JPH065916A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH065916A JPH065916A JP18307592A JP18307592A JPH065916A JP H065916 A JPH065916 A JP H065916A JP 18307592 A JP18307592 A JP 18307592A JP 18307592 A JP18307592 A JP 18307592A JP H065916 A JPH065916 A JP H065916A
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- light
- semiconductor light
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
-
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/18361—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/18386—Details of the emission surface for influencing the near- or far-field, e.g. a grating on the surface
- H01S5/18394—Apertures, e.g. defined by the shape of the upper electrode
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度変化に対して光出力の変動が少なく、か
つ、外部量子効率が高い面発光型の半導体発光素子を提
供する。 【構成】 ＧａＡｓ基板２の上にＡｌxＧａ1-xＡｓ／Ａ
ｌyＧａ1-yＡｓ（ｘ≠ｙ）多層反射膜３、下クラッド層
４、活性層５、上クラッド層６、電流ブロック層７およ
びコンタクト層８を順次成長させる。多層反射膜３の反
射スペクトルは光の波長が長くなるに従って反射率が高
くなる波長領域を有し、その波長領域に活性層５の発光
波長λ0を一致させてある。このためには、多層反射膜
３を構成する各層の膜厚をそれぞれ異ならせ、多層反射
膜３の反射スペクトルのピーク波長λｐが活性層５にお
ける発光波長λ0の中心波長よりも大きくなるようにす
ればよい。
つ、外部量子効率が高い面発光型の半導体発光素子を提
供する。 【構成】 ＧａＡｓ基板２の上にＡｌxＧａ1-xＡｓ／Ａ
ｌyＧａ1-yＡｓ（ｘ≠ｙ）多層反射膜３、下クラッド層
４、活性層５、上クラッド層６、電流ブロック層７およ
びコンタクト層８を順次成長させる。多層反射膜３の反
射スペクトルは光の波長が長くなるに従って反射率が高
くなる波長領域を有し、その波長領域に活性層５の発光
波長λ0を一致させてある。このためには、多層反射膜
３を構成する各層の膜厚をそれぞれ異ならせ、多層反射
膜３の反射スペクトルのピーク波長λｐが活性層５にお
ける発光波長λ0の中心波長よりも大きくなるようにす
ればよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子に関す
る。具体的にいうと、光通信や光情報処理等の分野でも
ちいられる、高出力、微小発光径の面発光型半導体発光
素子に関する。
る。具体的にいうと、光通信や光情報処理等の分野でも
ちいられる、高出力、微小発光径の面発光型半導体発光
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の面発光型の発光ダイオード６１を
図９に示す（例えば、特開昭６０−７７４７３号公
報）。このような発光ダイオード６１においては、Ｇａ
Ａｓ半導体基板６２の上にＡｌＧａＡｓ多層反射膜６
３、ＡｌＧａＡｓ下クラッド層６４、ＧａＡｓ活性層６
５、ＡｌＧａＡｓ上クラッド層６６及びＧａＡｓコンタ
クト層６７を順次積層し、コンタクト層６７の上に部分
電極６８を形成すると共に半導体基板６２の下面全面に
全面電極６９を形成されている。この多層反射膜６３
は、各膜厚が発光波長λの４分の１波長となるように形
成されたＡｌ組成の異なる２種類のＡｌＧａＡｓ層のヘ
テロ接合からなっている。
図９に示す（例えば、特開昭６０−７７４７３号公
報）。このような発光ダイオード６１においては、Ｇａ
Ａｓ半導体基板６２の上にＡｌＧａＡｓ多層反射膜６
３、ＡｌＧａＡｓ下クラッド層６４、ＧａＡｓ活性層６
５、ＡｌＧａＡｓ上クラッド層６６及びＧａＡｓコンタ
クト層６７を順次積層し、コンタクト層６７の上に部分
電極６８を形成すると共に半導体基板６２の下面全面に
全面電極６９を形成されている。この多層反射膜６３
は、各膜厚が発光波長λの４分の１波長となるように形
成されたＡｌ組成の異なる２種類のＡｌＧａＡｓ層のヘ
テロ接合からなっている。
【０００３】しかして、このような面発光型の発光ダイ
オード６１においては、活性層（発光層）６５から上方
へ出射された光はコンタクト層６７の光出射面から外部
へ取り出される。また、活性層６５から下方へ出射され
た光は多層反射膜６３で反射されて上方へ戻り、コンタ
クト層６７の光出射面から外部へ出射される。この結
果、発光ダイオード６１の外部量子効率を向上させ、発
光ダイオード６１を高出力化することができる。
オード６１においては、活性層（発光層）６５から上方
へ出射された光はコンタクト層６７の光出射面から外部
へ取り出される。また、活性層６５から下方へ出射され
た光は多層反射膜６３で反射されて上方へ戻り、コンタ
クト層６７の光出射面から外部へ出射される。この結
果、発光ダイオード６１の外部量子効率を向上させ、発
光ダイオード６１を高出力化することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
発光ダイオード６１にあっては、光出力の温度依存性に
関しては全く考慮されておらず、通常のダブルヘテロ構
造の発光ダイオード６１で光出力の温度に対する変化量
は−０.２５％／℃程度の温度特性を有していた。した
がって、発光ダイオード６１の光出力は、温度上昇によ
って低下していた。
発光ダイオード６１にあっては、光出力の温度依存性に
関しては全く考慮されておらず、通常のダブルヘテロ構
造の発光ダイオード６１で光出力の温度に対する変化量
は−０.２５％／℃程度の温度特性を有していた。した
がって、発光ダイオード６１の光出力は、温度上昇によ
って低下していた。
【０００５】また、厳密な光出力制御を必要とする装置
などにおいては、光出力をモニターして一定光出力を発
生させるようなＡＰＣ（オートパワーコントロール）回
路を設けることにより、温度変化に対して光出力を安定
させることができる。しかしながら、面発光型の発光素
子にあっては、端面出射型の素子のように後方出射光
（モニター光）を得ることができないので、そのままで
はＡＰＣ回路を用いることができず、面発光型の発光素
子において素子にモニター光を得るための加工を施そう
とすると、素子の構造や製造工程が複雑化し、実用化が
困難であるという問題があった。
などにおいては、光出力をモニターして一定光出力を発
生させるようなＡＰＣ（オートパワーコントロール）回
路を設けることにより、温度変化に対して光出力を安定
させることができる。しかしながら、面発光型の発光素
子にあっては、端面出射型の素子のように後方出射光
（モニター光）を得ることができないので、そのままで
はＡＰＣ回路を用いることができず、面発光型の発光素
子において素子にモニター光を得るための加工を施そう
とすると、素子の構造や製造工程が複雑化し、実用化が
困難であるという問題があった。
【０００６】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、温度変化に
対して光出力の変動が少なく、かつ、外部量子効率が高
い半導体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、温度変化に
対して光出力の変動が少なく、かつ、外部量子効率が高
い半導体発光素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
は、基板の上方に多層反射膜が形成され、該多層反射膜
の上方に活性層が形成され、該活性層の上方から光を出
射する半導体発光素子において、上記多層反射膜を構成
する各層が、それぞれ異なる膜厚の層によって構成され
ており、上記多層反射膜の反射スペクトルのピーク波長
が、活性層における発光波長の中心波長よりも大きくな
っていることを特徴としている。
は、基板の上方に多層反射膜が形成され、該多層反射膜
の上方に活性層が形成され、該活性層の上方から光を出
射する半導体発光素子において、上記多層反射膜を構成
する各層が、それぞれ異なる膜厚の層によって構成され
ており、上記多層反射膜の反射スペクトルのピーク波長
が、活性層における発光波長の中心波長よりも大きくな
っていることを特徴としている。
【０００８】また、上記多層反射膜を構成する各層の膜
厚は徐々に変化させることが好ましい。
厚は徐々に変化させることが好ましい。
【０００９】さらに、上記多層反射膜の層数は、１０層
以下とすることが好ましい。
以下とすることが好ましい。
【００１０】さらに、上記活性層の上方には、電流狭窄
構造を形成してあってもよい。
構造を形成してあってもよい。
【００１１】また、上記半導体発光素子を用いて光学検
知装置や光学的情報処理装置を構成してもよい。
知装置や光学的情報処理装置を構成してもよい。
【００１２】
【作用】本発明にあっては、光出射面と反対側の基板側
に多層反射膜を形成しているので、活性層から下方へ出
射された光は多層反射膜で反射された後、光出射面から
出射される。従って、半導体発光素子の光出力が向上
し、高い外部量子効率が得られる。
に多層反射膜を形成しているので、活性層から下方へ出
射された光は多層反射膜で反射された後、光出射面から
出射される。従って、半導体発光素子の光出力が向上
し、高い外部量子効率が得られる。
【００１３】また、多層反射膜を構成する各層をそれぞ
れ異なる膜厚の層によって構成し、多層反射膜の反射ス
ペクトルのピーク波長が活性層における発光波長の中心
波長より大きくなるようにしているので、発光波長の付
近においては、長波長となるに従って多層反射膜の反射
率が高くなり、周囲温度が上昇して発光波長が長くなる
と、多層反射膜による反射率が高くなり、素子の光出力
が上昇するようになる。一方、前述のように温度が上昇
すると活性層における発光効率が低下する。従って、温
度上昇があっても、活性層の発光効率の低下による光出
力の低下と反射率の上昇による光出力の上昇とが打ち消
し合い、周囲温度に対して光出力変動の小さな発光素子
を得ることができる。
れ異なる膜厚の層によって構成し、多層反射膜の反射ス
ペクトルのピーク波長が活性層における発光波長の中心
波長より大きくなるようにしているので、発光波長の付
近においては、長波長となるに従って多層反射膜の反射
率が高くなり、周囲温度が上昇して発光波長が長くなる
と、多層反射膜による反射率が高くなり、素子の光出力
が上昇するようになる。一方、前述のように温度が上昇
すると活性層における発光効率が低下する。従って、温
度上昇があっても、活性層の発光効率の低下による光出
力の低下と反射率の上昇による光出力の上昇とが打ち消
し合い、周囲温度に対して光出力変動の小さな発光素子
を得ることができる。
【００１４】また、多層反射膜の層数を１０層以下とす
ることにより、多層反射膜の反射スペクトルのリップル
をなくすことができ、周囲温度に対する光出力変動を小
さくし、かつ、安定させることができる。
ることにより、多層反射膜の反射スペクトルのリップル
をなくすことができ、周囲温度に対する光出力変動を小
さくし、かつ、安定させることができる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の一実施例による面発光型の発
光ダイオード（ＬＥＤ）１の構造を示す断面図である。
これは、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長）法もしく
はＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法によって、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板２の上にｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ／ＡｌyＧａ
1-yＡｓ（ｘ≠ｙ、０≦ｘ，ｙ≦１）多層反射膜３、ｎ
−ＡｌＧａＡｓ下クラッド層４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性
層５、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層６、ｎ−ＡｌＧａ
Ａｓ電流ブロック層７およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層
８を順次成長させてある。また、コンタクト層８の中央
部上面からＺｎのようなｐ型不純物を拡散させて電流ブ
ロック層７を部分的にｐ型に反転させ、電流ブロック層
７を貫通する電流通路領域９を形成したものである。さ
らに、コンタクト層８の上面には、電流通路領域９の上
面で光出射窓１０を開口されたｐ側電極１１を設けてあ
り、基板２の下面全面にはｎ側電極１２を設けてある。
光ダイオード（ＬＥＤ）１の構造を示す断面図である。
これは、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長）法もしく
はＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法によって、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板２の上にｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ／ＡｌyＧａ
1-yＡｓ（ｘ≠ｙ、０≦ｘ，ｙ≦１）多層反射膜３、ｎ
−ＡｌＧａＡｓ下クラッド層４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性
層５、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層６、ｎ−ＡｌＧａ
Ａｓ電流ブロック層７およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層
８を順次成長させてある。また、コンタクト層８の中央
部上面からＺｎのようなｐ型不純物を拡散させて電流ブ
ロック層７を部分的にｐ型に反転させ、電流ブロック層
７を貫通する電流通路領域９を形成したものである。さ
らに、コンタクト層８の上面には、電流通路領域９の上
面で光出射窓１０を開口されたｐ側電極１１を設けてあ
り、基板２の下面全面にはｎ側電極１２を設けてある。
【００１６】この発光ダイオード１は、電流ブロック層
７と上クラッド層６の間の逆バイアスｐｎ接合面によっ
て電流を遮断し、電流通路領域９を通じて活性層５へ電
流を注入すると、活性層５において電流通路領域９に対
応する微小発光径で発光する。そして、活性層５から上
方へ出射された光は、電流通路領域９及び光出射窓１０
から外部へ取り出される。一方、活性層５から下方へ出
射された光は、多層反射膜３で上方へ向けて反射され、
光出射窓１０から外部へ出射される。この結果、微小発
光径で光出力の大きな発光ダイオード１が得られる。
７と上クラッド層６の間の逆バイアスｐｎ接合面によっ
て電流を遮断し、電流通路領域９を通じて活性層５へ電
流を注入すると、活性層５において電流通路領域９に対
応する微小発光径で発光する。そして、活性層５から上
方へ出射された光は、電流通路領域９及び光出射窓１０
から外部へ取り出される。一方、活性層５から下方へ出
射された光は、多層反射膜３で上方へ向けて反射され、
光出射窓１０から外部へ出射される。この結果、微小発
光径で光出力の大きな発光ダイオード１が得られる。
【００１７】上記多層反射膜３は、活性層５の屈折率よ
りも小さな屈折率のｎ−ＡｌxＧａ1 -xＡｓ層（４分の１
波長膜）３ａとｎ−ＡｌyＧａ1-yＡｓ層（４分の１波長
膜）３ｂのヘテロ接合からなる多層膜であって、その反
射スペクトルは光の波長が長くなるに従って反射率が高
くなる波長領域を有し、その波長領域に活性層５の発光
波長λ0を一致させてある。このためには、多層反射膜
３を構成する各層の膜厚をそれぞれ異ならせ、多層反射
膜３の反射スペクトルのピーク波長λｐが活性層５にお
ける発光波長λ0の中心波長よりも大きくなるようにす
ればよい。
りも小さな屈折率のｎ−ＡｌxＧａ1 -xＡｓ層（４分の１
波長膜）３ａとｎ−ＡｌyＧａ1-yＡｓ層（４分の１波長
膜）３ｂのヘテロ接合からなる多層膜であって、その反
射スペクトルは光の波長が長くなるに従って反射率が高
くなる波長領域を有し、その波長領域に活性層５の発光
波長λ0を一致させてある。このためには、多層反射膜
３を構成する各層の膜厚をそれぞれ異ならせ、多層反射
膜３の反射スペクトルのピーク波長λｐが活性層５にお
ける発光波長λ0の中心波長よりも大きくなるようにす
ればよい。
【００１８】表１は、上記多層反射膜３の具体的構成の
一例を示している。これはＡｌＡｓ（ｘ＝１）層３ａと
Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ（ｙ＝０.３）層３ｂを交互に２９
ペア積層したものであって、１層目から２９層目まで各
層の中心波長λｉ（ｉ＝１〜２９）を８００.０００ｎ
ｍから９６０.０００ｎｍまで徐々に変化させ、これら
の各層の中心波長λｉに対応させてＡｌＡｓ層３ａの各
層の膜厚Ｄ１ｉとＡｌ0. 3Ｇａ0.7Ａｓ層３ｂの各層の膜
厚Ｄ２ｉがλｉ／（４ｎ）［但し、ｎはＡｌＡｓ層もし
くはＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層の屈折率］となるよう徐々に
膜厚を厚くした構成となっており、この多層反射膜３の
ピーク波長λｐは−２５℃において８８０ｎｍとなって
いる。一方、活性層５における発光波長（中心波長）λ
0は、−２５℃において７８０ｎｍとなっている。
一例を示している。これはＡｌＡｓ（ｘ＝１）層３ａと
Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ（ｙ＝０.３）層３ｂを交互に２９
ペア積層したものであって、１層目から２９層目まで各
層の中心波長λｉ（ｉ＝１〜２９）を８００.０００ｎ
ｍから９６０.０００ｎｍまで徐々に変化させ、これら
の各層の中心波長λｉに対応させてＡｌＡｓ層３ａの各
層の膜厚Ｄ１ｉとＡｌ0. 3Ｇａ0.7Ａｓ層３ｂの各層の膜
厚Ｄ２ｉがλｉ／（４ｎ）［但し、ｎはＡｌＡｓ層もし
くはＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層の屈折率］となるよう徐々に
膜厚を厚くした構成となっており、この多層反射膜３の
ピーク波長λｐは−２５℃において８８０ｎｍとなって
いる。一方、活性層５における発光波長（中心波長）λ
0は、−２５℃において７８０ｎｍとなっている。
【００１９】
【表１】
【００２０】図２（ａ）は表１に表わした多層反射膜３
の−２５℃における反射スペクトル（計算値）を示し、
図２（ｂ）は同じ多層反射膜３の１００℃における反射
スペクトル（計算値）を示す。通常のダブルヘテロ構造
の発光ダイオードは０.３ｎｍ／℃の温度依存性を示す
から、−２５℃における発光波長λ0が７８０ｎｍであ
るとすると、１００℃では発光波長λ0＝８２０ｎｍと
なる。多層反射膜３の反射スペクトルのピーク波長λｐ
は発光波長λ0よりも長波長側にあるため、発光波長λ0
の付近では反射率ＲBは１よりも小さく、かつ、波長が
長くなるに従って反射率ＲBが増大する。この結果、温
度が上昇して発光波長λ0が長くなると、反射率ＲBが大
きくなる効果が得られる。図２（ａ）によれば、−２５
℃では発光波長λ0＝７８０ｎｍにおける反射率ＲB＝４
５％となり、図２（ｂ）によれば、１００℃では発光波
長λ0＝８２０ｎｍにおける反射率ＲB＝７５％となり、
温度が上昇するにつれて反射率ＲBが上昇している。
の−２５℃における反射スペクトル（計算値）を示し、
図２（ｂ）は同じ多層反射膜３の１００℃における反射
スペクトル（計算値）を示す。通常のダブルヘテロ構造
の発光ダイオードは０.３ｎｍ／℃の温度依存性を示す
から、−２５℃における発光波長λ0が７８０ｎｍであ
るとすると、１００℃では発光波長λ0＝８２０ｎｍと
なる。多層反射膜３の反射スペクトルのピーク波長λｐ
は発光波長λ0よりも長波長側にあるため、発光波長λ0
の付近では反射率ＲBは１よりも小さく、かつ、波長が
長くなるに従って反射率ＲBが増大する。この結果、温
度が上昇して発光波長λ0が長くなると、反射率ＲBが大
きくなる効果が得られる。図２（ａ）によれば、−２５
℃では発光波長λ0＝７８０ｎｍにおける反射率ＲB＝４
５％となり、図２（ｂ）によれば、１００℃では発光波
長λ0＝８２０ｎｍにおける反射率ＲB＝７５％となり、
温度が上昇するにつれて反射率ＲBが上昇している。
【００２１】図３は上記のような多層反射膜３を有する
発光ダイオード１を用いて光出力の温度依存性を測定し
た結果を示す図である。図３によれば、この発光ダイオ
ード１の光出力特性は−０.０７％／℃となっており、
光出力変動の小さな発光ダイオード１が実現されてい
る。
発光ダイオード１を用いて光出力の温度依存性を測定し
た結果を示す図である。図３によれば、この発光ダイオ
ード１の光出力特性は−０.０７％／℃となっており、
光出力変動の小さな発光ダイオード１が実現されてい
る。
【００２２】一方、多層反射膜３での反射率をＲB、素
子の光出射面における反射率をＲfとすると、発光ダイ
オード１の光出力は、 Ｋ＝［（１−Ｒf）（１＋ＲB）］／［２（１−Ｒf・ＲB）］ … に比例する。いま、Ｒf＝１０％は一定とし、−２５℃
においてＲB＝４５％とすると、式より Ｋ-25＝０.６８３ （−２５℃のとき） となり、１００℃においてＲB＝７５％とすると、式
より Ｋ100＝０.８５１ （１００℃のとき） となる。したがって、反射率上昇による光出力増加分
は、 ［（Ｋ100−Ｋ-25）／Ｋ-25］／（１００＋２５）＝０.００１９７ より、０.１９７％／℃となる。したがって、光出力特
性の上記実測値（−０.０７％／℃）は、反射率上昇に
よる光出力増加分０.１９７％／℃と、温度上昇による
活性層５の光出力減少分−０.２５％／℃との相殺され
た−０.０５３％／℃という理論上の値と良好な一致を
示している。
子の光出射面における反射率をＲfとすると、発光ダイ
オード１の光出力は、 Ｋ＝［（１−Ｒf）（１＋ＲB）］／［２（１−Ｒf・ＲB）］ … に比例する。いま、Ｒf＝１０％は一定とし、−２５℃
においてＲB＝４５％とすると、式より Ｋ-25＝０.６８３ （−２５℃のとき） となり、１００℃においてＲB＝７５％とすると、式
より Ｋ100＝０.８５１ （１００℃のとき） となる。したがって、反射率上昇による光出力増加分
は、 ［（Ｋ100−Ｋ-25）／Ｋ-25］／（１００＋２５）＝０.００１９７ より、０.１９７％／℃となる。したがって、光出力特
性の上記実測値（−０.０７％／℃）は、反射率上昇に
よる光出力増加分０.１９７％／℃と、温度上昇による
活性層５の光出力減少分−０.２５％／℃との相殺され
た−０.０５３％／℃という理論上の値と良好な一致を
示している。
【００２３】本発明の別な実施例としては、図１の発光
ダイオードと同じ構造を持つ発光ダイオードにおいて、
多層反射膜の構成を、８３０ｎｍ、８６０ｎｍ、８９０
ｎｍの３つの中心波長λｉ（ｉ＝１〜３）に対してＡｌ
Ａｓ層（４分の１波長膜）とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層（４
分の１波長膜）を各１０ペアづつ積層した構成とするこ
とができる。図４はこの多層反射膜の反射スペクトル
（計算値）を示す。この反射スペクトルでは、１００℃
における発光波長λ0＝８２０ｎｍ付近の反射率の方
が、−２５℃における発光波長λ0＝７８０ｎｍ付近の
反射率より高くなっているので、初めの実施例と同様、
周囲温度に対する光出力変動の小さな優れた発光ダイオ
ードを実現することができる。
ダイオードと同じ構造を持つ発光ダイオードにおいて、
多層反射膜の構成を、８３０ｎｍ、８６０ｎｍ、８９０
ｎｍの３つの中心波長λｉ（ｉ＝１〜３）に対してＡｌ
Ａｓ層（４分の１波長膜）とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層（４
分の１波長膜）を各１０ペアづつ積層した構成とするこ
とができる。図４はこの多層反射膜の反射スペクトル
（計算値）を示す。この反射スペクトルでは、１００℃
における発光波長λ0＝８２０ｎｍ付近の反射率の方
が、−２５℃における発光波長λ0＝７８０ｎｍ付近の
反射率より高くなっているので、初めの実施例と同様、
周囲温度に対する光出力変動の小さな優れた発光ダイオ
ードを実現することができる。
【００２４】本発明のさらに別な実施例としては、図１
の発光ダイオードと同じ構造を持つ発光ダイオードにお
いて、多層反射膜の構成を、中心波長λ1＝８８０ｎｍ
に対してＡｌＡｓ層（４分の１波長膜）とＡｌ0.3Ｇａ
0.7Ａｓ層（４分の１波長膜）を５ペア積層した構成と
することができる。図５はこの多層反射膜の反射スペク
トル（計算値）を示す。この反射スペクトルでは、１０
０℃における発光波長λ0＝８２０ｎｍ付近の反射率の
方が、−２５℃における発光波長λ0＝７８０ｎｍ付近
の反射率より高くなっており、なおかつ、多重反射によ
る反射スペクトルのリップルが生じていない。従って、
このような実施例においても、周囲温度に対する光出力
変動が小さく、光出力にリップルの生じない安定した発
光ダイオードを実現することができる。
の発光ダイオードと同じ構造を持つ発光ダイオードにお
いて、多層反射膜の構成を、中心波長λ1＝８８０ｎｍ
に対してＡｌＡｓ層（４分の１波長膜）とＡｌ0.3Ｇａ
0.7Ａｓ層（４分の１波長膜）を５ペア積層した構成と
することができる。図５はこの多層反射膜の反射スペク
トル（計算値）を示す。この反射スペクトルでは、１０
０℃における発光波長λ0＝８２０ｎｍ付近の反射率の
方が、−２５℃における発光波長λ0＝７８０ｎｍ付近
の反射率より高くなっており、なおかつ、多重反射によ
る反射スペクトルのリップルが生じていない。従って、
このような実施例においても、周囲温度に対する光出力
変動が小さく、光出力にリップルの生じない安定した発
光ダイオードを実現することができる。
【００２５】なお、上記実施例においては、発光ダイオ
ードの場合について説明したが、本発明は発光ダイオー
ドに限らず、面発光型の半導体レーザ素子などにも実施
することができる。また、電流狭窄構造の発光素子に限
るものでもない。さらに、下記のように本発明による半
導体発光素子は種々の光学装置に用いることができる。
ードの場合について説明したが、本発明は発光ダイオー
ドに限らず、面発光型の半導体レーザ素子などにも実施
することができる。また、電流狭窄構造の発光素子に限
るものでもない。さらに、下記のように本発明による半
導体発光素子は種々の光学装置に用いることができる。
【００２６】図６に示すものは本発明による半導体発光
素子を用いた光学検知装置の一部破断した側面図であ
る。これは光電スイッチ２１であって、本発明による発
光素子２２と受光素子２３を備え、発光素子２２から出
射された光は検出物体に当たり、検出物体で反射された
光は受光素子２３に取り込まれる。したがって、受光素
子２３に入射する光の有無によって検出物体の有無を判
別でき、検出物体を検出した時に接点をオンに切替える
ことができる。
素子を用いた光学検知装置の一部破断した側面図であ
る。これは光電スイッチ２１であって、本発明による発
光素子２２と受光素子２３を備え、発光素子２２から出
射された光は検出物体に当たり、検出物体で反射された
光は受光素子２３に取り込まれる。したがって、受光素
子２３に入射する光の有無によって検出物体の有無を判
別でき、検出物体を検出した時に接点をオンに切替える
ことができる。
【００２７】このような光電スイッチ２１において従来
の発光素子を用いていると、周囲温度の変化によって光
出力が変化し、受光素子の受光量が変化する。すると、
光電スイッチの検出距離が変化したり、検出安定動作範
囲が変化したりすることにより、光電スイッチの誤動作
等を招くことがあった。
の発光素子を用いていると、周囲温度の変化によって光
出力が変化し、受光素子の受光量が変化する。すると、
光電スイッチの検出距離が変化したり、検出安定動作範
囲が変化したりすることにより、光電スイッチの誤動作
等を招くことがあった。
【００２８】これに対し、このような光電スイッチ２１
において本発明による発光素子２２を用いれば、周囲温
度の変化に対する光出力変化が小さくなるので、検出距
離や検出安定動作範囲の変化を小さくでき、光電スイッ
チ２１の誤動作等を防止することができる。
において本発明による発光素子２２を用いれば、周囲温
度の変化に対する光出力変化が小さくなるので、検出距
離や検出安定動作範囲の変化を小さくでき、光電スイッ
チ２１の誤動作等を防止することができる。
【００２９】また、図７（ａ）は本発明による発光素子
を用いた光学的情報処理装置を示す斜視図である。これ
はバーコードリーダ３１であって、本発明に係る発光素
子３２、投光側集光レンズ３３、スキャナモータ３４に
よって回転させられる回転多面鏡３５、等速走査レンズ
３６、受光側集光レンズ３７、受光素子３８からなる。
しかして、発光素子３２から出た光ビームαは、投光側
集光レンズ３３を通り、回転多面鏡３５で反射し、等速
走査レンズ３６を通ってバーコード３９上に集光され
る。このとき、光ビームαは回転多面鏡３５の回転によ
ってバーコード３９上を走査され、同時に等速走査レン
ズ３６の働きによって光ビームαの走査はバーコード３
９上で等速化される。そして、バーコード３９で反射し
た反射光は、受光側集光レンズ３７により受光素子３８
上に集光され、受光素子３８で検知される。ここで、発
光素子３２から出射された光ビームαは、等速走査レン
ズ３６で等速化してスキャンされているため、横軸に時
間、縦軸に検知信号をとると、図７（ｂ）に示すように
バーコード３９に応じた信号４０が得られる。
を用いた光学的情報処理装置を示す斜視図である。これ
はバーコードリーダ３１であって、本発明に係る発光素
子３２、投光側集光レンズ３３、スキャナモータ３４に
よって回転させられる回転多面鏡３５、等速走査レンズ
３６、受光側集光レンズ３７、受光素子３８からなる。
しかして、発光素子３２から出た光ビームαは、投光側
集光レンズ３３を通り、回転多面鏡３５で反射し、等速
走査レンズ３６を通ってバーコード３９上に集光され
る。このとき、光ビームαは回転多面鏡３５の回転によ
ってバーコード３９上を走査され、同時に等速走査レン
ズ３６の働きによって光ビームαの走査はバーコード３
９上で等速化される。そして、バーコード３９で反射し
た反射光は、受光側集光レンズ３７により受光素子３８
上に集光され、受光素子３８で検知される。ここで、発
光素子３２から出射された光ビームαは、等速走査レン
ズ３６で等速化してスキャンされているため、横軸に時
間、縦軸に検知信号をとると、図７（ｂ）に示すように
バーコード３９に応じた信号４０が得られる。
【００３０】このようなバーコードリーダ３１において
は、発光素子３２は一般的に半導体レーザ素子が用いら
れているが、半導体レーザ素子の人体への危険性のため
発光ダイオードを用いたバーコードリーダが望まれてい
る。
は、発光素子３２は一般的に半導体レーザ素子が用いら
れているが、半導体レーザ素子の人体への危険性のため
発光ダイオードを用いたバーコードリーダが望まれてい
る。
【００３１】本発明の半導体発光素子３２では、発光ダ
イオードである場合にも、発光径を１０μｍ以下に微小
発光径化できるため、バーコード３９上でのビーム径を
バーコード３９の最小線幅以下（０.２ｍｍ弱）まで絞
ることができ、発光ダイオードからの出射光を用いてバ
ーコード３９を読みとらせることができる。しかも、周
囲温度の変化に対して光出力の変動が小さいので、誤動
作等の恐れもなく、発光ダイオードを用いたバーコード
リーダ３１を実現することができる。
イオードである場合にも、発光径を１０μｍ以下に微小
発光径化できるため、バーコード３９上でのビーム径を
バーコード３９の最小線幅以下（０.２ｍｍ弱）まで絞
ることができ、発光ダイオードからの出射光を用いてバ
ーコード３９を読みとらせることができる。しかも、周
囲温度の変化に対して光出力の変動が小さいので、誤動
作等の恐れもなく、発光ダイオードを用いたバーコード
リーダ３１を実現することができる。
【００３２】また、図８は本発明による半導体発光素子
を用いた別な光学的情報処理装置を示す斜視図である。
これはＬＥＤプリンタ４１であって、本発明による発光
素子４２、投光側コリメータレンズ４３、スキャナモー
タ４４によって回転させられる回転多面鏡４５、集光レ
ンズ４６、感光ドラム４７等からなっている。なお、４
８はスキャナコントローラ、４９はチャージャ、５０は
水平同期用のセンサである。しかして、発光素子４２か
ら出射された光ビームαは、投光側コリメータレンズ４
３を通ってコリメート化され、回転多面鏡４５で反射
し、集光レンズ４６で感光ドラム４７上に集光され、回
転多面鏡４５の回転によって感光ドラム４７の表面を走
査され、感光ドラム４７の表面に潜像が形成される。
を用いた別な光学的情報処理装置を示す斜視図である。
これはＬＥＤプリンタ４１であって、本発明による発光
素子４２、投光側コリメータレンズ４３、スキャナモー
タ４４によって回転させられる回転多面鏡４５、集光レ
ンズ４６、感光ドラム４７等からなっている。なお、４
８はスキャナコントローラ、４９はチャージャ、５０は
水平同期用のセンサである。しかして、発光素子４２か
ら出射された光ビームαは、投光側コリメータレンズ４
３を通ってコリメート化され、回転多面鏡４５で反射
し、集光レンズ４６で感光ドラム４７上に集光され、回
転多面鏡４５の回転によって感光ドラム４７の表面を走
査され、感光ドラム４７の表面に潜像が形成される。
【００３３】この種のプリンタにおいては、現在のとこ
ろ半導体レーザ素子から出射されたレーザビームが用い
られているが、ここでも半導体レーザ素子に代えて発光
ダイオードを用いることが望まれている。しかし、従来
の発光ダイオードに置き換えると、発光ダイオードでは
光出力を一定に保つＡＰＣ回路がないため、周囲温度の
変化によって光出力が変化し、印字品質や濃さのバラツ
キや変動等の問題が生じる。
ろ半導体レーザ素子から出射されたレーザビームが用い
られているが、ここでも半導体レーザ素子に代えて発光
ダイオードを用いることが望まれている。しかし、従来
の発光ダイオードに置き換えると、発光ダイオードでは
光出力を一定に保つＡＰＣ回路がないため、周囲温度の
変化によって光出力が変化し、印字品質や濃さのバラツ
キや変動等の問題が生じる。
【００３４】しかしながら、本発明による発光素子４２
においては、周囲温度が変化しても光出力変動が少ない
ので、本発明による発光ダイオードを用いれば、印字品
質や濃さ等のばらつきをなくすことができる。
においては、周囲温度が変化しても光出力変動が少ない
ので、本発明による発光ダイオードを用いれば、印字品
質や濃さ等のばらつきをなくすことができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、周囲温度が上昇して
も、活性層の発光効率の低下による光出力の低下と反射
率の上昇による光出力の上昇とが打ち消し合い、周囲温
度に対して光出力変動の小さな発光素子を得ることがで
きる。したがって、ＡＰＣ回路等を用いることなく、周
囲温度の変化に対して安定した面発光型の発光素子を作
製することができる。
も、活性層の発光効率の低下による光出力の低下と反射
率の上昇による光出力の上昇とが打ち消し合い、周囲温
度に対して光出力変動の小さな発光素子を得ることがで
きる。したがって、ＡＰＣ回路等を用いることなく、周
囲温度の変化に対して安定した面発光型の発光素子を作
製することができる。
【００３６】さらに、多層反射膜の層数を１０層以下と
することにより、多層反射膜の反射スペクトルのリップ
ルをなくすことができ、周囲温度に対する光出力変動を
小さくし、かつ、安定させることができる。
することにより、多層反射膜の反射スペクトルのリップ
ルをなくすことができ、周囲温度に対する光出力変動を
小さくし、かつ、安定させることができる。
【００３７】また、本発明の半導体発光素子を光学検知
装置や光学的情報処理装置に用いれば、温度変化による
光出力の変動が小さくなるので、動作や特性が安定し、
誤動作等の恐れがなくなる。
装置や光学的情報処理装置に用いれば、温度変化による
光出力の変動が小さくなるので、動作や特性が安定し、
誤動作等の恐れがなくなる。
【図１】本発明の一実施例による発光ダイオードの構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の多層反射膜の−
２５℃及び１００℃における反射スペクトルを示す図で
ある。
２５℃及び１００℃における反射スペクトルを示す図で
ある。
【図３】同上の発光ダイオードにおける光出力の温度依
存性を示す図である。
存性を示す図である。
【図４】本発明の別な実施例における反射スペクトルを
示す図である。
示す図である。
【図５】本発明のさらに別な実施例における反射スペク
トルを示す図である。
トルを示す図である。
【図６】本発明による光電スイッチを示す一部破断した
側面図である。
側面図である。
【図７】（ａ）は本発明によるバーコードリーダを示す
斜視図、（ｂ）はその検知信号を示す図である。
斜視図、（ｂ）はその検知信号を示す図である。
【図８】本発明によるＬＥＤプリンタを示す斜視図であ
る。
る。
【図９】従来例による発光ダイオードの構造を示す断面
図である。
図である。
２ ｎ−ＧａＡｓ基板 ３ ｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ／ＡｌyＧａ1-yＡｓ多層反射
膜 ５ ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層 ７ ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層 ９ 電流通路領域
膜 ５ ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層 ７ ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層 ９ 電流通路領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18 // Ｂ４１Ｊ 2/44
Claims (6)
- 【請求項１】 基板の上方に多層反射膜が形成され、該
多層反射膜の上方に活性層が形成され、該活性層の上方
から光を出射する半導体発光素子において、 上記多層反射膜を構成する各層が、それぞれ異なる膜厚
の層によって構成されており、 上記多層反射膜の反射スペクトルのピーク波長が、活性
層における発光波長の中心波長よりも大きくなっている
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 上記多層反射膜を構成する各層の膜厚が
徐々に変化していることを特徴とする請求項１に記載の
半導体発光素子。 - 【請求項３】 上記多層反射膜の層数を１０層以下とし
たことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光
素子。 - 【請求項４】 上記活性層の上方に電流狭窄構造が形成
されていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載
の半導体発光素子。 - 【請求項５】 請求項１，２，３又は４に記載の半導体
発光素子を備えた光学検知装置。 - 【請求項６】 請求項１，２，３又は４に記載の半導体
発光素子を備えた光学的情報処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18307592A JPH065916A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18307592A JPH065916A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065916A true JPH065916A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=16129322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18307592A Pending JPH065916A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065916A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6822272B2 (en) | 2001-07-09 | 2004-11-23 | Nichia Corporation | Multilayered reflective membrane and gallium nitride-based light emitting element |
| KR100550513B1 (ko) * | 2001-09-05 | 2006-02-13 | 히다찌 케이블 리미티드 | 발광 소자 및 이의 제조 방법 |
| US7402838B2 (en) | 1998-03-12 | 2008-07-22 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7439533B2 (en) | 2005-11-16 | 2008-10-21 | Seiko Epson Corporation | Optical module and optical communication device |
| JP2009164423A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Nichia Corp | 発光素子 |
| USRE42008E1 (en) | 1999-06-07 | 2010-12-28 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| JP2011009524A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子及び発光素子の製造方法 |
| JP2018170524A (ja) * | 2010-12-24 | 2018-11-01 | ソウル バイオシス カンパニー リミテッドＳｅｏｕｌ Ｖｉｏｓｙｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 発光ダイオードパッケージ |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP18307592A patent/JPH065916A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| USRE42008E1 (en) | 1999-06-07 | 2010-12-28 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| USRE45672E1 (en) | 1999-06-07 | 2015-09-22 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US6822272B2 (en) | 2001-07-09 | 2004-11-23 | Nichia Corporation | Multilayered reflective membrane and gallium nitride-based light emitting element |
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| US7439533B2 (en) | 2005-11-16 | 2008-10-21 | Seiko Epson Corporation | Optical module and optical communication device |
| JP2009164423A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Nichia Corp | 発光素子 |
| JP2011009524A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子及び発光素子の製造方法 |
| JP2018170524A (ja) * | 2010-12-24 | 2018-11-01 | ソウル バイオシス カンパニー リミテッドＳｅｏｕｌ Ｖｉｏｓｙｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 発光ダイオードパッケージ |
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