JPH0496381A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JPH0496381A JPH0496381A JP2211715A JP21171590A JPH0496381A JP H0496381 A JPH0496381 A JP H0496381A JP 2211715 A JP2211715 A JP 2211715A JP 21171590 A JP21171590 A JP 21171590A JP H0496381 A JPH0496381 A JP H0496381A
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 10
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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、反射層付発光素子に関する。
［従来の技術］
従来の反射層付発光素子は、第３７回応用物理学会関係
連合講演会講演予稿集（３１Ｐ−Ｎ−３）および第５０
回応用物理学会学術講演会講演予稿集（２８Ｐ−ＺＢ−
１０）に記載のように、反射層が一定の厚みを持つ高屈
折率層と低屈折率層を交互に複数回くり返した構造とな
っていた。しかしながら、この構造では反射スペクトル
の半値幅が狭く、発光波長との整合をとることが非常に
困難であった。素子作製を容易にするためには、反射ス
ペクトルの広帯域化が必要である。反射スペクトルの広
帯域化は、複数の反射スペクトルの合成により可能であ
るが、単に複数個の反射層を積み重ねたのみでは、活性
層より出射した光が反射層内（特に高屈折率層内）で吸
収されるため、より大きな広帯域化が望めないばかりか
、反射層の適用効果が低減する。
連合講演会講演予稿集（３１Ｐ−Ｎ−３）および第５０
回応用物理学会学術講演会講演予稿集（２８Ｐ−ＺＢ−
１０）に記載のように、反射層が一定の厚みを持つ高屈
折率層と低屈折率層を交互に複数回くり返した構造とな
っていた。しかしながら、この構造では反射スペクトル
の半値幅が狭く、発光波長との整合をとることが非常に
困難であった。素子作製を容易にするためには、反射ス
ペクトルの広帯域化が必要である。反射スペクトルの広
帯域化は、複数の反射スペクトルの合成により可能であ
るが、単に複数個の反射層を積み重ねたのみでは、活性
層より出射した光が反射層内（特に高屈折率層内）で吸
収されるため、より大きな広帯域化が望めないばかりか
、反射層の適用効果が低減する。
［発明が解決しようとする課題］
上記従来技術は、反射層による反射スペクトルの半値幅
が狭いため発光波長との整合をとることが困難であり、
素子作製上問題があった。
が狭いため発光波長との整合をとることが困難であり、
素子作製上問題があった。
本発明は、反射スペクトルの広帯域化を図り素子作製を
容易にすることを目的とし、更に活性層より出射した光
の反射層内での吸収をより少なくし、反射層の効果をよ
り高めることを目的とする。
容易にすることを目的とし、更に活性層より出射した光
の反射層内での吸収をより少なくし、反射層の効果をよ
り高めることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
上記第１の目的である反射スペクトルの広帯域化を達成
するために、反射波長の異なる複数の反射層を連続して
積層した。また第２の目的である反射層内での光の吸収
を極力少なくするために。
するために、反射波長の異なる複数の反射層を連続して
積層した。また第２の目的である反射層内での光の吸収
を極力少なくするために。
反射波長の短かい方の反射層を活性層側に配置した。
［作用コ
反射波長の異なる複数の反射層を連続して積層した反射
層の反射スペクトルは、個々の反射層による反射スペク
トルを合成したものであり、１種類の反射波長をもつ反
射層（高屈折率層と低屈折率層をそれぞれ一定の厚みで
複数回くり返したもの）に比べ、反射スペクトルの広帯
域化が図れる。
層の反射スペクトルは、個々の反射層による反射スペク
トルを合成したものであり、１種類の反射波長をもつ反
射層（高屈折率層と低屈折率層をそれぞれ一定の厚みで
複数回くり返したもの）に比べ、反射スペクトルの広帯
域化が図れる。
また、活性層より出射した光は反射層内、特に高屈折率
層において吸収をうける。発光波長に近い反射波長をも
つ反射層が活性層より離れた位置にあるとその間の高屈
折率層で光の吸収が起き、反射層の効果が低減する。し
たがって本発明のように、反射波長の短かい方の反射層
を活性層側に配置し、活性層から離れる程反射波長の長
い反射層を配置することによって、反射層内（特に高屈
折率層内）での光の吸収を極力抑えることができる。
層において吸収をうける。発光波長に近い反射波長をも
つ反射層が活性層より離れた位置にあるとその間の高屈
折率層で光の吸収が起き、反射層の効果が低減する。し
たがって本発明のように、反射波長の短かい方の反射層
を活性層側に配置し、活性層から離れる程反射波長の長
い反射層を配置することによって、反射層内（特に高屈
折率層内）での光の吸収を極力抑えることができる。
本発明の目的である反射スペクトルの広帯域化において
は、反射層構造を高屈折率層と低屈折率層を１ペアずつ
徐々に膜厚を変えたチャープ構造としても良く、同様の
効果が得られる。その場合も膜厚の薄い方を活性層側に
配置することによって反射層内における光の吸収を抑制
することができる。
は、反射層構造を高屈折率層と低屈折率層を１ペアずつ
徐々に膜厚を変えたチャープ構造としても良く、同様の
効果が得られる。その場合も膜厚の薄い方を活性層側に
配置することによって反射層内における光の吸収を抑制
することができる。
［実施例コ
以下、本発明の実施例を第１〜４図により説明する。
（実施例１）
本発明を適用したドーム型発光ダイオードの素子断面構
造を第１図に示す。
造を第１図に示す。
有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりＡＭ、−ｘ
ＧａｘＡｓ （ｘ：＝０．１〜０．５）厚膜基板１上に
Ｐ −Ａ Ｑ ａ、ｓｔ Ｇ ａ Ｈ，＠２ Ａ ｓク
ラッド層２（キャリア濃度ｌＸｌ０”ｃｍ−”、厚み１
０〜５０ｕｍ）、ｐ−ＡＱＧａＡｓ活性層３（５Ｘ１０
” ｃ ｍ””、０．０２μｍ）、ｎ−ＡＱ、、３゜Ｇ
ａｏ、ｃ３Ａ ｓクラッド層４ （ＩＸＩＯ”ｃｍ−
’０．５μｍ）、ｎ−ＡＭ、、、Ｇａ、、ｓＡｓ高屈折
率層とｎ−Ａ Ｑ、、７Ｇ ａ、、３Ａ ｓ低屈折率層
を交互に積層した半導体多層反射膜５（ＩＸＩＯ１０ｃ
ｍ’″ｆｆ）、およびｎ −Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層
６（ＩＸＩＯ”Ｑｍ−”、ＩＩｔｍ）を順次積層する。
ＧａｘＡｓ （ｘ：＝０．１〜０．５）厚膜基板１上に
Ｐ −Ａ Ｑ ａ、ｓｔ Ｇ ａ Ｈ，＠２ Ａ ｓク
ラッド層２（キャリア濃度ｌＸｌ０”ｃｍ−”、厚み１
０〜５０ｕｍ）、ｐ−ＡＱＧａＡｓ活性層３（５Ｘ１０
” ｃ ｍ””、０．０２μｍ）、ｎ−ＡＱ、、３゜Ｇ
ａｏ、ｃ３Ａ ｓクラッド層４ （ＩＸＩＯ”ｃｍ−
’０．５μｍ）、ｎ−ＡＭ、、、Ｇａ、、ｓＡｓ高屈折
率層とｎ−Ａ Ｑ、、７Ｇ ａ、、３Ａ ｓ低屈折率層
を交互に積層した半導体多層反射膜５（ＩＸＩＯ１０ｃ
ｍ’″ｆｆ）、およびｎ −Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層
６（ＩＸＩＯ”Ｑｍ−”、ＩＩｔｍ）を順次積層する。
次に、アイソレーション溝７により１００μｍφの発光
領域を形成する。この時、アイソレーション溝はｐ −
ＡΩＧａＡｓΩＧａＡｓクララする深さとし、化学エツ
チングにより形成した。次に、アイソレージ目ン溝の外
側の領域にｐ−ＡＱＧａＡｓクラッド層２に達する深さ
のＺｎ拡散８を施し、Ｐ電極９およびｎ電極１０を形成
する。更に、チップ化した後光取り出し面をドーム状に
加工する。
領域を形成する。この時、アイソレーション溝はｐ −
ＡΩＧａＡｓΩＧａＡｓクララする深さとし、化学エツ
チングにより形成した。次に、アイソレージ目ン溝の外
側の領域にｐ−ＡＱＧａＡｓクラッド層２に達する深さ
のＺｎ拡散８を施し、Ｐ電極９およびｎ電極１０を形成
する。更に、チップ化した後光取り出し面をドーム状に
加工する。
第２図に本実施例における半導体多層反射膜５０層構造
を模式的に示した。半導体多層反射膜としては１通常一
定の厚みをもつ高屈折率層と低屈折率層のくり返しによ
って構成されるが、本実施例では反射スペクトルの広帯
域化を図るため反射波長の異なる（高屈折率層と低屈折
率層の膜厚が異なる）８種類の反射層を連続して積層し
た。各反射層の反射波長は活性層の発光波長８３０ｎｍ
が各反射波長のほぼ中心となる様に決め、波長間隔（最
短反射波長と最長反射波長の差）を２００ｎｍとした。
を模式的に示した。半導体多層反射膜としては１通常一
定の厚みをもつ高屈折率層と低屈折率層のくり返しによ
って構成されるが、本実施例では反射スペクトルの広帯
域化を図るため反射波長の異なる（高屈折率層と低屈折
率層の膜厚が異なる）８種類の反射層を連続して積層し
た。各反射層の反射波長は活性層の発光波長８３０ｎｍ
が各反射波長のほぼ中心となる様に決め、波長間隔（最
短反射波長と最長反射波長の差）を２００ｎｍとした。
また、各反射層の積層順は第２図に示す様に活性層側に
反射波長の短かい方の反射層を配置し、活性層から離れ
る程反射波長の長い反射層を配置する様にした。各反射
層はブラッグ反射の条件を満たす様に決められた膜厚の
Ａ Ｑｏ、、Ｇ ａ、、、Ａ ｓ層とＡ Ｑ ６．７Ｇ
ａ ６．ｚ Ａ ８層の４ペア多層反射膜であり、反
射層５はトータル３２ペア（約４μｍ）で構成されてい
る。
反射波長の短かい方の反射層を配置し、活性層から離れ
る程反射波長の長い反射層を配置する様にした。各反射
層はブラッグ反射の条件を満たす様に決められた膜厚の
Ａ Ｑｏ、、Ｇ ａ、、、Ａ ｓ層とＡ Ｑ ６．７Ｇ
ａ ６．ｚ Ａ ８層の４ペア多層反射膜であり、反
射層５はトータル３２ペア（約４μｍ）で構成されてい
る。
以上の様にして作製した反射層の反射スペクトル例を第
３図に示した。Ａは本実施例の反射層の反射スペクトル
、Ｂは比較のための各反射層の積層順を本実施例とは逆
にした場合の反射スペクトルである。従来構造の反射層
では、反射スペクトルの半値幅が６０〜７０ｎｍのもの
しか得られておらず、発光波長との整合をとることが難
かしく素子作製上非常に問題があった。しかしながら、
本実施例の様に反射波長の異なる複数の反射層を多重化
した反射層の反射スペクトルは、第３図中Ａに示される
様に半値幅１５０ｎｍ程度にまで広帯域化される。また
、Ｂに示す様に各反射層の積層順を逆にした場合短波長
領域において反射層内（Ａ Ｑ ｏ 、 ｔ Ｇ ａ
ｏ 、 ｓ Ａ Ｓ層内）の光の吸収が増大するため反
射率の低下が起こる。したがってスペクトルの半値幅が
本発明の反射層に比較し２０ｎｍ程度狭くなり、素子作
製上不利である。
３図に示した。Ａは本実施例の反射層の反射スペクトル
、Ｂは比較のための各反射層の積層順を本実施例とは逆
にした場合の反射スペクトルである。従来構造の反射層
では、反射スペクトルの半値幅が６０〜７０ｎｍのもの
しか得られておらず、発光波長との整合をとることが難
かしく素子作製上非常に問題があった。しかしながら、
本実施例の様に反射波長の異なる複数の反射層を多重化
した反射層の反射スペクトルは、第３図中Ａに示される
様に半値幅１５０ｎｍ程度にまで広帯域化される。また
、Ｂに示す様に各反射層の積層順を逆にした場合短波長
領域において反射層内（Ａ Ｑ ｏ 、 ｔ Ｇ ａ
ｏ 、 ｓ Ａ Ｓ層内）の光の吸収が増大するため反
射率の低下が起こる。したがってスペクトルの半値幅が
本発明の反射層に比較し２０ｎｍ程度狭くなり、素子作
製上不利である。
本実施例によるドーム型発光ダイオードでは、反射層の
多重化により反射スペクトルが従来に比較し２倍以上に
広帯域化されたこと、および短波長側において光の吸収
が低減されたことから、素子作製が容易になり、光出力
５０〜１００ｍＷの高出力素子が歩留り良く得られた１
歩留りは従来比２〜３倍である。
多重化により反射スペクトルが従来に比較し２倍以上に
広帯域化されたこと、および短波長側において光の吸収
が低減されたことから、素子作製が容易になり、光出力
５０〜１００ｍＷの高出力素子が歩留り良く得られた１
歩留りは従来比２〜３倍である。
（実施例２）
本発明の他の実施例として、面発光型半導体レーザに適
用した場合を第４図に示す。
用した場合を第４図に示す。
発振波長に対して透明なＡｎＧａＡｓ厚膜基板１上にｐ
−Ａ Ｑｏ、、７Ｇ ａｏ、、、Ａ ｓクラッド層２
（ＩＸＩＯ”ａｍ−３１０〜５０μｍ）をＭＯＣＶＤ法
により成長した後、第１半導体多層反射膜１１（ｐ導伝
形、Ｉ Ｘ １０” ｃ ｍ−”）、ｐＡ Ｑ Ｏ，３
７Ｇ ａ ｏ、ｓｓ Ａ Ｓクラッド層２’（ＬＸｌｏ
”ａｍ−” 〜５μｍ）ＡＱＧａＡｓ活性層（波−長
８３０ｎｍ、 〜３μｍ）、ｎ−Ａ Ｑ ＋１．３７
Ｇ ａ ａ、＊ｚ Ａ Ｓクラッド層４（ＩＸＩＯ”
ｃｍ−’ 〜５μｍ）、第２半導体多層反射膜５（ｎ
導伝形、ｌＸｌ０”ｃｍ−”）、ｎ−Ｇ ａ Ａ ｓキ
ャップ層６（ＩＸＩＯ１″ｃｍ−’、１μｍ）を順次積
層した後、実施例１の場合と同様にアイソレーション溝
７．Ｚｎ拡散８を施こし、Ｐａｎ電極９，１０を形成し
てチップ化する。本実施例では光取り出し面は平面型と
したがドーム状に加工しても良い。第１半導体多層反射
膜１１および第２半導体多層反射膜５は、実施例１と同
様に反射波長の異なる複数の反射層の多重化により構成
されており、各反射層の積層順が互いに活性層に対して
対称となる様にした。また、各反射層は実施例１と同様
８種類から成り、組成、ペア数共に同様である。（但し
、第１および第２半導体多層反射膜の反射率を非対称に
しても良い）。
−Ａ Ｑｏ、、７Ｇ ａｏ、、、Ａ ｓクラッド層２
（ＩＸＩＯ”ａｍ−３１０〜５０μｍ）をＭＯＣＶＤ法
により成長した後、第１半導体多層反射膜１１（ｐ導伝
形、Ｉ Ｘ １０” ｃ ｍ−”）、ｐＡ Ｑ Ｏ，３
７Ｇ ａ ｏ、ｓｓ Ａ Ｓクラッド層２’（ＬＸｌｏ
”ａｍ−” 〜５μｍ）ＡＱＧａＡｓ活性層（波−長
８３０ｎｍ、 〜３μｍ）、ｎ−Ａ Ｑ ＋１．３７
Ｇ ａ ａ、＊ｚ Ａ Ｓクラッド層４（ＩＸＩＯ”
ｃｍ−’ 〜５μｍ）、第２半導体多層反射膜５（ｎ
導伝形、ｌＸｌ０”ｃｍ−”）、ｎ−Ｇ ａ Ａ ｓキ
ャップ層６（ＩＸＩＯ１″ｃｍ−’、１μｍ）を順次積
層した後、実施例１の場合と同様にアイソレーション溝
７．Ｚｎ拡散８を施こし、Ｐａｎ電極９，１０を形成し
てチップ化する。本実施例では光取り出し面は平面型と
したがドーム状に加工しても良い。第１半導体多層反射
膜１１および第２半導体多層反射膜５は、実施例１と同
様に反射波長の異なる複数の反射層の多重化により構成
されており、各反射層の積層順が互いに活性層に対して
対称となる様にした。また、各反射層は実施例１と同様
８種類から成り、組成、ペア数共に同様である。（但し
、第１および第２半導体多層反射膜の反射率を非対称に
しても良い）。
以上の様にして得られた面発光型半導体レーザでは、実
施例１同様発振波長と反射波長の整合がとりやすくなっ
たため素子作製が飛躍的に容易になり、従来構造に比べ
約２〜３倍の歩留りで光出力〜５ｍＷの素子が得られた
。
施例１同様発振波長と反射波長の整合がとりやすくなっ
たため素子作製が飛躍的に容易になり、従来構造に比べ
約２〜３倍の歩留りで光出力〜５ｍＷの素子が得られた
。
以上、実施例についてはＡ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ系の素
子について示したが、本発明の効果はＩｎＰ系の素子に
おいても同様である。また、本実施例では反射層の構造
を８種類の反射層を連続して積層したものについて示し
たが、複数の反射層であれば効果は同じである。例えば
、２種類の反射層の重ね合わせでも波長間隔を適当に選
ぶことにより１００〜１２０ｎｍ程度の反射スペクトル
半値幅が得られる。また、本実施例では波長間隔２００
ｎｍの場合について示したが、これに限定されない。
子について示したが、本発明の効果はＩｎＰ系の素子に
おいても同様である。また、本実施例では反射層の構造
を８種類の反射層を連続して積層したものについて示し
たが、複数の反射層であれば効果は同じである。例えば
、２種類の反射層の重ね合わせでも波長間隔を適当に選
ぶことにより１００〜１２０ｎｍ程度の反射スペクトル
半値幅が得られる。また、本実施例では波長間隔２００
ｎｍの場合について示したが、これに限定されない。
更に、高屈折率層と低屈折率層を１ペアずつ厚みを変え
たチャーブト構造としても良く、その場合も厚みの薄い
方を活性層側にする。
たチャーブト構造としても良く、その場合も厚みの薄い
方を活性層側にする。
［発明の効果］
本発明によれば、反射波長の異なる複数の反射層を連続
して積層することにより、反射スペクトルの広帯域化が
図れるので発光波長と反射波長の整合がとりやすくなり
、素子作製が容易になる。
して積層することにより、反射スペクトルの広帯域化が
図れるので発光波長と反射波長の整合がとりやすくなり
、素子作製が容易になる。
また、反射波長が短かい方の反射層を活性層側に配置す
ることにより、短波長側における反射層（高屈折率層）
内での光の吸収を低減でき、更に反射スペクトルの広帯
域化と素子の高出力化が期待できる。
ることにより、短波長側における反射層（高屈折率層）
内での光の吸収を低減でき、更に反射スペクトルの広帯
域化と素子の高出力化が期待できる。
第１図は、本発明の一実施例であるドーム型発光ダイオ
ードの断面図、第２図は、第１図の半導体多層反射膜の
拡大模式図、第３図は、本発明による反射層の反射スペ
クトル例を示すグラフの図、第４図は１本発明の他の実
施例である面発光型半導体レーザの断面図である。 符号の説明 １−−− Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ厚膜基板、２，２’
−ｐ−ＡΩＧａＡｓクラッド層、３・・・活性層、４・
・・ｎ−ＡｆｌＧａＡｓクラッド層、５，１１・・・半
導体多層反射膜、６・・・ｎ −Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ
ｓキャップ層、７・・・アイソレーション溝、８・・・
Ｚｎ拡散、９，１０・・・電極。
ードの断面図、第２図は、第１図の半導体多層反射膜の
拡大模式図、第３図は、本発明による反射層の反射スペ
クトル例を示すグラフの図、第４図は１本発明の他の実
施例である面発光型半導体レーザの断面図である。 符号の説明 １−−− Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ厚膜基板、２，２’
−ｐ−ＡΩＧａＡｓクラッド層、３・・・活性層、４・
・・ｎ−ＡｆｌＧａＡｓクラッド層、５，１１・・・半
導体多層反射膜、６・・・ｎ −Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ
ｓキャップ層、７・・・アイソレーション溝、８・・・
Ｚｎ拡散、９，１０・・・電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に少なくとも第１クラッド層、活性層
、第２クラッド層の半導体層を有し、かつ高屈折率層と
低屈折率層を交互に積層して成る少なくとも１つの半導
体多層反射膜を有する発光素子において、該半導体多層
反射膜が反射波長の異なる複数の反射層により構成され
ていることを特徴とする発光素子。 ２、特許請求範囲１の発光素子において、反射波長の短
かい反射層を活性層側に配置し、活性層から離れる程反
射波長の長い反射層を配置したことを特徴とする発光素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2211715A JPH0496381A (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2211715A JPH0496381A (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0496381A true JPH0496381A (ja) | 1992-03-27 |
Family
ID=16610402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2211715A Pending JPH0496381A (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0496381A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5442203A (en) * | 1993-08-24 | 1995-08-15 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device having AlGaAsP light reflecting layers |
| US6809345B2 (en) | 2002-06-26 | 2004-10-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting device |
| JP2011009524A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子及び発光素子の製造方法 |
-
1990
- 1990-08-13 JP JP2211715A patent/JPH0496381A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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