JPH03163883A - 光反射層を備えた発光ダイオード - 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】 技術分野 本発明は光反射層を備えた発光ダイオードの改良に関す
るものである。

従来の技術 光通信や表示器などに発光ダイオードが多用されている
。かかる発光ダイオードは一般に、半導体基板の上に液
相エピタキシー（ＬＰＥ；Ｌｉｑｕｉｄ　ＰｈａｓｅＥ
ｐｉｔａｘｙ）法などのエビタキシャル或長法によりｐ
ｎ接合を形成したダイオードを用いて構威される。また
、このような発光ダイオードの一種に、光取出面から放
射するための光を発生させる活性層と、その活性層の光
取出面と反対側に形成されて活性層からの光を活性層に
向かって反射させる光反射層とを備え、光反射層により
反射された光も光取出面から放射されるようにして発光
効率を高めたものがある。たとえば、特開平１−２００
６７８号公報に記載されたものがそれである。上記のよ
うに光反射層を備えた発光ダイオードにおいては、活性
層内で発生した光のうち、光取出面と反対側へ向かう光
が光反射層によって活性層へ向かって反射されるので、
光取出効率、即ち発光効率が改善されるという特徴があ
る。

発明が解決しようとする課題 ところで、上記のように、発光効率を高めるための光反
射層を活性層の光取出面と反対側に設けると、発光ダイ
オードの光取出面から放射される光のスペクトルに周期
的な凹凸が生し、実用上において問題となる場合があっ
た。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、滑らかなスペクトルを有する
光を放射する光反射層を備えた発光ダイオードを提供す
ることにある。

課題を解決するための手段 本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ね
た結果、光反射層を備えた従来の発光ダイオード内にお
いてその光取出面へ向かう光のうちの一部は、その光取
出面により内部へ向かって反射されることが避けられな
いことから、光取出面から発光ダイオードの内部へ向か
って反射された光は、光反射層により光取出面へ向かっ
て反射され、その光が光取出面により光反射層側へ再び
反射されるので、光取出面と光反射層との間で光の共振
が発生し、複数種類の特定の波長の光が強められ、それ
等強められた波長の間の波長の光が弱められるので、発
光ダイオードの光取出面から放射される光のスペクトル
に周期的な凹凸が生しることを見出した。本発明は斯る
知見に基づいて為されたものである。

すなわち、本発明の要旨とするところは、光取出面から
放射するための光を発生させる活性層と、その活性層の
その光取出面と反対側に形成されてその活性層からの光
をその活性層に向かって反射させる光反射層とを備え、
その光反射層により反射された光も前記光取出面から放
射されるようにした形式の光反射層を備えた発光ダイオ
ードにおいて、前記光取出面に、その光取出面から前記
光反射層へ向かって反射される反射光を抑制する反射光
抑制手段を設けたことにある。

作用および発明の効果 このようにすれば、光取出面から前記光反射層へ向かっ
て反射される反射光を抑制する反射光抑制手段が設けら
れているので、光取出面から光反射層側へ反射される光
が抑制されて、光取出面と光反射層との間の光共振現象
が解消される。したかって、発光ダイオードの光取出面
から放射される光のスペクトルにおいて、上記光共振現
象に起因する周期的な凹凸が生じることが解消されて、
滑らかに連続したスペクトルが得られるのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例である発光ダイオード１０の
斜視図であり、第２図はその積層構或を説明するための
図である。それらの図において、発光ダイオード１０は
、ダブルへテロ構造の面発光型発光ダイオードであり、
ｎ−ＧａＡｓ単結晶の基板１２上には、ｎ　　Ｇ　ａ　
Ｉ＋Ｏ．　ｓｓＡ　Ｉ！　ｏ−ｏ１ｓＡ　ｓ緩衝層１４
、光反射層１６、ｎ　−Ｇ　ａ　ｏ．　ｓｓＡ　Ｑ　ｏ
．　ａ，Ａｓ層１８、ｐ−ＧａＡｓ活性層２０、ｐ−Ｇ
ａｏ．ｓｓＡ　ｌ　ｏ．　ａ，Ａ　ｓ層２２、およびＰ
”　　ＧａＡｓコンタクト層２４が、０．０１乃至数μ
ｍのオーダの膜厚でそれぞれ設けられている。そして、
上記基板１２の底面にはＡｕ−Ｇｅのｎ型オー５ツク電
極２６が設けられる一方、上記コンタク１・層２４の上
にはＡｕ−Ｚｎのｐ型オーミック電極２８が設けられて
いる。

上記緩衝層１４、光反射層１６、ｎ型クラッド層１８、
活性層２０、ｐ型クラッド層２２、およびコンタクト層
２４は、たとえば、有機金属化学気相成長法、分子線エ
ピタキシ法、或いは気相エピタキシ法などによって、基
板１２上に単結晶の状態で順次戒長させられることによ
り形成されている。

上記光反射層１６は、光波干渉作用により光を反射する
ために、所定厚みのＧａＡｓ層と所定厚みのＡ　４２　
ｏ．　ａ５Ｇ　ａ　ｏ．　ｓｓＡ　ｓ層とが１０対積層
されることにより所謂超格子に構威されおり、光反射層
１６に対して垂直な方向で入射する８８０ｎｍの波長の
光が最大反射率となるような波長選択特性を備えている
。

上記光反射層１６を構戊するＧａＡｓ層とＡＩ２ｏ．ａ
５Ｇ　ａ　ｏ．　ｓｓＡ　Ｓ層とは、チャンハ内の基板
１２の温度を８５０゜Ｃに維持した状態で、弁の操作に
よって原料ガスを切り替えることにより交互に重ねら？
、また、その原料ガスを流す時間を制御して所望の厚み
を得る。たとえば、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層を形或する場合に
は、ＴＭＧガスの流量を２．２Ｘ　１０−’ｍｏｌｅ／
ｍｉｎ，　１０％希釈Ａｓｉａガスの流量を５　１　０
ｃｃ／ｍｉｎ、ｌＱｐｐｍ希釈ＨｚＳｅガスの流量を２
　８　．　３　ｃｃ／ｍｉｎとする。また、Ａ　１　ｏ
．　４ＳＧ　ａ　Ｑ．　ＳＳＡ　Ｓ層を形戒する場合に
は、ＴＭＧガスの流量を２．２　Ｘ　１０−　’ｍｏｌ
ｅ／ｎ＋ｉｎ，ＴＭＡガスの流量を７．８Ｘ１０−ｂｍ
ｏｌｅ／ｍｉｎ、１０％希釈Ａ　ｓ　Ｈ　：＋ガスの流
量を５　１　１ｃｃ／ｍｉｎ、１０ｐｐｍ希釈Ｈ２Ｓｅ
ガスの流量を２　８　．　３　ｃｃ／ｍｉｎとする。そ
して、上記ＧａＡｓ層を形或する期間とＡ　ｅ　ｏ．　
ｓ５Ｇ　ａ。．５ＳＡＳ層を形戒する期間との間にはＡ
　ｓ　Ｈ　３ガスを１０秒間流すようにする。

そして、本実施例では、コンタクト層２４の表面である
光取出面３０には、第３図に拡大して示すように、光取
出面３０から内部へ向かって反射される反射光を抑制す
るための手段であるすりガラス状の不規則な凹凸３２が
形成されている。このすりガラス状の凹凸３２は、たと
えば、Ｈ．ＰＯｓ　　：　Ｈ２　０■　：Ｈ２０が３：
１：２１であるエッチング液内に室温で５分浸漬させる
ことにより得られる。

以上のように構威された発光ダイオード１０においては
、オーξツク電極２６と２８との間に駆動電流が流され
ることにより活性層２０から８８０ｎｍの波長の光が発
生させられる。活性層２０から光取出面３０側へ向かう
光は光取出面３０から放射される一方、活性層２０から
基板ｌ２側へ向かう光は光反射層１６により活性層２０
へ向かって反則され、活性層２０を通して光取出面３０
から放射される。ここで、光が光取出面３０を通して放
射されるときには、その一部が光取出面３０により内部
側へ向かって反射されるのであるが、光取出面３０に形
成されたすりガラス状の不規則な凹凸３２により、光取
出面３０から光反射層１６へ向かう反射光が抑制される
。このため、光取出面３０と光反射層１６との間におい
て光共振が発生することが解消されるので、たとえば第
４図に示すように、光取出面３０から放射される光のス
ペクトルが８８０ｎｍを中心とする滑らかに連続したも
のとなるのである。因に、第５図は、上記すりガラス状
の不規則な凹凸３２が設けられていない場合において光
取出面３０から放射される光のスペクトルである。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実
施例において前述の実施例と共通する部分には同一の符
号を付して説明を省略する。

第６図に示すように、コンタク１・層２４の表面である
光取出面３０の上には、光波干渉を利用した反射防止膜
３４が設けられている。この反射防止膜３４は、たとえ
ば、２酸化チタンペレットを真空チャンハ内において蒸
発させることによりｌ１０ｎｍ程度の膜厚に形成した２
酸化チタン蒸着膜により構威されている。本実施例によ
れば、上記反射防止膜３４によって、光取出面３０から
光反射層１６へ向かう反射光が抑制されることから前述
の実施例と同様に、光取出面３０と光反射層１６との間
において光共振が発生ずることが解消されるので、光取
出面３０から放射される光のスペクトルが８８０ｎｍを
中心とする滑らかに連続したものとなるのである。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例の発光ダイオードＩＯはＧａＡｓ／
Ａｊ２ＧａＡｓダブルへテロ構造を威しているが、Ｇａ
Ｐ，ＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓＰなど他の化合物半導体から
或る発光ダイオードや単一へテロ構造、あるいはホモ構
造の発光ダイオードにも本発明は同様２こ適用され得る
。

また、前記実施例では光反射層１６としてＧａＡ　ｓ　
／　Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ超格子層が設けられている
が、屈折率などを考慮して他の半導体材料から或る光反
射層を用いることも可能である。

その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である発光ダイオードの斜視
図である。第２図は第１図の積層構造を１０ 説明する断面図である。第３図は第ｌ図の発光ダイオー
ドの光取出面を拡大して示す図である。第４図は、第１
図の実施例の発光ダイオードの発光スペクトルを示す図
である。第５図は、すりガラス状の不規則な凹凸３２が
光取出面に設けられていない場合の第４図に相当する図
である。第６図は、本発明の他の実施例における第３図
に相当する図である。 発光ダイオード 光反射層 活性層 光取出面 すりガラス状の不規則な凹凸 反射防止膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光取出面から放射するための光を発生させる活性層と、
   該活性層の該光取出面と反対側に形成されて該活性層か
   らの光を該活性層に向かって反射させる光反射層とを備
   え、該光反射層により反射された光も前記光取出面から
   放射されるようにした形式の光反射層を備えた発光ダイ
   オードにおいて、 前記光取出面に、該光取出面から前記光反射層へ向かっ
   て反射される反射光を抑制する反射光抑制手段を設けた
   ことを特徴とする光反射層を備えた発光ダイオード。