JP2000299493A - 半導体面発光素子 - Google Patents

半導体面発光素子

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用温度範囲内において安定した光出力が得
られるようにした、量子井戸からなる発光層を挟む光共
振器を備えた半導体面発光素子を提供する。 【解決手段】 ピーク波長が順次異なる複数の活性層１
８、２２、２６のうちの発光スペクトルのピーク波長が
最短波長である活性層１８が、予め設定された最高使用
温度Ｔmax においてそのピーク波長が前記光共振器の光
共振波長(630nm)と略一致するように構成され、また、
複数の活性層１８、２２、２６のうち発光スペクトルの
ピーク波長が最長波長である活性層２６が、予め設定さ
れた最低使用温度Ｔmin においてそのピーク波長が前記
光共振器の光共振波長と略一致するように構成されてい
ることから、使用温度範囲内のいずれの温度においても
出力光の利得幅が十分に得られ、使用温度範囲内におい
て安定した光出力が得られるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）や垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥ）
などの半導体面発光素子の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子波の波長（１００Å即ち１０nm）以
下の厚みとされた量子井戸構造の発光層と、その発光層
を挟んで位置させられてその発光層で発生した光を反射
する光共振器を構成する一対の反射層とを含む複数の半
導体層が基板上に積層されて成り、それら複数の半導体
層の両面側に設けられた一対の電極間に通電することに
より前記発光層で発生した光を前記基板とは反対側の半
導体層の表面から取り出す形式の半導体面発光素子が知
られている。このような半導体面発光素子にはＲＣ−Ｌ
ＥＤ（共鳴空洞発光ダイオード）と呼ばれるものがある
が、発光層内の電子波と光共振器内の光波が結合し、共
振モードのみの光が発光層で発生する所謂キャビティＱ
ＥＤ効果によって、強指向性および狭線幅の光が射出さ
れることとなるため、結晶表面での全反射がなく高い外
部量子効率が得られるという利点がある。例えば、特開
平４−１６７４８４号公報に記載されている光半導体素
子などがそれである。このような量子井戸からなる発光
層を挟む光共振器を備えた半導体面発光素子では、高い
外部量子効率が得られるという一方、出力光の利得幅
（一般に、発光スペクトルのピーク波長における利得の
８０乃至９０％の利得が得られる幅）が狭いという特徴
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、量子井戸か
ら構成される発光層では、温度に応じてその発光スペク
トルのピーク波長が変化する性質がある。このため、温
度変化が大きい場合には、光共振器の共振波長が上記発
光スペクトルの利得幅から外れて、所望の発光波長が得
られる使用温度範囲が制限される場合があった。これに
対し、相互にバンドギャップの異なる発光層すなわち発
光波長の異なる発光層を光共振器内に複数設けた半導体
面発光素子が提案されている。たとえば、特開平７−２
７９４５号公報に記載されたものがそれである。これに
よれば、温度上昇に対して一定の利得を得ることができ
るので、安定した素子特性を高い温度においても実現で
きる。
【０００４】しかしながら、上記の先行技術には、単
に、発光波長の異なる複数の発光層を光共振器内におい
て設けるという技術しか開示されておらず、半導体面発
光素子の使用温度範囲内たとえば−４０℃〜＋１０５℃
の範囲内において光出力が変動する可能性があり、その
使用温度範囲内のいずれの温度においても安定した光出
力を必ずしも得ることができないという欠点があった。
【０００５】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的とするところは、使用温度範
囲内において安定した光出力が得られるようにした、量
子井戸からなる発光層を挟む光共振器を備えた半導体面
発光素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、第１発明の要
旨とするところは、発光スペクトルのピーク波長が順次
異なる複数の量子井戸から成る発光層と、その複数の発
光層を挟んで設けられてその発光層で発生した光を反射
させて光共振器を構成する一対の反射層とを含む複数の
半導体層が積層されて成り、その光共振器で共振した光
をその半導体層の表面から取り出す形式の半導体面発光
素子において、前記複数の発光層のうち発光スペクトル
のピーク波長が最短波長である発光層を、予め設定され
た最高使用温度においてそのピーク波長が前記光共振器
の光共振波長と略一致するように構成し、前記複数の発
光層のうち発光スペクトルのピーク波長が最長波長であ
る発光層を、予め設定された最低使用温度においてその
ピーク波長が前記光共振器の光共振波長と略一致するよ
うに構成したことにある。
【０００７】
【発明の効果】このようにすれば、ピーク波長が順次異
なる複数の発光層のうちの発光スペクトルのピーク波長
が最短波長である発光層が、予め設定された最高使用温
度においてそのピーク波長が前記光共振器の光共振波長
と略一致するように構成され、前記複数の発光層のうち
発光スペクトルのピーク波長が最長波長である発光層
が、予め設定された最低使用温度においてそのピーク波
長が前記光共振器の光共振波長と略一致するように構成
されていることから、使用温度範囲内のいずれの温度に
おいても出力光の利得幅が十分に得られ、使用温度範囲
内において安定した光出力が得られるようになる。
【０００８】
【発明の他の態様】ここで、好適には、前記複数の発光
層は、相互に共通の化合物半導体から構成され、且つ相
互に異なる厚みを備えたものである。このようにすれ
ば、発光層の成長工程において厚みに対応する成長時間
の制御が行われることにより、容易に発光波長の異なる
複数の発光層が形成される利点がある。
【０００９】また、好適には、前記複数の発光層は、相
互に共通の厚みを備え、且つ相互に混晶比が異なる化合
物半導体から構成されたものである。このようにすれ
ば、発光層の成長工程において混晶比を調節するための
弁の開閉が行われることにより、容易に発光波長の異な
る複数の発光層が形成される利点がある。
【００１０】また、好適には、前記半導体面発光素子
は、単結晶のＧａＡｓ基板と、その位置面から結晶成長
させられた多数対の半導体薄膜層から構成されることに
よりブラッグ反射可能とされた基板側反射層と、その基
板側反射層からさらに結晶成長させられた半導体から成
るバリヤ層の厚み方向に２層以上介在させられた量子井
戸構造の発光層と、そのバリヤ層からさらに結晶成長さ
せられた多数対の半導体薄膜層から構成されることによ
りブラッグ反射可能とされた放射面側反射層とを、備え
たものである。このようにすれば、共通のチャンバー内
において弁の切り換えにより、基板側反射層、バリヤ
層、発光層、および放射面側反射層が順次成長させられ
る利点がある。
【００１１】また、好適には、前記発光層は、前記光共
振器内で発生する定在波の腹に位置するように前記半導
体面発光素子に設けられる。このようにすれば、量子効
率が高められ、一層高い発光出力が得られることにな
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例におい
て、各部の寸法比等は必ずしも正確に描かれていない。
【００１３】図１は、本発明の光共振型の半導体面発光
素子の一実施例である面発光型発光ダイオード（以下、
単に発光ダイオードという）１０の構成を示す図であ
る。図において、発光ダイオード１０は、半導体ウエハ
から分割されたチップ状を成し、例えば、ＭＯＣＶＤ
（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：有機金
属化学気相成長）法等のエピタキシャル成長技術によっ
て、単結晶半導体製の基板１２上に順次結晶成長させら
れた基板側反射層１４、第１バリア層１６、第１活性層
１８、第２バリア層２０、第２活性層２２、第３バリア
層２４、第３活性層２６、第４バリア層２８、放射面側
反射層３０、クラッド層３２、および電流阻止層３４
と、基板１２の下面および電流阻止層３４の上面にそれ
ぞれスパッタなどにより固着された下部電極３６および
上部電極３８とから構成されている。
【００１４】上記基板１２は、例えば350(μm)程度の厚
さのn-GaAs単結晶から成るｎ型化合物半導体である。ま
た、基板側反射層１４は、例えば50(nm)程度の厚さのn-
AlAs単結晶から成る化合物半導体と、例えば44(nm)程度
の厚さのn-Al0.5Ga0.5As単結晶から成る化合物半導体と
を、前者が基板１２側となるように交互に複数組たとえ
ば３０組積層して構成されることによりブラッグ反射機
能が備えられた所謂ｎ型の分布半導体多層膜反射層（ブ
ラッグ反射層、ＤＢＲ）である。なお、この基板側反射
層１４を構成する各層の厚さは、後述の光共振器の共振
波長の 1/4波長程度となるように決定されている。
【００１５】上記第１バリア層１６乃至第４バリア層２
８は、何れも例えばi-(Ga0.7Al0.3) 0.52 In0.48P単結晶
から成る化合物半導体であり、第１活性層１８、第２活
性層２２、第３活性層２６を厚み方向において挟むよう
にして配置されている。各層の厚さは、第１バリア層１
６および第４バリア層２８が、それぞれ45(nm)程度に、
第２バリア層２０および第３バリア層２４が、それぞれ
90(nm) 程度とされている。したがって、３つの活性層
１８、２２、２６相互の間隔ｄ12、ｄ23は、何れも 90
(nm) 程度にされている。これらの間隔ｄ12、ｄ23は、
後述の光共振器の共振波長の1/2 波長程度の値である。
【００１６】また、第１バリア層１６乃至第４バリア層
２８により厚み方向に挟まれた第１活性層１８乃至第３
活性層２６（以下、纏めて活性層１８、２２、２６とい
う）は、何れも例えばi-Ga0.52I n0.48P単結晶から成る
化合物半導体によって構成された所謂量子井戸である。
すなわち、各活性層の厚さは、不連続のエネルギー準位
をもった量子井戸構造となるように、例えば第１活性層
１８が6.8(nm) 程度、第２活性層２２が4.9(nm) 程度、
第３活性層２６が3.8(nm) 程度とされ、十分に電子波の
波長100(nm) 以下にそれぞれ設定されている。そのた
め、活性層１８、２２、２６の発光スペクトルの常温に
おけるピーク波長は、常温（１０℃）においてそれぞれ
636(nm) 程度、627(nm) 程度、619(nm) 程度である。本
実施例においては、活性層１８、２２、２６が量子井戸
から成る発光層を構成している。
【００１７】前記放射面側反射層３０は、前記基板側反
射層１４と同様に、例えば厚さが50(nm)程度のp-AlAs単
結晶から成る化合物半導体と、例えば厚さが44(nm)程度
のp-Al0.5Ga0.5As単結晶から成る化合物半導体とが交互
に複数組たとえば１０組積層されて構成されたＤＢＲで
ある。本実施例においては、これら基板側反射層１４お
よび放射面側反射層３０が一対の反射層から成る光共振
器に相当し、その間隔すなわち光共振器長は、真空中
（すなわち屈折率ｎ＝１）における長さに換算した値で
例えばＬ＝ 945(nm)程度、すなわち後述の合成光スペク
トルのピーク波長（＝630[nm] ）の1.5 倍程度の長さと
されている。このため、活性層１８、２２、２６で発生
した光は、それら基板側反射層１４および放射面側反射
層３０において繰り返し反射されることとなり、図に示
されるように定在波４０を形成することとなる。このと
き、光共振器長およびバリア層１６乃至２８の厚さが前
述のように設定されていることから、図に示されるよう
に、活性層１８、２２、２６は全て定在波４０の腹に位
置する。なお、本実施例においては、光共振器内が化合
物半導体のGaAlInP から略構成されることから、光共振
器内におけるキャリア（電子またはホール）が拡散長は
0.5(μm)程度、電子のコヒーレント長が50(nm)程度であ
るため、活性層１８、２２、２６相互の間隔ｄ12、ｄ23
（＝90[nm]）は、キャリアの拡散長よりも十分に短く、
電子のコヒーレント長よりも十分に長い値に設定されて
いる。
【００１８】また、クラッド層３２は、例えば厚さが2
(μm)程度のp-Al0.5Ga0.5As単結晶から成る化合物半導
体であり、電流阻止層３４は例えば厚さが1(μm)程度の
n-Al0. 5Ga0.5As単結晶から成る化合物半導体である。こ
れらクラッド層３２および電流阻止層３４の図に斜線で
示される一部には、ｐ型のドーパントである不純物（例
えばZn等）が高濃度で拡散された高濃度拡散領域４２が
形成されており、その斜線に示される高濃度拡散領域４
２内においては、クラッド層３２の導電性が高められる
と共に、電流阻止層３４の導電型が反転させられてｐ型
半導体にされている。このため、発光ダイオード１０に
は、電流阻止層３４が表面４４からクラッド層３２との
境界まで導電型を反転させられた中央部の通電可能領域
を通る経路のみで通電可能な電流狭窄構造が形成されて
いる。
【００１９】また、前記下部電極３６は、例えば1(μm)
程度の厚さであって、例えば基板１２の下面全面にその
基板１２側から順にAu−Ge合金、NiおよびAuが積層形成
されたものである。また、上部電極３８は、例えば1(μ
m)程度の厚さであって、電流阻止層３４の表面４４の中
央部の円形領域を除く周縁部にその電流阻止層３４側か
ら順にAu−Zn合金およびAuが積層形成されたものであ
る。これら下部電極３６および上部電極３８は、何れも
オーミック電極である。
【００２０】また、上記電流阻止層３４の上部電極３８
の内周側に位置する円形領域には、例えば、直径50 (μ
m)程度の凹部４６が設けられている。前記の通電可能領
域はこの凹部４６の直下に同様な径寸法で設けられてお
り、光が射出される光取出部４８の直径と通電可能領域
の直径とは略同様である。なお、この凹部４６は、表面
４４側から不純物を拡散する際に通電可能領域を形成す
る領域の拡散深さを深くする目的で、例えばエッチング
等によって形成されているものである。
【００２１】以上のように構成される発光ダイオード１
０は、例えば、以下のようにして製造される。先ず、例
えばＭＯＣＶＤ法によって基板１２上に基板側反射層１
４乃至電流阻止層３４を順次結晶成長させてエピタキシ
ャルウェハを作製する。次いで、電流阻止層３４の表面
４４のうち、中央部の例えば直径 50(μm)程度の円形領
域を除く部分にレジストを形成し、例えばアンモニアと
過酸化水素水とから成るエッチング液を用いて、表面４
４側からエッチング処理をする。これにより、電流阻止
層３４の中央部のみが選択的にエッチングされて前記凹
所４６が形成される。
【００２２】その後、レジストを除去して、例えば封管
拡散法等の熱拡散によってZnの拡散処理を行うことによ
り、凹所４６が形成されている部分はクラッド層３２の
中間の深さまで、凹所４６が形成されていない部分は電
流阻止層３４の中間の深さまで、それぞれZnがドーピン
グされ、前記の高濃度拡散領域４２が形成される。な
お、上記の封管拡散法は、エピタキシャルウェハを拡散
ソース（例えばZnAs2 ）と共に石英アンプル内に真空封
入して、電気炉等で600(℃) 程度の温度で24時間程度加
熱するものである。この後、下部電極３６および上部電
極３８を形成し、更に、ダイシングによって個々の発光
ダイオードに対応するブロック毎に切断することによ
り、前記の発光ダイオード１０が得られる。なお、発光
ダイオード１０は、例えば図示しないＴＯ１８フラット
ステム等にダイボンディングされ且つシールされた状態
で上部電極３８に正電圧を、下部電極３６に負電圧をそ
れぞれ印加して用いられる。
【００２３】本実施例の発光ダイオード１０では、下部
電極３６および上部電極３８間に電圧を印加されること
により、前記の通電可能領域を通る経路で発光ダイオー
ド１０に上側から下側に向かって電流が流れ、これによ
って活性層１８、２２、２６が励起されて発光させられ
る。このとき、３つの量子井戸から成る活性層１８、２
２、２６によって構成された発光層は、一対の反射層１
４、３０によって形成される光共振器（微小共振器）内
に設けられていることから、それら活性層１８、２２、
２６で発生し得るのは、共振条件を満足する波長の発光
スペクトル幅が狭い光のみとなる。ところが、発光ダイ
オード１０の発光層を構成する活性層１８、２２、２６
は、相互に異なる厚さで設けられた量子井戸であること
から、図２に示されるようにそれぞれを単独で発光層と
して用いた場合の発光ピーク（単層発光ピーク）が相互
に異なるものとなって、射出される発光スペクトルは、
図２のＬS に示すように、各活性層１８、２２、２６の
発光スペクトルＬ18、Ｌ22、Ｌ26が重ね合わされた光と
なる。そのため、単層の場合に比較して広い利得幅が得
られるのである。なお、このとき、合成された光のスペ
クトルのピーク波長（合成ピーク波長）すなわち利得の
ピーク波長は、常温において上記光共振器の共振波長近
傍例えば630(nm) 程度とされている。
【００２４】ここで、本実施例の発光ダイオード１０に
おいて、前述のように、活性層１８、２２、２６は相互
に同じ化合物半導体i-Ga0.52I n0.48P単結晶から構成さ
れるとともに、それらの厚みが3.8(nm) 、4.9(nm) 、6.
8(nm) 程度とされて、それらの発光スペクトルＬ18、Ｌ
22、Ｌ26のピーク波長が常温（１０℃）においてそれぞ
れ619(nm) 程度、627(nm) 程度、636(nm) 程度と順次異
なるようにされている。すなわち、発光ダイオード１０
の最高使用温度Ｔmax において活性層１８の発光スペク
トルＬ18のピーク波長が前記光共振器の共振波長(630n
m) と略一致させられ、発光ダイオード１０の最低使用
温度Ｔmin において活性層２６の発光スペクトルＬ26の
ピーク波長が光共振器の共振波長(630nm) と略一致させ
られるように、活性層１８、２２、２６の常温のピーク
波長がそれらの厚みを調整することにより設定されてい
るのである。
【００２５】上記最高使用温度Ｔmax は、性能を維持或
いは保証するために予め設定された上限値であって、使
用環境温度Ｔa で言えばその最高値たとえば１０５℃、
発光ダイオード１０のチップ内のジャンクション温度Ｔ
j で言えばその最高値たとえば１２０℃である。また、
上記最低使用温度Ｔmin も、性能を維持或いは保証する
ために予め設定された下限値であって、最高使用環境温
度Ｔa で言えばその最低値はたとえば−４０℃、発光ダ
イオード１０のチップ内のジャンクション温度Ｔj で言
えばその最低値たとえば−２５℃である。量子井戸構造
の活性層１８、２２、２６の発光波長λの温度シフト∂
λ／∂Ｔは数式１に示す偏微分方程式により表されるよ
うに、その発光波長λは発光ダイオード１０の使用温度
と共に上昇する性質があり、活性層１８、２２、２６が
化合物半導体i-Ga0.52I n0.48P単結晶から成る場合の発
光波長の温度変化率∂λ／∂Ｔj は、数式１から０．１
２nm／℃となる。このため、活性層１８、２２、２６の
うちピーク波長が最短波長である活性層１８の発光スペ
クトルＬ18のピーク波長は、その常温値 (619 nm)から
最高使用温度Ｔmax となると 630nmに増加させられて、
図３に示すように前記光共振器の共振波長(630nm) と略
一致させられるのである。また、活性層１８、２２、２
６のうちピーク波長が最長波長である活性層２６の発光
スペクトルＬ 26のピーク波長は、その常温値 (636 nm)
から最低使用温度Ｔmin となると 630nmに減少させられ
て、図４に示すように前記光共振器の共振波長(630nm)
と略一致させられるのである。なお、数式１において、
ｈはプランク定数、ｃは光速、Ｅg は量子井戸材料のバ
ンドギャップである。
【００２６】
【数１】 ∂λ／∂Ｔ＝−（ｈｃ／Ｅg 2 ）（∂Ｅg ／∂Ｔ） ＝−（λ2 ／ｈｃ）（∂Ｅg ／∂Ｔ）
【００２７】上述のように、本実施例によれば、ピーク
波長が順次異なる複数の活性層１８、２２、２６のうち
の発光スペクトルのピーク波長が最短波長である活性層
１８が、予め設定された最高使用温度Ｔmax においてそ
のピーク波長が前記光共振器の光共振波長(630nm) と略
一致するように構成され、また、複数の活性層１８、２
２、２６のうち発光スペクトルのピーク波長が最長波長
である活性層２６が、予め設定された最低使用温度Ｔ
min においてそのピーク波長が前記光共振器の光共振波
長と略一致するように構成されていることから、使用温
度範囲内のいずれの温度においても出力光の利得幅が十
分に得られ、使用温度範囲内において安定した光出力が
得られるようになる。
【００２８】また、本実施例によれば、複数の活性層１
８、２２、２６は、相互に共通の化合物半導体i-Ga0.52
I n0.48P単結晶から構成され、且つ相互に異なる厚みを
備えることにより、異なるピーク波長とされたものであ
るので、活性層１８、２２、２６の成長工程において厚
みに対応する成長時間の制御が行われることにより、容
易に発光波長の順次異なるように形成される利点があ
る。
【００２９】また、本実施例によれば、発光ダイオード
１０は、単結晶のＧａＡｓ基板１２と、その一面から結
晶成長させられた多数対の半導体薄膜層から構成される
ことによりブラッグ反射可能とされた基板側反射層１４
と、その基板側反射層１４からさらに結晶成長させられ
た半導体から成るバリヤ層１６、２０、２４、２８の厚
み方向に２層以上介在させられた量子井戸構造の活性層
１８、２２、２６と、そのバリヤ層２８からさらに結晶
成長させられた多数対の半導体薄膜層から構成されるこ
とによりブラッグ反射可能とされた放射面側反射層３０
とを、備えたものであるので、共通の成長チャンバー内
において弁の切り換えにより、基板側反射層１４、バリ
ヤ層１６、２０、２４、２８、活性層１８、２２、２
６、および放射面側反射層３０が順次成長させられる利
点がある。
【００３０】また、本実施例によれば、前記活性層１
８、２２、２６は、前記光共振器内で発生する定在波４
０の腹に位置するように発光ダイオード１０内に設けら
れるので、量子効率が高められ、一層高い発光出力が得
られることになる。
【００３１】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。
【００３２】例えば、前述の実施例において、複数の活
性層１８、２２、２６は、相互に共通の化合物半導体i-
Ga0.55I n0.45P単結晶から構成され、且つ相互に異なる
厚み を備えることにより、順次異なるピーク波長とさ
れたものであるけれども、相互に共通の厚みを備え、且
つ相互に混晶比が異なる化合物半導体から構成されるこ
とにより順次異なるピーク波長とされてもよい。このよ
うにすれば、活性層１８、２２、２６の成長工程におい
て混晶比を調節するための弁の開閉が行われることによ
り、容易に発光波長の異なる複数の活性層１８、２２、
２６が形成される利点がある。
【００３３】また、前述の実施例の発光ダイオード１０
では、量子井戸構造の３つの活性層１８、２２、２６が
バリア層１６、２０、２４、２８に挟まれた状態で設け
られていたが、その活性層１８、２２、２６は、２層で
あってもよいし４層以上設けられてもよい。また、光共
振器内の定在波４０の１つの腹の位置において、２層以
上の活性層が接近した状態で設けられてもよい。
【００３４】また、活性層相互の間隔は、実施例で示さ
れるような共振波長の1/2 波長程度の長さに限られず、
電子のコヒーレント長よりも長い範囲で適宜変更され
る。但し、可及的に高い発光効率を得るためには、キャ
リアの拡散長よりも短くされることが好ましく、共振波
長の1/2 波長程度とされることが一層好ましい。
【００３５】また、実施例においては、活性層１８等が
Ga0.55In0.45Asから構成されたInAlGaAs系の発光ダイオ
ード１０に本発明が適用された場合について説明した
が、各半導体層が AlGaAs 単結晶、GaAsP 単結晶や InG
aAsP単結晶等の化合物半導体から構成される場合にも、
本発明は同様に適用される。
【００３６】また、実施例においては、半導体多層膜反
射層から成る基板側反射層１４、および放射面側反射層
３０によって一対の反射層を構成したが、誘電体薄膜や
金属薄膜等から一対の反射層を構成してもよい。
【００３７】また、実施例においては、表面４４の中央
部に設けられた光取出部４８のみから光を取り出す点光
源用の発光ダイオード１０に本発明が適用された場合を
説明したが、表面４４の略全面から光を取り出す全面発
光型の発光ダイオード等にも本発明は同様に適用され
る。
【００３８】また、実施例においては、発光ダイオード
１０の最高使用温度Ｔmax において活性層１８の発光ス
ペクトルＬ18のピーク波長が前記光共振器の共振波長(6
30nm) と略一致させられ、発光ダイオード１０の最低使
用温度Ｔmin において活性層２６の発光スペクトルＬ26
のピーク波長が光共振器の共振波長(630nm) と略一致さ
せられるように、活性層１８、２２、２６の常温のピー
ク波長がそれらの厚みを調整することにより設定されて
いる。上記の略一致とは、完全に一致するだけでなく、
たとえば、活性層１８或いは２６の発光スペクトルＬ18
或いはＬ26の８０％利得が得られる範囲などのように、
本発明の一応の効果が得られる範囲である程度ずれた状
態を含むことを意味する。
【００３９】また、前述の実施例では、発光ダイオード
１０について適用された場合の説明が為されていたが、
たとえば垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）な
どの他の半導体面発光素子にも本発明が適用され得るも
のである。
【００４０】その他、一々例示はしないが、本発明は、
その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体面発光素子の一実施例である発
光ダイオードの構成を示す図である。
【図２】図２の発光ダイオードの利得スペクトルすなわ
ち３つの活性層からの発光スペクトルＬ18、Ｌ22、Ｌ26
の合成スペクトルＬS を、それら３つの活性層からの発
光スペクトルＬ18、Ｌ22、Ｌ26と比較して示す図であ
る。
【図３】予め設定された最高使用温度における３つの活
性層からの発光スペクトルＬ18、Ｌ22、Ｌ26を、共振波
長(630nm) と対比して示す図である。
【図４】予め設定された最低使用温度における３つの活
性層からの発光スペクトルＬ18、Ｌ22、Ｌ26を、共振波
長(630nm) と対比して示す図である。
【符号の説明】
１０：発光ダイオード（半導体面発光素子） １４：基板側反射層、３０：放射面側反射層（光共振
器） １８：第１活性層、２２：第２活性層、２６：第３活性
層（量子井戸から成る発光層）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発光スペクトルのピーク波長が順次異な
    る複数の量子井戸から成る発光層と、該複数の発光層を
    挟んで設けられて該発光層で発生した光を反射させて光
    共振器を構成する一対の反射層とを含む複数の半導体層
    が積層されて成り、該光共振器で共振した光を該半導体
    層の表面から取り出す形式の半導体面発光素子におい
    て、 前記複数の発光層のうちの発光スペクトルのピーク波長
    が最短波長である発光層を、予め設定された最高使用温
    度においてそのピーク波長が前記光共振器の光共振波長
    と略一致するように構成し、前記複数の発光層のうちの
    発光スペクトルのピーク波長が最長波長である発光層
    を、予め設定された最低使用温度においてそのピーク波
    長が前記光共振器の光共振波長と略一致するように構成
    したことを特徴とする半導体面発光素子。
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