JPH04214682A - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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Publication number
JPH04214682A
JPH04214682A JP2401994A JP40199490A JPH04214682A JP H04214682 A JPH04214682 A JP H04214682A JP 2401994 A JP2401994 A JP 2401994A JP 40199490 A JP40199490 A JP 40199490A JP H04214682 A JPH04214682 A JP H04214682A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type gaalas
layer
type
cladding layer
impurity concentration
Prior art date
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Pending
Application number
JP2401994A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Yamamoto
茂 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Tottori Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光波長650〜880
nmの範囲に於て高い光出力を有し、GaAlAs層か
ら成る発光ダイオードに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高い光出力を有するものとしてダ
ブルヘテロ構造の発光ダイオードがあり、例えば特開平
2−65280号公報等に於て、P型GaAlAsクラ
ッド層とその 上に順次積層されたP型GaAlAs活
性層とN型GaAlAsクラッド層とを具備した発光ダ
イオードが開示されている。上述の発光ダイオードに於
て、光出力を向上させる方法の1つとして、N型GaA
lAsクラッド層の層厚を厚くしていた。そしてこの様
な発光ダイオードの不純物濃度を不純物の量より求める
と、例えばP型GaAlAsクラッド層は3.2×10
18cm−3、P型GaAlAs活性 は2.2×10
18cm−3、N型GaAlAsクラッド層は1×10
16cm−3である。この条 件であれば例えば層厚が
60μmのものは30μmのものより光出力が1.5倍
であった。 この様に上述の公報等では大きな光出力を
得るために、N型GaAlAsクラッド層の層厚を厚く
することのみ考慮し、不純物濃度を変化させることは考
慮されていなかった。これに対して光出力が不純物濃度
に大きく影響される事に着目して、P型GaAlAs活
性層の不純物濃度を変化させた技術も開示されている。 しかしこの活性層のみの効果では未だ不充分であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の欠点を
鑑みてなされたものであり、すなわちP型GaAlAs
活性層のみならず隣接するP型GaAlAsクラッド層
とN型GaAlAsクラッド層のそれぞれの不純物濃度
の最適値を求めて、大きな光出力を有する発光ダイオー
ドを提供する。さらに本発明はP型GaAlAsクラッ
ド層とP側電極が十分オーミック接触できる発光ダイオ
ードを提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、P型GaAlAsクラッド層と、その上
に積層されるP型GaAlAs活性層と、その上に積層
されるN型GaAlAsクラッド層とを具備し、P型G
aAlAsクラッド層の少くともP型GaAlAs活性
層との境界付近とP型GaAlAs活性層とN型GaA
lAsクラッド層のそれぞれの不純物濃度が8×101
7cm−3以下、1〜8×1018cm−3、0.5〜
5×1017cm−3となる様に設けたものである。
【0005】そして望しくはP型GaAlAsクラッド
層がP型GaAlAs活性層との境界付近を除く部分に
於て1×1018cm−3以上の不純物濃度を有する様
にしたものである。或いはP型GaAlAsクラッド層
の裏面に1×1018cm−3以上の不純物濃度を有す
るP+型GaAlAs層を積層したものである。
【0006】
【作用】本発明は上述の様に各層の不純物濃度の最適値
を組合せることにより大きい光出力を得ることができる
。これは、結晶の整合性と電流の流れ易さに影響を与え
る不純物濃度に於て、適正な範囲が存在する事に依るも
のと推測される。さらにP型GaAlAsクラッド層の
裏面側の不純物濃度を高めることにより、或いは高い不
純物濃度を有するP+型GaAlAs層を設けることに
より、P型電極と 十分なオーミック接触が出来るよう
になる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1に従い説明
する。図1は本実施例に係る発光ダイオードの断面図で
ある。1はGa1−xAlxAs(x=0.7〜0.8
)にZnをP型不純物として添加された層厚50〜20
0μmのP型GaAlAsクラッド層である。2はGa
1−yAlyAs(y=0.3〜0.4)にZnを添加
された層厚0.5〜3μmの P型GaAlAs活性層
であり、P型GaAlAsクラッド層1の上に積層され
、不純物濃度は1〜8×1018cm−3である。P型
GaAlAsクラッド層1の不純物濃度は、少くともP
型GaAlAs活性層2との境界付近に於て、すなわち
境界より少くとも10μm以上の深さに於て、8×10
17cm−3以下となる様に形成される。3はGa1−
zAlZAs(z=0.7〜0.8)にTeをN型不純
物として添加された層厚20〜200μmのN型GaA
lAsクラッド層であり、P型GaAlAs活性層 2
の上に積層され、不純物濃度は0.5〜5×1017c
m−3である。4はN型GaAl Asクラッド層3の
上に形成されたAu等から成るN側電極であり、5はP
型GaAlAsクラッド層1の裏面に形成されたP側電
極である。
【0008】次に第1実施例に係る発光ダイオードの製
造過程を図2に従い説明する。表1に示す様に不純物濃
度を数種類に設定した第1、第2、第3の溶液をそれぞ
れの溶液溜に溜める。
【0009】
【表1】
【0010】純水素雰囲気中で、第1、第2、第3の溶
液をA点の如く890℃に昇温し50分 程維持しB点
に至る。次にC点の889℃に於て、第1の溶液とP型
GaAs基板 とを接触させ0.1〜1.0℃/分の速
度で降温しD点の784℃に於て、第1の溶液と P型
GaAs基板を分離する。これによりP型GaAlAs
クラッド層1を形成する。次に第2の溶液と接触させE
点の782℃に於て第2の溶液とP型GaAs 基板を
分離してP型GaAlAs活性層2を形成する。次に第
3の溶液と接触させF点の770℃から1.0〜2.0
℃/分の速度で降温した後、G点の650℃で第3の溶
液とP型GaAs基板を分離し、N型GaAlAsクラ
ッド層3を形成する。次にP型GaAs基板を除去した
後N型電極4とP型電極5を形成して発光波長650n
mの発光ダイオードを完成させる。
【0011】次に第1実施例の発光ダイオードに於ける
P型GaAlAs活性層2の不純物、すなわちZnの濃
度を変化させた時の光出力の測定値を図3に示す。N型
GaAlAsクラッド層3の不純物、すなわちTeの濃
度を変化させた時の光出力の測定値を図4に示す。P型
GaAlAsクラッド層1の不純物、すなわちZnの濃
度を変化させた時の光出力の測定値を図5に示す。これ
らの図に於て□印は従来の技術で述べた層厚60μmの
P型GaAlAsクラッド層を有する発光ダイオードの
測定値を示す。そしてこれらの図に於て、パラメータと
なる○、●、△印の意味を表2に示す。
【0012】
【表2】
【0013】再び図3に於て、○印と●印を比較してP
型GaAlAsクラッド層1の不純物濃度が大きい程、
光出力は小さい。●印と△印を比較してN型GaAlA
sクラッド層3の不純物濃度が小さい程、光出力は小さ
い。従ってこれらの条件の組合せに於ては、△印の組合
せが1番、光出力が小さいことがわかる。従って△印の
特性に於て、従来より2倍以上の光出力を確保するには
P型GaAlAs活性層2の不純物濃度は点線で示した
1〜8×1018cm−3であれば良い。この濃度は、
表1の第2の溶液に於けるZnの量が0.08〜0.3
6gにて前述のエピタキシャル成長を行った時に得られ
る不純物濃度である。
【0014】次に図4に於て、図3と同様にP型GaA
lAsクラッド層1の不純物濃度が大きい程、そしてP
型GaAlAs活性層2の不純物濃度が大きい程、すな
わち△印の組合せが1番光出力が小さい。△印の特性に
於て従来の2倍以上の光出力を得るには、N型GaAl
Asクラッド層3の不純物濃度は点線で示した0.5〜
 5×1017cm−3であれば良い。この濃度は表1
の第3の溶液に於けるTeの量が2.3〜4.7mgに
てエピタキシャル成長を行った時の数値である。次に図
5に於て、図3と同様にN型GaAlAsクラッド層3
の不純物濃度が小さい程、そしてP型GaAlAs活性
層2の不純物濃度が大きい程、すなわち△印の組合せが
1番光出力が小さい。 △印に於て、従来の2倍以上の光出力を得るには、P型
GaAlAsクラッド層1の不純物濃度は点線で示した
8×1017cm−3以下であれば良い。この濃度は表
1の第1の溶液に於けるZnの量が0.07g以下の量
にてエピタキシャル成長を行った時の数値である。
【0015】さらに、発光波長880nmの発光ダイオ
ードを得るには、各層の混晶比、すなわ ちx、y、z
の値を上述の混晶比を変化させれば良く、不純物濃度の
適正範囲は上述の範囲と同じである。
【0016】そして上述の例に於て、P型GaAlAs
クラッド層1の裏面側が不純物濃度8×1017cm−
3以下だと、濃度が低すぎてP側電極5とオーミック接
触しにくい。それ故、さらに望しくは、P型GaAlA
sクラッド層1の上述の境界付近を除く部分が1×10
18cm−3以上の不純物濃度を有する様に設ける。こ
れによりP型GaAlAsクラッド層1の裏面側は高濃
度不純物を有するので、P側電極5とオーミック接触し
易くなる。
【0017】次に本発明の第2実施例を図6に従い説明
する。6は層厚10〜30μmのP+型GaAlAs層
であり、Ga1−ψAlψAs(ψ=0.6〜0.8)
にZnを1×1018cm−3以上の不純物濃度として
添加される。その他の層は第1実施例と同じである。P
+型GaAlAs層6は高濃度不純物を有するのでP型
電極5とオーミック接触し易くなる。そしてこの第2実
施例の様にP+型GaAlAs層6を積層する方が、第
1実施例の様にP型GaAlAsクラッド層1の不純物
濃度を変化させるより各層の温度制御がし易い。光出力
の特性はP型GaAlAs活性層2とそれに隣接するN
型GaAlAsクラッド層3及びP型GaAlAsクラ
ッド層1の約層厚10μm以内の不純物濃度に依存する
。従って第1と第2実施例の適正な不純物濃度は変わら
ない。
【0018】
【発明の効果】上述の様に本発明はP型GaAlAsク
ラッド層の少くとも境界部分とP型GaAlAs活性層
とN型GaAlAsクラッド層の不純物濃度をそれぞれ
8×1017cm−3以下、1〜8×1018cm−3
、0.5〜5×1017cm−3とすることにより、最
適な 組合せとなり光出力を従来の2倍以上とすること
ができる。
【0019】さらに本発明はP型GaAlAsクラッド
層の裏面側の不純物濃度を高めることにより、或いはP
型GaAlAsクラッド層の下にP+型GaAlAs層
を設 けることにより、高い光出力を維持しながらP型
電極と十分なオーミック接触が出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る発光ダイオードの断
面図である。
【図2】本発明の第1実施例に係る発光ダイオードの製
造時の溶液溜の温度プログラム図である。
【図3】P型GaAlAs活性層の不純物濃度を変化さ
せた時の光出力の特性図である。
【図4】N型GaAlAsクラッド層の不純物濃度を変
化させた時の光出力の特性図である。
【図5】P型GaAlAsクラッド層の不純物濃度を変
化させた時の光出力の特性図である。
【図6】本発明の第2実施例に係る発光ダイオードの断
面図である。
【符号の説明】
1  P型GaAlAsクラッド層 2  P型GaAlAs活性層 3  N型GaAlAsクラッド層 4  N側電極 5  P側電極 6  P+型GaAlAs層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  P型GaAlAsクラッド層と、その
    上に積層されるP型GaAlAs活性層と、その上に積
    層されるN型GaAlAsクラッド層とを具備する発光
    ダイオードに於て、前記P型GaAlAsクラッド層の
    不純物濃度が少くとも前記P型GaAlAs活性層との
    境界付近に於て8×1017cm−3以下であり、かつ
    前記P型GaAlAs活性層の不純物濃度が1〜8×1
    018cm−3であり、かつ前記N型GaAlAsクラ
    ッド層の不純物濃度が0.5〜5×1017cm−3で
    ある事 を特徴とする発光ダイオード。
  2. 【請求項2】  前記P型GaAlAsクラッド層が前
    記境界付近を除く部分に於て1×1018cm−3以上
    の不純物濃度を有する事を特徴とする請求項1の発光ダ
    イオード。
  3. 【請求項3】  前記P型GaAlAsクラッド層の裏
    面に1×1018cm−3以上の不純物濃度を有するP
    +型GaAlAs層が積層される事を特徴とする請求項
     1の発光ダイオード。
JP2401994A 1990-12-13 1990-12-13 発光ダイオード Pending JPH04214682A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001308376A (ja) * 2000-04-24 2001-11-02 Showa Denko Kk 半導体発光素子用エピタキシャルウェハ

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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