JPH04259262A - 端面発光ダイオード - Google Patents
端面発光ダイオードInfo
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- JPH04259262A JPH04259262A JP3041202A JP4120291A JPH04259262A JP H04259262 A JPH04259262 A JP H04259262A JP 3041202 A JP3041202 A JP 3041202A JP 4120291 A JP4120291 A JP 4120291A JP H04259262 A JPH04259262 A JP H04259262A
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- Led Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオード、特に
、光通信や情報処理、および、計測の分野などにおける
端面発光ダイオードに関するものである。
、光通信や情報処理、および、計測の分野などにおける
端面発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】端面発光ダイオードにおいて、レーザ発
振を抑制するために、図４，図５に示すように、端面発
光ダイオードの後方部分に、レーザ発振を抑制するため
、発光領域の後方に、活性層のない非導波領域や、非励
起吸収領域を設けている。図４は、発光領域の後方に非
導波領域を設けた端面発光ダイオードの一例を示すもの
であり、内部を説明するため、その一部を切り開いて図
示した。図中、４０はｎ電極、４１はｎ−ＩｎＰの基板
、４２はｎ−ＩｎＰのバッファ層、４３はＩｎＧａＡｓ
Ｐの活性層、４４はｐ−ＩｎＰのクラッド層、４５はｐ
−ＩｎＧａＡｓＰのコンタクト層、４６はｐ−ＩｎＰの
ブロック層、４７はｎ−ＩｎＰのブロック層、４８はｎ
−ＩｎＧａＡｓＰ層、４９はｐ電極である。ＩｎＧａＡ
ｓＰの活性層４３の後部におけるｐ−ＩｎＰのブロック
層４６、ｎ−ＩｎＰのブロック層４７は、非導波領域と
なり、ＩｎＧａＡｓＰの活性層４３から後方へ伝搬され
る励起光は拡がり、後部から出射される。したがって、
発光領域への戻り光を減少させることができ、レーザ発
振を抑制できる。
振を抑制するために、図４，図５に示すように、端面発
光ダイオードの後方部分に、レーザ発振を抑制するため
、発光領域の後方に、活性層のない非導波領域や、非励
起吸収領域を設けている。図４は、発光領域の後方に非
導波領域を設けた端面発光ダイオードの一例を示すもの
であり、内部を説明するため、その一部を切り開いて図
示した。図中、４０はｎ電極、４１はｎ−ＩｎＰの基板
、４２はｎ−ＩｎＰのバッファ層、４３はＩｎＧａＡｓ
Ｐの活性層、４４はｐ−ＩｎＰのクラッド層、４５はｐ
−ＩｎＧａＡｓＰのコンタクト層、４６はｐ−ＩｎＰの
ブロック層、４７はｎ−ＩｎＰのブロック層、４８はｎ
−ＩｎＧａＡｓＰ層、４９はｐ電極である。ＩｎＧａＡ
ｓＰの活性層４３の後部におけるｐ−ＩｎＰのブロック
層４６、ｎ−ＩｎＰのブロック層４７は、非導波領域と
なり、ＩｎＧａＡｓＰの活性層４３から後方へ伝搬され
る励起光は拡がり、後部から出射される。したがって、
発光領域への戻り光を減少させることができ、レーザ発
振を抑制できる。
【０００３】第５図は、後方部分にレーザ発振を抑制す
るための非励起吸収領域を設けた従来の端面発光ダイオ
ードの一部を切り欠いて図示した斜視図である。図中、
５１はｐ電極、５２はｐ−ＩｎＰの基板、５３はｎ−Ｉ
ｎＰのブロック層、５４はｐ−ＩｎＰのブロック層、５
５，５６はｐ−ＩｎＰのクラッド層、５７，５８はＩｎ
ＧａＡｓＰの活性層、５９はｎ−ＩｎＰのクラッド層、
６０はｎ−ＩｎＧａＡｓＰのコンタクト層、６１はｎ電
極、６２はＳｉＯ２ の絶縁層である。ｐ−ＩｎＰのク
ラッド層５５，５６とＩｎＧａＡｓＰの活性層５７，５
８は、埋め込み領域の前後に同時に形成されるものであ
り、前方の活性層５７はｐ電極５１とｎ電極６１との間
に流れる電流により励起される励起領域となるから、前
方が発光ダイオードを構成している。後方の活性層５８
には電流が流れず、この部分は非励起吸収領域となる。 その中間に存在するｎ−ＩｎＰのブロック層５３とｐ−
ＩｎＰのブロック層５４とは、非導波領域を形成してお
り、活性層の励起領域から後方への光を活性層の光吸収
領域へ拡散しながら伝達する。したがって、活性層の励
起領域から後方にしみ出した光は、光吸収領域で吸収さ
れ、発振を防止することができる。
るための非励起吸収領域を設けた従来の端面発光ダイオ
ードの一部を切り欠いて図示した斜視図である。図中、
５１はｐ電極、５２はｐ−ＩｎＰの基板、５３はｎ−Ｉ
ｎＰのブロック層、５４はｐ−ＩｎＰのブロック層、５
５，５６はｐ−ＩｎＰのクラッド層、５７，５８はＩｎ
ＧａＡｓＰの活性層、５９はｎ−ＩｎＰのクラッド層、
６０はｎ−ＩｎＧａＡｓＰのコンタクト層、６１はｎ電
極、６２はＳｉＯ２ の絶縁層である。ｐ−ＩｎＰのク
ラッド層５５，５６とＩｎＧａＡｓＰの活性層５７，５
８は、埋め込み領域の前後に同時に形成されるものであ
り、前方の活性層５７はｐ電極５１とｎ電極６１との間
に流れる電流により励起される励起領域となるから、前
方が発光ダイオードを構成している。後方の活性層５８
には電流が流れず、この部分は非励起吸収領域となる。 その中間に存在するｎ−ＩｎＰのブロック層５３とｐ−
ＩｎＰのブロック層５４とは、非導波領域を形成してお
り、活性層の励起領域から後方への光を活性層の光吸収
領域へ拡散しながら伝達する。したがって、活性層の励
起領域から後方にしみ出した光は、光吸収領域で吸収さ
れ、発振を防止することができる。
【０００４】しかしながら、このような従来の端面発光
ダイオードにおいては、活性層の励起領域から後方にし
み出した光の吸収を十分にするためには、光吸収領域の
長さを長くする必要があり、発光ダイオードの素子寸法
が大きくなるという問題がある。
ダイオードにおいては、活性層の励起領域から後方にし
み出した光の吸収を十分にするためには、光吸収領域の
長さを長くする必要があり、発光ダイオードの素子寸法
が大きくなるという問題がある。
【０００５】また、端面発光ダイオードは、温度特性に
も問題がある。第６図は、端面発光ダイオードの温度特
性の一例を示すもので、横軸がケース温度、縦軸が相対
光出力である。図からもわかるように、特に、低温領域
での温度依存性が大きく、０℃付近では、−３％／℃程
度にも達し、この値は、通常の表面発光ダイオードの光
出力の温度依存性が、−０．５％／℃程度であるのに比
べると、非常に大きいものである。
も問題がある。第６図は、端面発光ダイオードの温度特
性の一例を示すもので、横軸がケース温度、縦軸が相対
光出力である。図からもわかるように、特に、低温領域
での温度依存性が大きく、０℃付近では、−３％／℃程
度にも達し、この値は、通常の表面発光ダイオードの光
出力の温度依存性が、−０．５％／℃程度であるのに比
べると、非常に大きいものである。
【０００６】この対策として、自動光出力制御をするこ
とが考えられるが、第４図や第５図で説明したように、
励起領域の後方に、非励起領域や非導波領域を設けてい
るため、活性層の励起領域から後方にしみ出した光がこ
こで吸収され、また広がってしまい、後方端面から出射
する光の強度が非常に弱くなる。したがって、後方出射
光をフォトダイオードでモニタし、出力制御するという
ことは困難である。光出力を、駆動電流で制御すること
も考えられるが、特に、パルス変調の場合は、駆動回路
が複雑となる問題がある。
とが考えられるが、第４図や第５図で説明したように、
励起領域の後方に、非励起領域や非導波領域を設けてい
るため、活性層の励起領域から後方にしみ出した光がこ
こで吸収され、また広がってしまい、後方端面から出射
する光の強度が非常に弱くなる。したがって、後方出射
光をフォトダイオードでモニタし、出力制御するという
ことは困難である。光出力を、駆動電流で制御すること
も考えられるが、特に、パルス変調の場合は、駆動回路
が複雑となる問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、活性層から
後方へしみ出した光を十分に吸収することができ、また
、温度特性の補償ができる端面発光ダイオードを提供す
ることを目的とするものである。
情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、活性層から
後方へしみ出した光を十分に吸収することができ、また
、温度特性の補償ができる端面発光ダイオードを提供す
ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、多重量子井戸
（ＭＱＷ）活性層を有する端面発光ダイオードにおいて
、発光領域の後方に、発光領域と同じ層として形成され
、かつ、該発光領域とは電気的に分離された光吸収領域
を設け、該光吸収領域に発光領域と逆方向の電界を印加
することにより、温度補償を行なうようにしたことを特
徴とするものである。
（ＭＱＷ）活性層を有する端面発光ダイオードにおいて
、発光領域の後方に、発光領域と同じ層として形成され
、かつ、該発光領域とは電気的に分離された光吸収領域
を設け、該光吸収領域に発光領域と逆方向の電界を印加
することにより、温度補償を行なうようにしたことを特
徴とするものである。
【０００９】
【作用】本発明は、多重量子井戸（ＭＱＷ）層を有する
端面発光ダイオードにおいて、発光領域の後方に、発光
領域と同じ層として形成され、かつ、該発光領域とは電
気的に分離された後方領域を設ける。この領域に発光領
域と逆方向の電界を印加することにより、後方領域は光
吸収層として作用する。逆方向の電界によって、後方領
域の活性層の飽和レベルを上げることができ、吸収効率
を向上させることができる。
端面発光ダイオードにおいて、発光領域の後方に、発光
領域と同じ層として形成され、かつ、該発光領域とは電
気的に分離された後方領域を設ける。この領域に発光領
域と逆方向の電界を印加することにより、後方領域は光
吸収層として作用する。逆方向の電界によって、後方領
域の活性層の飽和レベルを上げることができ、吸収効率
を向上させることができる。
【００１０】図３は、多重量子井戸層の電子、正孔の分
布図である。（Ａ）図は、逆方向に印加した電界が小さ
い場合であり、（Ｂ）図は、逆方向に印加した電界が大
きい場合である。逆方向に印加した電界が大きくなるに
つれて、電子と正孔の分布が、空間的に分離され、再結
合の確率が低下する。これは、光吸収効率が低下するこ
とを意味する。したがって、光吸収領域に印加する電界
に応じて、光の吸収率を変化させることができる。光の
吸収率に応じて、発光領域への後方端面からの反射量が
増減することになる。この現象を利用して、光吸収領域
に印加する電界を、温度や、発光出力に基づいて制御す
ることにより、温度特性の補償を行なうことができる。
布図である。（Ａ）図は、逆方向に印加した電界が小さ
い場合であり、（Ｂ）図は、逆方向に印加した電界が大
きい場合である。逆方向に印加した電界が大きくなるに
つれて、電子と正孔の分布が、空間的に分離され、再結
合の確率が低下する。これは、光吸収効率が低下するこ
とを意味する。したがって、光吸収領域に印加する電界
に応じて、光の吸収率を変化させることができる。光の
吸収率に応じて、発光領域への後方端面からの反射量が
増減することになる。この現象を利用して、光吸収領域
に印加する電界を、温度や、発光出力に基づいて制御す
ることにより、温度特性の補償を行なうことができる。
【００１１】また、後方部に形成された非励起領域を受
光素子として機能させることもできるものであり、端面
発光ダイオードのモニタ出力として利用することもでき
る。
光素子として機能させることもできるものであり、端面
発光ダイオードのモニタ出力として利用することもでき
る。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の端面発光ダイオードの一実
施例の斜視図である。図中、１はｎ電極、２はｎ−Ｉｎ
Ｐの基板、３はｎ−ＩｎＰのクラッド層、４は多重量子
井戸（ＭＱＷ）層、５はｐ−ＩｎＰのクラッド層、６は
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰのコンタクト層、７は絶縁膜、８，
９はｐ電極、１０はＮイオン注入領域、１１は分離溝で
ある。
施例の斜視図である。図中、１はｎ電極、２はｎ−Ｉｎ
Ｐの基板、３はｎ−ＩｎＰのクラッド層、４は多重量子
井戸（ＭＱＷ）層、５はｐ−ＩｎＰのクラッド層、６は
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰのコンタクト層、７は絶縁膜、８，
９はｐ電極、１０はＮイオン注入領域、１１は分離溝で
ある。
【００１３】図１の端面発光ダイオードの製造方法を、
図２により説明する。■ｎ−ＩｎＰの基板２の上に、ｎ
−ＩｎＰのクラッド層３、多重量子井戸（ＭＱＷ）層４
、ｐ−ＩｎＰのクラッド層５、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰのコ
ンタクト層６を順次結晶成長する（（Ａ）図）。
図２により説明する。■ｎ−ＩｎＰの基板２の上に、ｎ
−ＩｎＰのクラッド層３、多重量子井戸（ＭＱＷ）層４
、ｐ−ＩｎＰのクラッド層５、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰのコ
ンタクト層６を順次結晶成長する（（Ａ）図）。
【００１４】結晶成長法は、液相エピタキシャル成長（
ＬＰＥ）法が一般的であるが、気相エピタキシャル成長
（ＶＰＥ，ＭＯＣＶＤ）法等、適宜の方法を用いること
ができる。
ＬＰＥ）法が一般的であるが、気相エピタキシャル成長
（ＶＰＥ，ＭＯＣＶＤ）法等、適宜の方法を用いること
ができる。
【００１５】■ その上に、レジスト１２を成膜し、
フォトリソにより窓１３を形成して、イオン注入を行な
う。イオン注入は、イオン打ち込みや熱拡散による方法
などが採用できる。この実施例の場合は、Ｎイオンを注
入する。多重量子井戸（ＭＱＷ）層４の中間部にイオン
注入領域１０が形成され、高抵抗領域が形成できる。高
抵抗領域によって、多重量子井戸（ＭＱＷ）層４を前後
に、光励起層と光吸収層とに電気的に分離することがで
きる（（Ｂ）図）。
フォトリソにより窓１３を形成して、イオン注入を行な
う。イオン注入は、イオン打ち込みや熱拡散による方法
などが採用できる。この実施例の場合は、Ｎイオンを注
入する。多重量子井戸（ＭＱＷ）層４の中間部にイオン
注入領域１０が形成され、高抵抗領域が形成できる。高
抵抗領域によって、多重量子井戸（ＭＱＷ）層４を前後
に、光励起層と光吸収層とに電気的に分離することがで
きる（（Ｂ）図）。
【００１６】■ レジスト１２を除去し、絶縁膜７を
つけ、電流注入領域を形成するためにその一部をストラ
イプ状に除去する。絶縁膜７は、ＳｉＯ２ 層やＳｉＮ
Ｘ 層により形成することができる。その上に、ｐ電極
１４を、基板２の下面にｎ電極１を形成する（（Ｃ）図
）。
つけ、電流注入領域を形成するためにその一部をストラ
イプ状に除去する。絶縁膜７は、ＳｉＯ２ 層やＳｉＮ
Ｘ 層により形成することができる。その上に、ｐ電極
１４を、基板２の下面にｎ電極１を形成する（（Ｃ）図
）。
【００１７】■ 次に、分離溝１１をエッチングによ
り形成して、ｐ電極１４からコンタクト層７までを前後
に分離する。ｐ電極は、８と９に分離される。■ 最
後に、ウエハから各素子にへき開して、両端面に図示し
ない反射防止膜を形成して、図１に示す端面発光ダイオ
ードが完成する。なお、分離溝１１を、絶縁物、例えば
、ＳｉＯ２ 層により埋めておくようにしてもよい。
り形成して、ｐ電極１４からコンタクト層７までを前後
に分離する。ｐ電極は、８と９に分離される。■ 最
後に、ウエハから各素子にへき開して、両端面に図示し
ない反射防止膜を形成して、図１に示す端面発光ダイオ
ードが完成する。なお、分離溝１１を、絶縁物、例えば
、ＳｉＯ２ 層により埋めておくようにしてもよい。
【００１８】動作について説明する。前方の領域は、発
光ダイオードとして動作する。すなわち、ｐ電極８とｎ
電極１との間に印加された電圧により、多重量子井戸層
４が励起されて発光する。多重量子井戸層４の励起領域
から後方にしみ出した光は、高抵抗イオン注入領域１０
を介して後方の多重量子井戸層４の光吸収領域で吸収さ
れる。光の吸収により発生した電子・正孔対は、ｐ電極
９とｎ電極１との間に印加された逆バイアス電圧により
電流として取り出される。
光ダイオードとして動作する。すなわち、ｐ電極８とｎ
電極１との間に印加された電圧により、多重量子井戸層
４が励起されて発光する。多重量子井戸層４の励起領域
から後方にしみ出した光は、高抵抗イオン注入領域１０
を介して後方の多重量子井戸層４の光吸収領域で吸収さ
れる。光の吸収により発生した電子・正孔対は、ｐ電極
９とｎ電極１との間に印加された逆バイアス電圧により
電流として取り出される。
【００１９】したがって、光の吸収により発生した電子
・正孔対が速やかに拡散でき、飽和レベルが上がり、光
吸収領域での吸収効率が向上するから、反射光をより減
少させることができる。
・正孔対が速やかに拡散でき、飽和レベルが上がり、光
吸収領域での吸収効率が向上するから、反射光をより減
少させることができる。
【００２０】ｐ電極９とｎ電極１との間に印加する逆バ
イアス電圧に応じて、光の吸収率を変化させることがで
き、発光領域への後方端面からの反射量を増減させるこ
とができる。ｐ電極９とｎ電極１との間に印加する逆バ
イアス電圧を、温度や、発光出力に基づいて制御するこ
とにより、温度特性の補償を行なうことができる。
イアス電圧に応じて、光の吸収率を変化させることがで
き、発光領域への後方端面からの反射量を増減させるこ
とができる。ｐ電極９とｎ電極１との間に印加する逆バ
イアス電圧を、温度や、発光出力に基づいて制御するこ
とにより、温度特性の補償を行なうことができる。
【００２１】また、ｐ電極９とｎ電極１との間に流れる
電流を発光部における発光出力のモニタとして利用する
こともできる。
電流を発光部における発光出力のモニタとして利用する
こともできる。
【００２２】なお、上述した実施例は、ｎ型基板を用い
た場合について説明したが、ｐ型基板を用いることがで
きることは勿論である。また、ＩｎＰ系に限らず、他の
系のものにも本発明を適用することができる。
た場合について説明したが、ｐ型基板を用いることがで
きることは勿論である。また、ＩｎＰ系に限らず、他の
系のものにも本発明を適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、レーザ発振を十分に抑制でき、温度特性を補
償した端面発光ダイオードを提供できる効果がある。
によれば、レーザ発振を十分に抑制でき、温度特性を補
償した端面発光ダイオードを提供できる効果がある。
【００２４】また、１つの基板上に発光領域と光吸収領
域とが形成されるから、両者の位置合わせの必要もなく
、実装が簡単にできる効果もある。
域とが形成されるから、両者の位置合わせの必要もなく
、実装が簡単にできる効果もある。
【図１】本発明の端面発光ダイオードの一実施例の斜視
図である。
図である。
【図２】図１の端面発光ダイオードの製造工程の説明図
である。
である。
【図３】多重量子井戸層の電子、正孔の分布図である。
【図４】従来例の端面発光ダイオードの一部を切り欠い
て図示した斜視図である。
て図示した斜視図である。
【図５】他の従来例の端面発光ダイオードの一部を切り
欠いて図示した斜視図である。
欠いて図示した斜視図である。
【図６】端面発光ダイオードの温度特性を示す線図であ
る。
る。
１ ｎ電極
２ ｎ−ＩｎＰの基板
３ ｎ−ＩｎＰのクラッド層
４ 多重量子井戸（ＭＱＷ）層
５ ｐ−ＩｎＰのクラッド層
６ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰのコンタクト層７ 絶縁膜
８，９ ｐ電極
１０ Ｎイオン注入領域
１１ 分離溝
Claims (1)
- 【請求項１】 多重量子井戸（ＭＱＷ）層を有する端
面発光ダイオードにおいて、発光領域の後方に、発光領
域と同じ層として形成され、かつ、該発光領域とは電気
的に分離された光吸収領域を設け、該光吸収領域に発光
領域と逆方向の電界を印加することにより、温度補償を
行なうようにしたことを特徴とする端面発光ダイオード
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3041202A JPH04259262A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 端面発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3041202A JPH04259262A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 端面発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04259262A true JPH04259262A (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=12601834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3041202A Pending JPH04259262A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 端面発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04259262A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2015163057A1 (ja) * | 2014-04-25 | 2017-04-13 | ソニー株式会社 | 半導体光デバイス及び表示装置 |
| US10840406B2 (en) | 2017-04-17 | 2020-11-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical semiconductor element and method of driving optical semiconductor element |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP3041202A patent/JPH04259262A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2015163057A1 (ja) * | 2014-04-25 | 2017-04-13 | ソニー株式会社 | 半導体光デバイス及び表示装置 |
| US10840406B2 (en) | 2017-04-17 | 2020-11-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical semiconductor element and method of driving optical semiconductor element |
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