JPH0697502A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH0697502A JPH0697502A JP26664592A JP26664592A JPH0697502A JP H0697502 A JPH0697502 A JP H0697502A JP 26664592 A JP26664592 A JP 26664592A JP 26664592 A JP26664592 A JP 26664592A JP H0697502 A JPH0697502 A JP H0697502A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- layer
- type
- semiconductor light
- clad layer
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速応答と高輝度の発光出力が得られる半導
体発光素子を提供する。 【構成】 ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓバッフ
ァ層２、ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓクラッド層３、ｐ型
ＧａＡｓ活性層４、ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ低濃度ク
ラッド層５、ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ高濃度クラッド
層６を有機金属気相成長法にて順次積層し、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１の全面とｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ高濃度クラ
ッド層６の略中央位置にそれぞれ電極を取り付けること
により、発光ダイオード素子として使用することができ
る。
体発光素子を提供する。 【構成】 ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓバッフ
ァ層２、ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓクラッド層３、ｐ型
ＧａＡｓ活性層４、ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ低濃度ク
ラッド層５、ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ高濃度クラッド
層６を有機金属気相成長法にて順次積層し、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１の全面とｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ高濃度クラ
ッド層６の略中央位置にそれぞれ電極を取り付けること
により、発光ダイオード素子として使用することができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子に係
り、特に、空間光通信に好適な面発光型半導体発光素子
に関するものである。
り、特に、空間光通信に好適な面発光型半導体発光素子
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ダブルへテロ構造の面発光型
半導体発光素子は、表示用素子、光通信用素子として広
く用いられている。そして、半導体発光素子を表示用素
子として使用する場合には、高輝度であることが必要と
なるので、クラッド層を厚くして、電流の流れる部分を
広げることにより、活性層での発光面積を大きくして、
発光出力を増加させるようにしている。
半導体発光素子は、表示用素子、光通信用素子として広
く用いられている。そして、半導体発光素子を表示用素
子として使用する場合には、高輝度であることが必要と
なるので、クラッド層を厚くして、電流の流れる部分を
広げることにより、活性層での発光面積を大きくして、
発光出力を増加させるようにしている。
【０００３】また、光通信用素子として使用する場合に
は、高速応答と光ファイバとの結合損失の少ないことが
必要となる。一般に、活性層を薄くしたり、電気伝導度
を高くすることにより、高速応答を可能にすることがで
きる。しかし、発光ダイオードは、発光強度と応答速度
との間にトレードオフの関係があり、応答速度を早くす
ると発光強度が減少するので、活性層の厚さや電気伝導
度は目的に合わせて適正値にしている。そして、光通信
用素子では、クラッド層と活性層とを薄くして発光面積
を集中化させると共に高速応答を可能にし、光ファイバ
の細いコア内に光を効率良く出力するようにしている。
は、高速応答と光ファイバとの結合損失の少ないことが
必要となる。一般に、活性層を薄くしたり、電気伝導度
を高くすることにより、高速応答を可能にすることがで
きる。しかし、発光ダイオードは、発光強度と応答速度
との間にトレードオフの関係があり、応答速度を早くす
ると発光強度が減少するので、活性層の厚さや電気伝導
度は目的に合わせて適正値にしている。そして、光通信
用素子では、クラッド層と活性層とを薄くして発光面積
を集中化させると共に高速応答を可能にし、光ファイバ
の細いコア内に光を効率良く出力するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、光通信の一形態
として、光ファイバを使用しない空間光伝送が考えられ
ている。そして、この空間光伝送用の発光素子として使
用する面発光型半導体発光素子には、高輝度であること
と高速応答可能なことが要求されている。ところが、表
示用素子などの高輝度を有する半導体発光素子は、液相
成長法にて製造しているが、この方法では、各結晶層を
薄く成長させるように制御することができず、発光層の
薄膜化や電気伝導度の適正化が困難であった。
として、光ファイバを使用しない空間光伝送が考えられ
ている。そして、この空間光伝送用の発光素子として使
用する面発光型半導体発光素子には、高輝度であること
と高速応答可能なことが要求されている。ところが、表
示用素子などの高輝度を有する半導体発光素子は、液相
成長法にて製造しているが、この方法では、各結晶層を
薄く成長させるように制御することができず、発光層の
薄膜化や電気伝導度の適正化が困難であった。
【０００５】また、近年では、有機金属気相成長法や分
子線エピタキシー法による結晶成長が行われている。し
かし、これらの方法は、結晶層を薄く成長させるように
制御することができるので、発光層の薄膜化や電気伝導
度の適正化を行うことはできるが、クラッド層を厚膜化
することは困難であった。そのため、電流の流れが広が
らず、発光領域を広くして高輝度の発光出力の得られる
半導体発光素子を製造することができなかった。そこで
本発明は、クラッド層が薄くても高輝度の出力が得られ
る半導体発光素子を提供することを目的とする。
子線エピタキシー法による結晶成長が行われている。し
かし、これらの方法は、結晶層を薄く成長させるように
制御することができるので、発光層の薄膜化や電気伝導
度の適正化を行うことはできるが、クラッド層を厚膜化
することは困難であった。そのため、電流の流れが広が
らず、発光領域を広くして高輝度の発光出力の得られる
半導体発光素子を製造することができなかった。そこで
本発明は、クラッド層が薄くても高輝度の出力が得られ
る半導体発光素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、発光層をこの発光層よりも禁制帯幅が広
くかつ互いに伝導型の異なる結晶層にて挟むように接合
してなるダブルへテロ構造を有し、基板面と反対側から
光を出力する半導体発光素子において、前記結晶層のう
ち少なくとも一方の結晶層は、電気伝導度の低い発光層
側の第１の結晶層と電気伝導度の高い外側の第２の結晶
層との二つの結晶層とで構成されていることを特徴とす
る半導体発光素子を提供しようとするものである。
の手段として、発光層をこの発光層よりも禁制帯幅が広
くかつ互いに伝導型の異なる結晶層にて挟むように接合
してなるダブルへテロ構造を有し、基板面と反対側から
光を出力する半導体発光素子において、前記結晶層のう
ち少なくとも一方の結晶層は、電気伝導度の低い発光層
側の第１の結晶層と電気伝導度の高い外側の第２の結晶
層との二つの結晶層とで構成されていることを特徴とす
る半導体発光素子を提供しようとするものである。
【０００７】
【作用】面発光型半導体発光素子は、発光面に設ける電
極を大きくすると発光面積が減少するので、この電極を
大きくすることができない。このため電流が発光層の一
部分しか流れず発光効率が悪くなる。従来では、発光面
側のクラッド層を厚くすることにより電流を広げて発光
層の広い部分で発光させて高輝度を得るようにしていた
が、有機金属気相成長法や分子線エピタキシー法による
結晶成長ではクラッド層を厚くすることができないの
で、抵抗の低い高濃度層を設けて電流が広がるようにし
た。また、発光層と接する面は不純物が高濃度であると
発光層との界面の結晶質が悪くなって発光効率が落ちる
ので、発光層側は抵抗の高い低濃度層として発光効率を
高めるようにした。
極を大きくすると発光面積が減少するので、この電極を
大きくすることができない。このため電流が発光層の一
部分しか流れず発光効率が悪くなる。従来では、発光面
側のクラッド層を厚くすることにより電流を広げて発光
層の広い部分で発光させて高輝度を得るようにしていた
が、有機金属気相成長法や分子線エピタキシー法による
結晶成長ではクラッド層を厚くすることができないの
で、抵抗の低い高濃度層を設けて電流が広がるようにし
た。また、発光層と接する面は不純物が高濃度であると
発光層との界面の結晶質が悪くなって発光効率が落ちる
ので、発光層側は抵抗の高い低濃度層として発光効率を
高めるようにした。
【０００８】
【実施例】本発明の半導体発光素子の一実施例を図１と
共に説明する。同図に示すダブルへテロ構造の面発光型
半導体発光素子（発光ダイオード素子）は、シリコン
（Ｓｉ）を添加したキャリヤ濃度が２〜４×１０18ｃｍ
-3であるｎ型ＧａＡｓ基板１上にセレン（Ｓｅ）を添加
したキャリヤ濃度が１×１０18ｃｍ-3で厚さ０．５μｍ
のｎ型ＧａＡｓバッファ層２、キャリヤ濃度が１×１０
17ｃｍ-3で厚さ５μｍのｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓクラ
ッド層３、亜鉛（Ｚｎ）を添加したキャリヤ濃度が４×
１０17ｃｍ-3で厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＡｓ活性層
４、キャリヤ濃度が４×１０17ｃｍ-3で厚さ２０μｍの
ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ低濃度クラッド層５、キャリ
ヤ濃度が２×１０18ｃｍ-3で厚さ１μｍのｐ型Ａｌ0.45
Ｇａ0.55Ａｓ高濃度クラッド層６を有機金属気相成長法
にて順次積層したものである。そして、ｎ型ＧａＡｓ基
板１の全面とｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ高濃度クラッド
層６の略中央位置にそれぞれ電極を取り付けることによ
り、発光ダイオード素子として使用することができる。
共に説明する。同図に示すダブルへテロ構造の面発光型
半導体発光素子（発光ダイオード素子）は、シリコン
（Ｓｉ）を添加したキャリヤ濃度が２〜４×１０18ｃｍ
-3であるｎ型ＧａＡｓ基板１上にセレン（Ｓｅ）を添加
したキャリヤ濃度が１×１０18ｃｍ-3で厚さ０．５μｍ
のｎ型ＧａＡｓバッファ層２、キャリヤ濃度が１×１０
17ｃｍ-3で厚さ５μｍのｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓクラ
ッド層３、亜鉛（Ｚｎ）を添加したキャリヤ濃度が４×
１０17ｃｍ-3で厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＡｓ活性層
４、キャリヤ濃度が４×１０17ｃｍ-3で厚さ２０μｍの
ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ低濃度クラッド層５、キャリ
ヤ濃度が２×１０18ｃｍ-3で厚さ１μｍのｐ型Ａｌ0.45
Ｇａ0.55Ａｓ高濃度クラッド層６を有機金属気相成長法
にて順次積層したものである。そして、ｎ型ＧａＡｓ基
板１の全面とｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ高濃度クラッド
層６の略中央位置にそれぞれ電極を取り付けることによ
り、発光ダイオード素子として使用することができる。
【０００９】この様な発光ダイオード素子に電流量５０
ｍＡの電流を供給したときのｐ型ＧａＡｓ活性層４にて
発光する光の発光出力を測定すると２．１ｍＷとなっ
た。
ｍＡの電流を供給したときのｐ型ＧａＡｓ活性層４にて
発光する光の発光出力を測定すると２．１ｍＷとなっ
た。
【００１０】また、比較例として図２に示す様な実施例
と同様のｎ型ＧａＡｓ基板１、ｎ型ＧａＡｓバッファ層
２、ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓクラッド層３、ｐ型Ｇａ
Ａｓ活性層４、及びｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ低濃度ク
ラッド層５のみを積層した発光ダイオード素子を製造
し、この発光ダイオード素子に電流量５０ｍＡの電流を
供給すると、発光出力は１．６ｍＷとなった。その結
果、本発明のものは、ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ高濃度
クラッド層６を設けていない比較例のものより約１．３
倍の発光出力を得ることができた。
と同様のｎ型ＧａＡｓ基板１、ｎ型ＧａＡｓバッファ層
２、ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓクラッド層３、ｐ型Ｇａ
Ａｓ活性層４、及びｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ低濃度ク
ラッド層５のみを積層した発光ダイオード素子を製造
し、この発光ダイオード素子に電流量５０ｍＡの電流を
供給すると、発光出力は１．６ｍＷとなった。その結
果、本発明のものは、ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ高濃度
クラッド層６を設けていない比較例のものより約１．３
倍の発光出力を得ることができた。
【００１１】
【発明の効果】本発明の半導体発光素子は、発光層を挟
むように接合してなる結晶層のうち少なくとも一方の結
晶層は、電気伝導度の低い発光層側の第１の結晶層と電
気伝導度の高い外側の第２の結晶層との二つの結晶層と
で構成されているので、各結晶層を薄くして、高速応答
を可能にした状態においても、素子内を流れる電流を広
げて広い発光領域を得ることができ、高輝度の出力を得
ることができるという効果がある。
むように接合してなる結晶層のうち少なくとも一方の結
晶層は、電気伝導度の低い発光層側の第１の結晶層と電
気伝導度の高い外側の第２の結晶層との二つの結晶層と
で構成されているので、各結晶層を薄くして、高速応答
を可能にした状態においても、素子内を流れる電流を広
げて広い発光領域を得ることができ、高輝度の出力を得
ることができるという効果がある。
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施例を示す構成
図である。
図である。
【図２】比較例を示す構成図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 ３ ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓクラッド層 ４ ｐ型ＧａＡｓ活性層（発光層） ５ ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ低濃度クラッド層（第１
の結晶層） ６ ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ高濃度クラッド層（第２
の結晶層）
の結晶層） ６ ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ高濃度クラッド層（第２
の結晶層）
Claims (1)
- 【請求項１】発光層をこの発光層よりも禁制帯幅が広く
かつ互いに伝導型の異なる結晶層にて挟むように接合し
てなるダブルへテロ構造を有し、基板面と反対側から光
を出力する半導体発光素子において、 前記結晶層のうち少なくとも一方の結晶層は、電気伝導
度の低い発光層側の第１の結晶層と電気伝導度の高い外
側の第２の結晶層との二つの結晶層とで構成されている
ことを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26664592A JPH0697502A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26664592A JPH0697502A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697502A true JPH0697502A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17433711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26664592A Pending JPH0697502A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697502A (ja) |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP26664592A patent/JPH0697502A/ja active Pending
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