JPS62162371A

JPS62162371A - 発光素子

Info

Publication number: JPS62162371A
Application number: JP61004031A
Authority: JP
Inventors: Akira Mizuyoshi; 明水由
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1986-01-10
Filing date: 1986-01-10
Publication date: 1987-07-18

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、発光ダイオードや半導体レーザーとして好適
な発光素子に関し、特に、半導体板材に対して垂直方向
に効果的に発光する発光素子に関する。

〔従来の技（ネｉ〕

半導体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、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４図および第５図は、その代表的な例の断面構造を示
すものであって、第４図においては、電極（１）を有す
る半導体板材（２）は、下から順にｐ−へｌＧａＡｓ層
（２１）　、ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層（３）、ｎ−１ｌ
ＧａＡｓ層（２２）からなり、層（２２）の上に円形の
電極（５）が設けられている。

第５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基板（２４）、ｎ　−Ｇａ
ＡｓＰ傾斜層（２，５）　、ｎ　−ＧａＡｓＰ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−Ｇ
ａＡｓＰ層（２６）中に活性領域（３）が形成されてい
る。

〔解決を要すべき問題点〕

ところで、従来の発光素子や面発光素子は、第４図、第
５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２〜３μ糟程度にしかすぎない。その結果、こ
の種の発光素子は、半導体板材に対して水平方向にはス
ーパールミネッセント効果により大出力が得られるもの
の、垂直方向には、僅かな出力しか得られない欠点があ
る。従って、半導体板材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。

上記の事情に鑑みて、本発明は、半導体板材に奉対して効果的に垂直方向に大きな利得が得りる発光素子
を提供することにある。

〔問題解決の手段〕

本発明は、活性領域を有する半導体板材からなり、当該
活性領域は、半導体板材に対して水平方向に延在してお
り、半導体板材には傾斜した孔を設け、かつ当該孔の上
記活性領域に対向する側壁上に反射鏡を設けてなる発光
素子に関する。

〔実施例〕

以下、図面に示した実施例にもとすき、本発明を具体的
に説明する。

′第１図は、本発明発光素子の実施例であり、半導体板
材（２）は、それに水平な活性領域（３）および傾斜し
た孔（４）の一実施態様である貫通孔とを有し、また貫
通孔（４）の−側壁（４１）上に電極（５）と同一の金
属材料からなる反射鏡（６）を有する。半導体板材（２
）の両表面上に設けられた電極（１）および（５）との
間に電圧を印加することにより、水平活性領域（３）か
らの水平方向の大出力光が矢印にて示す通りに反射鏡（
６）により反射して半導体板材（２）に対して垂直方向
に放出される。

傾斜した孔（４）、またはその側壁（４１）の傾斜角度
θは、垂直方向への発光上、４５度とすることが望まし
いが、その前後の値、例えば３５〜６０度程度、好まし
くは４０〜５０度程度であってもよい。傾斜した孔（４
）の間隔Ｌｔの値は、たとえば１〜５００ＩＩＩ（１）
程度、好ましくは１０〜１００μｍである。また、半導
体板材（２）の厚さＴは、１μｍ以上であり、好ましく
は１０〜１００μｍである。

板材（２）の構成材料としては、たとえばｍ−■族化合
物半導体であるＧａＡｓ、＾ｌＧａＡｓ、　ＩｎＡｓＰ
　５ＩｎＰ　％　１ｎＡｓｓｂ、　１ｎＧａＡｓＰ等、
■−■族化合物半導体であるＺｎ５ｅ、、ＺｎＳ　、　
ＺｎＯ、ＣｄＳｅ、　ＣｄＴｅ等、あるいはｒＶ−ＶＩ
族化合物半導体であるＰｄＴｅ、　Ｐｄ５ｎＴｅ。

Ｐｄ５ｎＳｅ、　ＳｉＣ、等があり、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。

また、活性領域（３）は、亜鉛などの不純物を拡散させ
て形成したｐ−ｎ接合、あるいはエピタキシャル成長方
法により形成したシングル・ヘテロ構造またはダブル・
ヘテロ、構造、あるいはそのもの他の構造の軸であってよい。

第２図に示した実施例は、一枚の半導体板材（２）に傾
斜した孔の別の実施態様である傾斜した窪み（４）を多
数設け、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、同一構造の発光素子単位（７）を二
次元アレー状に配列した構造を有する。なお、第２図に
おける第１図の実施例と同一部分は、同一の番号で示す
。各窪み（４）の側壁（４１）上には、ＳｉＯ□および
ＳｉＮ　、ｌの絶縁層（２１）が設けられ、その上に電
極（５）と同種の金属、あるいは、反射率の高い金など
の金属からなる反射鏡（６）が形成されている。

窪み（４）の傾斜角度θ、窪みの間隔し、の各々につい
ては前記した通りであり、一方窪み間の距ＮＬｔの値は
、用途によってことなるが、−４には１μｍ以上であり
、場合によっては２００〜５００μｍ、又はそれ以上で
あってもよい。窪み（４）の深さＴは、ｌ／ｊｍ以上、
好ましくは１０〜１００μｍである。

第３図は、第２図の実施例の斜視図である。

本発明の発光素子は、多くの発光素子の製造のためによ
（知られている単位操作を適宜組み合わせて容易に製造
することができる。たとえば、傾斜した孔（４）は、反
応性イオンエツチング法（ＲＩＥ）や反応性イオンビー
ムエツチング法（ＲＩＢＥ）により高精度で穿設するこ
とが可能であり、反射鏡（６）の形成に関しては、半導
体板材の面方位によるエッチ・プロファイルの違いを利
用したり、あるいはｔＢＥを施した後、ＲＩＥや湿式エ
ツチングを組み合わせることにより種々の形状のものと
することができる。

〔作用・効果〕

傾斜した孔を設は且つその側壁上に反射鏡を設けること
により、水平活性領域からの大出力を半導体板材に対し
て垂直方向に方向転換させることができ、この結果、半
導体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。従って、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、高出力発光ダイオード等を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、及び第２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３図は、第２図の実施例の斜視図である。第４図、第５図は、いずれも、従来の面発光型発光素子
の断面図である。１・・・・電極２・・・・半導体板材２１・・・絶縁層３・・・・水平活性領域４・・・・傾斜した孔５・・・・電極６・・・・反射鏡第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）活性領域を有する半導体板材からなり、当該活性
領域は、半導体板材に対して水平方向に延在しており、
半導体板材には傾斜した孔を設け、かつ当該孔の上記活
性領域に対向する側壁上に反射鏡を設けてなることを特
徴とする発光素子。
（２）傾斜した孔が、貫通口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）傾斜した孔が、窪みであることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の発光素子。
（４）傾斜した孔の側壁の傾斜角度が４５乃至５５度、
特に４５度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）項のいずれかに記載の発光素子。
（５）傾斜した孔は、反応性イオンエッチング法あるい
は、反応性イオンビームエッチング法により形成された
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（４）項のいずれかに記載の発光素子。