JPH01200678A - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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JPH01200678A
JPH01200678A JP63024631A JP2463188A JPH01200678A JP H01200678 A JPH01200678 A JP H01200678A JP 63024631 A JP63024631 A JP 63024631A JP 2463188 A JP2463188 A JP 2463188A JP H01200678 A JPH01200678 A JP H01200678A
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JP
Japan
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light
emitting diode
light emitting
layer
gaas
Prior art date
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Pending
Application number
JP63024631A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Kato
加藤 俊宏
Eiichi Shichi
志知 営一
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は面発光型の発光ダイオードに係り、特に、その
光出力を向上させる技術に関するものである。
従来技術 光通信や表示器などに発光ダイオードが多用されている
。かかる発光ダイオードは一般に、半導体基板の上に液
相エピタキシー(LPE;Liquid Phase 
Epitaxy)法などのエピタキシャル成長法により
pn接合を形成したダイオードを用いて作製される。ま
た、このような発光ダイオードの一種に、活性層内で発
生した光をその活性層と略平行に形成された光取出し面
から取り出す面発光型のものがある。
第5図に示されている発光ダイオード10は、ダブルへ
テロ構造の面発光型発光ダイオードの一例であり、p−
GaAs基板12上にはp−An!*、 ssG a 
o、 isA SクラッドIJ14.  p−GaAs
活性層16.n−AZo、zsGao、63ASクラッ
ド層18.およびn”−GaAsコンタクト層20が、
各々2μm、 0.5μm、 2ttm+ 0.1tt
mの膜厚で設けられている。ぞして、上記基板12には
Au−Znのp型オーミック電極22が設けられる一方
、コンタクトN20にはAu−Geのn型オーミック電
極24が設けられ、それ等の電極22.24間に順方向
電流が通電されることにより、活性層16内において光
が発生させられ、その光が活性層16と略平行なコンタ
クト層20の表面すなわち光取出し面26から取り出さ
れる。なお、かかる発光ダイオード10の発光波長λは
8700人である。
発明が解決しようとする課題 ところで、このような面発光型の発光ダイオードにおい
ては、その半導体結晶の屈折率が一般に空気よりも大き
いため、上記活性層内で発生した光が光取出し面から大
気に発射される際に大部分が半導体内に反射され、基板
等により吸収されて光取出し効率、更には発光効率が低
下し、光出力が弱くなるという問題があった。
例えば、上側の発光ダイオード10においては、バンド
ギャップが小さいp−GaAs基板12で殆どの光が吸
収され、光取出し効率が著しく低下してしまうのである
。このため、例えば第6図に示されているように、発光
波長λに対して吸収が少ないバンドギャップの大きな透
明基板、この場合には例えばAJo、+ Gao、q 
As基板28を用クラッド1)8.およびコンタクト層
20を形成する一方、基板28の裏面には金メツキを施
したコバール等の金属ステム30を設けて、基板28を
透過して来た光を反射するようにした発光ダイオード3
2が考えられている。
しかし、この場合には、前記p−Ga As基板12の
上に200.n程度のAgo、、Gas、、Asをエピ
タキシャル成長させて上記AI。、、Ga、。
、A3基板28を形成した後、そのp−GaAs基板1
2を研摩やエツチング等によって除去しなければならな
いとともに、金属ステム30を鏡面仕上げしなければな
らないなど、その製造が面倒であった。引上げ法などで
良質のAjl!GaAsのバルクの単結晶を作製するこ
とは現在のところ技術的に不可能であるため、製造工程
は上記方法に依らざるを得ず、製造コストが大幅に高く
なってしまうのである。
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、製造が容易でしかも優れた光出力
が得られる発光ダイオードを提供することにある。
課題を解決するための手段 かかる目的を達成するため、本発明は、活性層内で発生
した光をその活性層と略平行に形成された光取出し面か
ら取り出す面発光型の発光ダイオードにおいて、前記活
性層を挟んで前記光取出し面と反対側に、光波干渉によ
って前記光を反射する光反射層を設けたことを特徴とす
る。
なお、上記活性層がGaAsである場合には、基板との
格子定数の差が小さいことから前記光反射層としてGa
As/AJ!As超格子層を設けることが望ましい。
作用および発明の効果 このような発光ダイオードにおいては、光取出し面で反
射された光が光反射層において光波干渉により再び反射
され、光取出し面から取り出される。このため、光取出
し面で反射された光が基板等によって吸収されてしまっ
た従来の発光ダイオードに比較して光取出し効率が向上
し、外部発光効率、更には光出力が増大せしめられる。
また、本発明では光波干渉によって光を反射する光反射
層を設けるだけで良いため、透明基板を用いたり金属ス
テムを設けたりする場合に比較してその製造が容易とな
り、優れた光出力の発光ダイオードが安価に提供され得
るようになる。なお、この光反射層は、ブラッグの法則
に従って、反射光が光波干渉により互いに強め合うよう
に形成される。
一方、活性層がGaAs半導体の発光ダイオードに、上
記光反射層としてQ a A s / A I A s
超格子層を設ける場合には、GaAsとAj!Asの格
子定数が略等しいため格子不整合を生じ難く、良質の発
光ダイオードが得られる。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。なお、以下の実施例において前記従来例と共通する
部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
第1図の発光ダイオード40は、前記発光ダイオード1
0におけるp−GaAs基板12とp−A 1! 6.
35G a o、 bsA Sクラッド層14との間に
光反射層42を介在させたものである。この光反射層4
2は光波干渉によって光を反射するもので、第2図に拡
大して示されているように、膜厚が660人のp−Ga
As層44と膜厚が880人のp−AI!As層46と
を交互に積層したGaAs層 A I A s超格子層
にて構成されている。p−caAs層44層上4p−A
j2As層46の層厚6、それ等の界面において反射す
る反射光が互いに強め合うように、発光波長λに基づい
て実験的に設定したものである。なお、この実施例では
p−caAs層44層上4p−A/As層46は40周
期積層されている。・ かかる発光ダイオード40においては、光取出し面26
で反射された光が光反射層42において光波干渉により
再び反射され、光取出し面26から取り出されるため、
その外部発光効率、更には光出力が向上させられる。因
に、本実施例の発光ダイオード40(本発明品)および
前記発光ダイオード10(従来品)を用いて、発光波長
8700人付近における光出力特性、および通電電流に
対する光出力特性を調べたところ、それぞれ第3図およ
び第4図に示す結果が得られた。これ等の図において実
線は発光ダイオード40の結果で一点鎖線は発光ダイオ
ード10の結果であるが、かかる結果から明らかなよう
に、本実施例の発光ダイオード40はその光出力が従来
品に比較して約50%向上している。また、波長に対し
て光出力特性は急峻に変化している。
一方、かかる本実施例の発光ダイオード40の製造に際
しては、チャンバ内に基板12を入れたままで基板12
上に光反射層42を形成した後クラツド1i14.活性
層16.クラッド層18.およびコンタクト層20を順
次エピタキシャル成長させれば良いため、その製造が容
易で発光ダイオード40が安価となる。この発光ダイオ
ード40の製造手段としては、例えば有機金属化学気相
成長(MOCVD;Metal Organic Ch
emical Vapor Deposition)法
や分子線エピタキシー(MBE;Mo1eculer 
Beam t!pitaxy)法、或いは気相エピタキ
シー(VPE;Vapor Phase Epitax
y)法等が好適に用いられ、中でも有機金属化学気相成
長法は精密で且つ均一な薄膜を容易に形成できるため、
良質なQaAs/AβAs超格子層を形成する上で特に
望ましい。
前記光出力特性を調べる実験で用いられた発光ダイオー
ド10および40は、何れもこの有機金属化学気相成長
法で製造したものである。
また、上記光反射層42はG a A s / A I
 A s超格子層にて構成されているため、p−GaA
s基板12やpA l O,3SG a 6. b5A
 3クラッド層14との間で格子不整合を生じることが
なく、良質の発光ダイオード40が得られる。
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。
例えば、前記実施例の発光ダイオード40はGaA S
 / A j! G a A Sダブルへテロ構造を成
しているが、QaP、1nP、InGaAsPなど他の
化合物半導体から成る発光ダイオードや単一ヘテロ構造
の発光ダイオードにも本発明は同様に適用され得る。
また、前記実施例では光反射層42としてGaA s 
/ A I A s超格子層が設けられているが、屈折
率などを考慮して他の半導体から成る光反射層を用いる
ことも可能である。
また、前記実施例におけるp−GaAs層44およびp
−AlAslAs層膜6は、あくまでも実験的に設定し
たもので必ずしも最良のものではなく、適宜変更するこ
とができる。その積層数についても適宜変更できること
は勿論であり、1層ずつ設けるだけでも光出力向上の効
果は得られる。
また、前記実施例の発光ダイオード40は基板12上に
光反射層4・2が設けられているが、クラッド層18上
に光反射層を設けるとともに基板12を研摩やエラ升ン
グ等によって除去し、第1図(ごおけるクラッド層14
の下側の面から光を取り出すようにすることも可能であ
る。
その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である発光ダイオードの構造
図である。第2図は第1図の発光ダイオードの光反射層
を拡大して示す図である。第3図は第1図の発光ダイオ
ードの波長に対する光出力特性を従来の発光ダイオード
との比較において示す図である。第4図は第1図の発光
ダイオードの通電電流に対する光出力特性を従来の発光
ダイオードとの比較において示す図である。第5図およ
び第6図はそれぞれ従来の発光ダイオードの一例を説明
する構造図である。 16:p−GaAs−活性層 26:光取出し面   40:発光ダイオード42:光
反射層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)活性層内で発生した光を該活性層と略平行に形成
    された光取出し面から取り出す面発光型の発光ダイオー
    ドにおいて、 前記活性層を挟んで前記光取出し面と反対側に、光波干
    渉によって前記光を反射する光反射層を設けたことを特
    徴とする発光ダイオード。
  2. (2)前記活性層はGaAsであり、前記光反射層はG
    aAs/AlAs超格子層である請求項1に記載の発光
    ダイオード。
JP63024631A 1988-02-04 1988-02-04 発光ダイオード Pending JPH01200678A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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