JPS62150784A - 発光素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は１発光ダイオードや半導体レーザーとして使用
し得る発光素子に関し、特に、板材に対して垂直方向に
形成された活性領域を内蔵し、而して垂直方向に効果的
に発光する発光素子に関する。

〔従来の技術〕

板材に対して垂直方向に光を放出する発光素子は光ファ
イバとの結合が容易であり、また２面発光体としての種
々の用途が期待されることから。

半導体レーザーや発光ダイオードの研究分野において開
発が進められて来ており、近年、多種類のものが実用さ
れている。

第５図及び第６図は、いずれもその代表的な例の断面構
造を示すものであって、第５図においては、電極（１）
を有する半導体板材（２）は、その下から順に、　ｐ−
ＡｌＧａＡｓ層（２１）　、　ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層
（３）　、　　ｎ−ＡｌＧａＡｓ層（２２）からなり１
層（２２）の上に円形の電極（５）が設けられている。

　第６図においては、電極（１）上の半導体板材（２）
は下から順にｎ−ＧａＡｓ、％９仮（２４）。

ｎ　−ＧａＡｓＰＩ’Ｊｉ斜層（２５）　、　　ｎ−Ｇ
ａＡｓＰ層（２６）。

及び発光口（５１）を有する円形の電極（５）が設けら
れており、また上記発光口（５１）の直下のｎ−ＧａＡ
ｓＰ層（２６）中に活性領域（３）が形成されている。

ところで、従来の発光素子や面発光素子は、第５図、第
６図の例かられかる通り、活性領域を構成するｐｎ接合
が基板に対して平行に存在し、しかもその活性領域の厚
さは通常２〜３μｍ程度にしかすぎない。その結果、こ
の種の発光素子がら基板に対して垂直方向に十分な大き
さの利得を得るためには、極めて大きい注入電流密度が
必要となる問題がある。

従って１本発明の目的は、半導体板材に対して効果的に
垂直方向に大きな利得が得らる発光素子を提供すること
である。

ｃ問題解決の手段〕 本発明は、半導体板材に貫通孔を設け、当該貫通孔の側
壁内に半導体板材に対して垂直方向に延在する長尺の垂
直活性領域を設けてなることを特徴とする発光素子に関
する。

〔実施例〕

以下３図面に示した実施例にもとすき５本発明を具体的
に説明する。

第１図は１本発明発光素子の実施例であり、半導体の板
材（２）は１貫通孔（４）を有し１貫通孔（４）の側壁
（４１）内に亜鉛などの不純物の拡散などにて形成した
活性領域（３）を存する。

活性領域（３）は５垂直の活性領域（３１）と該活性領
域の形成の際に付随して形成された水平活性領域（３２
）とから成っている。なお２本発明において水平活性領
域（３２）は、必ずしも必要でない。

板材（２）の裏面及び側壁（４１）上には、電極（１）
が、一方２表面にはリング状電極（５）が設けられてい
る。

板材（２）の構成材料としては、たとえば■−■族化合
物半導体であるＧａＡｓ＋　ＡｌＧａＡｓ、　ＩｎＰ＋
　ＩｎＡｓＰ。

ＩｎＡｓＳｂなど、　　ｎ−Ｖｌ族化合物半導体である
Ｚｎ５ｅ。

ＺｎＳ、ＺｎＯ，ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅなど、あるいはＴ
Ｖ−Ｖｌ族化合物半導体であるＰｄＴｅ、　Ｐｄ５ｎＴ
ｅ、　Ｐｄ５ｎＳｅなどがあり１それぞれの材料の長所
を活かして適用することが可能である。

板材（２）の表面および側壁く４１）上に電極（１）が
、一方、板材（２）の他方の表面にはリング状電極（５
）が、それぞれ設けられている。

リング状電極（５）の開口部が１発光口（５１）となる
。

本発明に関して１貫通孔（４）の側壁（４１）の内部に
「垂直」活性領域が設けられるが、「垂直」の意味は板
材（２）に対して角度９０度の直角方向のみと限定的解
釈する必要はなく、板材（２）に対して９０度より大き
い、または小さい傾斜角度を有する場合も含まれる。

第２図は垂直活性領域が傾斜している実施例を示すもの
である。

第３図に示す実施例では、活性領域（３）は。

垂直活性領域（３１）のみからなっている。板材（２）
の下面には、　Ｓｉｏ２．５ｉＮａなどからなる絶縁層
（２１）が設けられていが、該層は、不純物の拡散によ
り垂直活性領域（３１）を形成する際に不純物の拡散を
、而して第１図の実施例が有するような水平活性領域（
３２）の生成を防止する作用をなす。実施例３において
は１貫通孔（４）の内部を金などの電極材料で充填する
状態にて板材（２）の表面上に電極（１）が設け゛られ
ている。

第２図及び第３図の第１図の実施例に対応する各部分は
、第１図のそれと同一の番号にて示されている。

垂直活性領域（３１）の延在長が長い程、垂直方向への
利得が大きくとれるので２本発明においては垂直活性領
域（３１）の形成場所を与えることとなる板材（２）の
厚みは、可及的厚いことが好ましく、少なくとも１０μ
ｍ、特に少なくとも２０μｍとすることが望ましい。必
要に応じて１００μｍ以上の厚さとするもよい。

第４図に示す実施例は、一枚の板材（２）に多数の貫通
孔を設けて一挙に不純物を拡散させ５次いで電極（１）
および電極（５）を設けることにより製造され、第１図
乃至第３図に示す実施例と同じ構造のもの１あるいは更
に他の構造のものを二次元アレー状に配列した如き構造
を有する。なお、第１図の実施例と同一部分は同一の番
号で示す。

本発明の発光素子は、多くの発光素子の製造のためによ
く知られている華位操作を適宜組み合わせることにより
容易に製造することができる。たとえば１貫通孔（４）
は１反応性イオンエツチング法により高晴度で穿設する
ことが可能であり。

また、垂直活性領域（３１）は、前記した通り。

亜鉛又はその他の不純物の拡散により形成することがで
きる。

〔作用〕

活性領域の長さが数μｍ程度の発光ダイオードにおいて
は、ｌ−Ｌ特性は線形であるが、その長さが一層大であ
る場合、誘導放出した光が活性層を進む間に自然放出光
を増大させる所謂、増幅された自然放出が生じる。本発
明の発光素子においては、板材（２）として所望の厚さ
のものを用いることにより、長尺の、たとえば１０μｍ
以上の垂直活性領域を具備させることができるので、上
記した現象により板材に対して垂直方向に大きな利得を
得ることができる。

〔効果〕

本発明の発光素子は、長尺の垂直活性領域を有するので
、前記した通り、増幅された自然放出現象を利用して垂
直方向に強力に光を放出する。このため１本発明の発光
素子は、光ファイバとの結合が容易であるので光通信用
に適し、また本発明から発光ダイオード、半導体レーザ
、スーパー・ルミネッセンス・ダイオード、あるいは高
出力発光ダイオード等を実現することができる。

第３図の実施例は１本発明において特に好ましく１貫通
孔（４）を充填する電極（１）は、ヒートシンクの作用
をなして稼動中における本発明発光素子の過度の温度上
界を防止する機能をなし。

発光素子の寿命を伸ばす作用をなす。

本発明の今一つの大きな効果は、単一の成分からなる半
導体板材を用いられるなど構造が簡単であるために、そ
の製造が極めて容易であり、ディスクリート型のＡ勿論
、第４図に示す如き二次元アレー型のものでさえ工業的
大量生産が可能であることである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、及び第３図は、いずれも本発明発光素
子の実施例の断面図である。 第４図は１本発明発光素子の他の実施例の斜視図である
。 第５図、第６図は、いずれも２従来の面発光型発光素子
の断面図である。 Ｉ・・・・電極 ２・・・・半導体板材 ２１・・・進縁層 ３・・・・活性領域 ３１・・・長尺の垂直活性領域 ３２・・・水平活性領域 ４・・・・貫通孔 ５・・・・？ｉｉ掻

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体板材に貫通孔を設け、該貫通孔の側壁内に
   半導体板材に対して垂直方向に延在する長尺の垂直活性
   領域を設けてなることを特徴とする発光素子。
2. （２）垂直活性領域の長さは、少なくとも１０μｍであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の発光素
   子。
3. （３）貫通孔の側壁上に電極を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第２項記載の発光素子。
4. （４）貫通孔は、反応性イオンエッチング法により形成
   されたものであり、またその側壁内の活性領域は不純物
   の拡散により形成されたものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第３項記載の発光素子。