JPH11340501A - 発光ダイオード及び発光ダイオードアレイ - Google Patents
発光ダイオード及び発光ダイオードアレイInfo
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- JPH11340501A JPH11340501A JP14675298A JP14675298A JPH11340501A JP H11340501 A JPH11340501 A JP H11340501A JP 14675298 A JP14675298 A JP 14675298A JP 14675298 A JP14675298 A JP 14675298A JP H11340501 A JPH11340501 A JP H11340501A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は、活性層の厚さが０．２μｍ以下で
ある場合に発光効率の低下による素子特性の劣化が生じ
るという課題を解決しようとするものである。 【解決手段】 この発明は、活性層４と、この活性層４
の下側に形成された第１の導電型のクラッド層３と、活
性層４の上側に形成された第２の導電型のクラッド層５
とを有するＡｌＧａＡｓ系材料からなるダブルヘテロ構
造を基板１上に持ち、活性層４の厚さが０．２μｍ以下
である発光ダイオードにおいて、前記第１の導電型のク
ラッド層３のキャリア濃度を２Ｅ１７ｃｍ-3より低い濃
度としたものである。
ある場合に発光効率の低下による素子特性の劣化が生じ
るという課題を解決しようとするものである。 【解決手段】 この発明は、活性層４と、この活性層４
の下側に形成された第１の導電型のクラッド層３と、活
性層４の上側に形成された第２の導電型のクラッド層５
とを有するＡｌＧａＡｓ系材料からなるダブルヘテロ構
造を基板１上に持ち、活性層４の厚さが０．２μｍ以下
である発光ダイオードにおいて、前記第１の導電型のク
ラッド層３のキャリア濃度を２Ｅ１７ｃｍ-3より低い濃
度としたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオード及び
発光ダイオードアレイに関する。
発光ダイオードアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオードには下部クラッド層、活
性層及び上部クラッド層を積層したダブルヘテロ構造を
持つ発光ダイオードがあり、シングル接合やホモ接合の
発光ダイオードと比較して高い出力を得ることができ
る。ただし、このダブルヘテロ構造の特徴を活かし、発
光ダイオードの光出力を向上させるには活性層及びクラ
ッド層の厚さ、Ａｌ組成、キャリア濃度といった各条件
を適正に選ぶことが重要である。特開平４ー２１４６８
２号公報には、ダブルヘテロ構造を持つ発光ダイオード
において、クラッド層の条件を適正化して光出力を向上
させるようにしたものが記載されている。この特開平４
ー２１４６８２号公報記載の発光ダイオードでは、活性
層の条件及びクラッド層の条件を図１０に示すように適
正化することにより、高い光出力を持つ発光ダイオード
を実現している。
性層及び上部クラッド層を積層したダブルヘテロ構造を
持つ発光ダイオードがあり、シングル接合やホモ接合の
発光ダイオードと比較して高い出力を得ることができ
る。ただし、このダブルヘテロ構造の特徴を活かし、発
光ダイオードの光出力を向上させるには活性層及びクラ
ッド層の厚さ、Ａｌ組成、キャリア濃度といった各条件
を適正に選ぶことが重要である。特開平４ー２１４６８
２号公報には、ダブルヘテロ構造を持つ発光ダイオード
において、クラッド層の条件を適正化して光出力を向上
させるようにしたものが記載されている。この特開平４
ー２１４６８２号公報記載の発光ダイオードでは、活性
層の条件及びクラッド層の条件を図１０に示すように適
正化することにより、高い光出力を持つ発光ダイオード
を実現している。
【０００３】しかしながら、近年のプリンタの光源に使
用される発光ダイオードは、より高い特性が要求されて
いる。そこで、ダブルヘテロ構造を持つ発光ダイオード
において、活性層の厚さｄを０．０１μｍ＜ｄ＜０．１
μｍとしたものが特開平５ー３７０１１号公報に記載さ
れている。この発光ダイオードでは、活性層の厚さｄを
０．０１μｍ＜ｄ＜０．１μｍとすることにより、低い
注入電流値でも高い注入キャリア密度を実現し高い出力
を得ると共に、レーザ発振の抑制、光発散角の狭角化の
機能も実現している。
用される発光ダイオードは、より高い特性が要求されて
いる。そこで、ダブルヘテロ構造を持つ発光ダイオード
において、活性層の厚さｄを０．０１μｍ＜ｄ＜０．１
μｍとしたものが特開平５ー３７０１１号公報に記載さ
れている。この発光ダイオードでは、活性層の厚さｄを
０．０１μｍ＜ｄ＜０．１μｍとすることにより、低い
注入電流値でも高い注入キャリア密度を実現し高い出力
を得ると共に、レーザ発振の抑制、光発散角の狭角化の
機能も実現している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしなが、上記特開
平５ー３７０１１号公報記載の発光ダイオードの様に活
性層の厚さｄを非常に薄くした場合には、特開平４ー２
１４６８２号公報記載の発光ダイオードで適正化したク
ラッド層の条件では、不充分であることが我々の実験結
果から明らかとなった。
平５ー３７０１１号公報記載の発光ダイオードの様に活
性層の厚さｄを非常に薄くした場合には、特開平４ー２
１４６８２号公報記載の発光ダイオードで適正化したク
ラッド層の条件では、不充分であることが我々の実験結
果から明らかとなった。
【０００５】図１１は我々が作成したＡｌＧａＡｓ系材
料からなるダブルヘテロ構造の断面写真である。この構
造はｎ型ＧａＡｓ基板の上に、厚さ１．１５μｍ、キャ
リア濃度２Ｅ１７ｃｍ-3のｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラ
ッド層２１、その上に厚さ０．０５μｍ、キャリア濃度
１Ｅ１６ｃｍ-3以下のノンドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ活
性層２２、その上に厚さ１．１５μｍ、キャリア濃度５
Ｅ１７ｃｍ-3のｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層２
３、その上に厚さ０．２μｍ、キャリア濃度３Ｅ１８ｃ
ｍ-3のｐ型ＧａＡｓキャップ層がそれぞれ積層されてい
る。ここで記述されたキャリア濃度はホール測定を用い
て測定されたキャリア濃度を記載しており、本明細書で
示されるキャリア濃度の記述はすべてホール測定を用い
て測定されたキャリア濃度である。ただし、Ａｌ組成が
０．２５から０．８ぐらいまでの組成を持つｎ型ＡｌＧ
ａＡｓにおいては広く知られているように、ドナーがＤ
Ｘを形成して不活性化してしまう。そのため、ＳＩＭＳ
等で得られる不純物濃度とホール測定を用いて測定され
たキャリア濃度の間には違いが生じてしまう。例えば上
記２Ｅ１７ｃｍ-3のｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓの場合は、
ＳＩＭＳで得られた不純物濃度は３Ｅ１８ｃｍ-3であっ
た。また、本明細書では、ｘＥｙｃｍ-3は、ｘ×（１０
のｙ乗）ｃｍのマイナス３乗を表わす。図１１におい
て、２４に示す厚さ０．１４μｍの領域はｎ型クラッド
層２１内の不純物が結晶成長中の熱拡散により活性層２
２を越えてｐ型クラッド層２３まで拡散し、ｐ型クラッ
ド層の一部がｎ型に反転してしまった領域を示してい
る。
料からなるダブルヘテロ構造の断面写真である。この構
造はｎ型ＧａＡｓ基板の上に、厚さ１．１５μｍ、キャ
リア濃度２Ｅ１７ｃｍ-3のｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラ
ッド層２１、その上に厚さ０．０５μｍ、キャリア濃度
１Ｅ１６ｃｍ-3以下のノンドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ活
性層２２、その上に厚さ１．１５μｍ、キャリア濃度５
Ｅ１７ｃｍ-3のｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層２
３、その上に厚さ０．２μｍ、キャリア濃度３Ｅ１８ｃ
ｍ-3のｐ型ＧａＡｓキャップ層がそれぞれ積層されてい
る。ここで記述されたキャリア濃度はホール測定を用い
て測定されたキャリア濃度を記載しており、本明細書で
示されるキャリア濃度の記述はすべてホール測定を用い
て測定されたキャリア濃度である。ただし、Ａｌ組成が
０．２５から０．８ぐらいまでの組成を持つｎ型ＡｌＧ
ａＡｓにおいては広く知られているように、ドナーがＤ
Ｘを形成して不活性化してしまう。そのため、ＳＩＭＳ
等で得られる不純物濃度とホール測定を用いて測定され
たキャリア濃度の間には違いが生じてしまう。例えば上
記２Ｅ１７ｃｍ-3のｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓの場合は、
ＳＩＭＳで得られた不純物濃度は３Ｅ１８ｃｍ-3であっ
た。また、本明細書では、ｘＥｙｃｍ-3は、ｘ×（１０
のｙ乗）ｃｍのマイナス３乗を表わす。図１１におい
て、２４に示す厚さ０．１４μｍの領域はｎ型クラッド
層２１内の不純物が結晶成長中の熱拡散により活性層２
２を越えてｐ型クラッド層２３まで拡散し、ｐ型クラッ
ド層の一部がｎ型に反転してしまった領域を示してい
る。
【０００６】このように、ｎ型クラッド層２１内の不純
物がｐ型クラッド層２３まで拡散することにより、活性
層２２の結晶性が悪くなる、また、ｐｎ接合の位置が設
計時と異なる位置になる等の不具合がを生じ、これが発
光効率の低下による素子特性の劣化につながっていた。
このような不純物の拡散によるｐｎ接合位置の変化は
０．１〜０．２μｍ程度であり、例えば特開平４ー２１
４６８２号公報記載の発光ダイオードの様に０．５〜３
μｍの厚い活性層を持つ発光ダイオードではほとんど問
題とはならなかった。しかし、特開平５ー３７０１１号
公報記載の発光ダイオードの様に活性層の厚さｄを非常
に薄くした場合には、０．１〜０．２μｍのｐｎ接合位
置の変化が、発光ダイオードの光出力に対して大きな影
響を及ぼしてしまうのである。
物がｐ型クラッド層２３まで拡散することにより、活性
層２２の結晶性が悪くなる、また、ｐｎ接合の位置が設
計時と異なる位置になる等の不具合がを生じ、これが発
光効率の低下による素子特性の劣化につながっていた。
このような不純物の拡散によるｐｎ接合位置の変化は
０．１〜０．２μｍ程度であり、例えば特開平４ー２１
４６８２号公報記載の発光ダイオードの様に０．５〜３
μｍの厚い活性層を持つ発光ダイオードではほとんど問
題とはならなかった。しかし、特開平５ー３７０１１号
公報記載の発光ダイオードの様に活性層の厚さｄを非常
に薄くした場合には、０．１〜０．２μｍのｐｎ接合位
置の変化が、発光ダイオードの光出力に対して大きな影
響を及ぼしてしまうのである。
【０００７】請求項１に係る発明は、活性層の厚さが
０．２μｍ以下であっても発光効率が高くて良好な特性
を持つ発光ダイオードを提供することを目的とする。請
求項２に係る発明は、低電流注入でも発光効率が高くて
良好な特性を持つ発光ダイオードを提供することを目的
とする。請求項３に係る発明は、低電流注入でも発光効
率が高くて良好な特性を持つ発光ダイオードアレイを提
供することを目的とする。
０．２μｍ以下であっても発光効率が高くて良好な特性
を持つ発光ダイオードを提供することを目的とする。請
求項２に係る発明は、低電流注入でも発光効率が高くて
良好な特性を持つ発光ダイオードを提供することを目的
とする。請求項３に係る発明は、低電流注入でも発光効
率が高くて良好な特性を持つ発光ダイオードアレイを提
供することを目的とする。
【０００８】
【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に係る発明は、活性層と、この活性層の下
側に形成された第１の導電型のクラッド層と、前記活性
層の上側に形成された第２の導電型のクラッド層とを有
するＡｌＧａＡｓ系材料からなるダブルヘテロ構造を基
板上に持ち、前記活性層の厚さが０．２μｍ以下である
発光ダイオードにおいて、前記第１の導電型のクラッド
層のキャリア濃度を２Ｅ１７ｃｍ-3より低い濃度とした
ものである。
め、請求項１に係る発明は、活性層と、この活性層の下
側に形成された第１の導電型のクラッド層と、前記活性
層の上側に形成された第２の導電型のクラッド層とを有
するＡｌＧａＡｓ系材料からなるダブルヘテロ構造を基
板上に持ち、前記活性層の厚さが０．２μｍ以下である
発光ダイオードにおいて、前記第１の導電型のクラッド
層のキャリア濃度を２Ｅ１７ｃｍ-3より低い濃度とした
ものである。
【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１記載の発
光ダイオードにおいて、前記活性層の導電型を前記第１
の導電型のクラッド層と同じ第１の導電型としたもので
ある。
光ダイオードにおいて、前記活性層の導電型を前記第１
の導電型のクラッド層と同じ第１の導電型としたもので
ある。
【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１または２
記載の発光ダイオードを用いて作製したものである。
記載の発光ダイオードを用いて作製したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明の一実施形
態における発光ダイオードの構成を示し、図３はこの実
施形態の構成を示す。この実施形態は、複数の端面発光
型発光ダイオードを有する端面発光型発光ダイオードア
レイの一実施形態であり、以下のように製作される。ま
ず、ｎ型ＧａＡｓからなる基板１上にＭＯＣＶＤ法によ
る結晶成長で順次に、ｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層
２、ｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓからなる下部クラッド層
３、ノンドープＡｌ0．2Ｇａ0．8Ａｓからなる活性層
４、ｐ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓからなる上部クラッド層
５、ｐ型ＧａＡｓからなるキャップ層６を形成し、キャ
ップ層６上にＡｕ−Ｚｎ／Ａｕからなるｐ−電極７を形
成することで、半導体素子としての端面発光型発光ダイ
オードを形成する。このとき、基板１及び各層２〜６は
図４に示すような条件を満たすものとする。
態における発光ダイオードの構成を示し、図３はこの実
施形態の構成を示す。この実施形態は、複数の端面発光
型発光ダイオードを有する端面発光型発光ダイオードア
レイの一実施形態であり、以下のように製作される。ま
ず、ｎ型ＧａＡｓからなる基板１上にＭＯＣＶＤ法によ
る結晶成長で順次に、ｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層
２、ｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓからなる下部クラッド層
３、ノンドープＡｌ0．2Ｇａ0．8Ａｓからなる活性層
４、ｐ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓからなる上部クラッド層
５、ｐ型ＧａＡｓからなるキャップ層６を形成し、キャ
ップ層６上にＡｕ−Ｚｎ／Ａｕからなるｐ−電極７を形
成することで、半導体素子としての端面発光型発光ダイ
オードを形成する。このとき、基板１及び各層２〜６は
図４に示すような条件を満たすものとする。
【００１２】次に、キャップ層６の上に素子分離用マス
クとしてのエッチングマスクをフォトリソグラフィ工程
により形成してドライエッチング工程により基板１上の
半導体素子を電気的、光学的に分離する。次に、エッチ
ングマスクを除去した後、ＰＥ−ＣＶＤ法を用いて絶縁
膜８を基板１上に堆積する。その後、絶縁膜８にフォト
リソ、エッチング工程を経てコンタクトホールを形成
し、電極配線９をコンタクトホール内及び絶縁膜８上に
形成する。以上で一列に配列された複数個の端面発光型
発光ダイオード１１、１２、１３・・・を有する端面発
光型発光ダイオードアレイを含むウェハが得られ、この
ウェハはダイシング法又はスクライブ法によりチップ状
にカットして各々端面発光型発光ダイオードアレイを分
離する。
クとしてのエッチングマスクをフォトリソグラフィ工程
により形成してドライエッチング工程により基板１上の
半導体素子を電気的、光学的に分離する。次に、エッチ
ングマスクを除去した後、ＰＥ−ＣＶＤ法を用いて絶縁
膜８を基板１上に堆積する。その後、絶縁膜８にフォト
リソ、エッチング工程を経てコンタクトホールを形成
し、電極配線９をコンタクトホール内及び絶縁膜８上に
形成する。以上で一列に配列された複数個の端面発光型
発光ダイオード１１、１２、１３・・・を有する端面発
光型発光ダイオードアレイを含むウェハが得られ、この
ウェハはダイシング法又はスクライブ法によりチップ状
にカットして各々端面発光型発光ダイオードアレイを分
離する。
【００１３】この実施例の発光ダイオードアレイにおけ
る発光ダイオード１１、１２、１３・・・は下部クラッ
ド層３のキャリア濃度が２Ｅ１７ｃｍ-3（ＳＩＭＳによ
る不純物濃度は３Ｅ１８ｃｍ-3）より小さな値である１
Ｅ１７ｃｍ-3（：ＳＩＭＳによる不純物濃度は５Ｅ１７
ｃｍ-3）としている。そのため、図５に示す本実施形態
の断面においては、図１１に示したような、下部クラッ
ド層３内の不純物が活性層４を越てて上部クラッド層５
まで拡散し、上部クラッド層の一部がｎ型に反転した領
域は認められない。これにより、従来の構造で問題とな
っていた活性層の結晶性が悪くなる、また、ｐｎ接合の
位置が設計時と異なる位置になる等の不都合を生じなく
なり、発光効率を向上させることができる。また、下部
クラッド層のキャリア濃度を低くすることにより、下部
クラッド層自体の結晶性も向上する。
る発光ダイオード１１、１２、１３・・・は下部クラッ
ド層３のキャリア濃度が２Ｅ１７ｃｍ-3（ＳＩＭＳによ
る不純物濃度は３Ｅ１８ｃｍ-3）より小さな値である１
Ｅ１７ｃｍ-3（：ＳＩＭＳによる不純物濃度は５Ｅ１７
ｃｍ-3）としている。そのため、図５に示す本実施形態
の断面においては、図１１に示したような、下部クラッ
ド層３内の不純物が活性層４を越てて上部クラッド層５
まで拡散し、上部クラッド層の一部がｎ型に反転した領
域は認められない。これにより、従来の構造で問題とな
っていた活性層の結晶性が悪くなる、また、ｐｎ接合の
位置が設計時と異なる位置になる等の不都合を生じなく
なり、発光効率を向上させることができる。また、下部
クラッド層のキャリア濃度を低くすることにより、下部
クラッド層自体の結晶性も向上する。
【００１４】図６は、本実施形態において、下部クラッ
ド層３に用いるｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓのキャリア濃
度を変えたものについて測定したｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6
Ａｓのキャリア濃度とＰＬ（フォトルミネセンス）強度
との関係を示す。図６から、ＰＬ強度は、ｎ型Ａｌ0．4
Ｇａ0．6Ａｓのキャリア濃度が増大するに従って大きく
なるが、下部クラッド層３のキャリア濃度が１．８Ｅ１
７ｃｍ-3付近から急激に降下し、ｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6
Ａｓのキャリア濃度が２Ｅ１７ｃｍ-3以下である場合に
高いＰＬ強度が得られることがわかる。
ド層３に用いるｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓのキャリア濃
度を変えたものについて測定したｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6
Ａｓのキャリア濃度とＰＬ（フォトルミネセンス）強度
との関係を示す。図６から、ＰＬ強度は、ｎ型Ａｌ0．4
Ｇａ0．6Ａｓのキャリア濃度が増大するに従って大きく
なるが、下部クラッド層３のキャリア濃度が１．８Ｅ１
７ｃｍ-3付近から急激に降下し、ｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6
Ａｓのキャリア濃度が２Ｅ１７ｃｍ-3以下である場合に
高いＰＬ強度が得られることがわかる。
【００１５】このように、キャリア濃度があまり違わな
いｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓ同士で明らかなＰＬ強度の
違いが認められるのは、ｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓの結
晶性が大きく異なることによるものと考えられる。この
結晶性の良いｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓを下部クラッド
層３に用いることにより、より高い光出力を持つ発光ダ
イオードが得られる。
いｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓ同士で明らかなＰＬ強度の
違いが認められるのは、ｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓの結
晶性が大きく異なることによるものと考えられる。この
結晶性の良いｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓを下部クラッド
層３に用いることにより、より高い光出力を持つ発光ダ
イオードが得られる。
【００１６】実際に、図７に示すように、本実施形態
（図７では１Ｅ１７を付したもの）は、前述した下部ク
ラッド層のキャリア濃度を２Ｅ１７ｃｍ-3とした発光ダ
イオード（図７では１Ｅ１７を付したもの）と比べて、
下部クラッド層のキャリア濃度の違いにより、最大光出
力が大幅に大きくなる。ただし、下部クラッド層のキャ
リア濃度を低くするに従い素子の直列抵抗が高くなるか
ら、下部クラッド層３のキャリア濃度は、５Ｅ１６ｃｍ
-3ぐらいが下限となり、５Ｅ１６〜１Ｅ１７ｃｍ-3とす
ることが望ましい。
（図７では１Ｅ１７を付したもの）は、前述した下部ク
ラッド層のキャリア濃度を２Ｅ１７ｃｍ-3とした発光ダ
イオード（図７では１Ｅ１７を付したもの）と比べて、
下部クラッド層のキャリア濃度の違いにより、最大光出
力が大幅に大きくなる。ただし、下部クラッド層のキャ
リア濃度を低くするに従い素子の直列抵抗が高くなるか
ら、下部クラッド層３のキャリア濃度は、５Ｅ１６ｃｍ
-3ぐらいが下限となり、５Ｅ１６〜１Ｅ１７ｃｍ-3とす
ることが望ましい。
【００１７】この実施形態の発光ダイオードは、請求項
１に係る発明の実施形態であり、活性層４と、この活性
層４の下側に形成された第１の導電型のクラッド層３
と、前記活性層４の上側に形成された第２の導電型のク
ラッド層５とを有するＡｌＧａＡｓ系材料からなるダブ
ルヘテロ構造を基板１上に持ち、前記活性層４の厚さが
０．２μｍ以下である発光ダイオードにおいて、前記第
１の導電型のクラッド層３のキャリア濃度を２Ｅ１７ｃ
ｍ-3より低い濃度としたので、クラッド層５においてク
ラッド層３からの不純物が拡散した領域がなくなり、活
性層の厚さが０．２μｍ以下であっても発光効率が高く
て良好な特性を持つ。
１に係る発明の実施形態であり、活性層４と、この活性
層４の下側に形成された第１の導電型のクラッド層３
と、前記活性層４の上側に形成された第２の導電型のク
ラッド層５とを有するＡｌＧａＡｓ系材料からなるダブ
ルヘテロ構造を基板１上に持ち、前記活性層４の厚さが
０．２μｍ以下である発光ダイオードにおいて、前記第
１の導電型のクラッド層３のキャリア濃度を２Ｅ１７ｃ
ｍ-3より低い濃度としたので、クラッド層５においてク
ラッド層３からの不純物が拡散した領域がなくなり、活
性層の厚さが０．２μｍ以下であっても発光効率が高く
て良好な特性を持つ。
【００１８】本発明の他の実施形態は、上記実施形態に
おいて、活性層４にＳｅをキャリア濃度が１Ｅ１８ｃｍ
-3となるようにドーピングしたものであり、長さ３５μ
ｍ×幅４５μｍの大きさの発光ダイオードを６３．５μ
ｍのピッチで一列に配列したものである。
おいて、活性層４にＳｅをキャリア濃度が１Ｅ１８ｃｍ
-3となるようにドーピングしたものであり、長さ３５μ
ｍ×幅４５μｍの大きさの発光ダイオードを６３．５μ
ｍのピッチで一列に配列したものである。
【００１９】活性層４の最適な導電型を知るために、本
実施形態において、活性層にＳｅ又はＺｎをキャリア濃
度が１Ｅ１８ｃｍ-3となるようにドーピングしたもの、
活性層に不純物をドーピングしないものを比較したとこ
ろ、図８に示すように、活性層にＳｅをドーピングした
もの（図８ではＳｅを付したもので、これをＮとす
る）、活性層にＺｎをドーピングしたもの（図８ではＺ
ｎを付したもので、これをＰとする）、活性層にドーピ
ングしないもの（これをｎｏｎとする）は最大光出力が
Ｎ＞ｎｏｎ＞Ｐの順になった。ここに、Ｎは活性層にＳ
ｅをドーピングしたことにより表面再結合電流がｎｏｎ
より低減して発光効率が高くなり、ｎｏｎは不純物をド
ーピングしないことにより結晶性がＰより良くなる。結
局、光出力はＮが一番大きくなり、最大光出力は活性層
にＳｅをドーピングしたＮにより得られる。
実施形態において、活性層にＳｅ又はＺｎをキャリア濃
度が１Ｅ１８ｃｍ-3となるようにドーピングしたもの、
活性層に不純物をドーピングしないものを比較したとこ
ろ、図８に示すように、活性層にＳｅをドーピングした
もの（図８ではＳｅを付したもので、これをＮとす
る）、活性層にＺｎをドーピングしたもの（図８ではＺ
ｎを付したもので、これをＰとする）、活性層にドーピ
ングしないもの（これをｎｏｎとする）は最大光出力が
Ｎ＞ｎｏｎ＞Ｐの順になった。ここに、Ｎは活性層にＳ
ｅをドーピングしたことにより表面再結合電流がｎｏｎ
より低減して発光効率が高くなり、ｎｏｎは不純物をド
ーピングしないことにより結晶性がＰより良くなる。結
局、光出力はＮが一番大きくなり、最大光出力は活性層
にＳｅをドーピングしたＮにより得られる。
【００２０】また、本実施形態は、活性層に下部クラッ
ド層３と同じ導電型の不純物を高濃度でドーピングした
ことにより、図９に示すように低注入電流領域で高い光
出力が得られる。従って、本実施形態の発光ダイオード
（ＬＥＤ）アレイは、１０〜２０μＷの光出力で利用さ
れることが多いＬＥＤプリンタ用ＬＥＤに最適である。
なお、本実施形態において、下部クラッド層３及び活性
層をｐ型材料で構成して上部クラッド層５をｐ型材料で
構成した場合には、活性層には下部クラッド層３と同じ
導電型の不純物をドーピングすれば、同様に最大光出力
を得ることが可能である。
ド層３と同じ導電型の不純物を高濃度でドーピングした
ことにより、図９に示すように低注入電流領域で高い光
出力が得られる。従って、本実施形態の発光ダイオード
（ＬＥＤ）アレイは、１０〜２０μＷの光出力で利用さ
れることが多いＬＥＤプリンタ用ＬＥＤに最適である。
なお、本実施形態において、下部クラッド層３及び活性
層をｐ型材料で構成して上部クラッド層５をｐ型材料で
構成した場合には、活性層には下部クラッド層３と同じ
導電型の不純物をドーピングすれば、同様に最大光出力
を得ることが可能である。
【００２１】本実施形態は、請求項２に係る発明の実施
形態であり、請求項１記載の発光ダイオードにおいて、
前記活性層の導電型を前記第１の導電型のクラッド層３
と同じ第１の導電型としたので、低電流注入でも発光効
率が高くて良好な特性を持つ。また、本実施形態及び上
記実施形態は、請求項３に係る発明の実施形態であり、
請求項１または２記載の発光ダイオードを用いて作製し
たので、低電流注入でも発光効率が高くて良好な特性を
持ち、プリンタの光源などに好適である。
形態であり、請求項１記載の発光ダイオードにおいて、
前記活性層の導電型を前記第１の導電型のクラッド層３
と同じ第１の導電型としたので、低電流注入でも発光効
率が高くて良好な特性を持つ。また、本実施形態及び上
記実施形態は、請求項３に係る発明の実施形態であり、
請求項１または２記載の発光ダイオードを用いて作製し
たので、低電流注入でも発光効率が高くて良好な特性を
持ち、プリンタの光源などに好適である。
【００２２】
【発明の効果】以上のように請求項１に係る発明によれ
ば、上記構成により、活性層の厚さが０．２μｍ以下で
あっても発光効率が高くて良好な特性を持つ。
ば、上記構成により、活性層の厚さが０．２μｍ以下で
あっても発光効率が高くて良好な特性を持つ。
【００２３】請求項２に係る発明によれば、上記構成に
より、低電流注入でも発光効率が高くて良好な特性を持
つ。
より、低電流注入でも発光効率が高くて良好な特性を持
つ。
【００２４】請求項３に係る発明によれば、上記構成に
より、低電流注入でも発光効率が高くて良好な特性を持
ち、プリンタの光源などに好適である。
より、低電流注入でも発光効率が高くて良好な特性を持
ち、プリンタの光源などに好適である。
【図１】本発明の一実施形態における発光ダイオードの
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図２】同発光ダイオードを示す平面図である。
【図３】同実施形態の一部を示す平面図である。
【図４】同実施形態の基板及び各層の条件を示す図であ
る。
る。
【図５】同実施形態の発光ダイオード断面を示す図であ
る。
る。
【図６】ｎ型Ａｌ0．4Ｇａ0．6Ａｓのキャリア濃度とＰ
Ｌ強度との関係を示す特性図である。
Ｌ強度との関係を示す特性図である。
【図７】上記実施形態及び他の発光ダイオードの電流と
光出力との関係を示す特性図である。
光出力との関係を示す特性図である。
【図８】上記実施形態及び別の発光ダイオードの電流と
光出力との関係を示す特性図である。
光出力との関係を示す特性図である。
【図９】本発明の他の実施形態及び別の発光ダイオード
の低注入電流領域での電流と光出力との関係を示す特性
図である。
の低注入電流領域での電流と光出力との関係を示す特性
図である。
【図１０】従来の発光ダイオードの活性層の条件及びク
ラッド層の条件を示す図である。
ラッド層の条件を示す図である。
【図１１】従来の発光ダイオードの断面を示す図であ
る。
る。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 下部クラッド層 ４ 活性層 ５ 上部クラッド層 ６ キャップ層 ７ 絶縁膜 ８ ｎ−電極 ９ 電極配線 １１、１２、１３、１４ 端面発光型発光ダイオー
ド
ド
Claims (3)
- 【請求項１】活性層と、この活性層の下側に形成された
第１の導電型のクラッド層と、前記活性層の上側に形成
された第２の導電型のクラッド層とを有するＡｌＧａＡ
ｓ系材料からなるダブルヘテロ構造を基板上に持ち、前
記活性層の厚さが０．２μｍ以下である発光ダイオード
において、前記第１の導電型のクラッド層のキャリア濃
度を２Ｅ１７ｃｍ-3より低い濃度としたことを特徴とす
る発光ダイオード。 - 【請求項２】請求項１記載の発光ダイオードにおいて、
前記活性層の導電型を前記第１の導電型のクラッド層と
同じ第１の導電型としたことを特徴とする発光ダイオー
ド。 - 【請求項３】請求項１または２記載の発光ダイオードを
用いて作製したことを特徴とする発光ダイオードアレ
イ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14675298A JPH11340501A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 発光ダイオード及び発光ダイオードアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14675298A JPH11340501A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 発光ダイオード及び発光ダイオードアレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11340501A true JPH11340501A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15414790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14675298A Pending JPH11340501A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 発光ダイオード及び発光ダイオードアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11340501A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6881978B2 (en) | 2002-12-03 | 2005-04-19 | Oki Data Corporation | Semiconductor epitaxial structure and semiconductor light-emitting device |
-
1998
- 1998-05-28 JP JP14675298A patent/JPH11340501A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6881978B2 (en) | 2002-12-03 | 2005-04-19 | Oki Data Corporation | Semiconductor epitaxial structure and semiconductor light-emitting device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040401 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041228 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050228 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050607 |