JPH01160063A - 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】 ［概要］ 発光素子の改善に関し、 ノイズ成分をカントすることを目的とし、異なる屈折率
を有する薄膜が交互に形成されて、干渉フィルタの役目
をする多層薄膜層を発光面に設ける。

［産業上の利用分野］ 本発明は発光ダイオードの改善に関する。

光通信用の光源として面発光型の発光ダイオード（Ｌｉ
ｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）が用いられて
おり、このような発光ダイオードは出来るだけ高性能な
素子が望まれている。

［従来の技術］ 第４図は従来の面発光型発光ダイオードの断面図を示し
ており、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ　−ＧａＡｌＡ
ｓ層（ハ゛ソファ層）、３はｐ　−ＧａＡ１４３層（活
性層）、４はｐ　−ＧａＡｌＡｓ層（クラッド層）、５
はｎ−ＧａＡｌＡｓ層、６はｐ−ＧａＡｌＡｓ層、７は
一電極、８は生電極である。このうち、ｐ−ＧａＡｌＡ
ｓ層６は亜鉛（Ｚｎ）をドープしてｐ型化してあり、中
央の＋電極８で囲まれた部分が発光面９である。かくし
て、生電極８と一電極７との間に電圧を印加すると、屈
折率の高いｐ−ＧａｌＡｓ層３の中央に光が閉じ込めら
れ、そこから発した光が一電極７で囲まれた円形の発光
面（直径数十μｍφ）から取り出される構造となってい
る。

上記は短波長用のＧａＡｌＡｓ系発光ダイオードの例で
あるが、他にも色々の短波長用、長波長用発光ダイオー
ドが知られており、このような発光ダイオードは光通信
用の発光素子として広く使用されているものである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、例えば、上記のようなＧａＡｌＡｓ系発光ダ
イオードは、第５図にその発光スペクトルのパターンを
示しているように、数百人の発光スペクトルの幅をもっ
ており、図のように、ＧａＡｌＡｓ系発光ダイオードの
光強度は真の波長λ。と偽りの成分波長λＸとの２つの
山をもっている。そのうち、長波長側の山λＸはノイズ
（ゴースト成分）であって、この発光ダイオードの周波
数特性を向上させるためには、出来るだけこのノイズ成
分の波長の山を１０分の１位にまで低下させて、波長λ
のみの単色光にすることが望ましい。

２つの山をもつのは定かな理由はないが、通常、短波長
用の発光ダイオードはノイズが長波長側に生じる傾向に
ある。

本発明はこのようなノイズ成分をカットすることを目的
とした発光ダイオードを提案するものである。

［問題点を解決するための手段］ その目的は、異なる屈折率を有する薄膜が交互に形成さ
れて、干渉フィルタの役目をする多層薄膜層を発光面に
設けた発光ダイオードによって達成される。

［作用］ 即ち、本発明は、発光面に屈折率の異なる誘電体薄膜を
重ね合せた多層膜を形成して、干渉フィルタの役目をさ
せ、ノイズをその多層膜でカットして、単一波長をもつ
単色光のみを発光させる。

干渉フィルタとは誘電体薄膜中における光の干渉を利用
して、一定波長の光のみ透過させるフィルタのことで、
これはファブリペローエタロン（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏ
ｔ−Ｅｔａｌｏｎ）の原理として知られているものであ
る。

［実施例］ 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。

第１図は本発明にかかる発光ダイオードの断面図を示し
ており、図中の記号は第４図と同一部位に同一記号が付
けであるが、その他の記号の１０は多層膜である。

第２図は多層膜１０の詳しい構造を例示しており、中心
位置の１１は膜厚λ／４ｎをもつアルミナ（Δ１２０３
）からなる非金属膜２両側の１２は膜厚λ／４ｎ。

屈折率ｎ１　　（−１，４６）をもつ酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ２）膜、１３は膜厚λ／４ｎ、屈折率ｎ２　　（＝
３．５）をもつアモルファスシリコン（α−５ｉ）膜で
、ＳｉＯ２膜１２とα−３ｉ膜１３とが交互に積層され
ていて、屈折率ｎｌ　＜ｎ２が条件であり、中心位置の
非金属膜１１の屈折率は無関係である。このように非金
属膜１１の両側に２種類の屈折率をもつ多層膜を繰り返
し形成すると、非金属膜１１に対し鏡のような働きをす
る高反射率（Ｒ＝８０〜１００％程度）を形成し、非金
属膜１１の中では特定波長λ０以外の波長の光が高反射
による繰り返しがおこなわれて消滅し、特定波長λ。の
光のみ残こって、その光のみ透過させて発光する。従っ
て、第５図に示す発光スペクトルのノイズ成分λＸはカ
ットされ、半値幅（１つの山の両側の幅のこと）が更に
狭くなって、単一波長λ０の単色光を発光させることが
できる。

なお、Ｓｉ○２膜１２とα−３ｉ膜１３と繰り返し積層
は積層数が多いほど反射率Ｒは高くなるが、８層程度に
積層すれば反射率は９０％以上になり、半値幅は１００
層程に狭くなる。

次に、第３図ｆａｌ〜ｆｃｌによって本発明にかかる発
光ダイオードの形成方法を説明する。第３図（ａ）は液
相成長法または気相成長法によって結晶層をエピタキシ
ャル成長した図で、これは従来法と同しである。即ち、
ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ　−ＧａＡｌＡｓ層２、　　
ｐ−ＧａＡｌＡｓ層３．　　ｐ−ＧａＡｌＡｓ層４およ
びｎ−ＧａＡｌＡｓ層５を成長した後、フォトプロセス
によって発光面９の形成部分をエツチングし、再びＺｎ
をドープしたｐ−ＧａＡｌＡｓ層６を成長する。

次に、第３図（ｂ）、　（Ｃ）は多層膜１０の形成方法
を示す圓である。第３図（ｂ）は上記のようにして成長
した結晶層上に多層膜１０のそれぞれを化学気相成長（
ＣＶＤ）法で順次に被着し、すべての多層膜１０を積層
した後、レジスト膜２１のマスクで発光面を被覆し、そ
の他の多層膜部分をアルゴン（Ａｒ）イオンによってイ
オンエツチング除去して、発光面にのみ多層膜を被覆す
る方法で、第３図（ｂｌはそのレジスト膜２１を被覆し
た直後の途中工程図を示している。この時、Ｓｉ○２膜
１２とα−５ｉ膜１３との膜厚λ／４ｎはＧａＡｌＡｓ
系発光ダイオードの発光波長λ。−７６００人として、
７６００人／４ｎの膜厚に市ＩＪＩ卸することが必要で
あり、その膜厚は５ｉ０２膜１２で約５４０人、α−５
ｉ膜１３で約１３００人が最適である。

また、第３図ＦＣ＋はリフトオフ法によって発光面に多
層膜１０を形成する方法を示し、同図（Ｃ）は多層膜１
０を被着した直後の途中工程図である。公知のように、
レジスト膜２２のマスクで発光面以外を被覆し、次いで
、多層膜１０を被着した後、レジスト膜２２を除去する
とレジスト膜２２上の多層膜１０が同時に除去されるも
ので、このような方法によっても発光面にのみ多層膜を
被覆できる。

以上のような本発明にかかる発光ダイオードに構成すれ
ば、ノイズを１／１０程度に減少させ、且つ、半値幅を
１０人程度に小さくすることが可能になり、発光特性は
一層向上する。

尚、上記はＧａＡｌＡｓ系発光ダイオードを実施例とし
て説明したが、ＩｎＰ系など他の発光ダイオードにも適
用できることは勿論である。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明にかかる発光ダ
イオードによれば発光特性が改善されて、光通信の高性
能化に大きな効果があるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる発光ダイオードの断面図、第２
図は多層膜の構造を示す図、 第３図は本発明にかかる発光ダイオードの形成方法を説
明する図、 第４図は従来の発光ダイオードの断面図、第５図は発光
スペクトルのパターン図である。 図において、 １はｎ　−ＧａＡｓ基板、　　２はｎ　−ＧａＡｌＡｓ
層、３はｐ　−ＧａＡｌＡｓ層、　　　４はｐ　−Ｇａ
ＡＩＡｓｉ！、５はｎ　−ＧａＡｌＡｓ層、　　　６は
ｐ　−ＧａＡ１４５層、７は一電極、　　　　　　８は
十電極、９は発光面、　　　　　１０は多層膜、１１は
八１２０８からなる非金属膜、 １２は５ｉ０２膜、　　　　　１３はα−５ｉ膜、２Ｌ
　２１はレジスト膜 シト４〆弓ｑ　１．かの・３発χタパイＪ〜Ｐ′丙ｔｆ
ｆｒｌしＧ４第１図 第２図 り芝よ、Ｖｊさ老り′イオーＦ′のｔヶ面回第４図 ’Ａｎ −す液長Ｃλ） 亦χ又ヤクＩ−Ｌｑへ・７一ン図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　異なる屈折率を有する薄膜が交互に形成されて、干渉
   フィルタの役目をする多層薄膜層を発光面に設けたこと
   を特徴とする発光素子。