(57)【要約】【課題】耐湿性を低下させることなく、発光強度の低下及び電気特性の劣化を抑制することができる発光素子を提供する。【解決手段】本発明に係る発光素子は、第１ブラッグ反射型ミラー層１０３と、第１ブラッグ反射型ミラー層１０３より光射出面側に形成された第２ブラッグ反射型ミラー層１０８と、第１ブラッグ反射型ミラー層１０３及び第２ブラッグ反射型ミラー層１０８の間に位置する活性層１０５と、第２ブラッグ反射型ミラー層１０８より光射出面側に位置する耐湿層１０９とを具備する。第２ブラッグ反射型ミラー層１０８は、第２導電型ＡｌｉＧａ１−ｉＡｓ層及び第２導電型ＡｌｊＧａ１−ｊＡｓ層（０≦ｉ＜ｊ≦１）を交互に複数積層した構造を有しており、耐湿層１０９は、ＡｌｋＧａｌＩｎ１−ｋ−ｌＰ膜（０＜ｋ≦０．０４、０＜ｌ＜１、かつ０＜ｋ＋ｌ≦１）を有する。【選択図】図１
2008235304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発光する活性層と、
前記活性層より光射出面側に位置する耐湿層と、
を具備した発光素子であって、
前記耐湿層は、ＡｌｋＧａｌＩｎ１−ｋ−ｌＰ膜（０＜ｋ≦０．０４、０＜ｌ＜１、かつ０＜ｋ＋ｌ≦１）を有し、かつ禁制帯幅は、光の波長に換算した場合、前記発光素子の主発光波長より短いことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
第１ブラッグ反射型ミラー層と、
前記第１ブラッグ反射型ミラー層より光射出面側に形成された第２ブラッグ反射型ミラー層と、
前記第１ブラッグ反射型ミラー層及び前記第２ブラッグ反射型ミラー層の間に位置する活性層と、
前記第２ブラッグ反射型ミラー層より光射出面側に位置する耐湿層と、
を具備し、
前記第２ブラッグ反射型ミラー層は、第２導電型ＡｌｉＧａ１−ｉＡｓ層及び第２導電型ＡｌｊＧａ１−ｊＡｓ層（０≦ｉ＜ｊ≦１）を交互に複数積層した構造を有しており、
前記耐湿層は、ＡｌｋＧａｌＩｎ１−ｋ−ｌＰ膜（０＜ｋ≦０．０４、０＜ｌ＜１、かつ０＜ｋ＋ｌ≦１）を有することを特徴とする発光素子。
【請求項３】
第１ブラッグ反射型ミラー層と、
前記第１ブラッグ反射型ミラー層より光射出面側に形成された第２ブラッグ反射型ミラー層と、
前記第１ブラッグ反射型ミラー層及び前記第２ブラッグ反射型ミラー層の間に位置する活性層と、
前記第２ブラッグ反射型ミラー層より光射出面側に位置する耐湿層と、
からなる共振器構造を具備し、
前記耐湿層は、ＡｌｋＧａｌＩｎ１−ｋ−ｌＰ膜（０＜ｋ≦０．０４、０＜ｌ＜１、かつ０＜ｋ＋ｌ≦１）を有し、かつ禁制帯幅は、光の波長に換算した場合、前記共振器構造からの最大発光出力となる波長未満であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
前記耐湿層の禁制帯幅を光の波長に換算した場合、前記共振器構造からの最大発光出力となる波長との差は２ｎｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記耐湿層の厚みは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐湿性を低下させることなく、発光強度の低下及び電気特性の劣化を抑制した発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードや受光素子等の半導体素子は光通信等に用いられている。その光通信において、プラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）が、石英系の光ファイバーに比べ安価で、曲げに強く折れにくいため、デジタル家電や自動車等の民生用短距離通信用途に広く使用されている。このＰＯＦの光源として、６５０ｎｍ近傍の波長を有する光が、可視光のため直視を防止できて安全性が高い、伝送損失が少ない等の理由で好ましく用いられている。しかしＰＯＦは光減衰が大きいため、光源として安価で発光出力が高く、高速応答性を有する共振器構造を有する発光ダイオードが用いられている。
【０００３】
この共振器型発光ダイオードは、垂直共振器型面発光レーザと類似な構造をした発光素子であり、活性層をＰ型クラッド層とＮ型クラッド層で挟んだダブルへテロ構造を、低屈折層と高屈折層を繰り返し積層した半導体分布ブラッグ反射型ミラー層（以下、ＤＢＲミラー層と記載する。）で挟んだ構造を有している。ＤＢＲミラーはＡｌＧａＡｓ系の半導体層から構成されているが、高反射帯域の波長域を十分広くするためには、低屈折層と高屈折層との屈折率差をできるだけ大きくすることが望ましい。このため低屈折層においては、Ａｌ組成比、すなわちIII族元素のうちＡｌが占める割合のモル比率を５０％程度あるいはそれ以上とするのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、半導体層のＡｌ組成比が高いほど吸湿が顕著になる。そのため、ＤＢＲミラー層のようなＡｌ組成比の高い層を最上層とすると、吸湿により発光素子が劣化してしまう。その吸湿による劣化を抑制する従来技術としては、例えばＡｌ組成比の高い層上にＩｎＧａＰ耐湿層を設け、耐湿性を向上させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体層の耐湿層として、下層と格子定数が近似した層、すなわち格子整合する層とすることが好まれる。しかし、光射出面となる素子表面に耐湿層として下層と格子整合するＩｎＧａＰ層を設け、発光素子の発光波長を６５０ｎｍとした場合、活性層から発光した光がＩｎＧａＰ層に吸収されてしまう。このため、発光強度が低下し、かつＩｎＧａＰ層が光吸収に伴って発熱するため電気特性の劣化が生じてしまう。特に垂直共振型発光素子においては、耐湿層の光吸収による発熱により活性層の発光波長が変化し、その発光波長の変化に伴って共振効果が減少するため、発光出力が格段に低下し、出射される光の配向性も劣化していた。
【０００７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、耐湿性を低下させることなく、発光強度の低下及び電気特性の劣化を抑制することができる発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る発光素子は、光を発光する活性層と、
前記活性層より光射出面側に位置する耐湿層と、
を具備した発光素子であって、
前記耐湿層は、ＡｌｋＧａｌＩｎ１−ｋ−ｌＰ膜（０＜ｋ≦０．０４、０＜ｌ＜１、かつ０＜ｋ＋ｌ≦１）を有し、かつ禁制帯幅は、光の波長に換算した場合、発光素子の主発光波長より短いことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る他の発光素子は、第１ブラッグ反射型ミラー層と、
前記第１ブラッグ反射型ミラー層より光射出面側に形成された第２ブラッグ反射型ミラー層と、
前記第１ブラッグ反射型ミラー層及び前記第２ブラッグ反射型ミラー層の間に位置する活性層と、
前記第２ブラッグ反射型ミラー層より光射出面側に位置する耐湿層と、
を具備し、
前記第２ブラッグ反射型ミラー層は、第２導電型ＡｌｉＧａ１−ｉＡｓ層及び第２導電型ＡｌｊＧａ１−ｊＡｓ層（０≦ｉ＜ｊ≦１）を交互に複数積層した構造を有しており、
前記耐湿層は、ＡｌｋＧａｌＩｎ１−ｋ−ｌＰ膜（０＜ｋ≦０．０４、０＜ｌ＜１、かつ０＜ｋ＋ｌ≦１）を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る他の発光素子は、第１ブラッグ反射型ミラー層と、
前記第１ブラッグ反射型ミラー層より光射出面側に形成された第２ブラッグ反射型ミラー層と、
前記第１ブラッグ反射型ミラー層及び前記第２ブラッグ反射型ミラー層の間に位置する活性層と、
前記第２ブラッグ反射型ミラー層より光射出面側に位置する耐湿層と、
からなる共振器構造を具備し、
前記耐湿層は、ＡｌｋＧａｌＩｎ１−ｋ−ｌＰ膜（０＜ｋ≦０．０４、０＜ｌ＜１、かつ０＜ｋ＋ｌ≦１）を有し、かつ禁制帯幅は、光の波長に換算した場合、前記共振器構造からの最大発光出力となる波長未満であることを特徴とする。
この発光素子において、前記耐湿層の禁制帯幅を光の波長に換算した場合、当該耐湿層の波長と前記共振器構造からの最大発光出力となる波長の差は２ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１１】
上記した各発光素子において、前記耐湿層の厚みは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐湿性を低下させることなく、発光強度の低下及び電気特性の劣化を抑制することができる発光素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る発光素子の構成を説明する為の縦断面図である。本図に示す発光素子は、基板１０１の表面上に、バッファ層１０２、第１ＤＢＲミラー層１０３、第１クラッド層１０４、活性層１０５、第２クラッド層１０６、開口部を有する電流狭窄層１０７、第２ＤＢＲミラー層１０８、耐湿層１０９、及び開口部を有するコンタクト層１１０をこの順に積層し、さらにコンタクト層１１０上にオーミック電極１１１を形成したものである。なお、基板１０１の裏面にも図示しない電極が形成されている。第１クラッド層１０４、活性層１０５、及び第２クラッド層１０６によりダブルヘテロ構造が形成されている。
【００１４】
上記の構造において、基板１０１が第１導電型（例えばｎ型）である場合、バッファ層１０２、第１ＤＢＲミラー層１０３、第１クラッド層１０４、及び電流狭窄層１０７は第１導電型であり、第２クラッド層１０６、第２ＤＢＲミラー層１０８、耐湿層１０９、及びコンタクト層１１０は第２導電型とすることができる。
【００１５】
例えば基板１０１がｎ型ＧａＡｓ基板である場合、バッファ層１０２はｎ型ＧａＡｓ層、第１ＤＢＲミラー層１０３はｎ型ＡｌａＧａ１−ａＡｓ層及びｎ型ＡｌｂＧａ１−ｂＡｓ層（０≦ａ＜ｂ≦１）を交互に複数積層した構造、第１クラッド層１０４はｎ型ＡｌｃＧａｄＩｎ１−ｃ−ｄＰ膜（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、かつ０≦ｃ＋ｄ≦１）、第２クラッド層１０６はｐ型ＡｌｅＧａｆＩｎ１−ｅ−ｆＰ膜（０≦ｅ≦１、０≦ｆ≦１、かつ０≦ｅ＋ｆ≦１）、電流狭窄層１０７はｎ型ＡｌｇＧａｈＩｎ１−ｇ−ｈＰ膜（０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１、かつ０≦ｇ＋ｈ≦１）、第２ＤＢＲミラー層１０８はｐ型ＡｌｉＧａ１−ｉＡｓ層及びｐ型ＡｌｊＧａ１−ｊＡｓ層（０≦ｉ＜ｊ≦１）を交互に複数積層した構造、コンタクト層１１０はｐ型ＧａＡｓ層とすることができる。
【００１６】
また活性層１０５は、量子井戸層とバリア層を交互に複数積層した量子井戸構造とすることができる。量子井戸層は、例えばアンドープのＡｌαＧａβＩｎ１−α−βＰ膜（０≦α≦１、０≦β≦１、かつ０≦α＋β≦１）により形成され、バリア層はアンドープのＡｌγＧａθＩｎ１−γ−θＰ膜（０≦γ≦１、０≦θ≦１、かつ０≦γ＋θ≦１）により形成される。
【００１７】
ｎ型の第１ＤＢＲミラー層１０３及びｐ型の第２ＤＢＲミラー層１０８は、異なる屈折率を有する膜を交互に積層した構造とすることができる。その積層数を増加させることでＤＢＲ層の光の反射率を高めることができるため、反射率の低いＤＢＲ層、すなわち積層数の少ないＤＢＲ層側（本実施形態では第２ＤＢＲミラー層１０８側）より光を出射することができる。また、ＤＢＲ層の構成は、ＤＢＲ層で反射率が最大となるように設定している。たとえば共振波長をλ、ＤＢＲ層を構成する互いに屈折率が異なるそれぞれの膜の屈折率をｋとした場合、ＤＢＲミラー層を構成する高屈折率、低屈折率それぞれの膜厚ｔは、ｔ＝（λ／４・ｋ）となっている。
【００１８】
また、活性層１０５を、所定の間隔で配置した第１ＤＢＲミラー層１０３及び第２ＤＢＲミラー層１０８に挟んだ構造とすることで、共振器構造となる。この垂直共振器において、第１ＤＢＲミラー層１０３と第２ＤＢＲミラー層１０８の最短間隔Ａ(第１ＤＢＲミラー層１０３と第２ＤＢＲミラー層１０８で挟まれた層の厚みを合計した厚みであり、共振器長となる)、共振器の平均屈折率をｎとすると、下記の（１）式を満たす波長λの光がこの垂直共振器で共振し、共振器構造からの最大発光出力となる波長となる。
Ａ＝（λ／ｎ）・（ｍ／２）・・・（１）  （ｍは任意の正数）
すなわち活性層１０５から下方に射出した波長λの光は第１ＤＢＲミラー層１０３によって反射される。第１ＤＢＲミラー層１０３からの反射した波長λの光、及び活性層１０５から上方に射出した波長λの光は第２ＤＢＲミラー層１０８に入射する。第２ＤＢＲミラー層１０８に入射した波長λの光は反射し、第１ＤＢＲミラー層１０３、第２ＤＢＲミラー層１０８間に光の定在波を形成する。そして、第２ＤＢＲミラー層１０８の反射率を第１ＤＢＲミラー層１０３の反射率に対して低くすることで、第２ＤＢＲミラー層１０８に入射した波長λの光の一部を第２ＤＢＲ層１０８の上面側より出射することができる。この共振型発光ダイオードから発光される光は、ある波長λの光が共振により増幅されているため、発光スペクトルの波長幅が狭く、発光強度の強い光となる。
【００１９】
この垂直共振型発光素子において、活性層を量子井戸構造とし、それぞれ異なる禁制帯幅とすることが好ましい。発光素子の駆動により活性層の温度が上昇し、活性層より発光する光は高温になるほど長波長となる。そのため、共振させる光の波長に対して、短波長の光が発光する活性層とすることが好ましい。例えば共振波長が６５０ｎｍとなる共振器長とした場合、活性層の発光波長を６５０ｎｍ、６４８ｎｍ、６４６ｎｍとすることで、温度上昇に伴う発光出力の低下を抑制することができる。  
【００２０】
本実施の形態では、活性層の上方に電流狭窄層１０７を設けた電流狭窄構造としている。この電流狭窄層１０７は開口部を有し、その開口部が電流通路となっている。この電流狭窄層により、コンタクト層１１０から注入される電流は電流狭窄層１０７の開口部領域に狭窄されるため、開口部の直下の活性層の電流(キャリア)密度を高めることができる。そのため、発光出力が高く、かつ応答速度の速い発光素子とすることができる。また、活性層より発光した光は電流狭窄層１０７の開口部に設けられた第２ＤＢＲミラー層１０８と活性層１０５下方の第１ＤＢＲミラー層１０３間で共振し、その共振された光の一部が電流狭窄層１０７の開口部から上部に出射される。そして電流狭窄層１０７の開口部とコンタクト層１１０及びオーミック電極１１１に設けられた開口部とが重複しているため、電極層による光の吸収が抑制され、発光出力が高まっている。
【００２１】
なお、コンタクト層１１０及びオーミック電極１１１に設けられた開口部は保護膜によって被覆されているのが好ましい。この保護膜は、活性層５が発光する光に対して高い透過率を有する材料（例えば酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜）により形成されており、厚さは、（ｍ・λ）／（４・ｎ３）であるのが好ましい。ただし、ｍは奇数であり、ｎ３は保護膜の屈折率である。  
【００２２】
また、耐湿層１０９は、ＡｌｋＧａｌＩｎ１−ｋ−ｌＰ膜（０＜ｋ≦０．０４、０＜ｌ＜１、かつ０＜ｋ＋ｌ≦１）とすることができる。耐湿層１０９は共振器内で共振する光を吸収しない層、すなわち禁制体幅の大きい半導体層とすることが好ましい。言い換えると、耐湿層１０９に用いる禁制帯幅を光の波長に換算（以後耐湿層の波長とする）した場合、耐湿層１０９の波長を上記した共振器構造からの最大発光出力となる波長未満にすることで、耐湿層１０９の光吸収が抑制することができる。そして耐湿層１０９の光吸収を抑制することで、発光素子の発熱も抑制されて、発光素子の長時間の駆動においても経時的な波長変化、発光出力の低下も抑制される。
【００２３】
特に耐湿層１０９の波長と共振光の波長の差を２ｎｍ以上とすることで、共振型発光ダイオードが発光する光のスペクトル分布において、出力が最大になる波長である主発光波長（発光波長を横軸、その波長での発光強度を縦軸にとったとき、発光強度が最大となる波長）の光強度に対して５０％以下の光強度となる領域に、耐湿層１０９の波長が位置するため、光吸収を抑制することができ好ましい。特に上記した波長の差を４ｎｍ以上とすることで、耐湿層１０９の波長が、上記した光のスペクトル分布において発光ダイオードの主発光波長に対して１０％以下の光強度となる領域に位置するため、さらに耐湿層１０９よる光吸収を抑制することが好ましい。
一方、耐湿層１０９の禁制帯幅を大きくするにしたがって、耐湿層１０９のＡｌ組成比（III族元素のうちＡｌが占める割合のモル比率：以下同様）が増加してしまい耐湿性が低下してしまため、Ａｌ組成比を０．０４以下とすることが好ましい。
【００２４】
また耐湿層１０９の厚みが５ｎｍ未満の場合、耐湿性が十分に確保できない。また耐湿層１０９の厚みが５０ｎｍ超の場合は、発光素子の順方向電圧が上昇してしまう。このため耐湿層１０９の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好ましい。
【００２５】
次に、図１に示した発光素子の製造方法について説明する。まず、基板１０１上にバッファ層１０２及び第１ＤＢＲミラー層１０３を形成する。バッファ層１０２及び第１ＤＢＲミラー層１０３は、例えばＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法を用いることにより、エピタキシャル成長層として形成することができる。
【００２６】
次いで、第１クラッド層１０４、活性層１０５、第２クラッド層１０６、及び電流狭窄層１０７を、この順に形成する。これらの層は、例えばＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法を用いることにより、エピタキシャル成長層として形成することができる。また、第１ＤＢＲミラー層１０３から電流狭窄層１０７までは、同一の製造装置内で連続して形成することができる。また、第２クラッド層１０６上に電流狭窄層１０７を設ける場合、第２クラッド層１０６と電流狭窄層１０７の間に電流狭窄層１０７と選択エッチングが可能なエッチングストップ層を形成しても良い。
【００２７】
次いで、電流狭窄層１０７の一部をフォトリソグラフィー法を用いた選択エッチング等により除去し、開口部を形成する。電流狭窄層１０７と第２クラッド層１０６の間にエッチングストップ層を設けた場合、化学エッチング又はプラズマエッチングを用いることができる。
【００２８】
次いで、電流狭窄層１０７上及び開口部内に、第２ＤＢＲミラー層１０８を形成し、さらに第２ＤＢＲミラー層１０８上に耐湿層１０９及びコンタクト層１１０をこの順に積層する。これらの層は、例えばＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法を用いることにより、エピタキシャル成長層として形成することができる。なお、第２ＤＢＲミラー層１０８、耐湿層１０９及びコンタクト層１１０は、同一の製造装置内で連続して形成することができる。
【００２９】
次いで、コンタクト層１１０の表面にオーミック電極１１１を真空蒸着により形成する。次いで、フォトリソグラフィー法を用いた選択エッチングによりコンタクト層１１０及びオーミック電極１１１を選択的に除去し、開口部を形成する。このとき、耐湿層が高い耐酸化性を有しているため、エッチング時の光出射面の酸化が防止されて、発光出力の低下が抑制される。そして基板１０１の裏面にはオーミック電極を形成する。
【００３０】
その後、オーミック電極１１１及び基板１０１の裏面に形成されたオーミック電極それぞれにリード線（図示せず）を接続し、これらのリードの少なくとも一部を露出させた状態で半導体発光素子を樹脂製外囲器で封止する。このようにして発光装置が製造される。
【００３１】
以上、本実施形態によれば、耐湿層１０９の波長（禁制体幅）を共振器内で共振する光の波長に対し短波長とし、かつＡｌの組成比を４原子％未満としている。このため、活性層１０５で発光した光のうち耐湿層１０９で吸収される光が従来と比較して少なくなる。その結果、従来と比較して発光素子の発光強度の低下が抑制され、かつ耐湿層１０９の発熱が少なくなって発光素子の電気特性の劣化が抑制される。
【実施例】
【００３２】
活性層にＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を用いた発光波長が約６５０ｎｍの赤色の垂直共振器型発光素子について説明する。
【００３３】
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の上にＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０２、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー層１０３、ｎ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１０４、ＡｌＩｎＧａＰ系の3重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層１０５、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１０６、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１０７を順次結晶成長させ、電流狭窄層１０７に直径約８０μｍの開口部を形成した後、引き続きｐ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー層１０８、ＡｌＩｎＧａＰからなる耐湿層１０９、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１０を成長させた。そして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１０上にオーミック電極１１１を形成した後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１０及びオーミック電極１１１のうち電流狭窄層１０７の開口部分と略一致する領域をエッチングにより除去し、耐湿層１０９が露出する状態にした。
【００３４】
ここで、発光素子の発光ピーク波長が６５０ｎｍとするため、活性層１０５を構成する量子井戸層の禁制体幅の発光ピーク波長をそれぞれ６５０ｎｍ、６４８ｎｍ、６４６ｎｍとし、共振器長は、共振器内の平均屈折率ｎ＝３．５５６、ｍ＝３、共振波長λ＝６５０ｎｍとなるように設計し、さらに第１ＤＢＲミラー層１０３及び第２ＤＢＲミラー層１０８内の各層の組成と膜厚を、波長６５０ｎｍの光に対する反射率が最大となるように設定した。
【００３５】
第２ＤＢＲ層の最上層をＡｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓとし、耐湿層１０９の膜厚を１０ｎｍでＡｌの組成比をそれぞれ０、０．９、１．７、３．１、３．８、５．０原子％と変化させたＬＥＤを作成した。これら耐湿層１０９の禁制帯幅を光の波長に変換した場合、その波長はそれぞれ、６５０ｎｍ、６４８ｎｍ、６４６ｎｍ、６４１ｎｍ、６３８ｎｍ、６３３ｎｍである。
【００３６】
各発光素子に２０ｍＡの電流を通電した際の発光強度を積分球を用いて測定した。また、各発光素子の耐湿試験前後の耐逆バイアス電圧を測定した。耐湿試験は、各発光素子を温度８５℃、湿度８５％で管理された恒温槽内に配置し、その状態で各発光素子に１５００時間、２０ｍＡの通電を行い、その後、各発光素子を恒温槽から取り出した。
【００３７】
耐逆バイアス電圧は、図２に示すように回路に発光素子を逆方向に接続し、可変直流電源装置Ｂを調節して発光素子に加わる電圧を最小値にした後、電圧を０．０１Ｖずつ上昇させ、各電圧における電流計Ａの読みＩｕを測定し、電流計Ａの読みＩｕが急激に増加し始めるまで、すなわち発光素子がブレークダウンし始めるまで電圧を上昇させ、その直前の電圧とした。
【００３８】
各発光素子の発光強度、及び各発光素子の耐湿試験後の耐逆バイアス電圧値を、耐湿試験前の耐逆バイアス電圧値で除算した値を、表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１に示すように、耐湿層１０９の禁制帯幅を、垂直共振器構造の最大発光出力となる共振波長（具体的には６５０ｎｍ）未満とした場合、耐湿層１０９の禁制体幅を共振器構造の最大発光出力となる共振波長とした場合と比較して発光素子の発光強度が高くなった。これは、耐湿層１０９で吸収される光量が少なくなったことを示している。
【００４１】
また、耐湿層１０９のＡｌ組成比を４％以下とした場合、耐湿試験後の耐逆バイアス電圧も耐湿試験前の０．９２倍以上と高い値を示し、特にＡｌ組成比を４％以下とした場合においては、０．９８倍以上と高い値を示した。これは、耐湿層１０９の耐湿性が維持されたことを示している。一方、耐湿層１０９のＡｌ含有濃度が５％の場合、耐湿試験後の耐逆バイアス電圧も耐湿試験前の０．７倍と低い値を示した。これは、耐湿層１０９の耐湿性が低下した為と考えられる。耐逆バイアス電圧が高くなると、逆バイアス電圧が印加されても発光素子が故障することが抑制され、その結果、発光素子の信頼性が高くなる。
【００４２】
以上の結果から、耐湿層１０９の禁制帯幅が、垂直共振器構造の共振波長すなわち発光素子の発光ピーク波長未満とすることで発光素子の発光強度の低下を抑制し、かつ耐湿層のＡｌモル比を４％未満とすることで耐湿性を維持し、電気特性の劣化を抑制できることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る発光素子の構成を説明する為の縦断面図。
【図２】発光素子の逆方向電圧を測定する回路を説明する回路図。
【符号の説明】
【００４４】
１０１…基板、１０２…バッファ層、１０３…第１ＤＢＲミラー層、１０４…第１クラッド層、１０５…活性層、１０６…第２クラッド層、１０７…電流狭窄層、１０８…第２ＤＢＲミラー層、１０９…耐湿層、１１０…コンタクト層、１１１…オーミック電極
【図１】
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【図２】
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