JPH08236807A - Semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting element array chip - Google Patents
Semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting element array chipInfo
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- JPH08236807A JPH08236807A JP3685295A JP3685295A JPH08236807A JP H08236807 A JPH08236807 A JP H08236807A JP 3685295 A JP3685295 A JP 3685295A JP 3685295 A JP3685295 A JP 3685295A JP H08236807 A JPH08236807 A JP H08236807A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光通信装置、光情報処理
装置等に用いられる半導体発光素子及び半導体発光素子
アレイチップに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting element and a semiconductor light emitting element array chip used in an optical communication device, an optical information processing device and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に半導体発光素子は、電流注入型の
デバイスであり、電流注入によって自己発熱して温度が
上昇してしまう。また、半導体発光素子は、自己発熱や
周囲の熱源による加熱で動作温度が上昇すると、発光強
度が低下するという特性を有する。しかし、このように
半導体発光素子からの光出力が動作温度により変動する
ことは、実用上大きな問題である。2. Description of the Related Art Generally, a semiconductor light emitting element is a current injection type device, and self-heating due to current injection causes a temperature rise. Further, the semiconductor light emitting element has a characteristic that the emission intensity decreases when the operating temperature rises due to self-heating or heating by a surrounding heat source. However, the fact that the light output from the semiconductor light emitting element fluctuates depending on the operating temperature in this manner is a serious problem in practical use.
【0003】この問題を解決する方法としては、厳密な
半導体発光素子からの光出力の制御が必要である場合に
は、一般に、半導体発光素子の光出力をモニター素子で
モニタして半導体発光素子の光出力が一定の出力となる
ようにAPC(オートパワーコントロール)回路を設け
ることにより、半導体発光素子からの光出力を温度変化
に対して一定にしている。As a method for solving this problem, when it is necessary to strictly control the light output from the semiconductor light emitting element, generally, the light output of the semiconductor light emitting element is monitored by a monitor element to detect the semiconductor light emitting element. By providing an APC (auto power control) circuit so that the light output becomes a constant output, the light output from the semiconductor light emitting element is made constant with respect to the temperature change.
【0004】しかし、このAPC回路では、モニター素
子やその他の回路を設けるので、装置が複雑になった
り、コストがかかったりするという問題がある。さら
に、アレイ状半導体発光素子では、ビット毎の光出力制
御が必要であるので、かなりの手間がかかるという問題
がある。このため、半導体発光素子自身の光出力の温度
による変動を低減させることが望まれている。However, in this APC circuit, since the monitor element and other circuits are provided, there are problems that the device becomes complicated and the cost is increased. Further, in the array-shaped semiconductor light emitting device, since it is necessary to control the light output for each bit, there is a problem that it takes a lot of time and effort. Therefore, it is desired to reduce the fluctuation of the light output of the semiconductor light emitting element itself due to the temperature.
【0005】半導体発光素子単体において、光出力の温
度による変動を低減させる方法としては、一般に、注入
キャリアのオーバーフローを低減するためにヘテロ障壁
を高くする方法、つまり、ダブルヘテロ接合においてバ
ンドギャップ差を大きくとること、クラッド層のキャリ
ア濃度を高くすること等を行って光出力の温度による変
動を低減する方法が用いられている。しかし、このよう
な方法だけでは、十分であるとは言えない。In a single semiconductor light emitting device, as a method of reducing the fluctuation of the optical output due to temperature, generally, a method of increasing the hetero barrier in order to reduce the overflow of injected carriers, that is, a band gap difference in a double hetero junction is used. A method of reducing the fluctuation of the optical output due to temperature by using a large value or increasing the carrier concentration of the cladding layer is used. However, such a method alone is not sufficient.
【0006】そこで、光出力の温度による変動を非常に
小さくするために、活性層の禁制帯幅を変化させるとと
もに活性層の禁制帯幅が相対的に狭い領域に非発光中心
となる不純物をドープした構造の半導体発光素子が提案
されている(特公平5ー77310号公報参照)。この
半導体発光素子では、活性層に注入されたキャリアは低
温では禁制帯幅が相対的に狭い領域に多く存在し、温度
が上昇するとキャリアのエネルギー分布の範囲が広が
る。つまり、一般に発光効率の高い状態である低温では
非発光中心の影響を大きく受けるが、発光効率が低下す
る高温では非発光中心の影響は小さくなる。このため、
見かけ上の光出力の温度による変動を小さくできる。Therefore, in order to make the fluctuation of the light output with temperature extremely small, the band gap of the active layer is changed and the region where the band gap of the active layer is relatively narrow is doped with impurities serving as non-radiative centers. A semiconductor light emitting device having such a structure has been proposed (see Japanese Patent Publication No. 5-77310). In this semiconductor light emitting device, the carriers injected into the active layer are often present in a region where the forbidden band width is relatively narrow at low temperatures, and the range of carrier energy distribution widens as the temperature rises. That is, in general, the influence of the non-emission center is greatly affected at a low temperature where the emission efficiency is high, but the influence of the non-emission center is reduced at a high temperature where the emission efficiency is reduced. For this reason,
It is possible to reduce the fluctuation of the apparent light output due to the temperature.
【0007】また、信頼性などに影響を与えないように
するため光の取り出し方に工夫をした構造の半導体発光
素子が提案されている。例えば、特開平4ー13227
4号公報には、発光層に対して光取り出し部とは反対と
なる位置に、発光層から放射される光の強度及びスペク
トルの温度による変化を補償する波長依存性を有する反
射器を有する発光ダイオードが記載されている。この発
光ダイオードでは、発光層は発光する光の強度及びスペ
クトルが温度に依存して変化する特性を有する。一方、
反射器は、発光層から放射される光の強度及びスペクト
ルの温度による変化を補償する波長依存性を有する。つ
まり、例えば、動作温度の上昇によって発光強度が低下
し、且つ、発光層から放射される光の中心波長が長波長
側に移動する特性を有する場合、反射器は発光層から放
射される光の中心波長よりも長波長側で高い反射率とな
る発光波長依存性を有する。Further, a semiconductor light emitting device having a structure in which a light extraction method is devised so as not to affect reliability and the like has been proposed. For example, JP-A-4-13227
JP-A No. 4 (1994) discloses light emission having a reflector having a wavelength dependence for compensating for changes in intensity and spectrum of light emitted from the light emitting layer with respect to the light emitting layer at a position opposite to the light extraction portion. Diodes are listed. In this light emitting diode, the light emitting layer has characteristics that the intensity and spectrum of emitted light change depending on temperature. on the other hand,
The reflector has a wavelength dependence that compensates for changes in the intensity and spectrum of the light emitted from the light emitting layer with temperature. That is, for example, when the emission intensity decreases due to an increase in operating temperature and the center wavelength of the light emitted from the light emitting layer moves to the long wavelength side, the reflector has a characteristic of the light emitted from the light emitting layer. It has an emission wavelength dependency that has a high reflectance on the long wavelength side with respect to the central wavelength.
【0008】また、実開昭61ー1858号公報には、
面発光型のデバイスと端面発光型のデバイスの両方に応
用できる例として、発光素子の発する光をレンズ系を通
して出射させ、そのレンズ系に透過率が透過光の波長が
長くなるほど増大する光学フィルタを設けた発光ダイオ
ード光源が記載されている。この発光ダイオード光源で
は、見かけ上の光出力の温度による変動を小さくでき
る。また、光学フィルタは発光素子とは独立に形成され
ていて実装時に組み立てるものであり、発光素子は面発
光型、端面発光型のいずれでもかまわない。Further, Japanese Utility Model Publication No. 61-1858 discloses that
As an example that can be applied to both surface emitting type devices and edge emitting type devices, an optical filter that emits light emitted from a light emitting element through a lens system and the transmittance increases as the wavelength of transmitted light increases The provided light emitting diode light source is described. With this light emitting diode light source, it is possible to reduce the apparent variation in light output due to temperature. The optical filter is formed independently of the light emitting element and is assembled at the time of mounting, and the light emitting element may be either a surface emitting type or an edge emitting type.
【0009】また、特開平5ー283735号公報に
は、モノリシックに光学フィルタを設け、光出力の温度
による変動を小さくした発光素子が記載されている。図
10はその発光素子の1例を示す。p型不純物が拡散さ
れたp型半導体層11がn型半導体層12上に形成さ
れ、p型半導体層11の上面にp側電極13が設けられ
てp型半導体層11の上にSiNx膜14が形成され、
n型半導体層12の下にn側電極15が設けられて発光
素子が構成される。更に、SiNx膜14の上に屈折率
が違うTiO2の膜16とSiO2の膜17とが交互に計
20層積層され、これらにより光学フィルタ18が構成
される。この発光素子では、高温になると、発光波長が
長波長側にシフトするので、光学フィルタ18の透過率
が透過光の波長が長くなるほど増大するようにTiO2
の膜16とSiO2の膜17の厚さを形成すれば見かけ
上の光出力の温度による変動を小さくできる。Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-283735 discloses a light emitting element in which an optical filter is provided monolithically to reduce fluctuations in light output due to temperature. FIG. 10 shows an example of the light emitting element. A p-type semiconductor layer 11 in which p-type impurities are diffused is formed on the n-type semiconductor layer 12, a p-side electrode 13 is provided on the upper surface of the p-type semiconductor layer 11, and the SiNx film 14 is provided on the p-type semiconductor layer 11. Is formed,
An n-side electrode 15 is provided below the n-type semiconductor layer 12 to form a light emitting element. Further, a total of 20 layers of TiO 2 films 16 and SiO 2 films 17 having different refractive indexes are alternately laminated on the SiNx film 14 to form an optical filter 18. In this light emitting device, at a high temperature, the emission wavelength shifts to the long wavelength side, TiO 2 as the transmittance of the optical filter 18 is increased as the wavelength of the transmitted light becomes longer
By forming the film 16 and the SiO 2 film 17 in thickness, the apparent fluctuation of the optical output due to the temperature can be reduced.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上記特公平5ー773
10号公報記載の半導体発光素子では、活性層に非発光
中心となる不純物をドープした構造であるので、その非
発光中心が元になって通電による結晶欠陥の増殖が進み
易くなり、光量劣化を引き起こす原因となる。このた
め、デバイスの寿命が短く、信頼性に乏しいという問題
がある。また、上記実開昭61ー1858号公報記載の
発光ダイオード光源では、光学フィルタは発光素子と独
立に形成されていて実装時に組み立てるものであるの
で、部品点数が増えることになり、好ましくない。更
に、モノリシック集積素子のような同一チップ上で光を
やりとりするような構造のデバイスに応用するのはむず
かしい。[Problems to be Solved by the Invention] Japanese Patent Publication No. 5-773
In the semiconductor light emitting device described in Japanese Patent Publication No. 10, since the active layer has a structure in which an impurity serving as a non-emission center is doped, crystal defects easily grow due to energization due to the non-emission center, and deterioration of light quantity is caused. Cause to cause. Therefore, there is a problem that the life of the device is short and the reliability is poor. Further, in the light emitting diode light source described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-1858, the optical filter is formed independently of the light emitting element and is assembled at the time of mounting, which increases the number of parts, which is not preferable. Further, it is difficult to apply to a device having a structure in which light is exchanged on the same chip such as a monolithic integrated device.
【0011】上記特開平5ー283735号公報記載の
発光素子では、光学フィルタ18の材料として誘電体多
層膜を用いているので、光学フィルタ18は半導体層の
外側にしか形成できず、電極は誘電体多層膜の上には形
成できないから多様なデバイスに応用することができな
い。また、屈折率が違う複数の薄膜16,17を交互に
積層した光学フィルタ18の波長対透過率特性曲線は、
各層の膜厚、屈折率に非常に敏感である。ところが、現
在の技術では、化合物半導体の上にTiO2の膜、Si
O2の膜、Al2O3の膜等を用いた誘電体多層膜を狙い
通りの厚さに、しかもウェハー面内で均一に再現性良く
形成することは非常に難しいので、ばらつきが大きく、
歩留まりが低いという欠点がある。In the light emitting device described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-283735, since the dielectric multilayer film is used as the material of the optical filter 18, the optical filter 18 can be formed only on the outer side of the semiconductor layer, and the electrodes are dielectric. Since it cannot be formed on the body multilayer film, it cannot be applied to various devices. Further, the wavelength-transmittance characteristic curve of the optical filter 18 in which a plurality of thin films 16 and 17 having different refractive indexes are alternately laminated is
It is very sensitive to the film thickness and refractive index of each layer. However, with the current technology, a TiO 2 film, Si,
Since it is very difficult to form a dielectric multilayer film using an O 2 film, an Al 2 O 3 film, etc., with a desired thickness and evenly and reproducibly within the wafer surface, there are large variations.
It has the disadvantage of low yield.
【0012】また、上記特開平4ー132274号公報
記載の発光ダイオードでは、活性層で発生した光は活性
層自身で吸収してしまうので、面発光型のデバイスには
応用可能であるが、共振器長(素子長)の長い端面発光
型のデバイスでは効果が小さいという問題がある。本発
明は、デバイスの材料及び構造によらず、面発光型及び
端面発光型を問わず、デバイスの寿命が短く信頼性に乏
しいという問題を発生することなく、発光素子単体や発
光素子アレイチップ単体での光出力の温度による変動を
小さくすることができ、更に高歩留まりで得ることがで
きる半導体発光素子及び半導体発光素子アレイチップを
提供することを目的とする。Further, in the light emitting diode described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-132274, the light generated in the active layer is absorbed by the active layer itself, so that it can be applied to a surface emitting type device, but the resonance is generated. There is a problem that an edge emitting device having a long device length (element length) has a small effect. The present invention, regardless of the material and structure of the device, regardless of whether it is a surface-emitting type or an edge-emitting type, does not cause a problem that the device has a short life and poor reliability, and a light-emitting element alone or a light-emitting element array chip alone. It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device and a semiconductor light emitting device array chip that can reduce the fluctuation of the optical output due to temperature in the device and can be obtained with a high yield.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、発光強度及び発光波長の中
心が温度に依存して変化する特性を有する発光層と、こ
の発光層からの光を外部へ放射する光出射部にモノリシ
ックに屈折率の異なる複数の薄膜を順次に積層してなる
多層透過膜とを有し、該多層透過膜を通して外部に光を
照射する半導体発光素子において、前記多層透過膜は、
前記発光層から放射される光の発光強度が低い時の発光
波長で高い透過率となり、前記発光層から放射される光
の発光強度が高い時の発光波長で低い透過率となる透過
率の発光波長依存性を有する半導体膜であることを特徴
とするものである。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 has a light emitting layer having a characteristic that the center of the emission intensity and the center of the emission wavelength changes depending on the temperature, and A semiconductor light-emitting device which irradiates light to the outside through a multilayer transmission film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes , The multi-layer permeable membrane,
Light emission with high transmittance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is low, and low transmittance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is high It is characterized by being a semiconductor film having wavelength dependence.
【0014】請求項2記載の発明は、動作温度の上昇に
よって発光強度が低下し、且つ、放射する光の中心波長
が動作温度の上昇によって長波長側に移動する特性を有
する発光層と、この発光層からの光を外部へ放射する光
出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄膜を順
次に積層してなる多層透過膜とを有し、該多層透過膜を
通して外部に光を照射する半導体発光素子において、前
記多層透過膜は、前記発光層から放射される光の中心波
長よりも長波長側で高い透過率となる透過率の発光波長
依存性を有する半導体膜であることを特徴とするもので
ある。According to a second aspect of the present invention, a light emitting layer having a characteristic that the emission intensity decreases with an increase in operating temperature, and the central wavelength of emitted light moves to a longer wavelength side with an increase in operating temperature, A semiconductor that has a multilayer transmission film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes monolithically at a light emitting portion that emits light from a light emitting layer to the outside, and irradiates light to the outside through the multilayer transmission film. In the light emitting element, the multilayer transmission film is a semiconductor film having an emission wavelength dependence of the transmittance which becomes higher on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the light emitting layer. It is a thing.
【0015】請求項3記載の発明は、動作温度の上昇に
よって発光強度が低下し、且つ、放射する光の中心波長
が動作温度の上昇によって長波長側に移動する特性を有
する発光層と、この発光層からの光を外部へ放射する光
出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄膜を順
次に積層してなる多層透過膜とを有し、該多層透過膜を
通して外部に光を照射する半導体発光素子において、前
記多層透過膜は、透過率の発光波長依存性における極小
値であって波長λ1の光に対して透過率が極小となる値
Y1と、この極小値Y1と隣合う極値であって波長λ
2(λ2>λ1)の光に対して透過率が極大となる値Y2と
の間に前記発光層の発光波長λ0が入ってλ1<λ0<λ2
となるようにλ1を選んで各層の厚さがλ1に対して4分
の1波長となるように構成した半導体膜であることを特
徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, the light emitting layer has a characteristic that the emission intensity decreases with an increase in operating temperature, and the center wavelength of the emitted light moves to a longer wavelength side with an increase in operating temperature. A semiconductor having a multilayer transmission film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes in a monolithic manner at a light emission portion for emitting light from a light emitting layer to the outside, and irradiating light to the outside through the multilayer transmission film. in the light-emitting element, the multilayer permeable membrane, a value Y 1 of the transmittance is minimum with respect to the minimum value in a by wavelength lambda 1 of the light at the emission wavelength dependence of the transmittance, this minimum value Y 1 adjacent Extreme value and wavelength λ
2 (λ 2 > λ 1 ) and the value Y 2 at which the transmittance is maximized, the emission wavelength λ 0 of the light emitting layer falls within the range of λ 1 <λ 0 <λ 2
Λ 1 is selected so that the thickness of each layer is a quarter wavelength with respect to λ 1 , which is a semiconductor film.
【0016】請求項4記載の発明は、請求項1,2また
は3記載の半導体発光素子において、前記多層透過膜が
前記発光層に対して基板と反対側となるように前記発光
層及び前記多層透過膜を前記基板上に積層したことを特
徴とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the first, second or third aspect, the light emitting layer and the multilayer are arranged so that the multilayer transmission film is on the side opposite to the substrate with respect to the light emitting layer. A permeable membrane is laminated on the substrate.
【0017】請求項5記載の発明は、請求項1,2また
は3記載の半導体発光素子において、前記多層透過膜が
前記発光層に対して基板と同じ側となるように前記発光
層及び前記多層透過膜を前記基板上に積層したことを特
徴とするものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the first, second or third aspect, the light emitting layer and the multilayer are arranged so that the multilayer transmission film is on the same side as the substrate with respect to the light emitting layer. A permeable membrane is laminated on the substrate.
【0018】請求項6記載の発明は、請求項1,2,
3,4または5記載の半導体発光素子において、前記多
層透過膜を構成する各半導体膜は1原子層づつ成長させ
る原子層成長法により形成したものであることを特徴と
するものである。The invention according to claim 6 is the same as claim 1,
In the semiconductor light emitting device described in 3, 4, or 5, each of the semiconductor films forming the multilayer transmissive film is formed by an atomic layer growth method of growing one atomic layer at a time.
【0019】請求項7記載の発明は、発光強度及び発光
波長の中心が温度に依存して変化する特性を有する発光
層と、この発光層からの光を外部へ放射する光出射部に
モノシリックに屈折率の異なる複数の薄膜を順次に積層
してなる多層透過膜とを有し、前記多層透過膜を通して
外部に光を照射する半導体発光素子において、前記多層
透過膜は、前記発光層から放射される光の発光強度が低
い時の発光波長で高い透過率となり、前記発光層から放
射される光の発光強度が高い時の発光波長で低い透過率
となる透過率の発光波長依存性を有し、前記発光層から
の光を外部へ放射する光出射部が積層端面であって該積
層端面上に前記多層透過膜を形成したことを特徴とする
ものである。According to a seventh aspect of the invention, a light emitting layer having characteristics that the center of the light emission intensity and the center of the light emitting wavelength change depending on the temperature, and a light emitting portion for emitting light from the light emitting layer to the outside are monolithically. In a semiconductor light emitting device having a multilayer transmission film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes, and irradiating light to the outside through the multilayer transmission film, the multilayer transmission film is emitted from the light emitting layer. Has a high transmittance at the emission wavelength when the emission intensity of the light is low, and a low transmittance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the emission layer is high. The light emitting portion for emitting light from the light emitting layer to the outside is a laminated end face, and the multilayer transmission film is formed on the laminated end face.
【0020】請求項8記載の発明は、動作温度の上昇に
よって発光強度が低下し、且つ、放射する光の中心波長
が動作温度の上昇によって長波長側に移動する特性を有
する発光層と、この発光層からの光を外部へ放射する光
出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄膜を順
次に積層してなる多層透過膜とを有し、該多層透過膜を
通して外部に光を照射する半導体発光素子において、前
記多層透過膜は、前記発光層から放射される光の中心波
長よりも長波長側で高い透過率となる透過率の発光波長
依存性を有し、前記発光層からの光を外部へ放射する光
出射部が積層端面であって該積層端面上に前記多層透過
膜を形成したことを特徴とするものである。According to an eighth aspect of the present invention, the light emitting layer has a characteristic that the emission intensity is lowered by the increase of the operating temperature, and the central wavelength of the emitted light is shifted to the long wavelength side by the increase of the operating temperature. A semiconductor having a multilayer transmission film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes in a monolithic manner at a light emission portion for emitting light from a light emitting layer to the outside, and irradiating light to the outside through the multilayer transmission film. In the light emitting device, the multilayer transmission film has emission wavelength dependence of the transmittance that becomes higher on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the light emitting layer, and the light from the light emitting layer is blocked. The light emitting portion for radiating to the outside is a laminated end face, and the multilayer transmission film is formed on the laminated end face.
【0021】請求項9記載の発明は、動作温度の上昇に
よって発光強度が低下し、且つ、放射する光の中心波長
が動作温度の上昇によって長波長側に移動する特性を有
する発光層と、この発光層からの光を外部へ放射する光
出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄膜を順
次に積層してなる多層透過膜とを有し、該多層透過膜を
通して外部に光を照射する半導体発光素子において、前
記多層透過膜は、透過率の発光波長依存性における極小
値であって波長λ1の光に対して透過率が極小となる値
Y1と、この極小値Y1と隣合う極値であって波長λ
2(λ2>λ1)の光に対して透過率が極大となる値Y2と
の間に前記発光層の発光波長λ0が入ってλ1<λ0<λ2
となるようにλ1を選んで各層の厚さがλ1に対して4分
の1波長となるように構成し、前記発光層からの光を外
部へ放射する光出射部が積層端面であって該積層端面上
に前記多層透過膜を形成したことを特徴とするものであ
る。According to a ninth aspect of the present invention, a light emitting layer having a characteristic that the emission intensity decreases with an increase in operating temperature, and the central wavelength of emitted light moves to a longer wavelength side with an increase in operating temperature, A semiconductor having a multilayer transmission film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes in a monolithic manner at a light emission portion for emitting light from a light emitting layer to the outside, and irradiating light to the outside through the multilayer transmission film. in the light-emitting element, the multilayer permeable membrane, a value Y 1 of the transmittance is minimum with respect to the minimum value in a by wavelength lambda 1 of the light at the emission wavelength dependence of the transmittance, this minimum value Y 1 adjacent Extreme value and wavelength λ
2 (λ 2 > λ 1 ) and the value Y 2 at which the transmittance is maximized, the emission wavelength λ 0 of the light emitting layer falls within the range of λ 1 <λ 0 <λ 2
Λ 1 is selected so that the thickness of each layer is a quarter wavelength with respect to λ 1 , and the light emitting portion for emitting the light from the light emitting layer to the outside is the laminated end face. The multilayer transmission film is formed on the laminated end face.
【0022】請求項10記載の発明は、請求項7記載の
半導体発光素子において、光出射部となる積層端面とは
反対側の積層端面上に屈折率の異なる複数の薄膜を順次
に積層してなる多層反射膜を有し、該多層反射膜は、前
記発光層から放射される光の発光強度が低い時の発光波
長で高い反射率となり、前記発光層から放射される光の
発光強度が高い時の発光波長で低い反射率となる反射率
の発光波長依存性を有することを特徴とするものであ
る。According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the seventh aspect, a plurality of thin films having different refractive indexes are sequentially laminated on the laminated end face opposite to the laminated end face which is the light emitting portion. Which has a high reflectance at an emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is low, and the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is high. It is characterized in that the reflectance has a low reflectance at the emission wavelength at that time and the emission wavelength has a dependency on the reflectance.
【0023】請求項11記載の発明は、請求項8,9記
載の半導体発光素子において、光出射部となる積層端面
とは反対側の積層端面上に屈折率の異なる複数の薄膜を
順次に積層してなる多層反射膜を有し、該多層反射膜
は、前記発光層から放射される光の中心波長よりも長波
長側で高い反射率となる反射率の発光波長依存性を有す
ることを特徴とするものである。According to an eleventh aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the eighth and ninth aspects, a plurality of thin films having different refractive indexes are sequentially laminated on the laminated end face opposite to the laminated end face which is a light emitting portion. Characterized in that the multilayer reflective film has an emission wavelength dependency of the reflectance that is higher on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the light emitting layer. It is what
【0024】請求項12記載の発明は、請求項7,8ま
たは9記載の半導体発光素子において、光出射部となる
積層端面とは反対側の積層端面上に前記多層透過膜と同
様な多層膜上に金属膜を積層してなる多層反射膜を有す
ることを特徴とするものである。According to a twelfth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the seventh, eighth or ninth aspect, a multilayer film similar to the multilayer transmission film is formed on a laminated end face opposite to the laminated end face which is a light emitting portion. It is characterized in that it has a multilayer reflective film formed by laminating a metal film thereon.
【0025】請求項13記載の発明は、請求項1,2,
3,4,5,6,7,8,9,10,11または12記
載の半導体発光素子をモノリシックに並べたことを特徴
とするものである。The invention of claim 13 is the same as claims 1, 2 and
The semiconductor light emitting devices described in 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 12 are monolithically arranged.
【0026】[0026]
【作用】請求項1記載の発明では、発光層は発光強度及
び発光波長の中心が温度に依存して変化し、発光層から
の光が多層透過膜を通して外部に照射される。多層透過
膜は、発光層から放射される光の発光強度が低い時の発
光波長で高い透過率となり、発光層から放射される光の
発光強度が高い時の発光波長で低い透過率となる。この
ため、発光強度の温度による変化が補償され、温度変化
に対する発光強度の変化が少なくなる。更に、多層透過
膜が半導体膜であることにより、電極を多層透過膜の上
に形成できるなど、多層透過膜の形成位置の制約が少な
くなる。According to the first aspect of the invention, the center of the light emission intensity and the light emission wavelength of the light emitting layer changes depending on the temperature, and the light from the light emitting layer is irradiated to the outside through the multilayer transmission film. The multilayer transmission film has a high transmittance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is low, and a low transmittance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is high. Therefore, the change in the emission intensity due to the temperature is compensated, and the change in the emission intensity with respect to the temperature change is reduced. Furthermore, since the multilayer transmissive film is a semiconductor film, the electrode can be formed on the multilayer transmissive film, so that there is less restriction on the formation position of the multilayer transmissive film.
【0027】請求項2記載の発明では、発光層は、動作
温度の上昇によって発光強度が低下し、且つ、放射する
光の中心波長が動作温度の上昇によって長波長側に移動
する。発光層からの光は多層透過膜を通して外部に照射
され、多層透過膜は発光層から放射される光の中心波長
よりも長波長側で高い透過率となる。このため、温度上
昇による発光強度の低下が補償される。更に、多層透過
膜が半導体膜であることにより、電極を多層透過膜の上
に形成できるなど、多層透過膜の形成位置の制約が少な
くなる。According to the second aspect of the present invention, the emission intensity of the light-emitting layer decreases as the operating temperature rises, and the central wavelength of the emitted light moves to the long wavelength side as the operating temperature rises. The light from the light emitting layer is radiated to the outside through the multilayer transmission film, and the multilayer transmission film has a high transmittance on the long wavelength side of the central wavelength of the light emitted from the light emission layer. Therefore, the decrease in emission intensity due to the temperature rise is compensated. Furthermore, since the multilayer transmissive film is a semiconductor film, the electrode can be formed on the multilayer transmissive film, so that there is less restriction on the formation position of the multilayer transmissive film.
【0028】請求項3記載の発明では、発光層は、動作
温度の上昇によって発光強度が低下し、且つ、放射する
光の中心波長が動作温度の上昇によって長波長側に移動
する。発光層からの光は多層透過膜を通して外部に照射
される。この多層透過膜は、透過率の発光波長依存性に
おける極小値であって波長λ1の光に対して透過率が極
小となる値Y1と、この極小値Y1と隣合う極値であって
波長λ2(λ2>λ1)の光に対して透過率が極大となる
値Y2との間に発光層の発光波長λ0が入ってλ 1<λ0<
λ2となるようにλ1を選んで各層の厚さがλ1に対して
4分の1波長となるように構成されていることにより、
発光層から放射される光の中心波長よりも長波長側で高
い透過率となる。このため、温度上昇による発光強度の
低下が補償される。更に、多層透過膜が半導体膜である
ことにより、電極を多層透過膜の上に形成できるなど、
多層透過膜の形成位置の制約が少なくなる。In the invention according to claim 3, the light emitting layer is operated.
Emission intensity decreases and radiates as temperature rises
Center wavelength of light moves to longer wavelength side due to increase in operating temperature
I do. Light from the light emitting layer is radiated to the outside through the multi-layer transparent film.
Is done. This multilayer transmissive film has a dependency on the emission wavelength of the transmittance.
Is the minimum value in the wavelength λ1Is extremely transmissive to
Small value Y1And this minimum value Y1Is an extreme value next to
Wavelength λ2(Λ2> Λ1) Light has maximum transmittance
Value Y2And the emission wavelength λ of the light emitting layer0Enter and λ 1<Λ0<
λ2So that λ1And the thickness of each layer is λ1Against
By being configured to have a quarter wavelength,
Higher on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the light emitting layer.
Results in high transmittance. Therefore, the emission intensity of the
The drop is compensated. Furthermore, the multilayer transparent film is a semiconductor film
By doing so, electrodes can be formed on the multi-layer transparent film,
There are less restrictions on the formation position of the multilayer permeable film.
【0029】請求項4記載の発明では、請求項1,2ま
たは3記載の半導体発光素子において、発光層及び多層
透過膜が基板上に積層されて多層透過膜が発光層に対し
て基板と反対側となり、温度上昇による発光強度の低下
が補償される。According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the first, second or third aspect, the light emitting layer and the multilayer transmissive film are laminated on the substrate, and the multilayer transmissive film is opposite to the substrate with respect to the light emitting layer. And the decrease in emission intensity due to temperature rise is compensated.
【0030】請求項5記載の発明では、請求項1,2ま
たは3記載の半導体発光素子において、発光層及び多層
透過膜が基板上に積層されて多層透過膜が発光層に対し
て基板と同じ側となり、温度上昇による発光強度の低下
が補償される。According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the first, second or third aspect, the light emitting layer and the multilayer transmissive film are laminated on the substrate, and the multilayer transmissive film is the same as the substrate with respect to the light emitting layer. And the decrease in emission intensity due to the temperature rise is compensated.
【0031】請求項6記載の発明では、請求項1,2,
3,4または5記載の半導体発光素子において、多層透
過膜を構成する各半導体膜は、1原子層づつ成長させる
原子層成長法により形成したものであり、歩留まりが良
く、多層透過膜が膜厚制御性良く形成されて温度変化に
対して発光強度の変化が少ない。According to the invention of claim 6, claims 1, 2,
In the semiconductor light emitting device described in 3, 4, or 5, each semiconductor film forming the multilayer transmissive film is formed by an atomic layer growth method of growing one atomic layer at a time, and the yield is good, and the multilayer transmissive film has a film thickness. It is formed with good controllability, and changes in emission intensity with respect to temperature changes are small.
【0032】請求項7記載の発明では、発光層は発光強
度及び発光波長の中心が温度に依存して変化し、発光層
からの光が多層透過膜を通して積層端面より外部に照射
される。この多層透過膜は、発光層から放射される光の
発光強度が低い時の発光波長で高い透過率となり、発光
層から放射される光の発光強度が高い時の発光波長で低
い透過率となる。このため、発光強度の温度による変化
が補償され、発光強度の変化が少なくなる。In the invention according to claim 7, the emission intensity and the center of the emission wavelength of the light emitting layer change depending on the temperature, and the light from the light emitting layer is radiated to the outside from the laminated end face through the multilayer transmission film. This multilayer transmission film has a high transmittance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the emission layer is low, and a low transmittance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the emission layer is high. . Therefore, the change in the emission intensity due to the temperature is compensated, and the change in the emission intensity is reduced.
【0033】請求項8記載の発明では、発光層は、動作
温度の上昇によって発光強度が低下し、且つ、放射する
光の中心波長が動作温度の上昇によって長波長側に移動
する。発光層からの光は多層透過膜を通して積層端面よ
り外部に照射され、この多層透過膜は発光層から放射さ
れる光の中心波長よりも長波長側で高い透過率となる。
このため、温度上昇による発光強度の低下が補償され
る。In the eighth aspect of the present invention, the emission intensity of the light-emitting layer decreases as the operating temperature rises, and the central wavelength of the emitted light moves to the long wavelength side as the operating temperature rises. The light from the light emitting layer is radiated to the outside from the laminated end face through the multilayer transmission film, and this multilayer transmission film has a higher transmittance on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the light emission layer.
Therefore, the decrease in emission intensity due to the temperature rise is compensated.
【0034】請求項9記載の発明では、発光層は、動作
温度の上昇によって発光強度が低下し、且つ、放射する
光の中心波長が動作温度の上昇によって長波長側に移動
する。発光層からの光は多層透過膜を通して積層端面よ
り外部に照射される。多層透過膜は、透過率の発光波長
依存性における極小値であって波長λ1の光に対して透
過率が極小となる値Y1と、この極小値Y1と隣合う極値
であって波長λ2(λ2>λ1)の光に対して透過率が極
大となる値Y2との間に発光層の発光波長λ0が入ってλ
1<λ0<λ2となるようにλ1を選んで各層の厚さがλ1
に対して4分の1波長となるように構成したことによ
り、発光層から放射される光の中心波長よりも長波長側
で高い透過率となり、温度上昇による発光強度の低下が
補償される。In the invention according to claim 9, the emission intensity of the light-emitting layer decreases with an increase in operating temperature, and the central wavelength of the emitted light moves to the longer wavelength side with an increase in operating temperature. The light from the light emitting layer is emitted to the outside from the end face of the stack through the multilayer transmission film. Multi-permeable membrane, a value Y 1 of the transmittance is minimum with respect to the minimum value in a by wavelength lambda 1 of the light at the emission wavelength dependence of the transmittance, a the minimum value Y 1 and the neighboring extremum If the emission wavelength λ 0 of the light emitting layer falls between the value Y 2 and the value Y 2 where the transmittance is maximum for the light of the wavelength λ 2 (λ 2 > λ 1 ),
Λ 1 is selected so that 1 <λ 0 <λ 2 and the thickness of each layer is λ 1
In contrast, since the wavelength is ¼ wavelength, the transmittance is higher on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the light emitting layer, and the decrease in emission intensity due to the temperature rise is compensated.
【0035】請求項10記載の発明では、請求項7記載
の半導体発光素子において、光出射部となる積層端面と
は反対側の積層端面上に屈折率の異なる複数の薄膜を順
次に積層してなる多層反射膜は発光層から放射される光
の発光強度が低い時の発光波長で高い反射率となり、発
光層から放射される光の発光強度が高い時の発光波長で
低い反射率となる。このため、多層反射膜による反射光
が利用され、温度変化に対して発光強度の変化が少なく
なる。According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the seventh aspect, a plurality of thin films having different refractive indexes are sequentially laminated on the laminated end face opposite to the laminated end face which is the light emitting portion. The multilayer reflective film has a high reflectance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is low, and a low reflectance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is high. Therefore, the light reflected by the multilayer reflective film is used, and the change in emission intensity with respect to the temperature change is reduced.
【0036】請求項11記載の発明では、請求項8,9
記載の半導体発光素子において、光出射部となる積層端
面とは反対側の積層端面上に屈折率の異なる複数の薄膜
を順次に積層してなる多層反射膜は発光層から放射され
る光の中心波長よりも長波長側で高い反射率となる。こ
のため、多層反射膜による反射光が利用され、温度変化
に対して発光強度の変化が少なくなる。According to the invention of claim 11, claims 8 and 9 are provided.
In the semiconductor light emitting device described above, the multilayer reflection film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes on the laminated end face opposite to the laminated end face which is the light emitting portion is the center of the light emitted from the light emitting layer. The reflectance is higher on the longer wavelength side than the wavelength. Therefore, the light reflected by the multilayer reflective film is used, and the change in emission intensity with respect to the temperature change is reduced.
【0037】請求項12記載の発明では、請求項7,8
または9記載の半導体発光素子において、光出射部とな
る積層端面とは反対側の積層端面上に多層透過膜と同様
な多層膜上に金属膜を積層してなる多層反射膜による反
射光が利用され、温度変化に対して発光強度の変化が少
なくなる。さらに、金属膜以外は多層透過膜と多層反射
膜を同時に形成可能となる。According to the twelfth aspect of the invention, the seventh and eighth aspects are provided.
Alternatively, in the semiconductor light emitting device according to the item 9, light reflected by a multilayer reflection film formed by laminating a metal film on a multilayer film similar to the multilayer transmission film on the lamination end face opposite to the lamination end face which is a light emitting portion is used. As a result, the change in emission intensity with respect to the temperature change is reduced. Further, it is possible to simultaneously form the multi-layer transmissive film and the multi-layer reflective film except for the metal film.
【0038】請求項13記載の発明では、モノリシック
に並べられている請求項1,2,3,4,5,6,7,
8,9,10,11または12記載の半導体発光素子
は、他の素子の動作による発熱の影響が小さく、チップ
内に温度分布が生じてもチップ内の光出力の分布が小さ
い。According to the thirteenth aspect of the present invention, the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh aspects are arranged in a monolithic manner.
In the semiconductor light emitting device described in 8, 9, 10, 11 or 12, the influence of heat generation due to the operation of other devices is small, and the distribution of the optical output in the chip is small even if the temperature distribution occurs in the chip.
【0039】[0039]
【実施例】図1は本発明の第1実施例を示す。この第1
実施例は、請求項1,2,3,4,6記載の発明の実施
例であり、面発光型発光ダイオードからなる半導体発光
素子の例であって図1中の太い矢印の方向へ光を放出す
る。この面発光型発光ダイオードは、n型GaAsから
なる基板21の上にMOCVD法等を用いてn型GaA
sからなるバッファ層22、n型Al0.45Ga0.55As
からなるクラッド層23、発光層であるAl0.19Ga
0.81Asからなる活性層24、p型Al0.45Ga0.55A
sからなるクラッド層25、p+型Al0.45Ga0.55A
sからなる電流拡散層26が順次に積層されて発光部が
形成されている。これはダブルヘテロ構造となってい
る。そして、更にその発光部における電流拡散層26の
上にはAlAs/Al0.42Ga0.58AsからなるN層の
多層透過膜27が形成されている。この多層透過膜27
は、温度が上昇して発光部の発光波長が長波長側にシフ
トした時に透過率が上昇するように材料及びその膜厚と
屈折率が選択されており、光出射端面上に積層されてい
る。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. This first
The embodiment is an embodiment of the invention described in claims 1, 2, 3, 4, and 6, and is an example of a semiconductor light emitting element composed of a surface emitting type light emitting diode, which emits light in the direction of a thick arrow in FIG. discharge. This surface-emitting light-emitting diode is an n-type GaA formed on a substrate 21 made of n-type GaAs by MOCVD or the like.
s buffer layer 22, n-type Al 0.45 Ga 0.55 As
Clad layer 23 consisting of Al, 0.19 Ga which is the light emitting layer
Active layer 24 made of 0.81 As, p-type Al 0.45 Ga 0.55 A
s clad layer 25, p + type Al 0.45 Ga 0.55 A
A current spreading layer 26 made of s is sequentially stacked to form a light emitting portion. This has a double hetero structure. Further, on the current diffusion layer 26 in the light emitting portion, an N-layer multi-layer transmission film 27 made of AlAs / Al 0.42 Ga 0.58 As is formed. This multilayer permeable membrane 27
Is selected on the material, its film thickness and refractive index so that the transmittance increases when the temperature rises and the emission wavelength of the light emitting part shifts to the long wavelength side, and is laminated on the light emitting end face. .
【0040】ここで、多層膜の反射率と透過率の計算方
法として、マトリックス計算を用いた電磁気学的解法に
ついて説明する。屈折率n、厚さdの薄膜に波長λの光
が入射角φ0で入射すると、これに対応するマトリック
スは、Here, an electromagnetic solution method using matrix calculation will be described as a method of calculating the reflectance and the transmittance of the multilayer film. When light of wavelength λ is incident on a thin film having a refractive index n and a thickness d at an incident angle φ 0 , the corresponding matrix is
【0041】[0041]
【数1】 [Equation 1]
【0042】となる。ただし、δ=2π/λndcosφ1
で、φ1は薄膜内での屈折率であり、wはncosφ(p成
分)及びn/cosφ(s成分)である。N層の多層膜に
対するマトリックスは、It becomes However, δ = 2π / λndcosφ 1
Where φ 1 is the refractive index in the thin film, and w is ncosφ (p component) and n / cosφ (s component). The matrix for the N-layer multilayer film is
【0043】[0043]
【数2】 [Equation 2]
【0044】とすると、多層膜の反射率Rおよび透過率
TはThen, the reflectance R and the transmittance T of the multilayer film are
【0045】[0045]
【数3】 (Equation 3)
【0046】で表わされる。ここで、ω0、ωgは屈折率
n0の媒質ならびに屈折率ngの基板に対する値である。It is represented by Here, ω 0 and ω g are values for the medium having the refractive index n 0 and the substrate having the refractive index n g .
【0047】図2は多層膜としての多層透過膜27の厚
さを波長λ1に対して4分の1波長となる厚さとして
(4)式を用いて多層膜27の透過率を求めた時の概念
図を示す。図2から分かるように多層膜27は波長λ1
で透過率が極小値Y1となる。また、図2に示す波長対
透過率特性曲線は波打っており、多層膜27は波長λ1
より長い波長λ2で透過率が極大値Y2をとっている。こ
こで、第1実施例では、多層膜としての多層透過膜27
が活性層24からの光を外部へ放射する光出射部に設け
られ、実際に使われている温度範囲で発光波長がλ1か
らλ2までの間にあるので、温度が上昇して光出力の中
心波長λ0が長波長側にシフトした時に光出力に対する
多層膜27の透過率が高くなり、発光強度の温度依存性
が補償されることになる。つまり、多層膜27は、半導
体発光素子の発光強度の温度依存性を補償するために、
光出力の中心波長がλ0である半導体発光素子に対して
λ0がλ1からλ2までの間に入るようなλ1を選んで各層
の厚さをそのλ1に対して4分の1波長となるように決
めらいる。In FIG. 2, the transmittance of the multilayer film 27 is obtained by using the equation (4), where the thickness of the multilayer transmission film 27 as the multilayer film is a quarter wavelength with respect to the wavelength λ 1 . The conceptual diagram of time is shown. As can be seen from FIG. 2, the multilayer film 27 has a wavelength of λ 1
Thus, the transmittance becomes the minimum value Y 1 . The wavelength-transmittance characteristic curve shown in FIG. 2 is wavy, and the multilayer film 27 has a wavelength λ 1
The transmittance has a maximum value Y 2 at a longer wavelength λ 2 . Here, in the first embodiment, the multilayer transmission film 27 as a multilayer film is used.
Is provided in the light emitting portion that radiates the light from the active layer 24 to the outside, and the emission wavelength is between λ 1 and λ 2 in the temperature range that is actually used. When the central wavelength λ 0 of the light is shifted to the long wavelength side, the transmittance of the multilayer film 27 with respect to the light output is increased, and the temperature dependence of the emission intensity is compensated. That is, the multilayer film 27 is used to compensate for the temperature dependence of the emission intensity of the semiconductor light emitting device.
For a semiconductor light emitting device having a central wavelength of light output of λ 0 , λ 1 is selected so that λ 0 falls between λ 1 and λ 2, and the thickness of each layer is divided into quarters with respect to λ 1 . It is decided to have one wavelength.
【0048】この第1実施例では、具体的にはALE
(Atomic Layer Epitaxy)法により、屈折率n=
3.03のp型AlAsからなる層28と、屈折率n=
3.43のp型Al0.42Ga0.58Asからなる層29と
を交互に積層してN層の多層薄膜からなる多層透過膜2
7を形成している。すなわち、多層透過膜27は、初め
にp型AlAsからなる層28を561Å積み、次にp
型Al0.42Ga0.58Asからなる層29を496Å積
み、この順番で2つの層28,29を交互に合計6ペア
形成している。In the first embodiment, specifically, ALE
By the (Atomic Layer Epitaxy) method, the refractive index n =
A layer 28 of 3.03 p-type AlAs and a refractive index n =
A multilayer transmission film 2 composed of N layers of multilayer thin films by alternately stacking 3.43 layers 29 of p-type Al 0.42 Ga 0.58 As
7 are formed. That is, the multi-layer transmission film 27 is formed by first stacking 561Å layers 28 of p-type AlAs and then p-type AlAs.
A layer 29 made of Al 0.42 Ga 0.58 As of type 496 Å is stacked, and two layers 28 and 29 are alternately formed in this order to form a total of 6 pairs.
【0049】そして、第1実施例では、多層透過膜27
の上にp型GaAsからなるコンタクト層30を形成し
ている。このコンタクト層30は選択的にエッチングさ
れており、コンタクト層30の上にのみp側電極31が
形成されている。また、基板21の下側にはn側電極3
2が形成されている。この第1実施例の面発光型発光ダ
イオードは、おもに、活性層24からの光を多層透過膜
27を通して外部へ放射し、つまり、多層透過膜27上
においてコンタクト層30がエッチングで除去された部
分から室温で中心波長約740nmの光を外部に照射す
る。In the first embodiment, the multilayer permeable film 27
A contact layer 30 made of p-type GaAs is formed on the above. The contact layer 30 is selectively etched, and the p-side electrode 31 is formed only on the contact layer 30. The n-side electrode 3 is provided below the substrate 21.
2 is formed. The surface emitting light emitting diode of the first embodiment mainly emits light from the active layer 24 to the outside through the multilayer transmission film 27, that is, a portion of the multilayer transmission film 27 where the contact layer 30 is removed by etching. From the outside, the light having a central wavelength of about 740 nm is irradiated to the outside at room temperature.
【0050】この第1実施例の面発光型発光ダイオード
では、多層透過膜27が無い場合の発光特性は図3及び
図4に示す通りである。つまり、発光出力は図3に示す
ように温度の上昇とともに低下し、発光出力の温度依存
性は活性層24とクラッド層23,25とのバンドギャ
ップエネルギー差がそれほど大きくないことから比較的
大きくなる。また、発光スペクトルは発光ピークの高さ
が温度の上昇とともに低下すると同時に発光スペクトル
全体が温度の上昇とともに長波長側にシフトする。In the surface emitting light emitting diode of the first embodiment, the light emitting characteristics without the multilayer transmission film 27 are as shown in FIGS. That is, the light emission output decreases as the temperature rises as shown in FIG. 3, and the temperature dependence of the light emission output becomes relatively large because the band gap energy difference between the active layer 24 and the cladding layers 23 and 25 is not so large. . Further, in the emission spectrum, the height of the emission peak decreases with increasing temperature, and at the same time, the entire emission spectrum shifts to the long wavelength side with increasing temperature.
【0051】図5は第1実施例における上記条件の多層
透過膜27の発光波長に対する透過率の計算結果を示
す。多層透過膜27は活性層24から放射される光の中
心波長(ピーク波長)よりも長波長側で(第1実施例で
は785nmまでの波長で)高い透過率を持っている。
また、発光波長に対する多層透過膜27の透過率は透過
率の変化が大きいところ、つまり、透過率曲線の傾きが
大きいところに設定されている。FIG. 5 shows the calculation result of the transmittance with respect to the emission wavelength of the multilayer transmission film 27 under the above conditions in the first embodiment. The multilayer transmission film 27 has a higher transmittance on the longer wavelength side (at a wavelength up to 785 nm in the first embodiment) than the central wavelength (peak wavelength) of the light emitted from the active layer 24.
Further, the transmittance of the multilayer transmission film 27 with respect to the emission wavelength is set where the change in transmittance is large, that is, where the slope of the transmittance curve is large.
【0052】このように多層透過膜27は、その半導体
材料、膜厚および屈折率を第1実施例の面発光型発光ダ
イオードからの光出力の中心波長よりも短波長側に透過
率の極小値がきて光出力の中心波長よりも長波長側に透
過率の極大値がくるように選んでいる。つまり、多層透
過膜27は、膜厚が発光ピーク波長よりも幾分短い波長
に対して4分の1となるように選んでいる。As described above, the multi-layered transparent film 27 has a semiconductor material, a film thickness and a refractive index which are the minimum values of the transmittance on the shorter wavelength side than the central wavelength of the light output from the surface emitting light emitting diode of the first embodiment. Therefore, the maximum value of the transmittance is selected to be on the longer wavelength side than the central wavelength of the optical output. That is, the multilayer transmission film 27 is selected so that the film thickness is ¼ of the wavelength which is slightly shorter than the emission peak wavelength.
【0053】この場合、多層透過膜27の膜厚と屈折率
は正確に制御する必要がある。なぜならば、このような
多層透過膜27の波長対透過率特性曲線は多層透過膜2
7の膜厚と屈折率に対して非常に敏感であるからであ
る。図6は多層透過膜27の膜厚を上述の最適値、最適
値±10%とした例での波長対透過率特性の計算結果を
示す。この図6から分かるように多層透過膜27の膜厚
が最適値からずれると、上述した効果が無くなってしま
うので、多層透過膜27の膜厚と屈折率は正確に制御す
る必要がある。このような観点から、多層透過膜27の
作製は、通常のMOCVD法を用いて形成できるが、単
原子層づつ制御可能なALE(Atomic Layer Epitax
y)法を用いて形成すると、各層の膜厚をロット間、ウ
エハ面内で厳密に制御できるので、望ましい。In this case, it is necessary to accurately control the film thickness and the refractive index of the multilayer transmission film 27. The reason for this is that the wavelength-transmittance characteristic curve of such a multilayer transmission film 27 is
This is because it is very sensitive to the film thickness and the refractive index of 7. FIG. 6 shows a calculation result of the wavelength-transmittance characteristic in the example in which the film thickness of the multilayer transmission film 27 is set to the above-mentioned optimum value and optimum value ± 10%. As can be seen from FIG. 6, when the film thickness of the multi-layer transmission film 27 deviates from the optimum value, the above-mentioned effect disappears, so that the film thickness and the refractive index of the multi-layer transmission film 27 must be controlled accurately. From such a point of view, the multilayer permeable film 27 can be formed by using a normal MOCVD method, but ALE (Atomic Layer Epitaxy) that can control each atomic layer is used.
It is preferable to use the method y) because the film thickness of each layer can be strictly controlled between lots within the wafer surface.
【0054】また、本実施例のような構造では、1台で
ALE法、MOCVD法の両方の成長モードで結晶を成
長できる装置を用いて、多層透過膜27は各層の膜厚を
厳密に制御できるALE法で形成して発光部は成長速度
がALE法より大きく且つ発光効率を高くできるMOC
VD法で形成することが望ましい。もちろん、多層透過
膜27の材料は発光層のエネルギーバンドギャップより
大きなエネルギーバンドギャップを有する材料であるこ
とが望ましい。Further, in the structure as in this embodiment, the multi-layer transmission film 27 is strictly controlled in the film thickness of each layer by using a device capable of growing crystals in both growth modes of the ALE method and the MOCVD method. MOC that can be formed by the ALE method and has a higher growth rate in the light emitting portion and higher luminous efficiency than the ALE method.
It is desirable to form by the VD method. Of course, it is desirable that the material of the multilayer transmission film 27 is a material having an energy band gap larger than that of the light emitting layer.
【0055】図7は本実施例において活性層24から多
層透過膜27を通して放射される光の発光強度の温度依
存性を示す。本実施例では、多層透過膜27を形成した
ために発光強度の温度依存性が平坦になっており、発光
強度の温度上昇による影響が打ち消されていることが分
かる。また、波長対透過率特性曲線の傾きが更に大きく
なるような条件の多層透過膜27を用いれば、更に発光
強度の温度依存性が平坦になる。また、多層透過膜27
の材料としては、例えば半導体膜上に誘電体膜を形成す
る構造のように半導体膜と誘電体膜を組み合わせて形成
してもかまわない。FIG. 7 shows the temperature dependence of the emission intensity of the light emitted from the active layer 24 through the multilayer transmission film 27 in this embodiment. In this example, since the multilayer transmission film 27 is formed, the temperature dependence of the emission intensity is flat, and it can be seen that the influence of the temperature rise of the emission intensity is canceled out. Further, if the multilayer transmissive film 27 is used under the condition that the slope of the wavelength-transmittance characteristic curve is further increased, the temperature dependence of the emission intensity is further flattened. In addition, the multilayer permeable film 27
The material may be formed by combining a semiconductor film and a dielectric film, such as a structure in which a dielectric film is formed on a semiconductor film.
【0056】この第1実施例は、請求項1記載の発明の
実施例であって、発光強度及び発光波長の中心が温度に
依存して変化する特性を有する発光層としての活性層2
4と、この発光層24からの光を外部へ放射する光出射
部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄膜28,2
9を順次に積層してなる多層透過膜27とを有し、該多
層透過膜27を通して外部に光を照射する半導体発光素
子において、多層透過膜27は、発光層24から放射さ
れる光の発光強度が低い時の発光波長で高い透過率とな
り、発光層24から放射される光の発光強度が高い時の
発光波長で低い透過率となる透過率の発光波長依存性を
有する半導体膜であるので、デバイスの寿命が短く信頼
性に乏しいという問題を発生することなく、発光強度の
温度による変化を補償することができて温度変化に対す
る発光強度の変化を少なくすることができ、温度分布や
周囲温度の変動に対して安定に動作する光集積素子、光
通信システム等を実現できる。更に、多層透過膜が半導
体膜であることにより、エピタキシャル成長可能な半導
体層の上ならどこでも多層透過膜を形成でき、また、電
極を多層透過膜の上に形成できるなど多層透過膜の形成
位置の制約が少なくてデバイスの材料及び構造によら
ず、面発光型及び端面発光型を問わずに様々なデバイス
に適用できる。The first embodiment is an embodiment of the invention described in claim 1, and the active layer 2 as a light emitting layer having a characteristic that the centers of the emission intensity and the emission wavelength change depending on the temperature.
4 and a plurality of thin films 28, 2 having monolithically different refractive indexes at a light emitting portion for emitting light from the light emitting layer 24 to the outside.
In a semiconductor light emitting element having a multilayer transmission film 27 formed by sequentially stacking 9 and irradiating light to the outside through the multilayer transmission film 27, the multilayer transmission film 27 emits light emitted from the light emitting layer 24. It is a semiconductor film having a high transmittance at the emission wavelength when the intensity is low, and a low transmittance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer 24 is high. In addition, it is possible to compensate for changes in emission intensity due to temperature without causing the problem of short device life and poor reliability, and it is possible to reduce changes in emission intensity with respect to temperature changes. It is possible to realize an optical integrated device, an optical communication system, and the like that operate stably with respect to fluctuations in Further, since the multi-layer transmissive film is a semiconductor film, the multi-layer transmissive film can be formed anywhere on the semiconductor layer on which epitaxial growth is possible, and electrodes can be formed on the multi-layer transmissive film. Therefore, the present invention can be applied to various devices regardless of surface emitting type and edge emitting type regardless of the material and structure of the device.
【0057】また、第1実施例は、請求項2記載の発明
の実施例であって、動作温度の上昇によって発光強度が
低下し、且つ、放射する光の中心波長が動作温度の上昇
によって長波長側に移動する特性を有する発光層として
の活性層24と、この発光層24からの光を外部へ放射
する光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄
膜28,29を順次に積層してなる多層透過膜27とを
有し、該多層透過膜27を通して外部に光を照射する半
導体発光素子において、多層透過膜27は、発光層24
から放射される光の中心波長よりも長波長側で高い透過
率となる透過率の発光波長依存性を有する半導体膜であ
るので、デバイスの寿命が短く信頼性に乏しいという問
題を発生することなく、温度上昇による発光強度の低下
を補償することができ、温度分布や周囲温度の変動に対
して安定に動作する光集積素子、光通信システム等を実
現できる。更に、多層透過膜が半導体膜であることによ
り、エピタキシャル成長可能な半導体層の上ならどこで
も多層透過膜を形成でき、また、電極を多層透過膜の上
に形成できるなど多層透過膜の形成位置の制約が少なく
てデバイスの材料及び構造によらず、面発光型及び端面
発光型を問わずに様々なデバイスに適用できる。The first embodiment is an embodiment of the invention described in claim 2, in which the emission intensity is lowered by the rise of the operating temperature, and the central wavelength of the emitted light is increased by the rise of the operating temperature. An active layer 24 as a light emitting layer having a property of moving to the wavelength side, and a plurality of thin films 28, 29 having different refractive indexes are sequentially laminated in a light emitting part for emitting light from the light emitting layer 24 to the outside. In the semiconductor light-emitting device that has a multilayer transmission film 27 formed by irradiating light to the outside through the multilayer transmission film 27, the multilayer transmission film 27 includes a light-emitting layer 24.
Since it is a semiconductor film that has emission wavelength dependence of the transmittance that becomes higher on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the device, it does not cause the problem of short device life and poor reliability. It is possible to realize an optical integrated device, an optical communication system, and the like, which can compensate for a decrease in light emission intensity due to a temperature rise, and operate stably with respect to temperature distribution and ambient temperature fluctuations. Further, since the multi-layer transmissive film is a semiconductor film, the multi-layer transmissive film can be formed anywhere on the semiconductor layer on which epitaxial growth is possible, and electrodes can be formed on the multi-layer transmissive film. Therefore, the present invention can be applied to various devices regardless of surface emitting type and edge emitting type regardless of the material and structure of the device.
【0058】また、第1実施例は、請求項3記載の発明
の実施例であって、動作温度の上昇によって発光強度が
低下し、且つ、放射する光の中心波長が動作温度の上昇
によって長波長側に移動する特性を有する発光層として
の活性層24と、この発光層24からの光を外部へ放射
する光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄
膜28,29を順次に積層してなる多層透過膜27とを
有し、該多層透過膜27を通して外部に光を照射する半
導体発光素子において、多層透過膜27は、透過率の発
光波長依存性における極小値であって波長λ1の光に対
して透過率が極小となる値Y1と、この極小値Y1と隣合
う極値であって波長λ2(λ2>λ1)の光に対して透過
率が極大となる値Y2との間に発光層24の発光波長λ0
が入ってλ1<λ0<λ2となるようにλ1を選んで各層の
厚さがそのλ1に対して4分の1波長となるように構成
した半導体膜であるので、デバイスの寿命が短く信頼性
に乏しいという問題を発生することなく、温度上昇によ
る発光強度の低下を補償することができて温度変化に対
する発光強度の変化を少なくすることができ、温度分布
や周囲温度の変動に対して安定に動作する光集積素子、
光通信システム等を実現できる。更に、多層透過膜が半
導体膜であることにより、エピタキシャル成長可能な半
導体層の上ならどこでも多層透過膜を形成でき、また、
電極を多層透過膜の上に形成できるなど多層透過膜の形
成位置の制約が少なくてデバイスの材料及び構造によら
ず、面発光型及び端面発光型を問わずに様々なデバイス
に適用できる。The first embodiment is an embodiment of the invention described in claim 3, in which the emission intensity is lowered by the rise of the operating temperature, and the central wavelength of the emitted light is increased by the rise of the operating temperature. An active layer 24 as a light emitting layer having a property of moving to the wavelength side, and a plurality of thin films 28, 29 having different refractive indexes are sequentially laminated in a light emitting part for emitting light from the light emitting layer 24 to the outside. In the semiconductor light emitting device which has a multilayer transmission film 27 formed by irradiating light to the outside through the multilayer transmission film 27, the multilayer transmission film 27 has a minimum value in the emission wavelength dependence of the transmittance and has a wavelength λ 1 Value Y 1 at which the transmittance is minimum with respect to the light of, and the transmittance is maximum with respect to light having a wavelength λ 2 (λ 2 > λ 1 ) which is an extreme value adjacent to this minimum value Y 1. Between the value Y 2 and the emission wavelength λ 0 of the light emitting layer 24
Since there is a semiconductor film with λ 1 <λ 0 <the thickness of each layer to choose lambda 1 so that the lambda 2 is configured such that a quarter wavelength for the lambda 1 enters, the device Without causing the problem of short life and poor reliability, it is possible to compensate for the decrease in luminescence intensity due to temperature rise and reduce the change in luminescence intensity due to temperature changes. Optical integrated device that operates stably against
An optical communication system etc. can be realized. Furthermore, since the multilayer transparent film is a semiconductor film, the multilayer transparent film can be formed anywhere on the semiconductor layer capable of epitaxial growth.
There are few restrictions on the formation position of the multi-layer transmission film, such as electrodes formed on the multi-layer transmission film, and it can be applied to various devices regardless of the material and structure of the device, regardless of the surface emitting type and the edge emitting type.
【0059】また、第1実施例は、請求項4記載の発明
の実施例であって、請求項1,2または3記載の半導体
発光素子において、多層透過膜27が発光層24に対し
て基板21と反対側となるように発光層24及び多層透
過膜27を基板21上に積層したので、上述のように温
度変化に対する発光強度の変化を少なくすることができ
る。The first embodiment is the embodiment of the invention described in claim 4, wherein in the semiconductor light emitting device according to claim 1, 2 or 3, the multilayer transmission film 27 is provided on the light emitting layer 24 as a substrate. Since the light emitting layer 24 and the multilayer transmissive film 27 are laminated on the substrate 21 so as to be on the side opposite to 21, it is possible to reduce the change in the emission intensity due to the temperature change as described above.
【0060】また、第1実施例は、請求項6記載の発明
の実施例であって、請求項1,2,3,4または5記載
の半導体発光素子において、多層透過膜27を構成する
各半導体膜28,29は1原子層づつ成長させる原子層
成長法により形成したものであるので、歩留まりが良
く、多層透過膜27を膜厚制御性良く形成できて温度変
化に対して発光強度の変化を少なくできる。The first embodiment is an embodiment of the invention according to claim 6, and in the semiconductor light emitting device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, each of the multilayer transparent films 27 is formed. Since the semiconductor films 28 and 29 are formed by the atomic layer growth method of growing one atomic layer at a time, the yield is good, the multilayer transmission film 27 can be formed with good film thickness controllability, and the emission intensity changes with temperature changes. Can be reduced.
【0061】本発明の第2実施例は、請求項1,2,
3,4,6記載の発明の他の実施例であり、面発光型発
光ダイオードからなる半導体発光素子の例である。この
第2実施例の第1実施例と違うところは、多層透過膜2
7の各層の厚さである。第2実施例では、ALE(Ato
mic Layer Epitaxy)法により、屈折率n=3.03
のp型AlAsからなる層28と、屈折率n=3.43
のp型Al0.42Ga0.58Asからなる層29とを交互に
積層してN層の多層薄膜からなる多層透過膜27を形成
しているが、初めにp型AlAsからなる層28を54
5Å積み、次にp型Al0.42Ga0.58Asからなる層2
9を481Å積み、この順番で2つの層28,29を交
互に合計6ペア形成して多層透過膜27を形成してい
る。The second embodiment of the present invention is described in claims 1, 2, and
It is another embodiment of the invention described in 3, 4, and 6, and is an example of a semiconductor light emitting element including a surface emitting light emitting diode. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the multilayer transmission film 2
7 is the thickness of each layer. In the second embodiment, ALE (Ato
mic Layer Epitaxy method, refractive index n = 3.03
With a layer 28 of p-type AlAs and a refractive index n = 3.43.
The layer 29 made of p-type Al 0.42 Ga 0.58 As is alternately laminated to form the multilayer transmissive film 27 made of a multilayer thin film of N layers.
Layer 2 consisting of 5 Å and then p-type Al 0.42 Ga 0.58 As
9 are stacked by 481 Å, and two layers 28 and 29 are alternately formed in this order to form a total of 6 pairs to form the multilayer permeable film 27.
【0062】この第2実施例の面発光型発光ダイオード
では、多層透過膜27が無い場合の発光特性は、第1実
施例において多層透過膜27が無い場合の発光特性と同
様である。本実施例において上述した条件の多層透過膜
27の発光波長に対する透過率の計算結果は図8に示す
ようになる。多層透過膜27は活性層24から放射され
る光のピーク波長よりも長波長側で高い透過率を持って
いる。このように、第2実施例では、その発光波長より
も短波長側に透過率の極小値が来て発光波長よりも長波
長側に透過率の極大値が来るように多層透過膜27の材
料及び膜厚、屈折率を選んでいる。つまり、多層透過膜
27の膜厚は発光波長よりも幾分短い波長に対して4分
の1波長となるようにしてある。In the surface emitting light emitting diode of the second embodiment, the light emitting characteristics without the multilayer transmissive film 27 are the same as the light emitting characteristics without the multilayer transmissive film 27 in the first embodiment. The calculation result of the transmittance with respect to the emission wavelength of the multilayer transmission film 27 under the above-mentioned conditions in this example is shown in FIG. The multilayer transmission film 27 has a higher transmittance on the long wavelength side than the peak wavelength of the light emitted from the active layer 24. As described above, in the second embodiment, the material of the multilayer transmission film 27 is such that the minimum value of the transmittance is on the shorter wavelength side than the emission wavelength and the maximum value of the transmittance is on the longer wavelength side than the emission wavelength. And the film thickness and refractive index are selected. That is, the thickness of the multilayer transmission film 27 is set to be a quarter wavelength with respect to a wavelength slightly shorter than the emission wavelength.
【0063】そして、第2実施例において第1実施例と
違うところは多層透過膜27の透過率が第1実施例に比
べて高くなるように設定されていることである。つま
り、発光波長が透過率の極大値に近いことである。第2
実施例では、第1実施例に比べて全般に透過率が高いの
で、光出力が高い。ただし、第2実施例では、第1実施
例に比べて透過率の変化率は小さくなるので、温度特性
の改善効果は小さい。このような第2実施例は、おも
に、高い光出力が必要であって、ある程度の温度特性の
改善効果があれば良いような場合に適用される。このよ
うに多層透過膜27の各層の厚さは用途に応じて選べば
良い。第2実施例では、上述した第1実施例と同様な効
果が得られる。The second embodiment differs from the first embodiment in that the transmittance of the multilayer transmission film 27 is set to be higher than that in the first embodiment. That is, the emission wavelength is close to the maximum value of the transmittance. Second
In the embodiment, the light output is high because the transmittance is generally higher than that in the first embodiment. However, in the second embodiment, the rate of change in the transmittance is smaller than that in the first embodiment, so the effect of improving the temperature characteristics is small. The second embodiment as described above is mainly applied to a case where a high light output is required and a certain degree of temperature characteristic improving effect is sufficient. In this way, the thickness of each layer of the multilayer permeable film 27 may be selected according to the application. In the second embodiment, the same effect as in the above-described first embodiment can be obtained.
【0064】上記のように第1実施例及び第2実施例の
半導体発光素子では、活性層24及び多層透過膜27を
基板21上に積層して多層透過膜27を活性層24に対
して基板21とは反対側に設けた構造であるが、逆に多
層透過膜27を活性層24に対して基板21とは同じ側
に設ける構造、つまり、基板21側から光を取り出す構
造でも第1実施例及び第2実施例と同様な効果が得られ
る。ただし、この構造は、発光波長に対して光学的に透
明な基板を用いるか、基板の一部を除去して光取り出し
部を形成する必要がある。As described above, in the semiconductor light emitting devices of the first and second embodiments, the active layer 24 and the multilayer transmissive film 27 are laminated on the substrate 21, and the multilayer transmissive film 27 is formed on the active layer 24 as a substrate. Although the structure is provided on the side opposite to the substrate 21, the multilayer transmission film 27 is provided on the same side as the substrate 21 with respect to the active layer 24, that is, the structure in which light is extracted from the substrate 21 side is also the first embodiment. The same effect as the example and the second embodiment can be obtained. However, in this structure, it is necessary to use a substrate that is optically transparent with respect to the emission wavelength or to remove a part of the substrate to form the light extraction portion.
【0065】図9は基板側から光を取り出す構造を持つ
本発明の第3実施例を示す。この第3実施例は、請求項
1,2,3,5,6記載の発明の他の実施例であり、面
発光型発光ダイオードからなる半導体発光素子の例であ
る。第3実施例は、n型GaAsからなる基板32の上
にMOCVD法等を用いてn型GaAsからなるバッフ
ァ層33を形成し、次にALE(Atomic Layer Epit
axy)法等により、屈折率n=3.03のp型AlAs
からなる層34と、屈折率n=3.43のp型Al0.42
Ga0.58Asからなる層35とを交互に積層してN層の
多層薄膜からなる多層透過膜36を形成している。この
場合、初めにp型AlAsからなる層34を561Å積
み、次にp型Al0.42Ga0.58Asからなる層35を4
96Å積み、この順番で2つの層34,35を交互に合
計6ペア形成して多層透過膜36を形成している。FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention having a structure for extracting light from the substrate side. The third embodiment is another embodiment of the invention described in claims 1, 2, 3, 5 and 6, and is an example of a semiconductor light emitting element including a surface emitting type light emitting diode. In the third embodiment, the buffer layer 33 made of n-type GaAs is formed on the substrate 32 made of n-type GaAs by MOCVD or the like, and then ALE (Atomic Layer Epi).
axy) method or the like to obtain p-type AlAs with a refractive index n = 3.03.
And a p-type Al 0.42 having a refractive index n = 3.43.
Layers 35 made of Ga 0.58 As are alternately laminated to form a multilayer transmission film 36 made of N layers of multilayer thin films. In this case, the layer 34 made of p-type AlAs is first stacked 561 Å, and then the layer 35 made of p-type Al 0.42 Ga 0.58 As is formed into 4 layers.
A total of 6 pairs of two layers 34 and 35 are alternately stacked in this order to form a multilayer permeable film 36.
【0066】次に、多層透過膜36の上にMOCVD法
等を用いてn型Al0.45Ga0.55Asからなるクラッド
層37、発光層であるAl0.19Ga0.81Asからなる活
性層38、p型Al0.45Ga0.55Asからなるクラッド
層39、p+型Al0.45Ga0.55Asからなる電流拡散
層40、p型GaAsからなるコンタクト層41が順次
に積層されて発光部が形成されている。これはダブルヘ
テロ構造となっている。そして、コンタクト層41の上
にはp側電極42が形成され、また、基板32側にはn
側電極43が形成されている。さらに、基板32及びバ
ッファ層33は選択的にエッチングされて光取り出し部
44が形成されている。Next, a clad layer 37 made of n-type Al 0.45 Ga 0.55 As, an active layer 38 made of Al 0.19 Ga 0.81 As which is a light-emitting layer, and a p-type Al layer are formed on the multilayer transmission film 36 by MOCVD or the like. 0.45 Ga 0.55 consisting as cladding layer 39, p + -type Al 0.45 Ga 0.55 contact layer 41 made of the current diffusion layer 40, p-type GaAs of as is sequentially stacked light emitting portion is formed. This has a double hetero structure. Then, a p-side electrode 42 is formed on the contact layer 41, and n-side is formed on the substrate 32 side.
The side electrode 43 is formed. Further, the substrate 32 and the buffer layer 33 are selectively etched to form the light extraction portion 44.
【0067】このような第3実施例の面発光型発光ダイ
オードは、おもに、活性層38からの光を多層透過膜3
6を通して光取り出し部44より外部へ放射し、つま
り、多層透過膜36上において基板32及びバッファ層
33がエッチングで除去された光取り出し部44から室
温で中心波長約740nmの光を外部に照射する。もち
ろん、多層透過膜36の材料は、発光層のエネルギーバ
ンドギャップより大きなエネルギーバンドギャップを有
する材料であることが望ましい。In the surface emitting light emitting diode of the third embodiment as described above, the light from the active layer 38 is mainly used for the multilayer transmission film 3.
6, the light is emitted from the light extraction portion 44 to the outside, that is, the light having the central wavelength of about 740 nm is emitted to the outside from the light extraction portion 44 in which the substrate 32 and the buffer layer 33 are removed by etching on the multilayer transmission film 36. . Of course, the material of the multilayer transmission film 36 is preferably a material having an energy band gap larger than that of the light emitting layer.
【0068】多層透過膜36は、温度上昇により光出力
の中心波長が長波長側にシフトした時に透過率が上昇す
るように材料、膜厚および屈折率が選ばれている。すな
わち、第3実施例では、第1実施例及び第2実施例と同
様に、多層透過膜36は波長λ1で透過率が極小値Y1と
なって波長λ1より長い波長λ2で透過率が極大値Y2を
とり、実際に使われている温度範囲で発光部の発光波長
がλ1からλ2までの間にある。そして、温度が上昇して
光出力の中心波長λ0が長波長側にシフトした時に光出
力に対する多層透過膜36の透過率が高くなり、発光強
度の温度依存性が補償されることになる。つまり、多層
透過膜36は、半導体発光素子の発光強度の温度依存性
を補償するために、光出力の中心波長がλ0である半導
体発光素子に対してλ0がλ1からλ2までの間に入るよ
うなλ1を選んで各層の厚さをそのλ1に対して4分の1
波長となるように決めている。The material, film thickness and refractive index of the multilayer transmission film 36 are selected so that the transmittance increases when the center wavelength of the optical output shifts to the long wavelength side due to temperature rise. That is, in the third embodiment, similarly to the first and second embodiments, the transmission of a multilayer transparent film 36 is longer wavelengths lambda 2 than the wavelength lambda 1 and the transmittance at a wavelength lambda 1 becomes a minimum value Y 1 The ratio has a maximum value Y 2 , and the emission wavelength of the light emitting unit is between λ 1 and λ 2 in the temperature range in which it is actually used. Then, when the temperature rises and the central wavelength λ 0 of the light output shifts to the long wavelength side, the transmittance of the multilayer transmission film 36 with respect to the light output increases, and the temperature dependence of the emission intensity is compensated. That is, the multilayer permeable membrane 36 in order to compensate for the temperature dependence of the emission intensity of the semiconductor light emitting element, lambda 0 the semiconductor light emitting device center wavelength of the light output is lambda 0 is from lambda 1 to lambda 2 Choose a λ 1 that is in between and make the thickness of each layer a quarter of that λ 1 .
It is decided to have a wavelength.
【0069】ここで、第1実施例及び第2実施例と同様
な理由により、多層透過膜36は通常のMOCVD法を
用いて作製できるが、単原子層づつ制御可能なALE
(Atomic Layer Epitaxy)法を用いて形成すると、
各層の膜厚をロット間、ウエハ面内で厳密に制御できる
ので、望ましい。また、本実施例のような構造では、1
台でALE法、MOCVD法の両方の成長モードで結晶
を成長できる装置を用いて、多層透過膜36は各層の膜
厚を厳密に制御できるALE法で形成して発光部は成長
速度がALE法より大きく且つ発光効率を高くできるM
OCVD法で形成することが望ましい。このように、第
3実施例では、多層透過膜36は半導体膜であることに
より結晶層の上であれば基板の直上でも各層の間でも最
上部でも形成することができ、応用できるデバイスの幅
が広くなる。Here, for the same reason as in the first and second embodiments, the multi-layer transmission film 36 can be produced by using the ordinary MOCVD method, but ALE that can control each atomic layer.
When it is formed using the (Atomic Layer Epitaxy) method,
It is desirable because the film thickness of each layer can be strictly controlled between lots within the wafer surface. Further, in the structure like this embodiment, 1
The multi-layer transmission film 36 is formed by the ALE method capable of strictly controlling the film thickness of each layer by using an apparatus capable of growing crystals in both growth modes of the ALE method and the MOCVD method on the table, and the light emitting portion has a growth rate of the ALE method. M that can be larger and have higher luminous efficiency
It is desirable to form by the OCVD method. As described above, in the third embodiment, since the multi-layered transparent film 36 is a semiconductor film, it can be formed directly on the substrate, between layers or on the top of the crystal layer, so that the width of the applicable device can be increased. Becomes wider.
【0070】このように、第3実施例は、請求項1記載
の発明の実施例であって、発光強度及び発光波長の中心
が温度に依存して変化する特性を有する発光層としての
活性層38と、この発光層38からの光を外部へ放射す
る光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄膜
34,35を順次に積層してなる多層透過膜36とを有
し、該多層透過膜36を通して外部に光を照射する半導
体発光素子において、多層透過膜36は、発光層38か
ら放射される光の発光強度が低い時の発光波長で高い透
過率となり、発光層38から放射される光の発光強度が
高い時の発光波長で低い透過率となる透過率の発光波長
依存性を有する半導体膜であるので、デバイスの寿命が
短く信頼性に乏しいという問題を発生することなく、発
光強度の温度による変化を補償することができて温度変
化に対する発光強度の変化を少なくすることができ、温
度分布や周囲温度の変動に対して安定に動作する光集積
素子、光通信システム等を実現できる。更に、多層透過
膜が半導体膜であることにより、エピタキシャル成長可
能な半導体層の上ならどこでも多層透過膜を形成でき、
また、電極を多層透過膜の上に形成できるなど多層透過
膜の形成位置の制約が少なくてデバイスの材料及び構造
によらず、面発光型及び端面発光型を問わずに様々なデ
バイスに適用できる。As described above, the third embodiment is an embodiment of the invention described in claim 1, and is an active layer as a light emitting layer having characteristics that the centers of the emission intensity and the emission wavelength change depending on the temperature. 38, and a multi-layer transmissive film 36 in which a plurality of thin films 34, 35 having different monolithically different refractive indexes are sequentially laminated at a light emitting portion for radiating light from the light emitting layer 38 to the outside. In the semiconductor light emitting device that irradiates light to the outside through the film 36, the multilayer transmissive film 36 has a high transmittance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the emission layer 38 is low, and is emitted from the emission layer 38. Since the semiconductor film has a light emission wavelength dependency of the transmittance, which has a low transmittance at the light emission wavelength when the light emission intensity is high, it does not cause the problem of short lifetime of the device and poor reliability. Depending on the temperature of To be able to compensate for changes can be reduced variations in emission intensity with respect to temperature changes, the optical integrated device which operates stably against temperature distribution and variations in ambient temperature, it can be realized an optical communication system or the like. Furthermore, since the multilayer transparent film is a semiconductor film, the multilayer transparent film can be formed anywhere on the semiconductor layer capable of epitaxial growth.
In addition, since there are few restrictions on the formation position of the multilayer transparent film, such as electrodes can be formed on the multilayer transparent film, it can be applied to various devices regardless of surface emitting type and edge emitting type regardless of the material and structure of the device. .
【0071】また、第3実施例は、請求項2記載の発明
の実施例であって、動作温度の上昇によって発光強度が
低下し、且つ、放射する光の中心波長が動作温度の上昇
によって長波長側に移動する特性を有する発光層として
の活性層38と、この発光層38からの光を外部へ放射
する光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄
膜34,35を順次に積層してなる多層透過膜36とを
有し、該多層透過膜36を通して外部に光を照射する半
導体発光素子において、多層透過膜36は、発光層38
から放射される光の中心波長よりも長波長側で高い透過
率となる透過率の発光波長依存性を有する半導体膜であ
るので、デバイスの寿命が短く信頼性に乏しいという問
題を発生することなく、温度上昇による発光強度の低下
を補償することができ、温度分布や周囲温度の変動に対
して安定に動作する光集積素子、光通信システム等を実
現できる。更に、多層透過膜が半導体膜であることによ
り、エピタキシャル成長可能な半導体層の上ならどこで
も多層透過膜を形成でき、また、電極を多層透過膜の上
に形成できるなど多層透過膜の形成位置の制約が少なく
てデバイスの材料及び構造によらず、面発光型及び端面
発光型を問わずに様々なデバイスに適用できる。The third embodiment is an embodiment of the invention described in claim 2, in which the emission intensity is lowered by the rise of the operating temperature, and the central wavelength of the radiated light is lengthened by the rise of the operating temperature. An active layer 38 serving as a light emitting layer having a property of moving to the wavelength side, and a plurality of thin films 34, 35 having different refractive indexes in a monolithic manner are sequentially laminated on a light emitting portion for emitting light from the light emitting layer 38 to the outside. In the semiconductor light-emitting device having the multilayer transmission film 36 formed by irradiating light to the outside through the multilayer transmission film 36, the multilayer transmission film 36 includes a light-emitting layer 38.
Since it is a semiconductor film that has emission wavelength dependence of the transmittance that becomes higher on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the device, it does not cause the problem of short device life and poor reliability. It is possible to realize an optical integrated device, an optical communication system, and the like, which can compensate for a decrease in light emission intensity due to a temperature rise, and operate stably with respect to temperature distribution and ambient temperature fluctuations. Further, since the multi-layer transmissive film is a semiconductor film, the multi-layer transmissive film can be formed anywhere on the semiconductor layer on which epitaxial growth is possible, and electrodes can be formed on the multi-layer transmissive film. Therefore, the present invention can be applied to various devices regardless of surface emitting type and edge emitting type regardless of the material and structure of the device.
【0072】また、第3実施例は、請求項3記載の発明
の実施例であって、動作温度の上昇によって発光強度が
低下し、且つ、放射する光の中心波長が動作温度の上昇
によって長波長側に移動する特性を有する発光層として
の活性層38と、この発光層38からの光を外部へ放射
する光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄
膜34,35を順次に積層してなる多層透過膜36とを
有し、該多層透過膜36を通して外部に光を照射する半
導体発光素子において、多層透過膜36は、透過率の発
光波長依存性における極小値であって波長λ1の光に対
して透過率が極小となる値Y1と、この極小値Y1と隣合
う極値であって波長λ2(λ2>λ1)の光に対して透過
率が極大となる値Y2との間に発光層38の発光波長λ0
が入ってλ1<λ0<λ2となるようにλ1を選んで各層の
厚さがそのλ1に対して4分の1波長となるように構成
した半導体膜であるので、デバイスの寿命が短く信頼性
に乏しいという問題を発生することなく、温度上昇によ
る発光強度の低下を補償することができて温度変化に対
する発光強度の変化を少なくすることができ、温度分布
や周囲温度の変動に対して安定に動作する光集積素子、
光通信システム等を実現できる。更に、多層透過膜が半
導体膜であることにより、エピタキシャル成長可能な半
導体層の上ならどこでも多層透過膜を形成でき、また、
電極を多層透過膜の上に形成できるなど多層透過膜の形
成位置の制約が少なくてデバイスの材料及び構造によら
ず、面発光型及び端面発光型を問わずに様々なデバイス
に適用できる。The third embodiment is an embodiment of the invention described in claim 3, in which the emission intensity is lowered by the rise of the operating temperature, and the central wavelength of the emitted light is increased by the rise of the operating temperature. An active layer 38 as a light emitting layer having a property of moving to the wavelength side, and a plurality of thin films 34, 35 having different refractive indexes are sequentially laminated in a light emitting portion for emitting light from the light emitting layer 38 to the outside. In the semiconductor light emitting device that has a multilayer transmission film 36 formed by irradiating light to the outside through the multilayer transmission film 36, the multilayer transmission film 36 has a minimum value in the emission wavelength dependence of the transmittance and has a wavelength λ 1 Value Y 1 at which the transmittance is minimum for the light of, and the transmittance is maximum for light of a wavelength λ 2 (λ 2 > λ 1 ) which is an extreme value adjacent to this minimum value Y 1 Between the value Y 2 and the emission wavelength λ 0 of the light emitting layer 38
Since there is a semiconductor film with λ 1 <λ 0 <the thickness of each layer to choose lambda 1 so that the lambda 2 is configured such that a quarter wavelength for the lambda 1 enters, the device Without causing the problem of short life and poor reliability, it is possible to compensate for the decrease in luminescence intensity due to temperature rise and reduce the change in luminescence intensity due to temperature changes. Optical integrated device that operates stably against
An optical communication system etc. can be realized. Furthermore, since the multilayer transparent film is a semiconductor film, the multilayer transparent film can be formed anywhere on the semiconductor layer capable of epitaxial growth.
There are few restrictions on the formation position of the multi-layer transmission film, such as electrodes formed on the multi-layer transmission film, and it can be applied to various devices regardless of the material and structure of the device, regardless of the surface emitting type and the edge emitting type.
【0073】また、第3実施例は、請求項5記載の発明
の実施例であって、請求項1,2または3記載の半導体
発光素子において、多層透過膜36が発光層38に対し
て基板32と同じ側となるように発光層38及び多層透
過膜36を基板32上に積層したので、上述のように温
度変化に対する発光強度の変化を少なくすることができ
る。The third embodiment is an embodiment of the invention according to claim 5, wherein in the semiconductor light emitting device according to claim 1, 2 or 3, the multilayer transmissive film 36 is provided on the light emitting layer 38 as a substrate. Since the light emitting layer 38 and the multilayer transmissive film 36 are laminated on the substrate 32 so as to be on the same side as 32, the change in the emission intensity due to the temperature change can be reduced as described above.
【0074】また、第1実施例は、請求項6記載の発明
の実施例であって、請求項1,2,3,4または5記載
の半導体発光素子において、多層透過膜36を構成する
各半導体膜34,35は1原子層づつ成長させる原子層
成長法により形成したものであるので、歩留まりが良
く、多層透過膜36を膜厚制御性良く形成できて温度変
化に対して発光強度の変化を少なくできる。The first embodiment is an embodiment of the invention according to claim 6, and in the semiconductor light emitting device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, each of the multilayer transparent films 36 is formed. Since the semiconductor films 34 and 35 are formed by the atomic layer growth method of growing one atomic layer at a time, the yield is good, the multilayer transmission film 36 can be formed with good film thickness controllability, and the emission intensity changes with temperature changes. Can be reduced.
【0075】図11は本発明の第4実施例を示す。この
第4実施例は、請求項7,8,9記載の発明の実施例で
あり、端面発光型発光ダイオードからなる端面発光型半
導体発光素子の例であって図11中の太い矢印の方向へ
光を放出する。この端面発光型発光ダイオードは、n型
GaAsからなる基板51の上にMOCVD法等を用い
てn型GaAsからなるバッファ層52、n型Al0.45
Ga0.55Asからなるクラッド層53、発光層であるA
l0.19Ga0.81Asからなる活性層54、p型Al0.45
Ga0.55Asからなるクラッド層55、p型GaAsか
らなるコンタクト層56が順次に積層されており、ダブ
ルヘテロ構造となっている。FIG. 11 shows a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is an embodiment of the invention described in claims 7, 8 and 9, and is an example of an edge emitting semiconductor light emitting device composed of an edge emitting light emitting diode, and is directed in the direction of the thick arrow in FIG. Emits light. This edge emitting type light emitting diode has a buffer layer 52 made of n-type GaAs and an n-type Al 0.45 formed on a substrate 51 made of n-type GaAs by MOCVD or the like.
The cladding layer 53 made of Ga 0.55 As and the light emitting layer A.
l 0.19 Ga 0.81 As active layer 54, p-type Al 0.45
A clad layer 55 made of Ga 0.55 As and a contact layer 56 made of p-type GaAs are sequentially laminated to form a double hetero structure.
【0076】また、コンタクト層56上にはp側電極5
7が形成され、基板51の下側にはn側電極58が形成
されている。このような端面発光型発光ダイオードの本
体は、おもに、へきかい法等により得られた光出射端面
から室温で波長745nmの発光が得られる。この端面
発光型発光ダイオードの本体は光出射端面となる積層端
面上に多層透過膜59が形成され、この多層透過膜59
は温度が上昇して端面発光型発光ダイオードの本体の発
光波長が長波長側にシフトした時に透過率が上昇するよ
うに材料とその膜厚及び屈折率が選ばれている。The p-side electrode 5 is formed on the contact layer 56.
7 is formed, and an n-side electrode 58 is formed below the substrate 51. The main body of such an edge-emitting light emitting diode mainly emits light having a wavelength of 745 nm at room temperature from the light emitting end surface obtained by the cleavage method or the like. In the body of the edge emitting type light emitting diode, a multi-layer transmission film 59 is formed on a laminated end surface which is a light emitting end surface.
The material, the film thickness, and the refractive index are selected so that the transmittance increases when the temperature rises and the emission wavelength of the body of the edge-emitting light emitting diode shifts to the long wavelength side.
【0077】多層透過膜59は、温度上昇により光出力
の中心波長が長波長側にシフトした時に透過率が上昇す
るように材料、膜厚および屈折率が選ばれている。すな
わち、第4実施例では、第1実施例と同様に、多層透過
膜59は図2に示すように透過率特性曲線が波打ってお
り、波長λ1で透過率が極小値Y1となって波長λ1より
長い波長λ2で透過率が極大値Y2をとる。この場合、端
面発光型発光ダイオードが実際に使われている温度範囲
で本体の発光波長がλ1からλ2までの間にある。そし
て、温度が上昇して光出力の中心波長λ0が長波長側に
シフトした時に光出力に対する多層透過膜59の透過率
が高くなり、発光強度の温度依存性が補償されることに
なる。つまり、多層透過膜59は、発光強度の温度依存
性を補償するために、光出力の中心波長がλ0である端
面発光型発光ダイオードの本体に対してλ0がλ1からλ
2までの間に入るようなλ1を選んで各層の厚さをそのλ
1に対して4分の1波長となるように決めている。The material, film thickness and refractive index of the multilayer transmission film 59 are selected so that the transmittance increases when the center wavelength of the optical output shifts to the long wavelength side due to the temperature increase. That is, in the fourth embodiment, as in the first embodiment, the multilayer transmission film 59 has a wavy transmittance characteristic curve as shown in FIG. 2, and the transmittance has a minimum value Y 1 at the wavelength λ 1. And the transmittance has a maximum value Y 2 at a wavelength λ 2 longer than the wavelength λ 1 . In this case, the emission wavelength of the main body is between λ 1 and λ 2 in the temperature range in which the edge emitting light emitting diode is actually used. Then, when the temperature rises and the central wavelength λ 0 of the light output shifts to the long wavelength side, the transmittance of the multilayer transmission film 59 with respect to the light output increases, and the temperature dependence of the emission intensity is compensated. That is, the multilayer transparent film 59, to compensate for the temperature dependence of the emission intensity, lambda 0 with respect to the main body of the center wavelength of the light output is lambda 0 edge-emitting light-emitting diodes from lambda 1 lambda
Select λ 1 so that it falls within 2 and set the thickness of each layer to λ
Are determined such that the quarter wavelength with respect to 1.
【0078】この第4施例では、具体的には屈折率n=
1.46のSiO2からなる層60と、屈折率n=2.
4のTiO2からなる層61とを交互に積層してN層の
多層薄膜からなる多層透過膜59を形成している。すな
わち、多層透過膜59は、スパッタ法等により、初めに
SiO2からなる層60を967Å積み、次にTiO2か
らなる層61を589Å積み、これを交互に合計3ペア
積層している。In the fourth embodiment, specifically, the refractive index n =
A layer 60 of 1.46 SiO 2 and a refractive index n = 2.
The layer 61 made of TiO 2 of No. 4 is alternately laminated to form the multi-layer transmission film 59 made of the multi-layer thin film of N layers. That is, the multilayer transmission film 59 is formed by stacking a SiO 2 layer 60 of 967 Å and then a TiO 2 layer 61 of 589 Å by a sputtering method or the like, and alternately laminating a total of 3 pairs.
【0079】この第4実施例の端面発光型発光ダイオー
ドでは、多層透過膜59が無い場合の発光特性は図12
及び図13に示す通りであり、発光出力が図12に示す
ように温度の上昇とともに低下する。この端面発光型発
光ダイオードは、活性層54とクラッド層53,55の
バンドギャップエネルギー差がそれほど大きくないの
で、温度依存性が比較的大きくなる。また、発光スペク
トルは発光ピークの高さが温度の上昇とともに低下する
と同時に発光スペクトル全体が温度の上昇とともに長波
長側にシフトする。In the edge emitting type light emitting diode of the fourth embodiment, the light emitting characteristic without the multilayer transmission film 59 is shown in FIG.
And as shown in FIG. 13, the light emission output decreases as the temperature rises as shown in FIG. In this edge emitting type light emitting diode, the bandgap energy difference between the active layer 54 and the cladding layers 53 and 55 is not so large, so that the temperature dependence becomes relatively large. Further, in the emission spectrum, the height of the emission peak decreases with increasing temperature, and at the same time, the entire emission spectrum shifts to the long wavelength side with increasing temperature.
【0080】第4実施例における上記条件の多層透過膜
59の発光波長に対する透過率の計算結果は図14に示
すようになる。多層透過膜59は活性層54から放射さ
れる光のピーク波長λ0よりも長波長側で高い透過率を
持っている。また、発光波長に対する多層透過膜59の
透過率は透過率の変化が大きいところ、つまり、波長対
透過率特性曲線の傾きが大きいところに設定されてい
る。FIG. 14 shows the calculation result of the transmittance with respect to the emission wavelength of the multilayer transmission film 59 under the above conditions in the fourth embodiment. The multilayer transmission film 59 has a higher transmittance on the long wavelength side than the peak wavelength λ 0 of the light emitted from the active layer 54. Further, the transmittance of the multilayer transmission film 59 with respect to the emission wavelength is set where the change in transmittance is large, that is, where the slope of the wavelength-transmittance characteristic curve is large.
【0081】このように多層透過膜59は、材料、膜厚
および屈折率を端面発光型発光ダイオードの本体からの
光出力のピーク波長よりも短波長側に透過率の極小値が
きて光出力の中心波長よりも長波長側に透過率の極大値
がくるように選んでいる。つまり、多層透過膜59は、
膜厚が発光ピーク波長よりも幾分短い波長に対して4分
の1となるようにしてある。As described above, the multilayer transmissive film 59 has a material, a film thickness, and a refractive index whose optical transmissivity has a minimum value on the shorter wavelength side than the peak wavelength of the optical output from the body of the edge-emitting light emitting diode. The maximum value of the transmittance is selected to be on the longer wavelength side than the central wavelength. That is, the multilayer transmission film 59 is
The film thickness is set to be a quarter for a wavelength slightly shorter than the emission peak wavelength.
【0082】図15は本実施例において活性層54から
多層透過膜59を通して放射される光の発光強度の温度
依存性を示す。本実施例では、多層透過膜59を形成し
たために発光強度の温度依存性が平坦になっており、発
光強度の温度上昇による影響が打ち消されていることが
分かる。また、波長対透過率特性曲線の傾きが更に大き
くなるような条件の多層透過膜59を用いれば、更に発
光強度の温度依存性が平坦になる。FIG. 15 shows the temperature dependence of the emission intensity of the light emitted from the active layer 54 through the multilayer transmission film 59 in this embodiment. In this example, since the multilayer transmission film 59 is formed, the temperature dependence of the emission intensity is flat, and it can be seen that the influence of the temperature rise of the emission intensity is canceled. Further, if the multilayer transmissive film 59 is used under the condition that the slope of the wavelength-transmittance characteristic curve becomes larger, the temperature dependence of the emission intensity becomes even flatter.
【0083】この第4実施例は、請求項7記載の発明の
実施例であって、発光強度及び発光波長の中心が温度に
依存して変化する特性を有する発光層としての活性層5
4と、この発光層54からの光を外部へ放射する光出射
部にモノシリックに屈折率の異なる複数の薄膜60,6
1を順次に積層してなる多層透過膜59とを有し、多層
透過膜59を通して外部に光を照射する半導体発光素子
において、多層透過膜59は、発光層54から放射され
る光の発光強度が低い時の発光波長で高い透過率とな
り、発光層54から放射される光の発光強度が高い時の
発光波長で低い透過率となる透過率の発光波長依存性を
有し、発光層54からの光を外部へ放射する光出射部が
積層端面であって該積層端面上に多層透過膜59を形成
したので、デバイスの寿命が短く信頼性に乏しいという
問題を発生することなく、発光強度の温度による変化を
補償することができて温度変化に対する発光強度の変化
を少なくすることができ、温度分布や周囲温度の変動に
対して安定に動作する光集積素子、光通信システム等を
実現できる。The fourth embodiment is an embodiment of the invention described in claim 7, which is an active layer 5 as a light emitting layer having a characteristic that the centers of the emission intensity and the emission wavelength change depending on the temperature.
4 and a plurality of thin films 60, 6 having monolithically different refractive indexes on the light emitting portion for emitting light from the light emitting layer 54 to the outside.
In a semiconductor light emitting device having a multilayer transmission film 59 formed by sequentially stacking 1 and irradiating light to the outside through the multilayer transmission film 59, the multilayer transmission film 59 has a light emission intensity of light emitted from the light emitting layer 54. Has a high transmittance at a light emission wavelength when it is low, and has a low transmittance at a light emission wavelength when the light emission intensity of the light emitted from the light emitting layer 54 is high. Since the light emitting portion for radiating the light to the outside is the laminated end face and the multilayer transmissive film 59 is formed on the laminated end face, the problem that the lifetime of the device is short and the reliability is poor does not occur, and the emission intensity is reduced. A change due to temperature can be compensated for, a change in light emission intensity due to a change in temperature can be reduced, and an optical integrated device, an optical communication system, or the like that operates stably with respect to temperature distribution and ambient temperature fluctuations can be realized.
【0084】このように、従来の光出射面とは反対側に
反射率の波長依存性を有する反射器を用いたものでは、
活性層が反射器で反射された光を吸収してしまうことに
より、端面発光型発光ダイオードでは光の強度及びスペ
クトルの温度による変化を補償するという効果が小さか
ったが、第4実施例では、積層端面上に多層透過膜59
を形成したことにより、端面発光型発光ダイオードでも
高い温度特性の改善効果が得られる。As described above, in the case where the conventional reflector having the wavelength dependence of the reflectance is provided on the side opposite to the light emitting surface,
Since the active layer absorbs the light reflected by the reflector, the edge-emitting type light emitting diode has a small effect of compensating for changes in the light intensity and the spectrum due to temperature. Multi-layer permeable film 59 on the end face
By forming the above, even in the edge emitting type light emitting diode, a high temperature characteristic improving effect can be obtained.
【0085】また、第4実施例は、請求項8記載の発明
の実施例であって、動作温度の上昇によって発光強度が
低下し、且つ、放射する光の中心波長が動作温度の上昇
によって長波長側に移動する特性を有する発光層として
の活性層54と、この発光層54からの光を外部へ放射
する光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄
膜60,61を順次に積層してなる多層透過膜59とを
有し、該多層透過膜59を通して外部に光を照射する半
導体発光素子において、多層透過膜59は、発光層54
から放射される光の中心波長よりも長波長側で高い透過
率となる透過率の発光波長依存性を有し、発光層54か
らの光を外部へ放射する光出射部が積層端面であって該
積層端面上に多層透過膜54を形成したので、デバイス
の寿命が短く信頼性に乏しいという問題を発生すること
なく、発光強度の温度による変化を補償することができ
て温度変化に対する発光強度の変化を少なくすることが
でき、温度分布や周囲温度の変動に対して安定に動作す
る光集積素子、光通信システム等を実現できる。The fourth embodiment is an embodiment of the invention described in claim 8, in which the emission intensity is lowered by the rise of the operating temperature, and the central wavelength of the radiated light is lengthened by the rise of the operating temperature. An active layer 54 serving as a light emitting layer having a property of moving to the wavelength side, and a plurality of thin films 60 and 61 having different refractive indices are sequentially laminated in a light emitting portion for emitting light from the light emitting layer 54 to the outside. In the semiconductor light emitting element which has a multilayer transmission film 59 formed by irradiating light to the outside through the multilayer transmission film 59, the multilayer transmission film 59 includes a light emitting layer 54.
The light emitting portion having the light emission wavelength dependency of the light transmittance, which has a higher light transmittance on the longer wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the light emitting layer 54, is the laminated end face. Since the multi-layered transparent film 54 is formed on the laminated end face, it is possible to compensate for the change in the emission intensity with temperature without causing the problem that the lifetime of the device is short and the reliability is poor, and the emission intensity with respect to the temperature change can be compensated. The change can be reduced, and an optical integrated device, an optical communication system, and the like that can operate stably with respect to temperature distribution and fluctuations in ambient temperature can be realized.
【0086】また、第4実施例は、請求項9記載の発明
の実施例であって、動作温度の上昇によって発光強度が
低下し、且つ、放射する光の中心波長が動作温度の上昇
によって長波長側に移動する特性を有する発光層として
の活性層54と、この発光層54からの光を外部へ放射
する光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄
膜60,61を順次に積層してなる多層透過膜59とを
有し、該多層透過膜59を通して外部に光を照射する半
導体発光素子において、多層透過膜59は、透過率の発
光波長依存性における極小値であって波長λ1の光に対
して透過率が極小となる値Y1と、この極小値Y1と隣合
う極値であって波長λ2(λ2>λ1)の光に対して透過
率が極大となる値Y2との間に発光層54の発光波長λ0
が入ってλ1<λ0<λ2となるようにλ1を選んで各層の
厚さがそのλ1に対して4分の1波長となるように構成
し、発光層54からの光を外部へ放射する光出射部が積
層端面であって該積層端面上に多層透過膜59を形成し
たので、デバイスの寿命が短く信頼性に乏しいという問
題を発生することなく、発光強度の温度による変化を補
償することができて温度変化に対する発光強度の変化を
少なくすることができ、温度分布や周囲温度の変動に対
して安定に動作する光集積素子、光通信システム等を実
現できる。The fourth embodiment is an embodiment of the invention described in claim 9, in which the emission intensity is lowered by the rise of the operating temperature, and the central wavelength of the emitted light is lengthened by the rise of the operating temperature. An active layer 54 serving as a light emitting layer having a characteristic of moving to the wavelength side, and a plurality of thin films 60 and 61 having different refractive indexes in a monolithic manner are sequentially laminated on a light emitting portion for emitting light from the light emitting layer 54 to the outside. In the semiconductor light emitting element that has a multilayer transmission film 59 formed by irradiating light to the outside through the multilayer transmission film 59, the multilayer transmission film 59 is a minimum value in the emission wavelength dependence of the transmittance and has a wavelength λ 1 Value Y 1 at which the transmittance is minimum with respect to the light of, and the transmittance is maximum with respect to light having a wavelength λ 2 (λ 2 > λ 1 ) which is an extreme value adjacent to this minimum value Y 1. Between the value Y 2 and the emission wavelength λ 0 of the light emitting layer 54
Choose lambda 1 so that λ 1 <λ 0 <λ 2 contains configured so that the thickness of each layer is a quarter wavelength for the lambda 1, the light from the light-emitting layer 54 Since the light emitting portion that radiates to the outside is the laminated end face and the multilayer transmissive film 59 is formed on the laminated end face, the change in the emission intensity with temperature does not occur without the problem that the lifetime of the device is short and the reliability is poor. Can be compensated for, the change in emission intensity with respect to temperature change can be reduced, and an optical integrated device, an optical communication system, and the like that can operate stably with respect to temperature distribution and ambient temperature fluctuations can be realized.
【0087】本発明の第5実施例は、請求項7,8,9
記載の発明の他の実施例であり、端面発光型発光ダイオ
ードからなる半導体発光素子の例である。この第5実施
例の第4実施例と違うところは、多層透過膜59の各層
の厚さである。第5実施例では、屈折率n=1.46の
SiO2からなる層60と、屈折率n=2.4のTiO2
からなる層61とを交互に積層して多層透過膜59を形
成しているが、この多層透過膜59は、スパッタ法等に
より、初めにSiO2からなる層60を925Å積み、
次にTiO2からなる層61を563Å積み、これを交
互に合計3ペア積層している。The fifth embodiment of the present invention is defined in claims 7, 8, and 9.
It is another example of the described invention, which is an example of a semiconductor light emitting element including an edge emitting light emitting diode. The difference between the fifth embodiment and the fourth embodiment is the thickness of each layer of the multilayer transmission film 59. In the fifth embodiment, a layer 60 made of SiO 2 having a refractive index n = 1.46 and TiO 2 having a refractive index n = 2.4.
The layer 61 made of SiO 2 is alternately laminated to form the multi-layer transmission film 59. In this multi-layer transmission film 59, a layer 60 made of SiO 2 is first stacked by 925 Å by a sputtering method or the like.
Next, a layer 61 made of TiO 2 is stacked by 563Å, and a total of 3 pairs are alternately stacked.
【0088】この第5実施例の端面発光型発光ダイオー
ドでは、多層透過膜59が無い場合の発光特性は、第4
実施例において多層透過膜59が無い場合の発光特性と
同様である。図16は本実施例において上述した条件の
多層透過膜59の発光波長に対する透過率の計算結果を
示す。多層透過膜59は活性層54から放射される光の
ピーク波長よりも長波長側で高い透過率を持っている。
このように、第5実施例では、その発光波長よりも短波
長側に透過率の極小値が来て発光波長よりも長波長側に
透過率の極大値が来るように多層透過膜59の材料及び
膜厚、屈折率を選んでいる。つまり、多層透過膜59の
膜厚は発光波長よりも幾分短い波長に対して4分の1波
長となるようにしてある。In the edge emitting type light emitting diode of the fifth embodiment, the light emitting characteristic without the multilayer transmission film 59 is the fourth.
This is the same as the light emission characteristics in the case where the multilayer transmission film 59 is not provided in the example. FIG. 16 shows the calculation result of the transmittance with respect to the emission wavelength of the multilayer transmission film 59 under the conditions described above in this example. The multilayer transmission film 59 has a higher transmittance on the long wavelength side than the peak wavelength of the light emitted from the active layer 54.
As described above, in the fifth embodiment, the material of the multilayer transmissive film 59 is such that the minimum value of the transmittance is on the shorter wavelength side than the emission wavelength and the maximum value of the transmittance is on the longer wavelength side than the emission wavelength. And the film thickness and refractive index are selected. That is, the film thickness of the multilayer transmission film 59 is set to be a quarter wavelength with respect to a wavelength slightly shorter than the emission wavelength.
【0089】そして、第5実施例において第4実施例と
違うところは多層透過膜59の透過率が第4実施例に比
べて高くなるように設定されていることである。つま
り、発光波長が透過率の極大値に近いことである。第5
実施例では、第4実施例に比べて全般に透過率が高いの
で、光出力が高い。ただし、第5実施例では、第4実施
例に比べて、透過率の変化率は小さくなるので、温度特
性の改善効果は小さい。このような第5実施例は、おも
に、高い光出力が必要であって、ある程度の温度特性の
改善効果があれば良いような場合に適用される。このよ
うに多層透過膜59の各層の厚さは用途に応じて選べば
良い。第5実施例では、上述した第4実施例と同様な効
果が得られる。The fifth embodiment differs from the fourth embodiment in that the transmittance of the multilayer transmission film 59 is set to be higher than that in the fourth embodiment. That is, the emission wavelength is close to the maximum value of the transmittance. Fifth
In the embodiment, the light output is high because the transmittance is generally higher than that in the fourth embodiment. However, in the fifth embodiment, the rate of change in the transmittance is smaller than that in the fourth embodiment, so that the effect of improving the temperature characteristics is small. The fifth embodiment as described above is mainly applied to a case where a high light output is required and a certain degree of temperature characteristic improving effect is sufficient. Thus, the thickness of each layer of the multi-layer transmission film 59 may be selected according to the application. In the fifth embodiment, the same effect as in the above-described fourth embodiment can be obtained.
【0090】図17は本発明の第6実施例を示す。この
第6実施例は、請求項10,11記載の発明の実施例で
あり、端面発光型発光ダイオードからなる半導体発光素
子の例である。この端面発光型発光ダイオードは、n型
GaAsからなる基板62の上にMOCVD法等を用い
てn型GaAsからなるバッファ層63、n型Al0. 45
Ga0.55Asからなるクラッド層64、発光層であるA
l0.19Ga0.81Asからなる活性層65、p型Al0.45
Ga0.55Asからなるクラッド層66、p型GaAsか
らなるコンタクト層67が順次に積層されており、ダブ
ルヘテロ構造となっている。FIG. 17 shows a sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment is an embodiment of the invention described in claims 10 and 11, and is an example of a semiconductor light emitting device including an edge emitting light emitting diode. The edge emitting light emitting diode, the buffer layer 63, n-type Al 0. 45 made of n-type GaAs by MOCVD or the like on a substrate 62 made of n-type GaAs
The cladding layer 64 made of Ga 0.55 As and the light emitting layer A.
l 0.19 Ga 0.81 As active layer 65, p-type Al 0.45
A clad layer 66 made of Ga 0.55 As and a contact layer 67 made of p-type GaAs are sequentially laminated to form a double hetero structure.
【0091】また、コンタクト層67上にはp側電極6
8が形成され、基板62の下側にはn側電極69が形成
されている。このような端面発光型発光ダイオードの本
体は、おもに、へきかい法等により得られた光出射端面
から室温で波長745nmの発光が得られる。この端面
発光型発光ダイオードの本体は光出射端面となる積層端
面上に多層透過膜70が形成され、この多層透過膜70
は温度が上昇して端面発光型発光ダイオードの本体の発
光波長が長波長側にシフトした時に透過率が上昇するよ
うに材料とその膜厚及び屈折率が選ばれている。The p-side electrode 6 is formed on the contact layer 67.
8 is formed, and the n-side electrode 69 is formed below the substrate 62. The main body of such an edge-emitting light emitting diode mainly emits light having a wavelength of 745 nm at room temperature from the light emitting end surface obtained by the cleavage method or the like. In the main body of this edge emitting type light emitting diode, a multilayer transmission film 70 is formed on a laminated end surface which is a light emitting end surface.
The material, the film thickness, and the refractive index are selected so that the transmittance increases when the temperature rises and the emission wavelength of the body of the edge-emitting light emitting diode shifts to the long wavelength side.
【0092】すなわち、第6実施例では、第1実施例と
同様に、多層膜70は図2に示すように波長対透過率特
性曲線が波打っており、波長λ1で透過率が極小値Y1と
なって波長λ1より長い波長λ2で透過率が極大値Y2を
とる。この場合、端面発光型発光ダイオードが実際に使
われている温度範囲で本体の発光波長がλ1からλ2まで
の間にある。そして、温度が上昇して光出力の中心波長
λ0が長波長側にシフトした時に光出力に対する多層透
過膜70の透過率が高くなり、発光強度の温度依存性が
補償されることになる。つまり、多層透過膜70は、発
光強度の温度依存性を補償するために、光出力の中心波
長がλ0である端面発光型発光ダイオードの本体に対し
てλ0がλ1からλ2までの間に入るようなλ1を選んで各
層の厚さをそのλ1に対して4分の1波長となるように
決めている。That is, in the sixth embodiment, as in the first embodiment, the multi-layer film 70 has a wavelength-transmittance characteristic curve wavy as shown in FIG. 2, and the transmittance is minimal at the wavelength λ 1. It becomes Y 1 and the transmittance has a maximum value Y 2 at a wavelength λ 2 longer than the wavelength λ 1 . In this case, the emission wavelength of the main body is between λ 1 and λ 2 in the temperature range in which the edge emitting light emitting diode is actually used. Then, when the temperature rises and the central wavelength λ 0 of the light output shifts to the long wavelength side, the transmittance of the multilayer transmission film 70 with respect to the light output increases, and the temperature dependence of the emission intensity is compensated. That is, in order to compensate the temperature dependence of the light emission intensity, the multilayer transmissive film 70 has λ 0 of λ 1 to λ 2 with respect to the body of the edge-emitting light emitting diode whose center wavelength of light output is λ 0 . Λ 1 is selected so as to be in between, and the thickness of each layer is determined to be a quarter wavelength with respect to λ 1 .
【0093】この第6施例では、具体的には屈折率n=
1.46のSiO2からなる層71と、屈折率n=2.
4のTiO2からなる層72とを交互に積層してN層の
多層薄膜からなる多層透過膜70を形成している。すな
わち、多層透過膜70は、スパッタ法等により、初めに
SiO2からなる層71を947Å積み、次にTiO2か
らなる層72を579Å積み、これを交互に合計3ペア
積層している。In the sixth embodiment, specifically, the refractive index n =
A layer 71 of 1.46 SiO 2 and a refractive index n = 2.
The layer 72 made of TiO 2 and the layer 72 made of TiO 2 are alternately laminated to form a multi-layered transparent film 70 made up of N multi-layered thin films. That is, the multi-layer transmission film 70 has a layer 71 made of SiO 2 firstly stacked at 947 Å and then a layer 72 made of TiO 2 stacked at 579 Å by a sputtering method or the like, and a total of 3 pairs of layers are alternately stacked.
【0094】更に、端面発光型発光ダイオードの本体に
おける光出射端面とは反対側の積層端面上には多層反射
膜73が形成され、この多層反射膜73は温度が上昇し
て端面発光型発光ダイオードの本体の発光波長が長波長
側にシフトした時に反射率が上昇するように材料とその
膜厚及び屈折率が選ばれている。具体的には、第6実施
例では、屈折率n=1.46のSiO2からなる層74
と、屈折率n=2.4のTiO2からなる層75とを交
互に積層して多層反射膜73を形成している。すなわ
ち、多層反射膜73は、スパッタ法等により、初めにS
iO2からなる層74を1536Å積み、次にTiO2か
らなる層75を938Å積み、これを交互に合計3ペア
積層している。Further, a multilayer reflective film 73 is formed on the laminated end surface of the body of the edge emitting light emitting diode opposite to the light emitting end surface, and the temperature of the multilayer reflective film 73 rises and the edge emitting light emitting diode is The material, the film thickness, and the refractive index are selected so that the reflectance increases when the emission wavelength of the main body of (1) shifts to the long wavelength side. Specifically, in the sixth embodiment, a layer 74 made of SiO 2 having a refractive index n = 1.46.
And a layer 75 made of TiO 2 having a refractive index n = 2.4 are alternately laminated to form a multilayer reflective film 73. That is, the multilayer reflective film 73 is first formed by the sputtering method or the like.
A layer 74 of iO 2 is stacked 1536 Å, then a layer 75 of TiO 2 is stacked 938 Å, and a total of 3 pairs are alternately laminated.
【0095】この第6実施例では、活性層65からの光
は、多層透過膜70を通して光出射端面から外部に放射
されるとともに、多層反射膜73で反射されて活性層6
5および多層透過膜70を通して光出射端面から外部に
放射される。また、第6実施例の端面発光型発光ダイオ
ードでは、多層透過膜70及び多層反射膜73が無い場
合の発光特性は第4実施例と同様に図12及び図13に
示す通りであり、発光出力が図12に示すように温度の
上昇とともに低下する。この端面発光型発光ダイオード
は、活性層65とクラッド層64,66のバンドギャッ
プエネルギー差がそれほど大きくないので、温度依存性
が比較的大きくなる。また、発光スペクトルは発光ピー
クの高さが温度の上昇とともに低下すると同時に発光ス
ペクトル全体が温度の上昇とともに長波長側にシフトす
る。In the sixth embodiment, the light from the active layer 65 is radiated to the outside from the light emitting end face through the multi-layer transmission film 70, and is reflected by the multi-layer reflection film 73 to be reflected by the active layer 6.
The light is radiated to the outside from the light emitting end face through the multi-layered transparent film 5 and the multi-layered transparent film 70. Further, in the edge emitting light emitting diode of the sixth embodiment, the light emitting characteristics without the multilayer transmissive film 70 and the multilayer reflective film 73 are as shown in FIGS. 12 and 13 as in the fourth embodiment. Decreases as the temperature rises, as shown in FIG. In this edge-emitting light emitting diode, the bandgap energy difference between the active layer 65 and the cladding layers 64 and 66 is not so large, so that the temperature dependence becomes relatively large. Further, in the emission spectrum, the height of the emission peak decreases with increasing temperature, and at the same time, the entire emission spectrum shifts to the long wavelength side with increasing temperature.
【0096】第6実施例における上記条件の多層透過膜
70の発光波長に対する透過率の計算結果は図14に示
すようになる。多層透過膜70は活性層65から放射さ
れる光のピーク波長よりも長波長側で高い透過率を持っ
ている。このように多層透過膜70は、その半導体材
料、膜厚および屈折率を端面発光型発光ダイオードの本
体からの光出力のピーク波長よりも短波長側に透過率の
極小値がきて光出力のピーク波長よりも長波長側に透過
率の極大値がくるように選んでいる。つまり、多層透過
膜70は、膜厚が発光ピーク波長よりも幾分短い波長に
対して4分の1となるようにしてある。The calculation result of the transmittance with respect to the emission wavelength of the multilayer transmission film 70 under the above conditions in the sixth embodiment is shown in FIG. The multilayer transmission film 70 has a higher transmittance on the long wavelength side than the peak wavelength of the light emitted from the active layer 65. In this way, the multilayer transmission film 70 has a semiconductor material, a film thickness, and a refractive index that have a minimum value of the transmittance on the shorter wavelength side than the peak wavelength of the light output from the body of the edge-emitting light emitting diode, and thus the peak of the light output. The maximum value of the transmittance is selected to be on the longer wavelength side than the wavelength. That is, the multilayer transmission film 70 has a thickness that is a quarter of the wavelength that is slightly shorter than the emission peak wavelength.
【0097】また、本実施例における上記条件の多層反
射膜73の発光波長に対する反射率の計算結果を図18
に示す。多層反射膜73は活性層65から放射される光
のピーク波長よりも長波長側で高い反射率を持ってい
る。このように多層反射膜73は、その半導体材料、膜
厚および屈折率を端面発光型発光ダイオードの本体から
の光出力のピーク波長よりも短波長側に反射率の極小値
がきて光出力のピーク波長よりも長波長側に反射率の極
大値がくるように選んでいる。つまり、多層反射膜73
は、膜厚が発光ピーク波長よりも幾分短い波長に対して
4分の1となるようにしてある。FIG. 18 shows the calculation results of the reflectance with respect to the emission wavelength of the multilayer reflective film 73 under the above conditions in this embodiment.
Shown in The multilayer reflective film 73 has a high reflectance on the longer wavelength side than the peak wavelength of the light emitted from the active layer 65. In this way, the multilayer reflective film 73 has a semiconductor material, a film thickness, and a refractive index whose peaks of light output reach a minimum value of the reflectance on the shorter wavelength side than the peak wavelength of light output from the body of the edge-emitting light emitting diode. The maximum value of the reflectance is selected to be on the longer wavelength side than the wavelength. That is, the multilayer reflective film 73
Is such that the film thickness is ¼ for a wavelength that is slightly shorter than the emission peak wavelength.
【0098】この多層透過膜70及び多層反射膜73を
有する第6実施例の発光強度の温度依存性を図19に示
す。第6実施例では、多層反射膜73を形成したために
多層透過膜70と多層反射膜73との相乗効果により温
度特性が第5実施例に比べて更に平坦になっており、温
度上昇による影響が打ち消されていることが分かる。ま
た、波長に対する透過率及び反射率の傾きが更に大きく
なる条件を満たす多層透過膜70及び多層反射膜73を
用いれば、更に温度特性が平坦になる。FIG. 19 shows the temperature dependence of the emission intensity of the sixth embodiment having the multilayer transmission film 70 and the multilayer reflection film 73. In the sixth embodiment, since the multi-layer reflective film 73 is formed, the temperature characteristics are further flattened as compared with the fifth embodiment due to the synergistic effect of the multi-layer transmissive film 70 and the multi-layer reflective film 73. You can see that it has been canceled. Further, if the multilayer transmissive film 70 and the multilayer reflective film 73 that satisfy the condition that the inclinations of the transmittance and the reflectance with respect to the wavelength are further increased, the temperature characteristics are further flattened.
【0099】このように、従来の光出射面とは反対側に
反射率の波長依存性を有する反射器を用いたものでは、
活性層が反射器で反射された光を吸収してしまうことに
より、端面発光型発光ダイオードでは光の強度及びスペ
クトルの温度による変化を補償するという効果が小さか
ったが、第6実施例では、多層透過膜70及び多層反射
膜73を形成したことにより、端面発光型発光ダイオー
ドでも高い温度特性の改善効果が得られる。もちろん、
端面発光型発光ダイオードだけでなく、面発光型発光ダ
イオードでも多層透過膜及び多層反射膜を形成して同様
な効果を得ることが可能である。As described above, in the case of using the conventional reflector having the wavelength dependence of the reflectance on the side opposite to the light emitting surface,
Since the active layer absorbs the light reflected by the reflector, the edge-emitting light-emitting diode has a small effect of compensating for changes in the light intensity and the spectrum due to temperature. By forming the transmissive film 70 and the multilayer reflective film 73, a high temperature characteristic improving effect can be obtained even in the edge-emitting light emitting diode. of course,
It is possible to obtain the same effect by forming the multilayer transmissive film and the multilayer reflective film not only on the edge emitting type light emitting diode but also on the surface emitting type light emitting diode.
【0100】この第6実施例は、請求項10記載の発明
の実施例であって、請求項7記載の半導体発光素子にお
いて、光出射部となる積層端面とは反対側の積層端面上
に屈折率の異なる複数の薄膜74,75を順次に積層し
てなる多層反射膜73を有し、該多層反射膜73は、発
光層65から放射される光の発光強度が低い時の発光波
長で高い透過率となり、発光層65から放射される光の
発光強度が高い時の発光波長で低い透過率となる透過率
の発光波長依存性を有するので、多層反射膜73による
反射光を利用することができ、第4実施例に比べて温度
変化に対して発光強度の変化が少なくなる。The sixth embodiment is an embodiment of the invention according to claim 10, wherein in the semiconductor light emitting device according to claim 7, the light is refracted on the laminated end face opposite to the laminated end face to be the light emitting portion. A multilayer reflective film 73 is formed by sequentially laminating a plurality of thin films 74 and 75 having different ratios, and the multilayer reflective film 73 has a high emission wavelength when the emission intensity of light emitted from the light emitting layer 65 is low. Since the transmittance is such that the transmittance of the light emitted from the light-emitting layer 65 becomes low at the emission wavelength when the emission intensity of the light is high, the transmittance of the multilayer reflective film 73 can be used. As a result, the change in the emission intensity with respect to the temperature change is smaller than that in the fourth embodiment.
【0101】また、第6実施例は、請求項11記載の発
明の実施例であって、請求項8,9記載の半導体発光素
子において、光出射部となる積層端面とは反対側の積層
端面上に屈折率の異なる複数の薄膜74,75を順次に
積層してなる多層反射膜73を有し、該多層反射膜73
は、発光層65から放射される光の中心波長よりも長波
長側で高い反射率となる反射率の発光波長依存性を有す
るので、多層反射膜73による反射光を利用することが
でき、第4実施例に比べて温度変化に対して発光強度の
変化が少なくなる。The sixth embodiment is an embodiment of the invention according to claim 11, wherein in the semiconductor light emitting device according to claims 8 and 9, the laminated end face opposite to the laminated end face to be the light emitting portion. A multilayer reflective film 73 is formed by sequentially laminating a plurality of thin films 74 and 75 having different refractive indexes, and the multilayer reflective film 73 is provided.
Has a light emission wavelength dependency of the reflectance that is higher on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the light emitting layer 65, and therefore the light reflected by the multilayer reflective film 73 can be used. The change in the emission intensity with respect to the change in temperature is smaller than that in Example 4.
【0102】図20は本発明の第7実施例を示す。この
第7実施例は、請求項12記載の発明の実施例であり、
端面発光型発光ダイオードからなる半導体発光素子の例
である。この端面発光型発光ダイオードは、n型GaA
sからなる基板76の上にMOCVD法等を用いてn型
GaAsからなるバッファ層77、n型Al0.45Ga
0.55Asからなるクラッド層78、発光層であるAl
0.19Ga0.81Asからなる活性層79、p型Al0.45G
a0.55Asからなるクラッド層80、p型GaAsから
なるコンタクト層81が順次に積層されており、ダブル
ヘテロ構造となっている。このようなエピウエハはレジ
スト等をエッチングマスクとして塩素ガス等をエッチン
グガスに用いたドライエッチング法等により、突起状の
端面発光型発光ダイオードウエハに形成している。FIG. 20 shows a seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment is an embodiment of the invention according to claim 12,
It is an example of a semiconductor light emitting element including an edge emitting light emitting diode. This edge emitting light emitting diode is an n-type GaA
On the substrate 76 made of s, a buffer layer 77 made of n-type GaAs and n-type Al 0.45 Ga are formed by MOCVD or the like.
The cladding layer 78 made of 0.55 As, the light emitting layer of Al
Active layer 79 made of 0.19 Ga 0.81 As, p-type Al 0.45 G
A clad layer 80 made of a 0.55 As and a contact layer 81 made of p-type GaAs are sequentially laminated to form a double hetero structure. Such an epi-wafer is formed into a projecting edge emitting light emitting diode wafer by a dry etching method using a resist or the like as an etching mask and chlorine gas or the like as an etching gas.
【0103】この端面発光型発光ダイオードウエハはド
ライエッチング法等により光出射端面となる積層端面が
形成されて端面発光型発光ダイオードの本体となり、こ
の本体は光出射端面から室温で波長745nmの発光が
得られる。この端面発光型発光ダイオードの本体は光出
射端面およびこれとは反対側の積層端面上に多層膜8
2,83が形成され、この多層膜82,83は温度が上
昇して端面発光型発光ダイオードの本体の発光波長が長
波長側にシフトした時に透過率が上昇するように材料と
その膜厚及び屈折率が選ばれている。多層膜82は多層
透過膜となって多層膜83は多層反射膜の一部となり、
活性層79からの光は、多層透過膜82を通して光出射
端面から外部に放射されるとともに、多層反射膜で反射
されて活性層79および多層透過膜82を通して光出射
端面から外部に放射される。The edge emitting type light emitting diode wafer has a laminated end face serving as a light emitting end face formed by a dry etching method or the like to form a body of the edge emitting type light emitting diode, and this body emits light having a wavelength of 745 nm from the light emitting end face at room temperature. can get. The body of the edge emitting type light emitting diode has a multilayer film 8 on the light emitting end surface and the laminated end surface on the opposite side.
2 and 83 are formed, and the multilayer film 82 and 83 are made of a material, a film thickness and a material thereof so that the transmittance increases when the temperature rises and the emission wavelength of the body of the edge emitting light emitting diode shifts to the long wavelength side. The refractive index is chosen. The multilayer film 82 becomes a multilayer transmission film, and the multilayer film 83 becomes a part of the multilayer reflection film,
The light from the active layer 79 is emitted to the outside from the light emitting end face through the multilayer transmission film 82, is reflected by the multilayer reflection film, and is emitted to the outside from the light emitting end face through the active layer 79 and the multilayer transmission film 82.
【0104】すなわち、第7実施例では、第1実施例と
同様に、多層膜82,83は図2に示すように波長対透
過率特性曲線が波打っており、波長λ1で透過率が極小
値Y1となって波長λ1より長い波長λ2で透過率が極大
値Y2をとる。この場合、端面発光型発光ダイオードが
実際に使われている温度範囲で本体の発光波長がλ1か
らλ2までの間にある。そして、温度が上昇して光出力
の中心波長λ0が長波長側にシフトした時に光出力に対
する多層膜82,83の透過率が高くなり、発光強度の
温度依存性が補償されることになる。つまり、多層膜8
2,83は、発光強度の温度依存性を補償するために、
光出力の中心波長がλ0である端面発光型発光ダイオー
ドの本体に対してλ0がλ1からλ2までの間に入るよう
なλ1を選んで各層の厚さをそのλ1に対して4分の1波
長となるように決めている。[0104] That is, in the seventh embodiment, like the first embodiment, the multilayer film 82, 83 is wavy wavelength versus transmittance characteristic curve as shown in FIG. 2, the transmittance at a wavelength lambda 1 The minimum value Y 1 is obtained, and the transmittance takes the maximum value Y 2 at the wavelength λ 2 longer than the wavelength λ 1 . In this case, the emission wavelength of the main body is between λ 1 and λ 2 in the temperature range in which the edge emitting light emitting diode is actually used. Then, when the temperature rises and the central wavelength λ 0 of the light output shifts to the long wavelength side, the transmittance of the multilayer films 82 and 83 with respect to the light output increases, and the temperature dependence of the emission intensity is compensated. . That is, the multilayer film 8
Nos. 2,83 are for compensating the temperature dependence of the emission intensity,
For the body of an edge-emitting LED whose center wavelength of light output is λ 0 , choose λ 1 such that λ 0 falls between λ 1 and λ 2 and set the thickness of each layer to that λ 1. It is decided to be a quarter wavelength.
【0105】この第7施例では、具体的には屈折率n=
1.46のSiO2からなる層84と、屈折率n=2.
4のTiO2からなる層85とを交互に積層してN層の
多層薄膜からなる多層膜82,83を形成している。す
なわち、多層膜82,83は、プラズマCVD法等によ
り、突起状の端面発光型発光ダイオードウエハ上に、初
めにSiO2からなる層84を947Å積み、次にTi
O2からなる層85を578Å(それぞれ積層端面上で
の厚さ)積み、これを交互に合計3ペア積層している。
この場合、多層膜82,83は端面発光型発光ダイオー
ドウエハの積層端面以外の平面部にも積層される。In the seventh embodiment, specifically, the refractive index n =
A layer 84 of 1.46 SiO 2 and a refractive index n = 2.
4 and a layer 85 made of TiO 2 are alternately laminated to form multilayer films 82 and 83 made of N multi-layer thin films. That is, the multilayer films 82 and 83 are formed by stacking 947 Å of a layer 84 made of SiO 2 first on the protruding edge-emitting LED wafer by plasma CVD or the like, and then by Ti.
A layer 85 made of O 2 is stacked by 578 Å (thickness on each end face of the stack), and a total of 3 pairs are alternately stacked.
In this case, the multilayer films 82 and 83 are also stacked on the flat surface portion other than the stacked end surface of the edge emitting light emitting diode wafer.
【0106】そして、コンタクト層81上の多層膜の一
部にコンタクトホール86が開けられてそこにp側電極
87が形成され、光出射端面上の多層膜82が多層透過
膜となって光出射端面とは反対側の積層端面上の多層膜
83が多層反射膜の一部となる。多層膜83上にはAl
膜(金属膜)89が形成され、この多層膜83およびA
l膜89により多層反射膜が形成されている。更に、基
板76の下側にはn側電極88が形成されている。もち
ろん、上記金属膜89はAl膜でなくてもかまわない。
また、p側電極87はコンタクト層81とオーミックな
接触が得られない場合などには別途電極を形成してもか
まわない。Then, a contact hole 86 is opened in a part of the multilayer film on the contact layer 81 to form a p-side electrode 87 therein, and the multilayer film 82 on the light emitting end face serves as a multilayer transmissive film and emits light. The multilayer film 83 on the laminated end surface opposite to the end surface becomes a part of the multilayer reflective film. Al on the multilayer film 83
A film (metal film) 89 is formed, and the multilayer film 83 and A are formed.
A multilayer reflective film is formed by the l film 89. Further, an n-side electrode 88 is formed below the substrate 76. Of course, the metal film 89 does not have to be an Al film.
The p-side electrode 87 may be formed as a separate electrode when ohmic contact with the contact layer 81 cannot be obtained.
【0107】この第7実施例の端面発光型発光ダイオー
ドでは、多層透過膜82及び多層反射膜83が無い場合
の発光特性は第4実施例と同様に図12及び図13に示
す通りであり、発光出力が図12に示すように温度の上
昇とともに低下する。この端面発光型発光ダイオード
は、活性層79とクラッド層78,80のバンドギャッ
プエネルギー差がそれほど大きくないので、温度依存性
が比較的大きくなる。また、発光スペクトルは発光ピー
クの高さが温度の上昇とともに低下すると同時に発光ス
ペクトル全体が温度の上昇とともに長波長側にシフトす
る。In the edge emitting type light emitting diode of the seventh embodiment, the light emitting characteristics without the multilayer transmissive film 82 and the multilayer reflective film 83 are as shown in FIGS. 12 and 13 as in the fourth embodiment. The light emission output decreases as the temperature rises, as shown in FIG. In this edge emitting type light emitting diode, the bandgap energy difference between the active layer 79 and the cladding layers 78 and 80 is not so large, so that the temperature dependence becomes relatively large. Further, in the emission spectrum, the height of the emission peak decreases with increasing temperature, and at the same time, the entire emission spectrum shifts to the long wavelength side with increasing temperature.
【0108】第7実施例における上記条件の多層透過膜
82の発光波長に対する透過率の計算結果は図14に示
すようになる。多層透過膜82は活性層79から放射さ
れる光のピーク波長λ0よりも長波長側で高い透過率を
持っている。このように多層透過膜82は、材料、膜厚
および屈折率を端面発光型発光ダイオードの本体からの
光出力のピーク波長よりも短波長側に透過率の極小値が
きて光出力の中心波長よりも長波長側に透過率の極大値
がくるように選んでいる。つまり、多層透過膜82は、
膜厚が発光ピーク波長よりも幾分短い波長に対して4分
の1となるようにしてある。The calculation result of the transmittance with respect to the emission wavelength of the multilayer transmission film 82 under the above conditions in the seventh embodiment is shown in FIG. The multilayer transmission film 82 has a higher transmittance on the long wavelength side than the peak wavelength λ 0 of the light emitted from the active layer 79. In this way, the multilayer transmission film 82 has a material, a film thickness, and a refractive index that are smaller than the peak wavelength of the light output from the body of the edge-emitting light-emitting diode and have a minimum value of the transmittance on the shorter wavelength side than the center wavelength of the light output. Is selected such that the maximum value of the transmittance is on the long wavelength side. That is, the multilayer transmission film 82 is
The film thickness is set to be a quarter for a wavelength slightly shorter than the emission peak wavelength.
【0109】また、本実施例における上記条件の多層反
射膜83の発光波長に対する反射率は多層反射膜83を
形成する誘電体多層膜の透過率が高いほど高くなるの
で、多層反射膜83は活性層79から放射される光のピ
ーク波長よりも長波長側で高い反射率を持っている。こ
のように多層透過膜82及び多層反射膜83を有する第
7実施例の発光強度の温度依存性は、第6実施例と同様
な作用により、第4実施例に比べて平坦になる。Further, the reflectance of the multilayer reflective film 83 under the above conditions in the present embodiment with respect to the emission wavelength increases as the transmittance of the dielectric multilayer film forming the multilayer reflective film 83 increases, so that the multilayer reflective film 83 is activated. It has a high reflectance on the longer wavelength side than the peak wavelength of the light emitted from the layer 79. As described above, the temperature dependence of the emission intensity of the seventh embodiment having the multilayer transmission film 82 and the multilayer reflection film 83 becomes flat as compared with the fourth embodiment due to the same operation as that of the sixth embodiment.
【0110】このように、従来の光出射面とは反対側に
反射率の波長依存性を有する反射器を用いたものでは、
活性層が反射器で反射された光を吸収してしまうことに
より、端面発光型発光ダイオードでは光の強度及びスペ
クトルの温度による変化を補償するという効果が小さか
ったが、第7実施例では、多層透過膜82及び多層反射
膜83を形成したことにより、端面発光型発光ダイオー
ドでも高い温度特性の改善効果が得られる。更に、多層
反射膜83は、多層透過膜82と同様の多層膜84,8
5上に金属膜89を積層して構成しているので、金属膜
89以外を同時に形成可能である。また、多層透過膜8
2と同じ多層膜84,85上の金属膜89(多層反射膜
83の一部)をp側電極87と同時に形成することが可
能である。このため、温度変化に対して発光強度の変化
の少ない半導体発光素子を容易に作製することができ
る。As described above, in the case of using the conventional reflector having the wavelength dependence of the reflectance on the side opposite to the light emitting surface,
Since the active layer absorbs the light reflected by the reflector, the edge emitting light emitting diode has a small effect of compensating for the change of the light intensity and the spectrum due to the temperature. By forming the transmissive film 82 and the multilayer reflective film 83, a high temperature characteristic improving effect can be obtained even in an edge-emitting light emitting diode. Furthermore, the multilayer reflective film 83 is a multilayer film 84, 8 similar to the multilayer transmissive film 82.
Since the metal film 89 is laminated on the metal film 5, it is possible to form other than the metal film 89 at the same time. In addition, the multilayer transmission film 8
It is possible to form the metal film 89 (a part of the multilayer reflection film 83) on the same multilayer films 84 and 85 as the p-side electrode 87 at the same time. Therefore, it is possible to easily manufacture a semiconductor light emitting element in which the change in emission intensity is small with respect to the change in temperature.
【0111】このように第7実施例は、請求項12記載
の発明の実施例であって、請求項7,8または9記載の
半導体発光素子において、光出射部となる積層端面とは
反対側の積層端面上に多層透過膜82と同様な多層膜8
4,85上に金属膜89を積層してなる多層反射膜83
を有するので、多層反射膜83による反射光を利用する
ことができ、温度変化に対して発光強度の変化が少なく
なる。さらに、金属膜89以外は多層透過膜82と多層
反射膜83を同時に形成可能となる。As described above, the seventh embodiment is an embodiment of the invention according to claim 12, and in the semiconductor light emitting device according to claim 7, 8 or 9, the side opposite to the laminated end face as the light emitting portion. On the laminated end face of the multilayer film 8 similar to the multilayer transmission film 82.
Multilayer reflective film 83 formed by laminating a metal film 89 on 4,85
Therefore, the light reflected by the multilayer reflective film 83 can be used, and the change in emission intensity with respect to the temperature change is reduced. Further, except for the metal film 89, the multilayer transmissive film 82 and the multilayer reflective film 83 can be simultaneously formed.
【0112】図21は本発明の第8実施例を示す。この
第8実施例は、請求項13記載の発明の実施例であり、
半導体発光ダイオードアレイチップからなる半導体発光
素子アレイチップの例である。この第8実施例は、64
ビット分の半導体発光ダイオードからなる半導体発光素
子911〜9164を一列にモノリシックに並べた半導体
発光ダイオードアレイチップ92であり、半導体発光ダ
イオード911〜916 4は上記第1実施例乃至第7実施
例のいずれかと同様なものである。また、第8実施例
は、半導体発光ダイオード911〜9164の個別電極9
31〜9364がそれぞれメタル配線941〜9464により
ワイヤボンディングパット951〜9564に接続されて
いる。FIG. 21 shows an eighth embodiment of the present invention. The eighth embodiment is an embodiment of the invention according to claim 13,
It is an example of a semiconductor light emitting element array chip including a semiconductor light emitting diode array chip. This eighth embodiment has 64
A semiconductor light-emitting diode array chips 92 arranged monolithically semiconductor light emitting element 91 1-91 64 made of a semiconductor light emitting diode of the bits in a row, the semiconductor light-emitting diode 91 1-91 6 4 the first embodiment to seventh Similar to any of the examples. Further, the eighth embodiment, the individual electrodes of the semiconductor light-emitting diode 91 1-91 64 9
3 1-93 64 is connected to the wire bonding pads 95 1-95 64 by metal wires 94 1 to 94 64, respectively.
【0113】このように、第8実施例は、請求項13記
載の発明の実施例であって、請求項1〜12のいずれか
に記載の温度変化に対して発光強度の少ない半導体発光
ダイオード911〜9164がモノリシックに並んでいる
ので、半導体発光ダイオード911〜9164は互いに他
の素子が動作することによって生ずる発熱の影響が小さ
い。つまり、チップ92内に温度分布が生じてもチップ
92内の発光出力の分布を小さくすることができ、温度
変化に対して発光強度の少なく、発光強度分布の少ない
均一な半導体発光ダイオードアレイチップ92を得るこ
とができる。この半導体発光ダイオードアレイチップ9
2の応用例として例えば半導体発光ダイオードアレイチ
ップ92をアレイ状に並べてプリンタヘッドを構成すれ
ば、印字品質や記録濃度の均一な印字が可能となるプリ
ンタを実現できる。As described above, the eighth embodiment is an embodiment of the invention described in claim 13 and has a semiconductor light emitting diode 91 which emits little light with respect to the temperature change according to any one of claims 1 to 12. Since 1 to 91 64 are monolithically arranged, the semiconductor light emitting diodes 91 1 to 91 64 are less affected by heat generated by the operation of other elements. That is, even if a temperature distribution occurs in the chip 92, the distribution of the light emission output in the chip 92 can be made small, and the semiconductor light emitting diode array chip 92 having a uniform light emission intensity and a small light emission intensity distribution with respect to the temperature change. Can be obtained. This semiconductor light emitting diode array chip 9
As a second application example, if the semiconductor light emitting diode array chips 92 are arranged in an array to form a printer head, a printer capable of printing with uniform print quality and recording density can be realized.
【0114】上記第1実施例乃至第8実施例のAlGa
As系半導体発光素子は多層透過膜が無い場合に高温で
光出力が低下して発光波長が長波長側に移動するような
発光強度と発光スペクトルの温度依存性を有するデバイ
スの一例に過ぎず、発光強度と発光スペクトルに温度依
存性を有するデバイスであればどのような温度依存性を
有していても本発明を適用することができる。また、他
の構造のデバイス、他の材料のデバイスにも同様に本発
明を適用することができる。AlGa of the first to eighth embodiments
The As-based semiconductor light emitting element is merely an example of a device having temperature dependence of emission intensity and emission spectrum such that the light output decreases at high temperature and the emission wavelength shifts to the long wavelength side when there is no multilayer transmission film, The present invention can be applied to any device having temperature dependence in emission intensity and emission spectrum regardless of temperature dependence. Further, the present invention can be similarly applied to devices of other structures and devices of other materials.
【0115】また、本発明の多層透過膜については、例
えば上記実施例のように温度上昇時に発光波長が長波長
側にシフトして発光強度が低下するようなデバイスにお
いては長波長側で透過率が上昇するように設計すればよ
い。また、上記実施例の多層透過膜は厚さと屈折率の違
う2種類の材料をペアとして繰り返して形成した例であ
るが、多層透過膜は同じものを繰り返して形成せずに厚
さと屈折率の違う物を重ねるようにしてもよい。つま
り、デバイスの発光波長に対して透過性がある屈折率の
違う2種類以上の材料を選び、その厚さもそれぞれ適切
に選んで多層透過膜として半導体発光素子の光出射面上
に積層すればよい。また、デバイスの発光強度の温度依
存性が大きい場合は波長対透過率特性曲線の傾きが大き
くなる条件で材料およびその厚さを選んで多層透過膜と
して半導体発光素子の光出射面上に積層すればよい。Further, regarding the multilayer transmission film of the present invention, in the device in which the emission wavelength shifts to the long wavelength side and the emission intensity decreases when the temperature rises as in the above-mentioned embodiment, the transmittance on the long wavelength side is high. Should be designed to rise. Further, the multilayer transmission film of the above embodiment is an example in which two kinds of materials having different thickness and refractive index are repeatedly formed as a pair. You may stack different objects. That is, two or more kinds of materials having different refractive indexes that are transparent to the emission wavelength of the device may be selected, and their thicknesses may be appropriately selected to be laminated as a multilayer transmission film on the light emitting surface of the semiconductor light emitting element. . If the temperature dependence of the emission intensity of the device is large, the material and its thickness are selected under the condition that the slope of the wavelength-transmittance characteristic curve becomes large, and the material is laminated as a multilayer transmission film on the light emitting surface of the semiconductor light emitting device. Good.
【0116】[0116]
【発明の効果】以上のように請求項1記載の発明によれ
ば、発光強度及び発光波長の中心が温度に依存して変化
する特性を有する発光層と、この発光層からの光を外部
へ放射する光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複
数の薄膜を順次に積層してなる多層透過膜とを有し、該
多層透過膜を通して外部に光を照射する半導体発光素子
において、前記多層透過膜は、前記発光層から放射され
る光の発光強度が低い時の発光波長で高い透過率とな
り、前記発光層から放射される光の発光強度が高い時の
発光波長で低い透過率となる透過率の発光波長依存性を
有する半導体膜であるので、デバイスの寿命が短く信頼
性に乏しいという問題を発生することなく、発光強度の
温度による変化を補償することができ、温度変化に対す
る発光強度の変化が少なくなる。更に、多層透過膜が半
導体膜であることにより、電極を多層透過膜の上に形成
できるなど、多層透過膜の形成位置の制約が少なくてデ
バイスの材料及び構造によらず、面発光型及び端面発光
型を問わずに様々なデバイスに適用できる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the light emitting layer having the characteristic that the center of the light emitting intensity and the center of the light emitting wavelength change depending on the temperature, and the light from the light emitting layer to the outside. A semiconductor light emitting device having a multi-layer transmissive film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes in a monolithically radiating light emitting part, and irradiating light to the outside through the multi-layer transmissive film. Is a transmittance having a high transmittance at an emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is low, and a low transmittance at an emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is high. Since it is a semiconductor film having the emission wavelength dependency of, it is possible to compensate the change in emission intensity with temperature without causing the problem of short lifetime of the device and poor reliability, and to change the emission intensity with respect to temperature change. But No. Further, since the multi-layer transmissive film is a semiconductor film, electrodes can be formed on the multi-layer transmissive film, so that there are few restrictions on the formation position of the multi-layer transmissive film and the surface-emitting type and the end face can be used regardless of the device material and structure. It can be applied to various devices regardless of light emitting type.
【0117】請求項2記載の発明によれば、動作温度の
上昇によって発光強度が低下し、且つ、放射する光の中
心波長が動作温度の上昇によって長波長側に移動する特
性を有する発光層と、この発光層からの光を外部へ放射
する光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄
膜を順次に積層してなる多層透過膜とを有し、該多層透
過膜を通して外部に光を照射する半導体発光素子におい
て、前記多層透過膜は、前記発光層から放射される光の
中心波長よりも長波長側で高い透過率となる透過率の発
光波長依存性を有する半導体膜であるので、デバイスの
寿命が短く信頼性に乏しいという問題を発生することな
く、温度上昇による発光強度の低下を補償することがで
きる。更に、多層透過膜が半導体膜であることにより、
電極を多層透過膜の上に形成できるなど、多層透過膜の
形成位置の制約が少なくてデバイスの材料及び構造によ
らず、面発光型及び端面発光型を問わずに様々なデバイ
スに適用できる。According to the second aspect of the present invention, the light emitting layer has such characteristics that the emission intensity is lowered by the increase of the operating temperature and the central wavelength of the emitted light is moved to the long wavelength side by the increase of the operating temperature. , A multilayer transmission film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes in a light emitting portion for emitting light from the light emitting layer to the outside, and irradiating light to the outside through the multilayer transmission film. In the semiconductor light emitting device, the multilayer transmission film is a semiconductor film having a light emission wavelength dependence of the transmittance which is higher on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the light emitting layer. It is possible to compensate for the decrease in the emission intensity due to the temperature rise without causing the problem that the lifetime of the device is short and the reliability is poor. Furthermore, since the multilayer transparent film is a semiconductor film,
Since the electrodes can be formed on the multi-layer transmissive film, there are few restrictions on the formation position of the multi-layer transmissive film, and it can be applied to various devices regardless of the surface emitting type and the edge emitting type regardless of the material and structure of the device.
【0118】請求項3記載の発明によれば、動作温度の
上昇によって発光強度が低下し、且つ、放射する光の中
心波長が動作温度の上昇によって長波長側に移動する特
性を有する発光層と、この発光層からの光を外部へ放射
する光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄
膜を順次に積層してなる多層透過膜とを有し、該多層透
過膜を通して外部に光を照射する半導体発光素子におい
て、前記多層透過膜は、透過率の発光波長依存性におけ
る極小値であって波長λ1の光に対して透過率が極小と
なる値Y1と、この極小値Y1と隣合う極値であって波長
λ2(λ2>λ1)の光に対して透過率が極大となる値Y2
との間に前記発光層の発光波長λ0が入ってλ1<λ0<
λ2となるようにλ1を選んで各層の厚さがλ1に対して
4分の1波長となるように構成した半導体膜であるの
で、デバイスの寿命が短く信頼性に乏しいという問題を
発生することなく、温度上昇による発光強度の低下を補
償することができる。更に、多層透過膜が半導体膜であ
ることにより、電極を多層透過膜の上に形成できるな
ど、多層透過膜の形成位置の制約が少なくてデバイスの
材料及び構造によらず、面発光型及び端面発光型を問わ
ずに様々なデバイスに適用できる。According to the third aspect of the invention, the light emitting layer has a characteristic that the emission intensity is lowered by the rise of the operating temperature, and the central wavelength of the emitted light is shifted to the long wavelength side by the rise of the operating temperature. , A multilayer transmission film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes in a light emitting portion for emitting light from the light emitting layer to the outside, and irradiating light to the outside through the multilayer transmission film. in the semiconductor light-emitting element, the multilayer permeable membrane, a value Y 1 of the transmittance is minimum with respect to the minimum value in a by wavelength lambda 1 of the light at the emission wavelength dependence of the transmittance, this minimum value Y 1 A value Y 2 which is an adjacent extremum and has a maximum transmittance for light of wavelength λ 2 (λ 2 > λ 1 ).
And the emission wavelength λ 0 of the light emitting layer is included between λ 1 <λ 0 <
Since λ 1 is selected so as to be λ 2 and the thickness of each layer is a quarter wavelength with respect to λ 1 , the semiconductor film has a problem that the lifetime of the device is short and reliability is poor. It is possible to compensate for the decrease in the emission intensity due to the temperature rise without the occurrence of the occurrence. Further, since the multi-layer transmissive film is a semiconductor film, electrodes can be formed on the multi-layer transmissive film, so that there are few restrictions on the formation position of the multi-layer transmissive film and the surface-emitting type and the end face can be used regardless of the device material and structure. It can be applied to various devices regardless of light emitting type.
【0119】請求項4記載の発明によれば、請求項1,
2または3記載の半導体発光素子において、前記多層透
過膜が前記発光層に対して基板と反対側となるように前
記発光層及び前記多層透過膜を前記基板上に積層したの
で、温度上昇による発光強度の低下を補償することがで
きる。According to the invention described in claim 4,
In the semiconductor light emitting device according to 2 or 3, the light emitting layer and the multi-layered transmissive film are laminated on the substrate so that the multi-layered transmissive film is on the side opposite to the substrate with respect to the light emitting layer. It is possible to compensate for the decrease in strength.
【0120】請求項5記載の発明によれば、請求項1,
2または3記載の半導体発光素子において、前記多層透
過膜が前記発光層に対して基板と同じ側となるように前
記発光層及び前記多層透過膜を前記基板上に積層したの
で、温度上昇による発光強度の低下を補償することがで
きる。According to the invention of claim 5, claim 1,
In the semiconductor light emitting device according to 2 or 3, since the light emitting layer and the multilayer transmission film are laminated on the substrate so that the multilayer transmission film is on the same side as the substrate with respect to the light emission layer, light emission due to temperature rise It is possible to compensate for the decrease in strength.
【0121】請求項6記載の発明によれば、請求項1,
2,3,4または5記載の半導体発光素子において、前
記多層透過膜を構成する各半導体膜は1原子層づつ成長
させる原子層成長法により形成したものであるので、歩
留まりが良く、多層透過膜を膜厚制御性良く形成するこ
とができて温度変化に対して発光強度の変化が少なくな
る。According to the invention of claim 6, claim 1,
In the semiconductor light emitting device described in 2, 3, 4 or 5, since each semiconductor film forming the multilayer transmissive film is formed by an atomic layer growth method of growing one atomic layer at a time, the yield is good and the multilayer transmissive film is obtained. Can be formed with good film thickness controllability, and the change in emission intensity with respect to the temperature change can be reduced.
【0122】請求項7記載の発明によれば、発光強度及
び発光波長の中心が温度に依存して変化する特性を有す
る発光層と、この発光層からの光を外部へ放射する光出
射部にモノシリックに屈折率の異なる複数の薄膜を順次
に積層してなる多層透過膜とを有し、前記多層透過膜を
通して外部に光を照射する半導体発光素子において、前
記多層透過膜は、前記発光層から放射される光の発光強
度が低い時の発光波長で高い透過率となり、前記発光層
から放射される光の発光強度が高い時の発光波長で低い
透過率となる透過率の発光波長依存性を有し、前記発光
層からの光を外部へ放射する光出射部が積層端面であっ
て該積層端面上に前記多層透過膜を形成したので、デバ
イスの寿命が短く信頼性に乏しいという問題を発生する
ことなく、発光強度の温度による変化を補償することが
でき、発光強度の変化が少なくなる。更に、多層透過膜
が半導体膜であることにより、電極を多層透過膜の上に
形成できるなど、多層透過膜の形成位置の制約が少なく
てデバイスの材料及び構造によらずに様々なデバイスに
適用できる。According to the invention described in claim 7, in the light emitting layer having the characteristic that the center of the light emission intensity and the center of the light emission wavelength changes depending on the temperature, and the light emitting portion for emitting the light from the light emitting layer to the outside. In a semiconductor light emitting device having a multilayer transmissive film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes monolithically, and irradiating light to the outside through the multilayer transmissive film, the multilayer transmissive film is formed from the light emitting layer. The emission wavelength dependence of the transmittance is high at the emission wavelength when the emission intensity of the emitted light is low and low at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the emission layer is high. Since the light emitting portion that emits the light from the light emitting layer to the outside is the laminated end face and the multilayer transmissive film is formed on the laminated end face, the problem that the device life is short and the reliability is poor occurs. Without emitting light Can compensate for changes due to temperature, change in emission intensity is reduced. Furthermore, since the multi-layer transmissive film is a semiconductor film, electrodes can be formed on the multi-layer transmissive film, so there are few restrictions on the formation position of the multi-layer transmissive film and it can be applied to various devices regardless of the material and structure of the device. it can.
【0123】請求項8記載の発明によれば、動作温度の
上昇によって発光強度が低下し、且つ、放射する光の中
心波長が動作温度の上昇によって長波長側に移動する特
性を有する発光層と、この発光層からの光を外部へ放射
する光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄
膜を順次に積層してなる多層透過膜とを有し、該多層透
過膜を通して外部に光を照射する半導体発光素子におい
て、前記多層透過膜は、前記発光層から放射される光の
中心波長よりも長波長側で高い透過率となる透過率の発
光波長依存性を有し、前記発光層からの光を外部へ放射
する光出射部が積層端面であって該積層端面上に前記多
層透過膜を形成したので、デバイスの寿命が短く信頼性
に乏しいという問題を発生することなく、温度上昇によ
る発光強度の低下を補償することができる。更に、多層
透過膜が半導体膜であることにより、電極を多層透過膜
の上に形成できるなど、多層透過膜の形成位置の制約が
少なくてデバイスの材料及び構造によらずに様々なデバ
イスに適用できる。According to the eighth aspect of the present invention, the light emitting layer has a characteristic that the emission intensity is lowered by the rise of the operating temperature, and the center wavelength of the emitted light is shifted to the long wavelength side by the rise of the operating temperature. , A multilayer transmission film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes in a light emitting portion for emitting light from the light emitting layer to the outside, and irradiating light to the outside through the multilayer transmission film. In the semiconductor light emitting device, the multilayer transmission film has an emission wavelength dependency of the transmittance that is higher on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the light emitting layer, Since the light emitting portion that radiates light to the outside is the laminated end face and the multilayer transmission film is formed on the laminated end face, the light emission due to the temperature rise does not occur without the problem that the device life is short and the reliability is poor. Loss of strength It can be compensated. Furthermore, since the multi-layer transmissive film is a semiconductor film, electrodes can be formed on the multi-layer transmissive film, so there are few restrictions on the formation position of the multi-layer transmissive film and it can be applied to various devices regardless of the material and structure of the device. it can.
【0124】請求項9記載の発明によれば、動作温度の
上昇によって発光強度が低下し、且つ、放射する光の中
心波長が動作温度の上昇によって長波長側に移動する特
性を有する発光層と、この発光層からの光を外部へ放射
する光出射部にモノリシックに屈折率の異なる複数の薄
膜を順次に積層してなる多層透過膜とを有し、該多層透
過膜を通して外部に光を照射する半導体発光素子におい
て、前記多層透過膜は、透過率の発光波長依存性におけ
る極小値であって波長λ1の光に対して透過率が極小と
なる値Y1と、この極小値Y1と隣合う極値であって波長
λ2(λ2>λ1)の光に対して透過率が極大となる値Y2
との間に前記発光層の発光波長λ0が入ってλ1<λ0<
λ2となるようにλ1を選んで各層の厚さがλ1に対して
4分の1波長となるように構成し、前記発光層からの光
を外部へ放射する光出射部が積層端面であって該積層端
面上に前記多層透過膜を形成したので、デバイスの寿命
が短く信頼性に乏しいという問題を発生することなく、
温度上昇による発光強度の低下を補償することができ
る。更に、多層透過膜が半導体膜であることにより、電
極を多層透過膜の上に形成できるなど、多層透過膜の形
成位置の制約が少なくてデバイスの材料及び構造によら
ずに様々なデバイスに適用できる。According to the ninth aspect of the present invention, the light emitting layer has such characteristics that the emission intensity is lowered by the increase of the operating temperature and the central wavelength of the emitted light is shifted to the long wavelength side by the increase of the operating temperature. , A multi-layered transmissive film in which a plurality of thin films having different refractive indexes are sequentially laminated in a monolithic manner at a light emission part for emitting light from the light emitting layer to the outside, and the light is radiated to the outside through the multi-layered transmissive film. in the semiconductor light-emitting element, the multilayer permeable membrane, a value Y 1 of the transmittance is minimum with respect to the minimum value in a by wavelength lambda 1 of the light at the emission wavelength dependence of the transmittance, this minimum value Y 1 A value Y 2 which is an adjacent extremum and has a maximum transmittance for light of wavelength λ 2 (λ 2 > λ 1 ).
And the emission wavelength λ 0 of the light emitting layer is included between λ 1 <λ 0 <
λ 1 is selected to be λ 2 and the thickness of each layer is configured to be a quarter wavelength with respect to λ 1 , and the light emitting portion for emitting light from the light emitting layer to the outside is a laminated end face. Since the multi-layered transparent film is formed on the laminated end face, the problem that the life of the device is short and the reliability is poor does not occur.
It is possible to compensate for the decrease in emission intensity due to the temperature rise. Furthermore, since the multi-layer transmissive film is a semiconductor film, electrodes can be formed on the multi-layer transmissive film, so there are few restrictions on the formation position of the multi-layer transmissive film and it can be applied to various devices regardless of the material and structure of the device. it can.
【0125】請求項10記載の発明によれば、請求項7
記載の半導体発光素子において、光出射部となる積層端
面とは反対側の積層端面上に屈折率の異なる複数の薄膜
を順次に積層してなる多層反射膜を有し、該多層反射膜
は、前記発光層から放射される光の発光強度が低い時の
発光波長で高い反射率となり、前記発光層から放射され
る光の発光強度が高い時の発光波長で低い反射率となる
反射率の発光波長依存性を有するので、多層反射膜によ
る反射光を利用することができ、温度変化に対して発光
強度の変化が少なくなる。According to the invention of claim 10, claim 7 is provided.
In the semiconductor light-emitting element described, a multilayer reflection film having a plurality of thin films having different refractive indexes sequentially laminated on the lamination end face opposite to the lamination end face to be the light emitting portion, and the multilayer reflection film, Light emission with high reflectance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is low, and low reflectance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is high Since it has wavelength dependence, it is possible to utilize the light reflected by the multilayer reflective film, and the change in the emission intensity with respect to the temperature change is reduced.
【0126】請求項11記載の発明によれば、請求項
8,9記載の半導体発光素子において、光出射部となる
積層端面とは反対側の積層端面上に屈折率の異なる複数
の薄膜を順次に積層してなる多層反射膜を有し、該多層
反射膜は、前記発光層から放射される光の中心波長より
も長波長側で高い反射率となる反射率の発光波長依存性
を有するので、多層反射膜による反射光を利用すること
ができ、温度変化に対して発光強度の変化が少なくな
る。According to the eleventh aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting element according to the eighth and ninth aspects, a plurality of thin films having different refractive indexes are sequentially formed on the laminated end face opposite to the laminated end face which is the light emitting portion. Since the multilayer reflective film has a multi-layered reflective film laminated on each other, and the multi-layered reflective film has the emission wavelength dependence of the reflectance that is higher on the long wavelength side than the central wavelength of the light emitted from the light emitting layer. The light reflected by the multilayer reflective film can be used, and the change in the emission intensity with respect to the temperature change is reduced.
【0127】請求項12記載の発明によれば、請求項
7,8または9記載の半導体発光素子において、光出射
部となる積層端面とは反対側の積層端面上に前記多層透
過膜と同様な多層膜上に金属膜を積層してなる多層反射
膜を有するので、多層反射膜による反射光を利用するこ
とができ、温度変化に対して発光強度の変化が少なくな
る。さらに、金属膜以外は多層透過膜と多層反射膜を同
時に形成可能となる。According to the twelfth aspect of the present invention, in the semiconductor light-emitting device according to the seventh, eighth or ninth aspect, the same multilayer multilayer film is formed on the laminated end face opposite to the laminated end face which becomes the light emitting portion. Since the multilayer reflective film is formed by laminating the metal film on the multilayer film, the reflected light from the multilayer reflective film can be used, and the change in the emission intensity with respect to the temperature change is reduced. Further, it is possible to simultaneously form the multi-layer transmissive film and the multi-layer reflective film except for the metal film.
【0128】請求項13記載の発明によれば、請求項
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11また
は12記載の半導体発光素子をモノリシックに並べたの
で、各半導体発光素子は他の素子の動作による発熱の影
響が小さく、チップ内に温度分布が生じてもチップ内の
光出力の分布が小さい。According to the thirteenth aspect of the present invention, the semiconductor light emitting elements according to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh or twelfth aspect are arranged monolithically. Each semiconductor light emitting element is less affected by heat generated by the operation of other elements, and the distribution of optical output in the chip is small even if the temperature distribution occurs in the chip.
【図1】本発明の第1実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention.
【図2】多層膜の透過率を求めた時の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram when the transmittance of a multilayer film is obtained.
【図3】同第1実施例で多層透過膜が無い場合の温度対
光出力特性を示す特性曲線図である。FIG. 3 is a characteristic curve diagram showing light output characteristics with respect to temperature when there is no multilayer transmission film in the first embodiment.
【図4】同第1実施例で多層透過膜が無い場合の温度対
ピーク波長特性を示す特性曲線図である。FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing a temperature vs. peak wavelength characteristic in the case where the multilayer transmission film is not provided in the first embodiment.
【図5】同第1実施例における多層透過膜の発光波長に
対する透過率の計算結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a calculation result of transmittance with respect to an emission wavelength of the multilayer transmission film in the first example.
【図6】多層透過膜の膜厚を最適値、最適値±10%と
した例での発光波長に対する透過率の計算結果を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing a calculation result of transmittance with respect to an emission wavelength in an example in which the film thickness of a multilayer transmission film is an optimum value and an optimum value ± 10%.
【図7】上記第1実施例において活性層から多層透過膜
を通して放射される光の発光強度の温度依存性を示す特
性曲線図である。FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing the temperature dependence of the emission intensity of light emitted from the active layer through the multilayer transmission film in the first example.
【図8】本発明の第2実施例における多層透過膜の発光
波長に対する透過率の計算結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a calculation result of transmittance with respect to an emission wavelength of the multilayer transmission film in the second example of the present invention.
【図9】本発明の第3実施例を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
【図10】従来の半導体発光素子を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor light emitting device.
【図11】本発明の第4実施例を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
【図12】同第4実施例の端面発光型発光ダイオードで
多層透過膜が無い場合の温度対光出力特性を示す特性曲
線図である。FIG. 12 is a characteristic curve diagram showing temperature vs. light output characteristics in the case where the edge emitting type light emitting diode of the fourth embodiment does not have a multilayer transmission film.
【図13】同第4実施例の端面発光型発光ダイオードで
多層透過膜が無い場合の温度対ピーク波長特性を示す特
性曲線図である。FIG. 13 is a characteristic curve diagram showing a temperature vs. peak wavelength characteristic in the case where the edge emitting light emitting diode of the fourth embodiment has no multilayer transmission film.
【図14】同第4実施例における多層透過膜の発光波長
に対する透過率の計算結果を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a calculation result of transmittance with respect to an emission wavelength of the multilayer transmission film in the fourth example.
【図15】同第4実施例において活性層から多層透過膜
を通して放射される光の発光強度の温度依存性を示す特
性曲線図である。FIG. 15 is a characteristic curve diagram showing the temperature dependence of the emission intensity of light emitted from the active layer through the multilayer transmission film in the fourth example.
【図16】本発明の第5実施例における多層透過膜の発
光波長に対する透過率の計算結果を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a calculation result of the transmittance with respect to the emission wavelength of the multilayer transmission film in the fifth example of the present invention.
【図17】本発明の第6実施例を示す断面図である。FIG. 17 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.
【図18】同第6実施例における多層反射膜の発光波長
に対する反射率の計算結果を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a calculation result of reflectance with respect to an emission wavelength of the multilayer reflective film in the sixth example.
【図19】同第6実施例の発光強度の温度依存性を示す
特性曲線図である。FIG. 19 is a characteristic curve diagram showing the temperature dependence of emission intensity in the sixth example.
【図20】本発明の第7実施例を示す断面図である。FIG. 20 is a sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.
【図21】本発明の第8実施例を示す断面図である。FIG. 21 is a sectional view showing an eighth embodiment of the present invention.
21,32 基板 23,25,37,39,53,55,64,66,7
8,80 クラッド層 24,38,54,65,79 活性層 27,36,59,70,82 多層透過膜 73,83 多層反射膜 911〜9164 半導体発光素子21, 32 Substrate 23, 25, 37, 39, 53, 55, 64, 66, 7
8,80 Clad layer 24,38,54,65,79 Active layer 27,36,59,70,82 Multilayer transmissive film 73,83 Multilayer reflective film 911 1 to 91 64 Semiconductor light emitting device
Claims (13)
して変化する特性を有する発光層と、この発光層からの
光を外部へ放射する光出射部にモノリシックに屈折率の
異なる複数の薄膜を順次に積層してなる多層透過膜とを
有し、該多層透過膜を通して外部に光を照射する半導体
発光素子において、前記多層透過膜は、前記発光層から
放射される光の発光強度が低い時の発光波長で高い透過
率となり、前記発光層から放射される光の発光強度が高
い時の発光波長で低い透過率となる透過率の発光波長依
存性を有する半導体膜であることを特徴とする半導体発
光素子。1. A light emitting layer having characteristics that the center of light emission intensity and the center of light emission wavelength change depending on temperature, and a plurality of monolithically different refractive indexes at a light emitting portion for emitting light from the light emitting layer to the outside. In a semiconductor light emitting device having a multilayer transmission film formed by sequentially stacking thin films, and irradiating light to the outside through the multilayer transmission film, the multilayer transmission film has a light emission intensity of light emitted from the light emitting layer. A semiconductor film having a high transmittance at a low emission wavelength and a low transmittance at a high emission wavelength of the light emitted from the light-emitting layer. Semiconductor light emitting device.
し、且つ、放射する光の中心波長が動作温度の上昇によ
って長波長側に移動する特性を有する発光層と、この発
光層からの光を外部へ放射する光出射部にモノリシック
に屈折率の異なる複数の薄膜を順次に積層してなる多層
透過膜とを有し、該多層透過膜を通して外部に光を照射
する半導体発光素子において、前記多層透過膜は、前記
発光層から放射される光の中心波長よりも長波長側で高
い透過率となる透過率の発光波長依存性を有する半導体
膜であることを特徴とする半導体発光素子。2. A light emitting layer having a characteristic that the emission intensity decreases with an increase in operating temperature and the center wavelength of emitted light shifts to a long wavelength side with an increase in operating temperature, and a light from the light emitting layer. A semiconductor light emitting device having a multi-layered transmissive film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes in a monolithically radiating portion for radiating to the outside, and irradiating light to the outside through the multi-layered transmissive film. The semiconductor light emitting device, wherein the transmissive film is a semiconductor film having an emission wavelength dependency of the transmissivity, which has a higher transmissivity on a long wavelength side than a central wavelength of light emitted from the light emitting layer.
し、且つ、放射する光の中心波長が動作温度の上昇によ
って長波長側に移動する特性を有する発光層と、この発
光層からの光を外部へ放射する光出射部にモノリシック
に屈折率の異なる複数の薄膜を順次に積層してなる多層
透過膜とを有し、該多層透過膜を通して外部に光を照射
する半導体発光素子において、前記多層透過膜は、透過
率の発光波長依存性における極小値であって波長λ1の
光に対して透過率が極小となる値Y1と、この極小値Y1
と隣合う極値であって波長λ2(λ2>λ1)の光に対し
て透過率が極大となる値Y2との間に前記発光層の発光
波長λ0が入ってλ1<λ0<λ2となるようにλ1を選ん
で各層の厚さがλ1に対して4分の1波長となるように
構成した半導体膜であることを特徴とする半導体発光素
子。3. A light emitting layer having a characteristic that the emission intensity decreases with an increase in operating temperature, and the center wavelength of emitted light moves to a long wavelength side with an increase in operating temperature, and a light from the light emitting layer. A semiconductor light emitting device having a multi-layered transmissive film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes in a monolithically radiating portion for radiating to the outside, and irradiating light to the outside through the multi-layered transmissive film. permeable membrane, a value Y 1 of the transmittance is minimum with respect to the minimum value in a by wavelength lambda 1 of the light at the emission wavelength dependence of the transmittance, the minimum value Y 1
And adjacent an extremum wavelength λ 2 (λ 2> λ 1 ) the light emitting layer emitting wavelength lambda 0 is entered in lambda 1 between the value Y 2 in which the transmittance is maximum with respect to light of < A semiconductor light emitting device characterized by being a semiconductor film in which λ 1 is selected so that λ 0 <λ 2 and the thickness of each layer is a quarter wavelength with respect to λ 1 .
子において、前記多層透過膜が前記発光層に対して基板
と反対側となるように前記発光層及び前記多層透過膜を
前記基板上に積層したことを特徴とする半導体発光素
子。4. The semiconductor light emitting device according to claim 1, 2 or 3, wherein the light emitting layer and the multilayer transmission film are provided on the substrate so that the multilayer transmission film is on a side opposite to the substrate with respect to the light emission layer. A semiconductor light emitting device characterized by being laminated on.
子において、前記多層透過膜が前記発光層に対して基板
と同じ側となるように前記発光層及び前記多層透過膜を
前記基板上に積層したことを特徴とする半導体発光素
子。5. The semiconductor light emitting device according to claim 1, 2 or 3, wherein the light emitting layer and the multilayer transmission film are provided on the substrate so that the multilayer transmission film is on the same side as the substrate with respect to the light emission layer. A semiconductor light emitting device characterized by being laminated on.
体発光素子において、前記多層透過膜を構成する各半導
体膜は1原子層づつ成長させる原子層成長法により形成
したものであることを特徴とする半導体発光素子。6. The semiconductor light emitting device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein each of the semiconductor films constituting the multilayer transmissive film is formed by an atomic layer growth method of growing one atomic layer at a time. A semiconductor light emitting device characterized by the above.
して変化する特性を有する発光層と、この発光層からの
光を外部へ放射する光出射部にモノシリックに屈折率の
異なる複数の薄膜を順次に積層してなる多層透過膜とを
有し、前記多層透過膜を通して外部に光を照射する半導
体発光素子において、前記多層透過膜は、前記発光層か
ら放射される光の発光強度が低い時の発光波長で高い透
過率となり、前記発光層から放射される光の発光強度が
高い時の発光波長で低い透過率となる透過率の発光波長
依存性を有し、前記発光層からの光を外部へ放射する光
出射部が積層端面であって該積層端面上に前記多層透過
膜を形成したことを特徴とする半導体発光素子。7. A light emitting layer having characteristics that the center of the light emission intensity and the center of the light emission wavelength change depending on temperature, and a plurality of light emitting portions for emitting light from the light emitting layer to the outside, having a plurality of monolithically different refractive indexes. In a semiconductor light emitting device having a multilayer transmission film formed by sequentially laminating thin films, and irradiating light to the outside through the multilayer transmission film, the multilayer transmission film has a light emission intensity of light emitted from the light emitting layer. It has a high transmittance at a low emission wavelength and a low transmittance at a high emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer has an emission wavelength dependency of the transmittance. A semiconductor light emitting device characterized in that a light emitting portion for emitting light to the outside is a laminated end face, and the multilayer transmission film is formed on the laminated end face.
し、且つ、放射する光の中心波長が動作温度の上昇によ
って長波長側に移動する特性を有する発光層と、この発
光層からの光を外部へ放射する光出射部にモノリシック
に屈折率の異なる複数の薄膜を順次に積層してなる多層
透過膜とを有し、該多層透過膜を通して外部に光を照射
する半導体発光素子において、前記多層透過膜は、前記
発光層から放射される光の中心波長よりも長波長側で高
い透過率となる透過率の発光波長依存性を有し、前記発
光層からの光を外部へ放射する光出射部が積層端面であ
って該積層端面上に前記多層透過膜を形成したことを特
徴とする半導体発光素子。8. A light emitting layer having a characteristic that the emission intensity decreases with an increase in operating temperature and the center wavelength of emitted light shifts to a long wavelength side with an increase in operating temperature, and a light from the light emitting layer. A semiconductor light emitting device having a multi-layered transmissive film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes in a monolithically radiating portion for radiating to the outside, and irradiating light to the outside through the multi-layered transmissive film. The transmissive film has a light emission wavelength dependency of the light transmittance of the light emitted from the light emitting layer at a wavelength longer than the central wavelength of the light emitted from the light emitting layer, and emits light from the light emitting layer to the outside. A semiconductor light emitting device, wherein a part is a laminated end face, and the multilayer transmission film is formed on the laminated end face.
し、且つ、放射する光の中心波長が動作温度の上昇によ
って長波長側に移動する特性を有する発光層と、この発
光層からの光を外部へ放射する光出射部にモノリシック
に屈折率の異なる複数の薄膜を順次に積層してなる多層
透過膜とを有し、該多層透過膜を通して外部に光を照射
する半導体発光素子において、前記多層透過膜は、透過
率の発光波長依存性における極小値であって波長λ1の
光に対して透過率が極小となる値Y1と、この極小値Y1
と隣合う極値であって波長λ2(λ2>λ1)の光に対し
て透過率が極大となる値Y2との間に前記発光層の発光
波長λ0が入ってλ1<λ0<λ2となるようにλ1を選ん
で各層の厚さがλ1に対して4分の1波長となるように
構成し、前記発光層からの光を外部へ放射する光出射部
が積層端面であって該積層端面上に前記多層透過膜を形
成したことを特徴とする半導体発光素子。9. A light emitting layer having a characteristic that the emission intensity decreases with an increase in operating temperature and the center wavelength of emitted light moves to a long wavelength side with an increase in operating temperature, and light from the light emitting layer. A semiconductor light emitting device having a multi-layer transmissive film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes in a monolithic manner at a light emitting portion for radiating to the outside, and irradiating light to the outside through the multi-layer transmissive film. permeable membrane, a value Y 1 of the transmittance is minimum with respect to the minimum value in a by wavelength lambda 1 of the light at the emission wavelength dependence of the transmittance, the minimum value Y 1
And an emission wavelength λ 0 of the light emitting layer is between the adjacent extreme value Y 2 at which the transmittance is maximum for light of wavelength λ 2 (λ 2 > λ 1 ), and λ 1 < λ 1 is selected so that λ 0 <λ 2, and the thickness of each layer is configured to be a quarter wavelength with respect to λ 1 , and a light emitting portion for emitting light from the light emitting layer to the outside. Is a laminated end face, and the multilayer transmission film is formed on the laminated end face.
て、光出射部となる積層端面とは反対側の積層端面上に
屈折率の異なる複数の薄膜を順次に積層してなる多層反
射膜を有し、該多層反射膜は、前記発光層から放射され
る光の発光強度が低い時の発光波長で高い反射率とな
り、前記発光層から放射される光の発光強度が高い時の
発光波長で低い反射率となる反射率の発光波長依存性を
有することを特徴とする半導体発光素子。10. The semiconductor light emitting device according to claim 7, further comprising a multilayer reflective film formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes on a laminated end face opposite to a laminated end face which is a light emitting portion. The multilayer reflection film has a high reflectance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is low, and has a low reflectance at the emission wavelength when the emission intensity of the light emitted from the light emitting layer is high. A semiconductor light-emitting device having a reflectance having an emission wavelength dependency.
いて、光出射部となる積層端面とは反対側の積層端面上
に屈折率の異なる複数の薄膜を順次に積層してなる多層
反射膜を有し、該多層反射膜は、前記発光層から放射さ
れる光の中心波長よりも長波長側で高い反射率となる反
射率の発光波長依存性を有することを特徴とする半導体
発光素子。11. The semiconductor light emitting device according to claim 8, wherein a multilayer reflective film is formed by sequentially laminating a plurality of thin films having different refractive indexes on a laminated end face opposite to a laminated end face which is a light emitting portion. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the multilayer reflective film has an emission wavelength dependency of a reflectance that is higher on a long wavelength side than a central wavelength of light emitted from the light emitting layer.
素子において、光出射部となる積層端面とは反対側の積
層端面上に前記多層透過膜と同様な多層膜上に金属膜を
積層してなる多層反射膜を有することを特徴とする半導
体発光素子。12. The semiconductor light emitting device according to claim 7, 8 or 9, wherein a metal film is laminated on a multilayer film similar to the multilayer transmissive film on the laminated end face opposite to the laminated end face to be a light emitting portion. A semiconductor light emitting device having a multi-layered reflective film as described above.
8,9,10,11または12記載の半導体発光素子を
モノリシックに並べたことを特徴とする半導体発光素子
アレイチップ。13. Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
A semiconductor light emitting device array chip, wherein the semiconductor light emitting devices according to 8, 9, 10, 11 or 12 are arranged monolithically.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3685295A JPH08236807A (en) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | Semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting element array chip |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3685295A JPH08236807A (en) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | Semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting element array chip |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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---|---|---|---|
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---|---|
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