JPS621284A - 高速応答性可視発光ダイオ−ド - Google Patents
高速応答性可視発光ダイオ−ドInfo
- Publication number
- JPS621284A JPS621284A JP61069112A JP6911286A JPS621284A JP S621284 A JPS621284 A JP S621284A JP 61069112 A JP61069112 A JP 61069112A JP 6911286 A JP6911286 A JP 6911286A JP S621284 A JPS621284 A JP S621284A
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- light
- layer
- emitting layer
- mixed crystal
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は高速応答性可視発光ダイオードに関する。
光ファイバを用いた情報伝達は、単に長距離大容量通信
のみならず、数十〜数百メートルの短距離通信にもその
特徴を生かして使用される。
のみならず、数十〜数百メートルの短距離通信にもその
特徴を生かして使用される。
とくに有機材料からなるプラスチック光ファイバは、安
価であると同時に開口数が大きく、柔軟であるため、可
視発光ダイオード（以下ｒＬＥＤＪという）を光源とし
た室内あるいは機器内用情報伝送路として有望視されて
いる。
価であると同時に開口数が大きく、柔軟であるため、可
視発光ダイオード（以下ｒＬＥＤＪという）を光源とし
た室内あるいは機器内用情報伝送路として有望視されて
いる。
また光ファイバは、これを用いて短距離情報伝達を行な
うばあい、その距離にもよるが、通常５０ＭＩＩｚ以上
の伝送容量を有している。
うばあい、その距離にもよるが、通常５０ＭＩＩｚ以上
の伝送容量を有している。
一方、該光ファイバの低損失域は可視領域にあるため、
光情報伝送用の光源として、好ましいコンパクトで高輝
度な発光源としては、現在Ｇａ／Ｖ Ｘ’ ＡＳＩ−Ｘ
’系混晶材料から作られたダブルヘテ口型（以下ｒＤＨ
型」という） ＬＥＤ Ｌ、か知られていない。
光情報伝送用の光源として、好ましいコンパクトで高輝
度な発光源としては、現在Ｇａ／Ｖ Ｘ’ ＡＳＩ−Ｘ
’系混晶材料から作られたダブルヘテ口型（以下ｒＤＨ
型」という） ＬＥＤ Ｌ、か知られていない。
前記ＧａＡｌ！ Ｘ’ Ａｓ５−ｘ’系混晶材料から作
られたＤｌｌ型ＬＥＤはおよそ８Ｂ０ｎｍ付近に発光波
長のピークを有する。よく知られているように、この系
の材料で発光波長を短波長化するためには、混晶中の／
ＶＡｓ成分を増大させるとよい。しかし、そうすること
によって前記混晶は急速に間接遷移型の混晶に近づき、
発光効率が急激に低下する。
られたＤｌｌ型ＬＥＤはおよそ８Ｂ０ｎｍ付近に発光波
長のピークを有する。よく知られているように、この系
の材料で発光波長を短波長化するためには、混晶中の／
ＶＡｓ成分を増大させるとよい。しかし、そうすること
によって前記混晶は急速に間接遷移型の混晶に近づき、
発光効率が急激に低下する。
したがって、たとえばプラスチック光ファイバとして代
表的なポリメチルメタクリレートをコア材料とした光フ
ァイバを用いたばあい、発光強度を維持しながら該ファ
イバの低損失波長である０６≦Ｚ≦０．３５０ｎａ＋に
発光源のピーク波長を合わせることは困難となる。
表的なポリメチルメタクリレートをコア材料とした光フ
ァイバを用いたばあい、発光強度を維持しながら該ファ
イバの低損失波長である０６≦Ｚ≦０．３５０ｎａ＋に
発光源のピーク波長を合わせることは困難となる。
また、ＬＥＤを変調したときの変調出力が３ｄＢ低下す
る値と（で定義される遮断周波数は、前記Ｄｌｌ型ＬＥ
Ｄのばあいにはおよそ１５ＭＩＩｚであり、変調出力の
低下しはじめる変調周波数も３ＭＩＩｚ程度と低い値を
示している。
る値と（で定義される遮断周波数は、前記Ｄｌｌ型ＬＥ
Ｄのばあいにはおよそ１５ＭＩＩｚであり、変調出力の
低下しはじめる変調周波数も３ＭＩＩｚ程度と低い値を
示している。
したがって、光ファイバに起因する伝送上限周波数は既
に述べたように５０ＭＨｚ以上であるが、光源の周波数
特性により伝送容量が制限されている。それゆえ、光源
の周波数特性の向上が強く望まれている。
に述べたように５０ＭＨｚ以上であるが、光源の周波数
特性により伝送容量が制限されている。それゆえ、光源
の周波数特性の向上が強く望まれている。
本発明は上記実状に鑑み、従来のものよりも短波長で発
光し、従来のものよりも一層高い遮断周波数を有し、し
かも高輝度の光情報伝送用光源をうろことを目的として
なされたものである。
光し、従来のものよりも一層高い遮断周波数を有し、し
かも高輝度の光情報伝送用光源をうろことを目的として
なされたものである。
本発明は、ＧａＡｓ１−ｘ Ｐｚ（０，ＯＢ≦２≦０．
３５ ＞なる組成を有する基板用液晶と、Ｉｎｘ Ｇａ
ｐ−ＫＡｓｙＰ ＋−ｙエピタキシャル混晶からなる発
光層と、前記発光層より広いバンドギャップを有するエ
ピタキシャル混晶からなる少なくとも１つ以上のキャリ
ア閉じ込め層とからなり、前記発光層とキャリア閉じ込
め層とのあいだにヘテロ界面を有することを特徴とする
高速応答性に優れた高速応答性可視発光ダイオードに関
する。
３５ ＞なる組成を有する基板用液晶と、Ｉｎｘ Ｇａ
ｐ−ＫＡｓｙＰ ＋−ｙエピタキシャル混晶からなる発
光層と、前記発光層より広いバンドギャップを有するエ
ピタキシャル混晶からなる少なくとも１つ以上のキャリ
ア閉じ込め層とからなり、前記発光層とキャリア閉じ込
め層とのあいだにヘテロ界面を有することを特徴とする
高速応答性に優れた高速応答性可視発光ダイオードに関
する。
本発明にかかるダイオードの基板としては、適当にドー
プされたＧａＡｓ＋−ｚＰ２が用いられる。
プされたＧａＡｓ＋−ｚＰ２が用いられる。
前記基板の格子定数はエピタキシャル成長させたＩｎｘ
Ｇａｐ−ｘ ＡｓｙＰ ＋−ｙ系混晶の組成を制限する
ため、基板の選択は重要であり、０．０６≦Ｚ≦０．３
５であることが必要であり、より好ましくは０．１≦Ｚ
≦０．２５である。
Ｇａｐ−ｘ ＡｓｙＰ ＋−ｙ系混晶の組成を制限する
ため、基板の選択は重要であり、０．０６≦Ｚ≦０．３
５であることが必要であり、より好ましくは０．１≦Ｚ
≦０．２５である。
前記基板としては、均一な組成を有するものが好ましい
が、ＧａＡｓあるいはＧａＰを基板として用い、その上
に格子不整合を緩和するために順次組成の異なるＧＨＡ
ｓ １− ｚＰ ｚ層を中間層として形成させたのち、
所望の組成を有するにＨＡｓ １− ｚＰ ｚ層をエピ
タキシャル成長させたものを基板として用いてもよい。
が、ＧａＡｓあるいはＧａＰを基板として用い、その上
に格子不整合を緩和するために順次組成の異なるＧＨＡ
ｓ １− ｚＰ ｚ層を中間層として形成させたのち、
所望の組成を有するにＨＡｓ １− ｚＰ ｚ層をエピ
タキシャル成長させたものを基板として用いてもよい。
前記ＧａＡｓ １− ｚＰ ｚ混晶からなる基板上にエ
ピタキシャル成長せしめられるＩｎ４ ＧａトｘＡｓｙ
Ｐ＋−ｙ系混晶のＸおよびｙは基板の種類によりおよそ
決定され、それらのおおよその関係はエヌ・ホロニヤツ
ク（Ｎ 、 Ｈｏ１ｏｎｙａｋ）らによりジャーナル・
オブ・アプライドΦフィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆＡｐｐｌｉｏｄ Ｐｈｙｓｌｃｓ） Ｖｏｌ、 ４
８．６頁（１９７７）に記載されているように、５．０
６≦Ｚ≦０．３５３−０．２０４ｚ −５，４４９＋
０．４２０ｘ ＋ ０．２０４ｙ −０，０１５ｘｙで
表わされる。それゆえ、具体的には概略０≦ｘく０．４
．０５ｙ≦０．８および０．２≦ｚ≦０．１５となる。
ピタキシャル成長せしめられるＩｎ４ ＧａトｘＡｓｙ
Ｐ＋−ｙ系混晶のＸおよびｙは基板の種類によりおよそ
決定され、それらのおおよその関係はエヌ・ホロニヤツ
ク（Ｎ 、 Ｈｏ１ｏｎｙａｋ）らによりジャーナル・
オブ・アプライドΦフィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆＡｐｐｌｉｏｄ Ｐｈｙｓｌｃｓ） Ｖｏｌ、 ４
８．６頁（１９７７）に記載されているように、５．０
６≦Ｚ≦０．３５３−０．２０４ｚ −５，４４９＋
０．４２０ｘ ＋ ０．２０４ｙ −０，０１５ｘｙで
表わされる。それゆえ、具体的には概略０≦ｘく０．４
．０５ｙ≦０．８および０．２≦ｚ≦０．１５となる。
この範囲をはずれると、えられる混晶の間接遷移性が強
くなるめ、高速応答性を有するＬＥＤの発光層として用
いるには不適当となる。
くなるめ、高速応答性を有するＬＥＤの発光層として用
いるには不適当となる。
また、プラスチック光ファイバのための通信用光源とし
て本発明のＬＥＤを用いるばあい、光ファイバの低損失
域にＬＥＤの発光波長が近接していることが好ましく、
そのためには発光層を形成する混晶のバンドギャップが
１．８ｅＶ以上、より好ましくは １．０６≦Ｚ≦０．
３５ｅＶ ＝ １．９５ｅＶとなるようｘ、２％２を選
択することが望ましい、。
て本発明のＬＥＤを用いるばあい、光ファイバの低損失
域にＬＥＤの発光波長が近接していることが好ましく、
そのためには発光層を形成する混晶のバンドギャップが
１．８ｅＶ以上、より好ましくは １．０６≦Ｚ≦０．
３５ｅＶ ＝ １．９５ｅＶとなるようｘ、２％２を選
択することが望ましい、。
Ｉｎｘ Ｇａｐ−ｘ ＡｓｙＰ ｌ−Ｖ系混晶をエピタ
キシャル成長させる方法にはとくに限定はなく、通常の
方法が利用できるが、良質の混晶をうるという点からす
ると液相エピタキシャル成長法が好ましい。
キシャル成長させる方法にはとくに限定はなく、通常の
方法が利用できるが、良質の混晶をうるという点からす
ると液相エピタキシャル成長法が好ましい。
本発明にかかるＬＥＤは発光層として用いる前記混晶と
、少なくとも１つの該混晶より広いバンドギャップを有
するエピタキシャル混晶からなるヘテロ界面を有する。
、少なくとも１つの該混晶より広いバンドギャップを有
するエピタキシャル混晶からなるヘテロ界面を有する。
より広いバンドギャップを有するエピタキシャル混晶は
、キャリアの閉じ込め層として作用し、発光層と同じ混
晶であるＩｎｘ’ Ｇａ５−＋／ Ａｓｙ’ Ｐ）ゾ
系混晶のほか、Ｇａｊ ／Ｖ ＋−ｘ’ Ａｓあるいは
ｌｎｚ’ Ｇａ５−＋／ＡＩ！ ｙ’ Ｐｓ−ｙ’
５Ｉｎｘ’ Ｇａｙ’ ｆｉＪ Ｈ／ −ｙ ＡＳＺ’
Ｐ）２’系の混晶も用いることができるが、発光層
と同じ混晶系であるＩｎｘ’ Ｇａｐ−ｘ′Ａｓｙ’
Ｐ）ｙ’を用いると良好なヘテロ界面をうろことがで
きるので好ましい。これらキャリア閉じ込め用の混晶と
発光層用混晶とのバンドギャップの差（６８ｇ）は、キ
ャリア閉じ込め効果が大きくなり、発光効率が増大する
という観点から大きいほど好ましく、通常は０．ｌｅＶ
以上であり、０．２ｅＶ以上がより好ましい。たとえば
、発光層と同じ混晶系である Ｉｎｘ’ Ｇａｐ−＋／ Ａｓｙ’ Ｐ＋−ｉ混晶中
のバンドギヤ”／ブはＡｓ含量と比例関係にあり、たと
えば ＧａＡｓ Ｐ 基板上にエピタキシャル成長さ
０．７ ０．３ せたＩｎｋ’ Ｇａ＋イＡｓｙ’ Ｐ＋−ゾ系混晶の
ｙ′値とそのバンドギャップ（Ｅｇ）とのあいだには式
■：Ｅｇ■ ２．１１−０．５０ ｙ’ ＋ ０．０８
ｙ” （ｙ≦０．７）なる関係の存在することが本発
明者らにより見出されている。従って、キャリア閉じ込
め層として用いる混晶はＡｓ含量のなるべく小さなもの
が好ましく、通常はｙ≦０．１のものが用いられる。し
かし、前記エピタキシャル結晶成長用基板を用いるばあ
い、０．０７≦ｙとすることにより、エピタキシャル結
晶表面の基板に起因する特有のクロスハツチパターンを
大幅に低下させることができる。このため０．０７≦ｙ
≦０．１の範囲から選択することが好ましい。また、６
８ｇを大きくとる目的で、基板として用いるＧａＡｓ＋
−ＺＰＺのより好ましい２の範囲は０．１５≦２≦０．
２５である。
、キャリアの閉じ込め層として作用し、発光層と同じ混
晶であるＩｎｘ’ Ｇａ５−＋／ Ａｓｙ’ Ｐ）ゾ
系混晶のほか、Ｇａｊ ／Ｖ ＋−ｘ’ Ａｓあるいは
ｌｎｚ’ Ｇａ５−＋／ＡＩ！ ｙ’ Ｐｓ−ｙ’
５Ｉｎｘ’ Ｇａｙ’ ｆｉＪ Ｈ／ −ｙ ＡＳＺ’
Ｐ）２’系の混晶も用いることができるが、発光層
と同じ混晶系であるＩｎｘ’ Ｇａｐ−ｘ′Ａｓｙ’
Ｐ）ｙ’を用いると良好なヘテロ界面をうろことがで
きるので好ましい。これらキャリア閉じ込め用の混晶と
発光層用混晶とのバンドギャップの差（６８ｇ）は、キ
ャリア閉じ込め効果が大きくなり、発光効率が増大する
という観点から大きいほど好ましく、通常は０．ｌｅＶ
以上であり、０．２ｅＶ以上がより好ましい。たとえば
、発光層と同じ混晶系である Ｉｎｘ’ Ｇａｐ−＋／ Ａｓｙ’ Ｐ＋−ｉ混晶中
のバンドギヤ”／ブはＡｓ含量と比例関係にあり、たと
えば ＧａＡｓ Ｐ 基板上にエピタキシャル成長さ
０．７ ０．３ せたＩｎｋ’ Ｇａ＋イＡｓｙ’ Ｐ＋−ゾ系混晶の
ｙ′値とそのバンドギャップ（Ｅｇ）とのあいだには式
■：Ｅｇ■ ２．１１−０．５０ ｙ’ ＋ ０．０８
ｙ” （ｙ≦０．７）なる関係の存在することが本発
明者らにより見出されている。従って、キャリア閉じ込
め層として用いる混晶はＡｓ含量のなるべく小さなもの
が好ましく、通常はｙ≦０．１のものが用いられる。し
かし、前記エピタキシャル結晶成長用基板を用いるばあ
い、０．０７≦ｙとすることにより、エピタキシャル結
晶表面の基板に起因する特有のクロスハツチパターンを
大幅に低下させることができる。このため０．０７≦ｙ
≦０．１の範囲から選択することが好ましい。また、６
８ｇを大きくとる目的で、基板として用いるＧａＡｓ＋
−ＺＰＺのより好ましい２の範囲は０．１５≦２≦０．
２５である。
本発明にかかるＬＥＤにおいて、ヘテロ界面（５）（第
１図参照）は少なくとも１つ必要であり、好ましくは２
つのへテロ界面を利用し、キャリア閉゛じ込め層で発光
層をはさんだ、いわゆるダブルへテロ構造とすることが
好ましい。ダブルへテロ構造の一例を第１図に示す。以
下第１図を用いて本発明にがかるＬＥＤの構造について
説明する。
１図参照）は少なくとも１つ必要であり、好ましくは２
つのへテロ界面を利用し、キャリア閉゛じ込め層で発光
層をはさんだ、いわゆるダブルへテロ構造とすることが
好ましい。ダブルへテロ構造の一例を第１図に示す。以
下第１図を用いて本発明にがかるＬＥＤの構造について
説明する。
ダブルへテロ構造のキャリア閉じ込め層（２）および（
４）の厚さとしては１〜２−程度のものを用いることが
好ましいが、要すればそれ以上の厚さのものを用いても
よい。また２つのキャリア閉じ込め層（′２Ｊまたは（
４）の厚さは、同一であってもよいが、必要に応じて異
なる厚さを選択してもよい。さらに２つのキャリア閉じ
込め層（２）または（４）の組成は同一であってもよい
が、必要に応じて異なる組成の混晶からなる層にしても
よい。
４）の厚さとしては１〜２−程度のものを用いることが
好ましいが、要すればそれ以上の厚さのものを用いても
よい。また２つのキャリア閉じ込め層（′２Ｊまたは（
４）の厚さは、同一であってもよいが、必要に応じて異
なる厚さを選択してもよい。さらに２つのキャリア閉じ
込め層（２）または（４）の組成は同一であってもよい
が、必要に応じて異なる組成の混晶からなる層にしても
よい。
発光層（３）の厚さは本発明のＬＥＤの特性にとって重
要である。たとえば発光層（３）の厚さを半導体レーザ
で広く用いられているように０．１〜０．２虜と薄くし
たばあい、ＬＥＤの遮断周波数は向上するが発光効率が
低下する。一方、発光層（３）の厚きを厚くし過ぎたば
あい、キャリア閉じ込め効果が有効に作用しなくなり、
発光効率、遮断周波数ともに低下する。好ましい発光層
（３）の厚さは０．３〜２虜であり、最もよい結果をう
ろことができる厚さは０．５〜１．５ＡＩＩ１１である
。
要である。たとえば発光層（３）の厚さを半導体レーザ
で広く用いられているように０．１〜０．２虜と薄くし
たばあい、ＬＥＤの遮断周波数は向上するが発光効率が
低下する。一方、発光層（３）の厚きを厚くし過ぎたば
あい、キャリア閉じ込め効果が有効に作用しなくなり、
発光効率、遮断周波数ともに低下する。好ましい発光層
（３）の厚さは０．３〜２虜であり、最もよい結果をう
ろことができる厚さは０．５〜１．５ＡＩＩ１１である
。
発光層の組成は所望の発光ピーク波長を有することがで
きるように調節すればよい。えられる発光ピーク波長の
調節しうるおよその範囲は、基板（１）の種類により決
定される。
きるように調節すればよい。えられる発光ピーク波長の
調節しうるおよその範囲は、基板（１）の種類により決
定される。
ＧａＡｓ Ｐ 基板を用いたばあい、すでに記
０．７ ０．３ 載したように式■の関係が存在しており、概略５８０〜
６９０ｎｍの範囲で選択が可能゛である。発光層と同一
混晶系をキャリア閉じ込め層として用いるばあい、発光
層とキャリア閉じ込め層とのバンドギャップの差を０．
１ｅＶとなるようにするには、約６２０〜８９Ｑ ｎｍ
の範囲から発光ピーク波長を選択することができる。こ
のときの混晶中のＡｓ含量は０．２≦ｙ≦０．７である
。なおプラスチック光ファイバの通信用光源として用い
るばあい、とくに６４０〜６７０ｎｍの発光波長をうろ
ことができるように混晶組成を調節することが好ましい
。このときのｙの値はおよそ０．３７≦ｙ≦０．５７で
ある。本発明における混晶系を使用するばあい、前記Ｇ
ａＭ ＋−ｆ Ａｓｘ’のばあいと異なり、発光波長を
短波長化させても、間接遷移型へ急速に接近することが
ないため、発光効率の大幅な低下を招くことがないとい
う利点を有する。
０．７ ０．３ 載したように式■の関係が存在しており、概略５８０〜
６９０ｎｍの範囲で選択が可能゛である。発光層と同一
混晶系をキャリア閉じ込め層として用いるばあい、発光
層とキャリア閉じ込め層とのバンドギャップの差を０．
１ｅＶとなるようにするには、約６２０〜８９Ｑ ｎｍ
の範囲から発光ピーク波長を選択することができる。こ
のときの混晶中のＡｓ含量は０．２≦ｙ≦０．７である
。なおプラスチック光ファイバの通信用光源として用い
るばあい、とくに６４０〜６７０ｎｍの発光波長をうろ
ことができるように混晶組成を調節することが好ましい
。このときのｙの値はおよそ０．３７≦ｙ≦０．５７で
ある。本発明における混晶系を使用するばあい、前記Ｇ
ａＭ ＋−ｆ Ａｓｘ’のばあいと異なり、発光波長を
短波長化させても、間接遷移型へ急速に接近することが
ないため、発光効率の大幅な低下を招くことがないとい
う利点を有する。
発光ピーク波長は、発光層として同一混晶組成のものを
用いても発光層中のキャリア濃度により違いが生ずるた
め、所望の発光のピーク波長をうるための組成の詳細は
、実験的に決定しなければならない。
用いても発光層中のキャリア濃度により違いが生ずるた
め、所望の発光のピーク波長をうるための組成の詳細は
、実験的に決定しなければならない。
前記のごときキャリア閉じ込め層および発光層は、適当
なドーパントによりドーピングを行ない、発光層中また
はその近傍にＰＮ接合を形成させる必要がある。使用さ
れるドーパントとしては、ｎ型のばあいには、たとえば
Ｔｅｓ Ｓｅ％Ｓｎなど、ｐ型のばあいには、たとえば
Ｚｎ５ｔ’ｂなどが用いられる。一般には、発光層は隣
接するｐ型層からエピタキシャル成長中にドーパントが
拡散することにより弱いｐ型となるため、意図的なドー
ピングは行なわれないが、ｐ型にドーピングしてもかま
わない。ｎ型層およびｐ型層のキャリア濃度は発光層の
キャリア濃度を介して発光効率や周波数特性に大きな影
響を与える。
なドーパントによりドーピングを行ない、発光層中また
はその近傍にＰＮ接合を形成させる必要がある。使用さ
れるドーパントとしては、ｎ型のばあいには、たとえば
Ｔｅｓ Ｓｅ％Ｓｎなど、ｐ型のばあいには、たとえば
Ｚｎ５ｔ’ｂなどが用いられる。一般には、発光層は隣
接するｐ型層からエピタキシャル成長中にドーパントが
拡散することにより弱いｐ型となるため、意図的なドー
ピングは行なわれないが、ｐ型にドーピングしてもかま
わない。ｎ型層およびｐ型層のキャリア濃度は発光層の
キャリア濃度を介して発光効率や周波数特性に大きな影
響を与える。
とくにｐ型層のキャリア濃度が大きく影響し、過大なキ
ャリア濃度では発光効率は低下するが周波数特性は向上
する。そのため、所望の特性をＬＥＤに付与するために
最適なキャリア濃度が存在する。通常は各層とも１０１
７〜１０１９個／Ｃ■Ｓの範囲から選択される。
ャリア濃度では発光効率は低下するが周波数特性は向上
する。そのため、所望の特性をＬＥＤに付与するために
最適なキャリア濃度が存在する。通常は各層とも１０１
７〜１０１９個／Ｃ■Ｓの範囲から選択される。
以上のダブルへテロ構造に関する説明は、基本的に必要
な要素を示したものである。さらに前記３層に加えて、
光ガイド層を設け、端面発光成分の取出し効率の改善を
はかったり、電流をごく一部に集中して流すための電流
狭窄層を設けることもできる。また電極の下のみに発光
層と同等またはそれ以下のバンドギャップを有するＩ
ｎｘ′Ｇａ＋−＋／ Ａｓｙ’ Ｐ＋−Ｖ エピタキ
シャル成長層からなる、いわゆるキャップ層を設けるこ
とにより、特性を大幅に改善することができる。
な要素を示したものである。さらに前記３層に加えて、
光ガイド層を設け、端面発光成分の取出し効率の改善を
はかったり、電流をごく一部に集中して流すための電流
狭窄層を設けることもできる。また電極の下のみに発光
層と同等またはそれ以下のバンドギャップを有するＩ
ｎｘ′Ｇａ＋−＋／ Ａｓｙ’ Ｐ＋−Ｖ エピタキ
シャル成長層からなる、いわゆるキャップ層を設けるこ
とにより、特性を大幅に改善することができる。
前記のような構造を有するＬＥＤは、従来の高輝度可視
発光ダイオードと比較して７倍以上の高い遮断周波数を
有しており、２１ＭＨｚの正弦波変調を行なってもピー
ク間強度の低下は認められず、遮断周波数は７０ＭＨｚ
以上の値を有している。
発光ダイオードと比較して７倍以上の高い遮断周波数を
有しており、２１ＭＨｚの正弦波変調を行なってもピー
ク間強度の低下は認められず、遮断周波数は７０ＭＨｚ
以上の値を有している。
本発明のＬＥＤはその目的から、面発光型のＬＥＤとし
て用いることが好ましい。このような目的に用いるため
には、簡便にはエピタキシャル成長層表面に部分電極を
形成せしめることにより面発光型とすることが可能であ
る。さらに発光取出し効率を高めるために、基板の一部
または全部をエツチングにより除去し、いわゆるバラス
型構造とすることがより好ましい。可視発光ダイオード
は、電極を形成させたのち、公知のＬＥＤ製造技術を用
いてさらに加工パッケージ化を行ない、実用に供せられ
る。
て用いることが好ましい。このような目的に用いるため
には、簡便にはエピタキシャル成長層表面に部分電極を
形成せしめることにより面発光型とすることが可能であ
る。さらに発光取出し効率を高めるために、基板の一部
または全部をエツチングにより除去し、いわゆるバラス
型構造とすることがより好ましい。可視発光ダイオード
は、電極を形成させたのち、公知のＬＥＤ製造技術を用
いてさらに加工パッケージ化を行ない、実用に供せられ
る。
このような高い遮断周波数を有するＬＥＤを用いること
により、従来のものと比較して７倍以上の高い伝送容量
を有する光情報伝送が可能となる。
により、従来のものと比較して７倍以上の高い伝送容量
を有する光情報伝送が可能となる。
つぎに本発明のＬＥＤを実施例にもとづき説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１および比較例１
通常の液相エピタキシャル成長装置を用い、ＧａＡｓ
Ｐ 基板上に第２図に示すような構０．７ ０
．３ 造を有する多層エピタキシャル結晶を成長させた。
Ｐ 基板上に第２図に示すような構０．７ ０
．３ 造を有する多層エピタキシャル結晶を成長させた。
なお第２図において、（ｌａ）はＧａＡｓ層、（ｌｂ）
は組成の傾斜したＧａＡｓ１−ＺＰＺ層、（ｌｃ）はＧ
ａＡｓ Ｐ 層、（２ａ）はＩｎ０．３３Ｇａ
０．６７層層、０．７ ０．３ （３ａ）は”０．１７ＧａＯ，８３ＡＳＯ，３ＢＰＯ，
６４層、（４ａ）はＩｎＯ，３３ＧａＯ，６？ Ｐ層で
ある。
は組成の傾斜したＧａＡｓ１−ＺＰＺ層、（ｌｃ）はＧ
ａＡｓ Ｐ 層、（２ａ）はＩｎ０．３３Ｇａ
０．６７層層、０．７ ０．３ （３ａ）は”０．１７ＧａＯ，８３ＡＳＯ，３ＢＰＯ，
６４層、（４ａ）はＩｎＯ，３３ＧａＯ，６？ Ｐ層で
ある。
エピタキシャル成長に際しては、ｎ、型ＧａＡｓ単結晶
（ｌａ）上に気相成長法により組成の傾斜を有するＧａ
Ａｓ層−ＺＰＺ層（ｌｂ）および一定組成を有するＧａ
Ａｓ Ｐ 層（ｌｃ）を順次成長させたものを
基０．７ ０．３ 板として用いた。キャリア閉じ込め層であるｎ型１ｎＯ
，３３ＧａＯ，６７Ｐ層（２ａ）およびｐ型”０．３３
ＧａＯ，８７’層（４ａ）のキャリア濃度はいずれも概
略１０１８個／ｃｒｓ”であり、ドーパントとしてはそ
れぞれＴｅおよびＺｎを用いた。それぞれの厚さはそれ
ぞれ１．９珊および１．８−であった。また発光層であ
るＩｎ （ｉａ Ａｓ Ｐ 層０．１
７ Ｇ、ＨＯ，３６０，８４ （３ａ）の厚さは０．５摩であり、発光層にはドーピン
グはしなかった。
（ｌａ）上に気相成長法により組成の傾斜を有するＧａ
Ａｓ層−ＺＰＺ層（ｌｂ）および一定組成を有するＧａ
Ａｓ Ｐ 層（ｌｃ）を順次成長させたものを
基０．７ ０．３ 板として用いた。キャリア閉じ込め層であるｎ型１ｎＯ
，３３ＧａＯ，６７Ｐ層（２ａ）およびｐ型”０．３３
ＧａＯ，８７’層（４ａ）のキャリア濃度はいずれも概
略１０１８個／ｃｒｓ”であり、ドーパントとしてはそ
れぞれＴｅおよびＺｎを用いた。それぞれの厚さはそれ
ぞれ１．９珊および１．８−であった。また発光層であ
るＩｎ （ｉａ Ａｓ Ｐ 層０．１
７ Ｇ、ＨＯ，３６０，８４ （３ａ）の厚さは０．５摩であり、発光層にはドーピン
グはしなかった。
このエピタキシャル結晶のｐ型
”０．３３Ｇａ０．６７Ｐ層（４ａ）に点電極として約
０．１■φのＡｕ−Ｚｎ合金電極（６）を形成し、裏面
全面にＡｕ−８ａ合金電極（７）を形成して４０ｍＡの
電流を流すことにより、８４１ｎｍのピーク波長および
２４ｎｍの半値幅を有するＬＢＤの発光が観察された。
０．１■φのＡｕ−Ｚｎ合金電極（６）を形成し、裏面
全面にＡｕ−８ａ合金電極（７）を形成して４０ｍＡの
電流を流すことにより、８４１ｎｍのピーク波長および
２４ｎｍの半値幅を有するＬＢＤの発光が観察された。
発光の大部分は点電極の下で光っているため、光取出し
効率は極めてわるい状態であったが、３０μＶ以上の出
力をうろことができた。
効率は極めてわるい状態であったが、３０μＶ以上の出
力をうろことができた。
またこの素子を用い、２０ｍＡにて±３ｍＡの正弦波変
調をかけ、変調強度の周波数依存性を測定したところ、
２１ＭＨｚまで全く低下しなかった。
調をかけ、変調強度の周波数依存性を測定したところ、
２１ＭＨｚまで全く低下しなかった。
一方、同様の条件で既存のＧａＭ Ａｓ系ダブルへテロ
型ＬＥＤの発光を測定したところ、３ＭＨｚ程度から変
調強度は低下を始め、１５ＭＨｚで変調強度は１／２に
低下した。
型ＬＥＤの発光を測定したところ、３ＭＨｚ程度から変
調強度は低下を始め、１５ＭＨｚで変調強度は１／２に
低下した。
実施例２
実施例１と同様にして発光層（３）の組成のみ異なる０
、３−の厚さのエピタキシャル結晶を作成し、Ｐ型キャ
リア閉じ込め層（４）の表面に長さ０．３關、巾０．０
５ ＋ｕの十字型Ａｕ−Ｚｔ＋合金電極（６）を形成し
た後、ＴＯ−８ステム上にマウントし樹脂封止を行ない
、ＬＥＤを作成した。このＬＥＤは２０ｓ＋Ａの注入電
流にて約１００μＶの出力を有しており、ピーク波長は
０６≦Ｚ≦０．３５７ｎｉであった。このＬＥＤを用い
、バイアス電流４０■Ａ、変調電流上−７ｍＡの正弦波
変調をかけた際の、変調強度の周波数依存性を測定し、
第３図に示す様な結果をえた。
、３−の厚さのエピタキシャル結晶を作成し、Ｐ型キャ
リア閉じ込め層（４）の表面に長さ０．３關、巾０．０
５ ＋ｕの十字型Ａｕ−Ｚｔ＋合金電極（６）を形成し
た後、ＴＯ−８ステム上にマウントし樹脂封止を行ない
、ＬＥＤを作成した。このＬＥＤは２０ｓ＋Ａの注入電
流にて約１００μＶの出力を有しており、ピーク波長は
０６≦Ｚ≦０．３５７ｎｉであった。このＬＥＤを用い
、バイアス電流４０■Ａ、変調電流上−７ｍＡの正弦波
変調をかけた際の、変調強度の周波数依存性を測定し、
第３図に示す様な結果をえた。
第３図では、可視光ＬＥＤとして従来より知られている
、最も高速のＣａ／ＶＡｓ ＤＨ型ＬＥＤの値も併記さ
れているが、同図より明らかなように本発明のＬＥＤは
従来のものに比較して約７倍もの高周波応答性を示して
いる。
、最も高速のＣａ／ＶＡｓ ＤＨ型ＬＥＤの値も併記さ
れているが、同図より明らかなように本発明のＬＥＤは
従来のものに比較して約７倍もの高周波応答性を示して
いる。
実施例３
基板としてＧａＡｓ上に成長させた
ＧａＡｓ Ｐ を用い、ＬＰＥ法により、キャ
リ０．８ ０．２ ア閉じ込め層としてＩｎ ｏ４０ａ Ｏ，ＢＰ−発光層
としてＩｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ なる組
成を有し、０．３ ０．７ ０．９ ０．１ キャップ層としてＩｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ
な０．１ ０．９ ０．８ ０．２ る組成を有するダブルへテロ構造を作成した。
リ０．８ ０．２ ア閉じ込め層としてＩｎ ｏ４０ａ Ｏ，ＢＰ−発光層
としてＩｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ なる組
成を有し、０．３ ０．７ ０．９ ０．１ キャップ層としてＩｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ
な０．１ ０．９ ０．８ ０．２ る組成を有するダブルへテロ構造を作成した。
その後実施例２と同様の、十字型電極の下のみにキャッ
プ層を有するＬＥＤを作成した。えられたＬＥＤの周波
数特性を測定したところ、変調強度が一３ｄＢに低下す
る周波数で定義される遮断周波数は９０ＭＨｚであった
。
プ層を有するＬＥＤを作成した。えられたＬＥＤの周波
数特性を測定したところ、変調強度が一３ｄＢに低下す
る周波数で定義される遮断周波数は９０ＭＨｚであった
。
本発明の可視発光ダイオードは高い遮断周波数を有し、
かつ大きな光出力を有している。このような可視発光ダ
イオードを用いることにより、従来と比較して７倍以上
もの広帯域幅ををする光通信が可能となる。
かつ大きな光出力を有している。このような可視発光ダ
イオードを用いることにより、従来と比較して７倍以上
もの広帯域幅ををする光通信が可能となる。
第１図は本発明の可視発光ダイオードの一実施態様に関
する説明図、第２図は実施例１で形成した本発明の可視
発光ダイオードの具体例に関する説明図、第３図は実施
例２で形成した本発明の可視発光ダイオードの周波数依
存性を示す図である。 （図面の主要符号） （１）二基 板 （ｌａ） ： ＧａＡｓ層 （ｌｂ） ：組成の傾斜したＧａＡｓ層−ｚ Ｐｚ層（
ｌｃ）： ＧａＡｓ Ｐ層 ０゜７０．３ （２）：キャリア閉じ込め層 （２ａ） ’ Ｉ ｎｏ 、 ３３ＧａＯ、ａｒ Ｐ層
（３）二発光層 （３ａ）：Ｉｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ層 ０．１７ Ｇ、８３ ０゜３６０．・６４（４）：キ
ャリア閉じ込め層 （４ａ） ’ Ｉ ｎｏ 、 ３３ＧａＯ、８７Ｐ層（
５）：へテロ界面 特許出願人 梅 野 正 義 はか１名；１′１図 才２図
する説明図、第２図は実施例１で形成した本発明の可視
発光ダイオードの具体例に関する説明図、第３図は実施
例２で形成した本発明の可視発光ダイオードの周波数依
存性を示す図である。 （図面の主要符号） （１）二基 板 （ｌａ） ： ＧａＡｓ層 （ｌｂ） ：組成の傾斜したＧａＡｓ層−ｚ Ｐｚ層（
ｌｃ）： ＧａＡｓ Ｐ層 ０゜７０．３ （２）：キャリア閉じ込め層 （２ａ） ’ Ｉ ｎｏ 、 ３３ＧａＯ、ａｒ Ｐ層
（３）二発光層 （３ａ）：Ｉｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ層 ０．１７ Ｇ、８３ ０゜３６０．・６４（４）：キ
ャリア閉じ込め層 （４ａ） ’ Ｉ ｎｏ 、 ３３ＧａＯ、８７Ｐ層（
５）：へテロ界面 特許出願人 梅 野 正 義 はか１名；１′１図 才２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ＧａＡｓ＿１＿−＿ＺＰ＿Ｚ（０．０６≦Ｚ≦０．
３５）なる組成を有する基板用液晶と、Ｉｎ＿ｘＧａ＿
１＿−＿ｘＡｓ＿ｙＰ＿１＿−ｙエピタキシャル混晶か
らなる発光層と、前記発光層より広いバンドギャップを
有するエピタキシャル混晶からなる少なくとも１つ以上
のキャリア閉じ込め層とからなり、前記発光層と前記キ
ャリア閉じ込め層とのあいだにヘテロ界面を有すること
を特徴とする高速応答性可視発光ダイオード。 ２ 発光取出側電極の下部のみに発光層と同等以下のバ
ンドギャップを有する Ｉｎ＿ｘ′Ｇａ＿１＿−＿ｘ′Ａｓ＿ｙ′Ｐ＿１＿−＿
ｙ′層を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の高速応答性可視発光ダイオード。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6417685 | 1985-03-28 | ||
| JP60-64176 | 1985-03-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS621284A true JPS621284A (ja) | 1987-01-07 |
Family
ID=13250490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61069112A Pending JPS621284A (ja) | 1985-03-28 | 1986-03-27 | 高速応答性可視発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS621284A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01243483A (ja) * | 1988-03-24 | 1989-09-28 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 半導体発光装置 |
| US5026687A (en) * | 1990-01-03 | 1991-06-25 | The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services | Treatment of human retroviral infections with 2',3'-dideoxyinosine alone and in combination with other antiviral compounds |
-
1986
- 1986-03-27 JP JP61069112A patent/JPS621284A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01243483A (ja) * | 1988-03-24 | 1989-09-28 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 半導体発光装置 |
| US5026687A (en) * | 1990-01-03 | 1991-06-25 | The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services | Treatment of human retroviral infections with 2',3'-dideoxyinosine alone and in combination with other antiviral compounds |
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