JPH03270082A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JPH03270082A JPH03270082A JP2069197A JP6919790A JPH03270082A JP H03270082 A JPH03270082 A JP H03270082A JP 2069197 A JP2069197 A JP 2069197A JP 6919790 A JP6919790 A JP 6919790A JP H03270082 A JPH03270082 A JP H03270082A
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- light emitting
- thin film
- silicon nitride
- nitride film
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/84—Coatings, e.g. passivation layers or antireflective coatings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Led Devices (AREA)
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］
本発明は発光素子、特に発光ダイオードを用いた発光素
子に関する。
子に関する。
［従来の技術］
従来より、光照射によって情報を記憶する光プリンタや
光の反射強度を用いて画像やバーコードデータを読み取
るイメージリーダ、あるいは光信号を利用した光通信機
器等において、ＰＮ接合の発光ダイオードを用いた発光
素子が利用されている。
光の反射強度を用いて画像やバーコードデータを読み取
るイメージリーダ、あるいは光信号を利用した光通信機
器等において、ＰＮ接合の発光ダイオードを用いた発光
素子が利用されている。
この発光素子は、Ｐ型半導体とＮ型半導体を接合し、こ
のＰＮ接合面に順方向バイアス電圧を印加することによ
り所定の波長を有する光を発生するものである。そして
、通常この発光部にシリコン窒化膜等の薄膜が隣接形成
され、発光部を保護すると共に発光部からの光を透過す
る発出部として機能する。この薄膜の膜厚としては、発
光部から射出した光が最も多く外部に透過すべく、以下
の式を満足するような値に設定される。
のＰＮ接合面に順方向バイアス電圧を印加することによ
り所定の波長を有する光を発生するものである。そして
、通常この発光部にシリコン窒化膜等の薄膜が隣接形成
され、発光部を保護すると共に発光部からの光を透過す
る発出部として機能する。この薄膜の膜厚としては、発
光部から射出した光が最も多く外部に透過すべく、以下
の式を満足するような値に設定される。
ｄ−（λ／４ｎ） （２ｍ＋１） −（１）ここ
で、ｄは薄膜の膜厚、ｍはＯまたは正の整数、λは発光
ダイオードの室温での発光波長、ｎは薄膜の屈折率であ
る。
で、ｄは薄膜の膜厚、ｍはＯまたは正の整数、λは発光
ダイオードの室温での発光波長、ｎは薄膜の屈折率であ
る。
この時、薄膜の透過率Ｔは
２ ２２
Ｔ＋−４ｎ ｎ ｎ３／（ｎ、ｎ３＋ｎ ）・・
・・・・（２） となる。ここで、ｎｌは薄膜に隣接する発光部、すなわ
ちＰ型あるいはＮ型半導体の屈折率、ｎ３は空気の屈折
率である。
・・・・（２） となる。ここで、ｎｌは薄膜に隣接する発光部、すなわ
ちＰ型あるいはＮ型半導体の屈折率、ｎ３は空気の屈折
率である。
前述したように、発光ダイオードはそのＰＮ接合而面順
方向電圧を印加することにより発光するが、一般に発光
ダイオードのエネルギー効率は数％と低く、注入された
電気エネルギーのほとんどは発光部で熱エネルギーに変
換される。そして、この熱により発光部の温度は上昇し
、発光量が減少すると共に発光の中心波長は室温時の波
長より長波長側にシフトする。
方向電圧を印加することにより発光するが、一般に発光
ダイオードのエネルギー効率は数％と低く、注入された
電気エネルギーのほとんどは発光部で熱エネルギーに変
換される。そして、この熱により発光部の温度は上昇し
、発光量が減少すると共に発光の中心波長は室温時の波
長より長波長側にシフトする。
第７図に、Ｐ型半導体としてＺｎが拡散されたＧ’ ａ
Ａ Ｓ ｏ 、 、ｉ Ｐ ｏ 、 ｅ半導体、Ｎ型
半導体としてＴｅを含有させたＧ ａ Ａ Ｓ ｏ 、
４ Ｐ Ｏ、ｅ半導体、薄膜としてシリコン窒化膜を
用いた場合のスペクトラム分布を示す。図において、横
軸は発光波長λ（ｎｍ）、縦軸は最大出力を］、０とし
た場合の発光素子からの相対発出光量とシリコン窒化膜
の透過率を示している。室温、すなわち２５″ｃにおけ
る中心発光波長は６６０ｎｍであるが、発光部の温度が
２５″Ｃから３０” Ｃ，３５’ Ｃ。
Ａ Ｓ ｏ 、 、ｉ Ｐ ｏ 、 ｅ半導体、Ｎ型
半導体としてＴｅを含有させたＧ ａ Ａ Ｓ ｏ 、
４ Ｐ Ｏ、ｅ半導体、薄膜としてシリコン窒化膜を
用いた場合のスペクトラム分布を示す。図において、横
軸は発光波長λ（ｎｍ）、縦軸は最大出力を］、０とし
た場合の発光素子からの相対発出光量とシリコン窒化膜
の透過率を示している。室温、すなわち２５″ｃにおけ
る中心発光波長は６６０ｎｍであるが、発光部の温度が
２５″Ｃから３０” Ｃ，３５’ Ｃ。
４０’ Ｃ，４５’ Ｃと上昇するにつれて中心発光波
長は長波長側にシフトし、その相対発出光量が減少して
いくことがわかる。なお、第７図において発光波長と発
出光量の温度依存性は発光ダイオードの典型的な値であ
る０、３３ｎｍ／’ Ｃとし、またスペクトラム分布は
半値幅が３０ｎｍのガウス分布とした。
長は長波長側にシフトし、その相対発出光量が減少して
いくことがわかる。なお、第７図において発光波長と発
出光量の温度依存性は発光ダイオードの典型的な値であ
る０、３３ｎｍ／’ Ｃとし、またスペクトラム分布は
半値幅が３０ｎｍのガウス分布とした。
また、第７図には発光波長λに対するシリコン窒化膜の
透過率Ｔの値も示されており、発光波長λが長波長側に
シフトするにつれ透過率Ｔは減少する傾向を示すことが
わかる。なお、この時のシリコン窒化膜の屈折率ｎはｎ
−１，８７とし、この値はシリコン窒化膜に隣接するＰ
型あるいはＮ型半導体の典型的な屈折率ｎ １−３ 、
５、空気の屈折率ｎ３−Ｌｏとした時に透過率Ｔが最大
となる屈折率である。また、シリコン窒化膜の膜厚ｄは
発光部から発出した光が最も多く透過される膜厚である
式（１）において、ｎａｍ ｌ、λ−６６Ｑｎｍ、ｎ＝
１．８７として得られるｄ−２６５ｎｍの値を用いてい
る。
透過率Ｔの値も示されており、発光波長λが長波長側に
シフトするにつれ透過率Ｔは減少する傾向を示すことが
わかる。なお、この時のシリコン窒化膜の屈折率ｎはｎ
−１，８７とし、この値はシリコン窒化膜に隣接するＰ
型あるいはＮ型半導体の典型的な屈折率ｎ １−３ 、
５、空気の屈折率ｎ３−Ｌｏとした時に透過率Ｔが最大
となる屈折率である。また、シリコン窒化膜の膜厚ｄは
発光部から発出した光が最も多く透過される膜厚である
式（１）において、ｎａｍ ｌ、λ−６６Ｑｎｍ、ｎ＝
１．８７として得られるｄ−２６５ｎｍの値を用いてい
る。
［発明が解決しようとする課題］
このように、従来の発光素子においては、発光部の温度
上昇に伴なって発出光量が低下し、また発光波長の長波
長側へのシフトによりシリコン窒化膜等の薄膜の透過率
低下を招いて発光部から外部へ射出される光量が著しく
低下してしま、う問題があった。
上昇に伴なって発出光量が低下し、また発光波長の長波
長側へのシフトによりシリコン窒化膜等の薄膜の透過率
低下を招いて発光部から外部へ射出される光量が著しく
低下してしま、う問題があった。
そして、このような光量の低下は、発光素子を光プリン
タやイメージリーダあるいは光通信機器の光源に用いた
場合における画質の劣化や読取りエラー、あるいは信号
とノイズの比Ｓ／Ｎの低下の原因となっていた。
タやイメージリーダあるいは光通信機器の光源に用いた
場合における画質の劣化や読取りエラー、あるいは信号
とノイズの比Ｓ／Ｎの低下の原因となっていた。
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は発光部の温度上昇によらずほぼ一定の光量の光
を外部に射出することができる発光素子を提供すること
にある。
の目的は発光部の温度上昇によらずほぼ一定の光量の光
を外部に射出することができる発光素子を提供すること
にある。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するために、請求項（１）記載の発光素
子は、薄膜の透過率が発光波長の増加と共に増加するこ
とを特徴としている。
子は、薄膜の透過率が発光波長の増加と共に増加するこ
とを特徴としている。
また、上記目的を達成するために、請求項（２）記載の
発光素子は、薄膜の発光波長λに対する透３ 過率Ｔの変化がｄＴ／ｄλ＞１０ （ｎｍ”）を満た
すことを特徴としている。
発光素子は、薄膜の発光波長λに対する透３ 過率Ｔの変化がｄＴ／ｄλ＞１０ （ｎｍ”）を満た
すことを特徴としている。
さらに、上記目的を達成するために、請求項（３）記載
の発光素子は、薄膜の膜厚ｄを（２ｍ＋１）＋ ａ ＜
４ｎｄ／λ＜ ２（ｍ＋１）−βｍ： Ｏまたは正の
整数 ｎ： 薄膜の屈折率 λ； 発光波長 α： ０または正の定数 β： ０または正の定数 とし、発光波長の増加と共に薄膜の透過率を増加させる
ことを特徴としている。
の発光素子は、薄膜の膜厚ｄを（２ｍ＋１）＋ ａ ＜
４ｎｄ／λ＜ ２（ｍ＋１）−βｍ： Ｏまたは正の
整数 ｎ： 薄膜の屈折率 λ； 発光波長 α： ０または正の定数 β： ０または正の定数 とし、発光波長の増加と共に薄膜の透過率を増加させる
ことを特徴としている。
そして、上記目的を達成するために、請求項（４）記載
の発光素子は式（３）においてα、βが前記薄膜の発光
波長λに対する透過率Ｔの変化がｄＴ／ｄλ＞１０−Ｏ
−１）を満たすことを特徴としている。
の発光素子は式（３）においてα、βが前記薄膜の発光
波長λに対する透過率Ｔの変化がｄＴ／ｄλ＞１０−Ｏ
−１）を満たすことを特徴としている。
［作用］
本発明の発光素子はこのような構成を有しており、薄膜
の透過率を発光波長の増加と共に増加することにより、
発光部の温度上昇に伴って発光波長λが長波長側にシフ
トしても薄膜の透過率Ｔの減少を防いで光量をほぼ一定
に保つものである。
の透過率を発光波長の増加と共に増加することにより、
発光部の温度上昇に伴って発光波長λが長波長側にシフ
トしても薄膜の透過率Ｔの減少を防いで光量をほぼ一定
に保つものである。
すなわち、ＰＮ接合された発光部から射出した光は半導
体と薄膜との界面で反射されると同時に薄膜と空気との
界面でも反射される。そして、この２つの界面で反射さ
れた光は干渉を起こすので、薄膜全体としての透過率は
発光波長によって変化することとなる。すなわち、薄膜
の透過率Ｔは、Ｔ−（ｒ ” −１） （ｒ
１）／ − １２２３ （（ｒ ｒ ＋１）２−４ｒ ｒ ５ｉｎ２Φ
）１２２３ １２２３・・・・・・
（４） となる。但し、ｒ１２は干渉効果を考慮しない場合の半
導体と薄膜との界面での反射振幅、’２３は干渉効果を
考慮しない場合の薄膜と空気の界面での反射振幅、Φは
薄膜内での光の位相差因子で、薄膜に垂直に光が入射す
る場合、 Φ−２πｎｄ／λ ・・・・・・（５）
となる。式（４）より薄膜の発光波長λに対する透過率
Ｔ変化ｄＴ／ｄλは ｄＴ／ｄλ−−（４（ｒ ２−１）（ｒ １）
− ２２３ ｒ １２ ｒ ２３ （２ｙｒ ｎ ｄ ／λ ）ｓｉ
ｎ（２Φ））／（（ｒ ｒ ＋１） −４ｒ
ｒ ５ｉｎ２Φ）２１２２３ １２２
３ ・・・・・ （６） となる。この式から容易にわかるように、薄膜の膜厚ｄ
が （２ｍ＋１）＜４ｎｄ／λ＜２（ｍ＋１）を満たす場合
にはｄＴ／ｄλは正となる。
体と薄膜との界面で反射されると同時に薄膜と空気との
界面でも反射される。そして、この２つの界面で反射さ
れた光は干渉を起こすので、薄膜全体としての透過率は
発光波長によって変化することとなる。すなわち、薄膜
の透過率Ｔは、Ｔ−（ｒ ” −１） （ｒ
１）／ − １２２３ （（ｒ ｒ ＋１）２−４ｒ ｒ ５ｉｎ２Φ
）１２２３ １２２３・・・・・・
（４） となる。但し、ｒ１２は干渉効果を考慮しない場合の半
導体と薄膜との界面での反射振幅、’２３は干渉効果を
考慮しない場合の薄膜と空気の界面での反射振幅、Φは
薄膜内での光の位相差因子で、薄膜に垂直に光が入射す
る場合、 Φ−２πｎｄ／λ ・・・・・・（５）
となる。式（４）より薄膜の発光波長λに対する透過率
Ｔ変化ｄＴ／ｄλは ｄＴ／ｄλ−−（４（ｒ ２−１）（ｒ １）
− ２２３ ｒ １２ ｒ ２３ （２ｙｒ ｎ ｄ ／λ ）ｓｉ
ｎ（２Φ））／（（ｒ ｒ ＋１） −４ｒ
ｒ ５ｉｎ２Φ）２１２２３ １２２
３ ・・・・・ （６） となる。この式から容易にわかるように、薄膜の膜厚ｄ
が （２ｍ＋１）＜４ｎｄ／λ＜２（ｍ＋１）を満たす場合
にはｄＴ／ｄλは正となる。
すなわち、この範囲の膜厚ｄを有する薄膜は発光部から
射出した光の波長が長波長側ヘシフトするに従ってその
透過率が増加することを示している。
射出した光の波長が長波長側ヘシフトするに従ってその
透過率が増加することを示している。
従って、発光部の温度上昇に伴って発光波長が長波長側
ヘシフトするに従い、薄膜の透過率が増加するため、発
光部からの発出光量が低下しても薄膜透過後の光量の低
下は従来の発光素子に比べてより少量で済むことになる
。
ヘシフトするに従い、薄膜の透過率が増加するため、発
光部からの発出光量が低下しても薄膜透過後の光量の低
下は従来の発光素子に比べてより少量で済むことになる
。
まｔこ、０または適当な正の定数α、βを用いて、（２
ｍ＋Ｄ＋α＜４ｎｄ／λ＜２（ｍ＋１）−βの範囲に薄
膜の膜厚ｄを設定することにより、ｄＴ／ｄλ＞１０１
０−１） とすれば、発光波長の増加と共に薄膜の透過率を著しく
増加させ、薄膜透過後の光量の低下をより抑えることが
できる。
ｍ＋Ｄ＋α＜４ｎｄ／λ＜２（ｍ＋１）−βの範囲に薄
膜の膜厚ｄを設定することにより、ｄＴ／ｄλ＞１０１
０−１） とすれば、発光波長の増加と共に薄膜の透過率を著しく
増加させ、薄膜透過後の光量の低下をより抑えることが
できる。
［実施例］
以下、図面を用いなから本発明に係る発光素子の好適な
実施例を説明する。
実施例を説明する。
第１図は、本実施例における発光素子の断面図である。
Ｐ型半導体としてＺｎが拡散されたＧａＡＳＯ，４ＰＯ
，８半導体層１０、そして、Ｎ型半導体としてＴｅを含
有するＧａＡｓＰ半導体層１２がＰＮ接合されて発光部
を形成している。そして、Ｐ型Ｇ ａ Ａ Ｓ Ｏ，４
Ｐ ｏ、ｅ半導体層１０の上面に正電極１６が、そして
、Ｎ型ＧａＡｓＰ半導体層１２の表面に負電極１４が形
成され、これら正負の電極によって順方向バイアス電圧
がＰＮ接合面に印加されて発光部から所定の波長λの光
が射出される。
，８半導体層１０、そして、Ｎ型半導体としてＴｅを含
有するＧａＡｓＰ半導体層１２がＰＮ接合されて発光部
を形成している。そして、Ｐ型Ｇ ａ Ａ Ｓ Ｏ，４
Ｐ ｏ、ｅ半導体層１０の上面に正電極１６が、そして
、Ｎ型ＧａＡｓＰ半導体層１２の表面に負電極１４が形
成され、これら正負の電極によって順方向バイアス電圧
がＰＮ接合面に印加されて発光部から所定の波長λの光
が射出される。
また、このＰＮ接合からなる発光部に隣接して薄膜とし
てのシリコン窒化膜１８がプラズマＣＶＤ等によって形
成され、発光部から射出した光を透過させて外部に発出
する構成である。
てのシリコン窒化膜１８がプラズマＣＶＤ等によって形
成され、発光部から射出した光を透過させて外部に発出
する構成である。
ここで、本実施例において特徴的なことは、このシリコ
ン窒化膜１８の膜厚ｄを式（３）％式％） ｍ二〇または正の整数 ｎ：シリコン窒化膜の屈折率 λ：発光波長 α：０または正の定数 β：０または正の定数 に設定したことである。例えば、ｍ−１、発光波長λ−
６６０ｎｍ、ｎ−１°８７とすると、シリコン窒化膜の
膜厚ｄの範囲は、 ２６５ｎｍ＜ｄ＜５３０ｎｍ となる。そして、このような膜厚ｄのとき、前述の式（
６）においてｄＴ／ｄλ＞０となる。このことは、発光
波長λの増加に伴い、シリコン窒化膜の透過率Ｔが増加
することを示している。
ン窒化膜１８の膜厚ｄを式（３）％式％） ｍ二〇または正の整数 ｎ：シリコン窒化膜の屈折率 λ：発光波長 α：０または正の定数 β：０または正の定数 に設定したことである。例えば、ｍ−１、発光波長λ−
６６０ｎｍ、ｎ−１°８７とすると、シリコン窒化膜の
膜厚ｄの範囲は、 ２６５ｎｍ＜ｄ＜５３０ｎｍ となる。そして、このような膜厚ｄのとき、前述の式（
６）においてｄＴ／ｄλ＞０となる。このことは、発光
波長λの増加に伴い、シリコン窒化膜の透過率Ｔが増加
することを示している。
第２図に２６５ｎｍ＜ｄ＜５３０ｎｍの範囲を満たす膜
厚ｄ＝３１０ｎｍのシリコン窒化膜の透過率を示す。こ
こで、Ｐ型Ｇ ａ Ａ Ｓ ｏ 、 ４ Ｐ Ｏ、ｅ半
導体層１０の屈折率を３．５、シリコン窒化膜１８の屈
折率を１．８７、空気の屈折率を１．０とした。また、
ＰＮ接合の発光部から射出された光の波長λは、この発
光ダイオードの温度が室温の２５°Ｃては６６０ｎｍて
あり、膜厚３１０ｎｍのシリコン窒化膜１８を透過する
ことによって第２図に示されるスペクトル分布を示す。
厚ｄ＝３１０ｎｍのシリコン窒化膜の透過率を示す。こ
こで、Ｐ型Ｇ ａ Ａ Ｓ ｏ 、 ４ Ｐ Ｏ、ｅ半
導体層１０の屈折率を３．５、シリコン窒化膜１８の屈
折率を１．８７、空気の屈折率を１．０とした。また、
ＰＮ接合の発光部から射出された光の波長λは、この発
光ダイオードの温度が室温の２５°Ｃては６６０ｎｍて
あり、膜厚３１０ｎｍのシリコン窒化膜１８を透過する
ことによって第２図に示されるスペクトル分布を示す。
また、この発光部の温度が４５’Ｃに上昇した場合には
、発光部から射出される光の波長は長波長側にシフトし
、シリコン窒化膜１８の透過率がより高い６６７ｎｍ程
度となるため図に示すように相対発出光量が２５℃にお
ける値より若干中ないスペクトル分布を示すこととなる
。
、発光部から射出される光の波長は長波長側にシフトし
、シリコン窒化膜１８の透過率がより高い６６７ｎｍ程
度となるため図に示すように相対発出光量が２５℃にお
ける値より若干中ないスペクトル分布を示すこととなる
。
また、第３図にはｍ−４、発光波長λ−６６０ｎ ｍ
％ ｎ−１、８７の時に式（３）を満たす８５０ｎｍの
膜厚を有するシリコン窒化膜１８の透過率を示す。この
場合においても、発光部の温度が２５°Ｃから４５’Ｃ
に上昇し、発光波長が長波長側にシフトすると、シリコ
ン窒化膜１８の透過率が増加し、相対発出光量の温度低
下が第７図に示す従来の発光素子に比べ少ないことがわ
かる。
％ ｎ−１、８７の時に式（３）を満たす８５０ｎｍの
膜厚を有するシリコン窒化膜１８の透過率を示す。この
場合においても、発光部の温度が２５°Ｃから４５’Ｃ
に上昇し、発光波長が長波長側にシフトすると、シリコ
ン窒化膜１８の透過率が増加し、相対発出光量の温度低
下が第７図に示す従来の発光素子に比べ少ないことがわ
かる。
第４図に発光部から射出した光がシリコン窒化膜１８を
透過して外部に出てくる光量をｍ−１゜２．３．４の時
に式（３）を満たす膜厚であるｄ＝３１０ｎｍ、４９０
ｎｍ、６７０ｎｍ、８１０ｎｍの場合の発光部の温度に
対する相対光量をプロットしたものである。なお、同図
には、比較のためにシリコン窒化膜の膜厚が式（１）を
満足する従来膜厚の場合の発光部の温度に対する相文・
１光量をプロットしである。そして、第５図には第４図
に示されたプロット結果から得られる各膜厚における発
出光量の低下率（％／’Ｃ）及び室温２５℃における発
光波長であるλ−６６０ｎｍにおける透過率Ｔの変化率
ｄＴ／ｄλを示す。
透過して外部に出てくる光量をｍ−１゜２．３．４の時
に式（３）を満たす膜厚であるｄ＝３１０ｎｍ、４９０
ｎｍ、６７０ｎｍ、８１０ｎｍの場合の発光部の温度に
対する相対光量をプロットしたものである。なお、同図
には、比較のためにシリコン窒化膜の膜厚が式（１）を
満足する従来膜厚の場合の発光部の温度に対する相文・
１光量をプロットしである。そして、第５図には第４図
に示されたプロット結果から得られる各膜厚における発
出光量の低下率（％／’Ｃ）及び室温２５℃における発
光波長であるλ−６６０ｎｍにおける透過率Ｔの変化率
ｄＴ／ｄλを示す。
第４図及び第５図から明らかなようにシリコン窒化膜１
８の膜厚ｄがｄ＝２６５ｎｍである従来の発光素子の発
出光量低下率−０，８２％／℃に比べ、本実施例におけ
る膜厚ｄ＝３１０ｎｍ、４９０ ｎ ｍ、 ６７０
ｎ ｍ、 ８５０ ｎ ｍの場合の発出光量低下率は
それぞれ−０，６％／’Ｃ，−０，５５％／’Ｃ，−０
．５２％／’Ｃ，−０．４９％／℃と小さくなっている
ことがわかる。これは、発光波長λに対する透過率Ｔの
変化ｄＴ／ｄλが従来の発光素子の値ｏ、 ｏに比べ
２．４Ｘ１０’、３゜６Ｘ１０’、４．６Ｘ１０−３．
５．４Ｘ１０−”といずれも大きな値を示すからである
。
８の膜厚ｄがｄ＝２６５ｎｍである従来の発光素子の発
出光量低下率−０，８２％／℃に比べ、本実施例におけ
る膜厚ｄ＝３１０ｎｍ、４９０ ｎ ｍ、 ６７０
ｎ ｍ、 ８５０ ｎ ｍの場合の発出光量低下率は
それぞれ−０，６％／’Ｃ，−０，５５％／’Ｃ，−０
．５２％／’Ｃ，−０．４９％／℃と小さくなっている
ことがわかる。これは、発光波長λに対する透過率Ｔの
変化ｄＴ／ｄλが従来の発光素子の値ｏ、 ｏに比べ
２．４Ｘ１０’、３゜６Ｘ１０’、４．６Ｘ１０−３．
５．４Ｘ１０−”といずれも大きな値を示すからである
。
このように、本実施例においては薄膜としてのシリコン
窒化膜の膜厚を発光波長λの１曽加に伴ってその透過率
Ｔが増加する範囲に設定することにより、発光部の温度
上界に伴う発光波長の長波長側へのシフトが生じても透
過率の増加により発出光量の低下を防ぐことができる。
窒化膜の膜厚を発光波長λの１曽加に伴ってその透過率
Ｔが増加する範囲に設定することにより、発光部の温度
上界に伴う発光波長の長波長側へのシフトが生じても透
過率の増加により発出光量の低下を防ぐことができる。
なお、本実施例においては、薄膜としてシリコン窒化膜
を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えば、ＳｉＯ％５ｉ２０３、Ｚｎ０ＳＣｅＯ５ＺｒＯ
２、ＴｉＯ２、ＰｂＯ１Ｚｎ５ｅ、Ｃｄ５５ＺｎＳ等の
物質で形成することも可能である。
を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えば、ＳｉＯ％５ｉ２０３、Ｚｎ０ＳＣｅＯ５ＺｒＯ
２、ＴｉＯ２、ＰｂＯ１Ｚｎ５ｅ、Ｃｄ５５ＺｎＳ等の
物質で形成することも可能である。
また、本実施例においては薄膜は一層のみを用いたが、
第６図に示すように、穴なる屈折率、膜厚を有する薄膜
を複数Ｎ層積層した構成を用いることもできる。すなわ
ち、各薄膜の屈折率が、ｎ 、 ｎ ＋ ｎ
２”””＋ ｎ で、膜厚がｄｌ。
第６図に示すように、穴なる屈折率、膜厚を有する薄膜
を複数Ｎ層積層した構成を用いることもできる。すなわ
ち、各薄膜の屈折率が、ｎ 、 ｎ ＋ ｎ
２”””＋ ｎ で、膜厚がｄｌ。
ｚ２３ Ｎ
ｄｄ ・・・・・・、ｄＮの場合にこのＮ膜の透過
２ ′ ３ ′ 率Ｔは層膜の境界で反射または透過した光がこのＮ層膜
中で相互に干渉し合うことによって決まるが、このとき
の透過率が発光波長の増加と共に増加していれば、同様
の効果を得ることができる。
２ ′ ３ ′ 率Ｔは層膜の境界で反射または透過した光がこのＮ層膜
中で相互に干渉し合うことによって決まるが、このとき
の透過率が発光波長の増加と共に増加していれば、同様
の効果を得ることができる。
更に、本実施例においてはＰ型半導体層及びＮ型半導体
層としてＧ ａ Ａ Ｓ ｏ 、 、ａ Ｐ ｏ 、
ｅを用いたが、この混晶比は任意に設定することが可能
であり、ＧａＡｓ５ＧａＡＩＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＰ
系統の他の化合物半導体を用いることも可能である。
層としてＧ ａ Ａ Ｓ ｏ 、 、ａ Ｐ ｏ 、
ｅを用いたが、この混晶比は任意に設定することが可能
であり、ＧａＡｓ５ＧａＡＩＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＰ
系統の他の化合物半導体を用いることも可能である。
そして、本実施例においては１個の発光ダイオードから
なる発光素子について説明したが、複数の発光ダイオー
ドを配列した発光ダイオードアレイ型発光素子に適用で
きることは言うまでもない。
なる発光素子について説明したが、複数の発光ダイオー
ドを配列した発光ダイオードアレイ型発光素子に適用で
きることは言うまでもない。
［発明の効果コ
以上説明したように、本発明に係る発光素子によれば、
発光部の温度上昇に伴う発出光量の低下を防ぎ、はぼ一
定の光量を得ることができるので、光プリンタやイメー
ジリーダの光源として用いた場合に高画質、高読取り率
を得ることができるという効果がある。
発光部の温度上昇に伴う発出光量の低下を防ぎ、はぼ一
定の光量を得ることができるので、光プリンタやイメー
ジリーダの光源として用いた場合に高画質、高読取り率
を得ることができるという効果がある。
第１図は本発明に係る発光素子の一実施例の断面図、
第２図乃至第４図は同実施例における発光部温度と相対
発出光量の関係を示すグラフ図、第５図は同実施例にお
ける発出光量低下率と透過率Ｔの変化率ｄＴ／ｄλを説
明する表口、第６図は本発明に係る発光素子の他の実施
例の断面図、 第７図は従来の発光素子の発光部温度と相対発出光量と
の関係を示すグラフ図である。 １０−Ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓｏ、４Ｐ ｏ、ｅ半導体層１
２・・・Ｎ型ＧａＡｓＰ半導体層 １４・・・負電極 １６・・・正電極 １８・・・シリコン窒化膜 台暫深 ト 大組例つ灯命図 第１図 犀Ｋを狐Ｒ制 台講潰− ト 犀に爽■釈畔 第５ｔノＬ１イベ丁！ＦヒｄＴ／ｄλ 第 図 濾、久 （０Ｃ） 邊Ａヒ相月慶濾充１ 第 図 ４ イ乞−＝Ｘｊｙ＞ＡすＪ９ 崖グ僚ケじσ第 図
発出光量の関係を示すグラフ図、第５図は同実施例にお
ける発出光量低下率と透過率Ｔの変化率ｄＴ／ｄλを説
明する表口、第６図は本発明に係る発光素子の他の実施
例の断面図、 第７図は従来の発光素子の発光部温度と相対発出光量と
の関係を示すグラフ図である。 １０−Ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓｏ、４Ｐ ｏ、ｅ半導体層１
２・・・Ｎ型ＧａＡｓＰ半導体層 １４・・・負電極 １６・・・正電極 １８・・・シリコン窒化膜 台暫深 ト 大組例つ灯命図 第１図 犀Ｋを狐Ｒ制 台講潰− ト 犀に爽■釈畔 第５ｔノＬ１イベ丁！ＦヒｄＴ／ｄλ 第 図 濾、久 （０Ｃ） 邊Ａヒ相月慶濾充１ 第 図 ４ イ乞−＝Ｘｊｙ＞ＡすＪ９ 崖グ僚ケじσ第 図
Claims (4)
- （１）ＰＮ接合された発光部とこの発光部に隣接形成さ
れ発光部から射出した光を外部に透過する薄膜とを備え
る発光素子において、 前記薄膜の透過率が発光波長の増加と共に増加すること
を特徴とする発光素子。 - （２）請求項（１）記載の発光素子において、発光波長
λに対する透過率Ｔの変化がｄＴ／ｄλ＞１０＾−＾３
（ｎｍ＾−＾１）を満たすことを特徴とする発光素子。 - （３）ＰＮ接合された発光部とこの発光部に隣接形成さ
れ発光部から射出した光を外部に透過する薄膜とを備え
る発光素子において、 前記薄膜の膜厚ｄを （２ｍ＋１）＋α＜４ｎｄ／λ＜２（ｍ＋１）−βｍ：
０または正の整数 ｎ：薄膜の屈折率 λ：発光波長 α：０または正の定数 β：０または正の定数 とし、発光波長の増加と共に薄膜の透過率を増加させる
ことを特徴とする発光素子。 - （４）請求項（３）記載の発光素子において、前記α、
βが前記薄膜の発光波長λに対する透過率Ｔの変化がｄ
Ｔ／ｄλ＞１０＾−＾３（ｎｍ＾−＾１）を満たすこと
を特徴とする発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2069197A JPH0760904B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 発光素子 |
| US07/576,890 US5005058A (en) | 1990-03-19 | 1990-09-04 | Light-emitting diode with light-transmissive film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2069197A JPH0760904B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03270082A true JPH03270082A (ja) | 1991-12-02 |
| JPH0760904B2 JPH0760904B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=13395764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2069197A Expired - Lifetime JPH0760904B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 発光素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5005058A (ja) |
| JP (1) | JPH0760904B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009065137A (ja) * | 2007-08-09 | 2009-03-26 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 発光装置 |
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|---|---|---|---|---|
| US5077587A (en) * | 1990-10-09 | 1991-12-31 | Eastman Kodak Company | Light-emitting diode with anti-reflection layer optimization |
| US5135877A (en) * | 1990-10-09 | 1992-08-04 | Eastman Kodak Company | Method of making a light-emitting diode with anti-reflection layer optimization |
| US5650359A (en) * | 1991-05-06 | 1997-07-22 | Texas Instruments Incorporated | Composite dielectric passivation of high density circuits |
| JPH05283735A (ja) * | 1992-04-03 | 1993-10-29 | Eastman Kodak Japan Kk | 発光素子 |
| US5444270A (en) * | 1994-11-04 | 1995-08-22 | At&T Corp. | Surface-normal semiconductor optical cavity devices with antireflective layers |
| US6896850B2 (en) * | 2001-03-26 | 2005-05-24 | Kumetrix, Inc. | Silicon nitride window for microsampling device and method of construction |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6435766U (ja) * | 1987-08-27 | 1989-03-03 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2420848A1 (fr) * | 1978-03-23 | 1979-10-19 | Commissariat Energie Atomique | Procede de realisation de diodes electroluminescentes et photodetectrices |
| US4495514A (en) * | 1981-03-02 | 1985-01-22 | Eastman Kodak Company | Transparent electrode light emitting diode and method of manufacture |
| JPS5946071A (ja) * | 1982-09-08 | 1984-03-15 | Koito Mfg Co Ltd | 半導体薄膜発光素子 |
| FR2538171B1 (fr) * | 1982-12-21 | 1986-02-28 | Thomson Csf | Diode electroluminescente a emission de surface |
| JPS6055678A (ja) * | 1983-09-06 | 1985-03-30 | Nec Corp | 発光ダイオ−ド |
| JPS6074484A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-26 | Toshiba Corp | 発光ダイオ−ド |
| JPS61191084A (ja) * | 1985-02-20 | 1986-08-25 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
-
1990
- 1990-03-19 JP JP2069197A patent/JPH0760904B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-04 US US07/576,890 patent/US5005058A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6435766U (ja) * | 1987-08-27 | 1989-03-03 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009065137A (ja) * | 2007-08-09 | 2009-03-26 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 発光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5005058A (en) | 1991-04-02 |
| JPH0760904B2 (ja) | 1995-06-28 |
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