JPS62106673A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 端面発光型の発光素子において、その端面の少なくとも
一方の面を光学的な粗面を有する誘電体膜で被覆して、
誘導放出を減少させる。

［産業上の利用分野］ 本発明は半導体発光装置の改善に関する。

最近、光通信が実用化されてきたが、その通信線として
の石英ガラスファイバ（光ファイバ）は１μｍ帯の長波
長の光に対して伝送損失が低いため、この長波長領域で
の光通信が汎用化されている。

その発光源として、ＩｎＧａＡｓＰ発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）が知られており、ＬＥＤは他の発光素子と比べて
温度特性が優れており、使い易いのが特徴である。

しかし、このようなＬＥＤは、光ファイバとの結合性を
更に改良して、且つ、安定した発光が得られるようにす
ることが望ましい。

［従来の技術］ 第３図はＩｎ　Ｐ　／　ＩｎＧａＡｓ　Ｐ発光素子の断
面図を示しており、１はｎ−１ｎＰ基板、２はｎ−１ｎ
Ｐクラッド層、３はｐ　−１ｎＧａＡｓ　Ｐ活性層、４
はｎ　−１ｎＰクラッド層、５はｐ　−１ｎＧａＡｓ　
Ｐキ’ｒａツブ層、６゜７は電極、８は無反射膜である
。この発光素子は、ｐ　−１ｎＧａＡｓ　Ｐ活性層３か
ら光、が横方向に平行に放出されて、光ファイバに伝送
されるが、このようなｐｎ接合に平行な方向に放射端面
を有するＬＥＤを端面発光型（エッジエミフテング型）
と称している。

また、光の反射を少なくして、誘導放出を抑制するため
に、無反射膜を放射端面に被覆しており、例えば、膜厚
λ／４ｎ（λ−波長）の窒化シリコン（Ｓｉ３　Ｎ４　
）膜が被着される。しかし、従来の無反射膜の無反射率
は精々数％程度に過ぎない。

〔発明が解決しようとする問題点３ ところで、この型式のＬＥＤは、特に、発光スポットが
小さくて光ファイバとの結合効率が高（、且つ、スペク
トル幅が狭くて高速変調が可能な利点をもっている。

しかし、端面発光型ＬＥＤは、本質的にキャリアの注入
面が光放出方向に長く、横に狭いストライプ状であるた
めに、たとえ端面に反射率の極めて低い無反射膜をコー
トしたとしても、誘導放出成分が大きい問題がある。従
って、従来、更に誘導放出を抑制し、レーザ発光を抑え
るために、部分的に電流を流したり、あるいは、活性層
を厚くする対策が採られている。

しか・し、部分的に電流を流すことはスペクトル幅が拡
がる欠点があり、また、活性層を厚くすることは発光部
が円形スポットにならずに楕円形になって、光ファイバ
との結合効率を低下させる欠点がある。

本発明はこのような問題点を解消させる発光素子を提案
するものである。即ち、全体に電流を流し、且つ、活性
層を薄く形成した構造にしても、＝ｉ放出が極めて低温
状態においても抑制できるＬＥＤを提案するものである
。

［問題点を解決するための手段］ その目的は、ヘテロ接合に囲まれた活性層が設けられ、
該活性層からの光放射方向の少なくとも一方の面が光学
的粗面をもった誘電体膜で被覆されている半導体発光装
置によって達成される。

［作用］ 即ち、本発明は少なくとも一方の端面を凹凸のある光学
的な粗面を有する誘電体膜で被覆した構造にする。そう
すれば、誘導放出および定在波が一層卯制される。

［実施例］ 以下、図面を参照して実施例によって説明する。

第１図（ａｌおよび（ｂｌは本発明にがかる一実施例の
ＬＥＤの断面図と斜視図を示しており、同図（ａｌの断
面図は同図（ｂ）の中央部（発光ストライプ１０の部分
）を切断した断面である０図において、同図（ｂ）の発
光ストライプ１０は同図（ａｌのｐ　−１ｎＧａＡｓ　
Ｐ活性層３ど同一層（第り図の活性層も同じ）であり、
また、１１は光学的な粗面をもった端面、１２はその上
に生成した光学的な粗面をもった酸化膜で、その他の記
号は第３図と同一部材に同一記号が付しである。

図のように、背後の端面において、凹凸状の粗面ｌｌを
形成して、その上に半導体酸化膜１２を生成した構造に
する。そうすれば、活性層を薄（シてストライプ幅を狭
く、共振器長の長い構造にしても、定在波が抑制できて
レーザ発光が抑えられる。

そして、サイズの小さい円形スポットが得られるから、
光ファイバの結合効率が向上する。且つ、半導体酸化膜
１２は漏洩電流を押止する効果も得られる。

実施結果によれば、コア径１２μｍのシングルモードフ
ァイバで４０％の結合効率が得られた。そして、膜厚０
．１μｍの活性層と共振器長３００μｍをもった半導体
レーザを形成し、従来は確実にレーザ発振していたもの
が、本発明を通用して発振が停止できた。

第２図はＬＥＤの光出力と電流の関係を示した図表で、
′！ｉＡＩは本発明にかかるＬＥＤから得た値、線■は
従来のＬＥＤの値である。

次に、第１図に示すＬＥＤの形成方法の概要を説明する
と、ウェハーの状態で、ｎ−１ｎＰ基板１上にｎ−１ｎ
Ｐ層２からｐ　−１ｎＧａＡｓ　Ｐ層５までを順次に液
相成長してヘテロ接合を形成し、その上下面に電極６．
７を形成する０次いで、そのウエノ１−をダイス状のチ
ップにへき関する。

次いで、前部の端面（へき開面）に気相成長法によって
膜厚λ／４ｎのＳｉ３Ｎ４膜８を被着する。

次いで、背後の端面にアルゴンイオンビームを照射して
、凹凸のある粗面１１に形成し、光の散乱が起きる粗面
に形成する。そして、酸素雰囲気中の３２０℃で基板１
および成長層２〜５を酸化させて、その粗面上に酸化層
１２を形成する。

この酸化層１２の膜厚はλ／４ｎ、例えば、１８００人
にするのが望ましい、しかし、酸化層１２の上に更にＳ
ｉ３Ｎ４膜８を被着し、合計でλ／４ｎの膜厚を満たし
ても良い。

このような形成方法によって、容易に光学的粗面をもっ
た酸化膜を形成することができる。

上記は粗面を形成した後に酸化膜を形成した例であるが
、酸化膜あるいはＳｉ３Ｎ４膜を被着した後に、凹凸あ
る粗面を被着物質上に形成しても良い。

また、実施例は背後の端面に粗面の酸化膜を設けた例で
あるが、前部と背後の両端面に設けても良い。

［発明の効果］ 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明によれ
ば誘導放出が一層抑制されて、光ファイバとの結合効率
が高くなり、且つ、高速変調の可能なＬＥＤが得られる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂｌは本発明にかかる発光素子の
断面図と斜視図、 第２図は電流と光出力との関係図表、 第３図は従来の発光素子の断面図である。 図において、 ｌはｎ−（ｎＰ基板、　　２はｎ−［ｎＰクラフト層３
はｐ　−１ｎＧａＡｓＰｌｉｊ、　　４はｐ−１ｎＰク
ラフト層５はｐ　−ＩｎＧａＡｓ　Ｐキー！’７プ層、
６．７は１掻、　　　　　８は無反射膜、１０は発光ス
トライブ（ｐ　−１ｎＧａＡｓ　Ｐ活性層）、１１は光
学的な粗面、　　１２は酸化膜、を示している。 ニ１；う（夕θ月ｌ；刀・７７−３−炊づ）’Ｊ／ＩＬ
ＥＤ第　１　図 電　３え Ｌ　Ｅ　Ｄ　／Ｉ　′Ｌ七’７７　ｔｉｔ壇＾廂＆　７
＠　２　図 麿　　へ　　【轡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヘテロ接合に囲まれた活性層が設けられ、該活性層から
   の光放射方向の少なくとも一方の面が光学的粗面をもつ
   た誘電体膜で被覆されていることを特徴とする半導体発
   光装置。