JPH05343739A - 半導体多層膜反射鏡 - Google Patents
半導体多層膜反射鏡Info
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- JPH05343739A JPH05343739A JP17387892A JP17387892A JPH05343739A JP H05343739 A JPH05343739 A JP H05343739A JP 17387892 A JP17387892 A JP 17387892A JP 17387892 A JP17387892 A JP 17387892A JP H05343739 A JPH05343739 A JP H05343739A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 バンドの不連続に起因する電気抵抗の増加を
抑制する。 【構成】 半導体多層膜反射鏡を構成する２種類の半導
体の境界に、バンドギャップが一方の半導体から他方の
半導体に連続的に近ずくように組成が変化している傾斜
組成層を設けるとともに、その傾斜組成層の厚さｔを、
バンドギャップの不連続に起因するポテンシャル障壁の
高さＰが５０ｍｅＶ以下となる範囲で設定した。
抑制する。 【構成】 半導体多層膜反射鏡を構成する２種類の半導
体の境界に、バンドギャップが一方の半導体から他方の
半導体に連続的に近ずくように組成が変化している傾斜
組成層を設けるとともに、その傾斜組成層の厚さｔを、
バンドギャップの不連続に起因するポテンシャル障壁の
高さＰが５０ｍｅＶ以下となる範囲で設定した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、面発光型発光ダイオー
ドや面発光レーザなどに用いられる半導体多層膜反射鏡
の改良に関するものである。
ドや面発光レーザなどに用いられる半導体多層膜反射鏡
の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】組成が異なる２種類の半導体が交互に積
層され、入射した光を光波干渉によって反射する半導体
多層膜反射鏡が、面発光型発光ダイオードや面発光レー
ザなどに用いられている。かかる反射鏡は、上記２種類
の半導体の屈折率の相違に基づいて特定の波長の光を反
射するもので、例えばＡｌZ Ｇａ1-Z Ａｓにて構成され
る赤外或いは赤色発光ダイオードの場合、所定の厚さの
ＡｌX1Ｇａ1-X1ＡｓとＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓとを交互に積
層することによって構成される。ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓお
よびＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓの厚さｔ1 ，ｔ2 は、ＡｌX1Ｇ
ａ1-X1Ａｓの屈折率をｎ1 、ＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓの屈折
率をｎ2 、ＡｌZ Ｇａ1-Z Ａｓの発光波長すなわち反射
すべき光の中心波長をλB とした時、それ等の光学的厚
さｎ1 ｔ1，ｎ2 ｔ2 がそれぞれλB ／４となるように
定められる。
層され、入射した光を光波干渉によって反射する半導体
多層膜反射鏡が、面発光型発光ダイオードや面発光レー
ザなどに用いられている。かかる反射鏡は、上記２種類
の半導体の屈折率の相違に基づいて特定の波長の光を反
射するもので、例えばＡｌZ Ｇａ1-Z Ａｓにて構成され
る赤外或いは赤色発光ダイオードの場合、所定の厚さの
ＡｌX1Ｇａ1-X1ＡｓとＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓとを交互に積
層することによって構成される。ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓお
よびＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓの厚さｔ1 ，ｔ2 は、ＡｌX1Ｇ
ａ1-X1Ａｓの屈折率をｎ1 、ＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓの屈折
率をｎ2 、ＡｌZ Ｇａ1-Z Ａｓの発光波長すなわち反射
すべき光の中心波長をλB とした時、それ等の光学的厚
さｎ1 ｔ1，ｎ2 ｔ2 がそれぞれλB ／４となるように
定められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに組成が異なる２種類の半導体を交互に積層した半導
体多層膜反射鏡は、両半導体の層界面におけるバンドの
不連続により電気抵抗が高くなるため、発光ダイオード
や半導体レーザの駆動電圧を大きくする必要があるとと
もに、発熱により素子寿命が低下するという問題があっ
た。また、駆動電圧の制約を受ける電池駆動の場合に
は、十分な光出力が得られなくなることがある。
うに組成が異なる２種類の半導体を交互に積層した半導
体多層膜反射鏡は、両半導体の層界面におけるバンドの
不連続により電気抵抗が高くなるため、発光ダイオード
や半導体レーザの駆動電圧を大きくする必要があるとと
もに、発熱により素子寿命が低下するという問題があっ
た。また、駆動電圧の制約を受ける電池駆動の場合に
は、十分な光出力が得られなくなることがある。
【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、バンドの不連続に起
因する電気抵抗の増加を抑制することにある。
もので、その目的とするところは、バンドの不連続に起
因する電気抵抗の増加を抑制することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、組成が異なる第１半導体および第２半
導体が交互に積層され、入射した光を光波干渉によって
反射する半導体多層膜反射鏡において、前記第１半導体
と第２半導体との境界に、バンドギャップが一方の半導
体から他方の半導体に連続的に近ずくように組成が変化
している傾斜組成層を設けるとともに、その傾斜組成層
の厚さを、バンドギャップの不連続に起因するポテンシ
ャル障壁の高さが５０ｍｅＶ以下となるように定めたこ
とを特徴とする。
めに、本発明は、組成が異なる第１半導体および第２半
導体が交互に積層され、入射した光を光波干渉によって
反射する半導体多層膜反射鏡において、前記第１半導体
と第２半導体との境界に、バンドギャップが一方の半導
体から他方の半導体に連続的に近ずくように組成が変化
している傾斜組成層を設けるとともに、その傾斜組成層
の厚さを、バンドギャップの不連続に起因するポテンシ
ャル障壁の高さが５０ｍｅＶ以下となるように定めたこ
とを特徴とする。
【０００６】
【作用および発明の効果】このような半導体多層膜反射
鏡においては、第１半導体と第２半導体との境界に、バ
ンドギャップが一方の半導体から他方の半導体に連続的
に近ずくように組成が変化している傾斜組成層が設けら
れているため、それ等の半導体間におけるバンドの不連
続が緩和され、電気抵抗が低減されて発光ダイオード等
の駆動電圧が小さくなるとともに、発熱に起因する素子
寿命の低下が抑制される。特に、本発明では、バンドギ
ャップの不連続に起因するポテンシャル障壁の高さが５
０ｍｅＶ以下、すなわち室温における熱雑音の２倍程度
以下、となるように上記傾斜組成層の厚さが定められて
いるため、電気抵抗の低減効果が十分に得られ、電気抵
抗は５Ω程度以下になる。すなわち、バンドギャップの
不連続に起因するポテンシャル障壁の高さＰは、図１に
実線で示すように傾斜組成層の厚さｔが大きくなる程低
くなるが、Ｐ＞５０ｍｅＶではポテンシャル障壁の高さ
Ｐの低下に伴って電気抵抗も効果的に低下するものの、
Ｐ≦５０ｍｅＶではポテンシャル障壁の高さＰが低くな
っても熱雑音の影響で電気抵抗はそれ程低下しなくなる
のであり、Ｐ≦５０ｍｅＶすなわち傾斜組成層の厚さｔ
がｔA 以上であれば、電気抵抗の低減効果にそれ程差は
ないのである。
鏡においては、第１半導体と第２半導体との境界に、バ
ンドギャップが一方の半導体から他方の半導体に連続的
に近ずくように組成が変化している傾斜組成層が設けら
れているため、それ等の半導体間におけるバンドの不連
続が緩和され、電気抵抗が低減されて発光ダイオード等
の駆動電圧が小さくなるとともに、発熱に起因する素子
寿命の低下が抑制される。特に、本発明では、バンドギ
ャップの不連続に起因するポテンシャル障壁の高さが５
０ｍｅＶ以下、すなわち室温における熱雑音の２倍程度
以下、となるように上記傾斜組成層の厚さが定められて
いるため、電気抵抗の低減効果が十分に得られ、電気抵
抗は５Ω程度以下になる。すなわち、バンドギャップの
不連続に起因するポテンシャル障壁の高さＰは、図１に
実線で示すように傾斜組成層の厚さｔが大きくなる程低
くなるが、Ｐ＞５０ｍｅＶではポテンシャル障壁の高さ
Ｐの低下に伴って電気抵抗も効果的に低下するものの、
Ｐ≦５０ｍｅＶではポテンシャル障壁の高さＰが低くな
っても熱雑音の影響で電気抵抗はそれ程低下しなくなる
のであり、Ｐ≦５０ｍｅＶすなわち傾斜組成層の厚さｔ
がｔA 以上であれば、電気抵抗の低減効果にそれ程差は
ないのである。
【０００７】一方、傾斜組成層の厚さが大きくなるに従
って反射鏡としての機能は低下し、例えば反射率が９０
％以上の反射光スペクトルの帯域幅ＷR は、前記図１に
一点鎖線で示すように傾斜組成層の厚さｔが大きくなる
程狭くなる。このため、所定の波長帯域で光を発する発
光ダイオードにおいては、前記傾斜組成層の厚さｔを、
バンドギャップの不連続に起因するポテンシャル障壁の
高さＰが５０ｍｅＶ以下で、且つ反射率が９０％以上の
反射光スペクトルの帯域幅ＷR が入射光スペクトルの半
値幅ＷH より大きい範囲内で定めることが望ましい。す
なわち、図１において傾斜組成層の厚さｔをｔA 〜ｔB
の範囲内で設定するのであり、このようにすれば、必要
な反射波長帯域で高い反射率を確保しつつ電気抵抗が低
減され、特に発光ダイオードの反射鏡として用いる場合
に有効である。
って反射鏡としての機能は低下し、例えば反射率が９０
％以上の反射光スペクトルの帯域幅ＷR は、前記図１に
一点鎖線で示すように傾斜組成層の厚さｔが大きくなる
程狭くなる。このため、所定の波長帯域で光を発する発
光ダイオードにおいては、前記傾斜組成層の厚さｔを、
バンドギャップの不連続に起因するポテンシャル障壁の
高さＰが５０ｍｅＶ以下で、且つ反射率が９０％以上の
反射光スペクトルの帯域幅ＷR が入射光スペクトルの半
値幅ＷH より大きい範囲内で定めることが望ましい。す
なわち、図１において傾斜組成層の厚さｔをｔA 〜ｔB
の範囲内で設定するのであり、このようにすれば、必要
な反射波長帯域で高い反射率を確保しつつ電気抵抗が低
減され、特に発光ダイオードの反射鏡として用いる場合
に有効である。
【０００８】例えば、ＡｌZ Ｇａ1-Z Ａｓ発光ダイオー
ドに用いる半導体多層膜反射鏡ついて具体的に説明する
と、前記第１半導体がＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓで、前記第２
半導体がＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓで、それ等の混晶比Ｘ１お
よびＸ２が次式（１）を満足するように定められている
場合に、Ｘ１−Ｘ２＝ΔＸとした時、次式（２）を満足
する範囲内で前記傾斜組成層の厚さｔを設定すれば、必
要な反射波長帯域で高い反射率を確保しつつ電気抵抗が
効果的に低減される。
ドに用いる半導体多層膜反射鏡ついて具体的に説明する
と、前記第１半導体がＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓで、前記第２
半導体がＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓで、それ等の混晶比Ｘ１お
よびＸ２が次式（１）を満足するように定められている
場合に、Ｘ１−Ｘ２＝ΔＸとした時、次式（２）を満足
する範囲内で前記傾斜組成層の厚さｔを設定すれば、必
要な反射波長帯域で高い反射率を確保しつつ電気抵抗が
効果的に低減される。
【０００９】
【数３】 Ｘ１≧Ｘ２＋０．３ ・・・（１） ２０（ΔＸ−０．３）≦ｔ≦３０＋１００（ΔＸ−０．３） ・・・（２）
【００１０】
【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。
細に説明する。
【００１１】図２は、本発明の一実施例である半導体多
層膜反射鏡を備えた面発光型発光ダイオード１０の構造
を説明する図で、ｐ−ＧａＡｓ基板１２上には半導体多
層膜反射鏡（以下、単に反射鏡という）１４、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層１６、ｐ−ＧａＡｓ活性層１８、ｎ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層２０、およびｎ−ＧａＡｓキ
ャップ層２２が順次積層されており、ｐ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１６、ｐ−ＧａＡｓ活性層１８、およびｎ−
ＡｌＧａＡｓクラッド層２０によってダブルヘテロ構造
が構成されている。ｎ−ＧａＡｓキャップ層２２の上面
２４の一部およびｐ−ＧａＡｓ基板１２の下面には、そ
れぞれ−電極２６、＋電極２８が設けられており、それ
等の間に順電圧が印加されることにより上記ダブルヘテ
ロ構造のｐ−ＧａＡｓ活性層１８から光が発せられ、ｎ
−ＧａＡｓキャップ層２２の上面２４からその光が取り
出される。上記反射鏡１４は、ｐ−ＧａＡｓ基板１２側
へ進行した光を光波干渉によって反射するもので、これ
により光出力が向上する。
層膜反射鏡を備えた面発光型発光ダイオード１０の構造
を説明する図で、ｐ−ＧａＡｓ基板１２上には半導体多
層膜反射鏡（以下、単に反射鏡という）１４、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層１６、ｐ−ＧａＡｓ活性層１８、ｎ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層２０、およびｎ−ＧａＡｓキ
ャップ層２２が順次積層されており、ｐ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１６、ｐ−ＧａＡｓ活性層１８、およびｎ−
ＡｌＧａＡｓクラッド層２０によってダブルヘテロ構造
が構成されている。ｎ−ＧａＡｓキャップ層２２の上面
２４の一部およびｐ−ＧａＡｓ基板１２の下面には、そ
れぞれ−電極２６、＋電極２８が設けられており、それ
等の間に順電圧が印加されることにより上記ダブルヘテ
ロ構造のｐ−ＧａＡｓ活性層１８から光が発せられ、ｎ
−ＧａＡｓキャップ層２２の上面２４からその光が取り
出される。上記反射鏡１４は、ｐ−ＧａＡｓ基板１２側
へ進行した光を光波干渉によって反射するもので、これ
により光出力が向上する。
【００１２】上記面発光型発光ダイオード１０の各半導
体は、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）装置を用い
てエピタキシャル成長させたもので、ｐ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１６の膜厚は約２μｍ、ｐ−ＧａＡｓ活性層
１８の膜厚は約０．１μｍ、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層２０の膜厚は約２μｍ、ｎ−ＧａＡｓキャップ層２２
の膜厚は約０．１μｍである。また、反射鏡１４は、図
３に示されているように、ｐ−ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓから
成る第１半導体３２、傾斜組成層３４、ｐ−ＡｌX2Ｇａ
1-X2Ａｓから成る第２半導体３６、および傾斜組成層３
８を順次積層した単位半導体４０を繰り返し積層したも
のである。上記第１半導体３２の混晶比Ｘ１および第２
半導体３６の混晶比Ｘ２は前記（１）式を満足するよう
に定められており、傾斜組成層３４および３８は、バン
ドギャップが一方の半導体から他方の半導体に連続的に
近ずくように組成が変化している。具体的には、図４に
示されているように、傾斜組成層３４の組成は第１半導
体３２から第２半導体３６に直線的に変化させられてお
り、傾斜組成層３８の組成は第２半導体３６から第１半
導体３２に直線的に変化させられている。これ等の半導
体は、ＭＯＣＶＤ装置の反応炉内に導入する原料ガスの
割合を変化させることにより、連続的にエピタキシャル
成長させられる。
体は、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）装置を用い
てエピタキシャル成長させたもので、ｐ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１６の膜厚は約２μｍ、ｐ−ＧａＡｓ活性層
１８の膜厚は約０．１μｍ、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層２０の膜厚は約２μｍ、ｎ−ＧａＡｓキャップ層２２
の膜厚は約０．１μｍである。また、反射鏡１４は、図
３に示されているように、ｐ−ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓから
成る第１半導体３２、傾斜組成層３４、ｐ−ＡｌX2Ｇａ
1-X2Ａｓから成る第２半導体３６、および傾斜組成層３
８を順次積層した単位半導体４０を繰り返し積層したも
のである。上記第１半導体３２の混晶比Ｘ１および第２
半導体３６の混晶比Ｘ２は前記（１）式を満足するよう
に定められており、傾斜組成層３４および３８は、バン
ドギャップが一方の半導体から他方の半導体に連続的に
近ずくように組成が変化している。具体的には、図４に
示されているように、傾斜組成層３４の組成は第１半導
体３２から第２半導体３６に直線的に変化させられてお
り、傾斜組成層３８の組成は第２半導体３６から第１半
導体３２に直線的に変化させられている。これ等の半導
体は、ＭＯＣＶＤ装置の反応炉内に導入する原料ガスの
割合を変化させることにより、連続的にエピタキシャル
成長させられる。
【００１３】上記第１半導体３２の厚さｔ1 および第２
半導体３６の厚さｔ2 は、第１半導体３２の屈折率をｎ
1 、第２半導体３６の屈折率をｎ2 、傾斜組成層３４，
３８の厚さをそれぞれｔ3 、屈折率をｎ3 、反射すべき
光の中心波長をλB とすると、それぞれ次式（３），
（４）に従って定められる。傾斜組成層３４，３８は、
その組成が直線的に変化させられているため、屈折率ｎ
3 は（ｎ1 ＋ｎ2 ）／２で表される。そして、これ等の
半導体から成る単位半導体４０は、ｔ1 ＋ｔ2 ＋２ｔ3
＝Ｔの一定の厚さで予め定められた積層数Ｎだけ繰り返
し積層され、反射鏡１４を構成している。傾斜組成層３
４，３８の厚さｔ3 は、前記混晶比Ｘ１とＸ２との差Ｘ
１−Ｘ２をΔＸとした時、前記（２）式を満足する範囲
内で予め設定される。
半導体３６の厚さｔ2 は、第１半導体３２の屈折率をｎ
1 、第２半導体３６の屈折率をｎ2 、傾斜組成層３４，
３８の厚さをそれぞれｔ3 、屈折率をｎ3 、反射すべき
光の中心波長をλB とすると、それぞれ次式（３），
（４）に従って定められる。傾斜組成層３４，３８は、
その組成が直線的に変化させられているため、屈折率ｎ
3 は（ｎ1 ＋ｎ2 ）／２で表される。そして、これ等の
半導体から成る単位半導体４０は、ｔ1 ＋ｔ2 ＋２ｔ3
＝Ｔの一定の厚さで予め定められた積層数Ｎだけ繰り返
し積層され、反射鏡１４を構成している。傾斜組成層３
４，３８の厚さｔ3 は、前記混晶比Ｘ１とＸ２との差Ｘ
１−Ｘ２をΔＸとした時、前記（２）式を満足する範囲
内で予め設定される。
【００１４】
【数４】 ｔ1 ＝｛（λB ／４）−ｔ3 ｎ3 ｝／ｎ1 ・・・（３） ｔ2 ＝｛（λB ／４）−ｔ3 ｎ3 ｝／ｎ2 ・・・（４）
【００１５】このような面発光型発光ダイオード１０に
おいては、反射鏡１４の第１半導体３２と第２半導体３
６との境界に、バンドギャップが一方の半導体から他方
の半導体に連続的に近ずくように組成が直線的に変化し
ている傾斜組成層３４，３８が設けられているため、そ
れ等の半導体３２，３６間におけるバンドの不連続が緩
和されて電気抵抗が低減され、面発光型発光ダイオード
１０の駆動電圧が小さくなるとともに、発熱に起因する
素子寿命の低下が抑制される。特に、上記傾斜組成層３
４，３８の厚さｔ3 は、前記（２）式を満足する範囲内
で設定されているため、必要な反射波長帯域で高い反射
率を確保しつつ電気抵抗が効果的に低減される。
おいては、反射鏡１４の第１半導体３２と第２半導体３
６との境界に、バンドギャップが一方の半導体から他方
の半導体に連続的に近ずくように組成が直線的に変化し
ている傾斜組成層３４，３８が設けられているため、そ
れ等の半導体３２，３６間におけるバンドの不連続が緩
和されて電気抵抗が低減され、面発光型発光ダイオード
１０の駆動電圧が小さくなるとともに、発熱に起因する
素子寿命の低下が抑制される。特に、上記傾斜組成層３
４，３８の厚さｔ3 は、前記（２）式を満足する範囲内
で設定されているため、必要な反射波長帯域で高い反射
率を確保しつつ電気抵抗が効果的に低減される。
【００１６】因に、表１に示されているように、傾斜組
成層を有する本発明品Ｉ，IIおよび傾斜組成層を備えて
いない従来品を用意して、反射率が９０％以上の反射光
スペクトル帯域幅ＷR （ｎｍ）、電気抵抗（Ω）を測定
するとともに、シミュレーションによりポテンシャル障
壁の高さＰ（ｍｅＶ）を調べた。
成層を有する本発明品Ｉ，IIおよび傾斜組成層を備えて
いない従来品を用意して、反射率が９０％以上の反射光
スペクトル帯域幅ＷR （ｎｍ）、電気抵抗（Ω）を測定
するとともに、シミュレーションによりポテンシャル障
壁の高さＰ（ｍｅＶ）を調べた。
【００１７】
【表１】
【００１８】本発明品Ｉは、第１半導体３２の混晶比Ｘ
１＝１．０、厚さｔ1 ＝２０ｎｍ、第２半導体３６の混
晶比Ｘ２＝０．２、厚さｔ2 ＝１７ｎｍ、傾斜組成層３
４，３８の厚さｔ3 ＝５０ｎｍ、単位半導体４０の積層
数Ｎ＝３０の反射鏡１４を、Ｚｎドープによりｐ−Ｇａ
Ａｓ基板１２上に形成したもので、そのキャリア濃度は
１．５×１０17（個／ｃｍ3 ）程度である。傾斜組成層
３４，３８の厚さｔ3は、前記（２）式を満たすように
１０ｎｍ≦ｔ3 ≦８０ｎｍの範囲内で任意に設定したも
のであり、第１半導体３２の厚さｔ1 ，第２半導体３６
の厚さｔ2 は、ｔ3 ＝５０ｎｍ、λB ＝８８０ｎｍとし
て、前記（３）式，（４）式に従って算出した。
１＝１．０、厚さｔ1 ＝２０ｎｍ、第２半導体３６の混
晶比Ｘ２＝０．２、厚さｔ2 ＝１７ｎｍ、傾斜組成層３
４，３８の厚さｔ3 ＝５０ｎｍ、単位半導体４０の積層
数Ｎ＝３０の反射鏡１４を、Ｚｎドープによりｐ−Ｇａ
Ａｓ基板１２上に形成したもので、そのキャリア濃度は
１．５×１０17（個／ｃｍ3 ）程度である。傾斜組成層
３４，３８の厚さｔ3は、前記（２）式を満たすように
１０ｎｍ≦ｔ3 ≦８０ｎｍの範囲内で任意に設定したも
のであり、第１半導体３２の厚さｔ1 ，第２半導体３６
の厚さｔ2 は、ｔ3 ＝５０ｎｍ、λB ＝８８０ｎｍとし
て、前記（３）式，（４）式に従って算出した。
【００１９】本発明品IIは、第１半導体３２の混晶比Ｘ
１＝０．６、厚さｔ1 ＝３７ｎｍ、第２半導体３６の混
晶比Ｘ２＝０．０５、厚さｔ2 ＝３３ｎｍ、傾斜組成層
３４，３８の厚さｔ3 ＝３０ｎｍ、単位半導体４０の積
層数Ｎ＝３０の反射鏡１４を、Ｚｎドープによりｐ−Ｇ
ａＡｓ基板１２上に形成したもので、そのキャリア濃度
は１．５×１０17（個／ｃｍ3 ）程度である。傾斜組成
層３４，３８の厚さｔ3 は、前記（２）式を満たすよう
に５ｎｍ≦ｔ3 ≦５５ｎｍの範囲内で任意に設定したも
のであり、第１半導体３２の厚さｔ1 ，第２半導体３６
の厚さｔ2 は、ｔ3 ＝３０ｎｍ、λB ＝８８０ｎｍとし
て、前記（３）式，（４）式に従って算出した。
１＝０．６、厚さｔ1 ＝３７ｎｍ、第２半導体３６の混
晶比Ｘ２＝０．０５、厚さｔ2 ＝３３ｎｍ、傾斜組成層
３４，３８の厚さｔ3 ＝３０ｎｍ、単位半導体４０の積
層数Ｎ＝３０の反射鏡１４を、Ｚｎドープによりｐ−Ｇ
ａＡｓ基板１２上に形成したもので、そのキャリア濃度
は１．５×１０17（個／ｃｍ3 ）程度である。傾斜組成
層３４，３８の厚さｔ3 は、前記（２）式を満たすよう
に５ｎｍ≦ｔ3 ≦５５ｎｍの範囲内で任意に設定したも
のであり、第１半導体３２の厚さｔ1 ，第２半導体３６
の厚さｔ2 は、ｔ3 ＝３０ｎｍ、λB ＝８８０ｎｍとし
て、前記（３）式，（４）式に従って算出した。
【００２０】従来品は、混晶比Ｘ１＝１．０、厚さｔ1
＝７４ｎｍの第１半導体３２と、混晶比Ｘ２＝０．２、
厚さｔ2 ＝６４ｎｍの第２半導体３６とを交互に３０ペ
ア積層した反射鏡を、Ｚｎドープによりｐ−ＧａＡｓ基
板１２上に形成したもので、そのキャリア濃度は１．５
×１０17（個／ｃｍ3 ）程度である。第１半導体３２の
厚さｔ1 ，第２半導体３６の厚さｔ2 は、λB ＝８８０
ｎｍとして屈折率ｎ1，ｎ2 に基づいて、ｔ1 ＝λB ／
４ｎ1 ，ｔ2 ＝λB ／４ｎ2 により算出した。
＝７４ｎｍの第１半導体３２と、混晶比Ｘ２＝０．２、
厚さｔ2 ＝６４ｎｍの第２半導体３６とを交互に３０ペ
ア積層した反射鏡を、Ｚｎドープによりｐ−ＧａＡｓ基
板１２上に形成したもので、そのキャリア濃度は１．５
×１０17（個／ｃｍ3 ）程度である。第１半導体３２の
厚さｔ1 ，第２半導体３６の厚さｔ2 は、λB ＝８８０
ｎｍとして屈折率ｎ1，ｎ2 に基づいて、ｔ1 ＝λB ／
４ｎ1 ，ｔ2 ＝λB ／４ｎ2 により算出した。
【００２１】表２に示す結果から明らかなように、本発
明品ＩおよびIIは、その電気抵抗が２．０Ω以下であ
り、約１５Ωの従来品に比較して大幅に低減される。ま
た、反射率が９０％以上の反射光スペクトル帯域幅ＷR
は、それぞれ７０ｎｍ、６０ｎｍで、前記面発光型発光
ダイオード１０の発光スペクトルの半値幅４０ｎｍ程度
よりも十分に大きい。
明品ＩおよびIIは、その電気抵抗が２．０Ω以下であ
り、約１５Ωの従来品に比較して大幅に低減される。ま
た、反射率が９０％以上の反射光スペクトル帯域幅ＷR
は、それぞれ７０ｎｍ、６０ｎｍで、前記面発光型発光
ダイオード１０の発光スペクトルの半値幅４０ｎｍ程度
よりも十分に大きい。
【００２２】
【表２】
【００２３】以上、本発明の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。
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。
【００２４】例えば、前記実施例の面発光型発光ダイオ
ード１０はｐ−ＧａＡｓ活性層１８を有するダブルヘテ
ロ構造を備えているが、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐなどの他の化合物半導体から成るダブルヘテロ構造や
単一ヘテロ構造の面発光型発光ダイオード、或いはホモ
構造の面発光型発光ダイオードにも本発明は同様に適用
され得る。面発光レーザなど、反射鏡を有する他の半導
体装置にも同様に適用され得る。
ード１０はｐ−ＧａＡｓ活性層１８を有するダブルヘテ
ロ構造を備えているが、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐなどの他の化合物半導体から成るダブルヘテロ構造や
単一ヘテロ構造の面発光型発光ダイオード、或いはホモ
構造の面発光型発光ダイオードにも本発明は同様に適用
され得る。面発光レーザなど、反射鏡を有する他の半導
体装置にも同様に適用され得る。
【００２５】また、前記実施例ではｐ型の反射鏡１４に
ついて説明したが、ｎ型の反射鏡にも本発明は同様に適
用され得るし、反射鏡を構成する半導体の種類や組成は
適宜変更できる。
ついて説明したが、ｎ型の反射鏡にも本発明は同様に適
用され得るし、反射鏡を構成する半導体の種類や組成は
適宜変更できる。
【００２６】また、前記面発光型発光ダイオード１０は
基板１２の反対側から光を取り出すものであるが、基板
１２側から光を取り出す面発光型発光ダイオードにも本
発明は適用され得る。
基板１２の反対側から光を取り出すものであるが、基板
１２側から光を取り出す面発光型発光ダイオードにも本
発明は適用され得る。
【００２７】また、前記実施例ではＭＯＣＶＤ装置を用
いて面発光型発光ダイオード１０を作製する場合につい
て説明したが、分子線エピタキシー法など他のエピタキ
シャル成長技術を用いて作製することも可能である。
いて面発光型発光ダイオード１０を作製する場合につい
て説明したが、分子線エピタキシー法など他のエピタキ
シャル成長技術を用いて作製することも可能である。
【００２８】また、前記実施例では単位半導体４０が同
じ厚さＴで所定の積層数Ｎだけ繰り返し積層されていた
が、傾斜組成層３４，３８の存在に伴う反射光スペクト
ル帯域幅ＷR の減少を抑制するために、例えば一つ一つ
の単位半導体４０の厚さ、言い換えれば中心波長λB を
連続的に変化させることも可能である。
じ厚さＴで所定の積層数Ｎだけ繰り返し積層されていた
が、傾斜組成層３４，３８の存在に伴う反射光スペクト
ル帯域幅ＷR の減少を抑制するために、例えば一つ一つ
の単位半導体４０の厚さ、言い換えれば中心波長λB を
連続的に変化させることも可能である。
【００２９】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。
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１】傾斜組成層の厚さｔとポテンシャル障壁高さＰ
および反射光スペクトル帯域幅ＷR との関係を示す図で
ある。
および反射光スペクトル帯域幅ＷR との関係を示す図で
ある。
【図２】本発明の一実施例である半導体多層膜反射鏡を
備えた面発光型発光ダイオードの構造を説明する図であ
る。
備えた面発光型発光ダイオードの構造を説明する図であ
る。
【図３】図２の面発光型発光ダイオードの半導体多層膜
反射鏡の構造を示す図である。
反射鏡の構造を示す図である。
【図４】図３の半導体多層膜反射鏡におけるＡｌの混晶
比の変化を示す図である。
比の変化を示す図である。
１４：半導体多層膜反射鏡 ３２：第１半導体 ３４，３８：傾斜組成層 ３６：第２半導体
Claims (3)
- 【請求項１】組成が異なる第１半導体および第２半導体
が交互に積層され、入射した光を光波干渉によって反射
する半導体多層膜反射鏡において、 前記第１半導体と第２半導体との境界に、バンドギャッ
プが一方の半導体から他方の半導体に連続的に近ずくよ
うに組成が変化している傾斜組成層を設けるとともに、
該傾斜組成層の厚さを、バンドギャップの不連続に起因
するポテンシャル障壁の高さが５０ｍｅＶ以下となるよ
うに定めたことを特徴とする半導体多層膜反射鏡。 - 【請求項２】前記傾斜組成層の厚さを、バンドギャップ
の不連続に起因するポテンシャル障壁の高さが５０ｍｅ
Ｖ以下で、且つ反射率が９０％以上の反射光スペクトル
の帯域幅が入射光スペクトルの半値幅より大きい範囲内
で定めたことを特徴とする請求項１に記載の半導体多層
膜反射鏡。 - 【請求項３】ＡｌZ Ｇａ1-Z Ａｓ発光ダイオードに用い
られる半導体多層膜反射鏡であって、前記第１半導体は
ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓで、前記第２半導体はＡｌX2Ｇａ
1-X2Ａｓで、それ等の混晶比Ｘ１およびＸ２が、次式 【数１】Ｘ１≧Ｘ２＋０．３ を満足するように定められている場合に、Ｘ１−Ｘ２＝
ΔＸとした時、前記傾斜組成層の厚さｔは、次式 【数２】 ２０（ΔＸ−０．３）≦ｔ≦３０＋１００（ΔＸ−０．３） を満足する範囲内で定められる請求項２に記載の半導体
多層膜反射鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17387892A JPH05343739A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 半導体多層膜反射鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17387892A JPH05343739A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 半導体多層膜反射鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343739A true JPH05343739A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15968801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17387892A Pending JPH05343739A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 半導体多層膜反射鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05343739A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5544193A (en) * | 1992-12-15 | 1996-08-06 | France Telecom | Vertical cavity laser of low resistivity |
| JP2007219561A (ja) * | 2001-03-13 | 2007-08-30 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光装置 |
| US7402838B2 (en) | 1998-03-12 | 2008-07-22 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7590159B2 (en) | 2001-02-26 | 2009-09-15 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emission laser diode operable in the wavelength band of 1.1-1.7 micrometers and optical telecommunication system using such a laser diode |
-
1992
- 1992-06-08 JP JP17387892A patent/JPH05343739A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5544193A (en) * | 1992-12-15 | 1996-08-06 | France Telecom | Vertical cavity laser of low resistivity |
| 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 |
| US7590159B2 (en) | 2001-02-26 | 2009-09-15 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emission laser diode operable in the wavelength band of 1.1-1.7 micrometers and optical telecommunication system using such a laser diode |
| JP2007219561A (ja) * | 2001-03-13 | 2007-08-30 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光装置 |
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