JPS625674A - 半導体発光ダイオ−ド - Google Patents
半導体発光ダイオ−ドInfo
- Publication number
- JPS625674A JPS625674A JP60145039A JP14503985A JPS625674A JP S625674 A JPS625674 A JP S625674A JP 60145039 A JP60145039 A JP 60145039A JP 14503985 A JP14503985 A JP 14503985A JP S625674 A JPS625674 A JP S625674A
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- active layer
- light
- light emitting
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、光通信システムの光源として有効な、半導体
発光ダイオード（以下ＬＥＤと呼ぶ）、特に半導体基板
面に垂直な方向に光を取出す面発光型ＬＥＤに関する。
発光ダイオード（以下ＬＥＤと呼ぶ）、特に半導体基板
面に垂直な方向に光を取出す面発光型ＬＥＤに関する。
（従来技術とその問題点）
光通信システムの光源としてＬＥＤは、今後増々重要と
なる。このようなＬＥＤでは、発光輝度が高く光ファイ
バーへの光入力が大きいことが重要である。それには、
発光領域の発光効率とともに、光ファイバーへの結合効
率が問題°となる。光通信用ファイバーとして一般的な
グレーデッドインデックスファイバーにＬＥＤの光を結
合させる場合結合効率１１ｅはファイバーのコア径Ｄｆ
、ファイバーの開口数ＮＡ、ＬＥＤの発光径Ｄａと次式
の関係で表わされる。
なる。このようなＬＥＤでは、発光輝度が高く光ファイ
バーへの光入力が大きいことが重要である。それには、
発光領域の発光効率とともに、光ファイバーへの結合効
率が問題°となる。光通信用ファイバーとして一般的な
グレーデッドインデックスファイバーにＬＥＤの光を結
合させる場合結合効率１１ｅはファイバーのコア径Ｄｆ
、ファイバーの開口数ＮＡ、ＬＥＤの発光径Ｄａと次式
の関係で表わされる。
ｒｉｃ；Ｎｕｐ２（ｉ）２ （１）即ち、Ｌ
ＥＤの発光径Ｄａが小さいほど結合効率が大きい。従っ
て、発光径をできるだけ小さくすることが望ましい。
ＥＤの発光径Ｄａが小さいほど結合効率が大きい。従っ
て、発光径をできるだけ小さくすることが望ましい。
従来より発光径を小さくするためにいくつかの電流狭窄
手段が用いられてきた（光通信素子工学。
手段が用いられてきた（光通信素子工学。
工学図書。（１９８３）Ｐ１２８〜Ｐ１３４）。一般的
な構造は、酸化膜により電流を狭窄したり、表面近傍に
設けた拡散領域によるｐｎ接合で電流を狭窄した構造で
ある。これら素子表面近傍で電流狭窄を行なう構造では
、電流が、活性層に達するまで、及び活性層内で横方向
に拡がるため発光径が電流狭窄径より数ｐｍ大きくなる
とともに発光強度の半径方向の分布に著しいだれが生じ
た。そのため発光径を小さくするには、電流狭窄径をそ
れ以上に数ｐｍ以上小さくしなければならないという問
題がある。さらに発光径が小さくなる程発光強度分布の
だれの影響が大きくなり結合効率は（１）式の関係から
大きくずれて発光径を小さくしても結合効率は向上しな
いという問題がある。
な構造は、酸化膜により電流を狭窄したり、表面近傍に
設けた拡散領域によるｐｎ接合で電流を狭窄した構造で
ある。これら素子表面近傍で電流狭窄を行なう構造では
、電流が、活性層に達するまで、及び活性層内で横方向
に拡がるため発光径が電流狭窄径より数ｐｍ大きくなる
とともに発光強度の半径方向の分布に著しいだれが生じ
た。そのため発光径を小さくするには、電流狭窄径をそ
れ以上に数ｐｍ以上小さくしなければならないという問
題がある。さらに発光径が小さくなる程発光強度分布の
だれの影響が大きくなり結合効率は（１）式の関係から
大きくずれて発光径を小さくしても結合効率は向上しな
いという問題がある。
又、活性層にプロトン照射による高抵抗領域を設は電流
を狭窄する構造がある。この場合発光強度分布のだれは
小さくなるが、活性層の発光領域の周囲をプロトン照射
による損傷層で囲まれているため、キャリヤが損傷層で
非発光に失なわれ発光部の発光効率が著しく低下すると
いう問題があった。
を狭窄する構造がある。この場合発光強度分布のだれは
小さくなるが、活性層の発光領域の周囲をプロトン照射
による損傷層で囲まれているため、キャリヤが損傷層で
非発光に失なわれ発光部の発光効率が著しく低下すると
いう問題があった。
（発明の目的）
本発明はこのような従来の欠点を除去し、発光効率を損
なうことなく結合効率を高め光ファイバーへの光入力の
高いＬＥＤを実現するものである。
なうことなく結合効率を高め光ファイバーへの光入力の
高いＬＥＤを実現するものである。
（発明の構成）
本発明によれば、活性層を有するダブルヘテロ積層構造
を備えた半導体発光ダイオードにおいて直径３０ｐｍ以
下の円板状に限定された活性層を有し、この円板状の活
性層全体を発光領域とし、この活性層に接する２つのヘ
テロ積層界面のうち、主光取り出し口に近い方の界面と
、この活性層側面のなす角度が鋭角であることを特徴と
する半導体発光ダイオードである。
を備えた半導体発光ダイオードにおいて直径３０ｐｍ以
下の円板状に限定された活性層を有し、この円板状の活
性層全体を発光領域とし、この活性層に接する２つのヘ
テロ積層界面のうち、主光取り出し口に近い方の界面と
、この活性層側面のなす角度が鋭角であることを特徴と
する半導体発光ダイオードである。
（発明の作用、原理）
第１図は本発明の作用、原理を示す図である。
ｎ型半導体基板１１上に、ｎ型半導体クラッド層１２、
ｎ型半導体活性層１３、ｐ型半導体クラッド層１４が順
に形成されており、活性層は、直径約３０ｐｍ以下の円
板状活性層領域１３に限定されている。円板状活性層領
域１３の直上部のｐ型クラッド層表面には、ｐ型電極１
５が全面に形成されており、円板状活性層領域１３全体
が発光領域となるようにしている。ｎ型半導体基板１１
の表面に設けられた光取出し窓１６から出力光を取出す
。
ｎ型半導体活性層１３、ｐ型半導体クラッド層１４が順
に形成されており、活性層は、直径約３０ｐｍ以下の円
板状活性層領域１３に限定されている。円板状活性層領
域１３の直上部のｐ型クラッド層表面には、ｐ型電極１
５が全面に形成されており、円板状活性層領域１３全体
が発光領域となるようにしている。ｎ型半導体基板１１
の表面に設けられた光取出し窓１６から出力光を取出す
。
本発明では、活性層が円板状に限定されているため、こ
の円板状領域１３に限定され電流が注入され、均一に発
光を生じる。その結果半径方向の発光強度分布は非常に
鋭い矩形状となり、従来みられていた分布のだれは、な
くなる。その結果光ファイバーとの結合効率は著しく改
善される。発明者の実験結果によれば、従来発光径が約
３０μｍ以下では、発光径を小さくしても結合効率の増
加は、大きくなく、飽和した。これは、発光径が小さく
なるにつれて、電流波がりによる発光分布のだれの影響
が大きくなり、有効に結合されなくなるためである。本
発明により、結合効率は、著しく改善されることが実験
により明らかとなった。
の円板状領域１３に限定され電流が注入され、均一に発
光を生じる。その結果半径方向の発光強度分布は非常に
鋭い矩形状となり、従来みられていた分布のだれは、な
くなる。その結果光ファイバーとの結合効率は著しく改
善される。発明者の実験結果によれば、従来発光径が約
３０μｍ以下では、発光径を小さくしても結合効率の増
加は、大きくなく、飽和した。これは、発光径が小さく
なるにつれて、電流波がりによる発光分布のだれの影響
が大きくなり、有効に結合されなくなるためである。本
発明により、結合効率は、著しく改善されることが実験
により明らかとなった。
特に発光径が約３０ｐｍ以下でその改善量は約１゜５〜
２倍と顕著で、径が小さくなる程、改善量が大きかった
。
２倍と顕著で、径が小さくなる程、改善量が大きかった
。
さらに、従来の、例えばプロトン照射型ＬＥＤとは異な
り、活性層発光領域の周囲は、欠陥領域で囲まれていな
いため、発光効率の低下を伴なわない。
り、活性層発光領域の周囲は、欠陥領域で囲まれていな
いため、発光効率の低下を伴なわない。
さらに、活性層１３と、クラッド層１２の界面と、活性
層１３の側面のなす角度θを、鋭角としたことにより、
一層の高出力化が得られた。これは、前記界面と側面の
なす角が、直角か、それに近いと、活性層内の水平面方
向へ進む光が、側面で反射され再び活性層の水平面方向
に進む割合が高くなるため、水平面方向の光増巾が強く
なる。そのため、本来必要とする活性層に垂直な方向へ
の光強度が低下するという問題が生じる。これに対し、
本発明では、この角度を鋭角としているため、活性層内
の水平面方向へ進む光が、活性層側面で反射しても、再
び活性層内を水平面方向に進む割合は、著しく小さくな
るため、水平面方向の光増巾が小さくなり、活性層に垂
直な方向への光強度を向上させることができる。さらに
、活性層側面で反射した光は、主光取り出し口である基
板１１の方向へ進むので、出力光として利用でき、一層
の高出力化が得られる。
層１３の側面のなす角度θを、鋭角としたことにより、
一層の高出力化が得られた。これは、前記界面と側面の
なす角が、直角か、それに近いと、活性層内の水平面方
向へ進む光が、側面で反射され再び活性層の水平面方向
に進む割合が高くなるため、水平面方向の光増巾が強く
なる。そのため、本来必要とする活性層に垂直な方向へ
の光強度が低下するという問題が生じる。これに対し、
本発明では、この角度を鋭角としているため、活性層内
の水平面方向へ進む光が、活性層側面で反射しても、再
び活性層内を水平面方向に進む割合は、著しく小さくな
るため、水平面方向の光増巾が小さくなり、活性層に垂
直な方向への光強度を向上させることができる。さらに
、活性層側面で反射した光は、主光取り出し口である基
板１１の方向へ進むので、出力光として利用でき、一層
の高出力化が得られる。
（実施例）
第２図は、本発明の、実施例を示す図である。
ｎ型ＩｎＰ基板１１上に、ｎ型ＩｎＰ層１２．ｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ活性層１３．Ｐ型ＩｎＰ層１４．Ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層１７を順に、例えば液相エピタキ
シャル法により形成する。続いてｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活
性層１３．Ｐ型ＩｎＰ層１４及びＰ型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１７を、活性層１３の直径が３０μｍ以下に
なるように、円形メサ状に残し、他をＢｒメタノール等
の化学エツチングにより除去する。ここで、エツチング
の深さを活性層１３とｎ型ＩｎＰ層１２の界面から、Ｐ
コンタクト層１７の表面までの距離より２０〜５０％程
度大きい値にすることにより、活性層１３の側面と、前
記界面のなす角度を４５度前後と鋭角にすることができ
る。メサの周囲に５ｉ０２膜１８を形成し、Ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ ：７ンタクト層１７表面に、ＴｉＰｔ膜を形
成し、Ｐ型電極１５とする。
ＧａＡｓＰ活性層１３．Ｐ型ＩｎＰ層１４．Ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層１７を順に、例えば液相エピタキ
シャル法により形成する。続いてｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活
性層１３．Ｐ型ＩｎＰ層１４及びＰ型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１７を、活性層１３の直径が３０μｍ以下に
なるように、円形メサ状に残し、他をＢｒメタノール等
の化学エツチングにより除去する。ここで、エツチング
の深さを活性層１３とｎ型ＩｎＰ層１２の界面から、Ｐ
コンタクト層１７の表面までの距離より２０〜５０％程
度大きい値にすることにより、活性層１３の側面と、前
記界面のなす角度を４５度前後と鋭角にすることができ
る。メサの周囲に５ｉ０２膜１８を形成し、Ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ ：７ンタクト層１７表面に、ＴｉＰｔ膜を形
成し、Ｐ型電極１５とする。
ｎ型ＩｎＰ基板１１を厚さ約１１００ｐに研磨した後、
円形メサと同心円状に、直径約１００１１ｍの光取出し
窓１６を除き他にＡｎＧｅＮｉ膜を形成し、ｎ型電極１
８を形成する。
円形メサと同心円状に、直径約１００１１ｍの光取出し
窓１６を除き他にＡｎＧｅＮｉ膜を形成し、ｎ型電極１
８を形成する。
最後にＰ電極１５上に金メッキ層１９を形成する。
（発明の効果）
本発明によりＬＥＤの出力光の光ファイバーへの結合効
率が著しく改善し、ファイバー人カパワーが、従来に比
べ、２〜３倍以上向上した。
率が著しく改善し、ファイバー人カパワーが、従来に比
べ、２〜３倍以上向上した。
第１図は、本発明の原理を、第２図は、実施例をそれぞ
れ示す図である。 図中１３は活性層、１２．１４はクラッド層をそれぞれ
示す。
れ示す図である。 図中１３は活性層、１２．１４はクラッド層をそれぞれ
示す。
Claims (1)
- 活性層を有するダブルヘテロ積層構造を備えた半導体発
光ダイオードにおいて、直径３０μｍ以下の円板状に限
定された活性層を有し、この円板状の活性層全体を発光
領域とし、この活性層に接する２つのヘテロ積層界面の
うち、主光取り出し口に近い方の界面と、この活性層側
面とのなす角度が鋭角であることを特徴とする半導体発
光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60145039A JPS625674A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 半導体発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60145039A JPS625674A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 半導体発光ダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS625674A true JPS625674A (ja) | 1987-01-12 |
Family
ID=15375979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60145039A Pending JPS625674A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 半導体発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS625674A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5349211A (en) * | 1992-03-26 | 1994-09-20 | Nec Corporation | Semiconductor infrared emitting device with oblique side surface with respect to the cleavage |
| JP2007227980A (ja) * | 2007-06-08 | 2007-09-06 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子および発光素子の製造方法 |
| US7511311B2 (en) | 2002-08-01 | 2009-03-31 | Nichia Corporation | Semiconductor light-emitting device, method for manufacturing the same, and light-emitting apparatus including the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57143880A (en) * | 1981-03-02 | 1982-09-06 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light emitting element and its manufacture |
-
1985
- 1985-07-01 JP JP60145039A patent/JPS625674A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57143880A (en) * | 1981-03-02 | 1982-09-06 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light emitting element and its manufacture |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5349211A (en) * | 1992-03-26 | 1994-09-20 | Nec Corporation | Semiconductor infrared emitting device with oblique side surface with respect to the cleavage |
| US7511311B2 (en) | 2002-08-01 | 2009-03-31 | Nichia Corporation | Semiconductor light-emitting device, method for manufacturing the same, and light-emitting apparatus including the same |
| US8035118B2 (en) | 2002-08-01 | 2011-10-11 | Nichia Corporation | Semiconductor light-emitting device, method for manufacturing the same, and light-emitting apparatus including the same |
| US8330179B2 (en) | 2002-08-01 | 2012-12-11 | Nichia Corporation | Semiconductor light-emitting device, method for manufacturing the same, and light-emitting apparatus including the same |
| US8742438B2 (en) | 2002-08-01 | 2014-06-03 | Nichia Corporation | Semiconductor light-emitting device, method for manufacturing the same, and light-emitting apparatus including the same |
| JP2007227980A (ja) * | 2007-06-08 | 2007-09-06 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子および発光素子の製造方法 |
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