JPH08288549A - 多波長発光半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一つの光取出し口から複数の異なる色（多波
長）の光を得ることのできる多波長発光半導体素子を提
供する。 【構成】 ＧａＡｓ基板１上に，ＧａＩｎＰ活性層３，
ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層４およびＡｌ_x Ｇａ_1-x
Ａｓ（ｘ＜0.3 ）発光層６を順次エピタキシャル成長さ
せる。発光層６のエネルギ・バンド・ギャップは活性層
３のエネルギ・バンド・ギャップよりも小さい。電極11
と12との間に電流を流すと，活性層３からそのエネルギ
・バンド・ギャップに応じた波長の光が発生する。この
光の一部は上部クラッド層４，発光層６を通り，光取出
し口10から外に出射する。活性層３で発生した光が発光
層６を通ることによって，発光層６が光励起され，この
発光層６からそのエネルギ・バンド・ギャップに応じた
波長をもつ光が発生し，この光もまた光取出し口10から
外部に出射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は多波長発光半導体素子に関す
る。

【０００２】

【従来技術とその問題点】従来の半導体発光素子は波長
幅が狭く単色光で発光するものである。このような単色
発光素子を光学検知装置に利用しようとすると，検知感
度が被検知物体の表面の色によって左右される。

【０００３】複数の異なる波長で発光する多波長発光の
半導体発光装置を実現しようとすると，異なる波長をも
つ単色光発光の半導体発光素子を複数個アレイ状に配列
しなければならない。このような多波長発光半導体発光
装置では，発光部が隣接して位置し，異なる場所から異
なる波長の光が出力される。

【０００４】したがって，上記の多波長発光半導体発光
装置は画像，図形，文字等のカラー表示のために表示装
置の構成要素として利用することは可能であるが，光フ
ァイバに光結合させることは不可能か，または相当の困
難を伴う。

【０００５】また，発光させるべき色の数の発光部が必
要であり，これらの発光部が横に並べて配列されるか
ら，発光装置の寸法が大きくなるという問題がある。

【０００６】

【発明の開示】この発明は，一つの光出射部から複数の
異なる色（多波長）の光を出力する半導体発光素子を提
供することを目的とする。

【０００７】この発明は，半導体基板上に活性層を形成
し，両面に設けた電極に電流を流すことにより活性層を
励起する半導体発光素子において，一面に設けられた光
取出し口と活性層との間に，活性層よりも小さいエネル
ギ・バンド・ギャップを有し，活性層で発生し光取出し
口に向う光によって励起されて自然放出光を発生する発
光層が設けられていることを特徴とする。

【０００８】活性層は電流によって励起され，光を発生
する。活性層で発生した光の一部は光取出し口に向い，
光取出し口から外部に出射する。活性層から光取出し口
に進む光によって発光層が主に光励起され，発光層から
波長の長い光が発生する。この光もまた，光取出し口か
ら出射する。このようにして，一つの光取出し口から少
なくとも２種類の波長をもつ光が出射されることにな
る。

【０００９】この発明の一実施態様においては，上記発
光層が，活性層から光取出し口に向ってエネルギ・バン
ド・ギャップが小さくなるように複数層設けられる。こ
れによって各発光層で生じる自然放出光の波長が異な
る。したがって，３種類以上の異なる波長の光を一つの
光取出し口から得ることができる。

【００１０】この発明の他の実施態様では上記発光層を
挟むバリア層が設けられる。バリア層によって電子の閉
じ込め効果が高まり，発光効率が向上する。

【００１１】この発明のさらに他の実施態様では，複数
の発光層が設けられ，これらの発光層は量子効果による
多波長化を実現できるように，上記活性層から光取出し
口に向って層厚が順次厚くなるように形成されている。
複数の発光層の組成を同じにしても，少なくとも３つの
異なる波長の出射光を得ることができる。

【００１２】この発明のさらに他の実施態様において
は，上記活性層と光取出し口との間に電流狭窄構造が設
けられる。光取出し口の真下に電流を集中して流すよう
な電流狭窄構造を，活性層と光取出し口の間に作り込む
ことによって，発光効率を高めることができる。この電
流狭窄構造は，イオン打込み法，または拡散法によって
作ることができる。

【００１３】この発明のさらに他の実施態様において
は，活性層または発光層で発生した光のうち，上記基板
側へ放射される光を上記光取出し口へ反射する反射層が
設けられている。活性層から光取出し口と反対側へ出射
した光を反射させて光取出し口から光を外部へ取出すこ
とができ，発光効率を向上させることができる。

【００１４】この発明のさらに他の実施態様において
は，複数の反射層が設けられ，これらの反射層は活性層
から基板側に向う方向に，波長の短い順に光を反射する
ように構成されている。これによって，発生した複数の
波長の光をすべて反射させることができるとともに，短
波長の光の吸収を小さく抑えることができる。

【００１５】これらの反射層は多層反射膜により実現で
きる。

【００１６】この発明による多波長発光半導体素子は，
一つの半導体ウエハ上で複数個を同時に製造できるの
で，製造プロセスが容易であり，安価に提供できるよう
になる。

【００１７】この発明の多波長発光半導体素子は，微小
発光径とすることが可能で，光出力も大きくすることが
できるので，光学検知装置，光学的情報処理装置，光フ
ァイバ・モジュール等に用いることにより，分解能等の
光学的性能の良好な各種光学装置を製作することができ
る。特に光学検知装置において，この発明の半導体発光
素子は，多波長光であるので，検知物体の色に左右され
ることなく安定した検知を可能とする。

【００１８】

【実施例】

第１実施例 図１(A) は第１実施例の多波長発光半導体素子の構造を
模式的に示している。同図(B) はそのエネルギ・バンド
・ギャップを示すものである。

【００１９】この多波長発光半導体素子は，ＭＢＥ法や
ＭＯＣＶＤ法などを用いて，ＧａＡｓ基板１上に，Ｇａ
ＩｎＰ活性層３，ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層４およ
びＡｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ（ｘ＜0.3 ）発光層６を順次エピ
タキシャル成長させることにより積層させた構造をも
つ。発光層６の上面にｐ側電極12を，基板１の下面にｎ
側電極11を形成する。ｐ側電極12には一つの光取出し口
10があけられる。必要ならば，基板１と活性層３との間
に下部クラッド層２および多層反射膜80を設ける。

【００２０】発光層６のエネルギ・バンド・ギャップは
活性層３のエネルギ・バンド・ギャップよりも小さい。

【００２１】電極11と12との間に電流を流すと，活性層
３からそのエネルギ・バンド・ギャップに応じた波長の
光が発生する。この光の一部は上部クラッド層４，発光
層６を通り，光取出し口10から外に出射する。

【００２２】活性層３で発生した光が活性層３よりも光
取出し口10に近い発光層６を通ることによって，発光層
６が光励起され，この発光層６からそのエネルギ・バン
ド・ギャップに応じた波長をもつ光が発生し，この光も
また光取出し口10から外部に出射する。

【００２３】発光層６のエネルギ・バンド・ギャップは
活性層３のそれよりも小さいから，発光層６で発生する
光の波長は活性層で発生する光の波長よりも長い。この
ようにして，一つの光取出し口10から２つの異なる波長
（色）をもつ光が出射することになる。

【００２４】活性層３で発生した光の一部は基板１に向
い，吸収される。鎖線80で示すように，基板１（活性層
３の光取出し口10とは反対側）に多層反射膜を設けるこ
とにより，電流励起により活性層３で発光した光のうち
光取出し口10とは反対側に向う光をこの多層反射膜で反
射させ，光取出し口10から取出すことができるので，発
光効率を高めることができる。発光層６を通る光の量が
増大するので，発光層６において光励起によって発生す
る波長の長い光の量も増大する。

【００２５】多層反射膜80は屈折率の異なる２つの層を
一単位層として，この単位層を10〜30層積層することに
より構成される。これらの屈折率の異なる２つの層の屈
折率をそれぞれｎ₁ ，ｎ₂ とし，それらの膜厚をそれぞ
れｄ_o1，ｄ_o2，活性層３の発光波長をλ_o とすると，こ
れらは次式によって関係づけられる。

【００２６】

【数１】ｄ_o1＝λ_o ／（４ｎ₁ ） …式１ ｄ_o2＝λ_o ／（４ｎ₂ ） …式２

【００２７】第２実施例 図２は第２実施例による多波長発光半導体素子を示すも
のであり，(A) はその構造を模式的に示す断面図であ
り，(B) はエネルギ・バンド・ギャップを示す。図１に
示すものと同一物には同一符号を付し，重複説明を避け
る。このことは，図３および図４においても同じであ
る。

【００２８】活性層３の光取出し口10側に，複数の発光
層61，62，63が形成されている。これらの発光層61，6
2，63のエネルギ準位は，図２(B) に示されているよう
に，光取出し口10に向って階段状に順次低くなってい
る。発光層61〜63はエピタキシャル成長により積層する
ことができる。発光層61，62，63の組成は，第１実施例
に関して上述した組成を前提とすると，たとえばＡｌ_x
Ｇａ_1-x Ａｓ（ｘ＜0.3 ），Ａｌ_y Ｇａ_1-y Ａｓ（ｙ＜
ｘ），Ａｌ_z Ｇａ_1-z Ａｓ（ｚ＜ｙ）である。

【００２９】発光層61〜63が複数層設けられ，それらの
エネルギ・バンド・ギャップが光取出し口10に向って順
次小さくなる構造となっているから（もちろん，最も大
きいエネルギ・バンド・ギャップをもつ発光層61のエネ
ルギ・バンド・ギャップは活性層３のそれよりも小さ
い），活性層３で発生した光により，発光層61，62，63
が活性層３側から光取出し口10に向って順々に光励起さ
れ，しかも活性層３側に存在する発光層で発光した光に
よっても光取出し口10側に存在する発光層が光励起され
るので，異なる複数の波長の光を効率よく発光させるこ
とができる。図２に示す構造では，４種類の異なる波長
の光（４色の光）が光取出し口10から同時に出射するこ
とになる。

【００３０】第３実施例 図３は第３実施例による多波長発光半導体素子を示すも
のであり，(A) はその構造を模式的に示す断面図であ
り，(B) はエネルギ・バンド・ギャップを示している。

【００３１】活性層３の光取出し口側において，光取出
し口10に向ってエネルギ・バンド・ギャップが順次小さ
くなるように複数の発光層61，62，63が順次積層され，
かつこれらの発光層61と62，62と63の間にバリア層７が
設けられている。バリア層７の存在によって，各発光層
61，62，63における電子閉じ込め効率が高まり，発光効
率が向上している。バリア層７はたとえばＡｌ_x Ｇａ
_1-x Ａｓ（ｘ＝0.5 ）の組成をもつ。

【００３２】活性層３の光取出し口とは反対側に，活性
層３で発光した光（波長λ_o ）のための多層反射膜80，
発光層61，62，63でそれぞれ発光した光（それぞれ波長
λ₁，λ₂ ，λ₃ ）のための多層反射膜81，82，83が設
けられている。上述したように，各多層反射膜80，81，
82，83はそれぞれ，屈折率が異なる２層を一単位として
（各層の屈折率はｎ₁ ，ｎ₂ ），これらの単位層が10〜
30層積層されてなるものである。多層反射膜81の単位層
を構成する２つの層の膜厚をｄ₁₁，ｄ₁₂，多層反射膜82
の２つの層の膜厚をｄ₂₁，ｄ₂₂，多層反射膜83の２つの
層の膜厚をｄ₃₁，ｄ₃₂とすると，次の関係式が成立つ。

【００３３】

【数２】ｄ₁₁＝λ₁ ／（４ｎ₁ ） …式３ ｄ₁₂＝λ₁ ／（４ｎ₂ ） …式４ ｄ₂₁＝λ₂ ／（４ｎ₁ ） …式５ ｄ₂₂＝λ₂ ／（４ｎ₂ ） …式６ ｄ₃₁＝λ₃ ／（４ｎ₁ ） …式７ ｄ₃₂＝λ₃ ／（４ｎ₂ ） …式８

【００３４】一般的には次のように表わされる（ｍ＝
０，１，２，３，…）。

【００３５】

【数３】ｄ_m1＝λ_m ／（４ｎ₁ ） …式９ ｄ_m2＝λ_m ／（４ｎ₂ ） …式10

【００３６】このように，活性層３および発光層61，6
2，63で発光するすべての波長の光を反射させる多層反
射膜80，81，82，83を設けることにより，光取出し口10
と反対側に向う光をこれらの多層反射膜で反射させ，光
取出し口10から外部に取出すことができるので，発光効
率が向上する。また，多層反射膜80〜83を，活性層３に
近いものほど短い波長の光の反射に適したものとなるよ
うに配列することにより，短い波長の光の減衰を防ぐこ
とができる。

【００３７】このような多層反射膜80〜83を，図２に示
す第２実施例の構造にも適用できるのはいうまでもな
い。

【００３８】第４実施例 図４は第４実施例による多波長発光半導体素子を示すも
のであり，(A) はその構造を模式的に示す断面図，(B)
はエネルギ・バンド・ギャップを示している。

【００３９】図３に示す第３実施例と異なる点は，複数
の発光層61，62，63の層厚を光取出し口10に向って順次
厚くする（活性層３に向って順次薄くする）ことによ
り，量子効果による多波長化を図った点である。発光層
の層厚を変えることにより，たとえ発光層の組成が同じ
でも，量子効果により発光波長が変わり，層厚が厚いも
のほど発光波長が長くなる。第４の実施例においては，
発光層61〜63の組成は同じでもよい。

【００４０】各発光層61，62，63がバリア層７に挟ま
れ，電子を閉じ込める構造となっているのは第３実施例
と同じである。多層反射膜は図示されていないが，第３
実施例と同じように多層反射膜80，81〜83を設けてもよ
いのはいうまでもない。

【００４１】上記実施例ではＧａＡｓを基板とするＡｌ
ＧａＡｓ系およびＡｌＧａＩｎＰ系の組成について述べ
たが，この発明は他の組成の混晶半導体にも適用できる
のはいうまでもない。

【００４２】上述した実施例において，ｐ側電極および
ｎ側電極を形成したのち，光取出し口から発光層の選択
エッチングを行い，発光層の厚さを変える，または複数
ある発光層の最外層のものを除去する等をすることによ
り，発光強度や発光波長を調整することができる。この
操作により，一つのウエハから作製した複数個の多波長
発光素子を用いて，製造の最終段階で異なる発光強度，
発光波長のものを得ることができる。このことは，次に
示す実施例においても同じである。

【００４３】第５実施例 図５は第５実施例を示すもので，多波長発光半導体素子
の構造を模式的に示す断面図である。

【００４４】この半導体発光素子の構造をその製造工程
に沿って説明する。まず，ＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ法など
を用いることにより，ｎ−ＧａＡｓ基板21の上にｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰ下部クラッド層22，ｐ−ＧａＩｎＰ活性層
23，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１上部クラッド層24，ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓ第２上部クラッド層25およびｐ−ＧａＡｓ発
光層26を順次エピタキシャル成長させて半導体チップを
形成する。

【００４５】次に発光層26の上面の光取出し口30を形成
しようとする領域をレジスト皮膜によって覆い，このレ
ジスト皮膜をマスクとして半導体チップにｎ型イオンを
打込む。イオンの打込みは，第２上部クラッド層25内に
イオン打込み領域27の上端および下端がくるようにす
る。これによって，第２上部クラッド層25内にｎ型の反
転層（イオン打込み領域）27が形成され，第２上部クラ
ッド層25の反転層27が形成されていない部分が電流通路
領域28となる。

【００４６】この後，上述したレジスト皮膜を除去し，
発光層26の上面に光取出し口30の開口パターンと一致す
るようにレジスト皮膜を新たに形成し，その上から金属
を蒸発させ，レジストをリフトオフしてｐ側電極32を形
成する。また，ＧａＡｓ基板21の下面にはｎ側電極31を
形成する。

【００４７】ｐ側電極32とｎ側電極31との間に電圧を印
加すると，反転層27の下面と第２上部クラッド層25との
間のｐｎ接合が逆バイアスになるので，ｐ側電極32から
注入された電流は反転層27に囲まれた電流通路領域28に
のみ流れる。活性層23の電流通路領域28と対応する領域
のみに電流が注入されて発光する。活性層23で発光した
光は，発光層26を励起し，発光層26で生じた自然放出光
の光とともに光取出し口30から外部へ出射する。すなわ
ち，電流狭窄構造の半導体発光素子が構成されており，
活性層が効率よく発光し，さらには発光層の発光の効率
化につながる。

【００４８】発光層の組成はＧａＡｓとなっているが，
これに限定されないのはいうまでもない。

【００４９】第６実施例 図６は第６実施例による半導体発光素子の構造を模式的
に示す断面図である。

【００５０】この半導体発光素子は，まず，ＭＢＥ法や
ＭＯＣＶＤ法などを用いることにより，ｎ−ＧａＡｓ基
板41上の上に，後述する発光層46の発光波長λ₁ の１／
（４ｎ₁ ）および１／（４ｎ₂ ）（ｎ₁ ，ｎ₂ は２つの
層の屈折率）の厚さでＡｌ_0.1 Ｇａ_0.9 Ａｓ層およびＡ
ｌＡｓ層を交互に30ペア積層して多層反射膜層81を形成
し，次に，活性層43の発光波長λ_o の１／（４ｎ₁ ）お
よび１／（４ｎ₂ ）の厚さでＡｌ_0.1 Ｇａ_0.9 Ａｓ層お
よびＡｌＡｓ層を交互に30ペア積層して多層反射膜層80
を形成する。

【００５１】さらにその上に１μｍ厚のｎ−Ａｌ_0.45Ｇ
ａ_0.55Ａｓ下部クラッド層42，１μｍ厚のｐ−Ａｌ_0.03
Ｇａ_0.97Ａｓ活性層43，0.5 μｍ厚のｐ−Ａｌ_0.45Ｇａ
_0.55Ａｓ上部クラッド層44，ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロ
ック層45，0.2 μｍ厚のｐ−ＧａＡｓ発光層46を順次エ
ピタキシャル成長させる。

【００５２】この後，発光層46の上面の光取出し口50と
なる領域にＺｎを拡散させ，発光層46の上面から電流ブ
ロック層45を貫通させて電流ブロック層45と上部クラッ
ド層44との界面より下までｐ型の電流通路領域47を形成
する。

【００５３】最後に，発光層46上面に光取出し口31の開
口のパターンと一致するようにレジスト皮膜を新たに形
成し，その上から金属を蒸着させ，レジストをリフトオ
フしてｐ側電極52を形成する。また，ＧａＡｓ基板41の
下面にはｎ側電極51を形成する。

【００５４】ｐ側電極52とｎ側電極51との間に電圧を印
加すると，電流ブロック層45の下面と上部クラッド層44
との間のｐｎ接合が逆バイアスになるので，電流ブロッ
ク層45の領域には電流が流れない。これに対して，電流
通路領域（拡散領域）47では電流ブロック層45の導電型
がｐ型に反転しているので，ｐ型電極52から注入された
電流は電流通路領域47のみに流れ，活性層43の電流通路
領域47に対応する領域にのみ電流が注入されて発光す
る。活性層43で発光した光は発光層46を光励起し，発光
層46の自然放出光の光とともに光取出し口50から外部へ
出射する。

【００５５】上記の例では30ペアからなるＡｌＧａＡｓ
層／ＡｌＡｓ層により構成されているが，多層反射膜の
組成やペア数は特に限定されるものではない。

【００５６】この実施例の多層反射膜80，81のピーク反
射率は，それぞれ活性層43の発光波長λ_o ，発光層46の
発光波長λ₁ となっているので，活性層および発光層で
発光した光のうち，基板41方向へ進んだ光を光取出し口
50へと反射させ，発光効率を上げることができる。

【００５７】応用例 上述した種々の構造をもつ多波長発光半導体素子は，多
波長であるとともに，微小発光径を有し（光取出し口が
一つである），さらに必要に応じて光出力を高めること
ができるので，多くの光学装置，光検知装置，光情報処
理装置，光ファイバ・モジュール等に応用することがで
きる。

【００５８】図７は多波長発光半導体素子の応用例の一
つとしての光ファイバ・モジュールを示している。

【００５９】この光ファイバ・モジュールは，光ファイ
バ91と，多波長発光半導体素子90と，この発光素子90の
射出光を集光して光ファイバ91の入射端面に導く集束用
光学系とから構成されている。集束用光学系は，球レン
ズ92と，この球レンズ92を発光素子90に固定する樹脂93
とから構成され，発光素子90の出射光を効率よく光ファ
イバ91に導く。

【００６０】光ファイバ・モジュールにおいて，発光素
子と光ファイバとの結合効率は発光素子の発光径に強く
依存している。発光素子の発光径が小さければ小さいほ
ど結合効率は高くなる。多波長発光半導体素子は，上述
したように，多波長であっても発光径を小さくすること
ができるので，高い結合効率を得ることができる。ま
た，多波長の光を光ファイバに導入することができるの
で，この光ファイバ・モジュールはファイバ・センサの
構成要素として用いることができる。

【００６１】図８は多波長発光半導体素子を備えた反射
型光センサを示している。

【００６２】この反射型光センサ100 は投光部101 と受
光部111 とを備えている。投光部101 は，２波長の光を
発光する半導体発光素子102 と，この発光素子102 の出
射光を集光またはコリメートして投射する投光レンズ10
3 とを備え，異なる２つの波長（帯）をもつ光を，光セ
ンサ100 から離れて配置された反射体120 に向けて投射
する。

【００６３】反射体120 は光センサ100 の投光部101 か
ら投光される２波長の光のうちの一方の波長（第１の波
長という）の光を吸収するフィルタ121 を備えている。
したがって，反射体120 は２波長の投射光のうちの他方
の波長（第２の波長という）の光のみを反射する。

【００６４】受光部111 は，投光部101 からの投射光の
うち反射体120 または被検出物122からの反射光を集光
する受光レンズ114 ，受光レンズ114 の集光光路途上に
設けられ，上記投射光に含まれる２つの波長の光をそれ
ぞれ分離するダイクロイック・ミラー115 ，ダイクロイ
ック・ミラー115 で波長分離された２つの波長の光のそ
れぞれを受光する受光素子112 ，113 ，およびこれらの
受光素子112 ，113 の受光信号のレベルを比較し，比較
結果を出力する比較回路116 を備えている。

【００６５】光センサ100 と反射体120 との間に被検出
物122 が存在しない場合には，投射光は反射体120 で反
射して受光部111 に受光される。反射体120 からは第２
の波長の光のみが反射されるから，受光素子112 ，113
のうち第２の波長の光が入射する受光素子のみから受光
信号が発生する。

【００６６】光センサ100 と反射体120 との間に被検出
物122 が存在する場合には，投射光に含まれる２つの波
長の光のいずれもが反射されて受光部111 に入射する
（被検出物122 の表面の色に応じて２波長の光の反射率
が異なることはあるが，２波長の反射光が得られる）。
したがって，受光素子112 ，113 の両方から受光信号が
発生する。

【００６７】このようにして，受光素子112 と113 の受
光信号のレベルを比較することにより，被検出物122 の
存在の有無が検知される。

【００６８】したがって，被検出物122 が鏡面を持つ場
合，白紙のような高反射率のものであっても，被検出物
122 が光センサ100 の近くにある場合であっても，被検
出物の存在の有無を判定できる。また，被検出物の有無
の判定は２波長の反射光の比較に基づいて行なわれるの
で，光センサ100 と反射体120 との間の距離を長くとる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示すもので，(A) は多波長発光半
導体素子の構成を模式的に示す断面図，(B) はそのエネ
ルギ・バンド・ギャップを示す。

【図２】第２実施例を示すもので，(A) は多波長発光半
導体素子の構成を模式的に示す断面図，(B) はそのエネ
ルギ・バンド・ギャップを示す。

【図３】第３実施例を示すもので，(A) は多波長発光半
導体素子の構成を模式的に示す断面図，(B) はそのエネ
ルギ・バンド・ギャップを示す。

【図４】第４実施例を示すもので，(A) は多波長発光半
導体素子の構成を模式的に示す断面図，(B) はそのエネ
ルギ・バンド・ギャップを示す。

【図５】第５実施例を示すもので，多波長発光半導体素
子の構成を模式的に示す断面図である。

【図６】第６実施例を示すもので，多波長発光半導体素
子の構成を模式的に示す断面図である。

【図７】応用例を示し，光ファイバ・モジュールの構成
を示す。

【図８】応用例を示し，反射型光センサの構成を示す。

【符号の説明】

１，21，41 半導体基板 ３，23，43 活性層 ６，61，62，63，26，46 発光層 ７ バリア層 10，30，50 光取出し口 28，47 電流通路 80，81，82，83 多層反射膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 敏幸 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に活性層を形成し，両面に
   設けた電極に電流を流すことにより活性層を励起する半
   導体発光素子において，一面に設けられた光取出し口と
   活性層との間に，活性層よりも小さいエネルギ・バンド
   ・ギャップを有し，活性層で発生し光取出し口に向う光
   によって励起されて自然放出光を発生する発光層が設け
   られていることを特徴とする多波長発光半導体素子。
2. 【請求項２】 上記発光層が，活性層から光取出し口に
   向ってエネルギ・バンド・ギャップが小さくなるように
   複数層設けられ，各発光層の発光波長が異なることを特
   徴とする，請求項１に記載の多波長発光半導体素子。
3. 【請求項３】 複数の発光層が設けられ，これらの発光
   層は量子効果による多波長化を実現できるように，上記
   活性層から光取出し口に向って層厚が順次厚くなるよう
   に形成されていることを特徴とする，請求項１に記載の
   多波長発光半導体素子。
4. 【請求項４】 上記発光層を挟むバリア層が設けられて
   いることを特徴とする，請求項１から３のうちのいずれ
   か一項に記載の多波長発光半導体素子。
5. 【請求項５】 上記活性層と光取出し口との間に電流狭
   窄構造が設けられていることを特徴とする，請求項１か
   ら４のいずれか一項に記載の多波長発光半導体素子。
6. 【請求項６】 上記活性層または上記発光層で発生した
   光のうち，上記基板側へ放射される光を上記光取出し口
   へ反射する反射層が設けられていることを特徴とする，
   請求項１から５のいずれか一項に記載の多波長発光半導
   体素子。
7. 【請求項７】 複数の反射層が設けられ，これらの反射
   層は上記活性層から基板側に向う方向に，波長の短い順
   に光を反射するように構成されていることを特徴とす
   る，請求項６に記載の多波長発光半導体素子。
8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれか一項に記載の
   多波長発光半導体素子と，この半導体素子から出射され
   る光が導入される光ファイバとを備えた光ファイバ・モ
   ジュール。
9. 【請求項９】 光を投射する投光部と，投光部によって
   投射された光の少なくとも一部を受光する受光部とを備
   えた光学式センサにおいて，上記投光部の光源として請
   求項１から７のいずれか一項に記載の多波長発光半導体
   素子が用いられている光学式センサ。