分は、四元系混晶半導体であるＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡ
ｌX）yのＡｌ混晶比、Ｇａ混晶比を変えたときのバンド
ギャップと格子定数の関係を示す。図中において、破線
で囲まれた部分は四元系混晶半導体が間接遷移領域であ
ることを示し、実線で囲まれた斜線部は四元系混晶半導
体が直接遷移領域であることを示している。
数（横軸）の関係を示す図である。図中でＡ，Ｂ，Ｃ点
はそれぞれＡｌＰ，ＧａＰ，ＩｎＰにおける格子定数と
バンドギャップを示す。Ａ−Ｃを結ぶ折れ線は三元系混
晶半導体であるＩｎ1-XＡｌXＰの混晶比ｘを変えたとき
のバンドギャップと格子定数の関係を示す線であり、Ｂ
−Ｃを結ぶ折れ線は三元系混晶半導体であるＧａyＩｎ
1-yＰの混晶比ｙを変えたときのバンドギャップと格子
定数の関係を示す線である。線Ａ−Ｂ−Ｃで囲まれた部
分は、四元系混晶半導体であるＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡ
ｌX）yのＡｌ混晶比、Ｇａ混晶比を変えたときのバンド
ギャップと格子定数の関係を示す。図中において、破線
で囲まれた部分は四元系混晶半導体が間接遷移領域であ
ることを示し、実線で囲まれた斜線部は四元系混晶半導
体が直接遷移領域であることを示している。
【０００６】上述した図４に示す従来の発光ダイオード
における各層のバンドギャップと格子定数を図２を用い
て説明すると、次のようになる。Ｄ点のＧａＡｓ基板上
１に設けるクラッド層２としては、バンドギャップが
２．３ｅＶ、格子定数がＧａＡｓ基板１のＤ点と同じで
あるＦ点上のＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰ（ｘ＝０．１
５，ｙ＝０．５１）が一般的に選ばれる。また、活性層
３としては、格子定数がＦ点と同じで、バンドギャップ
がＦ点より０．２ｅＶ低いＥ点上のＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡ
ｌX）yＰ（Ｘ＝０．０７，ｙ＝０．５１）が一般的に選
ばれる。この活性層３のバンドギャップと格子定数は、
高輝度および高効率化を達成すべく、直接遷移領域内に
入り得る値を考慮している。
における各層のバンドギャップと格子定数を図２を用い
て説明すると、次のようになる。Ｄ点のＧａＡｓ基板上
１に設けるクラッド層２としては、バンドギャップが
２．３ｅＶ、格子定数がＧａＡｓ基板１のＤ点と同じで
あるＦ点上のＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰ（ｘ＝０．１
５，ｙ＝０．５１）が一般的に選ばれる。また、活性層
３としては、格子定数がＦ点と同じで、バンドギャップ
がＦ点より０．２ｅＶ低いＥ点上のＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡ
ｌX）yＰ（Ｘ＝０．０７，ｙ＝０．５１）が一般的に選
ばれる。この活性層３のバンドギャップと格子定数は、
高輝度および高効率化を達成すべく、直接遷移領域内に
入り得る値を考慮している。
【０００７】かかる構成の従来の発光ダイオードにおい
ては、活性層３が直接遷移型の半導体となっているので
発光効率および内部量子効率を高くできる。しかし、Ｇ
ａＡｓ基板１の吸収端が１．４２ｅＶ（波長が０．８７
μｍ）と低いため、活性層３で発光した光のうち基板側
に放射された光がＧａＡｓ基板１で吸収されてしまい、
外部量子効率が半分程度は落ちるという問題があった。
ては、活性層３が直接遷移型の半導体となっているので
発光効率および内部量子効率を高くできる。しかし、Ｇ
ａＡｓ基板１の吸収端が１．４２ｅＶ（波長が０．８７
μｍ）と低いため、活性層３で発光した光のうち基板側
に放射された光がＧａＡｓ基板１で吸収されてしまい、
外部量子効率が半分程度は落ちるという問題があった。
【０００８】また、従来の発光ダイオードとして図５に
示すものが知られている。この発光ダイオードは、前記
積層体の部分がＧａＰ（吸収端が２．２６ｅＶ：波長が
０．５５μｍ）結晶からなるｎ−ＧａＰ基板８の上に、
格子整合するようにＩｎ1-yＧａyＰの混晶比ｙを段階的
に変えた格子緩和層９を成長させた後、格子定数を各々
固定したｎ−ＩｎＧａＰ層１０とｐ−ＩｎＧａＰ層１１
をこの順に形成して構成され、これによりｐｎ接合の発
光層を有する。従って、この構成の発光ダイオードにあ
っては、ＩｎＧａＰのｐｎ接合を有すると共に、発光波
長が５６５ｎｍ〜６５０ｎｍにおいてはｎ−ＧａＰ基板
８が透明であるため、外部量子効率を上げることができ
る。
示すものが知られている。この発光ダイオードは、前記
積層体の部分がＧａＰ（吸収端が２．２６ｅＶ：波長が
０．５５μｍ）結晶からなるｎ−ＧａＰ基板８の上に、
格子整合するようにＩｎ1-yＧａyＰの混晶比ｙを段階的
に変えた格子緩和層９を成長させた後、格子定数を各々
固定したｎ−ＩｎＧａＰ層１０とｐ−ＩｎＧａＰ層１１
をこの順に形成して構成され、これによりｐｎ接合の発
光層を有する。従って、この構成の発光ダイオードにあ
っては、ＩｎＧａＰのｐｎ接合を有すると共に、発光波
長が５６５ｎｍ〜６５０ｎｍにおいてはｎ−ＧａＰ基板
８が透明であるため、外部量子効率を上げることができ
る。
【０００９】しかしながら、より高い外部量子効率を得
ようとして、ＧａＰ基板８の上に上述のＩｎＧａＰ系で
ダブルヘテロ構造を作る場合、Ｉｎの混晶比を上げる
と、図２から理解されるように、該当する点の位置がＢ
−Ｃ線上をＢ→Ｃの方向に移動してバンドギャップが下
がり、格子定数も大きくなってしまうため、良好な結晶
性を持つｐｎ接合が得られない。また、５５０〜５７０
ｎｍ（２．２５〜２．１８ｅＶ）の短波長帯で発光する
活性層に対して、キャリアを十分にバリアするクラッド
層を形成する手段がないという欠点があった。
ようとして、ＧａＰ基板８の上に上述のＩｎＧａＰ系で
ダブルヘテロ構造を作る場合、Ｉｎの混晶比を上げる
と、図２から理解されるように、該当する点の位置がＢ
−Ｃ線上をＢ→Ｃの方向に移動してバンドギャップが下
がり、格子定数も大きくなってしまうため、良好な結晶
性を持つｐｎ接合が得られない。また、５５０〜５７０
ｎｍ（２．２５〜２．１８ｅＶ）の短波長帯で発光する
活性層に対して、キャリアを十分にバリアするクラッド
層を形成する手段がないという欠点があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
可視光発光ダイオードでは、ＧａＡｓ基板を使えば活性
層で発光した光が基板で吸収され、外部量子効率が悪く
なるという問題があり、また波長０．５５μｍ以上で透
明であるＧａＰ基板の上に、Ｉｎ1-yＧａyＰの格子緩和
層を成長させた後に、ＩｎＧａＰのｐｎ接合を形成した
発光ダイオードでは、基板の吸収端が２．２６ｅＶと比
較的高いため基板の光吸収が殆ど無いものの、ホモｐｎ
接合であるため注入キャリア密度が上がらず、また発光
した光の吸収損失が大きくなり、内部量子効率が上がら
ないという問題があった。
可視光発光ダイオードでは、ＧａＡｓ基板を使えば活性
層で発光した光が基板で吸収され、外部量子効率が悪く
なるという問題があり、また波長０．５５μｍ以上で透
明であるＧａＰ基板の上に、Ｉｎ1-yＧａyＰの格子緩和
層を成長させた後に、ＩｎＧａＰのｐｎ接合を形成した
発光ダイオードでは、基板の吸収端が２．２６ｅＶと比
較的高いため基板の光吸収が殆ど無いものの、ホモｐｎ
接合であるため注入キャリア密度が上がらず、また発光
した光の吸収損失が大きくなり、内部量子効率が上がら
ないという問題があった。
【００１１】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、発光した光が基板で吸収されず、
しかもヘテロ接合によりキャリア密度を上げて光の吸収
損失を小さくでき、これにより高輝度の短波長を有する
光を発生できる半導体発光素子を提供することを目的と
する。
めになされたもので、発光した光が基板で吸収されず、
しかもヘテロ接合によりキャリア密度を上げて光の吸収
損失を小さくでき、これにより高輝度の短波長を有する
光を発生できる半導体発光素子を提供することを目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
は、ＧａＰ基板と、該ＧａＰ基板上に段階的にＩｎ1- x
ＡｌxＰの混晶比ｘを変えて形成された格子緩和層と、
該格子緩和層の上に形成された複数層からなり、該複数
層がその最下層を格子緩和層最上部と格子整合する状態
となし、かつＩｎ1-XＡｌXＰ層及びＩｎ1-y（Ｇａ1ーXＡ
ｌX）yＰ層を含むので、そのことにより上記目的を達成
することが出来る。
は、ＧａＰ基板と、該ＧａＰ基板上に段階的にＩｎ1- x
ＡｌxＰの混晶比ｘを変えて形成された格子緩和層と、
該格子緩和層の上に形成された複数層からなり、該複数
層がその最下層を格子緩和層最上部と格子整合する状態
となし、かつＩｎ1-XＡｌXＰ層及びＩｎ1-y（Ｇａ1ーXＡ
ｌX）yＰ層を含むので、そのことにより上記目的を達成
することが出来る。
【００１３】前記複数層は、前記格子緩和層の最上部と
格子整合するＩｎ1-XＡｌXＰ層、該Ｉｎ1-xＡｌxＰ層よ
りバンドギャップが小さいＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰ
層及びＩｎ1-XＡｌXＰ層からなるダブルヘテロ構造を持
つようにすることもできる。
格子整合するＩｎ1-XＡｌXＰ層、該Ｉｎ1-xＡｌxＰ層よ
りバンドギャップが小さいＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰ
層及びＩｎ1-XＡｌXＰ層からなるダブルヘテロ構造を持
つようにすることもできる。
【００１４】
【作用】本発明にあっては、ＧａＰ基板を使用するので
光の吸収を抑制できる。またＧａＰ基板上にＩｎ1-XＡ
ｌXＰ層を格子緩和層として利用しているので、図２に
示すように、直接遷移領域であるＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌ
X）yＰ（図２における斜線部領域）で活性層を形成でき
ると共に、高効率かつ高輝度の発光が可能なダブルヘテ
ロ構造或はシングルヘテロ構造を形成できる。
光の吸収を抑制できる。またＧａＰ基板上にＩｎ1-XＡ
ｌXＰ層を格子緩和層として利用しているので、図２に
示すように、直接遷移領域であるＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌ
X）yＰ（図２における斜線部領域）で活性層を形成でき
ると共に、高効率かつ高輝度の発光が可能なダブルヘテ
ロ構造或はシングルヘテロ構造を形成できる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明を適用した発光ダイオードを示
す断面である。この発光ダイオードは、ｎ−ＧａＰ基板
８の上に、ｎ−Ｉｎ1-yＡｌyＰからなる格子緩和層１
２、ｎ−Ｉｎ1-yＡｌyＰからなる下部クラッド層１３、
ｐ−Ｉｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰからなる活性層１４及
びｐ−Ｉｎ1-yＡｌyＰからなる上部クラッド層１５がこ
の順に積層形成され、この積層体の下面全域にｎ型電極
６が、また上面の一部にｐ型電極７が形成されている。
す断面である。この発光ダイオードは、ｎ−ＧａＰ基板
８の上に、ｎ−Ｉｎ1-yＡｌyＰからなる格子緩和層１
２、ｎ−Ｉｎ1-yＡｌyＰからなる下部クラッド層１３、
ｐ−Ｉｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰからなる活性層１４及
びｐ−Ｉｎ1-yＡｌyＰからなる上部クラッド層１５がこ
の順に積層形成され、この積層体の下面全域にｎ型電極
６が、また上面の一部にｐ型電極７が形成されている。
【００１６】次に、かかる発光ダイオードの製造方法を
説明する。成長方法としてはＭＯＣＶＤ（Metal Organ
ic Vapor Deposition）法を使用した。
説明する。成長方法としてはＭＯＣＶＤ（Metal Organ
ic Vapor Deposition）法を使用した。
【００１７】まず、図１のようにｎ−ＧａＰ基板８上
に、ｎ−Ｉｎ1-yＡｌyＰ格子緩和層１２を成長させる。
このとき、基板８としては、面方位が（１００）面とな
った基板か、又はドーピングの容易な０〜１０°ｏｆｆ
基板（＜０１１＞方向）を用いるのが好ましい。また、
Ａｌの混晶比ｙとしては、例えば成長開始直後に１．０
になるようにすると共に、格子緩和層１２の成長が進む
に伴って徐々に減らしていく。その減らし方は、図３
（ａ）のようにＩｎＰに対するＡｌＰの比率を連続的に
減少させるか、或は図３（ｂ）のように段階的に不連続
に減少させていく手段を用いる。格子緩和層１２の厚み
は、例えば１〜２０μｍとする。また、格子緩和層１２
の最上部のＡｌ混晶比ｙは、例えば０．７８〜０．７５
を選ぶ。
に、ｎ−Ｉｎ1-yＡｌyＰ格子緩和層１２を成長させる。
このとき、基板８としては、面方位が（１００）面とな
った基板か、又はドーピングの容易な０〜１０°ｏｆｆ
基板（＜０１１＞方向）を用いるのが好ましい。また、
Ａｌの混晶比ｙとしては、例えば成長開始直後に１．０
になるようにすると共に、格子緩和層１２の成長が進む
に伴って徐々に減らしていく。その減らし方は、図３
（ａ）のようにＩｎＰに対するＡｌＰの比率を連続的に
減少させるか、或は図３（ｂ）のように段階的に不連続
に減少させていく手段を用いる。格子緩和層１２の厚み
は、例えば１〜２０μｍとする。また、格子緩和層１２
の最上部のＡｌ混晶比ｙは、例えば０．７８〜０．７５
を選ぶ。
【００１８】次に、同じＡｌ混晶比ｙ＝０．７８〜０．
７５でｎ−Ｉｎ1-yＡｌyＰの下部クラッド層１３を２〜
５μｍ成長させる。この下部クラッド層１３の格子定数
は５．５５オングストロームであり、ＧａＰ基板８の格
子定数である５．４５オングストロームに対して格子定
数差が０．１オングストローム生じているが、その格子
定数差は格子緩和層１２で緩和される。
７５でｎ−Ｉｎ1-yＡｌyＰの下部クラッド層１３を２〜
５μｍ成長させる。この下部クラッド層１３の格子定数
は５．５５オングストロームであり、ＧａＰ基板８の格
子定数である５．４５オングストロームに対して格子定
数差が０．１オングストローム生じているが、その格子
定数差は格子緩和層１２で緩和される。
【００１９】その後、下部クラッド層１３の上に、ｐ−
Ｉｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰ（ｘ＝０．０２，ｙ＝０．
７０）からなる活性層１４を成長させる。
Ｉｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰ（ｘ＝０．０２，ｙ＝０．
７０）からなる活性層１４を成長させる。
【００２０】次に、活性層１４の上に、下部クラッド層
１３と同じ混晶比ｙ＝０．７８〜０．７５のｐ−Ｉｎ
1-yＡｌyＰからなる上部クラッド層１５を５〜１５μｍ
成長させる。このとき、Ａｌ混晶比ｙが高いＩｎＡｌＰ
層に対するｐ型の高濃度ドープは非常に難しいため、ｐ
側電極７からの注入電流が拡散し易くなるように、なる
べく厚く成長させる。例えば、ｐ−Ｉｎ1-yＡｌyＰ（ｙ
＝０．７５）からなるクラッド層のドーパント濃度が５
×１０17ｃｍ-3のときは、活性層１４に十分ホールを拡
散させるべく膜厚を１５〜２０μｍにする。
１３と同じ混晶比ｙ＝０．７８〜０．７５のｐ−Ｉｎ
1-yＡｌyＰからなる上部クラッド層１５を５〜１５μｍ
成長させる。このとき、Ａｌ混晶比ｙが高いＩｎＡｌＰ
層に対するｐ型の高濃度ドープは非常に難しいため、ｐ
側電極７からの注入電流が拡散し易くなるように、なる
べく厚く成長させる。例えば、ｐ−Ｉｎ1-yＡｌyＰ（ｙ
＝０．７５）からなるクラッド層のドーパント濃度が５
×１０17ｃｍ-3のときは、活性層１４に十分ホールを拡
散させるべく膜厚を１５〜２０μｍにする。
【００２１】したがって、このように構成された本発明
の発光ダイオードにあっては、ＧａＰ基板８上にＩｎ
1-XＡｌXＰ層を格子緩和層１２として利用することによ
って、図２における斜線部の直接遷移領域であるＩｎ
1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰで活性層１４を形成できる。即
ち、格子緩和層１２においては、図２に示すようにＡ点
からＡ−Ｃに沿ってＣ方向へ、下部・上部クラッド層１
３、１５のＧ点まで移動する。そして、活性層１４は同
じ格子定数で、Ｇ点よりバンドキャップが低いＨ点上に
あり、このＨ点が斜線部の直接遷移領域内に存在する。
また、高効率かつ高輝度の発光が可能なダブルヘテロ構
造を形成できるので、キャリア密度を上げて光の吸収損
失を小さくすることが可能となり、これにより高輝度の
短波長を有する光を発生できる。
の発光ダイオードにあっては、ＧａＰ基板８上にＩｎ
1-XＡｌXＰ層を格子緩和層１２として利用することによ
って、図２における斜線部の直接遷移領域であるＩｎ
1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰで活性層１４を形成できる。即
ち、格子緩和層１２においては、図２に示すようにＡ点
からＡ−Ｃに沿ってＣ方向へ、下部・上部クラッド層１
３、１５のＧ点まで移動する。そして、活性層１４は同
じ格子定数で、Ｇ点よりバンドキャップが低いＨ点上に
あり、このＨ点が斜線部の直接遷移領域内に存在する。
また、高効率かつ高輝度の発光が可能なダブルヘテロ構
造を形成できるので、キャリア密度を上げて光の吸収損
失を小さくすることが可能となり、これにより高輝度の
短波長を有する光を発生できる。
【００２２】なお、本発明は、ｎ−ＧａＰ基板８のかわ
りに、ｐ−ＧａＰ基板を用い、図１の実施例の各層のド
ーピングを逆にしても、同様の効果が得られることはい
うまでもない。この場合、上部クラッド層１５はｎ−Ｉ
ｎＡｌＰ層になり、高濃度ドープしやすくできる。ま
た、電子の拡散長はホールの拡散長より長いので、上部
クラッド層１５の厚みは薄くても良い。例えば、ドーパ
ント濃度が１×１０18ｃｍ-3のときは、上部クラッド層
１５の厚みは５〜６μｍでも支障がない。
りに、ｐ−ＧａＰ基板を用い、図１の実施例の各層のド
ーピングを逆にしても、同様の効果が得られることはい
うまでもない。この場合、上部クラッド層１５はｎ−Ｉ
ｎＡｌＰ層になり、高濃度ドープしやすくできる。ま
た、電子の拡散長はホールの拡散長より長いので、上部
クラッド層１５の厚みは薄くても良い。例えば、ドーパ
ント濃度が１×１０18ｃｍ-3のときは、上部クラッド層
１５の厚みは５〜６μｍでも支障がない。
【００２３】上記実施例ではダブルヘテロ構造の発光ダ
イオードに本発明を適用しているが、本発明はこれに限
らず、シングルヘテロ構造の発光ダイオード等にも適用
することが可能である。その場合には、ＧａＰ基板上
に、段階的に混晶比を変えた格子緩和層を形成し、該格
子緩和層の上に格子緩和層最上部と格子整合する状態で
三元系混合半導体であるＩｎ1-XＡｌXＰ結晶層を形成
し、その上に四元系混晶半導体であるＩｎ1-y（Ｇａ1ーX
ＡｌX）yＰ結晶層を形成するとよい。この構成の場合に
は、基板に発光波長を短波長化できるＧａＰ基板を使用
しているため、図５に示す従来例よりも高輝度発光が可
能となる利点がある。
イオードに本発明を適用しているが、本発明はこれに限
らず、シングルヘテロ構造の発光ダイオード等にも適用
することが可能である。その場合には、ＧａＰ基板上
に、段階的に混晶比を変えた格子緩和層を形成し、該格
子緩和層の上に格子緩和層最上部と格子整合する状態で
三元系混合半導体であるＩｎ1-XＡｌXＰ結晶層を形成
し、その上に四元系混晶半導体であるＩｎ1-y（Ｇａ1ーX
ＡｌX）yＰ結晶層を形成するとよい。この構成の場合に
は、基板に発光波長を短波長化できるＧａＰ基板を使用
しているため、図５に示す従来例よりも高輝度発光が可
能となる利点がある。
【００２４】なお、本実施例ではエピタキシル成長方法
としてＭＯＣＶＤ法を使用したが、それ以外に分子線エ
ピタキシャル（ＭＢＥ）法、ＡＬＥ（原子層エピタキシ
ー）法又はＣＢＥ（化学線エピタキシー）法を使用する
こともできる。
としてＭＯＣＶＤ法を使用したが、それ以外に分子線エ
ピタキシャル（ＭＢＥ）法、ＡＬＥ（原子層エピタキシ
ー）法又はＣＢＥ（化学線エピタキシー）法を使用する
こともできる。
【００２５】本発明によって製作した発光ダイオードに
関し、発光波長が５６０ｎｍ、外部量子効率が６％以上
となるようにした場合において、５ｍｍφ径に樹脂モー
ルドしたとき、駆動電流が２０ｍＡでの輝度として１０
カンデラという高輝度を達成できた。
関し、発光波長が５６０ｎｍ、外部量子効率が６％以上
となるようにした場合において、５ｍｍφ径に樹脂モー
ルドしたとき、駆動電流が２０ｍＡでの輝度として１０
カンデラという高輝度を達成できた。
【００２６】なお、以上の説明においては発光ダイオー
ドに適用しているが、本発明は半導体レーザ等にも同様
にして適用できることはもちろんである。
ドに適用しているが、本発明は半導体レーザ等にも同様
にして適用できることはもちろんである。
【００２７】
【発明の効果】本発明による場合は、ＧａＰ基板を使用
するので光の吸収を抑制できる。またＧａＰ基板上にＩ
ｎ1-XＡｌXＰ層を格子緩和層として利用しているので、
直接遷移領域であるＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰで活性
層を形成できると共に、高効率かつ高輝度の発光が可能
なダブルヘテロ構造或はシングルヘテロ構造を形成でき
る。これにより高輝度の短波長を有する半導体発光素子
を提供することが可能となる。
するので光の吸収を抑制できる。またＧａＰ基板上にＩ
ｎ1-XＡｌXＰ層を格子緩和層として利用しているので、
直接遷移領域であるＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰで活性
層を形成できると共に、高効率かつ高輝度の発光が可能
なダブルヘテロ構造或はシングルヘテロ構造を形成でき
る。これにより高輝度の短波長を有する半導体発光素子
を提供することが可能となる。
【図１】本発明の１実施例である発光ダイオードを示す
断面図である。
断面図である。
【図２】バンドキャップ、格子定数及び発光波長を示す
図である。
図である。
【図３】格子緩和層の形成方法を示す図である。
【図４】従来の発光ダイオードを示す断面図である。
【図５】従来の他の発光ダイオードを示す断面図であ
る。
る。
６ 下部電極 ７ 上部電極 ８ ｎ−ＧａＰ基板 １２ 格子緩和層 １３ 下部クラッド層 １４ 活性層 １５ 上部クラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 晃広 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 竹岡 忠士 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 近藤 正樹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 山本 修 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 山本 三郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−296677（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−243482（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−5585（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−102786（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−283675（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】ＧａＰ基板と、該ＧａＰ基板上に段階的に
Ｉｎ1-xＡｌxＰの混晶比ｘを変えて形成された格子緩和
層と、該格子緩和層の上に形成された複数層からなり、
該複数層がその最下層を格子緩和層最上部と格子整合す
る状態となし、かつＩｎ1-XＡｌXＰ層およびＩｎ
1-y（Ｇａ1ーXＡｌX）yＰ層を含む半導体発光素子。 - 【請求項２】前記複数層は、前記格子緩和層の最上部と
格子整合するＩｎ1-XＡｌXＰ層、該Ｉｎ1-xＡｌxＰ層よ
りバンドギャップが小さいＩｎ1-y（Ｇａ1-XＡｌX）yＰ
層及びＩｎ1-XＡｌXＰ層からなるダブルヘテロ構造を持
つ請求項１記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34347391A JP2680762B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34347391A JP2680762B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05175551A JPH05175551A (ja) | 1993-07-13 |
| JP2680762B2 true JP2680762B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=18361800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34347391A Expired - Fee Related JP2680762B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2680762B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3643665B2 (ja) * | 1996-12-20 | 2005-04-27 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子 |
| AT414012B (de) * | 2003-12-02 | 2006-08-15 | Avl List Gmbh | Flüssigkeitsgekühlte brennkraftmaschine mit zumindest zwei zylindern |
-
1991
- 1991-12-25 JP JP34347391A patent/JP2680762B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05175551A (ja) | 1993-07-13 |
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