JPH031582A - 半導体発光ダイオード - 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】

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４図及び第５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層３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１とは逆のｐ型を有する半導体結晶Ｉ１４
と、半導体結晶層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、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１１側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、上述した半導体積層体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
導体結晶層２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ＩｎＧａＡＳＰ系でなる。 さらに、半導体結晶１１４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ＩｎＧａＡｓＰ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１！！ｉ１５が
、オーミックに付されて配されている。 また、上述した半導体積層体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
電極層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。 この場合、半導体積層体１０の半導体結晶層３に流れる
電流は、主として、電極！１１５及び１６が相対向して
いる励起領域としての領域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Ｌａ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非励起
領域としての領域３ｂ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Ｌ　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１４３ｂを
、傾斜面１４側に伝播する光Ｌ８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４図及び第５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τ構成しているＩｎＧａＡｓ
Ｐ系のエネルギバンドギャップＥｇ８に対応した波長λ
８を中心とする波長帯域を有する光Ｌａ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８！ｉｕ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４図及び第５図に示す半導体発光ダイオード
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】

しかしながら、第４図及び第５図で上述した従来の半導
体発光ダイオードの場合、半導体積層体１０における半
導体結晶１１３が、電極層１５及び１６が相対向してい
る励起領域としての領域３ａ、及び電極層１５及び１６
が相対向していない非励起領域としての領域３ｂを含め
た全領域において、・各部−様な組成を有するＩｎＧａ
ＡｓＰ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。 このため、光り、の一部が領域３ｂを伝播するとき、そ
の領域３ｂに光Ｌ８の一部に基ずき電子が蓄積されて、
領域３ｂのエネルギバンドギャップが本来の広さよりも
広くなる、というバンドフフイリング効果によって、領
域３ｂが領域３ａに比し実効的に広いエネルギバンドギ
ャップを有することになる。 従って、領域３ｂが、そこに伝播する光し。 の一部を吸収し難くなり、その光り、の一部の大部分が
、傾斜面１４に到着し、そこで反射する。 このため、上述においては、半導体結晶層３の電極層１
５及び１６が相対向している励起領域としての領域３ａ
で発生する光（−ａの一部が、半導体結晶層３の電極層
１５及び１６が相対向していない非励起領域としての領
域３ｂを、傾斜面１４側に伝播するとき、その光Ｌａの
一部が領域３ｂに伝播する過程で、その領域３ｂにおい
て吸収されながら傾斜面１４に到着し、そして、傾斜面
１４において反射し、その反射光は、領域３ｂにほとん
ど再入射しない、と述べたが、傾斜面１４において反射
した反射光が、散乱して、領域３ｂに無視し得ない量再
入射する。 このため、第４図及び第５図で上述した従来の半導体発
光ダイオードの場合、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、高いインコヒー
レント度を有して得られない、という欠点を有していた
。 また、第４図及び第５図で上述した従来の半導体発光ダ
イオードの場合、半導体積層体１０に、光放射端面１１
側とは反対側の端面側において、傾斜面１４を加工して
設けなければならない、という欠点を有していた。 さらに、第４図及び第５図で上述した従来の半導体発光
ダイオードの場合、半導体積層体１０における電極層１
５及び１６−が相対向している励起領域としての領域３
ａが、電極層１５及び１６が相対向していない非励起領
域としての領域３ｂとともに各部−様な組成を有する１
ｎＧａＡＳＰ系のエネルギバンドギャップＥｇ、を有す
る１つの領域でなるので、外部に放射して得られる光り
が、エネルギバンドギャップＥｇ８に対応した波長λ８
を中心とする例えば半値幅でみて２００人というような
比較的狭い波長帯域幅しか有していない。 このため、第４図及び第５図で上述した従来の半導体発
光ダイオードの場合、外部に放射して得られる光りの波
長帯域幅に比例した値で示されるインコヒーレント度が
、比較的低い、という欠点を有していた。 また、第４図及び第５図で上述した従来の半導体発光ダ
イオードの場合、半導体積層体１０における電極層１５
及び１６が相対向している励起領域としての領域３ａが
、上述したように各部−様な組成を有し、従って、領域
３ａで発光する光し　に対応したエネルギバンドギャッ
プを各部−様に有しているので、領Ｍ３ａの光放射端面
１１側から遠い位置において発光する光りが、光放射端
面１１側に伝播する過程で無視し得ない口吸収されるお
それを有している。 従って、第４図及び第５図で上述した従来の半導体発光
ダイオードの場合、外部に放射して得られるインコヒー
レントな光りが十分高い輝度で得られない、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］ 本願第１番目の発明による半導体発光ダイオードは、第
４図及び第５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している第１及び第２
の主面上に、相対向している第１及び第２の電極層が配
され、また、 （ハ）上記半導体積層体の＝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、本願第１番目の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励起領域としての領域において
、上記光放射端面側から上記半導体積層体の長手方向に
且つ上記光放射端面側とは反対側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）それら複数ｎ個の第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の混晶化領域部Ｑ１、Ｑ２・
・・・・・・・・Ｑｎでそれぞれなり、また、（へ）そ
れら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域部
Ｑ　、Ｑ２・・・・・・・・・Ｑｎ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。 また、本願第２番目の発明による半導体発光ダイオード
は、本願第１番目の発明による半導体発光ダイオードに
おいて、 （ト）上記第２の半導体結晶層が、励起領域としての領
域の上記光放射端面側とは反対側において、非励起領域
としての領域を有し、そして、 （チ）その非励起領域としての領域において、上記励起
領域としての領域側から上記半導体積層体の長手方向に
且つ上記光放射端面とは反対方向に順次連接してとった
ｍ個（ただし、ｍは１以上の整数）の第１、第２・・・
・・・・・・第ｎの領域部を有し、そして、（す）その
ｍ個の第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の混晶化領域部Ｍ、Ｍ３、・・・・・・・・・
Ｍ、でそれぞれなり、また、（ヌ）その第１、第２・・
・・・・・・・第ｎの混晶化領域部Ｍ　　１Ｍ３、・・
・・・・・・・Ｍ、が、ともに上記励起領域としての領
域における第ｎの混晶化領域Ｑｎに比し小さな混晶化度
を有するが、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。 【作用・効果】 本願第１番目の発明による半導体発光ダイオ゛−ドによ
れば、第４図及び第５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、第４図及び第５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
励起領域としての領域の複数ｎ個の第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複数ｎ個の第１、第２
・・・・・・・・・第ｎの光がそれぞれ発生する。 そして、それら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの光
は、第２の半導体結晶層の第１及び第２の電極層が相対
向している励起領域としての領域を、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、本願第１番目の発明及び本願第２番目の発明に
よる半導体発光ダイオードの場合も、第４図及び第５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４図及び第５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励起領域としての領域に
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４図及び第５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
ている励起領域としての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４図及び第５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４図及び
第５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、本願第１番目の発明による半導体発光ダイオー
ドの場合も、第４図及び第５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、本願第１番目の発明及び本願Ｍ２番目の
発明による半導体発光ダイオードの場合、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
している励起領域としての領域が、複数ｎ個の第１、第
２・・・・・・・・・第ｎの領域部を有し、そして、そ
れら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部が、そ
れらの順に順次小さな混晶化度に超格子層が混晶化され
ている、という第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混
晶化領域部Ｑ１、Ｑ２・・・・・・・・・Ｑｎでそれぞ
れなるので、それら第１、第２・・・・・・・・・第ｎ
の領域部の第１、第２・・・・・・・・・第ｎのエネル
ギバンドギャップが、それらの順とは逆の順に順次広く
なるエネルギバンドギャップを有し、従って、それら第
１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部が、それらの
順とは逆の順に順次低くなる吸収端波長をそれぞれ有し
ている。 一方、第２の半導体結晶層の第１及び第２の電極層が相
対向している励起領域としての領域における複数ｎ個の
第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部でそれぞれ
で発生する第１、第２・・・・・・・・・第ｎの光が、
上述した第１、第２・・・・・・・・・第ｎのエネルギ
バンドギャップに対応した波長をそれぞれ有しているの
で、それら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの光が、
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
ている励起領域としての領域を光放射端面側に伝播する
とき、それら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの光が
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
ている励起領域としての領域において、はとんど吸収さ
れることなしに、光放射端面側に向って伝播する。 従って、本願第１番目の発明及び本願第２番目の発明に
よる半導体発光ダイオードの場合、インコヒーレントな
光りを、第４図及び第５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十分高い輝度で、外部に放射さ
せることができる。 さらに、本願第１番目の発明及び本願第２番目の発明に
よる半導体発光ダイオードの場合、光放射端面から外部
に放射して得られる光が、上述した第１、第２・・・・
・・・・・第ｎの光からなるので、外部に放射して得ら
れる光の波長帯域幅に比例した値で示されるインコヒー
レント度が、第４図及び第５図で上述した従来の半導体
装置ダイオードの場合に比し高い。 また、本願第２番目の発明による半導体発光ダイオード
の場合、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ない非励起領域としての領
域が、ｍ個（ただし、ｍは１以上の整数）の第１、第２
・・・・・・・・・第ｎの領域部を有し、そして、その
第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部が、ともに
、第２の半導体結晶層の第１及び第２の電極層が相対向
している励起領域としての領域における第ｎの領域部の
、超格子層が混晶化されている第ｎの混晶化領域Ｑ　に
比し、小さな混晶化度Ｄ　　、Ｄ２・・・・・・・・・
Ｄｎに超格子層が混晶化されている、という第１、第２
・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域部Ｍ１、Ｍ２・・
・・・・・・・Ｍｌ、ｌでそれぞれなるので、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
非励起領域としての領域における第１、第２・・・・・
・・・・第ｎの領域部が、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る励起領域としての領域
におけるいずれの領域部に比しても狭いエネルギバンド
ギャップを有し、従って、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励起領域としての領域
におけるいずれの領域部に比しても高い吸収端波長を有
している。 しかも、第２の半導体結晶層の第１及び第２の電極層が
相対向していない非励起領域としての領域が有している
第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部が、それら
の順に順次率さな第１、第２・・・・・・・・・第ｎの
混晶化度を有しているので、第１、第２・・・・・・・
・・第ｎの領域部が、それらの順に順次狭くなるエネル
ギバンドギャップを有し、従って、それらの順に順次高
くなる吸収端波長を有している。 このため、第２の半導体結晶層の第１及び第２の電極層
が相対向している励起領域としての領域ににおける第１
、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部でそれぞれ発生
する第１、第２・・・・・・・・・第ｎの光の一部が、
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
ていない非励起領域とじての領域を光放射端面側とは反
対側に伝播するとき、それら光の一部が第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非励起
領域としての領域において、第４図及び第５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効果的に吸
収される。 従って、本願第２番目の発明による半導体発光ダイオー
ドの場合、第４図及び第５図で上述した従来の半導体発
光ダイオードの場合のように、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傾斜面を加工して設
けたりすることなしに、また、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
い非励起領域としての領域が、そこにおいてそれに伝播
する光を十分吸収させるべく、長い長さを有するように
、長い長さに構成したりすることなしに、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励起領
域としての領域から、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非励起領域としての領域
に伝播する光を、前者の領域に、実質的に、再入射させ
なくすることができる。 従って、本願第２番目の発明による半導体発光ダイオー
ドによれば、第４図及び第５図で上述した従来の半導体
発光ダイオードの場合のように、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傾斜面を加工して
設けたりすることなしに、また、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
ない非励起領域としての領域が良い長さを有するように
、長い長さを有する構成にしたりすることなしに、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４図及び第５−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高いインコヒーレント麿を有し
て得られる。

【実施例】

次に、第１図及び第２図を伴って本発明による半導体発
光ダイオードの実施例を述べよう。 第１図及び第２図において、第４図及び第５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図及び第２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４図及び第５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３が、電極
層１５及び１６が相対向している励起領域としての領域
３ａにおいて、光放射端面１１側から半導体積層体１０
の長手方向に且つ光放射端面１１側とは反対方向に順次
連接してとった複数ｎ個の第１、第２・・・・・・・・
・第ｎの領域部を有する。 なお、図においては、ｎ−３の場合が示されている。そ
して、それら半導体結晶ＷＡ３の第１、第２・・・・・
・・・・第ｎの領域部が例えば８０人の厚さを有するＧ
ａＡｓでなる半導体結晶層と２０人の厚さを有するＩ　
ｎＧａＡｓ系でなる半導体結晶層とが例えば２０回繰返
して積層されている超格子層がそれぞれ混晶化されてい
る第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域Ｑ　
、Ｑ３、・・・・・・・・・Ｑ　でなり、そして、それ
ら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域Ｑｎ
Ｑ２・・・・・・・・・Ｑｎが、それらの順に順次小さ
な混晶化度Ｆ、Ｆ２・・・・・・・・・Ｆｏを有する。 また、半導体結晶層３が、電極層１５及び１６が相対向
していない非励起領域としての領域３ｂにおいて、上述
した励起領域としての領域３ａにおける第ｎの混晶化領
域Ｑｎ側から半導体８ｉＷＪ体１０の長手方向に且つ光
放射端面側とは反対方向に順次連接してとったｍ個の第
１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部を有する。 そして、その半導体結晶層３のｍ個の第１、第２・・・
・・・・・・第ｎの領域部が、上述した超格子層が混晶
化されている第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶
化領域部Ｍ、Ｍ、２・・・・・・・・・Ｍイでそれぞれ
なす、そして、その第１、第２・・・・・・・・・第ｎ
の混晶化領域部Ｍ、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍ□が、と
もに、半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相対向し
ている励起領域としての領域３ａにおける上述した混晶
化領域Ｑ　　−Ｑ　　の混晶化度Ｆ１〜Ｆｎ 。のいずれに比しても小さな混晶化度を有するが、その
順に順次小さな第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混
晶化度り、Ｄ２・・・・・・・・・ＤＩを有する。 ま ただし、この場合、第ｎの混晶化度ＤＩは実質的に零で
あってもよい。なお、図においては、第ｎの混晶化領域
部Ｍｌの第ｎの混晶化度り。 が、零である場合を示している。 また、半導体積層体１０が、光放射端面１１側とは反対
側の他面側において、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延長
している傾斜面１４に在らしめていず、従って、そのよ
うな傾斜面１４を有しない。 なお、上述した混晶化領域部Ｑ　、Ｑ２・・・・・・・
・・Ｑ　、Ｍｌ、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍ、は、詳細
説明は省略するが、次のようにして形成することができ
る。 すなわち、半導体結晶層３となる層を上述した超格子層
としている半導体積層体１０を得て後、その上面に、例
えば５ｈｏ２でなる絶縁膜を形成して後、そのＳｉＯ２
上にＧａＡＳウェファを重ねた状態で、水素雰囲気中に
おいて、３０℃／秒というような比較的速い速度で、９
５０℃というような高い温度まで昇温させ、その温度を
３０秒というような比較的短い時間保だせる、という第
１回目の熱処理を行って、最も混晶化度の小さな混晶化
領域部Ｍ□を得、次に、絶縁膜の混晶化領域部ＭＩＩｌ
と対向している領域を除去して後、第１回目の熱処理と
同様の熱処理を第２回目の熱処理として行って、次に混
晶化度の小さな混晶化領域部Ｍ（ＩＩｌ−１）を得、以
下、同様のことを順次繰返すことによって、順次混晶化
度の大きな混晶化領域部Ｍ（Ｉｌｌ−１）Ｍ　（＋ａ−
２）　　”’　”’　”’　Ｍ　１　　・　ＱｎＱ（ロ
ー１）　　−−−Ｑ１を得る。なお、混晶化領域部Ｍｉ
の混晶化度を零とする場合は、上述した順次の熱処理を
第２回目の熱処理から始める。 以上が、本発明による半導体発光ダイオードの実滴例の
構成である。 第１図及び第２図に示す本発明による半導体発光ダイオ
ードによれば、第４図及び第５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、電極Ｈ１５及び１６
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１０に流せば、第４図及び第５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ｇＩ
層体１０の半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相対
向している励起領域としての領域３ａの複数ｎ個の第１
、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部において、それ
ら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部の第１、
第２・・・・・・・・・第ｎのエネルギバンドギャップ
Ｅ、１．６ｇ３、・・・・・・・・・Ｅｇ。にそれぞれ
応じた波長λ　、λ２・・・・・・・・・λ。を中心と
する帯域を有する複数ｎ個の光Ｌ　　、Ｌ　　・・・・
・・・・・Ｌ゜がそれぞれ発生する。 そして、それら光Ｌ　１Ｌ２町・・・・・Ｌｏは、半導
体結晶層３の電極層１５及び１６が相対向している励起
領域としての領域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図及び第２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３図及び第４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４図及び第
５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の半導体結晶層３の電極
層１５及び１６が相対向している励起領域としての領域
３ａに継続して注入されているので、光放射端面１１か
ら外部に放射されるインコヒーレントな光りが、第４図
及び第５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
対向している励起領域としての領域３ａ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得られるイン
コヒーレントな光りが、第４図及び第５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
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４図及び第５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図及び第２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４図及び第５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図及び第２図に示す本発明による半
導体発光ダイオードの場合、半導体積層体１０の半導体
結晶１３の電極１１１５及び１６が相対向している励起
領域としての領域３ａが、複数ｎ（［９の第１、第２・
・・・・・・・・第ｎの領域部を有し、そして、それら
！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Ｆ、Ｆ２・・・町・・Ｆ。に超格子層が混晶化
されている、という第１、第２・・・・・・・・・第ｎ
の混晶化領域部Ｑ　、Ｑ２・・・・・・・・・Ｑｎでそ
れぞれなるので、それら第１、第２・・・・・・・・・
第、ｎの領域部の第１、第２・・・・・・・・・第ｎの
エネルギバンドギャップＥＥ　　・・・・・・・・・Ｅ
ｇｌｌ　ｇ２　　　　　ｇｎ が、それらの順とは逆の順に順次広く、従って、それら
第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部が、それら
の順とは逆の順に順次低くなる吸・収端波長をそれぞれ
有している。 一方、半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相対向し
ている励起領域としての領域３ａにおける複数ｎ個の第
１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部でそれぞれで
発生する第１、第２・・・・・・・・・第ｎの光Ｌ１、
Ｌ２・・・・・・・・・Ｌｏが、上述した第１、第２・
・・・・・・・・第ｎのエネルギバンドギャップＥａ１
、Ｅ　・・・・・・・・・Ｅ　に対応した波長λ　、λ
　・・・・・・ｇ２　　　　　　　ｇｎ　　　　　　　
　　　　　　１　　　　２・・・λ。をそれぞれ有して
いるので、それら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの
光Ｌ　　Ｌ２・・・・・・・・・Ｌｏが、半導体結晶層
３の電極層１５及び１６が相対向している励起領域とし
ての領ＩＩＩｔ３ａを光放射端面１１側に伝播するとき
、それら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの光り、Ｌ
２・・・・・・・・・Ｌｏが半導体結晶層３の電極層１
５及び１６が相対向している励起領域としての領域３ａ
において、はとんど吸収されることなしに、光放射端面
１１側に向って伝播する。 従って、第１図及び第２図に示す本発明による半導体発
光ダイオードの場合、インコヒーレントな光りを、第４
図及び第５図で上述した従来の半導体発光ダイオードの
場合に比し十分高い輝度で、外部に放射させることがで
きる。 さらに、第１図及び第２図に示す本発明による半導体発
光ダイオードの場合、光放射端面１１から外部に放射し
て得られる光りが、上述した第１、第２・・・・・・・
・・第ｎの光Ｌ１　、Ｌ２・・・・・・・・・Ｌ、から
なるので、外部に放射して得られる光の波長帯域幅に比
例した値で示されるインコヒーレント度が、第４図及び
第５図で上述した従来の半導体発光ダイオードの場合に
比し高い。 また、第１図及び第２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が相対向していない領域３ｂが、
ｍ個（ただしｍは１以上の整数）の第１、第２・・・・
・・・・・第ｎの領域部を有し、そして、その第１、第
２・・・・・・・・・第ｎの領域部が、ともに、半導体
結晶層３の電極層１５及び１６が相対向している励起領
域としての領域３ａにおける第ｎの領域部の超格子層が
混晶化されている第ｎの混晶化領域Ｑｎに比し、小さな
混晶化度で混晶化されている、という第１、第２・・・
・・・・・・第ｎの混晶化領域部Ｍ１、Ｍ２・・・・・
・・・・Ｍ、でそれぞれなるので、半導体結晶層３の電
極層１５及び１６が相対向していない非励起領域として
の領域３ｂにおける第１、第２・・・・・・・・・第ｎ
の領域部が、半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相
対向している励起領域としての領域３ａにおけるいずれ
の領域部に比しても、狭いエネルギバンドギャップを有
し、従って、半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相
対向している励起領域としての領［３ａにおけるいずれ
の領域部に比しても高い吸収端波長を有している。 しかも、半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相対向
していない非励起領域としての領域３ｂが有している第
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Ｄ　１Ｄ２・・・・・・・・・Ｄｏを有している
ので、それら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの領域
部が、それらの順に順次狭くなるエネルギバンドギャッ
プを有し、従って、それらの順に順次高くなる吸収端波
長を有している。 このため、半導体結晶層３の電極′層１５及び１６が相
対向している励起領域としての領域３ａにおける第１、
第２・・・・・・・・・第ｎの領域部でそれぞれ発生す
る第１、第２・・・・・・・・・第ｎの光Ｌ１、Ｌ２・
・・・・・・・・Ｌｏの一部が、半導体結晶層３の電極
層１５及び１６が相対向していない非励起領域としての
領域３ｂを光放射端面１１側とは反対側に伝播するとき
、それら光Ｌ　、Ｌ２・・・・・・・・・Ｌｏの一部が
半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相対向していな
い非励起領域としての領域３ｂにおいて、第４図及び第
５図で上述した従来の半導体発光ダイオードの場合に比
し効果的に吸収される。 従って、第１図及び第２図に示す本発明による半導体発
光ダイオードの場合、第４図及び°第５図で上述した従
来の半導体発光ダイオードの場合のように、半導体積層
体１ｏに光放射端面１１側とは反対側の端面側において
傾斜面１４を加工して設けたりすることなしに、また、
半導体８！ｉ層体１０を、半導体結晶層３の電極層１５
及び１６が相対向していない非励起領域としての領域３
ｂが、そこに伝播する光を十分吸収させるべく、長い長
さを有するように、長い長さに構成したりすることなし
に、半導体結晶層３の電極層１５及び１６が相対向して
いる励起領域としての領域３ａから、半導体結晶層３の
電極層１５及び１６が相対向していない非励起領域とし
ての領域３ａに伝播する光を、前者の領域３ａに、実質
的に、再入射させなくすることができる。 従って、第１図及び第２図に示す本発明による半導体発
光ダイオードによれば、第４図及び第５図で上述した従
来の半導体発光ダイオードの場合のように、半導体積層
体１０に、光放射端面１１側とは反対側の端面側におい
て傾斜面１４を加工して設けたりすることなしに、また
、半導体積層体１０を、半導体結晶層３の電極層１５及
び１６が相対向していない非励起領域としての領域３ｂ
が長い長さを有するように、長い長さを有する構成にし
たりすることなしに、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、第４図及び第５
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
高いインコヒーレント度を有して得られる。 なお、上述においては、本発明による半導体発光ダイオ
ードの１つの実施例を示したに留まり、図示詳細説明は
省略するが、第１図及び第２図で上述した構成において
、その半導体積層体１０の電極層１５及び１６が相対向
していない領域が省略ぎれ、従って半導体結晶層３の領
域３ｂを有しない構成とすることもできる。なお、この
場合、領域３ｂにおける第ｎの領域部の混晶化領域部Ｑ
。の混晶化度は零であってもよい。 また、第１図及び第２図で上述した構成において、第３
図に示すように、電極層１５及び１６中のいずれか一方
、図においては、電極層１５が、領域３ａにおける第１
、第２・・・・・・・・・第ｎの領域部にそれぞれ対向
している複数ｎ個の第１、第２・・・・・・・・・第ｎ
の電極部Ｇ　ＳＧ２・・・・・・・・・Ｇｏに分割した
構成とし、それら第１、第２・・・・・・・・・第ｎの
電極部０１〜Ｇ、中の第１番目の電極部から数えて所要
番目までの電極部を有効電極部として用いることによっ
て、コヒーレント度の異なる光を得るようにするととも
に、半導体積層体１０の他の電極部下の領域を非励起領
域としての領域として用いるようにすることもできる。 さらに、第３図に示す本発明による半導体発光ダイオー
ドにおいて、半導体積層体１０上に、点線図示のように
、混晶化領域部Ｍ、Ｍ２・・・・・・・・・Ｍ　にそれ
ぞれ対向している電極部Ｈ１、Ｈ２・・・・・・・・・
Ｈｌを設け（この場合、電極層１６が図示のように、電
極部Ｈ，Ｈ２・・・・・・・・・Ｈ。 に対向している必要がある）、半導体積層体１０の混晶
化領域部Ｍ、〜Ｍｆｆｉ中の第１番目の混晶化領域部か
ら数えて所要番目までの混晶化領域部に対向している領
域を、励起領域として用いるようにすることもできる。 また、上述においては、原理的な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、（イ）■第１図及び第２図で上述した半導体
結晶基板１に対応している第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図及び第２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図及び第２図で上述した半
導体結晶層３に対応している！￥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図及び第２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
導体積層体の相対向している第１及び第２の主面上に、
第１図及び第２図で上述した電極層１５及び１６にそれ
ぞれ対応している第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艮手方
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
ドであれば、それが埋込型であっても、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」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図及び第２図は、本発明による半導体発光ダイオー
ドの実施例を示す路線的斜視図、及びその縦断面図であ
る。 第４図及び第５図は、従来の半導体発光ダイオードを示
す路線的斜視図、その縦断面図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体結晶基
板２．３．４．５ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体結晶層３
ａ、３ｂ・・・・・・半導体結晶ｍ３のｆｒ４域１０・
・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体積層体１１
・・・・・・・・・・・・・・・・・・光放射端面１２
・・・・・・・・・・・・・・・・・・反射防止膜１４
・・・・・・・・・・・・・・・・・・傾斜面１５．１
６・・・・・・・・・電極層 Ｑ　　、Ｑ　　・・・・・・・・・Ｑ。 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体結晶層３
の領域部３ａの混晶化領域部 Ｍ１〜Ｍ、・・・・・・・・・半導体結晶層３の領域３
ｂの混晶化領域部 Ｇ　　−Ｇ　　、Ｈ１〜Ｈｍ ｎ

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している第１及 び第２の主面上に、相対向している第１及び第２の電極
   層が配され、 上記半導体積層体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励起領域としての領域に
   おいて、上記光放射端面側から上記半導体積層体の長手
   方向に且つ上記光放射端面側とは反対方向に順次連接し
   てとった複数ｎ個の第１、第２・・・・・・・・・第ｎ
   の領域部を有し、上記複数のｎ個の第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の混晶化領域部Ｑ
   ＿１、Ｑ＿２・・・・・・・・・Ｑ＿ｎでそれぞれなり
   、上記第１、第２・・・・・・・・・第ｎの混晶化領域
   部Ｑ＿１、Ｑ＿２・・・・・・・・・Ｑ＿ｎ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２の半導体結晶層が、上記励起領域 としての領域の上記光放射端面側とは反対側において、
   非励起領域としての領域を有し、上記非励起領域として
   の領域において、上 記励起領域としての領域側から上記半導体積層体の長手
   方向に且つ上記光放射端面とは反対方向に順次連接して
   とったｍ個（ただし、ｍは１以上の整数）の第１、第２
   ・・・・・・・・・第ｍの領域部を有し、 上記ｍ個の第１、第２・・・・・・・・・第ｍの領域部
   が、超格子層が混晶化されている第１、第２・・・・・
   ・・・・第ｍの混晶化領域部Ｍ＿１、Ｍ＿２、・・・・
   ・・・・・Ｍ＿ｍでそれぞれなり、 上記第１、第２　・・・・・・・・・第ｍの混晶化領域
   部Ｍ＿１、Ｍ＿２、・・・・・・・・・Ｍ＿ｍが、とも
   に上記励起領域としての領域における第ｎの混晶化領域
   Ｑ＿ｎに比し小さな混晶化度を有するが、それらの順に
   順次小さな第１、第２・・・・・・・・・第ｍの混晶化
   度を有することを特徴とする半導体発光ダイオード。 ３、特許請求の範囲第１項または第２記載の半導体発光
   ダイオードにおいて、 上記第１及び第２の電極層が、上記励起領 域としての領域における複数ｎ個の領域部にそれぞれ対
   向している複数ｎ個の電極部に分割されていることを特
   徴とする半導体発光ダイオード。