(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型のＧａＡｓ基板上にｎ型のＧａＡｓバッファ層、ｎ型でＡｌ組成比の異なるＡｌＧａＡｓのペアからなる多重反射膜、ｎ型のＡｌＧａＡｓ下部クラッド層、ｐ型またはアンドープのＡｌＧａＡｓからなる多重量子井戸活性層、ｐ型のＡｌＧａＡｓ上部クラッド層及びｐ型のＧａＡｓコンタクト層を順次エピタキシャル成長させた積層構造を有する半導体発光素子において、上記多重量子井戸活性層の井戸層及びバリア層の厚さが４ｎｍ〜１５ｎｍの範囲であり、かつ上記井戸層のＡｌＡｓ混晶比をＸ１とし、上記バリア層のＡｌＡｓ混晶比をＸ２とし、Ｘ２−Ｘ１≧０．２としたときに、上記多重量子井戸活性層の井戸層及びバリア層のペア数を５０〜１５０ペアとして発光出力が最大となるように調整したことを特徴とする半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤ（発光ダイオード）を利用したゼログラフィ方式のプリンタが実用化されている。そのゼログラフィ方式においては、感光体ドラムの受光感度から要求される発光波長、発光強度を有するＬＥＤを選択することが必要である。
【０００３】
実用的にはＧａＡｓＰを発光素子のｐ／ｎ接合の主材料とするものとＡｌＧａＡｓをｐ／ｎ接合の主材料とするものとが採用されている。
【０００４】
ＡｌＧａＡｓ系の赤外ＬＥＤにおいては、発光が起こる活性層としてはＡｌＧａＡｓを材料とする厚さ約０．５μｍ〜２μｍのいわゆるバルクタイプ活性層が採用されていた。また、その発光波長は活性層のＡｌＡｓ混晶比で所望の波長となるように調整できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＬＥＤプリンタ用のＡｌＧａＡｓ系ＬＥＤアレイの発光出力は、印字速度に直接影響を及ぼすため、高出力であることが望まれており、多重反射膜等を採用し、光取り出し効率を高める等の工夫がなされているが、電流を光に変換する活性層の発光効率が低いという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、発光効率の高い半導体発光素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、ｎ型のＧａＡｓ基板上にｎ型のＧａＡｓバッファ層、ｎ型でＡｌ組成比の異なるＡｌＧａＡｓのペアからなる多重反射膜、ｎ型のＡｌＧａＡｓ下部クラッド層、ｐ型またはアンドープのＡｌＧａＡｓからなる多重量子井戸活性層、ｐ型のＡｌＧａＡｓ上部クラッド層及びｐ型のＧａＡｓコンタクト層を順次エピタキシャル成長させた積層構造を有する半導体発光素子において、上記多重量子井戸活性層の井戸層及びバリア層の厚さが４ｎｍ〜１５ｎｍの範囲であり、かつ上記井戸層のＡｌＡｓ混晶比をＸ１とし、上記バリア層のＡｌＡｓ混晶比をＸ２とし、Ｘ２−Ｘ１≧０．２としたときに、上記多重量子井戸活性層の井戸層及びバリア層のペア数を５０〜１５０ペアとして発光出力が最大となるように調整したものである。
【００１４】
本発明者らは、ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸活性層の井戸層及びバリア層のペア数を変えることにより発光出力が変化することを見出した。特に井戸層及びバリア層のペア数が１０〜１５０の範囲内で発光出力の極大値が存在することを見出した。この結果、ペア数を調整することにより、発光効率の高い半導体発光素子の提供を実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１は本発明の半導体発光素子の一実施の形態を示す断面図である。
【００１７】
この半導体発光素子は、ｎ型のＧａＡｓ基板１上に、ｎ型のＧａＡｓバッファ層２、ｎ型のＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ／Ａｌ０．８５Ｇａ０．１５Ａｓ層１２ペアからなる多重反射膜３、ｎ型のＡｌＧａＡｓ下部クラッド層４、ＡｌＧａＡｓ井戸（ウエル）／バリア層のペア数が７５対からなる多重量子井戸活性層５、ｐ型のＡｌＧａＡｓ上部クラッド層６及びｐ型のＧａＡｓコンタクト層７をエピタキシャル成長させて積層し、得られた積層体のＧａＡｓ基板１にｎ側共通電極（カソード）８を形成し、ＧａＡｓコンタクト層７にｐ側オーミック接触電極（アノード）９を形成したものである。同図はＬＥＤアレイの１個のＬＥＤ部分を示しており、１０は発光部を示している。
【００１８】
これらエピタキシャル層はＭＯＶＰＥ法で成長させたものである。そのときの成長温度は約７００℃（基板温度）、成長圧力は７０Ｔｏｒｒとし、トリメチルガリウム及びトリメチルアルミニウムをＩＩＩ族原料とした。またＶ族原料にはアルシンを用いた。ｎ型ドーパントとしてはセレン化水素、ｐ型ドーパントとしてはジエチル亜鉛（ジメチル亜鉛でもよい。）を用いた。
【００１９】
多重量子井戸活性層５の井戸層及びバリア層のペア数は５０〜１５０ペアにし、それらの厚さは共に４ｎｍ〜１５ｎｍの範囲内にするのが好ましい。
【００２０】
また、井戸層のＡｌＡｓ混晶比をＸ１とし、バリア層のＡｌＡｓ混晶比をＸ２とし、Ｘ２−Ｘ１≧０．２とするのが好ましい。
【００２１】
複数の発光部１０を形成する場合、各発光部１０の密度を２４０ｄｐｉ以上とし、大きさを５０μｍ×５０μｍ以下とするのが好ましい。また、各発光部１０上のコンタクト層７の大きさを２０μｍ×２０μｍ以下とし、コンタクト層７上の一部にオーミック接触を有するように個別にアノードを接続してもよい。さらに、各発光部１０を少なくとも一列に配列してもよい。
【００２２】
各アノードを各発光部１０の配列方向に対して直交するように配列の一方の側から配列するか、あるいは配列の両側から交互に配列してもよい。
【００２３】
次に６００ｄｐｉ、発光波長７４０ｎｍのＬＥＤアレイを試作したところ、図２に示すように、ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸活性層５のウエル／バリア層のペア数を変数としたとき、約７５ペアで最大の発光出力が得られた。
【００２４】
図２は多重量子井戸活性層のペア数と規格化発光出力との関係を示す図であり、横軸が多重量子井戸活性層のペア数を示し、縦軸が規格化発光出力を示す。
【００２５】
以上において、本発明のＬＥＤアレイ型発光素子は、ＡｌＧａＡｓウエル及びバリア層の対（ペア）からなる、多重量子井戸活性層を採用し、このペア数を５０〜１５０ペアとして発光効率が最大となるように最適化した多重量子井戸活性層により、高い発光効率をもたらすことができる。
【００２６】
ここで、上述した実施の形態では、ｐサイドアップのＬＥＤアレイを例として説明したが、ｐ型ＧａＡｓ基板上に形成したｎサイドアップ構造のＬＥＤアレイに対しても適用可能である。
【００２７】
また、エピタキシャル層のｐ型ドーパントとしてはＺｎ、Ｍｇ、Ｃやこれらを組み合わせたものでもよく、ｎ型ドーパントとしてはＳｅ、Ｓｉ、Ｔｅやこれらを組み合わせたものでもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、発光効率の高い半導体発光素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】多重量子井戸活性層のペア数と規格化発光出力との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  ｎ型のＧａＡｓ基板
２  ｎ型のバッファ層
３  ｎ型のＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重反射膜
４  ｎ型の下部クラッド層
５  多重量子井戸活性層
６  ｐ型のＡｌＧａＡｓ上部クラッド層
７  ｐ型のＧａＡｓコンタクト層
８  ｎ側共通電極（カソード）
９  ｐ側オーミック接触電極（アノード）
１０  発光部
【図１】
0003969182.tif 000002
【図２】
0003969182.tif 000003