JPH04186679A - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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JPH04186679A
JPH04186679A JP2311931A JP31193190A JPH04186679A JP H04186679 A JPH04186679 A JP H04186679A JP 2311931 A JP2311931 A JP 2311931A JP 31193190 A JP31193190 A JP 31193190A JP H04186679 A JPH04186679 A JP H04186679A
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JP
Japan
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light
layer
emitting diode
active layer
light emitting
Prior art date
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Pending
Application number
JP2311931A
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English (en)
Inventor
Hiromoto Suzawa
諏澤 寛源
Masumi Hiroya
真澄 廣谷
Toshihiro Kato
加藤 俊宏
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Priority to EP91119535A priority patent/EP0486052A1/en
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/81Bodies
    • H10H20/811Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions
    • H10H20/812Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions within the light-emitting regions, e.g. having quantum confinement structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/81Bodies
    • H10H20/813Bodies having a plurality of light-emitting regions, e.g. multi-junction LEDs or light-emitting devices having photoluminescent regions within the bodies

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は発光ダイオードに関し、特に、波長の異なる複
数種類の光を同時に発光する発光ダイオードに関するも
のである。
従来の技術 基板上に気相成長法や液相成長法などのエピタキシャル
成長法により種々の層を積層してpn接合を形成するこ
と等により発光ダイオードを作製することか行われてい
る。かかる発光ダイオードにおいて、pn接合をたとえ
ば2つ設けて波長の異なる2種類の光を発光できるよう
に構成することが考えられている。たとえば工業調査会
出版「化合物半導体デバイスIIj(198−5年1月
lO日発行)の第117頁に記載されたものかそれてあ
り、かかる発光ダイオードによれば、波長の異なる2種
類の光を同時に発光することもできる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のように複数のpn接合を備えて波
長の異なる複数種類の光を同時に発光する発光ダイオー
ドを作製するに際しては、発光用の正負画電極のうち少
なくとも一方はpn接合の数に応じて複数設けねばなら
ないため、pn接合を複数設けることと相俟って加工プ
ロセスか複雑となってコストか高くなる欠点かあった。
本発明は以上の事情を背景として為されたものであって
、その目的とするところは、加工プロセスを複雑化する
ことなく、波長の異なる複数種類の光を同時に発光する
ことかできる発光ダイオード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の本発明の要旨とするところは
、基板上に積層されて波長の異なる複数種類の光を同時
に発光する発光ダイオードであって、(a)通電される
ことにより第1の光を発生する活性層と、(b)その活
性層から発生した第1の光に基づいてその第1の光より
長い波長を有する第2の光を発生するホトルミネセンス
層とを含むことにある。
作用および発明の効果 かかる構成の発光ダイオードにおいては、通電により活
性層から第1の光が発生すると、その第1の光に基づい
てホトルミネセンス層から第1の光より長い波長を有す
る第2の光が発生し、これにより、波長の異なる複数種
類の光を同時に発光することができる。この場合におい
て、波長の異なる複数種類の光を同時に発光するために
複数種類の活性層を設けたり電極の数を増大させたりす
る必要がないため、上記の発光ダイオードを作製する際
の加工プロセスが簡単となってその発光ダイオードを比
較的安価に提供し得る。
実施例 第1図は本発明の一実施例である発光ダイオード10の
斜視図であり、第2図はその積層構成を説明するための
図である。それらの図において、発光ダイオード10は
、ダブルへテロ構造の面発光型発光ダイオードであり、
p−GaAs単結晶から成る基板12上には、反射・ホ
トルミネセンス層I4、pG a o、 ssA 1 
o4sA Sから成るクラッド層16、p Gao、a
7A1゜13Asから成り、780nmの波長の光を発
生する活性層18、n  G a o、 ssA 1 
o、 46A Fyから成るクラッド層20、およびn
−GaAsから成るコンタクト層22が、たとえば有機
金属化学気相成長法によって単結晶の状態で順次気相成
長させられることにより積層されている。上記基板12
は350μm、クラッド層16.20は2μm1活性層
18およびコンタクト層22は0.1μmの膜厚てそれ
ぞれ設けられており、平面形状か350μmX350μ
mの正方形に加工されている。そして、基板12の底面
にはAuGe/Ni/Auから成るn型オーミック電極
24か設けられているとともに、コンタクト層22の上
面にはAuGe/Ni/Auから成るn型オーミック電
極26か設けられており、そのコンタクト層22の上面
のオーミック電極26が設けられていない部分が光取出
面28とされている。
上記反射・ホトルミネセンス層14は、65nmの厚み
のp−AlAs層30と54nmの厚みのp−GaAS
層32とが交互に20対積層されることにより所謂超格
子に構成されており、活性層18からの入力光の一部を
光波干渉作用により反射するとともに、活性層18から
の入力光の一部を吸収して活性層18の発光波長である
780nmより長い870 nmの波長の光を発生する
反射・ホトルミネセンス層14は、活性層18から発生
する光のエネルギーすなわち活性層18の電子のエネル
ギーギャップより小さいエネルギーギャップを有してい
るのである。本実施例においては、反射・ホトルミネセ
ンス層14がホトルミネセンス層を構成するとともに、
活性層18から発生する光が第1の光に、反射・ホトル
ミネセンス層14から発生する光か第2の光にそれぞれ
相当する。なお、第1図および第2図において、反射・
ホトルミネセンス層14、クラッド層16゜20、活性
層18、およびコンタクト層22はそれらの膜厚の相互
関係を殆と無視して描かれている。
以上のように構成された発光ダイオード10においては
、オーミック電極24.26間に順方向の駆動電流が流
されることにより、活性層18から780nmの波長の
光か発生させられる。たとえば第2図において実線およ
び破線の矢印で示すように、活性層18から光取出面2
8側へ向かう光はそのまま光取出面28から放射される
一方、活性層18から基板12側へ向かう光の一部は反
射・ホトルミネセンス層14により反射されて活性層1
8等を通して光取出面28から放射され、さらに、活性
層18から基板12側へ向かう光の一部は反射・ホトル
ミネセンス層14内において吸収されることにより、そ
の反射・ホトルミネセンス層14から870nmの光が
発生して活性層18等を通して光取出面28から放射さ
れる。これにより、光取出面28からは波長の異なる2
種類の光か同時に発光させられることとなる。第3図に
上記発光ダイオード10の発光スペクトルを示す。かか
る発光ダイオード10は光多重通信や光センサ用光源な
どに利用される。
このように本実施例によれば、一対のオーミック電極2
4.26間に駆動電流を流すだけで、活性層18からは
780nmの波長の光か、反射・ホトルミネセンス層1
4からは870nmの波長の光がそれぞれ発生し、それ
ら波長の異なる2種類の光を同時に発光することができ
るため、従来のように波長の異なる2種類の光を同時に
発光するために2種類の活性層を設けたり電極の数を増
大させたりする必要がなく、発光ダイオード1゜を作製
する際の加工プロセスが簡単となって発光ダイオード1
0を比較的安価に提供することかできるのである。
また、本実施例によれば、活性層18の光取出面28側
とは反対側に反射・ホトルミネセンス層14か設けられ
ているため□、活性層18から発生して光取出面28側
と反対側へ向かう光か無駄なく利用されて、活性層18
からの780nmの波長の光の出力か高められ且つ反射
・ホトルミネセンス層14から870nmの波長の光か
出力されるので、電力消費を好適に節減てきる利点があ
る。
また、本実施例によれば、反射・ホトルミネセンス層1
4はA I A s / G a A s超格子層にて
構成されているため、p−GaAs基板】2やp−G 
a 0. ssA 1 o、 a5A Sクラッド層1
6との間て格子不整合を生ずることかなく、良質の発光
ダイオード10が得られる。
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、
本発明は他の態様で実施することもてきる。
たとえば、前記実施例において、基板12と反射・ホト
ルミネセンス層14との間に、反射・ホトルミネセンス
層14から発光して基板12側へ向かう光を光取出面2
8側へ反射する反射層を設けてもよい。
また、前記実施例では、活性層18の光取出面28側と
は反対側に反射・ホトルミネセンス層14が設けられて
いるか、反射機能を有しないホトルミネセンス層を反射
・ホトルミネセンス層14に替えて、若しくは活性層1
8と光取出面28との間に設けてもよいし、あるいは、
反射・ホトルミネセンス層14を設けることなく基板1
2やコンタクト層22をホトルミネセンス層として構成
することもできる。
また、前記実施例では、780 nmおよび870nm
の波長の2種類の光を同時に発光するように構成されて
いるが、活性層およびホトルミネセンス層の材料を適宜
選択することによりそれ以外の波長の光を発光するよう
に構成することもできるし、ホトルミネセンス層を2種
類以上設けて波長の異なる3種類以上の光を同時に発光
するように構成することもできる。ホトルミネセンス層
を2種類以上設ける場合においては、全てのホトルミネ
センス層か活性層からの光を吸収することによって発光
するように構成してもよいし、あるいは、活性層からの
光を吸収して発光したホトルミネセンス層からの光によ
って他のホトルミネセンス層が発光するように構成する
こともてきる。要するに、ホトルミネセンス層は活性層
から発生した光に基ついて発光させられればよいのであ
る。
また、前記実施例の発光ダイオードlOはGaAlAs
ダブルへテロ構造を成す面発光型発光ダイオードである
が、GaAs、GaP、InP。
InGaAsPなどの他の化合物半導体から成るダブル
へテロ構造や単一へテロ構造の面発光型発光ダイオード
、あるいはホモ構造の面発光型発光ダイオード、さらに
は端面発光型発光ダイオードにも本発明は同様に適用さ
れ得る。
その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である発光ダイオードの斜視
図である。第2図は第1図の発光ダイオードの積層構造
を説明するための図であって、−部を断面にして示す図
である。第3図は第1図の発光ダイオードの発光スペク
トルを示す図である。 10:発光ダイオード 12;基板 14:反射・ホトルミネセンス層(ホトルミネセンス層
) 18:活性層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 基板上に積層されて波長の異なる複数種類の光を同時に
    発光する発光ダイオードであって、通電されることによ
    り第1の光を発生する活性層と、 該活性層から発生した第1の光に基づいて該第1の光よ
    り長い波長を有する第2の光を発生するホトルミネセン
    ス層と を含むことを特徴とする発光ダイオード。
JP2311931A 1990-11-16 1990-11-16 発光ダイオード Pending JPH04186679A (ja)

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