JPH01128479A - 半導体発光素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体発光素子に関し、特に光フアイバ通信や
光センサなどの光伝送に使用する光源の−１つである端
面発光型の発光ダイオード（ＬＥＤ）に関する。

従来の技術 半導体レーザや発光ダイオードは光フアイバ通信、光応
用計測、光情報処理などの光源として実用に供せられる
ようになってきた。これらの光源の使い分けとして、−
船釣に半導体レーザは高出力であり、長距離通信、高速
処理、ディジタル信号処理に適し、一方、面発光型の発
光ダイオードは低出力で接合面積も大きいので、短距離
低速信号処理、アナログ信号処理に適している。特に半
導体レーザは適用範囲が広いにもかかわらず、ノイズを
発生すること、アナログ処理に不向きである等の欠点を
有している。

そこで、高速の変調が可能な発光素子として、半導体レ
ーザの構造に近い弁開端面共振器を有しない端面発光型
のＬＥＤの開発がなされている。

この発光素子は高速応答性は良くなっており、１００１
Ｍ帯域の応答は可能となっているか面発光型に比べて、
電流−光出力特性の直線性が悪く、出力においてもファ
イバ結合後の出力で１ｏｏμＷ程度が得られているにす
ぎない。

従来の代表例の斜視図を第５図に示す。

１１は基板のｎ−ＩｎＰ、１２はクラッドｎ−ＩｎＰ層
、１３はＩｎＧａＡｓＰ欅剖蛮泊頒晩１ｓはＰ−ＩｎＰ
埋込み層、１６はｎ−ＩｎＰ埋込み層である。１７゜１
８は電極である。電極１７は光出力端から反対側の方向
には端部２ｏまで形成されておらず、この電極１７のな
い領域１００は光の吸収領域となっている。電極１７．
１８間に流した電流はへき開あるいはエツチングされた
端面１９より光出力りが得られる一方、光出射端面１９
より反対側に進んだ光は電流注入されない領域１ｏｏで
吸収される。従って共振器は構成されず光はレーザ光で
はない自然放出光として放射される。

発明が解決しようとする問題点 従来のＬＥＤでは注入電流が増加するに従って、活性領
域１３の光の吸収は減少し、注入電流が増加するに従っ
て吸収が減少するので電流−光出力特性は非直線となる
。また、光出射端面の反対側に進んだ光は損失となるの
で外部に取り出せる光出力は減少する。そこで本発明は
高速応答が可能なｐ−ｎ接合面積が小さい端面発光型Ｉ
、ＥＤで光出力の増大をはかるとともに、電流光出力特
性の直線性を改良しようとするものである。

問題点を解決するだめの手段 そこで、上記問題点を解決するために、本発明は発光素
子長を短くし、片端面に反射膜を設けるものである。さ
らに望ましくは本発明では活性領域の巾を均一にせず傾
斜をつけ、電極形状をかえて電流の注入状態をかえるこ
とにより、さらに、片端面の形状を凸型に加工しレンズ
作用を持たせたものである。すなわち、電流注入により
電子。

正孔の再結合により光を発する活性領域を有し、この活
性領域のまわりをこの活性領域より屈折率の小さい半導
体であり、注入電流の阻止層となる領域とにより構成さ
れる端面発光型発光ダイオードにおいて、非光出射端面
に反射膜を形成してなるものである。そして望ましくは
、光出射側の端面における活性領域の幅よりも光出射端
と反対側端面（非光出射端面）の活性領域の幅を狭くす
ることを特徴とする半導体発光素子である。

さらに望ましくは、非光出射端面側のクラッド層である
注入工注阻止層を凸形に形成し、凸形形状面上に反射膜
を形成するようにしたものである。

作　　用 本発明は、注入電流により変換された光を活性領域で再
度吸収され損失する成分を極力減少させることを主眼と
し、吸収される光量の多い領域には電流注入をしない構
造としたものである。さらに、本発明では、光出射端面
の反対側をコーティングすることによって出射端光量を
増加させるものである。

実施例 第１図に実施例１の端面発光ＬＥＤの斜視図を示す。１
はｎ−ＩｎＰ基板、２はＩｎＧａＡｓＰ再結合発光領域
（活性領域）、３はｐ　−Ｉ　ｎＰクラッド領域、４，
６は各々ｐ−ＩｎＰ、ｎ−ＩｎＰで埋込み電流ブロッキ
ング層である。６は電流注入用の電極、７は反対側の面
２０に形成された誘電体多層膜による反射膜である。光
出射端面１ｏはエツチングが施されている。いま電極６
より注入された電流は活性領域２で電子と正孔は再結合
し、光に変換される。変換された光は四方六方に発する
が、活性領域は低屈折率ＩｎＰ　層でおおわれているた
めに光出射端１ｏ側には強い方向性をもつ光として出射
される。さらに、端面１０と反対側にも同様に出射され
るが、反対側の面２ｏの反射コーテイング膜７によって
反射され、端面１０側の光出射光量を増加させる。反射
コーティングによる光量の増加は接合部の面積が小さく
でき高速応答が可能となる。

第２図に実施例２を示す。記号は第１図と同様な物質を
示し、９は出射光、８はテーパ状になった電極を示す。

本実施例においても電極８より注入された電流は活性領
域２において、光に変換されるが活性領域２の形状は光
出射端面に近い程広く、非光出射端面にいく程狭くなっ
ている。第２図では活性層を埋込むＩｎＰ　　ブロッキ
ング層４゜６も同様にテーバがついているため、電極８
よシ注入された電流の多くは光出射端側に多く流れる。

従って、第１図の構成に比較して光出射端より出射され
る光量は同一注入電流量で比較すると多くなる。活性領
域で吸収されて外部光出力とならない成分が減少するた
めである。さらに、注入電流が増加するに従って、大き
な光吸収体として働いていた活性領域の吸収量が減少し
てくるため、電流−光出力特性に非直線性を生じていた
ものが、吸収領域の減少によって直線性が改善される。

第３図に注入電流に対する光出力特性を実施例１の場合
と比較して示す。同一接合面積で比較したものであり、
ａは従来例の特性であり、ｂは第２の実施例の場合であ
る。活性領域のテーバ形状の効果は直線的変化でも曲線
的変化においても有効であることが確かめられた。また
、全域テーバ化するのでなく、一部分テーパ化した構造
においても同様な効果がみられた。

第４図に実施例３を示す。第４図とは斜視図であり、第
４図すは平面図を示す。数字記号は実施例１と同様に附
している。第４図のＬＥＤは、埋込み層であるＩｎＰ　
層を直線あるいはレンズ状にテーバをつけ、クラッド層
に放出された光をも光出射端面側へ出射し、光出力の増
加をはかったものである。第３図Ｃ特性は、第４図の実
施例の場合である。

発明の効果 以上のように、本発明は端面発光型ＬＥＤにおいて、非
光出射端に反射コーティングを施し、望ましくは光出射
端に対してテーバ状の活性領域とし、さらに、望ましく
は埋込みクラツド層部を曲面とすることによって （１）端面光出射光量を増す。

（２）　　注入電流−光出力特性における直線性の向上
をはかることができる。

などの特長を発揮でき、高性能なＬＥＤを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の端面発光型ＩＩＤの斜視図
、第２図は本発明の他の実施例の改良端面発光型ＬＥＤ
の透視斜視図、第３図は注入電流−光出力特性図、第４
図ａは本発明のさらに他の実施例のＬＥＤの斜視図、第
４図すは同平面図、第６図は従来の端面発光型ＬＥＤの
斜視図である。 １・・・・・・ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・・・・発光領
域、３・・・・・・クラッド領域、４，５・・・・・・
ブロッキング層、６・・・・−・電極、了・・・・・・
反射膜、１０・・・・・・光出射端面、２０・・・・・
・反対側の面。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／−
−−π−１牝Ｐ基オ反 ２−−−１ｆＬ＆ｔｔＡＳ　／）−ＦＭａ舎Ｃ形領域３
−Ｉへｒフラ・・７ドｇ域 ４、８−一一理込み１電源、７″Ｏツ午ング層６−−−
電４反 ７・−反射膜 ｌθ−尤工身１嫡面 ２θ−及、”を携＋１の面 第１図 第２図 第３図 甥勇 第４図 ε

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電流注入により電子、正孔の再結合で光を発する
   活性領域を有し、この活性領域のまわりを、前記活性領
   域より屈折率の小さい半導体であり注入電流の阻止層と
   なる領域とにより端面発光型発光ダイオードを構成し、
   非光出射端面に反射膜を形成してなる半導体発光素子。
2. （２）出射側の端面における活性領域の幅よりも、光出
   射端と反対側の非光出射端面の活性領域の幅を狭くする
   特許請求の範囲第１項記載の半導体発光素子。
3. （３）非光出射端面側の注入電流阻止層を凸形に形成し
   、この凸形の上に反射膜を形成する特許請求の範囲第１
   項記載の半導体発光素子。