JPH08335718A

JPH08335718A - 発光ダイオード

Info

Publication number: JPH08335718A
Application number: JP7141494A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Imaizumi; 充今泉; Toshinori Sone; 豪紀曽根
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1995-06-08
Publication date: 1996-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】２種以上の色に対応する波長を含む発光スペ
クトルを有する発光ダイオードを提供する。【構成】発光ダイオード１０の活性層１８は、井戸層
３２の膜厚が異なるものとされることにより、発光波長
を異なるものとされた第１および第２の量子井戸３６
ａ，３６ｂから構成されるため、活性層１８では、それ
ら第１および第２の量子井戸３６ａ，３６ｂのそれぞれ
に対応する波長の発光が生じることとなり、異なる２種
の色に対応する波長を含む、すなわち、独立した２つの
ピークを備えた発光スペクトルを有する発光ダイオード
１０が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオードに関
し、特に、２種以上の色に対応する波長を含む発光スペ
クトルを有する発光ダイオードに関する。

【０００２】

【従来の技術】化合物半導体から成る第１半導体層およ
び第２半導体層と、同様に化合物半導体から成り、それ
ら第１半導体層および第２半導体層との間に設けられた
発光層とを備え、それら第１半導体層と第２半導体層と
の間で通電することにより、その発光層から発光させる
形式の発光ダイオードが知られている。

【０００３】

【発明が解決すべき課題】このような発光ダイオードの
種々の用途においては、２種以上の独立したピーク波長
を含む発光スペクトル、或いは２種以上の色に対応する
波長に跨がる広い半値幅の発光スペクトル（以下、本願
においては、特に区別する必要がない限り、これらをま
とめて「２種以上の色に対応する波長を含む発光スペク
トル」という）を有すると好都合な場合も多く、そのよ
うな発光ダイオードが望まれていた。

【０００４】すなわち、例えば、プリンタ等の紙送り機
構を有する種々の装置において、送られた紙の端部位置
を検出等するために備えられる位置検出センサの発光素
子として点発光型の発光ダイオードを用いる場合には、
高出力が得られると共に製造が容易である等の理由か
ら、一般に赤外光を発生させるものが用いられている。
ところが、このような位置検出センサを装置に組み付け
るに際しては、発光ダイオードから発生する光が所定の
位置に照射されるようにその組付位置を調節する必要が
あり、不可視光である赤外光の照射位置を肉眼で確認す
ることができないことから組付作業が困難なものとなっ
ていた。可視光を発生させる発光ダイオードを用いれ
ば、このような問題は発生しないが、可視光を発生させ
る発光ダイオードでは、位置検出センサとして十分な高
出力を得ることが困難であった。

【０００５】したがって、位置検出センサの組付作業時
の位置決めは例えば赤色光等の可視光によって行うこと
ができる一方、実際の位置検出は高出力の赤外光等の不
可視光で行うことが可能な、例えば２種以上の独立した
ピーク波長を含む発光スペクトルを有する発光ダイオー
ドが望まれるのである。

【０００６】しかしながら、発光ダイオードにおいて
は、発光層の伝導帯に遷移した電子が価電子帯に戻る際
の電子と正孔の再結合に基づいて光が生じることから、
その発光波長λ（nm）は発光層のバンドギャップエネル
ギ（伝導帯と価電子帯とのエネルギ準位差）Ｅg （eV）
から、下記 (1)式に従って決定される。そのため、発光
波長は、発光層を構成する化合物半導体の組成によって
一義的に決定され、単一波長ピークの発光を得ることし
かできなかったのである。 λ＝1.24×10³／Ｅg ・・・ (1)

【０００７】また、上記のような可視光と不可視光との
組み合わせの他、２種以上の色に対応する波長を含む広
い半値幅の発光スペクトルを有する発光ダイオードを得
ることができれば、必要に応じて種々の色の光を得るこ
とが容易となるが、上述のような理由から従来は単色光
しか得られず、異なる色の光を得るためには異なる発光
色の複数のダイオードを用意し、切り換えて用いなけれ
ばならないという問題があったのである。

【０００８】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は、２種以上の色に対応する
波長を含む発光スペクトルを有する発光ダイオードを提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、化合物半導体から成
る第１半導体層および第２半導体層と、化合物半導体薄
膜を積層した井戸層と障壁層とから成る量子井戸から構
成されてそれら第１半導体層および第２半導体層との間
に設けられた発光層とを備え、それら第１半導体層と第
２半導体層との間で通電することにより、その発光層か
ら発光させる形式の発光ダイオードであって、(a) 前記
発光層が、前記井戸層の膜厚が異なるものとされること
により、発光波長を異なるものとされた２組以上の前記
量子井戸から構成されていることにある。

【００１０】

【作用および発明の効果】このようにすれば、発光ダイ
オードの発光層は、井戸層の膜厚が異なるものとされる
ことにより、発光波長を異なるものとされた２組以上の
量子井戸から構成される。そのため、発光層では、２組
以上の量子井戸のそれぞれに対応する波長の発光が生じ
ることとなり、２種以上の色に対応する波長を含む発光
スペクトルを有する発光ダイオードが得られるのであ
る。

【００１１】すなわち、化合物半導体薄膜が積層されて
構成される量子井戸においては、井戸層にヘビーホール
とライトホールの量子準位が相互に異なる量子準位が形
成されることから、実質的なバンドギャップエネルギ
（すなわち、発光波長を決定するエネルギギャップの大
きさ）は材料固有の値から変化し、井戸層の膜厚をＬw
としたとき、膜厚Ｌw の２乗に反比例する量子化準位エ
ネルギＥ（∝１／Ｌw²）として得られる。したがって、
発光波長は井戸層の膜厚Ｌw が厚くなるに従って長くな
ることとなって、その井戸層の膜厚が異なる２組以上の
量子井戸から発光層を構成することにより、２種以上の
発光波長を有する発光ダイオードが得られるのである。

【００１２】なお、２組以上の量子井戸の井戸層の膜厚
を、相互に大きく異なるものとすれば、２つ以上の異な
るピーク波長を含む発光スペクトルが得られるが、反対
に井戸層の膜厚の差を小さく、例えば、略連続的に変化
させれば、２種以上の色に対応する波長に跨がる広い半
値幅の発光スペクトルが得られることとなる。

【００１３】ここで、好適には、(b) 前記第１半導体
層、第２半導体層、および発光層は、何れも有機金属化
学気相成長（MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Dep
osition ）法により結晶成長させられて形成されている
ものである。このようにすれば、MOCVD 法は高い精度で
発光層を構成する量子井戸の井戸層および障壁層を含む
各層の膜厚を制御できるため、特に複雑な操作を必要と
することなく、所望の膜厚の井戸層を有して所望の波長
の光を発生させ得る量子井戸を容易に形成でき、所望の
２種以上の色に対応する波長を含む発光スペクトルを有
する発光ダイオードが容易に得られる。

【００１４】また、好適には、(c) 前記発光層を構成す
る前記量子井戸は、前記井戸層および前記障壁層が、混
晶比ｘが互いに異なるAl_xGa_1-xAs（但し、０≦ｘ≦
１）単結晶から成るものである。このようにすれば、Al
_xGa_1-xAsは、障壁層と井戸層のバンドギャップエネル
ギの差を十分大きくするために混晶比ｘを大きく異なる
ものとしても、格子定数の差は極めて小さいため、積層
形成が容易であると共に格子歪に起因する結晶欠陥の発
生が生じ難く、劣化が生じ難い発光ダイオードを得るこ
とができる。

【００１５】また、好適には、(d) 前記発光層は、前記
発光波長が可視域にある前記量子井戸と、前記発光波長
が不可視域にある前記量子井戸との双方を含むものであ
る。このようにすれば、発光ダイオードは可視光と不可
視光とを含む光を発生することとなるため、例えば、種
々のセンサ等に用いられた場合にも発光ダイオードから
発生した光の照射位置を確認しながらセンサの設置が可
能となる。例えば、発光ダイオードを点発光型に構成し
て前述のような位置検出センサに用いた場合には、位置
検出センサを組付けるに際してその位置決めを可視光を
基準として行うことが可能となって、装置への組付作業
が容易となる。このとき、高出力の可視光を得ることは
困難であるが、上記のような位置決め作業には照射位置
が確認できる程度に微弱な光が照射できれば十分である
ため、低出力であることは何ら差し支えないのである。
なお、上記可視光としては例えば赤色光が、不可視光と
しては例えば赤外光が好適に用いられる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。なお、以下の説明において、各部の寸法等は必
ずしも正確に描かれてはいない。

【００１７】図１は、本発明の一実施例の点発光型の発
光ダイオード１０の構成を示す図である。発光ダイオー
ド１０は、例えば、 MOCVD法等によって、基板１２上に
順次結晶成長させられたバッファ層１４、第１クラッド
層１６、活性層１８、第２クラッド層２０、バリア層２
２、キャップ層２４、およびコンタクト層２６と、基板
１２の下面およびコンタクト層２６の上面にそれぞれ蒸
着された下部電極２８および上部電極３０とから構成さ
れている。本実施例においては、上記第１クラッド層１
６および第２クラッド層２０が第１半導体層および第２
半導体層に、活性層１８が発光層にそれぞれ相当する。

【００１８】上記基板１２は、例えば 350μm 程度の厚
さのn-GaAs単結晶から成る化合物半導体であり、表面は
(100)面である。また、バッファ層１４は、例えば 0.5
μm程度の厚さのn-GaAs単結晶から成る化合物半導体で
ある。

【００１９】また、第１クラッド層１６は、例えば、 2
μm 程度の厚さのn-Al_0.45Ga_0.55As単結晶から成る化合
物半導体であり、活性層１８は、GaAs単結晶薄膜から成
る井戸層３２ａ，３２ｂ，・・・，３２ｋ（以下、特に
区別しない場合は単に井戸層３２という）と、Al_0.55Ga
_0.45As単結晶薄膜から成る障壁層３４ａ，３４ｂ，・・
・，３４ｌ（以下、特に区別しない場合は単に障壁層３
４という）とが交互に積層されて、全体の厚さが例えば
642nm程度とされた所謂量子井戸３６から成るものであ
る。

【００２０】上記の活性層１８は、図２にバンド構造を
詳しく示すように、第１クラッド層１６および第２クラ
ッド層２０にそれぞれ接して設けられた 200nm程度の厚
さの障壁層３４ａと３４ｌとの間に、交互に積層された
10nm程度の厚さの障壁層３４ｂ〜３４ｊおよび 5nm程度
の厚さの井戸層３２ａ〜３２ｊと、その井戸層３２ｊに
続いて積層された 100nm程度の厚さの障壁層３４ｋと、
井戸層３２ｋとを備えて構成されている。すなわち、上
記井戸層３２および障壁層３４のうち、井戸層３２ａ〜
３２ｊおよび障壁層３４ａ〜３４ｋは井戸層３２の厚さ
が 5nm程度とされた第１の量子井戸３６ａを構成し、井
戸層３２ｋおよび障壁層３４ｋ，３４ｌは、井戸層３２
の厚さが 1.7nm程度とされた第２の量子井戸３６ｂを構
成している。すなわち、活性層１８は、井戸層３２の膜
厚が異なるものとされた２組以上の量子井戸３６ａ，３
６ｂから構成されており、第１の量子井戸３６ａは10層
の井戸層３２を含み、第２の量子井戸３６ｂは１層の井
戸層３２のみを含んでいる。

【００２１】上記井戸層３２および障壁層３４の厚さは
以下のようにして決定されたものである。すなわち、障
壁層３４ａおよび３４ｌは、第１クラッド層１６および
第２クラッド層２０とのヘテロ障壁の影響が現れない程
度に十分厚く、 200nm程度とされている。また、第１の
量子井戸３６ａを構成する井戸層３２ａ〜３２ｋおよび
障壁層３４ａ〜３４ｋのうち、井戸層３２ａ〜３２ｋ
は、量子化準位エネルギが赤外光の波長に対応するよう
に 5nm程度とされており、障壁層３４ｂ〜３４ｊは、各
量子井戸の量子準位が互いに結合して多重量子井戸を形
成するように10nm程度とされている。また、第１の量子
井戸３６ａと第２の量子井戸３６ｂとの境界に位置する
障壁層３４ｋは、第１の量子井戸３６ａの量子準位と第
２の量子井戸３６ｂの量子準位とが互いに影響を及ぼし
合うことがないように比較的厚く、100nm程度とされて
いる。また、第２の量子井戸３６ｂの井戸層３２ｋは、
量子化準位エネルギが赤色光の波長に対応するように
1.7nm程度とされている。

【００２２】上記のような量子井戸３６においては、井
戸層３２にヘビーホールとライトホールの量子準位が相
互に異なる量子準位が形成されることから、実質的なバ
ンドギャップエネルギは、井戸層３２の膜厚をＬw とし
たとき、膜厚Ｌw の２乗に反比例する量子化準位エネル
ギＥ（∝１／Ｌw²）として得られることが知られてい
る。すなわち、量子井戸構造の活性層１８においては、
発光波長は井戸層３２の膜厚によって決定されることか
ら、赤外光に対応する井戸層３２の膜厚および赤色光に
対応する井戸層３２の膜厚がそれぞれ決定されているの
である。

【００２３】図１に戻って、前記第２クラッド層２０
は、例えば厚さが 2.5μm 程度のp-Al _0.45Ga_0.55As単結
晶から成る化合物半導体である。すなわち、第１クラッ
ド層１６、活性層１８、および第２クラッド層２０はダ
ブルヘテロ構造とされており、これにより、活性層１８
での注入キャリア密度が高められて、高い発光効率が得
られるようにされている。このため、第１クラッド層１
６および第２クラッド層２０の厚さは、注入キャリアを
十分に閉じ込めることができるように比較的厚くされて
いるのである。

【００２４】また、バリア層２２は、例えば厚さが1.0
μm 程度のn-Al_0.20Ga_0.80As単結晶から成る化合物半導
体、キャップ層２４は、例えば厚さが2.0 μm 程度のn-
Al_0. ₁₀Ga_0.90As単結晶から成る化合物半導体、コンタク
ト層２６は、例えば厚さが0.1 μm 程度のn-GaAs単結晶
から成る化合物半導体である。

【００２５】これらバリア層２２乃至コンタクト層２６
は、何れもｎ型半導体であるが、図１に斜線で示される
範囲は例えばZnが拡散されることによりｐ型半導体に反
転されており、バリア層２２においては、中央の斜線部
すなわち電流狭窄部３８のみが通電可能とされて、電流
狭窄構造が形成されている。そのため、下部電極２８お
よび上部電極３０間に電圧を印加したとき、バリア層２
２乃至コンタクト層２６においては、図の斜線部分のみ
を通って電流が流れることとなり、活性層１８の上記電
流狭窄部３８の直下のみが専ら通電されて発光させられ
る。なお、キャップ層２４およびコンタクト層２６は、
バリア層２２のZn拡散領域の中央部直上に位置する部分
が、例えばエッチング等によって例えば直径20〜100 μ
m 程度の円形に除去されており、この除去部分に活性層
１８から発生した光を射出する発光窓４０が形成されて
いる。

【００２６】また、下部電極２８は、例えば、基板１２
の下面全面にその基板１２側から順にAu−Ge合金、Niお
よびAuが積層されたものであり、上部電極３０は、例え
ば、上記発光窓４０を除く部分にAu−Zn合金およびAuが
積層されたものである。これら下部電極２８および上部
電極３０は何れもオーミック電極であり、前記コンタク
ト層２６は、上部電極３０とオーミックコンタクトを取
るために設けられているものである。

【００２７】以上のように構成された発光ダイオード１
０は、例えば上部電極３０から下部電極２８に向かって
通電することにより、前記電流狭窄部３８を通る経路で
電流が流れ、これにより活性層３２のその電流狭窄部３
８の直下の部分が発光させられ、発光窓４０から射出さ
れる。

【００２８】このとき、発光ダイオード１０の活性層１
８は、前述のように井戸層３２の膜厚が異なる第１およ
び第２の量子井戸３６ａ，３６ｂから構成されているた
め、図３に発光ダイオード１０の発光スペクトルを示す
ように、それぞれの量子井戸３６ａ，３６ｂの量子化準
位エネルギに対応する波長の光、すなわち、波長 800nm
程度の赤外光および波長 670nm程度の赤色光が同時に発
光窓４２から射出されることとなる。なお、赤色光の発
光強度は 0.1mW程度であり、図から明らかなように赤外
光の発光強度に比較して小さいが、これは、前述のよう
に、第２の量子井戸３６ｂが井戸層３２を１層のみ含む
ものであると共に、赤色光の発光エネルギがGaAsの間接
遷移発光エネルギに近いことによるものである。

【００２９】要するに、本実施例によれば、発光ダイオ
ード１０の活性層１８は、井戸層３２の膜厚が異なるも
のとされることにより、発光波長を異なるものとされた
第１および第２の量子井戸３６ａ，３６ｂから構成され
るため、活性層１８では、それら第１および第２の量子
井戸３６ａ，３６ｂのそれぞれに対応する波長の発光が
生じることとなり、異なる２種の色に対応する波長を含
む、すなわち、独立した２つのピークを備えた発光スペ
クトルを有する発光ダイオード１０が得られるのであ
る。

【００３０】しかも本実施例によれば、第１クラッド層
１６、第２クラッド層２０、および活性層１８を含む発
光ダイオード１０の各層は、何れも MOCVD法により結晶
成長させられて形成されていることから、活性層１８を
構成する量子井戸３６ａ，３６ｂの井戸層３２および障
壁層３４を含む各層の膜厚を高い精度で制御できるた
め、特に複雑な操作を必要とすることなく、所望の膜厚
の井戸層３２を有して所望の波長の光を発生させ得る量
子井戸３６を容易に形成でき、赤外光と赤色光の２つの
発光波長を有する発光ダイオード１０が容易に得られ
る。

【００３１】また、活性層１８を構成する量子井戸３６
は、井戸層３２および障壁層３４が、GaAsおよびAl_0.55
Ga_0.45Asすなわち混晶比ｘが互いに異なるAl_xGa_1-xAs
単結晶から構成されているため、このように両層３２，
３４の混晶比ｘの差を0.55と十分大きくしてバンドギャ
ップエネルギの差を十分大きくしても、格子定数の差は
極めて小さく、積層形成が容易であると共に格子歪に起
因する結晶欠陥の発生が生じ難いことから、発光ダイオ
ード１０の劣化が生じ難くされる。すなわち、図４に示
されるように、Al_xGa_1-xAsにおいては、混晶比ｘが変
化した場合に、バンドギャップエネルギは変化するが、
格子定数は殆ど変化しないのである。

【００３２】また、本実施例によれば、活性層１８は、
赤色光すなわち可視域の発光波長を有する第２の量子井
戸３６ｂと、赤外光すなわち不可視域の発光波長を有す
る第１の量子井戸３６ａとの双方を含むものであるた
め、例えば、種々のセンサ等に用いられた場合にも発光
ダイオード１０から発生した光の照射位置を確認しなが
らセンサの設置が可能となる。したがって、本実施例の
ような点光源型の発光ダイオード１０が、プリンタ等の
紙送り機構を有する装置において送られた紙の端部位置
を検出する位置検出センサに用いられた場合には、位置
検出センサの位置決めを赤色光すなわち可視光を基準と
して行うことが可能となって、装置への組付作業が容易
となる。

【００３３】なお、前記の図３に示されるように、赤色
光の発光強度は比較的小さいが、上記のような位置決め
作業では光の照射位置が確認できれば十分であるため、
発光は微弱であっても差し支えないのである。

【００３４】次に、本発明の他の実施例を説明する。な
お、以下の説明において、前述の実施例と共通する部分
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００３５】図５は、他の実施例の全面発光型の発光ダ
イオード４２の構成を示す図である。発光ダイオード４
２は、例えば MOCVD法等によって基板１２上に順次結晶
成長させられたバッファ層１４、第１クラッド層１６、
活性層４４、第２クラッド層２０、コンタクト層２６と
を備えている。本実施例においては、活性層４４が発光
層に相当する。

【００３６】上記の活性層４４は、図６にバンド構造を
詳しく示すように、例えば厚さが 4〜10nm程度のGaAs単
結晶薄膜から成る井戸層４６ａ，・・・，４６ｔ（以
下、特に区別しない場合は単に井戸層４６という）と、
例えば厚さが 5nm程度のAl_0.55Ga_0.45As単結晶薄膜から
成る障壁層４８ｂ，・・・，４８ｔ（以下、特に区別し
ない場合は単に障壁層４８という）とが交互に積層され
ると共に、例えば厚さが200nm程度のAl_0.55Ga_0.45As単
結晶薄膜から成る障壁層４８ａ，４８ｕによりこれら井
戸層４６ａ〜４６ｔおよび障壁層４８ｂ〜４８ｔが挟ま
れた状態で、全体の厚さが例えば 635nm程度とされたも
のである。なお、上記障壁層４８ａ，４８ｕの膜厚は、
注入キャリアが活性層４４内に留まるように十分厚くさ
れている。

【００３７】上記の井戸層４６は、第１クラッド層１６
側から第２クラッド層２０側に向かうに従って段階的に
厚さが小さくされており、活性層４４は、井戸層４６の
膜厚が異なる４種の量子井戸５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，
５０ｄから構成されている。第１の量子井戸５０ａの井
戸層４６ａ〜４６ｅは厚さが10nm程度に、第２の量子井
戸５０ｂの井戸層４６ｆ〜４６ｊは厚さが 8nm程度に、
第３の量子井戸５０ｃの井戸層４６ｋ〜４６ｏは厚さが
6nm程度に、第４の量子井戸５０ｄの井戸層４６ｐ〜４
６ｔは厚さが 4nm程度にされている。すなわち、活性層
４４は、井戸層４６の膜厚が異なるものとされた２組以
上の量子井戸５０から構成されており、何れの量子井戸
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄも 5層の井戸層４６を
含んでいる。なお、前述のように量子井戸５０の発光波
長は井戸層４６の膜厚に依存するものであり、上記の第
１〜第４の量子井戸５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄの
井戸層４６の膜厚は、それぞれ 850nm程度， 830nm程
度， 810nm程度， 770nm程度の波長の光に対応するよう
に定められている。

【００３８】図５に戻って、第２クラッド層２０は、前
述の発光ダイオード１０の場合と同様にp-Al_0.45Ga_0.55
As単結晶から成るものであるが、厚さは例えば 5.0μm
程度やや厚くされている。これは、上部電極３０（すな
わちプラス電極）から活性層４２へ向けて十分電流が広
がるようにするためである。なお、本実施例において
は、キャップ層２４は設けられておらず、第２クラッド
層２０の上に直接コンタクト層２６が設けられている。

【００３９】以上のように構成された発光ダイオード４
２は、前述の実施例と同様に下部電極２８および上部電
極３０間に電圧を印加されることにより、活性層４２か
ら発生した光がコンタクト層２６の上面の上部電極３０
が設けられている部分を除く全面から射出される。この
際の発光スペクトルを図７に示す。上述のように、本実
施例においては４種の波長に対応する第１〜第４の量子
井戸５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄから活性層４４が
構成されているため、コンタクト層２６側から射出され
る光は、図に示されるようにＰ₁〜Ｐ₄の４つのピーク
波長を有するものとなっており、それら４つのピーク波
長が比較的近接している波長であることから、発光ダイ
オード４０は、 100nm程度と比較的広い半値幅を有する
発光スペクトルを有している。

【００４０】要するに、本実施例においても、発光ダイ
オード４２の活性層４４は、井戸層４６の膜厚が異なる
ものとされることにより、発光波長を異なるものとされ
た第１〜第４の量子井戸５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０
ｄから構成されるため、活性層４４では、それら第１〜
第４の量子井戸５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄのそれ
ぞれに対応する波長の発光が生じることとなり、前述の
実施例と同様に、異なる２種以上の色に対応する波長を
含む発光スペクトルを有する発光ダイオード４２が得ら
れるのである。

【００４１】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。

【００４２】例えば、実施例においては、２つの独立し
たピークを備えた発光スペクトルを有する発光ダイオー
ド１０、および半値幅の広い発光スペクトルを有する発
光ダイオード４２に本発明が適用された場合について説
明したが、例えば、相互に比較的大きく異なる波長に対
応する膜厚の井戸層３２，４６を備えた３つ以上の量子
井戸から活性層１８，４４を構成することにより、３つ
以上の独立したピークを備えた発光スペクトルを有する
ように構成しても良く、或いは、発光ダイオード４２に
おいて、井戸層４６の膜厚を狭い範囲（例えば 6.0〜1
0.0nm程度）で変化させ、或いは反対に更に広い範囲
（例えば 2.0〜12.0nm程度）で変化させることにより、
図７に示される発光スペクトルよりも半値幅が狭い、或
いは広い発光スペクトルを有する発光ダイオード４２を
得ることもできる。

【００４３】また、実施例の発光ダイオード１０におい
ては、井戸層３２の膜厚が 5.0nm程度の第１の量子井戸
３６ａをその井戸層３２が１０層含まれるように構成す
る一方、井戸層３２の膜厚が 1.7nm程度の第２の量子井
戸３６ｂを１層のみの井戸層３２から構成したが、これ
らの井戸層３２の層数は必要とする発光特性に対応して
適宜変更される。

【００４４】また、井戸層３２，４６の膜厚は、必要な
発光色に応じて適宜変更される。例えば、発光ダイオー
ド１０において一層短波長の可視光を必要とする場合に
は、井戸層３２ｋの膜厚を一層薄くすれば良い。

【００４５】また、実施例においては、活性層１８，４
４をGaAs／Al_0.55Ga_0.45Asから構成したが、この活性層
１８，４４を構成する化合物半導体の混晶比や種類は適
宜変更される。例えば、Al_xGa_1-xAsの混晶比ｘを0.55
よりも大きく或いは小さくしても良く、或いは、GaAs／
GaAsP 、InGaAs／InGaAsP 等から活性層１８，４４を構
成しても良い。

【００４６】また、基板１２、第１、第２クラッド層１
６，２０等を構成する化合物半導体の種類や厚さ等も適
宜変更される。

【００４７】また、第１クラッド層１６と基板１２との
間に反射層を備えれば、活性層１８，４４で発生して基
板１２側へ向かう光もコンタクト層２６側から取り出さ
れることとなるため、一層高い効率の発光ダイオード１
０，４２を得ることができる。

【００４８】また、実施例においては、 MOCVD法によっ
て発光ダイオード１０，４２の各層を形成したが、例え
ば、分子線エピタキシー（MBE:Molecular Beam Epitax
y）法等によって各層を形成しても良い。

【００４９】その他、一々例示はしないが、本発明はそ
の主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の発光ダイオードの構成を示
す図である。

【図２】図１の発光ダイオードの活性層のバンド構造を
模式的に示す図である。

【図３】図１の発光ダイオードの発光スペクトルを示す
図である。

【図４】AlGaAs系化合物半導体の格子定数とバンドギャ
ップエネルギの関係を示す図である。

【図５】本発明の他の実施例の発光ダイオードの構成を
示す図である。

【図６】図５の発光ダイオードの活性層のバンド構造を
模式的に示す図である。

【図７】図５の発光ダイオードの発光スペクトルを示す
図である。

【符号の説明】

１０，４２：発光ダイオード１６：第１クラッド層（第１半導体層）１８，４４：活性層（発光層）２０：第２クラッド層（第２半導体層）３２，４６：井戸層３４，４８：障壁層３６，５０：量子井戸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化合物半導体から成る第１半導体層およ
び第２半導体層と、化合物半導体薄膜を積層した井戸層
と障壁層とから成る量子井戸から構成されて該第１半導
体層および該第２半導体層との間に設けられた発光層と
を備え、該第１半導体層と該第２半導体層との間で通電
することにより、該発光層から発光させる形式の発光ダ
イオードであって、前記発光層が、前記井戸層の膜厚が異なるものとされる
ことにより、発光波長を異なるものとされた２組以上の
前記量子井戸から構成されていることを特徴とする発光
ダイオード。
【請求項２】前記第１半導体層、第２半導体層、およ
び発光層は、何れも有機金属化学気相成長法により結晶
成長させられて形成されているものである請求項１の発
光ダイオード。
【請求項３】前記発光層を構成する前記量子井戸は、
前記井戸層および前記障壁層が、混晶比ｘが互いに異な
るAl_xGa_1-xAs単結晶（但し、０≦ｘ≦１）から成るも
のである請求項１の発光ダイオード。
【請求項４】前記発光層は、前記発光波長が可視域に
ある前記量子井戸と、前記発光波長が不可視域にある前
記量子井戸との双方を含むものである請求項１の発光ダ
イオード。