JPH02266575A - 半導体光ダイオード - 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１ 本発明は、インコヒーレントな光が外部に放射して得ら
れる半導体発光ダイオードに関する。 【従来の技術】 従来、第８図〜第１０図を伴って次に述べる半導体発光
ダイオードが提案されている。 すなわち、例えばｎ型を有する半導体結晶基板１と、そ
の半導体結晶基板１上にそれと接して形成され且つ半導
体結晶基板１と同じｎ型を有する半導体結晶層２と、そ
の半導体結晶層２上にそれと接して形成され且つ半導体
結晶層２に比し狭いエネルギバンドギャップと高い屈折
率とを有する半導体結晶１１３と、半導体結晶層３上に
それと接して形成され且つ半導体結晶層２に比し広いエ
ネルギバンドギャップと低い屈折率とを有するとともに
、半導体結晶層７とは逆のｐ型を有する半導体結晶層４
と、半導体結晶１！４上にそれと接して形成され且つ半
導体結晶層４と同じｐ型を有する半導体結晶層５とを有
する半導体積層体１０を有する。 この場合、半導体積層体１０は、とくに第１０図に示す
ように、半導体積層体１０の長手方向（第９図において
、紙面と平行な方向、第１０図において、紙面と垂直方
向）と直交する面上の断面でみて、半導体結晶層２また
は半導体結晶基板１から立上っている（図においては、
半導体結晶ＪＩ２から立上っている）メサ状の形状を有
し、また、そのメサの左右両側面上に、半導体結晶層２
または半導体結晶基板１（ｌ！１において、半導体結晶
１ｌ１２及び３と半導体結晶層４の下半部とに接してそ
れぞれ形成され且つｐ型を有するとともに例えばＩｎＰ
でなる半導体結晶層６Ｌ及び６Ｒをそれぞれ有するとと
もに、それら半導体結晶層６Ｌ及び６Ｒ上において、半
導体結晶ＷＪ４の上半部と半導体結晶層５とに接してそ
れぞれ形成され且つｎ型を有するとともに例えばＩｎＰ
でなる半導体結晶層７Ｌ及び７Ｒをそれぞれ有する。 また、半導体積層体１０は、その長手方向の一端側にお
いて、半導体積層体１０の厚さ方向に垂直に延長してい
る端面を、光放射端面１１として有し、一方、その光放
射端面１１上に、反射防止膜１２が付されている。 さらに、半導体積層体１０は、その長手方向の光放射端
面１１１１とは反対側の他端側において、半導体結晶層
５．４及び３の端面を、半導体積層体１０の厚さ方向の
垂直面に対して斜めに延長している傾斜面１４上に在ら
しめている。 また、上述した半導体８ｉｌｉ１体１０において、その
半導体結晶基板１が、（１００）面でなる主面を有し、
且つ例えばＩｎＰでなる。 さらに、半導体結晶層２．３．４及び５が、そのような
半導体結晶基板１の主面上に、ともに液相エピタキシャ
ル成長法、気相エピタキシャル成長法、分子線ビームエ
ピタキシャル成長法などによって形成され、そして、半
導体結晶Ｈ２が、例えばＩｎＰでなる。 また、半導体結晶層３が、ｎ型不純物及びｎ型不純物の
いずれも意図的に導入させていないか導入させていると
しても半導体結晶層２及び４に比し格段的に低い濃度で
しか導入させていない例えばＩ　ｎＧａＡＳＰ系でなる
。 さらに、半導体結晶層４が、例えばＩｎＰでなる。 また、半導体層５が、ｎ型不純物を半導体結晶層４に比
し高い濃度で導入している例えば１ｎＧａＡｓＰ系でな
る。 さらに、上述した半導体積層体１０の一方の主面１０ａ
上、従って半導体結晶層５の上面上に、半導体積層体１
０の長手方向の光放射端面１１側において、半導体結晶
層７Ｌ及び７Ｒ上にも延長している電極層１５が、オー
ミックに付されて配されている。 また、上述した半導体＆ｆ体１０の上述した主面１０ａ
と対向している他方の主面１０ｂ上、従って半導体結晶
基板１の半導体結晶層２側とは反対側の面上に、他の電
極層１６が、半導体積層体１０の主面１０ａ上の電極層
１５と対向してオーミックに付されて配されている。こ
の場合、電極層１６は、図示のように、主面１０ａ上の
Ｎ極層１５と対向していない領域上に延長していてもよ
い。 以上が、従来提案されている半導体発光ダイオードの構
成である。 このような構成を有する半導体発光ダイオードによれば
、電極層１５及び１６間に、電極層１５側を正とする所
要の電源（図示せず）を接続すれば、その電源からの電
流が、半導体積層体１０の半導体結晶基板１、及び半導
体結晶層２．３．４及び５に、それらとは逆の順に、電
極層１５及び１６を通じて流れる。 しかしながら、電源からの電流は、電極層１５が、半導
体積層体１０の半導体結晶層７Ｌ及び７Ｒ上に延長して
いても、この場合の電源が、半導体結晶１１７Ｌ及び６
Ｌ間、及び７Ｒ及び６Ｒ間のｐｎ接合に対して逆バイア
スを与える極性を有しているので、それら半導体結晶層
７Ｌ及び６Ｌ、及び７Ｒ及び６Ｒに、半導体結晶層３を
側路して流れない。 従って、電源からの電流が、半導体積層体１０の半導体
結晶層３に、狭窄して流れる。 また、このように、半導体積層体１０の半導体結晶層３
に狭窄して流れる電流は、主として、電極層１５及び１
６が相対向している領域３ａに流れる。 このため、主として、半導体結晶層３の領域３ａの各部
において、半導体結晶層３を構成しているＩｎＧａＡｓ
Ｐ系のエネルギバンドギャップＥｇ８に応じた波長λ８
を中心とする例えば１．５μｍ波長帯の帯域を有する光
Ｌａが発生する。そして、それら光Ｌａの一部が、領域
３ａを、半導体結晶層２及び４によって閉じ込められて
光放射端面１１側に伝播し、光し、の他部が、半導体結
晶層３の電極層１５及び１６が相対向していない領域３
ｂを、同様に、半導体結晶層２及び４によって閉じ込め
られて傾斜面１４側に伝播する。 そして、このように、半導体結晶層３の領域３ａを光放
射端面１１側に伝播する光り、の−部は、その光放射端
面１１上に反射防止膜１２が形成されているので、その
光放射端面１１上で反射することなしに、反射防止膜１
２を通って外部に放射する。 また、上述したように、半導体結晶層３の領域３ｂを、
傾斜面１４側に伝播する光Ｌａの他部は、その伝播過程
で、領域３ｂにおいて吸収されながら、傾斜面１４に到
達し、そして、その傾斜面１４において反射し、その反
射光は、半導体結晶層３の領域３ｂ内にほとんど再入射
しない。 以上のことから、第８図〜第１０図に示す従来の半導体
発光ダイオードによれば、半導体積層体１０の半導体結
晶層３をその全領域に亘って構成しているＩｎＧａＡＳ
Ｐ系のエネルギバンドギャップＥａａに対応した波長λ
ａを中心とする帯域を有する光り、が、インコヒーレン
トな光りとして、光放射端面１１から、反射防止膜１２
を通じて、外部に放射して得られる。 また、この場合、半導体積層体１０には、電源からの電
流が、継続して流れ、従って、電源からの電流が、半導
体結晶層３の領域３ａに継続して注入されているので、
光放射端面１１から外部に放射して得られるインコヒー
レントな光りが、半導体積層体１０の半導体結晶層３の
領域３ａに流れる電流の値に応じて、比較的高い輝度で
得られる。 さらに、光放射端面１１から外部に放射して得られるイ
ンコヒーレントな光りが、光放射端面１１上における半
導体結晶層３の端面という局部的な領域から外部に放射
される光であるので、光放射端面１１から外部に放射し
て得られるインコヒーレントな光りが、半導体結晶層３
の厚さに応じて、比較的狭い放射角で放射される。 従って、第８図〜第１０図に示す半導体装置ダイオード
によれば、インコヒーレントな光りが、比較的高い輝度
で且つ比較的狭い放射角で、外部に放射して得られる。 （発明が解決しようとする課題１ しかしながら、第８図〜第１０図に示す従来の半導体発
光ダイオードの場合、半導体積層体１０ｋｍおける半導
体結晶層３が、電極層１５及び１６が相対向している領
域３ａ及び電極層１５及び１６が相対向していない領域
３ｂを含めた全領域において、各部−様な組成を有する
ＩｎＧａＡＳＰ系のエネルギバンドギャップＥ。８を有
する１つの領域のみを有する、という構成を有している
ため、充放ｔＰＪ　０２面１１から、外部に放射して得
られるれるインコヒーレントな光りが、上述したように
、この場合の半導体結晶層３をその全領域に亘って構成
しているＩｎＧａＡｓＰ系のエネルギバンドギャップＥ
ｇ８に対応した波長λ、を中心とする帯域を有するが、
その帯域幅Ｗλ８が、比較的狭い。 例えば、半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相対向
している領域３ａが、その領域３ａにおいて発生する光
Ｌ　の中心波長λ８が１゜５０μｍの波長で（ｑられる
ような、エネルギバンドギャップＥｇ８を有するＩｎＧ
ａＡｓＰ系の組成を有する場合、帯域幅”Ｆａが、外部
に放射して得られるインコヒーレントな光りの波長に対
する輝度特性上の半値幅でみて、５００人程度しか有し
ていない。 このため、第８図〜第１０図に示す従来の半導体発光ダ
イオードの場合、外部に放射して得られるインコヒーレ
ントな光りが、その帯域幅Ｗλ８と比例関係にあ°るイ
ンコヒーレント度をして、比較的低い値でしか得られな
い、という欠点を有していた。 よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な半導体
発光ダイオードを提案せんとするものである。

【課題を解決するための手段Ｊ 本発明による半導体発光ダイオードは、第８図〜第１０
図で上述した従来の半導体発光ダイオードの場合と同様
に、 （イ）■第１の導電型を有する半導体結晶基板と、■そ
の半導体結晶基板上に形成され且つ第１の導電型を有す
る第１の半導体結晶層と、■その第１の半導体結晶層上
にそれと接して形成され且つ上記第１の半導体結晶層に
比し狭いエネルギバンドギャップと高い屈折率とを有す
る第２の半導体結晶層と、■その第２の半導体結晶層上
にそれと接して形成され且つ上記第２の半導体結晶層に
比し広いエネルギバンドギャップと低い屈折率とを有す
るとともに、第１の導電型とは逆の第２の導電型を有す
る第３の半導体結晶層とを有する半導体積層体を有し、
そして、 （ロ）その半導体積層体の相対向する第１及び第２の主
面上に、第１及び第２の電極層゛が相対向してそれぞれ
配され、また、 （ハ）上記半導体８Ｉ層体の長手方向の一端面を光放射
端面としている という構成を有する。 しかしながら、本発明による半導体発光ダイオードは、
このような構成を有する半導体発光ダイオードにおいて
、 （ニ）上記第２の半導体結晶層が、上記第１及び第２の
電極層が相対向している領域において、上記半導体積層
体の上記光放射端面側から上記半導体積層体の長手方向
に順次連接してとった複数ｎ個の第１、第２・・・・・
・・・・第ｎの領域部を有し、そして、 （ホ）上記第２の半導体結晶層の上記第１、第２・・・
・・・・・・第ｎの領域部が、超格子層が混晶化されて
いる第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域で
それぞれなり、また、 （へ）それら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶
化領域が、それらの順に順次小さな第１、第２・・・・
・・・・・第ｎの混晶化度（ただし、第ｎの混晶化度が
実質的に零である場合も含む）を有する。 なお、この場合、上述した第１の電極層が、上述した第
２の半導体結晶層の第１、第２・・・・・・・・・第ｎ
の領域部とそれぞれ対向して且つ互に分離している第１
、第２・・・・・・・・・第ｎの電極層部を有するのを
可とする。 【作用・効果】 本発明による半導体発光ダイオードによれば、第８図〜
第１０図で上述した従来の半導体発光ダイオードの場合
と同様に、第１及び第２の電極層間に所要の電源を接続
し、その電源からの電流を、半導体積層体に流せば、そ
の半導体積層体の第２の半導体結晶層の第１及び第２の
電極層が相対向している領域にお（プる第１、第２・・
・・・・・・・第ｎの領域部において、それら第１、第
２・・・・・・・・・第ｎの領域部のエネルギバンドギ
ャップに応じた波長をそれぞれ中心とする帯域を有する
光がそれぞれ発生する。 この場合、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部
が、それらの順に順次小さな第１、第２・・・・・・・
・・第ｎの混晶化度を有する、超格子層が混晶化されて
いる第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域で
それぞれなるので、第１、第２・・・・・・・・・第ｎ
の領域部が、それらの順に順次小さな第１、第２・・・
・・・・・・第ｎのエネルギバンドギャップを有してい
る。 このため、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部
でそれぞれ発生した光が、第２の半導体結晶層の第１及
び第２の電極層が相対向している領域を、その領域にお
いてほとんど吸収されずに、第１及び第２の半導体結晶
層によって閉じ込められて光放射端面側に伝播する。 従って、本発明による半導体発光ダイオードの場合、上
述した第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部でそ
れぞれ発生する光に基ずくが、第８図〜第１０図で上述
した従来の半導体発光ダイオードの場合と同様に、イン
コヒーレントな光が、光放射端面から、外部に放射して
得られる。 また、この場合、半導体積層体には、第８図〜第１０図
で上述した従来の半導体発光ダイオードの場合と同様に
、電源からの電流が継続して流れ、従って、電源からの
電流が、半導体積層体の第２の半導体結晶層の第１及び
第２の電極層が相対向している領域に継続して注入され
ているので、光放射端面から外部に放射されるインコヒ
ーレントな光が、第８図〜第１０図で上述した従来の半
導体発光ダイオードの場合と同様に、第２の半導体結晶
層の第１及び第２の電極層が相対向している領域に流れ
る電流に応じて、比較的高い輝度で得られる。 また、光放射端面から外部に放射して得られるインコヒ
ーレントな光が、第８図〜第１０図で上述した従来の半
導体発光ダイオードの場合と同様に、光放射端面上にお
ける第２の半導体結晶層の端面という局部的な領域から
外部に放射される光であるので、光放射端面から外部に
放射して得られるインコヒーレントな光が、第８図〜第
１０図で上述した従来の半導体発光ダイオードの場合と
同様に、第２の半導体結晶層の厚さに応じて、比較的狭
い放射角で放射される。 従って、本発明による半導体発光ダイオードの場合も、
第８図〜第１０図で上述した従来の半導体発光ダイオー
ドの場合と同様に、インコヒーレントな光が、比較的高
い輝度で且つ比較的狭い放射角で得られる。 しかしながら、本発明による半導体発光ダイオードの場
合、第２の半導体結晶層の第１及び第２の電極層が相対
向している領域が、上述したように、それらの順に順次
小さな第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化度を
それぞれ有する、超格子層がＵ晶化されている第１、第
２・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域でそれぞれなる
ので、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの＃４域部が
、それらの順に順次小さな第１、第２・・・・・・・・
・第ｎのエネルギバンドギャップを有している。このた
め、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部におい
て、それらの第１、第２・・・・・・・・・第ｎのエネ
ルギバンドギャップにそれぞれ応じた波長を中心とする
帯域を有する光をそれぞれ発生し、そして、それら光が
、充放ＯＡ’Ｍ面から、外部に、インコヒーレントな光
として放射する。 このため、第１、第２・・・・・・・・・第ｎのｆＲ域
部でそれぞれなる第１、第２・・・・・・・・・第ｎの
混晶化領域の混晶化度を、それら第１、第２・・・・・
・・・・第ｎの混晶化領域のそれぞれの第１、第２・・
・・・・・・・第ｎのエネルギバンドギャップをして、
第１及び第２の領域部でそれぞれ発生する光の帯域、第
２及び第３の領域部でそれぞれ発生する光の帯域、・・
・・・・・・・第（ｎ−１）及び第ｎの領域部でそれぞ
れ発生する光の帯域がそれぞれ互に一部重複して得られ
る範囲で、第１及び第２のエネルギバンドギャップ間、
第２及び第３のエネルギバンドギャップ間、・・・・・
・・・・第（ｎ−１）及び第ｎのエネルギバンドギャッ
プ間にそれぞれ大きな差が得られる値になるような値に
予め選定しておけば、光放射端面から外部に放射して得
られるインコヒーレントな光が、第８図〜第１０図で上
述した従来の半導体発光ダイオードの場合に比し格段的
に広い帯域幅を有する１つの帯域を有して得られる。 従って、本発明による半導体発光ダイオードによれば、
光放射端面から外部に放射して得られるインコヒーレン
ｉ−な光が、そのインコヒーレント度をして、第８図〜
第１０図で上述した従来の半導体発光ダイオードの場合
に比し格段的に高い値で得られる。 また、本発明による半導体発光ダイオードによれば、第
２の半導体結晶層の第１、第２・・・・・・・・・第ｎ
の領域部を構成している第１、第２・・・・・・・・・
第ｎの混晶化領域を、超格子層から、それに対する混晶
化処理によって、容易に形成することができるので、半
導体発光ダイオードを寵価容易に提供することができる
。

【実施例１】 次に、第１図〜第３図を伴って本発明による半導体発光
ダイオードの第１の実施例を述べよう。 第１図〜第３図において、第８図〜第１０図との対応部
分には同一符号を付し、詳細説明を省略する。 第１図〜第３図に示す本発明によ半導体発光ダイオード
は、次の事項を除いて、第８図〜第１０図で上述した従
来の半導体発光ダイオードと同様の構成を有する。 すなわち、半導体積層体１０の半導体結晶層Ｉ層３が、
電極層１５及び１６が相対向している領域３ａ及び電極
層１５及び１６が相対向していない！１［３ｂを含めた
全領域において、各部−様な組成を有するＩｎＧａＡｓ
Ｐ系のエネルギバンドギャップＥｇ８を有する１つの領
域のみを有するという構成を有している第８図〜第１０
図の場合に代え、電極Ｂ１５及び１６が相対向している
ｆ１４ｊｉＡ３ａにおいて、半導体積層体１０の光放射
端面１１から半導体ｈｉ層体１０の長手方向に順次連接
してとった複数ｎ個の第１、第２・・・・・・・・・第
ｎの領域部Ｍ１、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍｏを有する
。 そして、それら第１、Ｍ２・・・・・・・・・第ｎの領
域部Ｍ、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍ、が、例えば、１０
０人の厚さを有する例えばＩｎＰでなる半導体結晶層と
同じ＜　１０ＯＡの厚さを有する例えばＩｎＧａＡｓで
なる半導体結晶層とが順次交互に５回繰返し積層されて
いる超格子層が混晶化されでいる第１、第２・・・・・
・・・・第ｎの混晶化領域でそれぞれなり、そして、そ
れら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域の
混晶化度をそれぞれ第１、第２・・・・・・・・・第ｎ
の混晶化度Ｄ　１Ｄ２・・・・・・・・・Ｄ。とすると
き、それら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化
度り７、Ｄ２・・・・・・・・・Ｄ、がそれらの順に順
次小さな値を有し、従って、Ｄ　＞Ｄ２〉・・・・・・
・・・〉Ｄｎの関係を有する。 ただし、この場合、第ｎの領域部でなる第ｎの混晶化領
域の第ｎの混晶化度は零の値を有していてもよいが、第
１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部Ｍ　％Ｍ２・
・・・・・・・・Ｍｎでそれぞれなる第１、第２・・・
・・・・・・第ｎの混晶化領域の第１、第２・・・・・
・・・・第ｎの混晶化度Ｄ１、Ｄ２・・・・・・・・・
Ｄｎは、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部Ｍ
、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍｎにおいて、後述するよう
に、第１、第２・・・・・・・・・第ｎのエネルギバン
ドギャップＥｇ１、Ｅ、２・・・・・・・・・Ｅ　ｇｎ
　（この場合、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混
晶化度ＤＩ　、Ｄ２・・・・・・・・・［）ｎが、［］
１　＞［）２〉・・・・・・・・・〉Ｄｏの関係を有す
るので、Ｅｇｌ〉Ｅｇ２〉・・・・・・・・・＞Ｅ、。 の関係を有する。）にそれぞれ応じた波長λ　、λ２・
・・・・・・・・λ。（この場合、λ１〈λ２〈・・・
・・・・・・〈λ０の関係を有する）を中心とする帯域
を有する光Ｌ１、Ｌ２・・・・・・・・・Ｌｏを発生す
るところから、第１及び第２の領域部Ｍ１及びＭ２でそ
れぞれ発生ずる光Ｌ１及びＬ２の帯域、第２及び第３の
領域部Ｍ２及びＭ３でそれぞれ発生する光Ｌ２及びＬ３
の帯域・・・・・・・・・第（ｎ−１）及び第ｎの領域
部Ｍ（。−１）及びＭ　でそれぞれ発生する光Ｌ（。−
１）及びＬｏ 。の帯域がそれぞれ実効的に一部重複して得られる値に
選ばれている。 また、半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相対向し
ていない領域３ｂが、電極層１５及び１６が相対向して
いる領域３ａにおける光放射端面１１よりも最も離れて
いる第ｎのｇＡ域部Ｍ　の第ｎのエネルギバンドギャッ
プＥ９゜と同じか第ｎのエネルギバンドギャップＥｇ。 よりも小さなエネルギバンドギャップＥ（Ｉｂを有する
。 なお、図においては、領域３ｂにおける第ｎの領域部Ｍ
。でなる第ｎの混晶化領域の第ｎの混晶化度り。が零で
ないとして、領域３ｂが上述した超格子層が混晶化され
ていない領域で示され、従って、この場合、領域３ｂの
エネルギバンドギャップＥｇｂが、領域３ａにおける第
ｎの領域部Ｍ　のエネルギバンドギャップＥｇ。よりも
小さな値を有している場合が示されている。 以上が、本発明による半導体発光ダイオードの第１の実
施例の構成である。 このような構成を有する本発明による半導体発光ダイオ
ードによれば、上述した事項を除いて、第８図〜第１０
図で上述した従来の半導体発光ダイオードと同様の構成
を有するので、詳細説明は省略するが、第８図〜第１０
図で上述した一従来の半導体発光ダイオードの場合と同
様に、電極層１５及び１６間に所要の電源（図示せず）
を接続し、その電源からの電流を、半導体積層体１０に
流せば、第８図〜第１０図で上述した従来の半導体発光
ダイオードの場合に準じて、半導体積層体１０の半導体
結晶層３の電極層１５及び１６が相対向している領域３
ａにおける第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部
Ｍ、、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍｏにおいて、それら第
１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部Ｍ１、Ｍ２・
・・・・・・・・ＭｏのエネルギバンドギャップＥＥ　
　・・・・・・・・・Ｅｏ。に応じｇｌ・　　ｇま た波長λ　、λ２・・・・・・・・・λ。をそれぞれ中
心とする帯域を有する光Ｌ　、Ｌ２・・・・・・・・・
Ｌｏがそれぞれ発生する。 この場合、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部
Ｍ１、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍｏが、それらの順に順
次小さな第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化度
Ｄ　　、Ｄ・・・・・・・・・Ｄ　をそれぞれ有する、
超格子層が混晶化されている第１、第２・・・・・・・
・・第ｎの混晶化領域でそれぞれなるので、第１、第２
・・・・・・・・・第ｎの領域部Ｍ　　１Ｍ２・・・・
・・・・・Ｍｏの第１、第２・・・・・・・・・第ｎの
エネルギバンドギャップＥｇ１、Ｅｇ２・・・・・・・
・・Ｅｇ。がそれらの順に小さな値を有している。 このため、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部
Ｍ１、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍｎでそれぞれ発生した
光Ｌ１、Ｌ２・・・・・・・・・Ｌｏが、半導体結晶層
３の電極層１５及び１６が相対向している領域３ａを、
その領域３ａにおいてほとんど吸収されずに、半導体結
晶層２及び４によって閉じ込められて光放射端面１１側
に伝播する。 従って、第１図〜第３図に示す本発明による半導体発光
ダイオードの場合、上述した光Ｌ１、Ｌ２・・・・・・
・・・Ｌ、に基ずくが、第８図〜第１０図で上述した従
来の半導体発光ダイオードの場合と同様に、インコヒー
レントな光りが、光放射端面１１から、外部に放射して
得られる。 また、この場合、半導体積層体１０には、第８図〜第１
０図で上述した従来の半導体発光ダイオードの場合と同
様に、電源からの電流が継続して流れ、従って、電源か
らの電流が、半導体積層体１０の半導体結晶Ｆ！Ｊ３の
電極層１５及び１６が相対向している領域３ａに継続し
て注入されているので、光放射端面１１から外部に放射
されるインコヒーレントな光りが、第８図〜第１０図で
上述した従来の半導体発光ダイオードの場合と同様に、
半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相対向している
領Ｍ３ａに流れる電流に応じて、比較的高い輝度で得ら
れる。 また、光放射端面１１から外部に放射して（ｑられるイ
ンコヒーレントな光りが、第８図〜第１０図で上述した
従来の半導体発光ダイオードの場合と同様に、充放ＯＡ
端面１１上における半導体結晶層３の端面という局部的
な領域から外部に放射される光であるので、光放射端面
１１から外部に放射して得られるインコヒーレントな光
りが、第８図〜第１０図で上述した従来の半導体発光ダ
イオードの場合と同様に、半導体結晶層の厚さに応じて
、比較的狭い放射角で放射される。 従って、第１図〜第３図に示す本発明による半導体発光
ダイオードの場合も、第８図〜第１０図で上述した従来
の半導体発光ダイオードの場合と同様に、インコヒーレ
ントな光りが、比較的高い輝度で且つ比較的狭い放射角
で得られる。 しかしながら、第１図〜第３図に示す本発明による半導
体発光ダイオードの場合、半導体結晶層３の電極層１５
及び１６が相対向している領Ｍ３ａが、上述したように
、それらの順に順次小さな第１、第２・・・・・・・・
・第ｎの混晶化曵Ｄ１Ｄ２・・・・・・・・・Ｄｏをそ
れぞれ有する、超格子層が混晶化されている第１、第２
・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域でそれぞれなるの
で、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部Ｍ１、
第２・・・・・・・・・Ｍｏの第１、第２・・・・・・
・・・第ｎのエネルギバンドギャップＥｇ１、Ｅｇ２・
・・・・・・・・Ｅｇ。がそれらの順に小さな値を有し
ている。 このため、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部
Ｍ１、第２・・・・・・・・・Ｍ、において、それらの
第１、第２・・・・・・・・・第ｎのエネルギバンドギ
ャップＥ、１、Ｅ　　・・・・・・・・・Ｅ　にそれぞ
れ応じた波長λ１、ｇ２ゝ　　　　　　　ｇｎ λ２・・・・・・・・・λ、を中心とする帯域を有する
光Ｌ１　　　’２・・・・・・・・・Ｌｏをそれぞれ発
生し、そして、それら光Ｌ１、Ｌ２・・・・・・・・・
ｌ−ｎが、光放射端面１１から、外部に、インコヒーレ
ントな光りとして放射する。 このため、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部
Ｍ１、第２・・・・・・・・・Ｍｏでそれぞれなる第１
、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化度を、それら第
１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域のそれぞ
れの第１、第２・・・・・・・・・第ｎのエネルギバン
ドギャップＥｇ１、Ｅｇ２、・・・・・・・・・Ｅ　を
して、第１及び第２の領域部ｎ Ｍ　及び第２でそれぞれ発生する光Ｌ１及びＬ２の帯域
、第２及び第３の領域部Ｍ２及び第３でそれぞれ発生す
る光Ｌ２及びＬ３の帯域、・・・・・・・・・第（ｎ−
１）及び第ｎの領域部Ｍ（。−１）及びＭ　でそれぞれ
発生する光’　（ｎ−１）及びＬｎの帯域がそれぞれ互
に一部重複して得られる範囲で、第１及び第２のエネル
ギバンドギャップＥ　及びＥ　間、第２及び第３のエネ
ルギパン１ｇ２ ドギャップＥｇ２及び１ｇ３間、・・・・・・・・・第
（ｎ−１）及び第ｎのエネルギバンドギャップＥｏ（ｎ
−１）及びＥ　間にそれぞれ大きな差が得られる値にな
ｇｎ るような値に予め選定しておけば、光放射端面１１から
外部に放射して得られるインコヒーレントな光りが、第
８図〜第１０図で上述した従来の半導体発光ダイオード
の場合に比し格段的に広い帯域幅ＷＨを有する１つの帯
域を有して得られる。 例えば、半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相対向
している領１１！３ａが、第１〜第ｎの領域部Ｍ１〜Ｍ
ｏのｎを２として、第１及び第２　（＝ｎ＞の領域部Ｍ
１及び第２（＝ｎ）のみを有し、そして、この場合の第
１の領域部Ｍ１が、その第１の領域部Ｍ１において発生
する光し。 が中心波長λ１をして第８図〜第１０図で上述した従来
の半導体発光ダイオードの場合の領域３ａについて上述
した中心波長λ８と同じ１゜５０μｍの波長で得られる
ようなエネルギバンドギャップＥｇ１を有する第１の混
晶化度で上述した積層体が混晶化され、また、この場合
の第２　（＝ｎ）の領域部Ｍ　　　が、その第２の２　
（＝ｎ） （＝ｎ＞の領域部Ｍ　　　において発生ずる光２（＝ｎ
） Ｌ２（＝ｎ）が中心波長をして１．５５μｍの波長で得
られるエネルギバンドギャップＥｇ２（ヨ、。）を有す
るような第２（＝ｎ）の混晶化度で上述した積層体が混
晶化されている場合、帯域幅Ｗ８が、第４図のインコヒ
ーレントな光りの波長（μｍ）に対する輝度（任意スケ
ール）特性で示すように、半値幅でみて、１０００人程
瓜という、第８図〜第１０図で上述した従来の半導体発
光ダイオードの場合（５００人）の約２倍の値で得られ
た。 従って、第１図〜第３図に示す本発明による半導体発光
ダイオードによれば、充放ｒＡ端面１１がら外部に放射
して得られるインコヒーレントな光りが、その帯域幅と
比例しているインコヒーレント度をして、第８図〜第１
０図で上述した従来の半導体発光ダイオードの場合に比
し格段的に高い値で得られる。 また、第１図〜第３図に示す本発明による半導体発光ダ
イオードの場合、半導体結晶層３の電極層１５及び１６
が相対向している領域３ａにおける第ｉの領域部Ｍｉ　
　（ただしｉ−１，２・・・・・・・・・ｎ）で第ｉの
領域部Ｍ１のエネルギバンドギャップＥ　・に応じた波
長λｉを中心とする帯域を有して発生する光り、の一部
は、上述したように、第（＋＋１）〜第１の領域部Ｍ（
ｉ−１）〜Ｍ１を通って光放射端面１１側に伝播するが
、この場合、第（ｉ−１）〜第１の領域部Ｍ（ｉ−１）
〜Ｍ１のエネルギバンドギャップＥａ（ｉ−１）〜Ｅｇ
１が、第ｉの領域部Ｍ、のエネルギパンドギャップＥｇ
１に比し広いので、その光り、の一部が、第（ｉ−１）
〜第１の領域部Ｍ（ｉ−１）〜Ｍ１を通って、効率よく
、光放射端面１１側に伝播する。また、光り、の他部は
、第８図〜第１０図に示す半導体発光ダイオードの場合
で前述したのに準じて、第（＋＋１）〜第ｎの領域部Ｍ
１を通り、次で半導体結晶層３の電極層１５及び１６が
相対向していない領域３ｂに伝播せんとするが、この場
合、第（＋＋１）〜第ｎの領域部Ｍ・のエネルギバンド
ギャップＥｇ（＋１）〜Ｅｇ。及び領域３ａのエネルギ
バンドギャップＥｇｂが、第１の領域部Ｍｉのエネルギ
バンドギャップＥ、１に比し狭い（ただし、ｉ−ｎの場
合、領域３ｂのエネルギバンドギャップＥｇｂが、この
場合用ｎの領域部Ｍ。のエネルギバンドギャップＥ９゜
と等しい場合がある）ので、その光Ｌ・の他部が第（＋
＋１）の領域部Ｍ（ｉ＋１）〜Ｍｏ及び領域３ｂにおい
て効果的に吸収される。 従って、光放射端面１１から外部に放射して得られるイ
ンコヒーレントな光りが、反射の影響なしに効率良く得
られる。 なお、第１図〜第３図に示す本発明による半導体発光ダ
イオードの場合、半導体結晶層３の領域３ａを伝播する
光が、第１及び第２の領域部Ｍ　及びＭ２間、第２及び
第３の領域部Ｍ２及びＭ３間・・・・・・・・・第（ｎ
−１）及び第ｎの領域部Ｍ（。−１）及びＭ。間の境界
で反射することが考えられるが、第１、第２・・・・・
・・・・第ｎの領域部Ｍ１、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍ
ｏの第１、第２・・・・・・・・・第ｎのエネルギバン
ドギャップＥＥ　　・・・・・・・・・Ｅ１１ｇ２ ｇｎが、前述した値を有していれば、第１及び第２の領
域部Ｍ１及びＭ２間、第２及び第３の領域部Ｍ２及びＭ
３間・・・・・・・・・第（ｎ−１）及び第ｎの領域部
Ｍ（。−１）及びＭ。間にそれぞれ小さな屈折率差しか
有していないので、第１及び第２の領域部Ｍ　及びＭ２
間、第２及び第３の領域部Ｍ２及びＭ３間・・・・・・
・・・第（ｎ−１）及び第ｎの領域部Ｍ（。−１）及び
Ｍ。間の境界での反射は、実際上問題になら゛ない。

【実施例２】 次に、第５図〜第７図を伴って本発明による半導体発光
ダイオードの第２の実施例を述べよう。 第５図〜第７図において、第１図〜第３図との対応部分
には同一符号を付し、詳細説明を省略する。 第５図〜第７図に示す本発明による半導体発光ダイオー
ドは、次の事項を除いて、第１図〜第３図で上述した本
発明による半導体発光ダイオードと同様の構成を有する
。 すなわち、電極層１５が、半導体積層体１０の半導体結
晶層３の領域３ａが有している第１、第２・・・・・・
・・・第ｎの領域部Ｍ１、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍ。 に対して共通な電極層を有している、という構成を有し
ている第１図〜第３図の場合に代え、第１、第２・・・
・・・・・・第ｎの領域部Ｍ１、Ｍ２・・・・・・・・
・Ｍｏとそれぞれ対向し且つ互に分離している第１、第
２・・・・・・・・・第ｎの電極層部Ｅ　、Ｅ２・・・
・・・・・・Ｅｏを有している。 以上が、本発明による半導体発光ダイオードの９１Ｓｉ
の実施例の構成である。 このような構成を有する本発明による半導体発光ダイオ
ードによれば、上述した事項を除いて、第１図〜第３図
で上述した本発明による半導体発光ダイオードと同様の
構成を有し、そして、電極層１５が有する電極層部Ｅ　
１Ｅ２・・・・・・・・・Ｅ　のそれぞれと電極層１２
との間に、第ｎ １〜第３図で上述した本発明による半導体発光ダイオー
ドの場合に準じて、第１、第２・・・・・・・・・第ｎ
の電源をそれぞれ接続すれば、半導体結晶層３の電極層
１５及び１６が相対向している領ｔＪ３ａが有している
第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部Ｍ１、Ｍ２
・・・・・・・・・Ｍｎにおいて、第１図〜第３図で上
ｊボした本発明による半導体発光ダイオードの場合と同
様に、波長λ　、λ　・・・・・・・・・λ　を中心と
した帯域をそれぞれ有する光し１、Ｌ２・・・・・・・
・・Ｌｏが発生するので、詳ｍ説明は省略するが、第１
図〜第３図で上述した本発明による半導体発光ダイオー
ドの場合と同様に、光り、〜Ｌ、に基ずくインコヒーレ
ントな光りが、光放射端面１１から、外部に、高い輝度
を有し且つ狭い放射角で、しかも高いインコヒーレント
度で、放射してｔｑられる。 また、第５図〜第７図に示す本発明による半導体発光ダ
イオードによれば、電極層１５が、半導体結晶層３の領
域３ａの第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部Ｍ
７、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍ３にそれぞれ対向し且つ
互に分離している第１、第２・・・・・・・・・第ｎの
電極層部Ｅ、Ｅ、２・・・・・・・・・Ｅｏを有してい
るので、上述したように、第１、第２・・・・・・・・
・第ｎの電極層部Ｅ１　、Ｅ２・・・・・・・・・Ｅｎ
のそれぞれと電極層１６との間に第１、第２・・・・・
・・・・第ｎの電源をそれぞれ接続することによって、
第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部Ｍ、Ｍ２・
・・・・・・・・Ｍ。 においで、波長λ　、λ２・・・・・・・・・λ、を中
心とした帯域をそれぞれ有する光し、シ、・・・・・・
・・・Ｌｏを発生させるとき、第１、第２・・・・・・
・・・第ｎの電源を調整することによって、光Ｌ１．Ｌ
２・・・・・・・・・Ｌ　の発光効率が領ＶＸＭ、Ｍ２
・・・・・・・・・Ｍ　のエネルギバンドギャップＥＥ
　　・パ°゛ｎ　　　　　　　　　　　　　　ｇ１ゝ　
ｇ２・・・Ｅｇｏにそれぞれ依存することにより、光り
４、し、・・・・・・・・・１１間に輝度差を有してい
るとしても、そのような輝度差を補償することができ、
よって、充放１１）Ｊ端面１１から外部に放射してｑら
れる光りが、その帯域幅ＷＨ内において、はぼ−様な波
長に対する輝度を有するという、良好な波長に対する輝
度特性を有して得られる。 なお、上述においては、いわゆる埋込型の半導体発光ダ
イオードに本発明を適用した場合の実施例を述べたもの
であるが、要は、Ｍ１図〜第３図で上述した半導体結晶
基板１に対応している（イ）■第１のＳ電型を有する半
導体結晶基板と、■その半導体結晶基板上に形成され且
つ第１の導電型を有する第１図〜第３図で上述した半導
体結晶層２に対応している第１の半導体結晶層と、■そ
の第１の半導体結晶層上にそれと接して形成され且つ上
記第１の半導体結晶層に比し狭いエネルギバンドギャッ
プと高い屈折率とを有する第１図〜第３図で上述した半
導体結晶層３に対応している第２の半導体結晶層と、■
その第２の半導体結晶層上にそれと接して形成され且つ
上記第２の半導体結晶層に比し広いエネルギバンドギャ
ップと低い屈折率とを有するとともに、第１の導電型と
は逆の第２の導電型を有する第１図〜第３図で上述した
半導体結晶層４に対応している第３の半導体結晶層とを
有する半導体積層体を有し、そして、（ロ）その半導体
＆Ｉ１体の相対向する第１及び第２の主面上に、第１図
〜第３図で上述した電極層１５及び１６に対応している
第１及び第２の電極層が相対向してそれぞれ配され、ま
た、（ハ）上記半導体積層体の長手方向の一端面を光放
射端面としている半導体発光ダイオードに、本発明を適
用することもできることは明らかであろう。 また、上述においては、上述した本発明に適用し１ｑる
半導体発光ダイオードで述べれば、半導体積層体の直線
状にストライブ状に延長している第２の半導体結晶層の
第１及び第２の電極層が相対向している領域で発生する
光の一部が第２の半導体結晶層の第１及び第２の電極層
が相対向していない領域で反射して、半導体積層体の直
線状にストライブ状に延長している第２の半導体結晶層
の第１及び第２の電極層が相対向している領域に再入射
することを回避させる目的のために、半導体積層体を、
第２の半導体結晶層の第１及び第２の電極層が相対向し
ていない領域がそこにおいて光を十分吸収すべく比較的
良い長さを有するように、比較的長い長さを有するもの
として形成し、且つ半導体積層体に、光放射端面側とは
反対側の端面側において、そこにおいて光が反射しない
ように傾斜面を設けている、という半導体発光ダイオー
ドに、本発明を適用した場合の実施例を述べたものであ
るが、上述した目的にために、半導体ｖ４層体を、第２
の半導体結晶層の第１及び第２の電極層が相対向してい
ない領域が第２の半導体結晶層の第１及び第２の電極層
が相対向している領域かから曲って延長しているように
構成している、という半導体発光ダイオード、半導体積
層体に、第２の半導体結晶層の第１及び第２の電極層が
相対向していない領域を斜め横切って延長している内面
を有するような溝を上方から穿設している、という半導
体発光ダイオードなど、半導体積層体が、上述した目的
を達成できるように構成された種々の半導体発光ダイオ
ードに、本発明を適用できることも明らかであろう。 さらに、上述した本発明による半導体発光ダイオードに
おいて、「ｎ型」を「ｐ型」、「ｐ型」を［ｎ型Ｊに読
み代えた構成とすることもでき、その他、本発明の精神
を脱することなしに、種々の変型、変更をなし得るであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、本発明による半導体発光
ダイオードの第１の実施例を示す路線的平面図、その■
−■線上の断面図及びｍ−■線上の断面図である。 第４図は、第１図〜第３図に示す本発明による半導体発
光ダイオードの説明に供する、光放射端面から外部に放
射して得られる光の波長に対する輝度特性を示す図であ
る。 第５図、第６図及び第７図は、本発明による半導体発光
ダイオードの第２の実施例を示す路線的平面図、そのＶ
ｌ−Ｖｌ線上の断面図及び■−Ｖｌ線上の断面図である
。 第８図、第９図及び第１０図は、従来の半導体発光ダイ
オードを示す路線的平面図、その■−■線上の断面図及
びＸ−Ｘ線上の断面図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体
結晶基板２．３．４．５ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体結
晶層３ａ、３ｂ・・・・・・・・・半導体結晶層３の領
域６Ｌ、６Ｒ，７Ｌ、７Ｒ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体結
晶層１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体
積層体１１・・・・・・・・・・・・・・・・・・光放
射端面１２・・・・・・・・・・・・・・・・・・反射
防止膜１４・・・・・・・・・・・・・・・・・・傾斜
面１５．１６・・・・・・・・・電極層 Ｍ１〜Ｍｏ・・・・・・・・・半導体結晶層３の領域３
ａの領域部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の導電型を有する半導体結晶基板と、その半導
   体結晶基板上に形成され且つ第１の導電型を有する第１
   の半導体結晶層と、その第１の半導体結晶層上にそれと
   接して形成され且つ上記第１の半導体結晶層に比し狭い
   エネルギバンドギャップと高い屈折率とを有する第２の
   半導体結晶層と、その第２の半導体結晶層上にそれと接
   して形成され且つ上記第２の半導体結晶層に比し広いエ
   ネルギバンドギャップと低い屈折率とを有するとともに
   、第１の導電型とは逆の第２の導電型を有する第３の半
   導体結晶層とを有する半導体積層体を有し、 上記半導体積層体の相対向する第１及び第２の主面上に
   、第１及び第２の電極層が相対向してそれぞれ配され、 上記半導体積層体の長手方向の一端面を光放射端面とし
   ている半導体発光ダイオードにおいて、 上記第２の半導体結晶層が、上記第１及び第２の電極層
   が相対向している領域において、上記半導体積層体の上
   記光放射端面側から上記半導体積層体の長手方向に順次
   連接してとった複数ｎ個の第１、第２・・・・・・・・
   ・第ｎの領域部を有し、 上記第２の半導体結晶層の上記第１、第２・・・・・・
   ・・・第ｎの領域部が、超格子層が混晶化されている第
   １、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域でそれぞ
   れなり、 上記第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域が
   、それらの順に順次小さな第１、第２・・・・・・・・
   ・第ｎの混晶化度（ただし、第ｎの混晶化度が実質的に
   零である場合も含む）を有することを特徴とする半導体
   発光ダイオード。 ２、特許請求の範囲第１項記載の半導体発光ダイオード
   において、 上記第１の電極層が、上記第２の半導体結晶層の第１、
   第２・・・・・・・・・第ｎの領域部とそれぞれ対向し
   且つ互に分離している第１、第２・・・・・・・・・第
   ｎの電極層部を有することを特徴とする半導体発光ダイ
   オード。