JP3114978B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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Description
の範囲で発光を有する。InGaAlP系の発光ダイオード
は、直接遷移による発光が得られるため、効率の高い光
源として期待されている。
造が知られている。即ち、n−GaAs基板80上にn−GaAs
バッファ層81,n−InGaAlPクラッド層82,アンドドープIn
GaP活性層83及びp−IngaAlPクラッド層84が形成され、
この上の一部にp−InGaP中間バンドギャップ層85及び
p−GaAsコンタクト層86が形成されている。そして、コ
ンタクト層86上にp側電極87が形成され、基板80の下面
にn側電極88が形成されている。
に十分にキャリアを閉じ込め高い発光効率を得るにはク
ラッド層82,84のAl組成を大きくしなければならない。
しかし、pクラッド層においては一般に、Al組成を大き
くするとキャリア濃度を大きくすることはできず、第8
図の構成ではpクラッド層84のキャリア濃度は低いもの
となる。このため、電極87から中に注入された電流はp
クラッド層84では殆ど広がることなく活性層83に注入さ
れることになり、発光領域は活性層83の電極87の直下に
位置する領域89のみとなる。従って、上面方向に光を取
り出す場合、電極87が光を遮ることになり、これが光の
取り出し効率が低下させる要因となっていた。
対側のクラッド層のキャリア濃度が低いため、光取り出
し側の電極から注入された電流が殆ど広がることなく活
性層に注入され、電極直下が発光領域となる。このた
め、光取り出し側の電極が発光領域からの光を遮ること
になり、これが光取り出し効率を低下させる要因となっ
ていた。
目的とするところは、発光領域からの光を取り出し側の
電極で遮ることなく取り出すことができ、光取り出し効
率の高い半導体発光素子を提供することにある。
発光領域を光取り出し側の電極位置とずらすことによ
り、光取り出し効率の向上をはかることにある。
テロ構造部を形成し、このダブルヘテロ構造部上の一部
に光取り出し側の電極を形成した半導体発光素子におい
て、前記電極を前記ダブルヘテロ構造部の端に片寄って
配置し、前記ダブルヘテロ構造部の前記電極と反対側
に、前記電極下に位置する領域への通電を阻止する電流
ブロック層を設けてなることを特徴としている。
の半導体発光素子において、第1導電型の半導体基板上
に形成された第2導電型の電流ブロック層と、この電流
ブロック層上に第1導電型の第1クラッド層,活性層及
び第2導電型の第2クラッド層を形成してなるダブルヘ
テロ構造部と、このダブルヘテロ構造部上に形成された
第2導電型のコンタクト層と、前記基板の一部をエッチ
ングして形成された光取り出し部に露出した電流ブロッ
ク層に第1導電型不純物を拡散してなる拡散領域と、前
記基板のエッチングせずに残した面上に形成された第1
の電極と、前記コンタクト層上の全面に形成された第2
の電極とを具備してなることを特徴としている。
れた第1の電極が、電流ブロック層による電流ブロック
領域の上部に位置するため、発光領域が光取り出し側電
極からずれた位置に形成される。このため、光取り出し
側の電極が発光領域からの光を遮ることはなく、発光領
域での発光を有効に外部へ取り出すことができる。ま
た、本発明(請求項2)によれば、基板の一部を除去し
電流ブロック層に拡散領域を形成することにより、光取
り出し面と発光領域とを自動的に一致させることがで
き、これにより光取り出し効率の向上をはかることが可
能となる。
る。
子の概略構成を示す断面図である。第1図(a)におい
て、n−GaAs基板10上にp−GaAs電流ブロック層11が成
長形成され、この電流ブロック層11の一部が除去され
て、例えばリング状の開口が設けられている。電流ブロ
ック層11及びその開口部上には、 n−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P のクラッド層12, In0.5(Ga0.8Al0.2)0.5P の活性層13及び p−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P のクラッド層14が形成され、このクラッド層14上の一部
にp−In0.5Ga0.5P中間バンドギャップ層15及びp−Ga
Asコンタクト層16が成長形成されている。
は電流ブロック層11のリング状開口の内周円よりも内側
に形成されている。そして、コンタクト層16上にp側電
極(第1の電極)17が形成され、基板10の下面にn側電
極(第2の電極)18が形成されている。なお、図中21は
電流ブロック層11による電流ブロック領域、22は電流狭
窄領域を示している。
極17が電流ブロック層11の上部に形成されているため、
電極17から注入された電流が図中破線に示すようにクラ
ッド層14内で広がる。このため、発光領域23が電極17の
直下の領域から離れて形成され、発光領域23からの光が
電極17で遮られることがなくなり、光取り出し効率を向
上させることができる。
が、電流ブロック層11を円形に残したものである。この
ような構成であっても、発光領域23が電極17から離れて
形成されることになり、光取り出し効率を向上させるこ
とができる。また、第1図(c)は基本的には同図
(a)と同じであるが、電流ブロック層11を一方の端側
のみに残したものである。このような構成であっても、
発光領域23が電極17から離れて形成されることになり、
光取り出し効率を向上させることができる。
図である。なお、第1図と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。この実施例が先に説明
した第1の実施例と異なる点は、電流ブロック層11と該
層11で覆われていない基板10上に、n−GaAsバッファ層
19を形成したことにあり、これ以外は第1の実施例と全
く同様である。なお、第2図(a)〜(c)はそれぞれ
第1図(a)〜(c)に対応している。
に、光取り出し側に位置する電極17が電流ブロック層11
の上部に形成されているため、図中破線に示すように電
流が広がって発光領域23が電極12から離れて形成される
ことになり、光取り出し効率の向上をはかることができ
る。
ク層11がp型若しくは半絶縁性のGaAlAs、バッファ層19
がn−GaAlAs、中間バンドギャップ層15がp−GaAlAs、
また活性層13がp型若しくはn型のInGaAlPであっても
上記と同様の効果が得られる。
図である。この実施例が先の第1の実施例と異なる点
は、p,nの関係を逆にしたことにある。
ドギャップ層35,n−GaAs電流ブロック層31が成長形成さ
れ、この電流ブロック層31の一部が除去されて、例えば
リング状の開口が設けられている。電流ブロック層31及
びその開口部上には、 p−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P のクラッド層32, In0.5(Ga0.8Al0.2)0.5P の活性層33及び n−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P のクラッド層34が形成され、このクラッド層34上の一部
にn−GaAsコンタクト層36が成長形成されている。さら
に、コンタクト層36上にn側電極(第1の電極)37が形
成され、基板30の下面にp側電極38が形成されている。
プ層35はコンタクト層36側ではなく基板30側に形成され
ている。また、図中41は電流ブロック層31による電流ブ
ロック領域、42は電流狭窄領域、43は発光領域を示して
いる。
極37が電流ブロック層31の上部に形成されているため、
図中破線に示すように電流が広がる。このため、発光領
域33が電極37から離れて形成され、光取り出し効率が向
上する。なお、第3図(b)(c)は同図(a)の変形
であり、このような構成であっても同様の効果が得られ
る。
図である。なお、第3図と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。この実施例が先の第3
の実施例と異なる点は、p−InGaP中間バンドギャップ
層35を、電流ブロック層31に対し基板30側ではなく、ク
ラッド層32側に形成したことにあり、これ以外は第3の
実施例と全く同様である。なお、第4図(a)〜(c)
はそれぞれ第3図(a)〜(c)に対応している。
に、光取り出し側に位置する電極37が電流ブロック層31
の上部に形成されているため、図中破線に示すように電
流が広がり、光取り出し効率の向上をはかることができ
る。
層31がn型若しくは半絶縁性のGaAlAs、中間バンドギャ
ップ層35がp−GaAlAs、また活性層13がp型若しくはn
型のInGaAlPであっても上記と同様の効果が得られる。
図である。なお、第3図と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。この実施例が先の第3
の実施例と異なる点は、電流ブロック層に開口を設ける
代わりに、不純物拡散を行ったことにある。
ねるn−In0.5Ga0.5P電流ブロック層51が成長形成さ
れ、この上に先の第3の実施例と同様に,pクラッド層3
2,活性層33,nクラッド層34及びコンタクト層36が成長形
成され、さらに電極37,38が形成されている。ここで、
本実施例は第3の実施例とは異なり、電流ブロック層51
にp型不純物を拡散して不純物拡散領域(電流狭窄部)
52が形成されている。
の効果が得られるのは、勿論のことである。なお、この
第5の実施例においては、電流ブロック層51が半絶縁性
のInGaP,n型若しくは半絶縁性のGaAlAs,或いはn−GaA
s,n−InGaPからなる層であってもよい。
図である。なお、第3図及び5図と同一部分には同一符
号を付して、そのその詳しい説明は省略する。この実施
例が先の第5の実施例と異なる点は、中間バンドギャッ
プ層を兼ねる電流ブロック層51の代わりに、n−GaAs電
流ブロック層31とp−InGaP中間バンドギャップ層35を
用いたことにある。このような構成であっても、先の第
3の実施例と同様の効果が得られるのは、勿論のことで
ある。
図である。なお、この図では光取り出し側を上にするた
め、素子の上下を反転して示している。図中60はp−Ga
As基板であり、この基板60上にはn−In0.5Ga0.5P電流
ブロック層61, p−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P のクラッド層62, In0.5(Ga0.8Al0.2)0.5P の活性層63, n−0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P のクラッド層64及びn−GaAsコンタクト層66が成長形成
され、コンタクト層66の上にはn側電極(第2の電極)
68が形成されている。また、基板60の一部は電流ブロッ
ク層61に達するまでエッチング除去されており、除去さ
れずに残した部分にp側電極(第1の電極)67が形成さ
れている。そして、基板60の除去により露出した電流ブ
ロック層61にp型不純物が拡散されて拡散領域71が形成
され、この部分が電流通路になるものとなっている。
注入された電流は電流ブロック層61の拡散領域71を通っ
て活性層63に注入されることになり、活性層63の発光領
域69は電極67の直下の位置からずれた領域に形成され
る。従って、発光領域69と光取り出し面72が自動的に一
致することになり、発光領域69からの光が電極67で遮ら
れることを防止することができ、光取り出し効率を向上
させることができる。また、コンタクト層66の全面に形
成された電極68により、発光領域69からコンタクト層66
側に出た光が反射され光取り出し面72に出るため、光取
り出し効率がさらに大きくなる。
性のInGaP或いは、n型若しくは半絶縁性のGaAlAsでも
よい。さらに、活性層はアンドープに限らず、p型若し
くはn型であってもよい。さらに、半導体基板がn型或
いは半絶縁性のGaAs基板の構造でも、何等問題ない。
造の活性層における発光領域を光取り出し側の電極位置
とずらすことができ、発光領域からの光を電極で遮るこ
となく取り出すことができ、光取り出し効率の高い半導
体発光素子を実現することができる。
の概略構成を示す断面図、第2図〜第7図はそれぞれ本
発明の第2〜第7の実施例の概略構成を示す断面図、第
8図は従来の半導体発光素子の問題点を説明するための
素子構造断面図である。 10……n−GaAs基板、 11……p−GaAs電流ブロック層、 12,34,64……n−InGaAlPクラッド層、 13,33,63……InGaAlP活性層、 14,32,62……p−InGaAlPクラッド層、 15,35……p−InGaP中間バンドギャップ層、 16……p−GaAsコンタクト層、 17,37,67……第1の電極、 18,38,68……第2の電極、 19……n−GaAsバッファ層、 21,41……電流ブロック領域、 22,42……電流狭窄領域、 23,43……発光領域、 30,60……p−GaAs基板、 31……n−GaAs電流ブロック層、 36,66……n−GaAsコンタクト層、 51,61……n−InGaP電流ブロック層、 52……拡散領域。
Claims (2)
- 【請求項1】活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ
構造部を形成し、このダブルヘテロ構造部上の一部に光
取り出し側の電極を形成した半導体発光素子において、 前記電極を前記ダブルヘテロ構造部の一方の端側のみ片
寄って配置し、前記ダブルヘテロ構造部の前記電極と反
対側に、前記電極下に位置する領域への通電を阻止する
電流ブロック層を設けてなることを特徴とする半導体発
光素子。 - 【請求項2】第1導電型の半導体基板上に形成された第
2導電型の電流ブロック層と、この電流ブロック層上に
第1導電型の第1クラッド層、活性層及び第2導電型の
第2クラッド層を形成してなるダブルヘテロ構造部と、
このダブルヘテロ構造部上に形成された第2導電型のコ
ンタクト層と、前記基板の一部をエッチングして形成さ
れた光取り出し部に露出した電流ブロック層に第1導電
型不純物を拡散してなる拡散領域と、前記基板のエッチ
ングせずに残した面上に形成された第1の電極と、前記
コンタクト層上の全面に形成された第2の電極とを具備
してなることを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8467590A JP3114978B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8467590A JP3114978B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
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Family
ID=13837281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8467590A Expired - Lifetime JP3114978B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3114978B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP3124694B2 (ja) * | 1995-02-15 | 2001-01-15 | 三菱電線工業株式会社 | 半導体発光素子 |
US5565694A (en) * | 1995-07-10 | 1996-10-15 | Huang; Kuo-Hsin | Light emitting diode with current blocking layer |
US7335920B2 (en) * | 2005-01-24 | 2008-02-26 | Cree, Inc. | LED with current confinement structure and surface roughening |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP8467590A patent/JP3114978B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH03283676A (ja) | 1991-12-13 |
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