JPH0335567A - 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１２図〜第１５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Ｃいる。 すなわち、例えば■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のエネルギバンドギャップ２ｇ２に比し狭いエ
ネルギバンドギャップ（一般に１ｇ３とする）と高い屈
折率とを有する半導体結晶層３ど、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のエネルギバ
ンドギャップ１ｇ３に比し広いエネルギバンドギャップ
１ｇ４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層４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、とくに第１４図に示す
ように、半導体積層体１０の長手方向く第１３図におい
て、紙面と平行な方向、第１５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
、半導体結晶層２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側において、半導体結晶層２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ＩｎＰｒ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、半導体結晶層
４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、その充放
１８端面１１上に、反射防止ＷＡ１２が付されている。 さらに、半導体積層体１０は、その長子方向の充放ＯＪ
　０８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、１つの半導体結晶層部３ａの
みを有し、そして、その半導体結晶層部３ａが、一般に
上述したエネルギバンドギャップ１ｇ３を有しているが
、半導体結晶層２及び４のエネルギバンドギャップ２ｇ
２及びＥｇ４のいずれよりも狭いエネルギバンドギャッ
プＥ、３．と高い屈折率とを有し、例えばＩｎＧａＡｓ
Ｐ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、ｐ型不純物を半導体結晶層４に比
し１負いａ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７［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Ｂ１６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、その電源からの駆
動電流が、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、電源からの駆！ｔｌＩ電流は、電極層１
５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、半導体結晶層
７Ｌ及び６Ｌ間、及び７Ｒ及び６ａ間のｐｎ接合に対し
て逆バイアスをち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、電源からの駆動電流が、半導体積層体１０の半
導体結晶ｌｉ！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
に狭窄して流れる駆動電流は、主としで、電極層１５及
び１６が相対向している領１ｉｉ！３’　に流れる。 このため、主どして、半導体結晶層３の領域３′の各部
において、半導体結晶層３が有している半導体結晶層部
１３を構成している１ｎＧａＡＳＰ系のエネルギバンド
ギャップ上９３．に応じた波長ス３ａを中心とする例え
ば１．４５μｍ波長帯の帯域を有する光’３ａが発生す
る。そして、それら光Ｌ３ａの一部が、領ｈＡ３’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’３ａの他部が、半導体結晶１！
１３の電極層１５及び１６が相対向していない領域３″
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３′を充放
ＱＪ端面１１測に伝播する光’３ａの一部は、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、
その充放ｆＡ端面１１上で反射することなしに、反錦防
止膜１２を通って外部に散剤する。 また、上述したように、半導体結晶層３の領域３″を、
傾斜面１４側に伝播する光’３ａの他部は、その伝播過
程で、領域３″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ＯｉＩ域３″内にほとんど
再入射しない。 以上のことから、第１２図〜第１５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が有している半導体結晶層部３ａを構成してい
るＩ　ｎＧａＡＳＰ系のエネルギバンドギャップＥ　　
に対応した３ａ 波長λ３ａを中心とする帯域を有する光Ｌ３ａ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、外部に放飼しＣ得られる。 また、この場合、半導体積層体１０には、電源からの駆
動電流が、継続して流れ、従つ

【、電源からの駆動電流
が、半導体結晶層３の領域３′に継続しで注入されてい
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３′に流れる電流の値に応じて、比較的高
い輝度で１ｑ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、比較的狭い放制角で放射される。 従って、第１２図〜第１５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１２図〜第１５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１０における半導
体結晶層３が、Ｉ　ｎＧａＡｓｐ系のエネルギバンドギ
ャップＥ　　を右ず３ａ る１つの半導体結晶層部３ａのみを有する、という構成
を有しているため、光放射端面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が有している１つの半
身体結晶層部３ａを構成しているｌ　ｎ　Ｑ　ａ　Ａ　
ｓ　Ｐ系のエネルギバンドギャップＥ　　に対応した波
長λ３゜３ａ を中心とする帯域を有するが、その帯域幅Ｗ３ａが、比
較的狭い。 例えば、半導体結晶層３が有する半導体結晶層部３ａが
、光Ｌ３ａの中心波長λ３ａが１．４５μｍの波長で得
られるような、エネルギバンドギャップＥｇ３ａを有す
るＩｎＧａＡｓＰ系の組成を有する場合、帯域幅Ｗ３ａ
が、外部に放射して得られるインコヒーレントな光りの
波長に対づ”る輝度の特性上の半１（ｆ幅ｅみて、０．
０６５〜０．０７５μｍ程度しか右していない。 このため、第１２図〜第１５図に示す従来の半導体発光
ダイオードの場合、外部にｔｌｉ割してｉｑられるイン
コヒーレントな光りが、その帯域幅Ｗ３ａ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、という欠点を右していた。 よつ（、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１ 本発明による半導体発光ダイオードは、第１２図〜第１
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、■上
記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、■上記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、■上記第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右し、そして
、 （ロ）上記第２の半導体結晶層が、導電型を与える不純
物を意図的に導入させていないか導入させているとして
も上記第１及び第３の半導体結晶層に比し格段的に低い
濃度でしか導入させていず、また、 （ハ）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、ざらに、 （ニ）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 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
、 （ホ）上記第２の半導体結晶層が、互に異なるエネルギ
バンドギャップを有する活性層としての複数の半導体結
晶層部を有し、そして、 （へ）それら活性層としての複数の半導体結晶層部が、
それらに比し広いが上記第１及び第３の半導体結晶層よ
りも狭いエネルギバンドギャップをイｊするバリア層と
しての半導体結晶層部を介してまたは介することなしに
、順次積層されている。 なお、この場合、■上記第２の半導体結晶層と第１の半
導体結晶層との間に、上記第１の半導体結晶層のエネル
ギバンドギャップと上記第２の半導体結晶層が有する活
性層とてしての複数の半導体結晶層部中の最も広いエネ
ルギバンドギャップを有する半導体結晶層部のエネルギ
バンドギャップとの間のエネルギバンドギャップを有す
る第４の半導体結晶層が介挿され、且つ■上記第２の半
導体結晶層と上記第３の半導体結晶層との間に、上記第
３の半導体結晶層のエネルギバンドギャップと上記第２
の半導体結晶層が有する活性層としての′ｆＭ数の半導
体結晶層部中の最も広いエネルギバンドギャップを有す
る半導体結晶層部のエネルギバンドギャップとの間のエ
ネルギバンドギャップを有する第５の半導体結晶層が介
挿されているのを可とする。 【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１２図
〜第１５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、その電源からの駆動電流を、半導体積層体に流せ
ば、その半導体積層体の第２の半導体結晶層が有する活
性層としての複数の半導体結晶層部の第１及び第２の電
極層が相対向している領域において、それら活性層とし
ての複数の半導体結晶層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複数の光
がそれぞれ発生する。 そして、それら活性層としての複数の半導体結晶層部の
第１及び第２の電極層が対向している領域でそれぞれ発
生した複数の光は、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領域を、第１及び第３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
述した活性層としての複数の半導体結晶層部でそれぞれ
発生する複数の光に基ずくが、第１２図〜第１５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１２図〜第１５
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、電源からの駆動電流が継続して流れ、従って、電源
からの駆動電流が、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

【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１２図〜第１５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
る領域に流れる駆動電流に応じて、比較的高い輝度で１
ｇられる。 また、光放射端面から外部にｔｌｉ制して得られるイン
コヒーレントな光が、第１２図〜第１５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、充放ｔＡ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
１２図〜第１５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
、比較的狭い放剣角で放射される。 従って、本弁明による半導体発光ダイオードの場合も、
第１２図〜第１５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
高い輝度ぐ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の半導体結晶層が、互に異なるエネルギバンド
ギャップを右づる活性層としての複数の半導体結晶層部
を有し、そして、それら活性層としての′ｆＭ数の半導
体結晶層部において、それらの互に異なるエネルギバン
ドギャップにそれぞれ応じた波長を中心とする帯域を布
する光をそれぞれ発生し、そして、それら光が、光放射
端面から、外部に、インコヒーレントな光として放射す
る。 このため、活性層としての複数の半導体結晶層部の互に
異なるエネルギバンドギャップを、順次大きくなるまた
は小さくなる順に配列してみたとき、それら互に異なる
エネルギバンドギャップを、それら活性層としての複数
の半導体結晶層部でそれぞれ発生する複数の光の帯域が
順次一部重複して得られる範囲で、順次の活性層として
の相隣る半導体結晶層部のエネルギバンドギャップ間に
それぞれ大きな差が１ｑられる値に予め選定しＣ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１２図〜第１５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つの帯域を有しで得られる。 従って１１本発明による半導体発光ダイオードによれば
、充放ｆＡ端面から外部に放射して（ｑられるインコヒ
ーレントな光が、そのインコヒーレント度をして、第１
２図〜第１５図ぐ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、そ
の半導体積層体の第２の半導体結晶層が有する活性層と
しての複数の半導体結晶層部が、バリア層としての半導
体結晶層部を介しＣ順次積層されでいる場合、そのバリ
ア層としての半導体結晶層部によって、活性層としての
複数の半導体結晶層部に、駆動電流にもとすくキレリア
が量的に互に大きな格差を有することなしに、効果的に
蓄積されるので、活性層としての複数の半導体結晶層部
から外部に放射して得られる複数の光が、輝度的に互に
大きな格差を有することなしに冑られる。 従って、光放射端面から外部に放射して得られるインコ
ヒージン１−な光が、上述した１つの広い帯域を右して
得る場合、そのインコヒーレントな光が、その広い帯域
に亘って、比較的高い輝度で得られる。 ざらに、本発明による半導体発光ダイオードの場合、第
２の半導体結晶層と第１の半導体結晶層との間、及び第
２の半導体結晶層と第３の半導体結晶層との間に、第４
及び第５の半導体結晶層がそれぞれ介挿されていれば、
それら第４及び第５の半導体結晶層が、第１及び第３の
半導体結晶層と共働して、第２の半導体結晶層が有して
いる活性層としての複数の半導体結晶層部でそれぞれ発
光して得られる複数の光を、第２の半導体結晶層に効果
的に閉じ込められて光放射端面側に伝播させることがで
きるので、インコヒーレントな光を、効率よく得ること
ができる。 【実施例１］ 次に、第１図〜第４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４図において、第１２図〜第１５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。 Ｍ１図〜第４図に示す本発明にょ半導体発光ダイオード
は、次の事項を除いて、第１２図〜第１５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、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ系のエネルギバンドギャップＥ　ｇ３ａを有
する１つの半導体結晶層部３ａのみを有するという構成
を有している第１２図〜第１５図の場合に代え、半導体
結晶層部３ａの外、それに比し狭いことによって半導体
結晶層部３ａとは異なるエネルギバンドギャップＥ（Ｅ
　　　＜Ｅ　　　）を有する例えば１つのａ３ｂ　　　
ｇ３ａ　　　ａ３ａ 半導体結晶層部３ｂを有し、従って、ｌ　ｎＱａＡｓＰ
系のエネルギバンドギャップＥｇ３ａ及びＥ　　をそれ
ぞれ有する活性層としての２つの３ｂ 半導体結晶層部３ａ及び３ｂを有し、そして、それら半
活性層としての導体結晶層部３ａ及び３ｂが、それらの
エネルギバンドギャップＥ、３８及びＥ　　に比し広い
が、半導体結晶層２の（１３ｂ エネルギバンドギャップＥ、２及び半導体結晶層４のエ
ネルギバンドギャップ上９４よりも狭いエネルギバンド
ギャップＥ　　を有するＩ　ｎＧａ３ａｂ ＡＳＰ系でなるバリア層としての半導体結晶層部３ａｂ
を介して、順次積層されている。 また、半導体結晶層３と半導体結晶層２との間に、Ｉｎ
ＧａＡＳＰ系でなる他の半導体結晶層２２が介挿され、
且つ半導体結晶層３と半導体結晶層４との間にも、Ｉｎ
ＧａＡＳＰ系でなる他の半導体結晶層２４が介挿されて
いる。 この場合、半導体結晶層４は、半導体結晶層２のエネル
ギバンドギャップＥ、２と半導体結晶層３が有する活性
層としての複数の半導体結晶層部３ａ及び３ｂ中の最も
高いエネルギバンドギャップを有する半導体結晶層部３
ｂのエネルギバンドギャップＥ　　との間のエネルギパ
ン３ｂ ドギャップＥｇ２２を石する。また、半導体結晶層２４
は、半導体結晶層４のエネルギバンドギャップＥｇ４と
半導体結晶層３が有する活性層としての複数の半導体結
晶層部３ａ及び３ｂ中の最も高いエネルギバンドギャッ
プを有する半導体結晶層部３ｂのエネルギバンドギヤラ
フ１ｇ３ｂとの間のエネルギバンドギャップＥ　　を右
２４ する。 なお、半導体結晶層２２のエネルギバンドギャップＥ　
Ｑ２２及び半導体結晶層２４のエネルギバンドギャップ
Ｅ　　は、半導体結晶層２が右２２ するバリア層としての半導体結晶層部３ａｂのエネルギ
バンドギャップＥ　　と等しくてもよ３ａｂ く、また、それらエネルギバンドギャップＥｇ２２及び
Ｅ　　は、第５図では互に等しいものと２４ して示されているが、等しくなくてもよい。 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１２図〜第１
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
成を有するので、詳細説明は省略するが、第１２図〜第
１５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、その電源からの駆動電流を、半導体積層体
１０に流せば、第１２図〜第１５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１３の活性層としての半導体結晶層部３ａ
及び３ｂの電極層１５及び１６が相対向している領域３
′において、活性層としての半導体結晶層部３ａ及び３
ｂのエネルギバンドギャップＥ　　及びＥ　　（この場
合、Ｅ　　　＞２ｇ３ａ　　　　ｇ３ｂ　　　　　　　
　ｇ３ａ　　　ｇ３ｂの関係を有する）に応じた波長λ
３ａ及びλ３ｂ（この場合、λ３ａ＜λ３ｂの関係を有
する）をそれぞれ中心とする帯域を有する光’３ａ及び
’３ｂがそれぞれ発生する。 そして、それら活性層としての半導体結晶層部３ａ及び
３ｂの領域３′でそれぞれ発生した光Ｌ　及び’３ｂは
、半導体結晶層３の電極層１ａ ５及び１６が相対向している領域３′を、半導体結晶層
２及び２２、及び４及び２４によって閉じ込められて光
放射端面１１１１Ｉｌｌに伝播する。 従って、第１図〜第４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’３ａ及びＬ３ｂに基ず
くが、第１２図〜第１５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１２図〜第
１５図で上述した従来の半導体装置ダイオードの場合と
同様に、電源からの駆動電流が継続して流れ、従って、
電源からの駆動電流が、半導体積層体１０の半導体結晶
層３の電極層１５及び１６が相対向している領域３′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１２図〜第
１５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ｌ１１３の電極層１５及び１６が相
対向している領域３′に流れる電流に応じて、比較的高
いｆｉ１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ＩＪ、第１２図〜第１５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
ｆａｌｄ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１２図〜第１５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〜第４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１２図〜第１５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４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が、互に異な
るエネルギバンドギャップ１ｇ３ａ及びＥ　（１３ｂを
それぞれ有する活性層としての２つの半導体結晶層部３
ａ及び３ｂを有するので、それら活性層としての半導体
結晶層部３ａ及び３ｂにおいて、それらエネルギバンド
ギャップＥ　　及びＥＱ３ｂにそれぞれ応じた波３ａ 艮λ３．及びλ３ｂを中心とする掛減を有する光Ｌ３ａ
及び’３ｂをそれぞれ発生し、そして、それら光し　及
び’３ｂが、光放射端面１１から、外部ａ に、インコヒーレントな光りとして放射する。 このため、活性層としての複数の半導体結晶層部３ａ及
び３ｂの互に異なるエネルギバンドギャップ１ｇ３ａ及
びＥ９３．を、順次大きくなるまたは小さくなる順に配
列してみたとき、それら互に異なるエネルギバンドギャ
ップＥ（Ｊ３ａ及びＥ　　を、それら活性層としての複
数の半導３ｂ 体結晶層部３ａ及び３ｂでそれぞれ発生する複数の光Ｌ
３ａ及び’３ｂの帯域Ｗ３ａ及びＷ３ｂが順次一部重複
して得られる範囲で、順次の活性層としての相隣る半導
体結晶層部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予め選定しておけば、光放射端面１
１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１２図〜第１５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、第１図〜第４図に示す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、そのインコヒー
レント度をして、第１２図〜第１５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４図に示す本発明による半導体発光ダ
イオードによれば、その半導体積層体１０の半導体結晶
層３が有する活性層としての複数の半導体結晶層部３ａ
及び３ｂが、バリア層としての半導体結晶層部３ａｂを
介して順次積層されているので、そのバリア層としての
半導体結晶層部３ａｂによって、活性層としての複数の
半導体結晶層部３ａ及び３ｂに、駆動電流にもとすくキ
ャリアが量的に互に大きな格差を有することなしに、効
果的に蓄積されるので、活性層としての複数の半導体結
晶層部３ａ及び３ｂから外部に放射して得られる複数の
光Ｌ　及びＬ３ｂが、輝度的に互に大きな格差を有ａ することなしに得られる。 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、上述した１つの広い帯域を有
して得る場合、そのインコヒーレントな光りが、その広
い帯域に亘って、比較的高い輝度で得られる。 さらに、第１図〜第４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と半導体結晶層２と
の間、及び半導体結晶層３と半導体結晶層４との間に、
半導体結晶層２２、及び２４がそれぞれ介挿されている
ので、それら半導体結晶層２２及び２４が、半導体結晶
層２及び４と共働して、半導体結晶層３が有している活
性層どしての複数の半導体結晶層部３ａ及び３ｂて゛そ
れぞれ発光し′Ｃ得られる複数の光’３ａ及び’３ｂを
、半導体結晶層３に効果的に閉じ込められて光放射端面
１１側に伝播させることかぐきるので、インコヒーレン
トな光りを、効率よく得ることができる。 ちなみに、第１図〜第４図に示す本発明による半導体発
光ダイオードにおいて、■半導体結晶層２が１．０μｍ
の厚さを有し、また、■半導体結晶層２２が、それを構
成しているＩｎＧａＡＳＰ系をして、半導体結晶層のエ
ネルギバンドギャップＥ　　が１．３０μｍの波長に相
２２ 当する値を有している組成を有し、且っ１１００ｎの厚
さを有し、さらに、■半導体結晶層３がＨする活性層と
しての半導体結晶層部３ａが、それを構成しているＩｎ
ＧａＡＳＰ系をして、半導体結晶層部３ａのエネルギバ
ンドギＸ・ツブＥ　　が１．５３μｍの波長に相当する
１直をイｊ３ａ している組成を有し、且っ５　Ｃ）ｎ　ｍの厚さを右し
、また、■半導体結晶層３が有するバリア層としての半
導体結晶層部３ａｂが、それを＋ｔ４成しているＩｎＧ
ａＡｓＰ系をして、半導体結晶層部３ａｂのエネルギバ
ンドギャップＥ　　が、３ａｂ １．３０μｍの波長に相当する値を右し′（いる組成を
有し、且っ５Ｑｎｍの厚さを右し、さらに、■半導体結
晶層３が有する活性層とし〔の半導体結晶層部３ｂが、
それを構成しているＩｎＧａＡｓＰ系をして、半導体結
晶層部３ｂのエネルギバンドギャップＥ　　が１．４５
μｍ３ｂ の波長に相当する値を有している組成を４１し、且つ５
０ｎｍの厚さを有し、また、■半導体結晶層２４が、そ
れを構成しているＩｎＧａＡｓＰ系をして、半導体結晶
層のエネルギバンドギＶツブＥｇ２４が１．３０μｍの
波長に相当する値を有している組成を有し、且つ１１０
０ｎの厚さを有し、さらに、■半導体結晶層４が１゜０
μｍの厚さを有している場合において、光放射端面１１
から外部に放射して得られる光りの波長λ（μｍ）に対
する輝度（任意目盛〉の関係を測定したところ、駆動電
流をそれぞれ２２５ｍＡ、３００ｍＡ、３５０ｍＡ及び
４００ｍＡとするとき、第５図Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに示す
結果が得られた。 この結果からも、第１図〜第４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、０．１５μｍ程度という広い
帯域幅を有する１つの帯域を有して得られるので、高い
インコヒーレント度を有して得られることは明らかであ
ろう。なお、第１２図〜第１５図で上述した従来の半導
体発光ダイオードの場合、上述したと同じ具体例で、同
様の測定を行ったところ、光りが、０．７〜０．８μｍ
程度の帯域幅しか有していない帯域を有してしか得られ
なかった。 【実施例２］ 次に、第６図及び第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の実施間を述べよう。 第６図及び第７図にＪプいて、第１図〜第４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６図及び第７図に示す本発明による半導体発光ダイオ
ードは、半導体結晶層２２及び２・１が省略されている
ことを除いて、第１図〜第４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。 以上が、本発明による半導体発光ダイオードの第２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、半導体結晶層２２及び２４が省略され
ていることを除いて、第１図〜第４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、半導体結晶層２２及び２４が省略されても、半導体
結晶層２及び４を有し、そして、それらが、第１２図〜
第１５図に示す従来の半導体発光ダイオードの場合で上
述したところから明らかなように、半導体結晶層３で発
生する光を、その半導体結晶層３に閉じ込めて伝播させ
るので、詳細説明は省略するが、第１図〜第４図ぐ上述
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Ｌ３ａ及びＬ３ｂ１．：基ｆくインコヒーレントな
光りが、光放国喘面１１から、外部に、高い輝度を有し
且つ狭い放射角で、しかも第１２図〜第１５図で前述し
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
ヒーレント度で、放射して得られる。 【実施例３】 次に、第８図及び第９図を伴って本発明による半導゛体
発光ダイオードの第３の実施例を述べよう。 第８図及び第９図において、第１図〜第４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８図及び第９図に示す本発明による半導体発光ダイオ
ードは、半導体結晶層３が右づるバリア層としての半導
体結晶層部３ａｂが省略されていることを除いて、第１
図〜第４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。 以上が、本発明による半導体発光ダイオードの第３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、半導体結晶層３が有するバリア層として
の半導体結晶層部３ａｂが省略されていることを除いて
、第１図〜第４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、その半導体結晶
層部３ａｂが省略されても、半導体結晶層３が有する活
性層としての半導体結晶層部３ａ及び３ｂに、駆動電流
にもとすくキャリアが、量的に、半導体結晶層部３ａｂ
を有する第１図〜第４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比し大きな格差を有していても
、蓄積されることに変りがないので、詳細説明は省略す
るが、第１図〜第４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Ｌ　及び’３ｂに基ず
くインコヒーレントな光ａ Ｌ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、しかも第１２図〜第１５図で前述した
従来の半導体発光ダイオード場合に比し高いインコヒー
レント度で、放射して得られる。

【実施例４】 次に、第１０図及び第１１図を伴って本発明による半導
体発光ダイオードの第４の実施例を述べよう。 第１０図及び第１１図において、第１図〜第４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１０図及び第１１図に示す本発明による半導体発光ダ
イオードは、半導体結晶層２２及び２４と、半導体結晶
層３が有するバリア層としての半導体結晶層部３ａｂと
が省略されていることを除いて、第１図〜第４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。 以上が、本発明による半導体発光ダイオードの第４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、半導体結晶層２２及び２４と、半導体結
晶層３が有するバリア層としての半導体結晶層部３ａｂ
とが省略されていることを除いて、第１図〜第４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、半導体結晶層２２及び２４が省略され
ても、実施例２で上述したように、とくに問題がなく、
また、半導体結晶層３が有するバリア層としての半導体
結晶層部３ａｂが省略されても、実施例３で上述したよ
うに、とくに問題がないので、詳細説明は省略するが、
第１図〜第４図工・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、光し　及びＬ３ｂａ 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、高い輝度を右し且つ狭い放割角で、しかも
第１２図〜第１５図で前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で、放射して
得られる。 なお、上述においては、半導体結晶層３が有する活性層
としての半導体結晶層部を２つとした場合を述べたが、
３つ以上とし、外部に放射される光りを、上述した場合
に比し高いインコヒーレント度で得るようにすることも
できる。 また、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、誌は、第１図〜第４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〜第４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４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＋ｆＴ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４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、〈口）上記第
２の半導体結晶層が、導電型を与える不純物を意図的に
導入さぽていないか導入させＣいるとしても上記第１及
び第３の半導体結晶層に比し格段的に低い濃度でしか導
入させていず、（ハ）また、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図〜第４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、さらに、（ニ）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。 さらに、上述においては、上述した本発明に適用し得る
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で、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
長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でいな
いｆｔ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」に読
み代えた構成とすることもでざ、その他、本発明の精神
を脱することなしに、種々の食型、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、第３図、及び第４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、■−■線上の断面図、及
び要部をエネルギバンド構造で示す図である。 第５図Ａ〜Ｄは、第１図〜第４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、駆動電流をパラメ
ータとした、光放射端面から外部に放射して得られる光
の波長２（μｍ）に対する輝度（任意目盛）の特性を示
す図である。 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の実施例を示す断面図及び要部のエネルギバン
ド構造を示す図Ｃある。 第８図及び第９図は、本発明による半導体発光ダイオー
ドの第３の実施例を示す断面図及び要部のエネルギバン
ド構造を示す図である。 第１０図及び第１１図は、本発明による半導体発光ダイ
オードの第４の実施例を示す断面図及び要部のエネルギ
バンド構造を示す図である。 第１２図、第１３図、第１４図、及び第１５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ｘｍ
−ｘｍ線上の断面図、Ｘ　ＩＶＸＩＶ線上の断面図、及
び要部をエネルギバンド構造で示す図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体結晶重
板２．３．４．５ ・・・・・・・・・・・・・・・、・・・半導体結晶層
３　ｒ　、３　ｎ・・・・・・半導体結晶層３の領域３
ａ、３ｂ・・・・・・活性層としてのの半導体結晶層部 ３ａｂ・・・・・・・・−・・・バリア層としての半導
体結晶層部 １０・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体ｖ４
層体１１・・・・・・・・・・・・・・・・・・光放射
端面１２・・・・・・・・・・・・・・・・・・反射防
止膜１４・・・・・・・・・・・・・・・・・・傾斜面
１５．１６・・・・・・・・・電極層 ２２．２４・・・・・・・・・半導体結晶層第１ ぼ ■ 第３図 １鳴 第４閃 第５図 Ａ 第５図 痕λＣｐｔｔ） 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１４図 １ぐ 第１５図

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、上記半導
   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、上記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、上記第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、上記第２の半導体
   結晶層が、導電型を与え る不純物を意図的に導入させていないか導入させている
   としても上記第１及び第３の半導体結晶層に比し格段的
   に低い濃度でしか導入させていず、 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、互に異なるエ ネルギバンドギャップを有する活性層としての複数の半
   導体結晶層部を有し、 上記活性層としての複数の半導体結晶層部 が、それらに比し広いが上記第１及び第３の半導体結晶
   層よりも狭いエネルギバンドギャップを有するバリア層
   としての半導体結晶層部を介してまたは介することなし
   に、順次積層されてい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の半導体結晶層と第１の半導体結 晶層との間に、上記第１の半導体結晶層のエネルギバン
   ドギャツプと上記第２の半導体結晶層が有する活性層と
   しての複数の半導体結晶層部中の最も広いエネルギバン
   ドギャップを有する半導体結晶層部のエネルギバンドギ
   ャップとの間のエネルギバンドギャップを有する第４の
   半導体結晶層が介挿され、且つ 上記第２の半導体結晶層と第３の半導体結 晶層との間に、上記第３の半導体結晶層のエネルギバン
   ドギャップと上記第２の半導体結晶層が有する活性層と
   しての複数の半導体結晶層部中の最も広いエネルギバン
   ドギャップを有する半導体結晶層部のエネルギバンドギ
   ャップとの間のエネルギバンドギャップを有する第５の
   半導体結晶層が介挿されていることを特徴とする半導体
   発光ダイオード。