面発光ダイオード
【課題】出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを提供する。
【解決手段】活性層２２はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる井戸幅の複数の量子井戸層２４、２６、２８から成る量子井戸構造を有するものであり、共振器を構成する多層膜反射層１４と出力面３４との間の距離Ｋが３μｍ以上であることにあることから、共振器において複数の共振周波数の共振モードが発生させられるので、複数のピークｐを含む出力光Ｌが得られ、活性層２２で発生する光が環境温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオード１０を得ることができる。また、前記活性層２２はダブルヘテロ構造の複数の量子井戸層を有するので、活性層２２における発光効率が高められる。
【解決手段】活性層２２はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる井戸幅の複数の量子井戸層２４、２６、２８から成る量子井戸構造を有するものであり、共振器を構成する多層膜反射層１４と出力面３４との間の距離Ｋが３μｍ以上であることにあることから、共振器において複数の共振周波数の共振モードが発生させられるので、複数のピークｐを含む出力光Ｌが得られ、活性層２２で発生する光が環境温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオード１０を得ることができる。また、前記活性層２２はダブルヘテロ構造の複数の量子井戸層を有するので、活性層２２における発光効率が高められる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性層を間に挟む共振器を備えた面発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光センサーや光学式エンコーダにおいて光源として用いられるＬＥＤは、一般に発光スペクトルの波長帯域が広く、且つ環境温度が高くなることによって長波長側へ波長が移動する所謂レッドシフトが発生する。このような波長帯域が広い発光スペクトルは、回折格子やレンズの透過時に所謂色収差を発生させ、エンコーダなどの分解能を高める障害となる。また、レッドシフトは、エンコーダなどの使用可能温度範囲を制限する。一方、半導体レーザは、スペクトル幅が狭く、単色性の高い光源として利用可能であるが、半導体レーザから出力されるレーザ光はコヒーレント長が長いために干渉が発生し易く、散乱光や迷光の影響を受けないような複雑な駆動回路と光学系が必要となるため、機器が複雑で高価なものとなるという不都合があった。
【０００３】
これに対し、活性層を挟む一対の反射層( ＤＢＲ層）からなる共振器を備えた共振型面発光ダイオードが提案されている。たとえば、特許文献１に記載されたものがそれである。これによれば、活性層における自然放出が共振器により制御されて従来のＬＥＤよりも狭いスペクトル幅の出力光が得られるとともに、高速応答性が改善され、しかも、レーザ光よりもコヒーレント長が短く、半導体レーザのような複雑な駆動回路と光学系が不要となる利点がある。
【特許文献１】特開平１０−２７９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記共振型面発光ダイオードにおいても、環境温度が高くなることによって長波長側へ波長が移動する所謂レッドシフトが発生することから、光軸上の光出力が低下するという欠点があった。たとえば出力光の指向性分布の変化で説明すると、常温では長軸が光軸と一致する楕円により示されたものである場合に、例えば図３の実線に示すように、共振型でない場合を示す１点鎖線に比較して環境温度の上昇によってその光軸上の光強度が低下する一方で、その光軸に対して所定角度傾斜した方向のゲインが上昇し、たとえば図４の１点鎖線に示すように、常温の場合を示す実線に比較して所謂ラビットイヤーと称する一対の突起を含む指向性分布となる。また、スペクトルの変化で説明すると、上記共振型ＬＥＤでは、一対の反射層( ＤＢＲ層）或いは反射面の間の多重反射によって発光スペクトルに振動が発生して複数のピークが形成され、そのピークの間隔は共振器を構成する一対の反射層或いは反射面との距離および屈折率で決まるところ、上記一対の反射層( ＤＢＲ層）或いは反射面の間の距離は１０μｍ程度のものであるため、そのピークの半値幅は５ｎｍ程度且つピーク間隔は１０ｎｍ程度であり、半値幅が２０ｎｍ程度の従来の発光波長帯内に形成されるピーク数もせいぜい３〜４個程度であり、周囲温度の上昇による発光スペクトルのレッドシフトによってその波長が共振波長からずれると、そのピークの高さが低下し或いはピークが消失する場合があった。このため、面発光ダイオードを光源として使用する機器の使用可能温度範囲を拡大することが困難となる場合があった。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い共振器構造を備える面発光ダイオードを提供することにある。
【０００６】
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、共振型ＬＥＤの出力光は活性層から発生する光のスペクトル内にあり、その範囲内で複数のピークが形成されること、活性層から出力される光の波長は前記レッドシフトにより環境温度上昇とともに長波長側へシフトするが、基板上に積層された共振器の共振器長および屈折率は殆ど変化せず、共振条件を満たす複数ピークの波長の温度変化が殆どないこと、このため、活性層から発生する光のスペクトルを広帯域とすることにより、複数ピークの強度比を１に接近でき、実質的に１つの波長のピーク強度の環境温度変化による強度低下が好適に改善されることを見いだした。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）半導体基板上に順次成長させられた多層膜反射層、活性層を備え、その多層膜反射層とその活性層を挟んで位置する出力面または表面側反射層との多重反射により複数のピークを含む前記出力光を前記出力面を通して出力する面発光ダイオードであって、（ｂ）前記活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる井戸幅の複数の量子井戸から成る量子井戸構造を有するものであり、（ｃ）前記多層膜反射層と前記出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることにある。
【０００８】
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）半導体基板上に順次成長させられた多層膜反射層、活性層を備え、その多層膜反射層とその活性層を挟んで位置する出力面または表面側反射層との多重反射により複数のピークを含む前記出力光を前記出力面を通して出力する面発光ダイオードであって、（ｂ）前記活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる相互に異なるバンドギャップを有する複数の量子井戸から成る量子井戸構造を有するものであり、（ｃ）前記多層膜反射層と前記出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることにある。
【０００９】
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項２に係る発明において、前記活性層は、バンドギャップの大きさが順に相違する傾斜構造の複数の量子井戸層を含むことにある。
【００１０】
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１に係る発明において、前記出力光は、１５ｎｍ以下の半値幅、５〜１０ｎｍの間隔、および５０％以上の強度比を有するピークを５個以上含むものであることにある。
【００１１】
また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至４のいずれか１に係る発明において、前記多層膜反射層は、チャープ構造の多層膜反射層であることにある。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明の面発光ダイオードによれば、活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる井戸幅の複数の量子井戸から成る量子井戸構造を有するものであり、多層膜反射層と出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることにあることから、多層膜反射層と出力面または表面側反射層とで構成される共振器において複数の共振周波数の共振モードが発生させられるので、環境温度変化によって活性層から出力される光の波長シフトが発生したとしても、その波長シフト後の光の波長帯の一部は上記共振波長を含むことになり、複数のピークを含む出力光が得られる。すなわち、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。また、前記活性層はダブルヘテロ構造の複数の量子井戸層を有するので、活性層における発光効率が高められる。
【００１３】
請求項２に係る発明の面発光ダイオードによれば、活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なるバンドギャップを有する複数の量子井戸から成る量子井戸構造を有するものであり、多層膜反射層と出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることにあることから、多層膜反射層と出力面または表面側反射層とで構成される共振器において複数の共振周波数の共振モードが発生させられるので、環境温度変化によって活性層から出力される光の波長シフトが発生したとしても、その波長シフト後の光の波長帯の一部は上記共振波長を含むことになり、複数のピークを含む出力光が得られる。すなわち、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。また、前記活性層はダブルヘテロ構造の複数の量子井戸層を有するので、活性層における発光効率が高められる。また、上記活性層は、相互に異なるバンドギャップを有する複数の量子井戸層から構成されたものであることから、活性層は、発光波長が近接するが相互に異なる光を発生し、活性層から出される光の波長帯が広くなるので、共振器における共振波長を多く含み、複数のピークを含む出力光が得られる。従って、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明の面発光ダイオードによれば、前記活性層は、バンドギャップの大きさが順に相違する傾斜構造の複数の量子井戸層を含むことから、活性層から出される光の波長帯が広くなるので、共振器における共振波長を多く含み、複数のピークを含む出力光が得られる。従って、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。
【００１５】
請求項４に係る発明の面発光ダイオードによれば、前記出力光は、１５ｎｍ以下の半値幅、５〜１０ｎｍの間隔、および５０％以上の強度比を有するピークを５個以上含むものであることにあることから、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても出力光のピークの数が十分に確保されるので、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。
【００１６】
請求項５に係る発明の面発光ダイオードによれば、前記多層膜反射層は、チャープ構造の多層膜反射層を備えたものであることから、その反射波長帯を大きくできるので、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。尚、以下の説明に用いる図面において各部の寸法比等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の一実施例である面発光ダイオード( ＬＥＤ発光素子) １０のチップ構造を示す図である。この面発光ダイオード１０は、たとえば、ＧａＡｓから成る３５０μｍ程度の単結晶半導体の基板（ＧａＡｓ基板）１２上に、例えばＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相蒸着）法等を用いたエピタキシャル成長により、多層膜反射層１４、第１クラッド層２０、活性層２２、第２クラッド層３０、キャップ層３２が順次積層され、そのキャップ層３２の上面である出力面３４を通して出力光Ｌが、その出力面３４に垂直な光軸方向へ出力されるようになっている。そして、上記キャップ層３２上にＡｕＺｎ／Ａｕ共晶合金からなる上部電極３８が、基板１２の下面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ共晶合金からなる下部電極４０がそれぞれ蒸着或いはスパッタにより形成されている。
【００１９】
上記多層膜反射層１４は、活性層２２から基板１２側へ向かう光を出力面３４側へ反射するためのものであり、活性層２２に発生した光を９０〜９５％程度以上の反射率で反射する反射波長帯を備える。多層膜反射層１４は、たとえば厚みが順次変化するチャープ状のｎ型半導体ＡｌＡｓとｎ型半導体Ａｌ０．５ＧａＡｓとを一組とした３０組の積層体( ｎ−ＡｌＡｓ／ｎ−Ａｌ０．５ＧａＡｓ、３０組の平均膜厚５４ｎｍ／４９ｎｍ、３０ペア) から構成されている。上記のように、膜厚が１方向へ向かうにしたがって増加するように順次変化させられる結果、多層膜反射層１４は少なくとも活性層２２の発光波長帯よりも同等、またはそれ以上に幅広く形成された、９０乃至９５％の反射率を有する反射波長帯を備える。上記多層膜反射層１４の反射波長帯の中心波長は、活性層２２から発せられる光の常温たとえば２０℃での中心波長λC たとえば６５０ｎｍの近傍に設定される。
【００２０】
第１クラッド層２０は、厚みが１μｍのｎ型半導体ＡｌＩｎＰから構成されている。活性層２２は、９．５ｎｍ、１０ｎｍ、１０．５ｎｍという厚み方向において順に異なるチャープ状の厚みを有する半導体ＩｎＧａＰから成る３層の量子井戸層２４、２６、２８と、それらを挟むように配置された厚みが２０ｎｍの半導体ＡｌＩｎＧａＰから成る４層のバリヤ層とから構成された、多重量子井戸活性層である。第２クラッド層３０は、厚みが４μｍのｐ型半導体ＡｌＩｎＰから構成されている。これら、第１クラッド層２０、活性層２２、及び第２クラッド層３０によってダブルヘテロ構造が構成され、量子井戸層２４、２６、２８から効率良く光が発せられるようになっている。なお、上記第２クラッド層３０の上に積層されたキャップ層３２は、０．１μｍ程度の厚みのｐ型半導体ＧａＡｓから構成されている。
【００２１】
上記量子井戸層２４、２６、２８は、９．５ｎｍ、１０ｎｍ、１０．５ｎｍという厚み方向において順に異なるチャープ状の厚みを備えていることから、チャープ状に順に異なる井戸幅を備えており、それぞれ中心波長がずれた光を発生させ、活性層２２全体としては、それらの光が合波されることで、８０乃至１００ｎｍ程度の比較的大きな半値幅を有する前記波長帯の中心波長λC の光を発生する。
【００２２】
以上のように構成された面発光ダイオード１０において、上部電極３８と下部電極４０との間にｐｎ順方向の駆動電流が流されて上記活性層２２に電流が注入されると、その活性層２２の３層の量子井戸層２４、２６、２８において電子と正孔の再結合が起こることによって光が発生させられる。この光のうち、出力面３４側へ向った光は出力面３４から外部へ出力されるとともに一部が出力面３４により内部へ反射される。また、多層膜反射層１４側へ向った光はその多層膜反射層１４により出力面３４側へ反射され、出力面３４から外部へ出力されるとともに一部が出力面３４により内部へ反射される。これら多層膜反射層１４と出力面３４とは光の共振器を構成しており、その共振波長で自然放出が増大させられて応答性が改善されるとともに、共振モードに合致しない光は抑圧され、効率良く出力光が得られる。
【００２３】
本実施例の面発光ダイオード１０においては、第１クラッド層２０および第２クラッド層３０を厚くすることにより、上記共振器を構成する多層膜反射層１４と出力面３４との間の距離Ｋが３μｍ以上、好適には１０μｍに設定されているので、出力光Ｌには少なくとも５個以上のピークｐが含まれるようになっている。共振器の共振周波数の間隔Δλは、上記多層膜反射鏡１４と出力面３４との間の距離Ｋにほぼ反比例する関係にある。このピークｐは、半値幅が１５ｎｍ以下たとえば５乃至１５ｎｍ、ピーク間隔が５乃至３０ｎｍ、強度比が５０％以上のものである。図２の実線は、ＴＯ１８のステムにマウントされた上述の面発光ダイオード１０が２０ｍＡ程度のｐｎ順方向の駆動電流が流されることにより駆動されている状態において得られる光軸方向の出力光Ｌの発光スペクトルを示している。この出力光Ｌの発光スペクトルは、８個のピークｐが含まれており、常温( ２０℃）において中心波長λC が６５０ｎｍ、半値幅が８０ｎｍ程度となっている。
【００２４】
図２の１点鎖線は、活性層２２の量子井戸層２４、２６、２８が相互に同じ厚み１０ｎｍであり、且つ多層膜反射層１４を構成する多層膜の膜厚がチャープ状ではなく、通常の１／４波長である従来のＬＥＤを、上記と同じ条件の２０ｍＡで駆動したときの出力光の発光スペクトルを、比較対象として示している。この１点鎖線に示される出力光では、３つのピークｐしか含まれておらず、常温( ２０℃）において中心波長λC が６５０ｎｍ、半値幅が３５ｎｍ程度となっている。
【００２５】
上記面発光ダイオード１０は、予め設定された環境温度範囲、たとえば−４０℃乃至８０℃の範囲の環境範囲において使用されるとき、活性層２２に発生する光に温度上昇に伴って長波長側へ温度低下に伴って短波長側へ波長シフトが発生するが、そのシフト量が上記環境温度の最低値或いは最高値において−２０ｎｍ或いは２０ｎｍである。上記面発光ダイオード１０の活性層２２に発生する光は、その波長シフト量の３倍程度の半値幅を備えており、温度上昇或いは温度低下に伴って発生する出力光Ｌの強度低下が好適に抑制されている。
【００２６】
上述のように、本実施例の面発光ダイオード１０によれば、活性層２２はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる井戸幅の複数の量子井戸層２４、２６、２８から成る量子井戸構造を有するものであり、光の共振器を構成する多層膜反射鏡１４と出力面３４との間の距離Ｋが３μｍ以上であることにあることから、共振器において複数の共振周波数の共振モードが発生させられるので、環境温度変化によって活性層２２から出力される光の波長シフトが発生したとしても、その波長シフト後の光の波長帯の一部は上記共振波長を含むことになり、複数のピークｐを含む出力光Ｌが得られる。すなわち、活性層２２で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオード１０を得ることができる。また、前記活性層２２はダブルヘテロ構造の複数の量子井戸層２４、２６、２８を有するので、活性層２２における発光効率が高められる。
【００２７】
また、本実施例の面発光ダイオード１０によれば、活性層２２は、相互に異なるバンドギャップを有する複数の量子井戸層２４、２６、２８から構成されたものであることから、活性層２２は、発光波長が近接するが相互に異なる光を発生し、活性層２２から出される光の波長帯およびその半値幅が広くなるので、共振器における共振波長を多く含み、複数のピークｐを含む出力光Ｌが得られる。従って、活性層２２で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難くなる。
【００２８】
また、本実施例の面発光ダイオード１０によれば、活性層２２は、バンドギャップの大きさが厚み方向において順に相違する傾斜構造の複数の量子井戸層２４、２６、２８を含むことから、活性層２２から出される光の波長帯が広くなるので、共振器における共振波長を多く含み、複数のピークｐを含む出力光Ｌが得られる。従って、活性層２２で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難くなる。
【００２９】
また、本実施例の面発光ダイオード１０によれば、出力光Ｌは、１５ｎｍ以下の半値幅、５〜１０ｎｍの間隔、および５０％以上の強度比を有するピークｐを５個以上含むものであることにあることから、活性層２２で発生する光が温度変化により波長シフトしても出力光Ｌのピークｐの数が十分に確保されるので、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難くなる。
【００３０】
また、本実施例の面発光ダイオード１０によれば、基板側反射層である多層膜反射層１４は、厚み方向において厚みが順次変化するチャープ状のｎ型半導体ＡｌＡｓとｎ型半導体Ａｌ０．５ＧａＡｓとを一組とした３０組の積層体( ｎ−ＡｌＡｓ／ｎ−Ａｌ０．５ＧａＡｓ、３０組の平均膜厚５４ｎｍ／４９ｎｍ、３０ペア) から構成された多層膜反射層( 半導体多層膜反射鏡) １４を備えたものであることから、その反射波長帯を大きくできるので、活性層２２で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難くなる。
【００３１】
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
【００３２】
例えば、前述の実施例の面発光ダイオード１０において、活性層２２は、９．５ｎｍ、１０ｎｍ、１０．５ｎｍという厚み方向において順に異なるチャープ状の厚みを有する半導体ＩｎＧａＰから成る３層の量子井戸層２４、２６、２８と、それらを挟むように配置された厚みが２０ｎｍの半導体ＡｌＩｎＧａＰから成る４層のバリヤ層とから構成された、多重量子井戸活性層であったが、同じ厚みであって相互に異なる組成から成る３層の量子井戸層２４、２６、２８と、それらを挟むように配置された厚みが２０ｎｍの半導体ＡｌＩｎＧａＰから成る４層のバリヤ層とから構成された、多重量子井戸活性層であってもよい。この場合の３層の量子井戸層２４、２６、２８は、たとえばＩｎ0.52Ｇａ0.48Ｐ、Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ、Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからそれぞれ構成され、エネルギ順位が順 に異なるようにすなわち狭くなるように構成される。この結果、量子井戸層２４、２６、２８は、そのエネルギ順位の相違によった中心波長が順に短波長側へ異なる光が発生させられる。
【００３３】
また、前述の実施例の面発光ダイオード１０において、基板１２、多層膜反射鏡１４、第１クラッド層２０、活性層２２、第２クラッド層３０、キャップ層３２等は、他の種類の半導体であってもよい。
【００３４】
また、前述の実施例において、多層膜反射層１４と出力面３４との間で共振器が構成されていたが、活性層２２とキャップ層３２との間に表面側多層膜反射層( 表面側反射層）が設けられ、その表面側多層膜反射層と上記多層膜反射鏡１４との間で共振器が構成されてもよい。
【００３５】
また、前述の実施例において、活性層２２で発生する合波光の半値幅が、波長シフトの最大値の３倍程度に設定されていたが、２倍以上であれば一応の出力光Ｌの強度低下を抑制する効果が得られる。
【００３６】
また、前述の実施例において、活性層２２は、３層のＡｌＧａＩｎＰ量子井戸層２４、２６、２８とそれらＡｌＧａＩｎＰ量子井戸層２４、２６、２８の間に介在されるＩｎＧａＰバリア層とを備える３層の多重量子井戸層であったが、たとえば３層に限らず、量子井戸層が何層であってもよい。また、活性層２２は、必ずしも量子井戸構造でなくてもよい。
【００３７】
また、前述の実施例において、面発光ダイオード１０には、イオン注入によって電流狭窄構造が形成されることにより、点光源ＬＥＤとして構成されてもよい。また、この電流狭窄構造はｐ−ｎ反転領域を設ける等の他の電流狭窄構造が形成されていてもよい。
【００３８】
その他一々例示はしないが、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】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例である面発光ダイオードの積層構造を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の面発光ダイオードの出力光のスペクトル( 実線）を、従来のＬＥＤの出力光( １点鎖線) と対比して示す図である。
【図３】従来のＬＥＤの出力光強度の環境温度に対する変化特性を示す図である。
【図４】従来のＬＥＤの出力光の指向性の環境温度に対する変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０：面発光ダイオード
１２：半導体基板
１４：多層膜反射層
２２：活性層
２４、２６、２８：量子井戸層
３４：出力面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性層を間に挟む共振器を備えた面発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光センサーや光学式エンコーダにおいて光源として用いられるＬＥＤは、一般に発光スペクトルの波長帯域が広く、且つ環境温度が高くなることによって長波長側へ波長が移動する所謂レッドシフトが発生する。このような波長帯域が広い発光スペクトルは、回折格子やレンズの透過時に所謂色収差を発生させ、エンコーダなどの分解能を高める障害となる。また、レッドシフトは、エンコーダなどの使用可能温度範囲を制限する。一方、半導体レーザは、スペクトル幅が狭く、単色性の高い光源として利用可能であるが、半導体レーザから出力されるレーザ光はコヒーレント長が長いために干渉が発生し易く、散乱光や迷光の影響を受けないような複雑な駆動回路と光学系が必要となるため、機器が複雑で高価なものとなるという不都合があった。
【０００３】
これに対し、活性層を挟む一対の反射層( ＤＢＲ層）からなる共振器を備えた共振型面発光ダイオードが提案されている。たとえば、特許文献１に記載されたものがそれである。これによれば、活性層における自然放出が共振器により制御されて従来のＬＥＤよりも狭いスペクトル幅の出力光が得られるとともに、高速応答性が改善され、しかも、レーザ光よりもコヒーレント長が短く、半導体レーザのような複雑な駆動回路と光学系が不要となる利点がある。
【特許文献１】特開平１０−２７９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記共振型面発光ダイオードにおいても、環境温度が高くなることによって長波長側へ波長が移動する所謂レッドシフトが発生することから、光軸上の光出力が低下するという欠点があった。たとえば出力光の指向性分布の変化で説明すると、常温では長軸が光軸と一致する楕円により示されたものである場合に、例えば図３の実線に示すように、共振型でない場合を示す１点鎖線に比較して環境温度の上昇によってその光軸上の光強度が低下する一方で、その光軸に対して所定角度傾斜した方向のゲインが上昇し、たとえば図４の１点鎖線に示すように、常温の場合を示す実線に比較して所謂ラビットイヤーと称する一対の突起を含む指向性分布となる。また、スペクトルの変化で説明すると、上記共振型ＬＥＤでは、一対の反射層( ＤＢＲ層）或いは反射面の間の多重反射によって発光スペクトルに振動が発生して複数のピークが形成され、そのピークの間隔は共振器を構成する一対の反射層或いは反射面との距離および屈折率で決まるところ、上記一対の反射層( ＤＢＲ層）或いは反射面の間の距離は１０μｍ程度のものであるため、そのピークの半値幅は５ｎｍ程度且つピーク間隔は１０ｎｍ程度であり、半値幅が２０ｎｍ程度の従来の発光波長帯内に形成されるピーク数もせいぜい３〜４個程度であり、周囲温度の上昇による発光スペクトルのレッドシフトによってその波長が共振波長からずれると、そのピークの高さが低下し或いはピークが消失する場合があった。このため、面発光ダイオードを光源として使用する機器の使用可能温度範囲を拡大することが困難となる場合があった。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い共振器構造を備える面発光ダイオードを提供することにある。
【０００６】
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、共振型ＬＥＤの出力光は活性層から発生する光のスペクトル内にあり、その範囲内で複数のピークが形成されること、活性層から出力される光の波長は前記レッドシフトにより環境温度上昇とともに長波長側へシフトするが、基板上に積層された共振器の共振器長および屈折率は殆ど変化せず、共振条件を満たす複数ピークの波長の温度変化が殆どないこと、このため、活性層から発生する光のスペクトルを広帯域とすることにより、複数ピークの強度比を１に接近でき、実質的に１つの波長のピーク強度の環境温度変化による強度低下が好適に改善されることを見いだした。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）半導体基板上に順次成長させられた多層膜反射層、活性層を備え、その多層膜反射層とその活性層を挟んで位置する出力面または表面側反射層との多重反射により複数のピークを含む前記出力光を前記出力面を通して出力する面発光ダイオードであって、（ｂ）前記活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる井戸幅の複数の量子井戸から成る量子井戸構造を有するものであり、（ｃ）前記多層膜反射層と前記出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることにある。
【０００８】
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）半導体基板上に順次成長させられた多層膜反射層、活性層を備え、その多層膜反射層とその活性層を挟んで位置する出力面または表面側反射層との多重反射により複数のピークを含む前記出力光を前記出力面を通して出力する面発光ダイオードであって、（ｂ）前記活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる相互に異なるバンドギャップを有する複数の量子井戸から成る量子井戸構造を有するものであり、（ｃ）前記多層膜反射層と前記出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることにある。
【０００９】
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項２に係る発明において、前記活性層は、バンドギャップの大きさが順に相違する傾斜構造の複数の量子井戸層を含むことにある。
【００１０】
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１に係る発明において、前記出力光は、１５ｎｍ以下の半値幅、５〜１０ｎｍの間隔、および５０％以上の強度比を有するピークを５個以上含むものであることにある。
【００１１】
また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至４のいずれか１に係る発明において、前記多層膜反射層は、チャープ構造の多層膜反射層であることにある。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明の面発光ダイオードによれば、活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる井戸幅の複数の量子井戸から成る量子井戸構造を有するものであり、多層膜反射層と出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることにあることから、多層膜反射層と出力面または表面側反射層とで構成される共振器において複数の共振周波数の共振モードが発生させられるので、環境温度変化によって活性層から出力される光の波長シフトが発生したとしても、その波長シフト後の光の波長帯の一部は上記共振波長を含むことになり、複数のピークを含む出力光が得られる。すなわち、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。また、前記活性層はダブルヘテロ構造の複数の量子井戸層を有するので、活性層における発光効率が高められる。
【００１３】
請求項２に係る発明の面発光ダイオードによれば、活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なるバンドギャップを有する複数の量子井戸から成る量子井戸構造を有するものであり、多層膜反射層と出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることにあることから、多層膜反射層と出力面または表面側反射層とで構成される共振器において複数の共振周波数の共振モードが発生させられるので、環境温度変化によって活性層から出力される光の波長シフトが発生したとしても、その波長シフト後の光の波長帯の一部は上記共振波長を含むことになり、複数のピークを含む出力光が得られる。すなわち、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。また、前記活性層はダブルヘテロ構造の複数の量子井戸層を有するので、活性層における発光効率が高められる。また、上記活性層は、相互に異なるバンドギャップを有する複数の量子井戸層から構成されたものであることから、活性層は、発光波長が近接するが相互に異なる光を発生し、活性層から出される光の波長帯が広くなるので、共振器における共振波長を多く含み、複数のピークを含む出力光が得られる。従って、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明の面発光ダイオードによれば、前記活性層は、バンドギャップの大きさが順に相違する傾斜構造の複数の量子井戸層を含むことから、活性層から出される光の波長帯が広くなるので、共振器における共振波長を多く含み、複数のピークを含む出力光が得られる。従って、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。
【００１５】
請求項４に係る発明の面発光ダイオードによれば、前記出力光は、１５ｎｍ以下の半値幅、５〜１０ｎｍの間隔、および５０％以上の強度比を有するピークを５個以上含むものであることにあることから、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても出力光のピークの数が十分に確保されるので、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。
【００１６】
請求項５に係る発明の面発光ダイオードによれば、前記多層膜反射層は、チャープ構造の多層膜反射層を備えたものであることから、その反射波長帯を大きくできるので、活性層で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光の強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオードを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。尚、以下の説明に用いる図面において各部の寸法比等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の一実施例である面発光ダイオード( ＬＥＤ発光素子) １０のチップ構造を示す図である。この面発光ダイオード１０は、たとえば、ＧａＡｓから成る３５０μｍ程度の単結晶半導体の基板（ＧａＡｓ基板）１２上に、例えばＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相蒸着）法等を用いたエピタキシャル成長により、多層膜反射層１４、第１クラッド層２０、活性層２２、第２クラッド層３０、キャップ層３２が順次積層され、そのキャップ層３２の上面である出力面３４を通して出力光Ｌが、その出力面３４に垂直な光軸方向へ出力されるようになっている。そして、上記キャップ層３２上にＡｕＺｎ／Ａｕ共晶合金からなる上部電極３８が、基板１２の下面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ共晶合金からなる下部電極４０がそれぞれ蒸着或いはスパッタにより形成されている。
【００１９】
上記多層膜反射層１４は、活性層２２から基板１２側へ向かう光を出力面３４側へ反射するためのものであり、活性層２２に発生した光を９０〜９５％程度以上の反射率で反射する反射波長帯を備える。多層膜反射層１４は、たとえば厚みが順次変化するチャープ状のｎ型半導体ＡｌＡｓとｎ型半導体Ａｌ０．５ＧａＡｓとを一組とした３０組の積層体( ｎ−ＡｌＡｓ／ｎ−Ａｌ０．５ＧａＡｓ、３０組の平均膜厚５４ｎｍ／４９ｎｍ、３０ペア) から構成されている。上記のように、膜厚が１方向へ向かうにしたがって増加するように順次変化させられる結果、多層膜反射層１４は少なくとも活性層２２の発光波長帯よりも同等、またはそれ以上に幅広く形成された、９０乃至９５％の反射率を有する反射波長帯を備える。上記多層膜反射層１４の反射波長帯の中心波長は、活性層２２から発せられる光の常温たとえば２０℃での中心波長λC たとえば６５０ｎｍの近傍に設定される。
【００２０】
第１クラッド層２０は、厚みが１μｍのｎ型半導体ＡｌＩｎＰから構成されている。活性層２２は、９．５ｎｍ、１０ｎｍ、１０．５ｎｍという厚み方向において順に異なるチャープ状の厚みを有する半導体ＩｎＧａＰから成る３層の量子井戸層２４、２６、２８と、それらを挟むように配置された厚みが２０ｎｍの半導体ＡｌＩｎＧａＰから成る４層のバリヤ層とから構成された、多重量子井戸活性層である。第２クラッド層３０は、厚みが４μｍのｐ型半導体ＡｌＩｎＰから構成されている。これら、第１クラッド層２０、活性層２２、及び第２クラッド層３０によってダブルヘテロ構造が構成され、量子井戸層２４、２６、２８から効率良く光が発せられるようになっている。なお、上記第２クラッド層３０の上に積層されたキャップ層３２は、０．１μｍ程度の厚みのｐ型半導体ＧａＡｓから構成されている。
【００２１】
上記量子井戸層２４、２６、２８は、９．５ｎｍ、１０ｎｍ、１０．５ｎｍという厚み方向において順に異なるチャープ状の厚みを備えていることから、チャープ状に順に異なる井戸幅を備えており、それぞれ中心波長がずれた光を発生させ、活性層２２全体としては、それらの光が合波されることで、８０乃至１００ｎｍ程度の比較的大きな半値幅を有する前記波長帯の中心波長λC の光を発生する。
【００２２】
以上のように構成された面発光ダイオード１０において、上部電極３８と下部電極４０との間にｐｎ順方向の駆動電流が流されて上記活性層２２に電流が注入されると、その活性層２２の３層の量子井戸層２４、２６、２８において電子と正孔の再結合が起こることによって光が発生させられる。この光のうち、出力面３４側へ向った光は出力面３４から外部へ出力されるとともに一部が出力面３４により内部へ反射される。また、多層膜反射層１４側へ向った光はその多層膜反射層１４により出力面３４側へ反射され、出力面３４から外部へ出力されるとともに一部が出力面３４により内部へ反射される。これら多層膜反射層１４と出力面３４とは光の共振器を構成しており、その共振波長で自然放出が増大させられて応答性が改善されるとともに、共振モードに合致しない光は抑圧され、効率良く出力光が得られる。
【００２３】
本実施例の面発光ダイオード１０においては、第１クラッド層２０および第２クラッド層３０を厚くすることにより、上記共振器を構成する多層膜反射層１４と出力面３４との間の距離Ｋが３μｍ以上、好適には１０μｍに設定されているので、出力光Ｌには少なくとも５個以上のピークｐが含まれるようになっている。共振器の共振周波数の間隔Δλは、上記多層膜反射鏡１４と出力面３４との間の距離Ｋにほぼ反比例する関係にある。このピークｐは、半値幅が１５ｎｍ以下たとえば５乃至１５ｎｍ、ピーク間隔が５乃至３０ｎｍ、強度比が５０％以上のものである。図２の実線は、ＴＯ１８のステムにマウントされた上述の面発光ダイオード１０が２０ｍＡ程度のｐｎ順方向の駆動電流が流されることにより駆動されている状態において得られる光軸方向の出力光Ｌの発光スペクトルを示している。この出力光Ｌの発光スペクトルは、８個のピークｐが含まれており、常温( ２０℃）において中心波長λC が６５０ｎｍ、半値幅が８０ｎｍ程度となっている。
【００２４】
図２の１点鎖線は、活性層２２の量子井戸層２４、２６、２８が相互に同じ厚み１０ｎｍであり、且つ多層膜反射層１４を構成する多層膜の膜厚がチャープ状ではなく、通常の１／４波長である従来のＬＥＤを、上記と同じ条件の２０ｍＡで駆動したときの出力光の発光スペクトルを、比較対象として示している。この１点鎖線に示される出力光では、３つのピークｐしか含まれておらず、常温( ２０℃）において中心波長λC が６５０ｎｍ、半値幅が３５ｎｍ程度となっている。
【００２５】
上記面発光ダイオード１０は、予め設定された環境温度範囲、たとえば−４０℃乃至８０℃の範囲の環境範囲において使用されるとき、活性層２２に発生する光に温度上昇に伴って長波長側へ温度低下に伴って短波長側へ波長シフトが発生するが、そのシフト量が上記環境温度の最低値或いは最高値において−２０ｎｍ或いは２０ｎｍである。上記面発光ダイオード１０の活性層２２に発生する光は、その波長シフト量の３倍程度の半値幅を備えており、温度上昇或いは温度低下に伴って発生する出力光Ｌの強度低下が好適に抑制されている。
【００２６】
上述のように、本実施例の面発光ダイオード１０によれば、活性層２２はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる井戸幅の複数の量子井戸層２４、２６、２８から成る量子井戸構造を有するものであり、光の共振器を構成する多層膜反射鏡１４と出力面３４との間の距離Ｋが３μｍ以上であることにあることから、共振器において複数の共振周波数の共振モードが発生させられるので、環境温度変化によって活性層２２から出力される光の波長シフトが発生したとしても、その波長シフト後の光の波長帯の一部は上記共振波長を含むことになり、複数のピークｐを含む出力光Ｌが得られる。すなわち、活性層２２で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難い面発光ダイオード１０を得ることができる。また、前記活性層２２はダブルヘテロ構造の複数の量子井戸層２４、２６、２８を有するので、活性層２２における発光効率が高められる。
【００２７】
また、本実施例の面発光ダイオード１０によれば、活性層２２は、相互に異なるバンドギャップを有する複数の量子井戸層２４、２６、２８から構成されたものであることから、活性層２２は、発光波長が近接するが相互に異なる光を発生し、活性層２２から出される光の波長帯およびその半値幅が広くなるので、共振器における共振波長を多く含み、複数のピークｐを含む出力光Ｌが得られる。従って、活性層２２で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難くなる。
【００２８】
また、本実施例の面発光ダイオード１０によれば、活性層２２は、バンドギャップの大きさが厚み方向において順に相違する傾斜構造の複数の量子井戸層２４、２６、２８を含むことから、活性層２２から出される光の波長帯が広くなるので、共振器における共振波長を多く含み、複数のピークｐを含む出力光Ｌが得られる。従って、活性層２２で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難くなる。
【００２９】
また、本実施例の面発光ダイオード１０によれば、出力光Ｌは、１５ｎｍ以下の半値幅、５〜１０ｎｍの間隔、および５０％以上の強度比を有するピークｐを５個以上含むものであることにあることから、活性層２２で発生する光が温度変化により波長シフトしても出力光Ｌのピークｐの数が十分に確保されるので、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難くなる。
【００３０】
また、本実施例の面発光ダイオード１０によれば、基板側反射層である多層膜反射層１４は、厚み方向において厚みが順次変化するチャープ状のｎ型半導体ＡｌＡｓとｎ型半導体Ａｌ０．５ＧａＡｓとを一組とした３０組の積層体( ｎ−ＡｌＡｓ／ｎ−Ａｌ０．５ＧａＡｓ、３０組の平均膜厚５４ｎｍ／４９ｎｍ、３０ペア) から構成された多層膜反射層( 半導体多層膜反射鏡) １４を備えたものであることから、その反射波長帯を大きくできるので、活性層２２で発生する光が温度変化により波長シフトしても、光軸方向の出力光Ｌの強度低下が抑制され、出力光強度が使用温度環境の影響を受け難くなる。
【００３１】
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
【００３２】
例えば、前述の実施例の面発光ダイオード１０において、活性層２２は、９．５ｎｍ、１０ｎｍ、１０．５ｎｍという厚み方向において順に異なるチャープ状の厚みを有する半導体ＩｎＧａＰから成る３層の量子井戸層２４、２６、２８と、それらを挟むように配置された厚みが２０ｎｍの半導体ＡｌＩｎＧａＰから成る４層のバリヤ層とから構成された、多重量子井戸活性層であったが、同じ厚みであって相互に異なる組成から成る３層の量子井戸層２４、２６、２８と、それらを挟むように配置された厚みが２０ｎｍの半導体ＡｌＩｎＧａＰから成る４層のバリヤ層とから構成された、多重量子井戸活性層であってもよい。この場合の３層の量子井戸層２４、２６、２８は、たとえばＩｎ0.52Ｇａ0.48Ｐ、Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ、Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからそれぞれ構成され、エネルギ順位が順 に異なるようにすなわち狭くなるように構成される。この結果、量子井戸層２４、２６、２８は、そのエネルギ順位の相違によった中心波長が順に短波長側へ異なる光が発生させられる。
【００３３】
また、前述の実施例の面発光ダイオード１０において、基板１２、多層膜反射鏡１４、第１クラッド層２０、活性層２２、第２クラッド層３０、キャップ層３２等は、他の種類の半導体であってもよい。
【００３４】
また、前述の実施例において、多層膜反射層１４と出力面３４との間で共振器が構成されていたが、活性層２２とキャップ層３２との間に表面側多層膜反射層( 表面側反射層）が設けられ、その表面側多層膜反射層と上記多層膜反射鏡１４との間で共振器が構成されてもよい。
【００３５】
また、前述の実施例において、活性層２２で発生する合波光の半値幅が、波長シフトの最大値の３倍程度に設定されていたが、２倍以上であれば一応の出力光Ｌの強度低下を抑制する効果が得られる。
【００３６】
また、前述の実施例において、活性層２２は、３層のＡｌＧａＩｎＰ量子井戸層２４、２６、２８とそれらＡｌＧａＩｎＰ量子井戸層２４、２６、２８の間に介在されるＩｎＧａＰバリア層とを備える３層の多重量子井戸層であったが、たとえば３層に限らず、量子井戸層が何層であってもよい。また、活性層２２は、必ずしも量子井戸構造でなくてもよい。
【００３７】
また、前述の実施例において、面発光ダイオード１０には、イオン注入によって電流狭窄構造が形成されることにより、点光源ＬＥＤとして構成されてもよい。また、この電流狭窄構造はｐ−ｎ反転領域を設ける等の他の電流狭窄構造が形成されていてもよい。
【００３８】
その他一々例示はしないが、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】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例である面発光ダイオードの積層構造を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の面発光ダイオードの出力光のスペクトル( 実線）を、従来のＬＥＤの出力光( １点鎖線) と対比して示す図である。
【図３】従来のＬＥＤの出力光強度の環境温度に対する変化特性を示す図である。
【図４】従来のＬＥＤの出力光の指向性の環境温度に対する変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０：面発光ダイオード
１２：半導体基板
１４：多層膜反射層
２２：活性層
２４、２６、２８：量子井戸層
３４：出力面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に順次成長させられた多層膜反射層、活性層を備え、該多層膜反射層と該活性層を挟んで位置する出力面または表面側反射層との多重反射により複数のピークを含む出力光を前記出力面を通して出力する面発光ダイオードであって、
前記活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる井戸幅の複数の量子井戸層から成る量子井戸構造を有するものであり、
前記多層膜反射層と前記出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることを特徴とする面発光ダイオード。
【請求項２】
半導体基板上に順次成長させられた多層膜反射層、活性層を備え、該多層膜反射層と該活性層を挟んで位置する出力面または表面側反射層との多重反射により複数のピークを含む出力光を前記出力面を通して出力する面発光ダイオードであって、
前記活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なるバンドギャップを有する複数の量子井戸層から成る量子井戸構造を有するものであり、
前記多層膜反射層と前記出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることを特徴とする面発光ダイオード。
【請求項３】
前記活性層は、バンドギャップの大きさが順に相違する傾斜構造の複数の量子井戸層を含むことを特徴とする請求項２の面発光ダイオード。
【請求項４】
前記出力光は、１５ｎｍ以下の半値幅、５〜１０ｎｍの間隔、および５０％以上の強度比を有するピークを５個以上含むものである請求項１乃至３のいずれか１の面発光ダイオード。
【請求項５】
前記多層膜反射層は、チャープ構造の多層膜反射層であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１の面発光ダイオード。
【請求項１】
半導体基板上に順次成長させられた多層膜反射層、活性層を備え、該多層膜反射層と該活性層を挟んで位置する出力面または表面側反射層との多重反射により複数のピークを含む出力光を前記出力面を通して出力する面発光ダイオードであって、
前記活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なる井戸幅の複数の量子井戸層から成る量子井戸構造を有するものであり、
前記多層膜反射層と前記出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることを特徴とする面発光ダイオード。
【請求項２】
半導体基板上に順次成長させられた多層膜反射層、活性層を備え、該多層膜反射層と該活性層を挟んで位置する出力面または表面側反射層との多重反射により複数のピークを含む出力光を前記出力面を通して出力する面発光ダイオードであって、
前記活性層はダブルヘテロ構造を有して相互に異なるバンドギャップを有する複数の量子井戸層から成る量子井戸構造を有するものであり、
前記多層膜反射層と前記出力面または表面側反射層との距離が３μｍ以上であることを特徴とする面発光ダイオード。
【請求項３】
前記活性層は、バンドギャップの大きさが順に相違する傾斜構造の複数の量子井戸層を含むことを特徴とする請求項２の面発光ダイオード。
【請求項４】
前記出力光は、１５ｎｍ以下の半値幅、５〜１０ｎｍの間隔、および５０％以上の強度比を有するピークを５個以上含むものである請求項１乃至３のいずれか１の面発光ダイオード。
【請求項５】
前記多層膜反射層は、チャープ構造の多層膜反射層であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１の面発光ダイオード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−７０９２８（Ｐ２００９−７０９２８Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３６０２３（Ｐ２００７−２３６０２３）
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]