JP2006332189A - Semiconductor light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は可視領域の光を発光する半導体発光素子に係り、特に化合物半導体層の形状を改良した半導体発光素子に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device that emits light in the visible region, and more particularly to a semiconductor light emitting device having an improved shape of a compound semiconductor layer.
発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode)等の半導体発光素子の外部量子効率は、内部量子効率と光取り出し効率との2つの要素からなり、これらの効率を改善することにより、長寿命、低消費電力、かつ、高出力の半導体発光素子を実現することが可能となる。ここで、前者の内部量子効率は、例えば、結晶欠陥や転位の少ない良質な結晶が得られるように成長条件を正確に管理したり、キャリア・オーバーフローの発生を抑制することの可能な層構造とすることにより改善される。一方、後者の光取り出し効率は、活性層から発光した光が基板や活性層で吸収される前に出射窓に対して脱出円錐(エスケープ・コーン)角未満で入射する割合が多くなるような幾何形状や層構造とすることにより改善される。 The external quantum efficiency of a semiconductor light emitting device such as a light emitting diode (LED) is composed of two elements, an internal quantum efficiency and a light extraction efficiency. By improving these efficiency, long life and low power consumption are achieved. In addition, a high-power semiconductor light emitting device can be realized. Here, the former internal quantum efficiency is, for example, a layer structure capable of accurately controlling the growth conditions so as to obtain a high-quality crystal with few crystal defects and dislocations and suppressing the occurrence of carrier overflow. It is improved by doing. On the other hand, the latter light extraction efficiency has such a geometry that the light emitted from the active layer is incident on the exit window at an angle less than the escape cone angle before being absorbed by the substrate or the active layer. The shape and the layer structure can be improved.
そうした形状や構造からなる素子の1つに、非特許文献1に開示されているように、厚い窓層が出射窓に設けられた素子がある。この素子では、厚い窓層が出射窓に設けられているので、活性層から発光した光が出射窓に対して脱出円錐角未満で入射する割合が多くなる。 As one of elements having such a shape and structure, there is an element in which a thick window layer is provided on the exit window as disclosed in Non-Patent Document 1. In this element, since the thick window layer is provided in the exit window, the ratio of the light emitted from the active layer entering the exit window at an angle less than the escape cone angle increases.
また、特許文献1には、出射窓表面に角錐状突起部が複数設けられた素子が開示されている。この素子では、角錐状突起部によって出射窓から出射される光の割合が多くなる。 Patent Document 1 discloses an element in which a plurality of pyramidal projections are provided on the exit window surface. In this element, the ratio of the light emitted from the emission window by the pyramidal projection increases.
また、特許文献2には、光学的に透明な基板を備えた素子が開示されている。この素子では、基板が光を吸収しないので基板からも外部に光が出射される。 Patent Document 2 discloses an element including an optically transparent substrate. In this element, since the substrate does not absorb light, light is emitted from the substrate to the outside.
また、特許文献3には、逆三角錐台形の形状からなり、かつ、光学的に透明な厚い基板を備えた素子が開示されている。この素子では、逆三角錐台形の斜めの端面によって活性層から発光した光が基板上面に対して脱出円錐角未満で入射する割合が多くなると共に、基板上面で反射した光が逆三角錐台形の斜めの端面に対して脱出円錐角未満で入射する割合が多くなる。 Further, Patent Document 3 discloses an element having an inverted triangular frustum shape and having a thick optically transparent substrate. In this element, the light emitted from the active layer due to the oblique end face of the inverted triangular frustum has a higher ratio of incident on the upper surface of the substrate at an escape cone angle less than that, and the light reflected from the upper surface of the substrate has an inverted triangular frustum shape. The ratio of incidence with respect to the oblique end face is less than the escape cone angle.
また、特許文献4には、複数の凹型メサ部の上部がカバー層で覆われてなるマイクロリフレクタ構造を備えた素子が開示されている。この素子では、各メサ部の端面形状やカバー層の厚さなどを調節することによって、活性層からカバー層側へ出射された光がカバー層表面に対して脱出円錐角未満で入射する割合が多くなる。 Patent Document 4 discloses an element having a micro-reflector structure in which upper portions of a plurality of concave mesa portions are covered with a cover layer. In this element, by adjusting the end face shape of each mesa portion, the thickness of the cover layer, etc., the ratio of the light emitted from the active layer to the cover layer side entering the cover layer surface with an escape cone angle of less than Become more.
また、特許文献5には、DBR(Distributed Bragg Reflector) ミラー層を備えた素子が開示されている。この素子では、DBRミラー層によって光が半導体層へ戻されるので、基板での吸収が抑制される。 Patent Document 5 discloses an element including a DBR (Distributed Bragg Reflector) mirror layer. In this element, since light is returned to the semiconductor layer by the DBR mirror layer, absorption at the substrate is suppressed.
また、特許文献6には、全指向性反射層を備えた素子が開示されている。この素子では、全指向性反射層によって光が半導体層へ戻されるので、基板での吸収が抑制される。 Patent Document 6 discloses an element including an omnidirectional reflection layer. In this element, light is returned to the semiconductor layer by the omnidirectional reflection layer, so that absorption at the substrate is suppressed.
しかしながら、上記した非特許文献1、特許文献1ないし特許文献6記載の技術では、活性層の発光領域から、光の被照射面とは反対側の方向に出射された光は、外部に出射される前に活性層に入射することとなるため、活性層で吸収されてしまう。このように、上記したこれらの技術では、光取り出し効率を大幅に減少させる要因が内在しているため、光取り出し効率をあまり高めることができないという問題がある。 However, in the techniques described in Non-Patent Document 1, Patent Document 1 to Patent Document 6, light emitted from the light emitting region of the active layer in the direction opposite to the light irradiated surface is emitted to the outside. Since the light enters the active layer before being absorbed, it is absorbed by the active layer. As described above, the above-described techniques have a problem that the light extraction efficiency cannot be increased so much because a factor for greatly reducing the light extraction efficiency is inherent.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光取り出し効率を高くすることの可能な半導体発光素子を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device capable of increasing light extraction efficiency.
本発明の半導体発光素子は、活性層と、活性層より大きなバンドギャップを有し、活性層の両側に配置された一対のクラッド層とを含んで構成された化合物半導体層を備えたものである。この化合物半導体層は、積層方向に垂直な軸をx、積層方向に平行な軸をyとすると、y軸上に焦点を有する放物線を、y軸を回転軸として360°回転させることにより得られる曲面を有し、活性層は、その曲面の焦点およびその近傍に発光領域を有する。 The semiconductor light emitting device of the present invention includes a compound semiconductor layer including an active layer and a pair of clad layers having a band gap larger than that of the active layer and disposed on both sides of the active layer. . This compound semiconductor layer is obtained by rotating a parabola having a focal point on the y-axis by 360 ° about the y-axis, where x is an axis perpendicular to the stacking direction and y is an axis parallel to the stacking direction. The active layer has a curved surface, and has a light emitting region at and near the focal point of the curved surface.
本発明の半導体発光素子では、活性層の発光領域は曲面の焦点およびその近傍に設けられていることから、曲面の焦点に設けられた点光源とみなすことができる。これにより、活性層の発光領域のうち曲面で反射された光は、放物線状の曲面で反射され、化合物半導体層の表面からほぼ垂直に出射される。 In the semiconductor light emitting device of the present invention, since the light emitting region of the active layer is provided at the focal point of the curved surface and the vicinity thereof, it can be regarded as a point light source provided at the focal point of the curved surface. Thereby, the light reflected by the curved surface in the light emitting region of the active layer is reflected by the parabolic curved surface, and is emitted almost vertically from the surface of the compound semiconductor layer.
これより、活性層の発光領域で発生した光は、再度活性層に入射する虞が実質的に無いので、活性層での光の吸収は実質的に生じない。 As a result, the light generated in the light emitting region of the active layer has substantially no possibility of entering the active layer again, so that the light absorption in the active layer does not substantially occur.
本発明の半導体発光素子によれば、活性層での光の吸収が実質的に生じないようにしたので、光取り出し効率を高くすることができる。 According to the semiconductor light emitting device of the present invention, light absorption in the active layer is substantially prevented, so that the light extraction efficiency can be increased.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係る発光ダイオード(LED)の断面構造を表したものである。この発光ダイオードは、基板10の一面側に、第1クラッド11、活性層12、第2クラッド層13およびコンタクト層14をこの順に積層した積層構造を有する。コンタクト層16の表面には中央にp側電極16、基板10の裏面にはn側電極17がそれぞれ形成されている。この発光ダイオードは、活性層12から発せられた発光光線を基板10の開口Wから出射するように構成された上面発光型の発光素子である。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a light emitting diode (LED) according to an embodiment of the present invention. This light emitting diode has a laminated structure in which a
基板10、第1クラッド11、活性層12、第2クラッド層13およびコンタクト層14は、例えばAlGaInP系半導体によりそれぞれ構成されてなる化合物半導体層である。なお、AlGaInP系半導体とは、長周期型周期表における3B族元素のアルミニウム(Al),ガリウム(Ga)またはインジウム(In)と、5B族元素のリン(P)とを含む化合物半導体のことをいう。
The
基板10は、活性層12からの発光光を吸収することのない、光学的に透明な材料、例えばガリウム燐(GaP)などにより構成される。
The
活性層12は、例えば量子井戸層(図示せず)と障壁層(図示せず)とを交互に積層してなる多重量子井戸構造を備えており、例えば、アンドープIna Ga1-a P(0<a<1)からなる量子井戸層とアンドープ(Alb Ga1-b )1-c Inc P(0<b≦1,0<c<1)からなる障壁層とを一組として、それを複数積層して構成される。ここで、活性層12のIn組成の値a,cおよびAl組成の値bは、発光波長や、キャリア密度分布などを勘案して決定される。なお、活性層13は、多重量子井戸構造以外の構造、例えば単一量子井戸構造やバルク構造を有するものであってもよい。
The
第1クラッド層11は例えばn型(Ald Ga1-d )1-e Ine P(0<d≦1,0<e<1)により、第2クラッド層13は例えばp型(Alf Ga1-f )1-g Ing P(0<f≦1,0<g<1)によりそれぞれ構成される。また、第1クラッド層11および第2クラッド層13は、活性層12より大きなバンドギャップを有する。ここで、第1クラッド層11および第2クラッド層13のAl組成およびIn組成は、活性層11に対するキャリアの閉じ込め性や注入性などを勘案して決定される。
The
コンタクト層14は、例えばp型GaPにより構成される。
The
反射膜15は、例えば酸化シリコン(SiO2)層および銀(Ag)層を曲面Sの表面にこの順に積層した構造を有しており、活性層12からの発光光を高反射率で反射するようになっている。なお、反射膜15は、全指向性反射層により構成されていてもよい。
The
p側電極16は、例えば、チタン(Ti)層,白金(Pt)層および金(Au)層をコンタクト層14の表面にこの順に積層した構造を有しており、コンタクト層16と電気的に接続されている。また、n側電極17は、例えば、金(Au)とゲルマニウム(Ge)との合金層,ニッケル(Ni)層および金(Au)層とをこの順に積層した構造を有しており、基板10と電気的に接続されている。
The p-
ところで、上記第1クラッド11、活性層12および第2クラッド層13により構成される半導体層は曲面Sを有している。この曲面Sは、基板10の表面に平行な軸(積層方向に垂直な軸)をx、基板10の表面に垂直な軸(積層方向に平行な軸)をyとすると、y軸上に焦点を有すると共にその焦点を基準として基板10とは反対側のy軸上に頂点を有する放物線を、このy軸を回転軸として360°回転させることにより得られる面である。ここで、曲面Sの焦点と頂点との距離をpとすると、曲面Sは、例えばy=x2 /(4p)の関数で表される。
By the way, the semiconductor layer constituted by the
また、その曲面Sの焦点およびその近傍に活性層12および活性層12の発光領域12−1が配置されている。すなわち、発光領域12−1は曲面Sの焦点およびその近傍に点光源として配置されている。また、曲面Sの頂点およびその近傍にコンタクト層14が配置されており、基板10のうち曲面Sの開口部W(曲面Sの終端部P1,P2で囲まれる領域)に対応する領域を取り囲むような態様でn側電極17が配置されている。
Further, the
また、曲面Sの対称軸と、曲面Sの焦点および曲面Sの終端部P1,P2を通る面の母線とが交差する角度(<90°)を2倍して得られる開角θ1は、脱出円錐角θ0以下となっている。ここで、脱出円錐角θ0とは、基板10の外側の表面において、活性層12側から入射した光を全反射させることなく外部へ出射させることの可能な入射角の最大値を2倍した値である。
The opening angle θ1 obtained by doubling the angle (<90 °) at which the symmetry axis of the curved surface S intersects the focal point of the curved surface S and the generatrix of the surface passing through the end portions P1 and P2 of the curved surface S is an escape. The cone angle θ0 or less. Here, the escape cone angle θ0 is a value obtained by doubling the maximum incident angle at which light incident from the
このような構成を有する発光ダイオードは、例えば次のようにして製造することができる。 The light emitting diode having such a configuration can be manufactured, for example, as follows.
この発光ダイオードを製造するためには、例えばGaAsからなる基板100上に、AlGaInP系半導体層を、例えば、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ;有機金属化学気相成長)法により形成する。この際、AlGaInP系半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMIn)、ホスフィン (PH3 ) を用い、ドナー不純物の原料としては、例えばセレン化水素(H2 Se)を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばジメチル亜鉛(DMZn)を用いる。
In order to manufacture this light emitting diode, an AlGaInP-based semiconductor layer is formed on a
具体的には、まず、図2(A)に示したように、基板100の表面に、前駆第1クラッド11Aおよび前駆活性層12Aをこの順に積層させたのち、発光領域12−1が形成されることとなる領域上にレジスト層T1を形成する。続いて、図2(B)に示したように、前駆活性層12Aをエッチングして活性層12を形成したのち、レジスト層T1を除去する。次に、図2(C)に示したように、前駆第1クラッド11Aおよび活性層12上に、前駆第2クラッド層13Aおよび前駆コンタクト層14Aをこの順に積層させる。
Specifically, as shown in FIG. 2A, first, the precursor
次に、図3(A)に示したように、基板100を例えばエッチングにより除去すると共に、基板10をウェハーボンディング技術を用いて接合する。その後、コンタクト層14の表面の一部にレジスト層T2を形成する。
Next, as shown in FIG. 3A, the
次に、図3(B)に示したように、前駆コンタクト層14A、前駆第2クラッド層13A、活性層12および前駆第1クラッド11Aを例えばレジスト・リフロー技術を用いてエッチングすることにより曲面Sを形成する。その後、レジスト層T2を除去する。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次に、図4(A)に示したように、前駆コンタクト層14A上にレジスト層T3を形成したのち、図4(B)に示したように、前駆コンタクト層14Aをエッチングしてコンタクト層14を形成する。その後、レジスト層T3を除去する。
Next, as shown in FIG. 4A, after forming a resist layer T3 on the
次に、図1に示したように、例えば真空蒸着法により、曲面Sの表面上に反射膜15を、コンタクト層14の表面上にp側電極16を、基板10の裏面上にリング状のn側電極17をそれぞれ形成する。
Next, as shown in FIG. 1, the
次に、本実施の形態の発光ダイオードの作用・効果について説明する。 Next, the operation and effect of the light emitting diode of the present embodiment will be described.
本実施の形態の発光ダイオードでは、p側電極16とn側電極17との間に所定の電圧が印加されると、n側電極17から電子が、p側電極16から正孔がそれぞれ活性層12へ注入される。そして、この活性層12に注入された電子と正孔が再結合することにより発光領域12−1から光子が発生し、その結果発光光が基板10の裏面から外部に出射される。
In the light emitting diode of the present embodiment, when a predetermined voltage is applied between the p-
ここで、開角θ1は、上述のように、脱出円錐角θ0以下となっている。これにより、発光領域12−1から発せられた発光光線のうち曲面Sで反射された光は、曲面Sによって反射され、基板10の裏面からほぼ垂直に出射される。一方、発光領域12−1から発せられた発光光線のうち曲面Sで反射されることなく直接基板10へ入射した光は、基板10の外側の表面に脱出円錐角θ0の1/2以下の角度で入射するので、全反射されることなく脱出円錐角θ0の1/2以下の角度で外部に出射される。
Here, as described above, the opening angle θ1 is equal to or smaller than the escape cone angle θ0. Thereby, the light reflected by the curved surface S among the emitted light rays emitted from the light emitting region 12-1 is reflected by the curved surface S and is emitted almost vertically from the back surface of the
これにより、本実施の形態の発光ダイオードでは、発光領域12−1から発せられた発光光線のうち曲面Sで反射された光、および発光領域12−1から発せられた発光光線のうち曲面Sで反射されることなく直接基板10へ入射した光は、0または1回の反射だけで外部に出射されることになり、従来の発光ダイオードのように複数回反射されたのち外部に出射されることはない。また、発光領域12−1から発せられた発光光線が活性層12に再び入射することは実質的に無い。したがって、第1クラッド11、活性層12および第2クラッド層13での光の吸収を抑制することができる。
As a result, in the light emitting diode of the present embodiment, the light reflected from the curved surface S among the emitted light rays emitted from the light emitting region 12-1 and the curved surface S among the emitted light rays emitted from the light emitting region 12-1. Light that is directly incident on the
このように、本実施の形態の発光ダイオードでは、第1クラッド11、活性層12および第2クラッド層13での光の吸収を抑制することができるので、光取り出し効率を高くすることができる。
Thus, in the light emitting diode according to the present embodiment, light absorption in the
ところで、一般的な発光ダイオードは、半導体レーザのような指向性を有していない。そのため、例えば、光の被照射面に光を集光する必要のある用途では、発光ダイオードをリフレクタ内に配置するなど、発光ダイオードの光を再度方向づけるための部品を外部に配置することが必要となる。 By the way, a general light emitting diode does not have directivity like a semiconductor laser. Therefore, for example, in applications where light needs to be collected on the surface to be illuminated, it is necessary to arrange components for redirecting the light of the light emitting diodes, such as arranging the light emitting diodes inside the reflector. Become.
しかしながら、本実施の形態の発光ダイオードでは、曲面Sを備えているので、発光ダイオードの光を再度方向づけるための部品を新たに設けた場合と同等の指向性を有している。そのため、本実施の形態では、発光ダイオードの光を再度方向づけるための部品を新たに設ける必要がないので、小型化することができる。 However, since the light emitting diode of the present embodiment has the curved surface S, it has the directivity equivalent to the case where a part for redirecting the light of the light emitting diode is newly provided. Therefore, in this embodiment, it is not necessary to newly provide a part for redirecting the light of the light emitting diode, so that the size can be reduced.
なお、曲面Sが、開角θ1が脱出円錐角θ0より充分に小さくなるように構成されている場合には、発光領域12−1から発せられた発光光線のうち曲面Sで反射されることなく直接基板10へ入射して外部に出射された光の広がり角は、開角θ1が脱出円錐角θ0と等しい場合のそれと比べて非常に小さい。したがって、開角θ1を脱出円錐角θ0より充分に小さくすることにより、外部に出射される光の広がり角を非常に小さくすることができる。このように、本実施の形態の発光ダイオードでは、任意の広がり角の光を出射させることができる。
In addition, when the curved surface S is configured such that the opening angle θ1 is sufficiently smaller than the escape cone angle θ0, the curved surface S is not reflected by the curved surface S among the emitted light rays emitted from the light emitting region 12-1. The spread angle of the light that is directly incident on the
一方、曲面Sが、開角θ1が脱出円錐角θ0より小さく、かつ、開角θ1と脱出円錐角θ0との差が少なくなるように構成されている場合には、上記の場合と比べて多少光の広がり角が大きくなるが、第1クラッド層11の厚さ、すなわち、発光ダイオードの厚さを薄くすることができる。また、第1クラッド層11の厚さが薄くなることにより、第1クラッド層11での光の吸収が上記の場合と比べて抑制される。したがって、開角θ1を脱出円錐角θ0より小さく、かつ、開角θ1と脱出円錐角θ0との差を少なくすることにより、発光ダイオードをさらに小型化することができ、かつ、光取り出し効率をさらに高くすることができる。
On the other hand, when the curved surface S is configured such that the opening angle θ1 is smaller than the escape cone angle θ0 and the difference between the opening angle θ1 and the escape cone angle θ0 is small, the curved surface S is slightly more than the above case. Although the light spread angle increases, the thickness of the
なお、図5および図6(A)(B)に示したように、本実施の形態の発光ダイオードを格子状または千鳥足状に並列配置して、光集積型の発光ダイオードとしてもよい。ここで、光集積型の発光ダイオードを構成する発光ダイオードの曲面Sが、開角θ1が脱出円錐角θ0より充分に小さくなるように構成されている場合には、曲面Sの開口面積を小さくすることができるので、発光ダイオードを高密度に配置することが可能となる。これにより、光集積型の発光ダイオードを小型化することができる。 Note that as shown in FIGS. 5 and 6A and 6B, the light-emitting diodes of this embodiment may be arranged in parallel in a lattice shape or a staggered pattern to form an optical integrated light-emitting diode. Here, when the curved surface S of the light emitting diode constituting the optical integrated light emitting diode is configured such that the opening angle θ1 is sufficiently smaller than the escape cone angle θ0, the opening area of the curved surface S is reduced. Therefore, the light emitting diodes can be arranged with high density. Thereby, an optical integrated light emitting diode can be reduced in size.
また、この光集積型の発光ダイオードでも同様に、発光ダイオードの光を再度方向づけるための部品を新たに設ける必要がないので、光の被照射面に光を集光する必要のある用途においても、小型化することができる。 Similarly, in this optical integrated light emitting diode, there is no need to newly provide a component for redirecting the light of the light emitting diode, so that even in an application where it is necessary to collect the light on the light irradiated surface, It can be downsized.
[変形例]
以下、上記実施の形態の発光ダイオードの変形例について説明する。この発光ダイオードは、図7に示したように、上記実施の形態の発光ダイオードと比べると、曲面Sが、開角θ1が脱出円錐角θ0より大きくなるように構成されており、さらに、光乱反射部18を備える点で相違する。
[Modification]
Hereinafter, modifications of the light emitting diode of the above embodiment will be described. As shown in FIG. 7, the light-emitting diode is configured such that the curved surface S has an opening angle θ1 larger than the escape cone angle θ0 compared to the light-emitting diode of the above-described embodiment, and further, diffused light reflection It is different in that the
この光乱反射部18は、基板10の外側の表面のうち、曲面Sの焦点および曲面Sの終端部P1,P2を通る面の母線が基板10の外側の表面と交わることにより形成される線分と、曲面Sの焦点から脱出円錐角θ0の方向へ延在して形成される面の母線が基板10の外側の表面と交わることにより形成される線分との間に挟まれた領域Rに設けられている。この光乱反射部18は、基板10の外側の表面のうちリング状の領域Rに設けられた微小な凹凸により構成されており、発光領域12−1から発せられた発光光線のうちこの領域Rに入射した光を乱反射するようになっている。これにより、領域Rに入射した光が基板10内で多重反射することなく、外部に出射される。
The diffused
また、曲面Sが、開角θ1が脱出円錐角θ0より大きくなるように構成されているので、素子全体の厚さを上記実施の形態と比べてより薄くすることができる。これにより、本変形例に係る発光ダイオードでは、より小型化することができる。 Further, since the curved surface S is configured such that the opening angle θ1 is larger than the escape cone angle θ0, the thickness of the entire element can be made thinner than in the above embodiment. Thereby, in the light emitting diode which concerns on this modification, it can reduce in size further.
また、この発光ダイオードでは、曲面Sを備えるようにしたので、発光領域12−1から発せられた発光光線のうち曲面Sで反射された光、および発光領域12−1から発せられた発光光線のうち曲面Sで反射されることなく直接基板10へ入射した光は、0または1回の反射だけで基板10の外側の表面に入射することになり、従来の発光ダイオードのように複数回反射されたのち基板10の外側の表面に入射することはない。また、発光領域12−1から発せられた発光光線が活性層12に再び入射することはほとんどに無い。したがって、第1クラッド11、活性層12および第2クラッド層13での光の吸収を抑制することができる。なお、領域Rに入射した光は光乱反射部18で乱反射されて外部に出射されるので、光乱反射部18に起因する光取り出し効率の低下はほとんどない。
In addition, since the light emitting diode is provided with the curved surface S, the light reflected from the curved surface S among the emitted light emitted from the light emitting region 12-1 and the emitted light emitted from the light emitting region 12-1. Of these, light that is directly incident on the
このように、本変形例では、第1クラッド11、活性層12および第2クラッド層13での光の吸収を抑制することができ、光乱反射部18に起因する光取り出し効率の低下はほとんどないので、光取り出し効率を高くすることができる。また、曲面Sを備えているので、上記実施の形態と同等の指向性を有している。そのため、光の被照射面に光を集光する必要のある用途において、発光ダイオードの光を再度方向づけるための部品を新たに設ける必要がなく、さらに、発光ダイオードの厚さを上記実施の形態と比べてより薄くすることができるので、より小型化することができる。
As described above, in this modification, the light absorption in the
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。 The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
例えば、上記実施の形態および変形例では、前駆活性層12Aをエッチングすることにより、曲面Sの焦点およびその近傍に微小光源としての発光領域12−1を形成していたが、図2(A)において、前駆活性層12Aのうち曲面Sの焦点およびその近傍を除く領域に対して亜鉛(Zn)などの不純物を拡散させることにより、図8に示したような、曲面Sの焦点およびその近傍に微小光源としての発光領域22−1を形成するようにしてもよい。なお、前駆活性層12Aのうち不純物の拡散された領域(不活性領域22−2)から発光することはない。
For example, in the above-described embodiment and modification, the precursor
10,100…基板、11…第1クラッド層、12…活性層、12−1…発光領域、13…第2クラッド層、14…コンタクト層、15…反射膜、16…p側電極、17…n側電極、18…光乱反射部、19…光吸収部、θ0…開角、θ1…脱出円錐角、R…領域、S…表面、P1,P2…端部、W…開口。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 ... Substrate, 11 ... First clad layer, 12 ... Active layer, 12-1 ... Light emitting region, 13 ... Second clad layer, 14 ... Contact layer, 15 ... Reflective film, 16 ... P-side electrode, 17 ... n-side electrode, 18 ... light diffuse reflection part, 19 ... light absorption part, θ0 ... opening angle, θ1 ... escape cone angle, R ... region, S ... surface, P1, P2 ... end, W ... opening.
Claims (5)
前記化合物半導体層は、積層方向に垂直な軸をx、積層方向に平行な軸をyとすると、y軸上に焦点を有する放物線を、y軸を回転軸として360°回転させることにより得られる曲面を有し、
前記活性層は、前記曲面の焦点およびその近傍に発光領域を有する
ことを特徴とする半導体発光素子。 A semiconductor light emitting device comprising a compound semiconductor layer comprising an active layer and a pair of cladding layers having a band gap larger than that of the active layer and disposed on both sides of the active layer,
The compound semiconductor layer is obtained by rotating a parabola having a focal point on the y-axis by 360 ° about the y-axis, where x is an axis perpendicular to the stacking direction and y is an axis parallel to the stacking direction. Has a curved surface,
The active layer has a light emitting region at and near the focal point of the curved surface.
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。 The opening angle obtained by doubling the angle (<90 °) at which the symmetry axis of the curved surface intersects with the focal point of the curved surface and the generatrix of the surface passing through the end of the curved surface is equal to or less than the escape cone angle. The semiconductor light emitting device according to claim 1.
前記化合物半導体層の外側の表面のうち、前記曲面の焦点および前記曲面の終端部を通る面の母線が前記化合物半導体層の外側の表面と交わることにより形成される線分と、前記曲面の焦点から前記脱出円錐角の方向へ延在して形成される面の母線が前記化合物半導体層の外側の表面と交わることにより形成される線分との間に挟まれた領域に、光乱反射部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。 The opening angle obtained by doubling the angle (<90 °) at which the symmetry axis of the curved surface intersects the focal point of the curved surface and the line segment passing through the end of the curved surface is larger than the escape cone angle,
Of the outer surface of the compound semiconductor layer, a line segment formed by intersecting the outer surface of the compound semiconductor layer with a generatrix of the surface passing through the focal point of the curved surface and the terminal portion of the curved surface, and the focal point of the curved surface A diffused light reflection portion in a region sandwiched between a generatrix formed by intersecting a generatrix of the surface formed extending in the direction of the escape cone angle with the outer surface of the compound semiconductor layer The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting element is provided.
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。 The semiconductor light emitting element according to claim 1, further comprising a reflective film on the curved surface.
前記活性層は、個々の曲面の焦点およびその近傍に発光領域を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。
The compound semiconductor layer has a plurality of the curved surfaces arranged in parallel in the x-axis direction,
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the active layer has a light emitting region at and near the focal point of each curved surface.
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JPS59121985A (en) * | 1982-12-28 | 1984-07-14 | Nec Corp | Reflector type semiconductor light-emitting element |
JPH11204840A (en) * | 1998-01-16 | 1999-07-30 | Nichia Chem Ind Ltd | Light emitting device |
JP2001085738A (en) * | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Sony Corp | Self-emitting element and manufacturing method of the same and illuminating device and two-dimensional display device |
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