JPH0636437B2 - 赤外発光ダイオ−ド - Google Patents
赤外発光ダイオ−ドInfo
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- JPH0636437B2 JPH0636437B2 JP11288986A JP11288986A JPH0636437B2 JP H0636437 B2 JPH0636437 B2 JP H0636437B2 JP 11288986 A JP11288986 A JP 11288986A JP 11288986 A JP11288986 A JP 11288986A JP H0636437 B2 JPH0636437 B2 JP H0636437B2
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- emitting diode
- light emitting
- infrared light
- junction
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規な構成を有する赤外発光ダイオードに関す
る。
る。
最近、光通信の急激な普及と高性能化にともなって、各
種光デバイスならびに関連電子デバイスの高性能化なら
びに低廉化が重要な課題となっている。現在の低価格の
光通信システムにあっては、ガリウム燐あるいはガリウ
ム・インジウムヒ素燐を素材とした発光ダイオードを発
光素子として使用し、これと合せてシリコンを素材とし
た電子デバイスからなる駆動回路を用いるのが一般的で
あった。この場合は当然モノリシック的な一体化は困難
であり、高々ハイブリッド的な一体化が可能になるに過
ぎなかった。最近にいたり、シリコン単結晶上に直接ガ
リウムヒ素など化合物半導体結晶を成長する試みも行わ
れているが、なお技術的に大きな問題が残されていて、
実際の光通信デバイスに使用されることは当面考えられ
ていない。しかも最近においては、光ファイバの最低損
失波長領域である1.5μｍ付近における発光素子の重要
性がますます増大するに至っている。
種光デバイスならびに関連電子デバイスの高性能化なら
びに低廉化が重要な課題となっている。現在の低価格の
光通信システムにあっては、ガリウム燐あるいはガリウ
ム・インジウムヒ素燐を素材とした発光ダイオードを発
光素子として使用し、これと合せてシリコンを素材とし
た電子デバイスからなる駆動回路を用いるのが一般的で
あった。この場合は当然モノリシック的な一体化は困難
であり、高々ハイブリッド的な一体化が可能になるに過
ぎなかった。最近にいたり、シリコン単結晶上に直接ガ
リウムヒ素など化合物半導体結晶を成長する試みも行わ
れているが、なお技術的に大きな問題が残されていて、
実際の光通信デバイスに使用されることは当面考えられ
ていない。しかも最近においては、光ファイバの最低損
失波長領域である1.5μｍ付近における発光素子の重要
性がますます増大するに至っている。
本発明の目的は、かかる状況にかんがみ、モノリシック
の一体化が可能で、したがって低廉なコストで製作がで
き、信頼性が高い1.5μｍ波長領域の発光ダイオードを
提供することにある。
の一体化が可能で、したがって低廉なコストで製作がで
き、信頼性が高い1.5μｍ波長領域の発光ダイオードを
提供することにある。
本発明の赤外発光ダイオードの構成は、シリコンを主要
な活性物質とし、発光に関与する活性領域が逆方向バイ
アス電圧を印加した際高電界を発生し得るＰＩＮ接合，
ＰＮ接合またはショットキー接合からなり、前記活性領
域内には３価のエルビウム原子が含有され、1.5μｍ帯
の発光波長を有することを特徴とする。
な活性物質とし、発光に関与する活性領域が逆方向バイ
アス電圧を印加した際高電界を発生し得るＰＩＮ接合，
ＰＮ接合またはショットキー接合からなり、前記活性領
域内には３価のエルビウム原子が含有され、1.5μｍ帯
の発光波長を有することを特徴とする。
次に図面により本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例の部分断面図である。本実施
例は、シリコン結晶からなるＰ層１，Ｉ層２，およびＮ
層３からなるＰＩＮ接合の発光ダイオードであり、ほぼ
１μｍの厚さを有するＩ領域(2)に約１wol％の３価のエ
ルビウム原子を含有する如き構造を有している。このよ
うな組成をもつＰＩＮ接合の形成は、液相エピタキシャ
ル法によっても可能であるが、イオン注入法，あるいは
分子ビーム・エピタキシャル（ＭＢＥ）法によってより
有効に成長を行わしめることが可能である。
例は、シリコン結晶からなるＰ層１，Ｉ層２，およびＮ
層３からなるＰＩＮ接合の発光ダイオードであり、ほぼ
１μｍの厚さを有するＩ領域(2)に約１wol％の３価のエ
ルビウム原子を含有する如き構造を有している。このよ
うな組成をもつＰＩＮ接合の形成は、液相エピタキシャ
ル法によっても可能であるが、イオン注入法，あるいは
分子ビーム・エピタキシャル（ＭＢＥ）法によってより
有効に成長を行わしめることが可能である。
かかるＰＩＮ接合に逆方向のバイアス電圧を印加し、１
０５乃至１０６Ｖ／cmの電界をＩ領域(2)に発生せしめ
ると、このＩ領域において電子なだれが発生し、その一
部のエネルギーが衝突励起によってエルビウム（Er）原
子に伝達され、さらにその一部が第２図の特性図に示す
ような発光スペクトルをもつ1.5μｍ帯の発光を示す。
その発光の効率は励起の条件などに関係するが、５０Ｖ
の電圧を印加し、１ｍＡのアバランシェ電流が流れると
き、最大１％の程度である。
０５乃至１０６Ｖ／cmの電界をＩ領域(2)に発生せしめ
ると、このＩ領域において電子なだれが発生し、その一
部のエネルギーが衝突励起によってエルビウム（Er）原
子に伝達され、さらにその一部が第２図の特性図に示す
ような発光スペクトルをもつ1.5μｍ帯の発光を示す。
その発光の効率は励起の条件などに関係するが、５０Ｖ
の電圧を印加し、１ｍＡのアバランシェ電流が流れると
き、最大１％の程度である。
また、ＰＩＮ接合に代えて、ＰＮ接合あるいはショット
キー接合を利用しても、ほぼ同様な効果を期待し得る
が、しかしＰＩＮ接合が幅の広い均一な電界を実現し得
るため有利である。なお、エルビウムに代えてホルニウ
ム（Ho）あるいはツリウム（Tm）原子を使用しても同様
な赤外発光ダイオードの製作が可能であるが、その発光
波長はいずれの場合も1.8μｍ付近となり、通常の光検
出手段で光電変換を行うことは若干困難となる。
キー接合を利用しても、ほぼ同様な効果を期待し得る
が、しかしＰＩＮ接合が幅の広い均一な電界を実現し得
るため有利である。なお、エルビウムに代えてホルニウ
ム（Ho）あるいはツリウム（Tm）原子を使用しても同様
な赤外発光ダイオードの製作が可能であるが、その発光
波長はいずれの場合も1.8μｍ付近となり、通常の光検
出手段で光電変換を行うことは若干困難となる。
かかる赤外発光ダイオードは、一般に応答速度が遅く、
早いものでも数10μSEC程度であり、しかも応答速度を
向上させると発光効率の低下を伴う不利がある。かかる
理由から光通信機器のモニタリングなどの用途により適
合しているといえる。
早いものでも数10μSEC程度であり、しかも応答速度を
向上させると発光効率の低下を伴う不利がある。かかる
理由から光通信機器のモニタリングなどの用途により適
合しているといえる。
かかる赤外発光ダイオードに周知の光学的共振器構造、
たとえばへき開面によるミラー構造をもたらしめること
によってレーザ発振を起させることが可能である。また
かかる赤外発光ダイオードあるいはレーザとしての特性
は全体の温度を冷却、たとえば液体窒素温度にもたらす
ことによって格段に増進される。
たとえばへき開面によるミラー構造をもたらしめること
によってレーザ発振を起させることが可能である。また
かかる赤外発光ダイオードあるいはレーザとしての特性
は全体の温度を冷却、たとえば液体窒素温度にもたらす
ことによって格段に増進される。
かかる赤外発光ダイオードは周知の方法によりシリコン
電子回路と一体化して、廉価でかつ信頼性の高い光電一
体化回路を形成することができる。
電子回路と一体化して、廉価でかつ信頼性の高い光電一
体化回路を形成することができる。
以上説明したように、本発明によれば、かかる赤外発光
ダイオードによって、シリコン集積回路と一体化可能で
製作容易な1.5μｍ光源を得ることができる。
ダイオードによって、シリコン集積回路と一体化可能で
製作容易な1.5μｍ光源を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の赤外発光ダイオードの構造
の模式的断面図、第２図は第１図の赤外発光ダイオード
の発光スペクトルの一例を示すスペクトル図である。 １…Ｐ型層、２…エルビウム原子を含有するＩ型層、３
…Ｎ型層。
の模式的断面図、第２図は第１図の赤外発光ダイオード
の発光スペクトルの一例を示すスペクトル図である。 １…Ｐ型層、２…エルビウム原子を含有するＩ型層、３
…Ｎ型層。
Claims (1)
- 【請求項１】シリコンを主要な活性物質とし、発光に関
与する活性領域が逆方向バイアス電圧を印加した際高電
界を発生し得るＰＩＮ接合，ＰＮ接合またはショットキ
ー接合からなり、前記活性領域内には３価のエルビウム
原子が含有され、1.5μｍ帯の発光波長を有することを
特徴とする赤外発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11288986A JPH0636437B2 (ja) | 1986-05-16 | 1986-05-16 | 赤外発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11288986A JPH0636437B2 (ja) | 1986-05-16 | 1986-05-16 | 赤外発光ダイオ−ド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62268169A JPS62268169A (ja) | 1987-11-20 |
| JPH0636437B2 true JPH0636437B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=14598051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11288986A Expired - Lifetime JPH0636437B2 (ja) | 1986-05-16 | 1986-05-16 | 赤外発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636437B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU5645096A (en) * | 1995-03-29 | 1996-10-16 | Octrooibureau Kisch N.V. | Indirect bandgap semiconductor optoelectronic device |
| KR100377716B1 (ko) | 1998-02-25 | 2003-03-26 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | 광학적 방사를 위해 희토류 원소로 도핑된 실리콘 구조체 및 방사방법 |
| JP4922611B2 (ja) * | 2005-12-26 | 2012-04-25 | 学校法人東京理科大学 | 酸化亜鉛光デバイス、酸化亜鉛光デバイスの製造方法、および酸化亜鉛光デバイスの利用方法 |
| JP5689832B2 (ja) * | 2012-02-10 | 2015-03-25 | 日本電信電話株式会社 | シリコン発光素子の製造方法 |
-
1986
- 1986-05-16 JP JP11288986A patent/JPH0636437B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62268169A (ja) | 1987-11-20 |
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