JPH0974218A - Semiconductor light emitting element - Google Patents
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- JPH0974218A JPH0974218A JP23051795A JP23051795A JPH0974218A JP H0974218 A JPH0974218 A JP H0974218A JP 23051795 A JP23051795 A JP 23051795A JP 23051795 A JP23051795 A JP 23051795A JP H0974218 A JPH0974218 A JP H0974218A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子の
構造に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure of a semiconductor light emitting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＬＥＤなどの半導体発光素子（以下、
「発光素子」という）における発光は、自由電子と正孔
とが再結合しエネルギーを放出することによって生じる
発光現象であり、その目的の発光の中心波長は、光を発
する部分として用いられる半導体結晶材料のバンドギャ
ップでほぼ決まるものである。また、その光は、中心波
長だけでなく該中心波長をピークとして特定の波長範囲
にわたる発光である場合が多い。以下、目的の発光を
「メインピーク光」、その中心波長を「メインピーク波
長」という。2. Description of the Related Art Semiconductor light emitting devices such as LEDs (hereinafter,
Light emission in a "light emitting device" is a light emission phenomenon that occurs when free electrons and holes recombine and emit energy, and the center wavelength of the intended light emission is a semiconductor crystal used as a portion that emits light. It is almost determined by the band gap of the material. Further, the light is often not only a central wavelength but also a light emission having a peak at the central wavelength over a specific wavelength range. Hereinafter, the target light emission is referred to as "main peak light", and its center wavelength is referred to as "main peak wavelength".
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】発光素子においては、
上記メインピーク光とは別に、これと離れた他の波長帯
にも発光が生じ、問題となる場合がある。例えば、Ｇａ
Ａｓ結晶基板上にＡｌＧａＡｓのｐｎ接合を発光部とし
て結晶成長させた赤色ＬＥＤの場合について説明する
と、メインピーク波長が６５０ｎｍ〜６７０ｎｍである
のに対して、８８０ｎｍ〜９００ｎｍ付近を中心波長と
する発光が観測される等の現象例が知られている。以
下、このような他の波長帯に生じる発光を「サブピーク
光」、その中心波長を「サブピーク波長」という。サブ
ピーク光の発生の原因は、メインピーク光の照射により
結晶基板が励起されて放出されるフォトルミネセンスで
あることが知られている。In the light emitting device,
In addition to the main peak light, light emission may occur in other wavelength bands apart from this, which may cause a problem. For example, Ga
Explaining the case of a red LED in which a pn junction of AlGaAs is grown as a light emitting portion on an As crystal substrate, the main peak wavelength is 650 nm to 670 nm, while the light emission having a central wavelength near 880 nm to 900 nm is emitted. Examples of phenomena such as observation are known. Hereinafter, light emission generated in such other wavelength bands is referred to as "sub-peak light", and its center wavelength is referred to as "sub-peak wavelength". It is known that the cause of the generation of the sub-peak light is photoluminescence, which is emitted when the crystal substrate is excited by the irradiation of the main peak light.
【０００４】サブピーク光は、発光素子設計上の目的に
対して意図しない波長帯での発光である。従って、この
ような発光が生じるような発光素子を、例えば光電セン
サーの光源に用いると、誤動作などが発生し種々の問題
となる。Sub-peak light is light emission in a wavelength band not intended for the purpose of designing a light emitting device. Therefore, if a light emitting element that causes such light emission is used for a light source of a photoelectric sensor, for example, malfunction occurs and various problems occur.
【０００５】サブピーク光を抑制するための一つの方法
として、結晶基板のキャリア濃度を低くする方法が知ら
れているが、そのような方法では電気特性が悪化し、ま
たキャリア濃度を低くしてもサブピーク光の十分な抑制
はできない。また他の方法として、結晶基板を除去する
方法が知られているが、結晶基板を除去すると厚みが薄
くなる分だけ、機械的強度が低下し、また実装時におけ
るチップの保持シロが少なくなるなどの問題があるの
で、これを補うために結晶基板上に成長させる他の結晶
層を厚くする必要がある。しかし、他の結晶層を厚くす
ると結晶基板との熱膨張係数が異なるため、ウエハーの
段階で全体に「反り（湾曲）」が生じる。ウエハー全体
に生じた反りは、結晶基板を除去し分割しても解消され
ず、チップ化工程において歩留りが低下する原因ともな
る。As one method for suppressing the sub-peak light, there is known a method of lowering the carrier concentration of the crystal substrate. However, such a method deteriorates the electrical characteristics and lowers the carrier concentration. Sub-peak light cannot be suppressed sufficiently. As another method, a method of removing the crystal substrate is known, but removing the crystal substrate reduces the mechanical strength due to the reduction in thickness, and reduces the holding white of the chip during mounting. In order to compensate for this, it is necessary to thicken the other crystal layer grown on the crystal substrate. However, when the thickness of other crystal layers is increased, the coefficient of thermal expansion is different from that of the crystal substrate, so that "warpage (curvature)" occurs in the entire wafer stage. The warp generated on the entire wafer is not eliminated even if the crystal substrate is removed and divided, which also causes a decrease in yield in the chip forming process.
【０００６】本発明の目的は、サブピーク光の発生を抑
制し得る新たな構造が付与された発光素子を提供するこ
とである。An object of the present invention is to provide a light emitting device provided with a new structure capable of suppressing the generation of subpeak light.
【０００７】[0007]
【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。The light emitting device of the present invention has the following features.
【０００８】(1)結晶基板と発光部との間に、発光部が
発する光による励起によって基板から発せられる光が、
発光部側へ透過することを抑制する反射層を設けたこと
を特徴とする半導体発光素子。(1) Between the crystal substrate and the light emitting portion, the light emitted from the substrate by the excitation by the light emitted from the light emitting portion,
A semiconductor light emitting device, comprising a reflective layer for suppressing transmission to the light emitting portion side.
【０００９】(2)上記反射層のバンドギャップが、発光
層が発する光のエネルギーよりも大きいものである上記
(1)記載の半導体発光素子。(2) The band gap of the reflective layer is larger than the energy of light emitted by the light emitting layer.
(1) The semiconductor light emitting device described in (1).
【００１０】(3)上記反射層が、互いに屈折率の異なる
一対の半導体層を１組、または複数組積層して設けられ
たものである上記 (1)記載の半導体発光素子。(3) The semiconductor light emitting device according to the above (1), wherein the reflective layer is provided by laminating one pair or a plurality of pairs of semiconductor layers having different refractive indexes.
【００１１】(4)反射層を構成する一対の半導体層のう
ち、一方の半導体層のバンドギャップが発光層が発する
光のエネルギーと同等であり、他方の半導体層のバンド
ギャップがこれよりも大きいものである上記 (3)記載の
半導体発光素子。(4) Of the pair of semiconductor layers constituting the reflective layer, one of the semiconductor layers has a band gap equal to the energy of light emitted by the light emitting layer, and the other semiconductor layer has a larger band gap. The semiconductor light-emitting device according to the above (3), which is
【００１２】(5)発光部と反射層との間に、発光部から
発せられた光を反射する反射層がさらに設けられたもの
であることを特徴とする上記 (1)〜 (4)記載の半導体発
光素子。(5) The above-mentioned (1) to (4), characterized in that a reflective layer for reflecting the light emitted from the light emitting part is further provided between the light emitting part and the reflective layer. Semiconductor light emitting device.
【００１３】(6)結晶基板がＧａＡｓ結晶基板であり、
発光部がＡｌＧａＡｓ、またはＩｎＧａＡｌＰ系の化合
物半導体材料からなるものであって、上記反射層が、互
いに屈折率の異なるＩｎＧａＡｌＰ系化合物からなる２
層の結晶層を１組の積層体として、または、互いに屈折
率の異なるＡｌＧａＡｓ系化合物からなる２層の結晶層
を１組の積層体として、または、互いに屈折率の異なる
ＩｎＧａＡｌＰ系化合物とＡｌＧａＡｓ系化合物との組
み合わせによる２層の結晶層を１組の積層体として、こ
れらのいずれかが１以上の組数だけ積層されてなる多層
構造である上記 (1)記載の半導体発光素子。(6) The crystal substrate is a GaAs crystal substrate,
The light emitting portion is made of an AlGaAs or InGaAlP-based compound semiconductor material, and the reflective layer is made of an InGaAlP-based compound having different refractive indexes.
The crystal layers are one set of laminated bodies, or the two crystal layers made of AlGaAs-based compounds having different refractive indexes are one set of laminated bodies, or the InGaAlP-based compounds and AlGaAs-based compounds having different refractive indexes from each other. The semiconductor light emitting device according to the above (1), which has a multilayer structure in which two crystal layers each of which is a combination with a compound are used as one set of stacked bodies and any one of these is stacked in a number of one or more.
【００１４】[0014]
【作用】本発明の発光素子は、上記構成によって次の作
用を示す。発光部から発せられたメインピーク光のなか
には、本発明によって設けられた反射層を透過し、結晶
基板に達するメインピーク光が存在する。結晶基板はこ
のメインピーク光によって励起され、サブピーク光を放
出する。しかし、このサブピーク光の殆どは、上記反射
層によって反射され、発光部側へ通過することなく結晶
基板内において吸収される。換言すれば、発生したサブ
ピーク光が結晶基板内に閉じ込められるということであ
る。The light-emitting device of the present invention has the following actions due to the above structure. Among the main peak light emitted from the light emitting portion, there is the main peak light that passes through the reflective layer provided by the present invention and reaches the crystal substrate. The crystal substrate is excited by this main peak light and emits sub-peak light. However, most of this sub-peak light is reflected by the reflective layer and absorbed in the crystal substrate without passing to the light emitting portion side. In other words, the generated sub-peak light is confined in the crystal substrate.
【００１５】ただし、反射層が光を透過させるとは、少
なくともその光の一部が結晶基板側に到達するものであ
ることを意味し、該反射層での部分的な反射・吸収・減
衰などがあってもよい。また、反射層が光を反射させる
とは、その光を全て反射させることだけでなく、該反射
層での部分的な透過・吸収・減衰などの損失があっても
よい。However, that the reflective layer transmits light means that at least a part of the light reaches the crystal substrate side, and partial reflection / absorption / attenuation in the reflective layer occurs. There may be. Further, the reflection of light by the reflective layer means not only that all the light is reflected but also that there may be some loss such as partial transmission, absorption and attenuation in the reflective layer.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図を用いて詳細に
説明する。図１は、本発明による発光素子の構造の一例
を模式的に示す図である。同図に例示する発光素子は、
ｎ型のＧａＡｓ結晶基板１上に、上記反射層２が形成さ
れ、更にその上に発光部３が形成されたＬＥＤである。
同図の例では、反射層２は、互いに屈折率の異なる化合
物半導体からなる２層の結晶層を１組の積層体としてこ
れが１以上所望の組数だけ積層されてなる多層構造であ
って、図では便宜上２組計４層の積層体として表現して
いる。また同図の例では、発光部３は、Ａｌ0.35Ｇａ
0.65Ａｓの活性層３ｂが、Ａｌ 0.80Ｇａ0.20Ａｓのｎ型
クラッド層３ａと、Ａｌ0.80Ｇａ0.20Ａｓのｐ型クラッ
ド層３ｃとによって挟まれてなるダブルヘテロ構造であ
る。各層の半導体の伝導型は、発光部がｐ型、ｎ型のい
ずれの型を基板側とするかによってｐ型、ｎ型のいずれ
かとなるが、以下、説明の便宜上、基板側がｎ型のもの
を例示する。また、同図では電極等の付帯的な構造は省
略している。電極は公知の構造のものでよい。このよう
な構成とすることによって、上記作用において説明した
ように、サブピーク光が抑制される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
explain. FIG. 1 shows an example of the structure of a light emitting device according to the present invention.
It is a figure which shows typically. The light emitting element illustrated in FIG.
The reflective layer 2 is formed on the n-type GaAs crystal substrate 1.
Further, the LED has the light emitting portion 3 formed thereon.
In the example of the figure, the reflective layer 2 is a compound having different refractive indexes.
The two crystal layers made of mono-semiconductor are used as one set of laminated body.
It is a multi-layer structure in which one or more desired number of layers are laminated.
Therefore, in the figure, for convenience, it is expressed as a laminated body of two sets and a total of four layers.
I have. Further, in the example shown in FIG.0.35Ga
0.65The active layer 3b of As is Al 0.80Ga0.20N type of As
Clad layer 3a and Al0.80Ga0.20As p-type crack
A double hetero structure sandwiched between the double layer 3c and
You. Regarding the conduction type of the semiconductor of each layer, the light emitting portion is p-type or n-type.
Either p-type or n-type depending on whether the shift type is the substrate side
However, for convenience of explanation, the substrate side is n-type
Is exemplified. Also, in the figure, auxiliary structures such as electrodes are omitted.
Omitted. The electrodes may have a known structure. like this
By adopting a different structure,
Thus, the sub-peak light is suppressed.
【００１７】結晶基板は、反射層や発光部など、種々の
半導体結晶層を成長させるための基礎となる結晶であ
る。結晶基板の材料としては、単一の元素からなる半導
体、上記例のＧａＡｓのような化合物半導体の他、成長
させるべき半導体結晶と格子定数の整合性が良好であれ
ば、絶縁体等、どのようなものであってもよい。The crystal substrate is a crystal that serves as a basis for growing various semiconductor crystal layers such as a reflective layer and a light emitting portion. As the material of the crystal substrate, in addition to a semiconductor made of a single element, a compound semiconductor such as GaAs in the above example, if the lattice constant of the semiconductor crystal to be grown is good, an insulator or the like may be used. It may be anything.
【００１８】発光部は、ホモ接合やヘテロ接合など２層
からなる単純なｐｎ接合の他、ダブルヘテロ接合、ある
いは、１つまたは多重の量子井戸構造であってもよい。The light emitting portion may be a simple pn junction consisting of two layers such as a homojunction or a heterojunction, a double heterojunction, or a single or multiple quantum well structure.
【００１９】本発明は、メインピーク光によって励起さ
れて結晶基板が発するサブピーク光を抑制するものであ
る。従って、結晶基板と発光部の材料は、そのような現
象が発生し得るバンドギャップの組み合わせのものが対
象となる。そのような結晶基板と発光部の材料の組み合
わせとしては、上記例のようなＧａＡｓ結晶基板とＡｌ
ＧａＡｓ系の化合物半導体材料からなる発光部の他、Ｇ
ａＡｓ結晶基板とＩｎＧａＡｌＰ系の化合物半導体材料
からなる発光部等が挙げられる。ＩｎＧａＡｌＰ系の化
合物半導体材料とは、Ｉｎy ( Ｇａ1-x Ａｌx ）
1-y Ｐ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１で決定される化合物半
導体材料である。The present invention suppresses the sub-peak light emitted from the crystal substrate by being excited by the main peak light. Therefore, the material of the crystal substrate and the light emitting portion is a combination of band gaps in which such a phenomenon can occur. As a combination of such a material for the crystal substrate and the light emitting portion, a GaAs crystal substrate and Al as in the above example are used.
In addition to the light emitting part made of a GaAs-based compound semiconductor material, G
Examples thereof include an aAs crystal substrate and a light emitting portion made of an InGaAlP-based compound semiconductor material. InGaAlP-based compound semiconductor material means In y (Ga 1-x Al x ).
1-y P, a compound semiconductor material determined by 0 ≦ x ≦ 1 and 0 ≦ y ≦ 1.
【００２０】上記反射層は、発光部から発せられた光の
励起で結晶基板から発せられた光を結晶基板側に反射す
るものであればよい。また、上記反射層は、発光部と結
晶基板との間に介在するものであるから、発光部の結晶
品質を低下させないためにも、これらとの格子整合性が
良好なものであることが好ましい。そのような反射層と
しては、互いに屈折率の異なる化合物半導体からなる２
層の結晶層を１組の積層体としてこれが１以上の組数だ
け積層されてなる多層構造が好ましいものとして例示さ
れる。The reflection layer may be any layer as long as it reflects the light emitted from the crystal substrate to the crystal substrate side by exciting the light emitted from the light emitting portion. Further, since the reflective layer is interposed between the light emitting section and the crystal substrate, it is preferable that the reflective layer has good lattice matching with these in order not to deteriorate the crystal quality of the light emitting section. . Such a reflective layer is made of compound semiconductors having different refractive indexes.
A preferable example is a multi-layer structure in which one crystal layer is a laminated body and the laminated body is laminated by one or more sets.
【００２１】また、本発明はサブピーク光の抑制を目的
としているため、反射層がメインピーク光に励起されて
サブピーク光を発するものでは発明の目的を達成し得な
い。従って、上記反射層としては、メインピーク光に励
起されてサブピーク光を発することのない反射層、即ち
反射層のバンドギャップが、メインピーク光エネルギー
よりも大きいエネルギー幅であるような材料からなる反
射層とすることが望ましい。Further, since the present invention aims to suppress the sub-peak light, the object of the present invention cannot be achieved with the one in which the reflective layer is excited by the main peak light to emit the sub-peak light. Therefore, the reflection layer is a reflection layer which is not excited by the main peak light and does not emit the sub-peak light, that is, a reflection layer made of a material whose band gap is larger than the main peak light energy. It is desirable to use layers.
【００２２】上記反射層が、上記のような多層構造であ
る場合、２層１組の積層体の例としては、上記例のよう
にＧａＡｓ結晶基板とＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体材
料からなる発光部との組み合わせ（メインピーク波長６
６０ｎｍ、サブピーク波長８７０ｎｍ）である場合なら
ば、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物からなる２層１組の積層
体、ＡｌＧａＡｓ系化合物からなる２層１組の積層体、
ＩｎＧａＡｌＰ系化合物とＡｌＧａＡｓ系化合物との組
み合わせからなる２層１組の積層体などが挙げられる。
これらの反射層は、例えばＩｎ0.5 （Ｇａ0.9 Ａ
ｌ0.1 ）0.5 Ｐ（発光部側）／Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ（基
板側）の２層１組のように、組成比を選択することによ
って、上記波長のサブピーク光をよく反射する作用を示
す。When the reflective layer has the above-mentioned multilayer structure, as an example of a laminated body of two layers, a GaAs crystal substrate and a light emitting portion made of an AlGaAs compound semiconductor material as in the above example. Combination (Main peak wavelength 6
60 nm and a sub-peak wavelength of 870 nm), a two-layer / one-layer stack made of an InGaAlP-based compound, a two-layer / one-layer stack made of an AlGaAs-based compound,
Examples thereof include a laminated body of two layers and one set made of a combination of an InGaAlP-based compound and an AlGaAs-based compound.
These reflective layers are made of, for example, In 0.5 (Ga 0.9 A).
By selecting the composition ratio such as a set of two layers of l 0.1 ) 0.5 P (light emitting portion side) / In 0.5 Al 0.5 P (substrate side), a function of well reflecting the sub-peak light of the above wavelength is exhibited.
【００２３】反射層における２層１組の積層体は、その
組数を増やすに従って反射率が向上し、外部に放出する
サブピーク光の強度をさらに抑制することができる。The two-layer / one-layer laminated body in the reflective layer has an improved reflectance as the number of groups is increased, and the intensity of the sub-peak light emitted to the outside can be further suppressed.
【００２４】上記反射層の形成方法としては、エピタキ
シャル成長可能な公知の成膜法が用いられる。特に、上
記のような多層構造である場合、薄膜形成を容易にでき
るという点で、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ法等が好ましい成膜
法として挙げられる。As a method for forming the above-mentioned reflective layer, a known film forming method capable of epitaxial growth is used. In particular, in the case of the above-mentioned multi-layer structure, MOCVD, MBE method and the like are mentioned as preferable film forming methods from the viewpoint that a thin film can be easily formed.
【００２５】また、２層１組の積層体のうちの一方の層
を、メインピーク光が有するエネルギーと同じエネルギ
ー幅のバンドギャップを有する材料によって形成する態
様が挙げられる。具体的には、この層を発光部において
光を放出する部分と同じ半導体材料を用いて形成するこ
とが挙げられる。このような態様によって、その層にお
いてメインピーク光がよく吸収され、結晶基板側へ透過
するメインピーク光をより削減できるようになるに伴
い、サブピーク光もより抑制される。Another example is a mode in which one layer of the two-layered set is formed of a material having a band gap having the same energy width as the energy of the main peak light. Specifically, this layer may be formed using the same semiconductor material as that of the light emitting portion that emits light. With such a mode, the main peak light is well absorbed in the layer, and the main peak light transmitted to the crystal substrate side can be further reduced, so that the sub peak light is further suppressed.
【００２６】またさらに、上記反射層と発光部との間
に、発光部からのメインピーク光を発光部側によく反射
する反射層をさらに加える態様が挙げられる。そのよう
な新たに加える反射層としては、上記説明の（Ａ）の反
射層と同様の多層構造であってメインピーク光を反射し
得る特性のもの等が挙げられる。このような態様によっ
て、結晶基板側へ透過するメインピーク光をより削減で
きるようになるに伴い、サブピーク光もより抑制され
る。Furthermore, there is a mode in which a reflective layer which reflects the main peak light from the light emitting portion to the light emitting portion side is further provided between the reflective layer and the light emitting portion. Examples of such a newly added reflective layer include a multilayer structure similar to that of the above-described reflective layer (A), which has a characteristic of being able to reflect main peak light. According to such an aspect, as the main peak light transmitted to the crystal substrate side can be further reduced, the sub peak light is further suppressed.
【００２７】[0027]
【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明による発光素
子を具体的に示す。 実施例１ 本実施例では、ＧａＡｓ結晶基板上に下記の仕様の反射
層と発光部とを成長させ、メインピーク光６６０ｎｍの
ＬＥＤを製造した。積層構造の概略は図１に示すとおり
であって、各層の仕様は以下のとおりとした。 ｐ型クラッド層；（材料）Ａｌ0.80Ｇａ0.20Ａｓ、厚
み１０μｍ。 活性層；（材料）Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ、厚み１μ
ｍ。 ｎ型クラッド層；（材料）Ａｌ0.80Ｇａ0.20Ａｓ、厚
み３μｍ。 反射層；厚み６６．９ｎｍのＩｎ0.50（Ｇａ0.90Ａｌ
0.10）0.50Ｐを発光部側とし、厚み７１．５ｎｍのＩｎ
0.50Ａｌ0.50Ｐを結晶基板側とする２層一組の積層体を
２０組、計４０層積層したもの。 結晶基板；（材料）ＧａＡｓ。 ｎ型側の電極；ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ。ｐ型側の電極；
ＡｕＺｎ／Ａｕ。EXAMPLES Hereinafter, the light emitting device according to the present invention will be specifically described with reference to examples. Example 1 In this example, a reflection layer and a light emitting portion having the following specifications were grown on a GaAs crystal substrate to manufacture an LED having a main peak light of 660 nm. The laminated structure is as shown in FIG. 1, and the specifications of each layer are as follows. p-type clad layer; (material) Al 0.80 Ga 0.20 As, thickness 10 μm. Active layer; (material) Al 0.35 Ga 0.65 As, thickness 1μ
m. n-type clad layer; (material) Al 0.80 Ga 0.20 As, thickness 3 μm. Reflective layer; In 0.50 (Ga 0.90 Al) with a thickness of 66.9 nm
0.10 ) 0.50 P as the light emitting side,
A total of 40 layers in which 20 sets of 2 layers each having 0.50 Al 0.50 P on the crystal substrate side are stacked. Crystal substrate; (material) GaAs. n-type side electrode: AuGeNi / Au. p-type side electrode;
AuZn / Au.
【００２８】上記の反射層がない従来のＬＥＤの場
合、メインピーク光の強度に対するサブピーク光の強度
の割合は約８％であり、このＬＥＤをセンサー等の用途
に用いると、サブピーク光が誤動作の原因となって問題
となる。ただしサブピーク光の強度は、ＧａＡｓ結晶基
板のキャリア濃度によっても変化し、キャリア濃度３×
１０18ｃｍ-3の時は８％であるが、低キャリア濃度基板
（５×１０17ｃｍ-3）を用いると２％に低下することが
知られている。In the case of the conventional LED without the above-mentioned reflection layer, the ratio of the intensity of the sub-peak light to the intensity of the main peak light is about 8%. When this LED is used for a sensor or the like, the sub-peak light may malfunction. It becomes a cause and becomes a problem. However, the intensity of the sub-peak light changes depending on the carrier concentration of the GaAs crystal substrate, and the carrier concentration is 3 ×
It is known to be 8% at 10 18 cm -3 , but it is known to decrease to 2% when a low carrier concentration substrate (5 × 10 17 cm -3 ) is used.
【００２９】本実施例におけるの反射層を有するＬＥ
Ｄでは、発光部から基板方向へ発せられたメインピーク
光の９８％が反射層を透過しＧａＡｓ基板に到達した。
基板は励起されてサブピーク光を発したが、発光部方向
に向かう光の７８％が反射層によって基板側へ反射され
た。この結果メインピーク光により励起されたサブピー
ク光は、その２２％しか発光部方向に出なくなった。こ
のときのメインピーク光強度をＩo とすると、これに対
する発光部方向に出たサブピーク強度光Ｉsub は、以下
のように表される。 Ｉsub ＝Ｉo ×０．９８×０．０８×０．２２＝０．０１７・Ｉo 即ち、もとのメインピーク光の強度に対するサブピーク
光の強度の割合を１．７％にまで低下させることができ
た。LE having a reflective layer in this embodiment
In D, 98% of the main peak light emitted from the light emitting portion toward the substrate passed through the reflective layer and reached the GaAs substrate.
The substrate was excited to emit sub-peak light, but 78% of the light traveling toward the light emitting portion was reflected to the substrate side by the reflective layer. As a result, only 22% of the sub-peak light excited by the main peak light was emitted toward the light emitting portion. Assuming that the main peak light intensity at this time is I o , the sub-peak intensity light I sub emitted in the direction toward the light emitting portion is expressed as follows. I sub = I o × 0.98 × 0.08 × 0.22 = 0.017 · I o That is, the ratio of the intensity of the sub-peak light to the intensity of the original main peak light is reduced to 1.7%. I was able to.
【００３０】なお、反射層のペア数を増すと、反射率も
同様に増すため、サブピーク光強度を更に抑制すること
ができる。例えば、ペア数を２０から３０にすると、反
射率が７８％から９３．６％に向上し、その結果サブピ
ーク光強度を０．５％にまで低下させることができる。
またさらに、低キャリア濃度（５×１０17ｃｍ-3）の基
板と組合わせると、サブピーク光強度を０．５％から
０．１２５％にまで低下させることができた。When the number of pairs of the reflective layers is increased, the reflectance is also increased, so that the sub-peak light intensity can be further suppressed. For example, when the number of pairs is changed from 20 to 30, the reflectance is improved from 78% to 93.6%, and as a result, the subpeak light intensity can be reduced to 0.5%.
Furthermore, when combined with a substrate having a low carrier concentration (5 × 10 17 cm −3 ), the sub-peak light intensity could be reduced from 0.5% to 0.125%.
【００３１】実施例２ 本実施例では、発光部と反射層との間に、発光部から
発せられたメインピーク光を反射する層を、さらに加
えて設けたこと以外は、上記実施例１と同じ仕様のＬＥ
Ｄを製造した。発光部から発せられたメインピーク光を
反射する層としては、厚み４６．４ｎｍのＩｎ0.50（Ｇ
ａ0.90Ａｌ0.10）0.50Ｐを発光部側とし、厚み５０．９
ｎｍのＩｎ0.50Ａｌ0.50Ｐを結晶基板側とする２層を一
組としてこれを１０組、計２０層積層したものとした。
上記実施例１と同様に発光を観測したところ、発光部か
ら基板方向への透過は４２％であった。この結果、発光
部側へ出たサブピーク光強度は、 Ｉsub ＝Ｉo ×０．４２×０．０８×０．２２＝０．７３９２・Ｉo となり、もとのメインピーク光の強度に対するサブピー
ク光の強度の割合を０．７４％にまで低下させることが
できた。Example 2 This example is the same as Example 1 except that a layer for reflecting the main peak light emitted from the light emitting section was additionally provided between the light emitting section and the reflective layer. LE with the same specifications
D was manufactured. The layer that reflects the main peak light emitted from the light emitting portion is made of In 0.50 (G
a 0.90 Al 0.10 ) 0.50 P as the light emitting portion side, and the thickness 50.9
A total of 20 layers were prepared by forming a set of two layers having a crystal substrate of In 0.50 Al 0.50 P having a thickness of 10 nm.
When light emission was observed in the same manner as in Example 1, the transmission from the light emitting portion toward the substrate was 42%. As a result, the sub -peak light intensity emitted to the light emitting portion side becomes I sub = I o × 0.42 × 0.08 × 0.22 = 0.7392 · I o , which is the sub-peak with respect to the intensity of the original main peak light. It was possible to reduce the light intensity ratio to 0.74%.
【００３２】以上実施例１、および２において得られた
サブピーク光の強度の割合を表１にまとめた。Table 1 shows the ratios of the sub-peak light intensities obtained in Examples 1 and 2 above.
【００３３】[0033]
【表１】 [Table 1]
【００３４】また、実施例１において、反射層の組数
を変化させたところ、メインピーク光の強度に対するサ
ブピーク光の強度の比は、表２に示すような値であっ
た。ただし、ＧａＡｓ基板のキャリア濃度はすべて３×
１０18ｃｍ-3である。When the number of reflective layers was changed in Example 1, the ratio of the intensity of the sub-peak light to the intensity of the main peak light was as shown in Table 2. However, the carrier concentration of the GaAs substrate is all 3 ×
It is 10 18 cm -3 .
【００３５】[0035]
【表２】 [Table 2]
【００３６】以上のように、サブピーク光を基板側に反
射する反射層に加えて、発光部からのメインピーク光を
反射する反射層を設けると、サブピーク光抑制の効果は
より向上する。これに加えて、低キャリア濃度の基板と
組み合わせることで、更に大きなサブピーク光抑制効果
が得られる。また、反射層の組数を増やして、反射率を
向上させるにともなって、サブピーク光抑制効果は向上
する。これは反射層についても同様である。As described above, when the reflection layer that reflects the main peak light from the light emitting portion is provided in addition to the reflection layer that reflects the sub peak light to the substrate side, the effect of suppressing the sub peak light is further improved. In addition to this, by combining with a substrate having a low carrier concentration, a larger effect of suppressing the sub-peak light can be obtained. Further, as the number of sets of reflective layers is increased to improve the reflectance, the effect of suppressing the sub-peak light is improved. This also applies to the reflective layer.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明のように、本発明は、サブピー
ク光の発生を抑制し得る新たな構造を有する発光素子で
ある。この新たな構造を用いることによって、従来のサ
ブピーク光抑制手段が有していた問題や、低い歩留りの
問題などが根本から解消された。As described above, the present invention is a light emitting device having a new structure capable of suppressing the generation of subpeak light. By using this new structure, the problems of the conventional sub-peak light suppressing means, the problem of low yield, etc. have been fundamentally solved.
【図１】本発明による発光素子の構造の一例を模式的に
示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a structure of a light emitting device according to the present invention.
１ 結晶基板 ２ 反射層 ３ 発光部 Ｌ１ メインピーク光 Ｌ２ サブピーク光 1 Crystal Substrate 2 Reflective Layer 3 Light Emitting Part L1 Main Peak Light L2 Sub Peak Light
Claims (6)
する光による励起によって基板から発せられる光が、発
光部側へ透過することを抑制する反射層を設けたことを
特徴とする半導体発光素子。1. A reflective layer is provided between the crystal substrate and the light emitting section to prevent light emitted from the substrate from being excited by light emitted from the light emitting section from being transmitted to the light emitting section. Semiconductor light emitting device.
が発する光のエネルギーよりも大きいものである請求項
１記載の半導体発光素子。2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the band gap of the reflective layer is larger than the energy of light emitted by the light emitting layer.
対の半導体層を１組、または複数組積層して設けられた
ものである請求項１記載の半導体発光素子。3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the reflective layer is provided by laminating one pair or a plurality of pairs of semiconductor layers having different refractive indexes.
ち、一方の半導体層のバンドギャップが発光層が発する
光のエネルギーと同等であり、他方の半導体層のバンド
ギャップがこれよりも大きいものである請求項３記載の
半導体発光素子。4. A pair of semiconductor layers forming a reflective layer, wherein one of the semiconductor layers has a bandgap equal to the energy of light emitted by the light emitting layer and the other semiconductor layer has a larger bandgap. The semiconductor light emitting device according to claim 3, wherein
せられた光を反射する反射層がさらに設けられたもので
あることを特徴とする請求項１〜４記載の半導体発光素
子。5. The semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising a reflective layer provided between the light emitting section and the reflective layer for reflecting light emitted from the light emitting section. .
光部がＡｌＧａＡｓ、またはＩｎＧａＡｌＰ系の化合物
半導体材料からなるものであって、上記反射層が、互い
に屈折率の異なるＩｎＧａＡｌＰ系化合物からなる２層
の結晶層を１組の積層体として、または、互いに屈折率
の異なるＡｌＧａＡｓ系化合物からなる２層の結晶層を
１組の積層体として、または、互いに屈折率の異なるＩ
ｎＧａＡｌＰ系化合物とＡｌＧａＡｓ系化合物との組み
合わせによる２層の結晶層を１組の積層体として、これ
らのいずれかが１以上の組数だけ積層されてなる多層構
造である請求項１記載の半導体発光素子。6. The crystal substrate is a GaAs crystal substrate, the light emitting portion is made of AlGaAs or an InGaAlP-based compound semiconductor material, and the reflection layer is a two-layer structure made of InGaAlP-based compounds having different refractive indexes from each other. As one set of laminated bodies, or two crystal layers made of AlGaAs compounds having different refractive indexes as one set of laminated bodies, or I having different refractive indexes from each other.
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a two-layer crystal layer made of a combination of an nGaAlP-based compound and an AlGaAs-based compound is used as one set of stacked bodies, and any one of these is stacked in a number of 1 or more. element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23051795A JPH0974218A (en) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | Semiconductor light emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23051795A JPH0974218A (en) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | Semiconductor light emitting element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0974218A true JPH0974218A (en) | 1997-03-18 |
Family
ID=16908996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23051795A Pending JPH0974218A (en) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | Semiconductor light emitting element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0974218A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6548834B2 (en) | 2001-01-26 | 2003-04-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element |
| JP2009246056A (en) * | 2008-03-30 | 2009-10-22 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | Light emitting element |
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-
1995
- 1995-09-07 JP JP23051795A patent/JPH0974218A/en active Pending
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