JPH05259508A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JPH05259508A JPH05259508A JP8950892A JP8950892A JPH05259508A JP H05259508 A JPH05259508 A JP H05259508A JP 8950892 A JP8950892 A JP 8950892A JP 8950892 A JP8950892 A JP 8950892A JP H05259508 A JPH05259508 A JP H05259508A
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- index film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＡｌＧａＩｎＰ系可視光発光素子における多
層反射膜の反射率を高くし、高反射率の波長帯域を広
げ、しかも、低抵抗のｐ型多層反射膜を可能にする。 【構成】 活性層６の下方に半導体多層反射膜４を形成
する。多層反射膜４は、多層の高屈折率膜１１と低屈折
率膜１２を交互に積層したブラッグ反射鏡となってお
り、高屈折率膜１１はｎ−（ＡｌyＧａ1-y）Ａｓ（０≦
ｙ＜１）からなり、低屈折率膜１２はｎ−（ＡｌzＧａ
1-z）Ａｓ（０≦ｙ＜ｚ≦１）からなる。また、高屈折
率膜１１の屈折率をｎhigh、低屈折率膜１２の屈折率を
ｎlow、活性層６で発生する光の発光波長をλとすると
き、高屈折率膜１１及び低屈折率膜１２の厚さをそれぞ
れλ／（４ｎhigh）、λ／（４ｎlow）とする。
層反射膜の反射率を高くし、高反射率の波長帯域を広
げ、しかも、低抵抗のｐ型多層反射膜を可能にする。 【構成】 活性層６の下方に半導体多層反射膜４を形成
する。多層反射膜４は、多層の高屈折率膜１１と低屈折
率膜１２を交互に積層したブラッグ反射鏡となってお
り、高屈折率膜１１はｎ−（ＡｌyＧａ1-y）Ａｓ（０≦
ｙ＜１）からなり、低屈折率膜１２はｎ−（ＡｌzＧａ
1-z）Ａｓ（０≦ｙ＜ｚ≦１）からなる。また、高屈折
率膜１１の屈折率をｎhigh、低屈折率膜１２の屈折率を
ｎlow、活性層６で発生する光の発光波長をλとすると
き、高屈折率膜１１及び低屈折率膜１２の厚さをそれぞ
れλ／（４ｎhigh）、λ／（４ｎlow）とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発光素子に関する。具体
的にいうと、本発明は、多層反射膜を有するＡｌＧａＩ
ｎＰ系の可視光発光素子に関する。
的にいうと、本発明は、多層反射膜を有するＡｌＧａＩ
ｎＰ系の可視光発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に従来のＡｌＧａＩｎＰ系の可視光
発光素子３１を示す〔例えば、Extended Abstracts of
the 1991 International Conference on Solid State D
evicesand Materials,Yokohama,1991 の７４１〜７４２
頁：“High-Efficiency InGaAlP Green Light-Emitting
Diodes”〕。この発光素子３１は、ｎ−ＧａＡｓ基板
３２の上にｎ−ＧａＡｓバッファ層３３、半導体多層反
射膜３４、ｎ−（ＡｌaＧａ1-a）0.5Ｉｎ0.5Ｐ下クラッ
ド層３５、undoped−（ＡｌbＧａ1-b）0.5Ｉｎ0 .5Ｐ活
性層３６、ｐ−（ＡｌaＧａ1-a）0.5Ｉｎ0.5Ｐ上クラッ
ド層３７、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３８を順次成長さ
せ、キャップ層３８の周辺部をエッチング除去して中央
に残されたキャップ層３８の上にｐ側電極３９を設ける
と共に基板３２の下面全体にｎ側電極４０を設けたもの
である。ここで、多層反射膜３４は多層の高屈折率膜４
１と低屈折率膜４２を交互に積層したブラッグ反射鏡が
用いられており、高屈折率膜４１はｎ−（ＡｌcＧ
ａ1-c）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦ｃ＜１）からなり、低屈折
率膜４２はｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなっている。
発光素子３１を示す〔例えば、Extended Abstracts of
the 1991 International Conference on Solid State D
evicesand Materials,Yokohama,1991 の７４１〜７４２
頁：“High-Efficiency InGaAlP Green Light-Emitting
Diodes”〕。この発光素子３１は、ｎ−ＧａＡｓ基板
３２の上にｎ−ＧａＡｓバッファ層３３、半導体多層反
射膜３４、ｎ−（ＡｌaＧａ1-a）0.5Ｉｎ0.5Ｐ下クラッ
ド層３５、undoped−（ＡｌbＧａ1-b）0.5Ｉｎ0 .5Ｐ活
性層３６、ｐ−（ＡｌaＧａ1-a）0.5Ｉｎ0.5Ｐ上クラッ
ド層３７、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３８を順次成長さ
せ、キャップ層３８の周辺部をエッチング除去して中央
に残されたキャップ層３８の上にｐ側電極３９を設ける
と共に基板３２の下面全体にｎ側電極４０を設けたもの
である。ここで、多層反射膜３４は多層の高屈折率膜４
１と低屈折率膜４２を交互に積層したブラッグ反射鏡が
用いられており、高屈折率膜４１はｎ−（ＡｌcＧ
ａ1-c）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦ｃ＜１）からなり、低屈折
率膜４２はｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなっている。
【０００３】この多層反射膜３４においては、高屈折率
膜４１の屈折率をｎH、低屈折率膜４２の屈折率をｎL、
活性層３６で発生する光の発光波長をλとするとき、高
屈折率膜４１及び低屈折率膜４２の厚さはそれぞれλ／
（４ｎH）、λ／（４ｎL）となっており、発光波長領域
で高い反射率を有している。しかして、活性層３６から
下面側へ出た光は多層反射膜３４で反射されて再び上面
側へ進み、素子の上面から出射される。したがって、多
層反射膜３４は、面発光レーザの共振器を形成するため
の反射鏡として、また、発光素子の上面側への光取り出
し効率を向上させるための反射鏡として用いられてい
る。
膜４１の屈折率をｎH、低屈折率膜４２の屈折率をｎL、
活性層３６で発生する光の発光波長をλとするとき、高
屈折率膜４１及び低屈折率膜４２の厚さはそれぞれλ／
（４ｎH）、λ／（４ｎL）となっており、発光波長領域
で高い反射率を有している。しかして、活性層３６から
下面側へ出た光は多層反射膜３４で反射されて再び上面
側へ進み、素子の上面から出射される。したがって、多
層反射膜３４は、面発光レーザの共振器を形成するため
の反射鏡として、また、発光素子の上面側への光取り出
し効率を向上させるための反射鏡として用いられてい
る。
【０００４】例えば、活性層３６の組成をＧａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐ、高屈折率膜４１の組成をＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、低
屈折率膜４２の組成をＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐとし、発光波長
をλ＝６６０ｎｍとし、多層反射膜３４を２０ペアの高
屈折率膜４１と低屈折率膜４２によって形成した場合の
当該多層反射膜３４の反射率スペクトルを図６に示す。
ここで、発光波長λ＝６６０ｎｍ（＝１.８８ｅＶ）に
対する高屈折率膜４１及び低屈折率膜４２の各屈折率
は、図４に示すＩｎ0.45Ｇａ0.51-dＡｌdＰにおける屈
折率と光エネルギー（発光波長）との関係〔J.Appl.Phy
s., 59(1986) 985〕から求めた、ｎH＝３.５６、ｎL＝
３.２４という値を用いた。
0.5Ｐ、高屈折率膜４１の組成をＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、低
屈折率膜４２の組成をＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐとし、発光波長
をλ＝６６０ｎｍとし、多層反射膜３４を２０ペアの高
屈折率膜４１と低屈折率膜４２によって形成した場合の
当該多層反射膜３４の反射率スペクトルを図６に示す。
ここで、発光波長λ＝６６０ｎｍ（＝１.８８ｅＶ）に
対する高屈折率膜４１及び低屈折率膜４２の各屈折率
は、図４に示すＩｎ0.45Ｇａ0.51-dＡｌdＰにおける屈
折率と光エネルギー（発光波長）との関係〔J.Appl.Phy
s., 59(1986) 985〕から求めた、ｎH＝３.５６、ｎL＝
３.２４という値を用いた。
【０００５】また、この多層反射膜３４は、高屈折率膜
４１のエネルギーギャップをＥｇH、低反射率膜４２の
エネルギーギャップをＥｇLとし、さらに、活性層３６
のエネルギーギャップをＥｇAとするとき、 ＥｇL＞ＥｇH≧ＥｇA の関係を満たしており、活性層３６で発生した光を多層
反射膜３４で吸収しないようにしている。
４１のエネルギーギャップをＥｇH、低反射率膜４２の
エネルギーギャップをＥｇLとし、さらに、活性層３６
のエネルギーギャップをＥｇAとするとき、 ＥｇL＞ＥｇH≧ＥｇA の関係を満たしており、活性層３６で発生した光を多層
反射膜３４で吸収しないようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような発
光素子に用いられている多層反射膜では、図６に示され
ているように、最高反射率でも８０％程度しか得られ
ず、また、高反射率を得られる波長帯域も狭くなってい
る。
光素子に用いられている多層反射膜では、図６に示され
ているように、最高反射率でも８０％程度しか得られ
ず、また、高反射率を得られる波長帯域も狭くなってい
る。
【０００７】このような反射特性では、発光波長が設計
値からずれた場合や、多層反射膜の膜厚や組成がずれて
中心波長が設計値からずれた場合には、十分な反射率を
得られなくなるという問題があった。また、最高反射率
が８０％程度では、面発光レーザを製作してもレーザ発
振させるのは極めて困難である。
値からずれた場合や、多層反射膜の膜厚や組成がずれて
中心波長が設計値からずれた場合には、十分な反射率を
得られなくなるという問題があった。また、最高反射率
が８０％程度では、面発光レーザを製作してもレーザ発
振させるのは極めて困難である。
【０００８】そこで、従来の発光素子において十分な反
射率が得られない原因を調べた結果、ＡｌＧａＩｎＰ系
の多層反射膜では、高屈折率材料（例えば、Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ）と低屈折率材料（例えば、Ａｌ0.5Ｉｎ
0.5Ｐ）との屈折率差が小さいことに起因していること
が分かった。
射率が得られない原因を調べた結果、ＡｌＧａＩｎＰ系
の多層反射膜では、高屈折率材料（例えば、Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ）と低屈折率材料（例えば、Ａｌ0.5Ｉｎ
0.5Ｐ）との屈折率差が小さいことに起因していること
が分かった。
【０００９】さらに、従来の多層反射膜に用いられてい
るＡｌＧａＩｎＰ系の材料は、価電子帯のバンドオフセ
ットが大きいため、ｐ型の多層反射膜を形成した場合に
は、正孔の注入を容易に行なえず、素子が高抵抗になる
という問題があった。
るＡｌＧａＩｎＰ系の材料は、価電子帯のバンドオフセ
ットが大きいため、ｐ型の多層反射膜を形成した場合に
は、正孔の注入を容易に行なえず、素子が高抵抗になる
という問題があった。
【００１０】本発明は叙上の従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、高反射率の
多層反射膜が得られ、高反射率の波長帯域も広く、しか
も、ｐ型の多層反射膜を形成する場合でも高抵抗化を緩
和することができる発光素子を提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、高反射率の
多層反射膜が得られ、高反射率の波長帯域も広く、しか
も、ｐ型の多層反射膜を形成する場合でも高抵抗化を緩
和することができる発光素子を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の発光素子は、活
性層がＡｌＧａＩｎＰ系の材料からなり、高屈折率膜と
低屈折率膜を交互に積層して多層反射膜を形成された半
導体素子において、前記高屈折率膜がＡｌyＧａ1-yＡｓ
（０≦ｙ≦１）によって形成され、前記低屈折率膜がＡ
ｌzＧａ1-zＡｓ（０≦ｚ≦１）によって形成されている
ことを特徴としている。
性層がＡｌＧａＩｎＰ系の材料からなり、高屈折率膜と
低屈折率膜を交互に積層して多層反射膜を形成された半
導体素子において、前記高屈折率膜がＡｌyＧａ1-yＡｓ
（０≦ｙ≦１）によって形成され、前記低屈折率膜がＡ
ｌzＧａ1-zＡｓ（０≦ｚ≦１）によって形成されている
ことを特徴としている。
【００１２】特に、活性層の材料によって決まる発光波
長をλ、前記高屈折率膜の屈折率をｎhigh、前記低屈折
率膜の屈折率をｎlowとするとき、高屈折率膜の膜厚を
λ／（４ｎhigh）とし、低屈折率膜の膜厚をλ／（４ｎ
low）としている。
長をλ、前記高屈折率膜の屈折率をｎhigh、前記低屈折
率膜の屈折率をｎlowとするとき、高屈折率膜の膜厚を
λ／（４ｎhigh）とし、低屈折率膜の膜厚をλ／（４ｎ
low）としている。
【００１３】また、低反射率膜のエネルギーギャップＥ
ｇlow、高反射率膜のエネルギーギャップＥｇhigh、活
性層のエネルギーギャップＥｇactiveは、 Ｅｇlow＞Ｅｇhigh≧Ｅｇactive の関係を満たしている。
ｇlow、高反射率膜のエネルギーギャップＥｇhigh、活
性層のエネルギーギャップＥｇactiveは、 Ｅｇlow＞Ｅｇhigh≧Ｅｇactive の関係を満たしている。
【００１４】
【作用】ＡｌＧａＡｓは組成を変化させることにより可
視光領域においても大きく屈折率を変化させることがで
きるので、ＡｌＧａＡｓをベースとした材料を多層反射
膜として用いることにより高屈折率膜と低屈折率膜の屈
折率差を大きくすることができる。その結果、高反射率
の多層反射膜を得ることができると共に、高反射率を保
つ波長帯域も広くとることができる。したがって、本発
明の発光素子にあっては、発光波長が設計値からずれた
場合や、多層反射膜の膜厚や組成がずれて中心波長が設
計値からずれた場合でも、十分な高反射率を保つことが
でき、発光素子の光取り出し効率の向上により高出力化
を図ることができる。また、面発光レーザにおいては、
低しきい値化を図ることができる。
視光領域においても大きく屈折率を変化させることがで
きるので、ＡｌＧａＡｓをベースとした材料を多層反射
膜として用いることにより高屈折率膜と低屈折率膜の屈
折率差を大きくすることができる。その結果、高反射率
の多層反射膜を得ることができると共に、高反射率を保
つ波長帯域も広くとることができる。したがって、本発
明の発光素子にあっては、発光波長が設計値からずれた
場合や、多層反射膜の膜厚や組成がずれて中心波長が設
計値からずれた場合でも、十分な高反射率を保つことが
でき、発光素子の光取り出し効率の向上により高出力化
を図ることができる。また、面発光レーザにおいては、
低しきい値化を図ることができる。
【００１５】さらに、ＡｌＧａＡｓ系材料は、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系材料に比べて価電子帯のバンドオフセットが小
さいため、ｐ型の多層反射膜を形成する場合には、正孔
の注入が容易になるので素子の高抵抗化が緩和される。
ＩｎＰ系材料に比べて価電子帯のバンドオフセットが小
さいため、ｐ型の多層反射膜を形成する場合には、正孔
の注入が容易になるので素子の高抵抗化が緩和される。
【００１６】
【実施例】図１に本発明の一実施例によるＡｌＧａＩｎ
Ｐ系の可視光発光素子１を示す。この発光素子１は、Ｍ
ＢＥ法等により、ｎ−ＧａＡｓ基板２の上にｎ−ＧａＡ
ｓバッファ層３、半導体多層反射膜４、ｎ−（ＡｌwＧ
ａ1-w）0.5Ｉｎ0.5Ｐ下クラッド層５、undoped−（Ａｌ
xＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層６、ｐ−（ＡｌwＧ
ａ1-w）0.5Ｉｎ0.5Ｐ上クラッド層７、ｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層８を順次成長させた後、通常のフォトリソグラ
フィ技術によりキャップ層８の周辺部をエッチング除去
し、中央に残されたキャップ層８の上にｐ側電極９を設
けると共に基板２の下面全体にｎ側電極１０を設けたも
のである。ここで、多層反射膜４は多層の高屈折率膜１
１と低屈折率膜１２を交互に積層したブラッグ反射鏡と
なっており、高屈折率膜１１はｎ−（ＡｌyＧａ1-y）Ａ
ｓ（０≦ｙ＜１）からなり、低屈折率膜１２はｎ−（Ａ
ｌzＧａ1-z）Ａｓ（０≦ｙ＜ｚ≦１）からなっている。
Ｐ系の可視光発光素子１を示す。この発光素子１は、Ｍ
ＢＥ法等により、ｎ−ＧａＡｓ基板２の上にｎ−ＧａＡ
ｓバッファ層３、半導体多層反射膜４、ｎ−（ＡｌwＧ
ａ1-w）0.5Ｉｎ0.5Ｐ下クラッド層５、undoped−（Ａｌ
xＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層６、ｐ−（ＡｌwＧ
ａ1-w）0.5Ｉｎ0.5Ｐ上クラッド層７、ｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層８を順次成長させた後、通常のフォトリソグラ
フィ技術によりキャップ層８の周辺部をエッチング除去
し、中央に残されたキャップ層８の上にｐ側電極９を設
けると共に基板２の下面全体にｎ側電極１０を設けたも
のである。ここで、多層反射膜４は多層の高屈折率膜１
１と低屈折率膜１２を交互に積層したブラッグ反射鏡と
なっており、高屈折率膜１１はｎ−（ＡｌyＧａ1-y）Ａ
ｓ（０≦ｙ＜１）からなり、低屈折率膜１２はｎ−（Ａ
ｌzＧａ1-z）Ａｓ（０≦ｙ＜ｚ≦１）からなっている。
【００１７】このＡｌＧａＡｓ系の多層反射膜４は、高
屈折率膜１１の屈折率をｎhigh、低屈折率膜１２の屈折
率をｎlow、活性層６で発生する光の発光波長をλとす
るとき、高屈折率膜１１及び低屈折率膜１２の厚さをそ
れぞれλ／（４ｎhigh）、λ／（４ｎlow）としてあ
り、活性層６における発光波長領域で高い反射率を有し
ている。また、この多層反射膜４は、高屈折率膜１１の
エネルギーギャップをＥｇhigh、低反射率膜１２のエネ
ルギーギャップをＥｇlowとし、さらに、活性層６のエ
ネルギーギャップをＥｇactiveとするとき、 Ｅｇlow＞Ｅｇhigh≧Ｅｇactive の関係を満たしている。これによって多層反射膜４は、
面発光レーザ等の共振器を形成するための反射鏡とし
て、また、発光素子１の上面側への光取り出し効率を向
上させるための反射鏡としての機能を備えている。
屈折率膜１１の屈折率をｎhigh、低屈折率膜１２の屈折
率をｎlow、活性層６で発生する光の発光波長をλとす
るとき、高屈折率膜１１及び低屈折率膜１２の厚さをそ
れぞれλ／（４ｎhigh）、λ／（４ｎlow）としてあ
り、活性層６における発光波長領域で高い反射率を有し
ている。また、この多層反射膜４は、高屈折率膜１１の
エネルギーギャップをＥｇhigh、低反射率膜１２のエネ
ルギーギャップをＥｇlowとし、さらに、活性層６のエ
ネルギーギャップをＥｇactiveとするとき、 Ｅｇlow＞Ｅｇhigh≧Ｅｇactive の関係を満たしている。これによって多層反射膜４は、
面発光レーザ等の共振器を形成するための反射鏡とし
て、また、発光素子１の上面側への光取り出し効率を向
上させるための反射鏡としての機能を備えている。
【００１８】しかして、活性層６に電流を注入すると、
活性層６では可視領域の光が発生し、活性層６から上面
側及び下面側へ光が出る。活性層６から下面側へ出た光
は下クラッド層５を通過して多層反射膜４に達し、多層
反射膜４によって上面側へ高効率で反射される。こうし
て多層反射膜４で上方へ反射された光は、活性層６から
上方へ出射されている光と共に素子の上面から出射さ
れ、この結果発光素子１からの光の取り出し効率が向上
させられ、素子が高出力化される。
活性層６では可視領域の光が発生し、活性層６から上面
側及び下面側へ光が出る。活性層６から下面側へ出た光
は下クラッド層５を通過して多層反射膜４に達し、多層
反射膜４によって上面側へ高効率で反射される。こうし
て多層反射膜４で上方へ反射された光は、活性層６から
上方へ出射されている光と共に素子の上面から出射さ
れ、この結果発光素子１からの光の取り出し効率が向上
させられ、素子が高出力化される。
【００１９】しかも、この多層反射膜４はＡｌＧａＡｓ
材料によって形成されているので、高反射率膜と低反射
率膜との屈折率差を大きくすることができ、ＡｌＧａＩ
ｎＰ系の多層反射膜３４と比較して、多層反射膜４の反
射率のピーク値を非常に高くすることができると共にピ
ーク値の波長帯域をより広くすることができる。このた
め、発光ダイオードや半導体レーザ素子等の発光素子１
を、ＡｌＧａＩｎＰ多層反射膜３４を用いた場合より、
光の取り出し効率を一層向上させることができ、より高
出力化を図ることができる。また、発光波長が設計値か
らずれたり、多層反射膜４の膜厚や組成がずれて中心波
長が設計値からずれたりした場合にも、多層反射膜４の
反射率の低下が少ないので、発光素子１の信頼性が向上
する。さらに、非常に高い反射率を得ることができるの
で、面発光レーザのレーザ発振も可能になる。さらに、
ＡｌＧａＡｓ系材料は、ＡｌＧａＩｎＰ系材料に比べ
て、ヘテロ接合時における価電子帯でのバンドオフセッ
トが小さいため、ｐ型の多層反射膜４を形成した場合で
も素子の低抵抗化を図ることができる。
材料によって形成されているので、高反射率膜と低反射
率膜との屈折率差を大きくすることができ、ＡｌＧａＩ
ｎＰ系の多層反射膜３４と比較して、多層反射膜４の反
射率のピーク値を非常に高くすることができると共にピ
ーク値の波長帯域をより広くすることができる。このた
め、発光ダイオードや半導体レーザ素子等の発光素子１
を、ＡｌＧａＩｎＰ多層反射膜３４を用いた場合より、
光の取り出し効率を一層向上させることができ、より高
出力化を図ることができる。また、発光波長が設計値か
らずれたり、多層反射膜４の膜厚や組成がずれて中心波
長が設計値からずれたりした場合にも、多層反射膜４の
反射率の低下が少ないので、発光素子１の信頼性が向上
する。さらに、非常に高い反射率を得ることができるの
で、面発光レーザのレーザ発振も可能になる。さらに、
ＡｌＧａＡｓ系材料は、ＡｌＧａＩｎＰ系材料に比べ
て、ヘテロ接合時における価電子帯でのバンドオフセッ
トが小さいため、ｐ型の多層反射膜４を形成した場合で
も素子の低抵抗化を図ることができる。
【００２０】例えば、活性層６の組成をＧａ0.5Ｉｎ0.5
Ｐ、高屈折率膜１１の組成をＡｌ0. 4Ｇａ0.6Ａｓ、低屈
折率膜１２の組成をＡｌＡｓとし、発光波長をλ＝６６
０ｎｍとし、多層反射膜４を２０ペアの高屈折率膜１１
と低屈折率膜１２によって形成した場合の当該多層反射
膜４の反射率スペクトルを図２に示す。ここで、発光波
長λ＝６６０ｎｍ（＝１.８８ｅＶ）に対する高屈折率
膜１１及び低屈折率膜１２の各屈折率は、図３に示すＡ
ｌtＧａ1-tＡｓにおける屈折率と光エネルギー（発光波
長）との関係〔J.Appl.Phys., 58(1985) R1〕から求め
た、ｎhigh＝３.６７５、ｎlow＝３.０８という値を用
いた。図２に示されているように、このＡｌＧａＡｓ系
多層反射膜４にあっては、最高反射率は９９.０％程度
となり、十分高い反射率が得られた。しかも、高反射率
の得られる波長帯域も十分に広くすることができた。し
たがって、この多層反射膜４を発光素子１に用いること
により、上記のように良好な発光素子１を得ることがで
きる。
Ｐ、高屈折率膜１１の組成をＡｌ0. 4Ｇａ0.6Ａｓ、低屈
折率膜１２の組成をＡｌＡｓとし、発光波長をλ＝６６
０ｎｍとし、多層反射膜４を２０ペアの高屈折率膜１１
と低屈折率膜１２によって形成した場合の当該多層反射
膜４の反射率スペクトルを図２に示す。ここで、発光波
長λ＝６６０ｎｍ（＝１.８８ｅＶ）に対する高屈折率
膜１１及び低屈折率膜１２の各屈折率は、図３に示すＡ
ｌtＧａ1-tＡｓにおける屈折率と光エネルギー（発光波
長）との関係〔J.Appl.Phys., 58(1985) R1〕から求め
た、ｎhigh＝３.６７５、ｎlow＝３.０８という値を用
いた。図２に示されているように、このＡｌＧａＡｓ系
多層反射膜４にあっては、最高反射率は９９.０％程度
となり、十分高い反射率が得られた。しかも、高反射率
の得られる波長帯域も十分に広くすることができた。し
たがって、この多層反射膜４を発光素子１に用いること
により、上記のように良好な発光素子１を得ることがで
きる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によると、多層反射膜の反射率を
非常に高くすることができると共に高反射率の波長帯域
も広くとることができるので、各種設計値にずれが生じ
た場合でも十分な高反射率を保つことができ、発光素子
の光取り出し効率の向上により高出力化を図ることがで
き、また、素子の設計許容度が広くなって発光素子の設
計が容易になり、発光素子の信頼性が向上する。
非常に高くすることができると共に高反射率の波長帯域
も広くとることができるので、各種設計値にずれが生じ
た場合でも十分な高反射率を保つことができ、発光素子
の光取り出し効率の向上により高出力化を図ることがで
き、また、素子の設計許容度が広くなって発光素子の設
計が容易になり、発光素子の信頼性が向上する。
【００２２】また、多層反射膜の最高反射率が非常に高
くなるので、面発光レーザのレーザ発振が可能になり、
レーザの低しきい値化を図ることができる。
くなるので、面発光レーザのレーザ発振が可能になり、
レーザの低しきい値化を図ることができる。
【００２３】さらに、ＡｌＧａＡｓ系材料は、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系材料に比べて価電子帯のバンドオフセットが小
さいため、ｐ型の多層反射膜を形成する場合には、正孔
の注入が容易になり、素子を低抵抗化できる。
ＩｎＰ系材料に比べて価電子帯のバンドオフセットが小
さいため、ｐ型の多層反射膜を形成する場合には、正孔
の注入が容易になり、素子を低抵抗化できる。
【図１】本発明の一実施例による発光素子の構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】同上の発光素子に用いられている多層反射膜の
反射率スペクトルを示す図である。
反射率スペクトルを示す図である。
【図３】ＡｌＧａＡｓの屈折率と光エネルギー（発光波
長）との関係を示す図である。
長）との関係を示す図である。
【図４】ＩｎＧａＡｌＰの屈折率と光エネルギー（発光
波長）との関係を示す図である。
波長）との関係を示す図である。
【図５】従来例による発光素子の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図６】同上の発光素子に用いられている多層反射膜の
反射率スペクトルを示す図である。
反射率スペクトルを示す図である。
４ 多層反射膜 ６ 活性層 １１ 高屈折率膜 １２ 低屈折率膜
Claims (3)
- 【請求項１】 活性層がＡｌＧａＩｎＰ系の材料からな
り、高屈折率膜と低屈折率膜を交互に積層して多層反射
膜を形成された発光素子において、 前記高屈折率膜がＡｌyＧａ1-yＡｓ（０≦ｙ＜１）によ
って形成され、前記低屈折率膜がＡｌzＧａ1-zＡｓ（０
＜ｚ≦１）によって形成されていることを特徴とする発
光素子。 - 【請求項２】 活性層の材料によって決まる発光波長を
λ、前記高屈折率膜の屈折率をｎhigh、前記低屈折率膜
の屈折率をｎlowとするとき、 高屈折率膜の膜厚をλ／（４ｎhigh）とし、低屈折率膜
の膜厚をλ／（４ｎlo w）としたことを特徴とする請求
項１に記載の発光素子。 - 【請求項３】 前記高屈折率膜のエネルギーギャップＥ
ｇhigh、前記低屈折率膜のエネルギーギャップＥｇlow
及び活性層のエネルギーギャップＥｇactiveが、 Ｅｇlow＞Ｅｇhigh≧Ｅｇactive の関係を満たしていることを特徴とする請求項１又は２
に記載の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8950892A JPH05259508A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8950892A JPH05259508A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05259508A true JPH05259508A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13972731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8950892A Pending JPH05259508A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05259508A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0650202A1 (en) * | 1993-10-25 | 1995-04-26 | Omron Corporation | Semiconductor luminous element and devices using same |
| US5442203A (en) * | 1993-08-24 | 1995-08-15 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device having AlGaAsP light reflecting layers |
| JPH0974219A (ja) * | 1995-09-04 | 1997-03-18 | Nec Corp | 面発光型ダイオード及びその製造方法 |
| CN1054704C (zh) * | 1994-08-25 | 2000-07-19 | 夏普株式会社 | 发光二极管阵列及其制造方法 |
| JP2003309287A (ja) * | 2003-05-12 | 2003-10-31 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光素子 |
| US7402838B2 (en) | 1998-03-12 | 2008-07-22 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP8950892A patent/JPH05259508A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5442203A (en) * | 1993-08-24 | 1995-08-15 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device having AlGaAsP light reflecting layers |
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| US5821569A (en) * | 1995-09-04 | 1998-10-13 | Nec Corporation | Surface-emission type light-emitting diode and fabrication process therefor |
| US7402838B2 (en) | 1998-03-12 | 2008-07-22 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7947994B2 (en) | 1998-03-12 | 2011-05-24 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| JP2003309287A (ja) * | 2003-05-12 | 2003-10-31 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光素子 |
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