JPH08222760A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH08222760A JPH08222760A JP2667195A JP2667195A JPH08222760A JP H08222760 A JPH08222760 A JP H08222760A JP 2667195 A JP2667195 A JP 2667195A JP 2667195 A JP2667195 A JP 2667195A JP H08222760 A JPH08222760 A JP H08222760A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダブルヘテロ接合構造の発光部の材料にＩｎ
ＧａＡｌＰ系の化合物半導体を用いる発光素子におい
て、発光効率がより向上し得るように該発光素子の構成
条件を特定し、より発光効率の優れた半導体発光素子を
提供すること。 【構成】 特に好ましい材料として、ｎ型のＧａＡｓ基
板１上に、Ｉｎ0.49（ＧａX Ａｌ1-X ）0.51Ｐ（ｘは０
〜１）からなる、ｎ型のクラッド層２１、活性層２２、
ｐ型のクラッド層２３がダブルヘテロ接合された構造の
発光部２を有する半導体発光素子であって、活性層の厚
みが０．７５μｍより大きく１．５μｍ以下、および／
または、ｐ型のクラッド層の厚みが０．５μｍ〜２．０
μｍであることを特徴とする。
ＧａＡｌＰ系の化合物半導体を用いる発光素子におい
て、発光効率がより向上し得るように該発光素子の構成
条件を特定し、より発光効率の優れた半導体発光素子を
提供すること。 【構成】 特に好ましい材料として、ｎ型のＧａＡｓ基
板１上に、Ｉｎ0.49（ＧａX Ａｌ1-X ）0.51Ｐ（ｘは０
〜１）からなる、ｎ型のクラッド層２１、活性層２２、
ｐ型のクラッド層２３がダブルヘテロ接合された構造の
発光部２を有する半導体発光素子であって、活性層の厚
みが０．７５μｍより大きく１．５μｍ以下、および／
または、ｐ型のクラッド層の厚みが０．５μｍ〜２．０
μｍであることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩｎＧａＡｌＰ系の化
合物半導体が発光部の材料として用いられてなる半導体
発光素子に関する。
合物半導体が発光部の材料として用いられてなる半導体
発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体発光素子（以下、単に「発光素
子」）のなかでも、赤色〜緑色の発光を示すものとし
て、ＧａＡｓの結晶基板上にＩｎＧａＡｌＰ系の化合物
半導体材料からなるダブルヘテロ接合構造の発光部を有
するものが知られている。このような材料系の発光素子
において、黄色から緑色までの比較的短い波長域の発光
を得るには、活性層を形成する化合物半導体中のＡｌの
組成比を大きくする必要がある。
子」）のなかでも、赤色〜緑色の発光を示すものとし
て、ＧａＡｓの結晶基板上にＩｎＧａＡｌＰ系の化合物
半導体材料からなるダブルヘテロ接合構造の発光部を有
するものが知られている。このような材料系の発光素子
において、黄色から緑色までの比較的短い波長域の発光
を得るには、活性層を形成する化合物半導体中のＡｌの
組成比を大きくする必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、Ａｌの組成
比を大きくすることによって活性層における非発光再結
合が増加し、上記のような黄色から緑色までの波長域で
は発光効率が低下するという問題があった。本発明者等
は、上記問題を解決し、その発光効率をより向上させる
べく研究したところ、活性層の厚みの範囲、ｐ型クラッ
ド層の厚みの範囲、および、その他の構成条件に、発光
効率をより向上させ得る条件が存在することを見い出し
た。
比を大きくすることによって活性層における非発光再結
合が増加し、上記のような黄色から緑色までの波長域で
は発光効率が低下するという問題があった。本発明者等
は、上記問題を解決し、その発光効率をより向上させる
べく研究したところ、活性層の厚みの範囲、ｐ型クラッ
ド層の厚みの範囲、および、その他の構成条件に、発光
効率をより向上させ得る条件が存在することを見い出し
た。
【０００４】本発明の目的は、ダブルヘテロ接合構造の
発光部の材料としてＩｎＧａＡｌＰ系の化合物半導体を
用いる発光素子において、発光効率がより向上し得るよ
うに該発光素子の構成条件を特定し、より発光効率の優
れた発光素子を提供することである。
発光部の材料としてＩｎＧａＡｌＰ系の化合物半導体を
用いる発光素子において、発光効率がより向上し得るよ
うに該発光素子の構成条件を特定し、より発光効率の優
れた発光素子を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の発光素子は、以
下の特徴を有するものである。 (1) ｎ型の半導体基板と、該基板側からＩｎＧａＡｌＰ
系の化合物半導体材料からなるｎ型クラッド層、活性
層、ｐ型クラッド層がこの順にダブルヘテロ接合されて
なる発光部とを有する半導体発光素子であって、活性層
の厚みが０．７５μｍより大きく１．５μｍ以下、およ
び／または、ｐ型クラッド層の厚みが０．５μｍ〜２．
０μｍであることを特徴とする発光素子。 (2) 半導体基板がＧａＡｓ基板であって、ＩｎＧａＡｌ
Ｐ系の化合物半導体材料がＩｎ0.49（Ｇａ1-x Ａｌx ）
0.51Ｐ、（０≦ｘ≦１）で決定される化合物半導体材料
である (1)記載の発光素子。 (3) ｐ型クラッド層が、キャリア濃度５×１０16ｃｍ-3
〜５×１０17ｃｍ-3である (1)記載の発光素子。 (4) 活性層の厚みが、１．１μｍ〜１．３μｍである
(1) 記載の発光素子。 (5) ｐ型クラッド層上に、さらに電流拡散層が設けられ
たものである(1) 記載の発光素子。
下の特徴を有するものである。 (1) ｎ型の半導体基板と、該基板側からＩｎＧａＡｌＰ
系の化合物半導体材料からなるｎ型クラッド層、活性
層、ｐ型クラッド層がこの順にダブルヘテロ接合されて
なる発光部とを有する半導体発光素子であって、活性層
の厚みが０．７５μｍより大きく１．５μｍ以下、およ
び／または、ｐ型クラッド層の厚みが０．５μｍ〜２．
０μｍであることを特徴とする発光素子。 (2) 半導体基板がＧａＡｓ基板であって、ＩｎＧａＡｌ
Ｐ系の化合物半導体材料がＩｎ0.49（Ｇａ1-x Ａｌx ）
0.51Ｐ、（０≦ｘ≦１）で決定される化合物半導体材料
である (1)記載の発光素子。 (3) ｐ型クラッド層が、キャリア濃度５×１０16ｃｍ-3
〜５×１０17ｃｍ-3である (1)記載の発光素子。 (4) 活性層の厚みが、１．１μｍ〜１．３μｍである
(1) 記載の発光素子。 (5) ｐ型クラッド層上に、さらに電流拡散層が設けられ
たものである(1) 記載の発光素子。
【０００６】
【作用】本発明の発光素子は、ダブルヘテロ接合構造を
有する発光部の材料として、ＩｎＧａＡｌＰ系の化合物
半導体を用いるものである。このような材料のなかで
も、特に、Ｉｎ0.49（Ｇａ1-x Ａｌx ）0.51Ｐ、０≦ｘ
≦１で決定される材料を用いて、黄色から緑色までの波
長域の発光を得ようとする場合、活性層とクラッド層と
の接合面において充分なヘテロ障壁高さが得られないと
いった問題がある。そのような場合に、活性層へ注入さ
れるキャリアの注入密度が大きくなると、キャリアは活
性層からクラッド層へオーバーフローし、発光効率の低
下を招くことになる。特に、キャリアが有効質量の小さ
い電子である場合、これがｐ型クラッド層へオーバーフ
ローすることが顕著である。本発明は、活性層の厚みを
０．７５μｍより大きくすることによって、電子がｐ型
クラッド層へオーバーフローすることを抑制するもので
ある。一方、活性層の厚みが厚くなりキャリアの拡散長
に近づくと、キャリアの閉じ込め効果が薄れ発光効率の
低下を招く。この厚みの好ましい値は１．５μｍ付近が
上限である。上記活性層の厚みの範囲内でも特に１．１
μｍ〜１．３μｍは発光効率の高くなる範囲であり、発
光強度はこの範囲においてピークを示す。
有する発光部の材料として、ＩｎＧａＡｌＰ系の化合物
半導体を用いるものである。このような材料のなかで
も、特に、Ｉｎ0.49（Ｇａ1-x Ａｌx ）0.51Ｐ、０≦ｘ
≦１で決定される材料を用いて、黄色から緑色までの波
長域の発光を得ようとする場合、活性層とクラッド層と
の接合面において充分なヘテロ障壁高さが得られないと
いった問題がある。そのような場合に、活性層へ注入さ
れるキャリアの注入密度が大きくなると、キャリアは活
性層からクラッド層へオーバーフローし、発光効率の低
下を招くことになる。特に、キャリアが有効質量の小さ
い電子である場合、これがｐ型クラッド層へオーバーフ
ローすることが顕著である。本発明は、活性層の厚みを
０．７５μｍより大きくすることによって、電子がｐ型
クラッド層へオーバーフローすることを抑制するもので
ある。一方、活性層の厚みが厚くなりキャリアの拡散長
に近づくと、キャリアの閉じ込め効果が薄れ発光効率の
低下を招く。この厚みの好ましい値は１．５μｍ付近が
上限である。上記活性層の厚みの範囲内でも特に１．１
μｍ〜１．３μｍは発光効率の高くなる範囲であり、発
光強度はこの範囲においてピークを示す。
【０００７】ｐ型クラッド層の厚みは、０．５μｍから
２．０μｍとすることが、発光効率の向上には好まし
い。厚みが０．５μｍを下回ると、活性層からｐ型クラ
ッド層へのキャリアのオーバーフローを充分抑制するこ
とができなくなる。一方、厚みが２．０μｍを上回る
と、その厚膜化に伴い結晶性が低下し非発光性の再結合
中心が増えるという不都合が生じる。上記活性層の厚み
とｐ型クラッド層の厚みとは、同時に各々の好ましい範
囲内とすることが、発光効率を向上させるためにはより
好ましい。
２．０μｍとすることが、発光効率の向上には好まし
い。厚みが０．５μｍを下回ると、活性層からｐ型クラ
ッド層へのキャリアのオーバーフローを充分抑制するこ
とができなくなる。一方、厚みが２．０μｍを上回る
と、その厚膜化に伴い結晶性が低下し非発光性の再結合
中心が増えるという不都合が生じる。上記活性層の厚み
とｐ型クラッド層の厚みとは、同時に各々の好ましい範
囲内とすることが、発光効率を向上させるためにはより
好ましい。
【０００８】クラッド層のキャリア濃度は、高い値であ
る方が活性層との接合面におけるヘテロ障壁高さが高く
なり、上記活性層からの電子のオーバーフローを抑制で
きるため発光効率は高くなるはずである。しかし、ｐ型
クラッド層のキャリア濃度を高くすると、ｐ型ドーパン
ト（例えばＺｎ）が活性層へ拡散し、非発光中心として
働く効果の方が大きくなり、ひいては発光効率の低下を
招く。これらの理由により、ｐ型クラッド層のキャリア
濃度は、５×１０16ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ-3の範囲が
最適であり、この範囲において発光効率はより向上す
る。
る方が活性層との接合面におけるヘテロ障壁高さが高く
なり、上記活性層からの電子のオーバーフローを抑制で
きるため発光効率は高くなるはずである。しかし、ｐ型
クラッド層のキャリア濃度を高くすると、ｐ型ドーパン
ト（例えばＺｎ）が活性層へ拡散し、非発光中心として
働く効果の方が大きくなり、ひいては発光効率の低下を
招く。これらの理由により、ｐ型クラッド層のキャリア
濃度は、５×１０16ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ-3の範囲が
最適であり、この範囲において発光効率はより向上す
る。
【０００９】また、本発明の発光素子は、ｐ型クラッド
層と電極との間に電流拡散層を有する構造のものであっ
てもよい。図２は、その構造の一例を模式的に示す図で
ある。同図に例示する発光素子の例では、ｎ型のＧａＡ
ｓ基板１上に、ＩｎＧａＡｌＰ系の化合物半導体材料か
らなる発光部２、ＡｌＧａＡｓからなる電流拡散層５が
順に形成され、電極３、４が、基板１・発光部２・電流
拡散層５を積層方向に挟むように設けられている。同図
では、電流拡散層にハッチングを施している。また、以
下、基板側の電極３を下部電極、発光部側の電極４を上
部電極という。
層と電極との間に電流拡散層を有する構造のものであっ
てもよい。図２は、その構造の一例を模式的に示す図で
ある。同図に例示する発光素子の例では、ｎ型のＧａＡ
ｓ基板１上に、ＩｎＧａＡｌＰ系の化合物半導体材料か
らなる発光部２、ＡｌＧａＡｓからなる電流拡散層５が
順に形成され、電極３、４が、基板１・発光部２・電流
拡散層５を積層方向に挟むように設けられている。同図
では、電流拡散層にハッチングを施している。また、以
下、基板側の電極３を下部電極、発光部側の電極４を上
部電極という。
【００１０】電流拡散層は、上部電極と発光部との距離
を大きくとるために設けられる高キャリア濃度の半導体
層であって、この層によって上部電極からの電流は発光
面に対してより広範囲に分散でき、活性層の広範囲な面
からの発光が得られる。しかし一方では、電流拡散層か
ら活性層へドーパントが拡散し、発光効率の低下を招く
ことが知られている。また、このような素子を通電試験
すると、急激な発光効率の低下がみられる。これは、電
流によって、ドーパントの活性層への拡散が助長される
ためと考えられる。
を大きくとるために設けられる高キャリア濃度の半導体
層であって、この層によって上部電極からの電流は発光
面に対してより広範囲に分散でき、活性層の広範囲な面
からの発光が得られる。しかし一方では、電流拡散層か
ら活性層へドーパントが拡散し、発光効率の低下を招く
ことが知られている。また、このような素子を通電試験
すると、急激な発光効率の低下がみられる。これは、電
流によって、ドーパントの活性層への拡散が助長される
ためと考えられる。
【００１１】発光素子が電流拡散層を有する構造の場
合、本発明におけるｐ型クラッド層は、ドーパントの拡
散を抑制する層としても作用するものとなる。即ち、上
記説明のように、ｐ型クラッド層のキャリア濃度を５×
１０16ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ -3、厚みを０．５μｍ〜
２．０μｍとすることによって、ｐ型クラッド層は、ド
ーパントが電流拡散層から活性層へ拡散することをも抑
制する層となるのである。これにより、ひいては発光素
子の信頼性を向上させることも可能となる。
合、本発明におけるｐ型クラッド層は、ドーパントの拡
散を抑制する層としても作用するものとなる。即ち、上
記説明のように、ｐ型クラッド層のキャリア濃度を５×
１０16ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ -3、厚みを０．５μｍ〜
２．０μｍとすることによって、ｐ型クラッド層は、ド
ーパントが電流拡散層から活性層へ拡散することをも抑
制する層となるのである。これにより、ひいては発光素
子の信頼性を向上させることも可能となる。
【００１２】図３に、電流拡散層を有する発光素子にお
ける、ｐ型クラッド層の厚みと長時間通電後の相対輝度
との関係をグラフとして示す。相対輝度は、通電初期の
輝度に対する所定時間通電時の輝度の割合〔％〕であ
る。通電条件は、２５℃、５０ｍＡとし、通電時間を５
００ｈｒとした。同図のグラフからも明らかなように、
長時間の通電に対してはｐ型クラッド層の厚い方が相対
輝度が高く、素子の信頼性が高いことがわかる。このよ
うに、素子の信頼性の面では、ｐ型クラッド層厚は厚い
方がよいが、あまり厚くなると先に述べたように発光効
率が低下するので上述の０．５μｍ〜２．０μｍが最適
の厚みの範囲となる。
ける、ｐ型クラッド層の厚みと長時間通電後の相対輝度
との関係をグラフとして示す。相対輝度は、通電初期の
輝度に対する所定時間通電時の輝度の割合〔％〕であ
る。通電条件は、２５℃、５０ｍＡとし、通電時間を５
００ｈｒとした。同図のグラフからも明らかなように、
長時間の通電に対してはｐ型クラッド層の厚い方が相対
輝度が高く、素子の信頼性が高いことがわかる。このよ
うに、素子の信頼性の面では、ｐ型クラッド層厚は厚い
方がよいが、あまり厚くなると先に述べたように発光効
率が低下するので上述の０．５μｍ〜２．０μｍが最適
の厚みの範囲となる。
【００１３】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。本実施例では、一般的な構造のＬＥＤを例と
して、発光効率を向上させ得る構成条件を具体的に説明
する。図１は、本発明の一実施例による発光素子の構造
を模式的に示す図である。同図に例示する発光素子は、
ｎ型のＧａＡｓ基板１上に、ダブルヘテロ接合構造を有
する発光部２が形成されたＬＥＤである。発光部２は、
ＩｎＧａＡｌＰ系の化合物半導体材料からなり、ＧａＡ
ｓ基板１側から順に、ｎ型クラッド層２１、活性層２
２、ｐ型クラッド層２３が、ダブルヘテロ接合によって
積層された構造である。また、３および４は下部電極お
よび上部電極であって、同図ではハッチングを施して示
している。
説明する。本実施例では、一般的な構造のＬＥＤを例と
して、発光効率を向上させ得る構成条件を具体的に説明
する。図１は、本発明の一実施例による発光素子の構造
を模式的に示す図である。同図に例示する発光素子は、
ｎ型のＧａＡｓ基板１上に、ダブルヘテロ接合構造を有
する発光部２が形成されたＬＥＤである。発光部２は、
ＩｎＧａＡｌＰ系の化合物半導体材料からなり、ＧａＡ
ｓ基板１側から順に、ｎ型クラッド層２１、活性層２
２、ｐ型クラッド層２３が、ダブルヘテロ接合によって
積層された構造である。また、３および４は下部電極お
よび上部電極であって、同図ではハッチングを施して示
している。
【００１４】各層の導電型を決定するためのドーパント
としては特に限定されないが、ｎ型にはＳｅ、Ｓｉ等、
ｐ型にはＺｎ、Ｍｇ等が好ましいものとして例示され
る。本実施例ではｐ型にＺｎ、ｎ型にＳｅを用いた。
としては特に限定されないが、ｎ型にはＳｅ、Ｓｉ等、
ｐ型にはＺｎ、Ｍｇ等が好ましいものとして例示され
る。本実施例ではｐ型にＺｎ、ｎ型にＳｅを用いた。
【００１５】基板は、発光部の材料であるＩｎＧａＡｌ
Ｐ系の化合物半導体に対して良好に格子整合するもので
あればよい。本実施例ではＧａＡｓを用いた。ＧａＡｓ
基板上には、先ず始めに、基板と同じ組成のバッファ層
を形成しておくことが、結晶の品質を向上させるために
は好ましい。即ち、本実施例ではＧａＡｓをバッファ層
として０．１μｍ〜１μｍ程度形成する。なお、図１お
よび図２ではバッファ層の図示を省略している。
Ｐ系の化合物半導体に対して良好に格子整合するもので
あればよい。本実施例ではＧａＡｓを用いた。ＧａＡｓ
基板上には、先ず始めに、基板と同じ組成のバッファ層
を形成しておくことが、結晶の品質を向上させるために
は好ましい。即ち、本実施例ではＧａＡｓをバッファ層
として０．１μｍ〜１μｍ程度形成する。なお、図１お
よび図２ではバッファ層の図示を省略している。
【００１６】発光部は、ＩｎＧａＡｌＰ系の化合物半導
体材料からなるものであるが、本発明による活性層、ｐ
型クラッド層の厚みの限定が顕著に有用となるものは、
ＧａＡｓ基板と格子整合するＩｎ0.49（Ｇａ1-x Ａ
ｌx ）0.51Ｐ、０≦ｘ≦１、で決定される化合物半導体
材料である。活性層のＡｌの組成比ｘを０≦ｘ≦０．５
とすることで赤〜緑色光を発する発光素子が得られる
が、本実施例ではｘ＝０．３のものを活性層の材料とし
て用いた。以上のような材料を用いて発光部を形成した
場合、その発光効率は、活性層の厚みを、０．７５μｍ
より大きく１．５μｍ以下としたときに良好となる。特
に、作用で述べたように、活性層の厚みを１．１μｍ〜
１．３μｍとすることによって、発光効率は最良とな
り、発光強度はこの範囲においてピークを示す。
体材料からなるものであるが、本発明による活性層、ｐ
型クラッド層の厚みの限定が顕著に有用となるものは、
ＧａＡｓ基板と格子整合するＩｎ0.49（Ｇａ1-x Ａ
ｌx ）0.51Ｐ、０≦ｘ≦１、で決定される化合物半導体
材料である。活性層のＡｌの組成比ｘを０≦ｘ≦０．５
とすることで赤〜緑色光を発する発光素子が得られる
が、本実施例ではｘ＝０．３のものを活性層の材料とし
て用いた。以上のような材料を用いて発光部を形成した
場合、その発光効率は、活性層の厚みを、０．７５μｍ
より大きく１．５μｍ以下としたときに良好となる。特
に、作用で述べたように、活性層の厚みを１．１μｍ〜
１．３μｍとすることによって、発光効率は最良とな
り、発光強度はこの範囲においてピークを示す。
【００１７】ｐ型、ｎ型クラッド層に用いられる材料
は、上記活性層に用いられる材料よりもバンドギャップ
が大きくなるようにｘの値を決定した材料を用いる。本
実施例では、上記活性層の材料Ｉｎ0.49（Ｇａ0.7 Ａｌ
0.3 ）0.51Ｐに対して特に好ましい組合せとしてＩｎ
0.49（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.51Ｐを用いた。以上のよう
な材料を用いて発光部を形成した場合、ｐ型クラッド層
の厚みを０．５μｍ〜２．０μｍ、特に好ましくは０．
８μｍ〜１．３μｍとすることによって発光効率はより
良好となる。また、各クラッド層のキャリア濃度の好ま
しい範囲は、作用における説明の通りであるが、本実施
例では、その好ましい値としてｐ型クラッド層のキャリ
ア濃度を３×１０17ｃｍ-3、ｎ型クラッド層のキャリア
濃度を３×１０17ｃｍ-3とした。
は、上記活性層に用いられる材料よりもバンドギャップ
が大きくなるようにｘの値を決定した材料を用いる。本
実施例では、上記活性層の材料Ｉｎ0.49（Ｇａ0.7 Ａｌ
0.3 ）0.51Ｐに対して特に好ましい組合せとしてＩｎ
0.49（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.51Ｐを用いた。以上のよう
な材料を用いて発光部を形成した場合、ｐ型クラッド層
の厚みを０．５μｍ〜２．０μｍ、特に好ましくは０．
８μｍ〜１．３μｍとすることによって発光効率はより
良好となる。また、各クラッド層のキャリア濃度の好ま
しい範囲は、作用における説明の通りであるが、本実施
例では、その好ましい値としてｐ型クラッド層のキャリ
ア濃度を３×１０17ｃｍ-3、ｎ型クラッド層のキャリア
濃度を３×１０17ｃｍ-3とした。
【００１８】電極は、公知の材料および構造のものが使
用可能である。本実施例では、ｎ型側の電極３としてＡ
ｕＳｎ０．１μｍ−Ａｕ０．５μｍ、また、ｐ型側の電
極４としてＡｕＢｅ０．３μｍ−Ａｕ１μｍとした。
用可能である。本実施例では、ｎ型側の電極３としてＡ
ｕＳｎ０．１μｍ−Ａｕ０．５μｍ、また、ｐ型側の電
極４としてＡｕＢｅ０．３μｍ−Ａｕ１μｍとした。
【００１９】〔性能確認実験１〕本実験では、上記実施
例によるＬＥＤの５９５ｎｍの発光強度が、活性層の厚
みの変化に従って、どのように変化するかを測定した。
他の層の厚みは以下の値とした。また、かっこ内は各層
のキャリア濃度〔ｃｍ-3〕である。 ｐ型クラッド層 ； １．０μｍ（３×１０17） ｎ型クラッド層 ； ０．５μｍ（３×１０17） ｎ型ＧａＡｓバッファ層 ； ０．５μｍ（４×１０17） ｎ型ＧａＡｓ基板 ；３５０．０μｍ（３×１０18） 以上の多層膜をＭＯＣＶＤ法で成長させた後、下部電極
をＧａＡｓ基板の裏面に全面均一に形成し、ｐ型クラッ
ド層上には上部電極を直径１２０μｍの円形に形成し
た。この積層体を層拡張方向の形状として３５０μｍ□
のペレット状に切り出し、Ｔｏ−１８ステム台の上にボ
ンディングし、ＡｕワイヤーをつけＬＥＤとした。測定
は順方向に２０ｍＡ通電したときの値である。測定の結
果を、活性層の厚みと発光強度の関係として図４のグラ
フに示す。同図のグラフで明らかなように、発光強度は
活性層の厚み０．７５μｍ〜１．５μｍにおいて上に凸
の曲線を描き、特に１．１μｍ〜１．３μｍの付近にお
いてピークとなっており、この範囲における発光効率の
向上を示している。
例によるＬＥＤの５９５ｎｍの発光強度が、活性層の厚
みの変化に従って、どのように変化するかを測定した。
他の層の厚みは以下の値とした。また、かっこ内は各層
のキャリア濃度〔ｃｍ-3〕である。 ｐ型クラッド層 ； １．０μｍ（３×１０17） ｎ型クラッド層 ； ０．５μｍ（３×１０17） ｎ型ＧａＡｓバッファ層 ； ０．５μｍ（４×１０17） ｎ型ＧａＡｓ基板 ；３５０．０μｍ（３×１０18） 以上の多層膜をＭＯＣＶＤ法で成長させた後、下部電極
をＧａＡｓ基板の裏面に全面均一に形成し、ｐ型クラッ
ド層上には上部電極を直径１２０μｍの円形に形成し
た。この積層体を層拡張方向の形状として３５０μｍ□
のペレット状に切り出し、Ｔｏ−１８ステム台の上にボ
ンディングし、ＡｕワイヤーをつけＬＥＤとした。測定
は順方向に２０ｍＡ通電したときの値である。測定の結
果を、活性層の厚みと発光強度の関係として図４のグラ
フに示す。同図のグラフで明らかなように、発光強度は
活性層の厚み０．７５μｍ〜１．５μｍにおいて上に凸
の曲線を描き、特に１．１μｍ〜１．３μｍの付近にお
いてピークとなっており、この範囲における発光効率の
向上を示している。
【００２０】〔性能確認実験２〕本実験では、上記確認
実験１で測定対象としたＬＥＤにおいて活性層の厚みを
０．７μｍとし、発光強度がｐ型クラッド層の厚みの変
化に従って、どのように変化するかを測定した。ＬＥＤ
の仕様および実験条件は上記確認実験１と同様である。
測定の結果を、ｐ型クラッド層の厚みと発光強度の関係
として図５のグラフに示す。同図のグラフで明らかなよ
うに、発光強度はｐ型クラッド層の厚み０．５μｍ〜
２．０μｍにおいて上に凸の曲線を描いており、この範
囲における発光効率の向上を示している。
実験１で測定対象としたＬＥＤにおいて活性層の厚みを
０．７μｍとし、発光強度がｐ型クラッド層の厚みの変
化に従って、どのように変化するかを測定した。ＬＥＤ
の仕様および実験条件は上記確認実験１と同様である。
測定の結果を、ｐ型クラッド層の厚みと発光強度の関係
として図５のグラフに示す。同図のグラフで明らかなよ
うに、発光強度はｐ型クラッド層の厚み０．５μｍ〜
２．０μｍにおいて上に凸の曲線を描いており、この範
囲における発光効率の向上を示している。
【００２１】活性層の厚みとｐ型クラッド層の厚みと
は、互いに独立的に発光効率に影響を与えるが、各々の
最も好ましい値を同時に設定することが、発光効率を向
上させるためにはより好ましい。
は、互いに独立的に発光効率に影響を与えるが、各々の
最も好ましい値を同時に設定することが、発光効率を向
上させるためにはより好ましい。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したように、ｎ型の半導体基
板、特にｎ型のＧａＡｓ基板上に、ＩｎＧａＡｌＰ系の
化合物半導体材料からなるダブルヘテロ接合構造の発光
部が形成された発光素子では、活性層の厚みを０．７５
μｍより大きく１．５μｍ以下、および／または、ｐ型
クラッド層の厚みを０．５μｍ〜２．０μｍとすること
によって、優れた発光効率の発光素子を提供することが
できる。
板、特にｎ型のＧａＡｓ基板上に、ＩｎＧａＡｌＰ系の
化合物半導体材料からなるダブルヘテロ接合構造の発光
部が形成された発光素子では、活性層の厚みを０．７５
μｍより大きく１．５μｍ以下、および／または、ｐ型
クラッド層の厚みを０．５μｍ〜２．０μｍとすること
によって、優れた発光効率の発光素子を提供することが
できる。
【図１】本発明の一実施例による発光素子の構造を模式
的に示す図である。
的に示す図である。
【図２】電流拡散層を有する発光素子の構造例を模式的
に示す図である。
に示す図である。
【図３】電流拡散層を有する発光素子の場合における、
ｐ型クラッド層の厚みと長時間通電後の相対輝度との関
係を示すグラフである。
ｐ型クラッド層の厚みと長時間通電後の相対輝度との関
係を示すグラフである。
【図４】本発明の発光素子における、活性層の厚みと発
光強度の関係を示すグラフである。
光強度の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の発光素子における、ｐ型クラッド層の
厚みと発光強度の関係を示すグラフである。
厚みと発光強度の関係を示すグラフである。
１ ｎ型の半導体基板 ２ 発光部 ２１ ｎ型クラッド層 ２２ 活性層 ２３ ｐ型クラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 智雄 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 只友 一行 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内
Claims (5)
- 【請求項１】 ｎ型の半導体基板と、該基板側からＩｎ
ＧａＡｌＰ系の化合物半導体材料からなるｎ型クラッド
層、活性層、ｐ型クラッド層がこの順にダブルヘテロ接
合されてなる発光部とを有する半導体発光素子であっ
て、活性層の厚みが０．７５μｍより大きく１．５μｍ
以下、および／または、ｐ型クラッド層の厚みが０．５
μｍ〜２．０μｍであることを特徴とする半導体発光素
子。 - 【請求項２】 半導体基板がＧａＡｓ基板であって、Ｉ
ｎＧａＡｌＰ系の化合物半導体材料がＩｎ0.49（Ｇａ
1-x Ａｌx ）0.51Ｐ、（ｘは０〜１）で決定される化合
物半導体材料である請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 ｐ型クラッド層が、キャリア濃度５×１
０16ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ-3である請求項１記載の半
導体発光素子。 - 【請求項４】 活性層の厚みが、１．１μｍ〜１．３μ
ｍである請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項５】 ｐ型クラッド層上に、さらに電流拡散層
が設けられたものである請求項１記載の半導体発光素
子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2667195A JP3124694B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 半導体発光素子 |
| US08/600,295 US5710440A (en) | 1995-02-15 | 1996-02-12 | Semiconductor light emitting element with In GaAlP active layer of specified thickness |
| EP96102071A EP0727827A3 (en) | 1995-02-15 | 1996-02-13 | Semiconductor light emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2667195A JP3124694B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222760A true JPH08222760A (ja) | 1996-08-30 |
| JP3124694B2 JP3124694B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=12199870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2667195A Expired - Fee Related JP3124694B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 半導体発光素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5710440A (ja) |
| EP (1) | EP0727827A3 (ja) |
| JP (1) | JP3124694B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| RU2134007C1 (ru) | 1998-03-12 | 1999-07-27 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" | Полупроводниковый оптический усилитель |
| US20010020703A1 (en) * | 1998-07-24 | 2001-09-13 | Nathan F. Gardner | Algainp light emitting devices with thin active layers |
| RU2142665C1 (ru) | 1998-08-10 | 1999-12-10 | Швейкин Василий Иванович | Инжекционный лазер |
| RU2142661C1 (ru) * | 1998-12-29 | 1999-12-10 | Швейкин Василий Иванович | Инжекционный некогерентный излучатель |
| US6133589A (en) * | 1999-06-08 | 2000-10-17 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | AlGaInN-based LED having thick epitaxial layer for improved light extraction |
| JP2003258295A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光ダイオード |
| US8174037B2 (en) * | 2004-09-22 | 2012-05-08 | Cree, Inc. | High efficiency group III nitride LED with lenticular surface |
| US7335920B2 (en) * | 2005-01-24 | 2008-02-26 | Cree, Inc. | LED with current confinement structure and surface roughening |
| KR20100004478U (ko) * | 2010-03-27 | 2010-04-30 | 임두만 | 기구 보관용 덮개 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2763008B2 (ja) * | 1988-11-28 | 1998-06-11 | 三菱化学株式会社 | ダブルヘテロ型エピタキシャル・ウエハおよび発光ダイオード |
| JP3290672B2 (ja) * | 1990-08-20 | 2002-06-10 | 株式会社東芝 | 半導体発光ダイオード |
| JPH03129892A (ja) * | 1989-10-16 | 1991-06-03 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| US5008718A (en) * | 1989-12-18 | 1991-04-16 | Fletcher Robert M | Light-emitting diode with an electrically conductive window |
| JP3114978B2 (ja) * | 1990-03-30 | 2000-12-04 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
| US5300791A (en) * | 1992-09-29 | 1994-04-05 | Industrial Technology Research Institute | Light emitting diode |
| JP2900754B2 (ja) * | 1993-05-31 | 1999-06-02 | 信越半導体株式会社 | ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置 |
-
1995
- 1995-02-15 JP JP2667195A patent/JP3124694B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-02-12 US US08/600,295 patent/US5710440A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-02-13 EP EP96102071A patent/EP0727827A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3124694B2 (ja) | 2001-01-15 |
| US5710440A (en) | 1998-01-20 |
| EP0727827A3 (en) | 1998-07-01 |
| EP0727827A2 (en) | 1996-08-21 |
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