JPH0897500A - 発光素子およびそれを用いたレーザｃｒｔ - Google Patents
発光素子およびそれを用いたレーザｃｒｔInfo
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- JPH0897500A JPH0897500A JP6232607A JP23260794A JPH0897500A JP H0897500 A JPH0897500 A JP H0897500A JP 6232607 A JP6232607 A JP 6232607A JP 23260794 A JP23260794 A JP 23260794A JP H0897500 A JPH0897500 A JP H0897500A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造工程を簡素化できしかも信頼性の高い発
光素子およびそれを用いたレーザＣＲＴを提供するこ
と。 【構成】 本発明は、ＡｌＧａＩｎＮ系から成る活性層
２と、この活性層２の少なくとも一方側に設けたＡｌＧ
ａＩｎＮ系から成る反射層３、４とを備える発光素子１
であり、またこの発光素子１をターゲットとして電子線
を照射し、所定波長の光をスクリーンに照射して画像を
得るレーザＣＲＴである。
光素子およびそれを用いたレーザＣＲＴを提供するこ
と。 【構成】 本発明は、ＡｌＧａＩｎＮ系から成る活性層
２と、この活性層２の少なくとも一方側に設けたＡｌＧ
ａＩｎＮ系から成る反射層３、４とを備える発光素子１
であり、またこの発光素子１をターゲットとして電子線
を照射し、所定波長の光をスクリーンに照射して画像を
得るレーザＣＲＴである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＡｌＧａＩｎＮ系から
成る活性層と反射層とを備えた発光素子およびそれを用
いたレーザＣＲＴに関する。
成る活性層と反射層とを備えた発光素子およびそれを用
いたレーザＣＲＴに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、発光領域である活性層と２つの多
層膜反射層で挟んだ構造の発光素子は、小さな励起エネ
ルギーで高効率のレーザ発振を行うことができる光学デ
バイスとして知られており、レーザＣＲＴのターゲット
として使用することも考えられている。例えば、ＧａＡ
ｓから成る活性層をＡｌＡｓ／ＧａＡｓから成る多層膜
反射層で挟んだ構造の発光素子では、赤外領域の波長か
ら成るレーザ光を発振することができる。また、II-IV
族のＺｎＣｄＳｅ、ＣｄＳＳｅ等から成る活性層を使用
する場合には青緑領域の波長から成るレーザ光を発振す
ることができる。レーザＣＲＴでは、このような発光素
子をターゲットとして電子線励起を行い、赤色、緑色、
青色の３原色をスクリーンに照射して所望のカラー画像
を得るようにしている。
層膜反射層で挟んだ構造の発光素子は、小さな励起エネ
ルギーで高効率のレーザ発振を行うことができる光学デ
バイスとして知られており、レーザＣＲＴのターゲット
として使用することも考えられている。例えば、ＧａＡ
ｓから成る活性層をＡｌＡｓ／ＧａＡｓから成る多層膜
反射層で挟んだ構造の発光素子では、赤外領域の波長か
ら成るレーザ光を発振することができる。また、II-IV
族のＺｎＣｄＳｅ、ＣｄＳＳｅ等から成る活性層を使用
する場合には青緑領域の波長から成るレーザ光を発振す
ることができる。レーザＣＲＴでは、このような発光素
子をターゲットとして電子線励起を行い、赤色、緑色、
青色の３原色をスクリーンに照射して所望のカラー画像
を得るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＺｎＣ
ｄＳｅ等を用いた発光素子においては、活性層であるＺ
ｎＣｄＳｅに対して格子整合するような反射層材料が考
えられておらず素子を構成する上での問題となってい
る。また、レーザＣＲＴにおいては、発光素子を支持台
へ貼り合わせて固定する必要があり製造工程の複雑化お
よびコストアップを招く原因となっている。しかも、貼
り合わせ層として通常使用するエポキシ系の接着剤は熱
伝導率が低く発光素子から発生する熱を支持台側へ逃が
すのが困難となり、発光素子の温度上昇による特性劣
化、短寿命化を招く要因となる。また、発光素子の厚さ
が入射電子の飛程より短い場合には、入射電子が貼り合
わせ層に到達し、エポキシ系の接着剤を変性させ、光の
透過性劣化や発光素子の短寿命化を招く要因となる。
ｄＳｅ等を用いた発光素子においては、活性層であるＺ
ｎＣｄＳｅに対して格子整合するような反射層材料が考
えられておらず素子を構成する上での問題となってい
る。また、レーザＣＲＴにおいては、発光素子を支持台
へ貼り合わせて固定する必要があり製造工程の複雑化お
よびコストアップを招く原因となっている。しかも、貼
り合わせ層として通常使用するエポキシ系の接着剤は熱
伝導率が低く発光素子から発生する熱を支持台側へ逃が
すのが困難となり、発光素子の温度上昇による特性劣
化、短寿命化を招く要因となる。また、発光素子の厚さ
が入射電子の飛程より短い場合には、入射電子が貼り合
わせ層に到達し、エポキシ系の接着剤を変性させ、光の
透過性劣化や発光素子の短寿命化を招く要因となる。
【０００４】よって、本発明は製造工程を簡素化できし
かも信頼性の高い発光素子およびそれを用いたレーザＣ
ＲＴを提供することを目的とする。
かも信頼性の高い発光素子およびそれを用いたレーザＣ
ＲＴを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために成された発光素子およびそれを用いたレ
ーザＣＲＴである。すなわち、本発明は、ＡｌＧａＩｎ
Ｎ系から成る活性層と、この活性層の少なくとも一方側
に設けたＡｌＧａＩｎＮ系から成る反射層とを備える発
光素子であり、またこの発光素子をターゲットとして電
子線を照射し、所定波長の光をスクリーンに照射して画
像を得るレーザＣＲＴである。
達成するために成された発光素子およびそれを用いたレ
ーザＣＲＴである。すなわち、本発明は、ＡｌＧａＩｎ
Ｎ系から成る活性層と、この活性層の少なくとも一方側
に設けたＡｌＧａＩｎＮ系から成る反射層とを備える発
光素子であり、またこの発光素子をターゲットとして電
子線を照射し、所定波長の光をスクリーンに照射して画
像を得るレーザＣＲＴである。
【０００６】
【作用】本発明の発光素子では、活性層および反射層と
してＡｌＧａＩｎＮ系を用いていることから、活性層と
反射層とを格子整合させることができ、しかも可視光全
域から紫外領域にわたる広範な光を出射できることにな
る。また、本発明のレーザＣＲＴでは、赤色、緑色、青
色の３原色を出射するターゲットとして各色に対応した
組成比から成る同系のＡｌＧａＩｎＮで構成した発光素
子を用いることから、ターゲットの材料を共通化でき製
造工程の簡素化を図ることができる。しかも、ターゲッ
トを支持する支持台としてＡｌＧａＩｎＮ系の発光素子
を積み上げ成形できる材料を使用できることから、貼り
合わせ層を介すことなく発光素子を支持台上に設けるこ
とができるようになる。
してＡｌＧａＩｎＮ系を用いていることから、活性層と
反射層とを格子整合させることができ、しかも可視光全
域から紫外領域にわたる広範な光を出射できることにな
る。また、本発明のレーザＣＲＴでは、赤色、緑色、青
色の３原色を出射するターゲットとして各色に対応した
組成比から成る同系のＡｌＧａＩｎＮで構成した発光素
子を用いることから、ターゲットの材料を共通化でき製
造工程の簡素化を図ることができる。しかも、ターゲッ
トを支持する支持台としてＡｌＧａＩｎＮ系の発光素子
を積み上げ成形できる材料を使用できることから、貼り
合わせ層を介すことなく発光素子を支持台上に設けるこ
とができるようになる。
【０００７】
【実施例】以下に、本発明の発光素子およびそれを用い
たレーザＣＲＴにおける実施例を図に基づいて説明す
る。図１は、本発明における発光素子を説明する基本構
成図である。すなわち、この発光素子１は、所定波長の
光を生成する発光領域である活性層２と、例えばこの活
性層２を挟む状態に設けられる反射層３、４と、これら
を保持するための支持台である基板５とを備え、しかも
活性層２および反射層３、４が各々ＡｌＧａＩｎＮ系か
ら成る構成となっている。
たレーザＣＲＴにおける実施例を図に基づいて説明す
る。図１は、本発明における発光素子を説明する基本構
成図である。すなわち、この発光素子１は、所定波長の
光を生成する発光領域である活性層２と、例えばこの活
性層２を挟む状態に設けられる反射層３、４と、これら
を保持するための支持台である基板５とを備え、しかも
活性層２および反射層３、４が各々ＡｌＧａＩｎＮ系か
ら成る構成となっている。
【０００８】ＡｌＧａＩｎＮ系から成る活性層２および
反射層３、４は、各々異なる組成比から構成されてお
り、基板５上に反射層４、活性層２、反射層３の順に例
えばＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）やＭＢＥ
（分子線成長法）によって積層されている。つまり、各
層は全てＡｌＧａＩｎＮ系から成る同系のものであり、
格子整合して欠陥のない層を構成することができるよう
になる。しかも、格子整合することで各層が臨界膜厚に
よる制限を受けることがなくなり、自由な膜厚を設定で
きるようになる。
反射層３、４は、各々異なる組成比から構成されてお
り、基板５上に反射層４、活性層２、反射層３の順に例
えばＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）やＭＢＥ
（分子線成長法）によって積層されている。つまり、各
層は全てＡｌＧａＩｎＮ系から成る同系のものであり、
格子整合して欠陥のない層を構成することができるよう
になる。しかも、格子整合することで各層が臨界膜厚に
よる制限を受けることがなくなり、自由な膜厚を設定で
きるようになる。
【０００９】また、ＡｌＧａＩｎＮ系を用いることで、
これを積み上げ成形できる基板５例えばＡｌ2 Ｏ3 、Ｚ
ｎＯ、ＧａＡｓ、ＳｉＣを使用できるようになる。これ
によって、活性層２および反射層３、４から成る素子部
を基板５上にエポキシ系の接着剤を介して貼り合わせる
必要がなくなる。つまり、基板５上に直接素子部を成長
させることができ、素子部から発生した熱を容易に基板
５側へ逃がすことができるようになる。また、ＡｌＧａ
ＩｎＮ系から成る活性層２および反射層３、４を用いる
ことで、その組成比の選択により可視光全域から紫外領
域にわたる広範な光を出射できる発光素子１を構成する
ことが可能となる。
これを積み上げ成形できる基板５例えばＡｌ2 Ｏ3 、Ｚ
ｎＯ、ＧａＡｓ、ＳｉＣを使用できるようになる。これ
によって、活性層２および反射層３、４から成る素子部
を基板５上にエポキシ系の接着剤を介して貼り合わせる
必要がなくなる。つまり、基板５上に直接素子部を成長
させることができ、素子部から発生した熱を容易に基板
５側へ逃がすことができるようになる。また、ＡｌＧａ
ＩｎＮ系から成る活性層２および反射層３、４を用いる
ことで、その組成比の選択により可視光全域から紫外領
域にわたる広範な光を出射できる発光素子１を構成する
ことが可能となる。
【００１０】次に、本発明の発光素子１における具体例
を説明する。図２は本発明の発光素子１における具体例
を説明する模式図である。この発光素子１においては、
活性層２１としてＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜
１，０≦ｙ≦１）を用い、反射層３１としてＡｌx1Ｇａ
y1Ｉｎ1-x1-y1 Ｎ、Ａｌx2Ｇａy2Ｉｎ1-x2-y2 Ｎから成
る多層膜を用い、反射層４１としてＡｌx3Ｇａy3Ｉｎ
1-x3-y3 Ｎ、Ａｌx4Ｇａy4Ｉｎ1-x4-y4 Ｎから成る多層
膜を用いている。この活性層２１のｘ，ｙを設定するこ
とにより、室温で直接遷移型のバンドギャップエネルギ
ーを１．９５ｅＶ以上６．２ｅＶ未満とすることができ
る。
を説明する。図２は本発明の発光素子１における具体例
を説明する模式図である。この発光素子１においては、
活性層２１としてＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜
１，０≦ｙ≦１）を用い、反射層３１としてＡｌx1Ｇａ
y1Ｉｎ1-x1-y1 Ｎ、Ａｌx2Ｇａy2Ｉｎ1-x2-y2 Ｎから成
る多層膜を用い、反射層４１としてＡｌx3Ｇａy3Ｉｎ
1-x3-y3 Ｎ、Ａｌx4Ｇａy4Ｉｎ1-x4-y4 Ｎから成る多層
膜を用いている。この活性層２１のｘ，ｙを設定するこ
とにより、室温で直接遷移型のバンドギャップエネルギ
ーを１．９５ｅＶ以上６．２ｅＶ未満とすることができ
る。
【００１１】活性層２１を電流励起する場合には、反射
層３１をｐ型またはｎ型とし、反射層４１をｎ型または
ｐ型とする。ｐ型のドーパントとしては例えばＭｇを用
い、ｎ型のドーパントとしては例えばＳｉを用いる。ま
た、反射層３１、４１を構成する多層膜は活性層２１よ
りもバンドギャップが大きくなる層とさらにバンドギャ
ップが大きく成る層とを交互に配置した状態となってお
り、光の閉じ込め効果を高めるようにしている。
層３１をｐ型またはｎ型とし、反射層４１をｎ型または
ｐ型とする。ｐ型のドーパントとしては例えばＭｇを用
い、ｎ型のドーパントとしては例えばＳｉを用いる。ま
た、反射層３１、４１を構成する多層膜は活性層２１よ
りもバンドギャップが大きくなる層とさらにバンドギャ
ップが大きく成る層とを交互に配置した状態となってお
り、光の閉じ込め効果を高めるようにしている。
【００１２】これら各層は例えばＭＯＣＶＤやＭＢＥに
よって製造される。同系から成る反射層３１、４１は活
性層２１と格子整合し、欠陥のない高効率の発光を行う
ことのできる発光素子１を提供できるようになる。例え
ば、反射層３１、４１側から活性層２１に電流を注入す
ることによって活性層２１内に電子と正孔とを供給し、
これによってレーザ光が積層方向と平行な方向へ出射す
るようになる。
よって製造される。同系から成る反射層３１、４１は活
性層２１と格子整合し、欠陥のない高効率の発光を行う
ことのできる発光素子１を提供できるようになる。例え
ば、反射層３１、４１側から活性層２１に電流を注入す
ることによって活性層２１内に電子と正孔とを供給し、
これによってレーザ光が積層方向と平行な方向へ出射す
るようになる。
【００１３】この活性層２１として六方晶Ａｌx Ｇａy
Ｉｎ1-x-y Ｎを用いた場合、室温でのバンドギャップエ
ネルギーＥg （ｅＶ）は、数１で与えられる。
Ｉｎ1-x-y Ｎを用いた場合、室温でのバンドギャップエ
ネルギーＥg （ｅＶ）は、数１で与えられる。
【００１４】
【数１】 Ｅg ＝１．９５（１−ｙ）＋３．４０ｙ−ｙ（１−ｙ）１．０５
【００１５】また、室温における六方晶Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎ1-x-y Ｎのａ軸の格子定数（ｎｍ）はベガード則によ
り数２で与えられる。
ｎ1-x-y Ｎのａ軸の格子定数（ｎｍ）はベガード則によ
り数２で与えられる。
【００１６】
【数２】 ０．３１１２ｘ＋０．３１６０ｙ＋０．３５４４（１−ｘ−ｙ）
【００１７】次に、この発光素子１を赤色レーザダイオ
ードとして構成する場合の一例を説明する。この場合に
は、活性層２１として例えばＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
（ｘ＝０，ｙ＝０．１）を用いる。また反射層３１と
しては数３を満たす組成比のＡｌx1Ｇａy1Ｉｎ1-x1-y1
ＮとＡｌx2Ｇａy2Ｉｎ1-x2-y2 Ｎとを交互に積み上げ
る。なお、ここでｘ２＞ｘ１＞０であり、各層の厚さを
発光波長の４分の１をさらにそれぞれの層の屈折率で除
した値とする。
ードとして構成する場合の一例を説明する。この場合に
は、活性層２１として例えばＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
（ｘ＝０，ｙ＝０．１）を用いる。また反射層３１と
しては数３を満たす組成比のＡｌx1Ｇａy1Ｉｎ1-x1-y1
ＮとＡｌx2Ｇａy2Ｉｎ1-x2-y2 Ｎとを交互に積み上げ
る。なお、ここでｘ２＞ｘ１＞０であり、各層の厚さを
発光波長の４分の１をさらにそれぞれの層の屈折率で除
した値とする。
【００１８】
【数３】 ０．４３２ｘi ＋０．３８４ｙi ＝０．０３８４ （ｉ＝１，２）
【００１９】また、反射層４１としては数４を満たす組
成比のＡｌx3Ｇａy3Ｉｎ1-x3-y3 ＮとＡｌx4Ｇａy4Ｉｎ
1-x4-y4 Ｎとを交互に積み上げる。なお、ここでｘ４＞
ｘ３＞０であり、各層の厚さを発光波長の４分の１をさ
らにそれぞれの層の屈折率で除した値とする。
成比のＡｌx3Ｇａy3Ｉｎ1-x3-y3 ＮとＡｌx4Ｇａy4Ｉｎ
1-x4-y4 Ｎとを交互に積み上げる。なお、ここでｘ４＞
ｘ３＞０であり、各層の厚さを発光波長の４分の１をさ
らにそれぞれの層の屈折率で除した値とする。
【００２０】
【数４】 ０．４３２ｘi ＋０．３８４ｙi ＝０．０３８４ （ｉ＝３，４）
【００２１】これら反射層３１、４１の総膜数を設定す
ることにより、発光波長の光に対する反射率を選択する
ことができる。また、反射層３１、４１のバンドギャッ
プエネルギーは活性層２１のバンドギャップエネルギー
より大きいため、活性層２１でのキャリアの閉じ込めが
起きて、発光素子１の発光効率を高めることができるよ
うになる。例えば、ｘi ＝０．０１０，ｙi ＝０．０８
９ （ｉ＝１，３）とし、ｘi ＝０．０８９，ｙi ＝０
（ｉ＝２，４）として反射層３１、４１を構成し、発光
素子１を電流励起することにより波長６２０ｎｍ程度の
赤色レーザ光を得ることができる。
ることにより、発光波長の光に対する反射率を選択する
ことができる。また、反射層３１、４１のバンドギャッ
プエネルギーは活性層２１のバンドギャップエネルギー
より大きいため、活性層２１でのキャリアの閉じ込めが
起きて、発光素子１の発光効率を高めることができるよ
うになる。例えば、ｘi ＝０．０１０，ｙi ＝０．０８
９ （ｉ＝１，３）とし、ｘi ＝０．０８９，ｙi ＝０
（ｉ＝２，４）として反射層３１、４１を構成し、発光
素子１を電流励起することにより波長６２０ｎｍ程度の
赤色レーザ光を得ることができる。
【００２２】次に、発光素子１を緑色レーザダイオード
として構成する場合の一例を説明する。この場合には、
活性層２１として例えばＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
（ｘ＝０，ｙ＝０．４６）を用いる。また反射層３１と
しては数５を満たす組成比のＡｌ x1Ｇａy1Ｉｎ1-x1-y1
ＮとＡｌx2Ｇａy2Ｉｎ1-x2-y2 Ｎとを交互に積み上げ
る。なお、ここでｘ２＞ｘ１＞０であり、各層の厚さを
発光波長の４分の１をさらにそれぞれの層の屈折率で除
した値とする。
として構成する場合の一例を説明する。この場合には、
活性層２１として例えばＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
（ｘ＝０，ｙ＝０．４６）を用いる。また反射層３１と
しては数５を満たす組成比のＡｌ x1Ｇａy1Ｉｎ1-x1-y1
ＮとＡｌx2Ｇａy2Ｉｎ1-x2-y2 Ｎとを交互に積み上げ
る。なお、ここでｘ２＞ｘ１＞０であり、各層の厚さを
発光波長の４分の１をさらにそれぞれの層の屈折率で除
した値とする。
【００２３】
【数５】 ０．４３２ｘi ＋０．３８４ｙi ＝０．１７７ （ｉ＝１，２）
【００２４】また、反射層４１としては数６を満たす組
成比のＡｌx3Ｇａy3Ｉｎ1-x3-y3 ＮとＡｌx4Ｇａy4Ｉｎ
1-x4-y4 Ｎとを交互に積み上げる。なお、ここでｘ４＞
ｘ３＞０であり、各層の厚さを発光波長の４分の１をさ
らにそれぞれの層の屈折率で除した値とする。
成比のＡｌx3Ｇａy3Ｉｎ1-x3-y3 ＮとＡｌx4Ｇａy4Ｉｎ
1-x4-y4 Ｎとを交互に積み上げる。なお、ここでｘ４＞
ｘ３＞０であり、各層の厚さを発光波長の４分の１をさ
らにそれぞれの層の屈折率で除した値とする。
【００２５】
【数６】 ０．４３２ｘi ＋０．３８４ｙi ＝０．１７７ （ｉ＝３，４）
【００２６】これら反射層３１、４１の総膜数を設定す
ることにより、発光波長の光に対する反射率を選択する
ことができる。また、反射層３１、４１のバンドギャッ
プエネルギーは活性層２１のバンドギャップエネルギー
より大きいため、先に説明したと同様に活性層２１での
キャリアの閉じ込めが起きて、発光素子１の発光効率を
高めることができるようになる。例えば、ｘi ＝０．０
１０，ｙi ＝０．４５０ （ｉ＝１，３）とし、ｘi ＝
０．４０９，ｙi ＝０（ｉ＝２，４）として反射層３
１、４１を構成し、発光素子１を電流励起することによ
り波長５２５ｎｍ程度の緑色レーザ光を得ることができ
る。
ることにより、発光波長の光に対する反射率を選択する
ことができる。また、反射層３１、４１のバンドギャッ
プエネルギーは活性層２１のバンドギャップエネルギー
より大きいため、先に説明したと同様に活性層２１での
キャリアの閉じ込めが起きて、発光素子１の発光効率を
高めることができるようになる。例えば、ｘi ＝０．０
１０，ｙi ＝０．４５０ （ｉ＝１，３）とし、ｘi ＝
０．４０９，ｙi ＝０（ｉ＝２，４）として反射層３
１、４１を構成し、発光素子１を電流励起することによ
り波長５２５ｎｍ程度の緑色レーザ光を得ることができ
る。
【００２７】次に、発光素子１を青色レーザダイオード
として構成する場合の一例を説明する。この場合には、
活性層２１として例えばＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
（ｘ＝０，ｙ＝０．６７）を用いる。また反射層３１と
しては数７を満たす組成比のＡｌ x1Ｇａy1Ｉｎ1-x1-y1
ＮとＡｌx2Ｇａy2Ｉｎ1-x2-y2 Ｎとを交互に積み上げ
る。なお、ここでｘ２＞ｘ１＞０であり、各層の厚さを
発光波長の４分の１をさらにそれぞれの層の屈折率で除
した値とする。
として構成する場合の一例を説明する。この場合には、
活性層２１として例えばＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
（ｘ＝０，ｙ＝０．６７）を用いる。また反射層３１と
しては数７を満たす組成比のＡｌ x1Ｇａy1Ｉｎ1-x1-y1
ＮとＡｌx2Ｇａy2Ｉｎ1-x2-y2 Ｎとを交互に積み上げ
る。なお、ここでｘ２＞ｘ１＞０であり、各層の厚さを
発光波長の４分の１をさらにそれぞれの層の屈折率で除
した値とする。
【００２８】
【数７】 ０．４３２ｘi ＋０．３８４ｙi ＝０．２５７ （ｉ＝１，２）
【００２９】また、反射層４１としては数８を満たす組
成比のＡｌx3Ｇａy3Ｉｎ1-x3-y3 ＮとＡｌx4Ｇａy4Ｉｎ
1-x4-y4 Ｎとを交互に積み上げる。なお、ここでｘ４＞
ｘ３＞０であり、各層の厚さを発光波長の４分の１をさ
らにそれぞれの層の屈折率で除した値とする。
成比のＡｌx3Ｇａy3Ｉｎ1-x3-y3 ＮとＡｌx4Ｇａy4Ｉｎ
1-x4-y4 Ｎとを交互に積み上げる。なお、ここでｘ４＞
ｘ３＞０であり、各層の厚さを発光波長の４分の１をさ
らにそれぞれの層の屈折率で除した値とする。
【００３０】
【数８】 ０．４３２ｘi ＋０．３８４ｙi ＝０．２５７ （ｉ＝３，４）
【００３１】これら反射層３１、４１の総膜数を設定す
ることにより、発光波長の光に対する反射率を選択する
ことができる。また、反射層３１、４１のバンドギャッ
プエネルギーは活性層２１のバンドギャップエネルギー
より大きいため、先と同様に活性層２１でのキャリアの
閉じ込めが起きて、発光素子１の発光効率を高めること
ができるようになる。例えば、ｘi ＝０．０１０，ｙi
＝０．６５８ （ｉ＝１，３）とし、ｘi ＝０．５９
５，ｙi ＝０（ｉ＝２，４）として反射層３１、４１を
構成し、発光素子１を電流励起することにより波長４６
０ｎｍ程度の青色レーザ光を得ることができる。
ることにより、発光波長の光に対する反射率を選択する
ことができる。また、反射層３１、４１のバンドギャッ
プエネルギーは活性層２１のバンドギャップエネルギー
より大きいため、先と同様に活性層２１でのキャリアの
閉じ込めが起きて、発光素子１の発光効率を高めること
ができるようになる。例えば、ｘi ＝０．０１０，ｙi
＝０．６５８ （ｉ＝１，３）とし、ｘi ＝０．５９
５，ｙi ＝０（ｉ＝２，４）として反射層３１、４１を
構成し、発光素子１を電流励起することにより波長４６
０ｎｍ程度の青色レーザ光を得ることができる。
【００３２】次に、このような発光素子１の具体的な構
造の一例を図３に基づいて説明する。図３は具体的な構
造の一例を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図
である。図３（ａ）に示すように、この発光素子１は、
例えばＡｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＳｉＣから成る
基板５上に反射層４１を積層し、この反射層４１の上面
に断面視凸状に活性層２１と反射層３１とを積層した構
成となっている。活性層２１および反射層３１は例えば
図３（ｂ）に示すように平面視円形となっている。つま
り全体として円柱状となっている。なおこの形状は円柱
状に限定するものではない。
造の一例を図３に基づいて説明する。図３は具体的な構
造の一例を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図
である。図３（ａ）に示すように、この発光素子１は、
例えばＡｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＳｉＣから成る
基板５上に反射層４１を積層し、この反射層４１の上面
に断面視凸状に活性層２１と反射層３１とを積層した構
成となっている。活性層２１および反射層３１は例えば
図３（ｂ）に示すように平面視円形となっている。つま
り全体として円柱状となっている。なおこの形状は円柱
状に限定するものではない。
【００３３】また、この円柱状となる反射層３１の上面
には例えばＡｕから成るｐ電極６が設けられ、さらに円
柱部分の周りとなる反射層４１の上面には例えばＡｌか
ら成るｎ電極７が設けられている。このｐ電極６および
ｎ電極７による活性層２への電流注入によりｐ電極６側
または基板５側へ所定の光を面発光させることができる
ようになる。
には例えばＡｕから成るｐ電極６が設けられ、さらに円
柱部分の周りとなる反射層４１の上面には例えばＡｌか
ら成るｎ電極７が設けられている。このｐ電極６および
ｎ電極７による活性層２への電流注入によりｐ電極６側
または基板５側へ所定の光を面発光させることができる
ようになる。
【００３４】ここで、基板５がＡｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、Ｓ
ｉＣなど可視光に対して十分な透光性を備えている材料
から成る場合には基板５側から光を取り出せるため、ｐ
電極６に対する厚さ制限はないが、ＧａＡｓなど可視光
に対して透光性が不十分な材料から成る場合にはｐ電極
６を十分に（可視光が透過できるように）薄くしてして
おく。後者の場合において、ｐ電極６がＡｕから成る場
合には例えば数１０ｎｍ程度の厚さにしておき、ここか
ら光を取り出すようにする。なお、透光性を備えた基板
５を用いる場合であっても、ｐ電極６を薄く設けてここ
から光を取り出すようにしてもよい。このような構成に
より、反射型および透過型のいずれの発光素子１であっ
ても対応することができるようになる。
ｉＣなど可視光に対して十分な透光性を備えている材料
から成る場合には基板５側から光を取り出せるため、ｐ
電極６に対する厚さ制限はないが、ＧａＡｓなど可視光
に対して透光性が不十分な材料から成る場合にはｐ電極
６を十分に（可視光が透過できるように）薄くしてして
おく。後者の場合において、ｐ電極６がＡｕから成る場
合には例えば数１０ｎｍ程度の厚さにしておき、ここか
ら光を取り出すようにする。なお、透光性を備えた基板
５を用いる場合であっても、ｐ電極６を薄く設けてここ
から光を取り出すようにしてもよい。このような構成に
より、反射型および透過型のいずれの発光素子１であっ
ても対応することができるようになる。
【００３５】また、図１〜図３に示す例では、いずれも
活性層２、２１を反射層３、３１および反射層４、４１
で挟む場合を説明したが、本発明は活性層２、２１の少
なくとも一方に反射層を設けた構成であっても同様であ
る。例えば、あまり高い反射率を要求されない発光ダイ
オードのような場合には片側だけ反射層を設けた構造で
あってもよい。また、基板５と反射層４、４１との間に
ＧａＮやＡｌＮから成るバッファ層（図示せず）を設
け、格子欠陥の発生を防ぐ構造としてもよい。
活性層２、２１を反射層３、３１および反射層４、４１
で挟む場合を説明したが、本発明は活性層２、２１の少
なくとも一方に反射層を設けた構成であっても同様であ
る。例えば、あまり高い反射率を要求されない発光ダイ
オードのような場合には片側だけ反射層を設けた構造で
あってもよい。また、基板５と反射層４、４１との間に
ＧａＮやＡｌＮから成るバッファ層（図示せず）を設
け、格子欠陥の発生を防ぐ構造としてもよい。
【００３６】次に、本発明におけるレーザＣＲＴの例を
図４に基づいて説明する。図４は本発明におけるレーザ
ＣＲＴを説明する概略断面図である。この例におけるレ
ーザＣＲＴ１０は、電子線励起によって赤色、緑色、青
色の３原色のレーザ光を出射するターゲット１２、１
３、１４として先に説明した発光素子１（図１、図２、
図３参照）を各々用いている点に特徴がある。
図４に基づいて説明する。図４は本発明におけるレーザ
ＣＲＴを説明する概略断面図である。この例におけるレ
ーザＣＲＴ１０は、電子線励起によって赤色、緑色、青
色の３原色のレーザ光を出射するターゲット１２、１
３、１４として先に説明した発光素子１（図１、図２、
図３参照）を各々用いている点に特徴がある。
【００３７】すなわち、赤色レーザ光を発光させるため
のターゲット１２、緑色レーザ光を発光させるためのタ
ーゲット１３および青色レーザ光を発光させるためのタ
ーゲット１４を、それぞれの色に対応した組成比のＡｌ
ＧａＩｎＮ系から成る発光素子１（図１、図２、図３参
照）にて構成し、各ターゲット１２、１３、１４を電子
線励起する。
のターゲット１２、緑色レーザ光を発光させるためのタ
ーゲット１３および青色レーザ光を発光させるためのタ
ーゲット１４を、それぞれの色に対応した組成比のＡｌ
ＧａＩｎＮ系から成る発光素子１（図１、図２、図３参
照）にて構成し、各ターゲット１２、１３、１４を電子
線励起する。
【００３８】図４に示すレーザＣＲＴ１０においては各
ターゲット１２、１３、１４が透過型となるため、発光
素子１の基板５（図１、図２、図３参照）として可視光
に対して十分な透光性を備えた例えばＡｌ2 Ｏ3 、Ｚｎ
Ｏ、ＳｉＣなどを用いる。ただし、レーザＣＲＴ１０の
ターゲット１２、１３、１４として使用する発光素子１
では電子線励起による発光となるため、反射層３、３１
および反射層４、４１（図１、図２、図３参照）をｐ型
やｎ型にする必要はない。
ターゲット１２、１３、１４が透過型となるため、発光
素子１の基板５（図１、図２、図３参照）として可視光
に対して十分な透光性を備えた例えばＡｌ2 Ｏ3 、Ｚｎ
Ｏ、ＳｉＣなどを用いる。ただし、レーザＣＲＴ１０の
ターゲット１２、１３、１４として使用する発光素子１
では電子線励起による発光となるため、反射層３、３１
および反射層４、４１（図１、図２、図３参照）をｐ型
やｎ型にする必要はない。
【００３９】レーザＣＲＴ１０により所望の画像を得る
には、カソード１１ａから出射した電子を偏向ヨーク１
１ｂにより偏向してターゲット１１に当て、ここから緑
色のレーザ光をスクリーン１４に照射する。また、カソ
ード１２ａから出射した電子を偏向ヨーク１２ｂにより
偏向してターゲット１２に当て、ここから赤色のレーザ
光をスクリーン１４に照射する。さらに、カソード１３
ａから出射した電子を偏向ヨーク１３ｂにより偏向して
ターゲット１３に当て、ここから青色のレーザ光をスク
リーン１４に照射する。
には、カソード１１ａから出射した電子を偏向ヨーク１
１ｂにより偏向してターゲット１１に当て、ここから緑
色のレーザ光をスクリーン１４に照射する。また、カソ
ード１２ａから出射した電子を偏向ヨーク１２ｂにより
偏向してターゲット１２に当て、ここから赤色のレーザ
光をスクリーン１４に照射する。さらに、カソード１３
ａから出射した電子を偏向ヨーク１３ｂにより偏向して
ターゲット１３に当て、ここから青色のレーザ光をスク
リーン１４に照射する。
【００４０】レーザＣＲＴ１０では、各カソード１１
ａ、１２ａ、１３ａに流す電流量を調整することでそれ
に応じた光量のレーザ光すなわち所定光量の緑色、赤
色、青色のレーザ光をターゲット１１、１２、１３から
出射し、その割合いに応じた色の映像をスクリーン１４
に映し出している。しかも、各偏向ヨーク１１ａ、１１
ｂ、１１ｃによる電子線の偏向を同期させ、その電子線
でターゲット１１、１２、１３を走査することでスクリ
ーン１４の所定位置に所望のカラー画像を映し出すよう
にしている。
ａ、１２ａ、１３ａに流す電流量を調整することでそれ
に応じた光量のレーザ光すなわち所定光量の緑色、赤
色、青色のレーザ光をターゲット１１、１２、１３から
出射し、その割合いに応じた色の映像をスクリーン１４
に映し出している。しかも、各偏向ヨーク１１ａ、１１
ｂ、１１ｃによる電子線の偏向を同期させ、その電子線
でターゲット１１、１２、１３を走査することでスクリ
ーン１４の所定位置に所望のカラー画像を映し出すよう
にしている。
【００４１】このようなレーザＣＲＴ１０により、発光
効率の良い高輝度のカラー画像を得ることができるよう
になる。さらに、本発明におけるレーザＣＲＴ１０で
は、ターゲット１１、１２、１３として全てＡｌＧａＩ
ｎＮ系から成る同系の発光素子１を用いているため、材
料、結晶成長装置等の共通化を図ることができ、製造工
程を簡素化することができるようになる。また、先に説
明したように、図１〜図３に示す発光素子１では直接基
板５上に活性層２、２１、反射層３、３１および反射層
４、４１から成る素子部を積み上げ形成することができ
るため、エポキシ系等の接着剤による貼り合わせ層が不
要となる。そこで、このような発光素子１をターゲット
１１、１２、１３として使用することによりレーザＣＲ
Ｔ１０の放熱性を向上させることができるようになる。
効率の良い高輝度のカラー画像を得ることができるよう
になる。さらに、本発明におけるレーザＣＲＴ１０で
は、ターゲット１１、１２、１３として全てＡｌＧａＩ
ｎＮ系から成る同系の発光素子１を用いているため、材
料、結晶成長装置等の共通化を図ることができ、製造工
程を簡素化することができるようになる。また、先に説
明したように、図１〜図３に示す発光素子１では直接基
板５上に活性層２、２１、反射層３、３１および反射層
４、４１から成る素子部を積み上げ形成することができ
るため、エポキシ系等の接着剤による貼り合わせ層が不
要となる。そこで、このような発光素子１をターゲット
１１、１２、１３として使用することによりレーザＣＲ
Ｔ１０の放熱性を向上させることができるようになる。
【００４２】なお、本実施例において示した各層の組成
比や格子定数、波長等の各数値は一例であり、本発明は
これに限定されない。つまり、活性層２、２１、反射層
３、３１および反射層４、４１としてＡｌＧａＩｎＮ系
を用い、所望の発光波長、反射効率に合わせた組成比を
選んで構成すれば同様である。また、発光素子１として
はレーザダイオードに限定されず、例えば、活性層２、
２１、反射層３、３１および反射層４、４１の各層をＡ
ｌＧａＩｎＮ系から成る材料で構成し、所望の発光色に
対応する組成比を選択するとともに、各層へ不純物添加
を行って製造した発光ダイオードであっても同様であ
る。
比や格子定数、波長等の各数値は一例であり、本発明は
これに限定されない。つまり、活性層２、２１、反射層
３、３１および反射層４、４１としてＡｌＧａＩｎＮ系
を用い、所望の発光波長、反射効率に合わせた組成比を
選んで構成すれば同様である。また、発光素子１として
はレーザダイオードに限定されず、例えば、活性層２、
２１、反射層３、３１および反射層４、４１の各層をＡ
ｌＧａＩｎＮ系から成る材料で構成し、所望の発光色に
対応する組成比を選択するとともに、各層へ不純物添加
を行って製造した発光ダイオードであっても同様であ
る。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光素子
およびそれを用いたレーザＣＲＴによれば次のような効
果がある。すなわち、本発明の発光素子によれば、活性
層および反射層としてＡｌＧａＩｎＮ系を用いること
で、活性層と反射層との格子整合をとりつつ、所望の直
接遷移型のバンドギャップを設定することが可能とな
る。これにより、高効率の発光を行うことができる発光
素子を提供できるようになる。
およびそれを用いたレーザＣＲＴによれば次のような効
果がある。すなわち、本発明の発光素子によれば、活性
層および反射層としてＡｌＧａＩｎＮ系を用いること
で、活性層と反射層との格子整合をとりつつ、所望の直
接遷移型のバンドギャップを設定することが可能とな
る。これにより、高効率の発光を行うことができる発光
素子を提供できるようになる。
【００４４】また、このような発光素子をターゲットと
して利用した本発明のレーザＣＲＴによれば高輝度の画
像を得ることが可能となるとともに、ターゲットとなる
発光素子の活性層および反射層から成る素子部を直接支
持台（基板）上に積層できるため製造工程が簡素化で
き、大幅な生産性向上およびコストダウンを図ることが
可能となる。しかも、素子部と支持台との間の貼り合わ
せ層が不要となることで、素子部からの熱を容易に支持
台側へ逃がすことができ、レーザＣＲＴおよび発光素子
の長寿命化を図ることが可能となる。また、貼り合わせ
層の影響を考慮する必要が無くなるため、発光素子の各
膜厚を自由に選択することができ、設計上の制限を緩和
することが可能となる。これらによって、製造工程を簡
素化できしかも信頼性の高い発光素子およびレーザＣＲ
Ｔを提供することが可能となる。
して利用した本発明のレーザＣＲＴによれば高輝度の画
像を得ることが可能となるとともに、ターゲットとなる
発光素子の活性層および反射層から成る素子部を直接支
持台（基板）上に積層できるため製造工程が簡素化で
き、大幅な生産性向上およびコストダウンを図ることが
可能となる。しかも、素子部と支持台との間の貼り合わ
せ層が不要となることで、素子部からの熱を容易に支持
台側へ逃がすことができ、レーザＣＲＴおよび発光素子
の長寿命化を図ることが可能となる。また、貼り合わせ
層の影響を考慮する必要が無くなるため、発光素子の各
膜厚を自由に選択することができ、設計上の制限を緩和
することが可能となる。これらによって、製造工程を簡
素化できしかも信頼性の高い発光素子およびレーザＣＲ
Ｔを提供することが可能となる。
【図１】本発明の発光素子を説明する基本構成図であ
る。
る。
【図２】発光素子の具体例を説明する模式図である。
【図３】発光素子の具体的な構造の一例を示す図で、
（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】本発明におけるレーザＣＲＴを説明する概略断
面図である。
面図である。
１ 発光素子 ２、２１ 活性層 ３、３１、４、４１ 反射層 ５ 基板 １０ レーザＣＲＴ １１、１２、１３ ターゲット １４ スクリーン
Claims (2)
- 【請求項１】 ＡｌＧａＩｎＮ系から成る活性層と、 前記活性層の少なくとも一方側に設けたＡｌＧａＩｎＮ
系から成る反射層とを備えていることを特徴とする発光
素子。 - 【請求項２】 ターゲットに電子線を照射して該ターゲ
ットから所定波長の光を出射し、その光をスクリーンに
照射して所望の画像を得るレーザＣＲＴであって、 前記ターゲットとして請求項１記載の発光素子を用いた
ことを特徴とするレーザＣＲＴ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6232607A JPH0897500A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 発光素子およびそれを用いたレーザｃｒｔ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6232607A JPH0897500A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 発光素子およびそれを用いたレーザｃｒｔ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897500A true JPH0897500A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16942008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6232607A Pending JPH0897500A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 発光素子およびそれを用いたレーザｃｒｔ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0897500A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003163373A (ja) * | 2001-11-26 | 2003-06-06 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
| JP2008108779A (ja) * | 2006-10-23 | 2008-05-08 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JP2011155241A (ja) * | 2010-01-25 | 2011-08-11 | Invenlux Corp | 歪平衡発光デバイス及びその製造方法 |
| WO2011161775A1 (ja) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | 株式会社日立製作所 | 電子線励起型発光装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04236477A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-25 | Pioneer Electron Corp | 半導体発光素子 |
| WO1993009582A1 (en) * | 1991-11-07 | 1993-05-13 | Bandgap Technology Corporation | Visible light surface emitting semiconductor laser |
| JPH0621511A (ja) * | 1992-07-06 | 1994-01-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
| JPH07297476A (ja) * | 1994-04-21 | 1995-11-10 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ装置 |
-
1994
- 1994-09-28 JP JP6232607A patent/JPH0897500A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04236477A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-25 | Pioneer Electron Corp | 半導体発光素子 |
| WO1993009582A1 (en) * | 1991-11-07 | 1993-05-13 | Bandgap Technology Corporation | Visible light surface emitting semiconductor laser |
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