JPH04100278A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH04100278A JPH04100278A JP2217080A JP21708090A JPH04100278A JP H04100278 A JPH04100278 A JP H04100278A JP 2217080 A JP2217080 A JP 2217080A JP 21708090 A JP21708090 A JP 21708090A JP H04100278 A JPH04100278 A JP H04100278A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
関わり、特に活性層にInGaAQPを用いた半導体発
光装置に関する。
ode : LED)は低消費電力、高効率、高信頼性
の得られる光源として、通信や光情報処理など各種の分
野での応用に用いられている。特に可視波長域ではプリ
ンタ用光源などとして、高効率のLEDが用いられてい
る。これらのLED用材料としてGaP、 GaAsP
、GaAQAsなとの化合物半導体が用いられている。
の発光が得られ、 また、選択拡散によりp−n接合を
容易に形成できるため、複数個の発光素子をアレイ状に
形成することができ、LEDプリンタ用光源として広く
用いられている。このような用途に用いられるLEDと
しては、発光点が十分小さく、素子間の距離を十分小さ
くできることが、印字における高い分解能を得るために
重要である。一方、印字速度の高速化のためには、感光
材料の感度の高い波長域で、高出力の発光が重要になる
。高出力の発光を得る一つの方法として、注入電流を大
きくすることが考えられるが、通常熱の発生により光出
力の飽和、他素子への発熱の影響、素子の劣化などにつ
ながり、信頼性の高い機能を呈することができない。こ
れを回避しつつ、高い光出力を得る方法としては、素子
の高効率化が重要である。
301はGaP基板、302はGaAsP組成変化層、
303はGaAsP組成一定層、304はn−−GaA
sP層、305はp拡散領域、306はP電極、307
はn電極である。n−−GaAsP層304層形04れ
た P拡散領域305によりP−n接合が形成され、電
流注入により発光が起こる。このとき、黄色、橙色の発
光を得るためには、発光層のGaAsPは間接還移型の
組成であり、その発光効率は非常に低い。このような低
効率の発光を有効に取り出すために、基板、組成変化層
、組成一定層などは発光波長に対して透明なものが用い
られ、基板裏面からの反射光などをも表面から取り出さ
れている。このように基板を発光波長に対し透明にし、
高効率の発光を得ようとする構造は、GaAsP系LE
Dのみならず、GaP、 Ga1Asなどの材料を用い
た場合でも用いられている。一方、このような構造では
、信頼性、生産性の観点から、基板の厚さが100ZI
II+程度以上である。このような厚さの基板を用いる
と、特に裏面からの反射光により発光点が広がり、高い
分解能を得ることがむずかしくなる。実際このようなL
EDによるアレイをプリンタ用に用いた場合、1インチ
あたり300ドツト程度の高精細化が限度であった。
効率の発光を得ることは困難であった。
とするところは、発光点が小さく、かつ高効率の発光が
可能な半導体発光装置を提供することにある。
AfPからなる活性層を有し、上記半導体基板と反対側
の発光面上の一部に形成された電極以外の面上から光を
取り出す半導体発光装置により、発光点が小さく、かつ
高効率の発光が可能にすることにある。
A12Pからなる活性層を有し、上記半導体基板と反対
側の面上の一部に形成された電極以外の面上から光を取
り出す半導体発光装置において、上記半導体基板のバン
ドギャップを、発光波長のエネルギーより小さくシ、上
記半導体基板と上記活性層の距離を上記活性層と上記発
光面の距離より小さくすることによって、発光点が小さ
く、かつ高効率の発光が可能な半導体発光装置を実現し
たものである。
、基板による光吸収を利用することによって、小さな発
光点を保持しつつ、高効率の発光が得られる。
装置の構造の概要を断面図で示す。図中101はn−G
aAs基板、102はn −InGaAQPクラッド層
、103はInGalP層、104はp −InGaA
QPクラッド層、105はp−GaAQAs層、106
はGaAsコンタクト層、107はAuZnからなるp
側電極、108はAuGeからなるn側電極である。
InGaAQP活性層103のエネルギーギャップはク
ラッド層102,104のそれより小さくなるように混
晶組成が設定されており、光およびキャリアを活性層に
閉じ込めるダブルへテロ構造をなしている。 p−G
aAQAs層発光波長に対し略透明になるように設定さ
れている。なお、以下はこのようなダブルへテロ構造を
持つLEDについて記すが、活性層部の層構造は本質で
はなく、シングルへテロ構造や、ホモ接合構造でも同様
に考えることができる。また1本実施例では基板側がp
型の導電型としたが、導電型を逆にした構造でも同様に
考えることができる。
度は以下のように設定されている。n −GaAs基板
1101(250t、3 X 10” cx−” )、
n −InGa1Pクラッド層1102(Iu、5 X
l017cm−3) 、 InGaAFIP活性層10
3 (0,5am、アンドープ) 、 p−InGa1
lPクラッド層104 (1tm、 7 Xl0173
−3) 、 p−GaAgAs層1105(5,3X
10” cm−” )、GaAsコンタクト層106
(0,1m、3 X 10” am−” )である。
a1Pとし、 その発光面からの距離が1発光波長に対
し吸収層となるGaAs基板からの距離に比べ小さく設
定したことであり、この構造の優位性については以下に
説明する。
基板側へ、一部は発光面側へ進む。このときGaAs基
板101に達した光のエネルギーが、基板のエネルギー
ギャップより小さい場合、基板により吸収される。した
がって、基板側へ発せられた光は外部へ取り出されない
ため、従来例に見られたような、基板裏面からの反射に
よる発光面積の拡大は起こらず、小さな発光点を得るこ
とができた。一方、InGaAl2P材料を活性層とし
た場合、緑色、黄色、橙色、赤色の広い範囲で、有機金
属気相成長法などにより良好なエピタキシャル結晶が成
長でき、また、GaAsに格子整合をとりながら、高効
率の発光に必須なダブルへテロ構造を容易に形成できる
ことができた。活性層In1−y (Ga1−xAQx
)yPの組成(x、 y)を(0,45,0,5)とし
たとき緑色(5600m)で0.5%、(0,3,0,
5)としたとき黄色(585nm)で1.5%、橙色(
610nm)で4.5%の高い外部発光効率が基板を発
光波長に対して透明にすることなく得られた。これらは
従来の透明基板でのGaAsPによる黄色や橙色での外
部発光効率(いずれも0.3%程度)に比べ、5〜10
倍の倍光効率の改善ができたことを示す。これはInG
a1P系材料がこの波長域において直接還移型バンドギ
ャップを有することによると考えられる。このように、
活性層にInGaAffP系材料を用い、基板による光
吸収を利用することによって、小さな発光点を保持しつ
つ、高効率の発光を得ることができた。
構造の概要を示す斜視図である。図中201〜208は
第1の実施例における101ないし108に相当する。
流注入を個別に制御する機構を備えていることである。
s層205を選択的に除去することにより、各電極に対
応する発光を個別に制御できる。また、n −InGa
1Pなどによる絶縁層209上にポンディングパッド2
10を設け、電極207との間を配線211することに
より、外部に設けた各素子に対応する電源からの注入電
流を注入できる。電極207の直径を10am、素子間
の距離を25虜、GaAffiAs層205の分離幅を
5/J11とした。
1の実施例と同等の効率が得られた。また、電極207
から注入された電極は、GaAQAs層205で横20
5広がり、GalAs層205/ p InGaA4
Pクラッド層204の界低204ぼ均一な注入が可能で
あった。一方、p −InGaA4Pクラッド層204
では低204高く、電流の広がりは1−程度以下であり
。
ほぼ直下にのみおこり、従って発光点もこの部分にのみ
限られた。これにより、発光点の小さく、高輝度の発光
が容易に得られ、黄色、橙色の200〜2000個のア
レイを使うことにより、1インチあたり1000ドツト
の高精細な印字を、GaAsP系に比べ5〜10倍の速
度で印刷することが可能であった。
nGaAQP活性層の発光波長に対して吸収が大きけれ
ば、他の基板を用いてもその効果は同様である。
た、上記実施例ではGalAs層の選択除去によって素
子分離を行ったが、各電極から注入される電流が隣接す
る素子に影響しないように素子分離がされていれば同様
の効果があるのは言うまでもない。
するイオン打ち込みによる高抵抗化や、2回の結晶成長
により電流阻止層を形成しても良い。また、上記実施例
では、ポンディングパッド下の絶縁層としてn −In
GaAl1Pを用いたが、他の半導体や絶縁膜たとえば
H−GaAsや5j02などでもかまわないことは言う
までもない。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。
形成され、 InGaA12Pからなる活性層を有し、
上記半導体基板と反対側の面上の一部に形成された電極
以外の面上から光を取り出す半導体発光装置において、
上記半導体基板のバンドギャップを、発光波長のエネル
ギーより小さくし、上記半導体基板と上記活性層の距離
を上記活性層と上記発光面の距離より小さくすることに
よって、発光点が小さく、かつ高効率の発光が可能な半
導体発光装置を実現することができる。
略構造を示す断面図、第2図は本発明の他の実施例の概
略構造を示す斜視図、第3図は従来の半導体発光装置の
概略を示す断面図である。 101.201− GaAs基板 102.202−n −InGaAQPクラッド層10
3.203 ・−InGaAQP活性層104.204
− p −InGaAQPクラッド層105.205−
p −GaAQAs層106.206− p −Ga
Asコンタクト層107.207・・・P側電極 108、208・−n側電極 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第1図
Claims (3)
- (1)半導体基板上に形成され、In_1_−_y(G
a_1_−_xAl_x)_yP(0≦x<1、0≦y
<1)からなる活性層を有し、前記半導体基板と反対側
の面上の一部に形成された電極以外の発光面上から光を
取り出す半導体発光装置において、前記半導体基板のバ
ンドギャップが、発光波長のエネルギーより小さく、前
記半導体基板と前記活性層の距離が前記活性層と前記発
光面の距離より小さいことを特徴とする半導体発光装置
。 - (2)前記半導体基板がGaAsであることを特徴とす
る請求項1記載の半導体発光装置。 - (3)前記電極が複数個形成され、各電極から注入する
電流を個別に制御することにより、各電極付近の電極以
外の面上から取り出す光を個別に制御することを特徴と
する請求項1または請求項2記載の半導体発光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21708090A JP2937439B2 (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | 半導体発光装置 |
| US07/747,128 US5153889A (en) | 1989-05-31 | 1991-08-19 | Semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21708090A JP2937439B2 (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04100278A true JPH04100278A (ja) | 1992-04-02 |
| JP2937439B2 JP2937439B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=16698515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21708090A Expired - Lifetime JP2937439B2 (ja) | 1989-05-31 | 1990-08-20 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2937439B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1054704C (zh) * | 1994-08-25 | 2000-07-19 | 夏普株式会社 | 发光二极管阵列及其制造方法 |
| US6191438B1 (en) | 1997-05-30 | 2001-02-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting diode array |
-
1990
- 1990-08-20 JP JP21708090A patent/JP2937439B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1054704C (zh) * | 1994-08-25 | 2000-07-19 | 夏普株式会社 | 发光二极管阵列及其制造方法 |
| US6236065B1 (en) | 1994-08-25 | 2001-05-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-emitting diode array and method for fabricating the same |
| US6191438B1 (en) | 1997-05-30 | 2001-02-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting diode array |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2937439B2 (ja) | 1999-08-23 |
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