(57)【要約】【課題】  いずれの規定電流でも発光量の多少に拘わらずスイッチング時間を等しく、かつ、短縮できるようにしたものである。【解決手段】  本発明の半導体発光素子は、裏面に裏面電極が設けられた、基板と、前記基板の上面に形成された、発光層と、前記発光層の上面に設けられ、電流と前記発光層からの光とを通過させるための複数の第１の開口を有する、電流阻止層と、前記電流阻止層の上部に設けられた、電流拡散層と、前記電流拡散層の上部に設けられた電極であって、前記電流阻止層における前記複数の第１の開口のうちの一部のみに対向する位置に、前記発光層からの光を通過させるための第２の開口が形成された、電極と、を備えるとともに、前記電極と前記裏面電極との間には、当該半導体発光素子から必要とされている発光量の多少にかかわらず、所定の規定電流が流れる電圧が印加される、ことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面に裏面電極が設けられた、基板と、
前記基板の上面に形成された、発光層と、
前記発光層の上面に設けられ、電流と前記発光層からの光とを通過させるための複数の第１の開口を有する、電流阻止層と、
前記電流阻止層の上部に設けられた、電流拡散層と、
前記電流拡散層の上部に設けられた電極であって、前記電流阻止層における前記複数の第１の開口のうちの一部のみに対向する位置に、前記発光層からの光を通過させるための第２の開口が形成された、電極と、
を備えるとともに、
前記電極と前記裏面電極との間には、当該半導体発光素子から必要とされている発光量の多少に拘わらず、所定の規定電流が流れる電圧が印加される、
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記電極の第２の開口には、発光量を微調節する微調節部材が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
微調節部材は導電性の細線であることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記電極には、補助開口が設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光素子に係り、特に、発光量の多少に拘わらずスイッチングスピードをほぼ同一にするようにした半導体発光素子に関する。
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
【０００２】
一般に電流狭窄型半導体発光素子（以下単に「半導体発光素子」と言う）１０は図１０、図１１に示すように基板１１の上面にp-InP等のクラッド層１２、InGaAsP等の活性層１３、ｎ-InP等のクラッド層１４から成る発光層１５が設けられ、この上面の電流阻止層１６に開けた開口１７a、１７b、１７ｃから電流および発光を通過するようにしている。
【０００３】
この電流阻止層１６を通過した電流は電流拡散層１８を介して電極１９に流され、また、発光は電流拡散層１８の上部の電極１９に開けた前記開口１７a、１７b、１７ｃに対向する電極開口２０a、２０b、２０cを介して外部に送出され、表示、通信等を行うようになっている。
なお、２１は基板１１の下面に設けられた裏面電極である。
【０００４】
このような半導体発光素子１０では、通常、電極１９と裏面電極２１との間を流れる電流は必要な発光量に応じて５mA、１０mA、３０mA等に規定され、その大きさを印加電圧の大きさにより決めるようになっている。
【０００５】
また、この半導体発光素子１０から発生される発光は前記電流により定められ、この電流をon-offすることにより表示、通信をon-offするようになっている。
【０００６】
ところで、半導体発光素子１０の電流の大きさと発光量との関係は図１２に示すようにそれぞれが増加するにつれて増加しそれぞれが減少すると減少するほぼ正比例特性Aである。
【０００７】
また、電流の大きさと半導体発光素子１０をon-offするスイッチングスピードとの関係は電流が小さいとスイッチングスピードが長くなり電流が大きいとスイッチングスピードが短かくなるほぼ反比例特性Bである。
【０００８】
そのため、この種の半導体発光素子では高い発光量を必要とする場合には必要なスイッチングスピードが得られるだけの規定電流を流すことができれば的確な表示制御、通信制御等を行うことができるが低い発光量を必要とする場合は規定電流が小さくなりスイッチングスピードも遅くなるため的確な表示制御、通信制御等を行うことができないと言う問題があった。
そこで本発明はいずれの規定電流においても発光量の多少に拘わらずスイッチングスピードを均一にするようにした半導体発光素子を提供することを目的とするものである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体発光素子は、裏面に裏面電極が設けられた、基板と、前記基板の上面に形成された、発光層と、前記発光層の上面に設けられ、電流と前記発光層からの光とを通過させるための複数の第１の開口を有する、電流阻止層と、前記電流阻止層の上部に設けられた、電流拡散層と、前記電流拡散層の上部に設けられた電極であって、前記電流阻止層における前記複数の第１の開口のうちの一部のみに対向する位置に、前記発光層からの光を通過させるための第２の開口が形成された、電極と、を備えるとともに、前記電極と前記裏面電極との間には、当該半導体発光素子から必要とされている発光量の多少に拘わらず、所定の規定電流が流れる電圧が印加される、ことを特徴とする。
【００１０】
このため、半導体発光素子から必要とされている発光量の多少に拘わらず、この半導体発光素子のスイッチングスピードを均一にすることができる。
【００１１】
この場合、前記電極の第２の開口には、発光量を微調節する微調節部材が設けられていてもよい。さらにこの場合、微調節部材は導電性の細線であってもよい。このようにすれば、発光量を適宜の量に低減することができる。
【００１２】
また、前記電極には、補助開口が設けられているようにしてもよい。このようにすれば、発光量を適宜の量に増大することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る半導体発光素子によれば、この半導体発光素子から必要とされている発光量の多少に拘わらずスイッチングスピードを均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明電流狭窄型半導体発光素子の実施の形態について説明する。
【００１５】
まず、図１、図２により第１の実施の形態について説明する。
本発明半導体発光素子３０は基本的には図１０、図１１で示した従来の半導体発光素子１０とほぼ同様であるから従来の半導体発光素子１０と同一の部分は同一符号を付して説明する。
【００１６】
この半導体発光素子３０には図１で示すようにGaAs等の基板１１が備えられ、その上面にp-InP等のクラッド層１２、InGaP等の活性層１３、ｎ-InP等のクラッド層１４から成る発光層１５を設けるようになっている。
この発光層１５の上面には電流阻止層１６が設けられ、これに３つの開口１７a、１７b、１７cを開け、電極３１と裏面電極２１とに電圧を印加したとき１０mAの電流を流すようになっている。
【００１７】
この電流阻止層１６の上部には電流拡散層１８を介して電極３１が設けられ、発光層１５の発光量を２０μwにするように電極開口３２を開けるようになっている。
このようにすると２０μwの発光量の半導体発光素子３０をonするときは電極３１と裏面電極２１との間には常に規定の１０mAが流れたままであるから図９に示すようなスイッチングスピードを短く、かつ、均一にすることができる。
【００１８】
つぎに、図３、図４により発光量を微量に低減する第２の電流狭窄型半導体発光素子４０により第２の実施の形態を説明する。
【００１９】
この第２の実施の形態は基本的には第１の実施の形態とほぼ同様であるから第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付して説明する。
【００２０】
発光量を微量に低下させるには電極開口３２の長径部に微調節部材である調導電性の細線３３を取付ける。この細線３３により電極開口３２の面積が低減されその割合により発光量を微量に調節する。
【００２１】
このようにすると半導体発光素子４０をonするとき電極３１と裏面電極２１との間には第１の実施の形態のものと同様に常に規定の１０mAが流れたままであるからこれも図９に示すように発光量が２０μwの場合と同様にスイッチングスピードを短く、かつ、均一にすることができる。
【００２２】
つぎに、図５、図６により発光量を微量に増加する第３の電流狭窄型半導体発光素子５０の第３の実施の形態を説明する。
【００２３】
この第３の実施の形態は基本的には第１等の実施の形態とほぼ同様であるから第１等の実施の形態と同一部分は同一符号を付して説明する。
【００２４】
発光量を微量に増加させるには電極３１に開けた電極開口３２の他に開口１７aに対向する補助開口３４を開け、その開口面積を微量に増加させる。
【００２５】
このように発光量を微量に増加させた半導体発光素子５０をonするときでも電極３１と裏面電極２１との間には第１の実施の形態のものと同様に常に規定の１０mAが流れたままであるからこれも同様に図９に示すようにスイッチングスピードを短く、かつ、均一にすることができる。
【００２６】
つぎに、図７、図８により発光量を増加する第４の電流狭窄型半導体発光素子６０の第４の実施の形態を説明する。
【００２７】
この第４の実施の形態は基本的には第１等の実施の形態とほぼ同様であるから第１等の実施の形態と同一部分は同一符号を付して説明する。
【００２８】
発光量を増加させるには電極３１に開けた電極開口３２の外にさらに別の電極開口３５を開け、その開口面積を増加させる。
【００２９】
このように発光量を増加させた半導体発光素子６０をonするときでも電極３１と裏面電極２１との間には第１の実施の形態のものと同様に常に規定の１０mAが流れたままであるからこれも同様に図９に示すようにスイッチングスピードを短く、かつ、均一にすることができる。
【００３０】
したがって規定電流が１０mAであれば図１、図２等に示すように発光量に多少に拘わらずスイッチング時間を常に一定の短い時間で、かつ、均一にすることができるから質の高い表示、通信を行うことができる。
【００３１】
なお、上記各実施の形態では規定電流を１０mAとしたがこれを３０mA等のような大きな規定の電流により行うようにしても発光量の多少に拘わらずスイッチングスピードを短縮してon-offすることができる。
この場合規定電流が増大するから図９に示すように１０mAのスイッチング時間よりさらに短縮してon-offをすることができる。
【００３２】
また、反対に５mA等のように小さな規定電流により同様にon-offすることができるがこの場合は規定電流が低くなるから図９に示すように１０mAのスイッチングスピードより長いon-offとなる。
【００３３】
しかし、それぞれの発光量に対するスイッチングスピードは１０mA、３０mAと同様に短縮、かつ、均一にon-offすることができる。
【００３４】
さらに、電流、発光量の規定、発光量の調節を円形の開口により実施したがこれを楕円形、矩形等の開口により行ってもよいしその調節開口を複数個に分けて行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明半導体発光素子の第１の実施の形態を示す断面図。
【図２】図１を上面から見た平面図。
【図３】本発明半導体発光素子の第２の実施の形態を示す断面図。
【図４】図３を上面から見た平面図。
【図５】本発明半導体発光素子の第３の実施の形態を示す断面図。
【図６】図５を上面から見た平面図。
【図７】本発明半導体発光素子の第４の実施の形態を示す断面図。
【図８】図７を上面から見た平面図。
【図９】規定電流における発光量とスイッチング時間との関係を示す特性図。
【図１０】従来の半導体発光素子の概要を示す断面図。
【図１１】図１０を上面から見た平面図。
【図１２】一般に使用されている半導体発光素子の電流ー発光量特性および電流ースイッチング時間を示す特性図。
【符号の説明】
【００３６】
１０、３０、４０、５０、６０  半導体発光素子
１１  基板
１５  発光層
１６  電流阻止層
１７a、１７b、１７ｃ  開口
１９、３１  電極
２０a、２０b、２０c、３２、３５  電極開口
２１  裏面電極
３３  細線
３４  補助開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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