本发明专利技术涉及的发光二极管，其特征在于，具备：发光部，所述发光部具有交替地层叠有由组成式为（AlX1Ga1-X1）As的化合物半导体构成的阱层和势垒层的量子阱结构的活性层、夹着所述活性层的第1覆盖层和第2覆盖层；在所述发光部上形成的电流扩散层；和与所述电流扩散层接合的功能性基板，所述第1和第2覆盖层由组成式为（AlX2Ga1-X2）Y1In1-Y1P的化合物半导体构成，其中，0≤X1≤1，0≤X2≤1，0＜Y1≤1，所述阱层和势垒层的对数为5以下。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发光二极管、发光二极管灯和照明装置，特别是涉及具有高速响应性和高输出性的发出红色光或红外光的发光二极管、发光二极管灯和照明装置。
技术介绍
发出红色光或红外光的发光二极管，用于通信、各种传感器、夜间照明、植物工厂用的光源等的用途在扩大。与之相应，对于发出红色光或红外光的发光二极管的要求，从主要重视高输出性、或者主要重视高速响应性，向重视这两者变化。特别是通信用的发光二极管，由于进行大容量的光空间传送，因此高速响应性和高输出性是必需的。作为发出红色光和红外光的发光二极管，已知:在GaAs基板上米用液相外延法生长包含AlGaAs活性层的化合物半导体层的发光二极管(例如专利文献I 4)。在专利文献4中公开了:使用液相外延法在GaAs基板上生长包含AlGaAs活性层的化合物半导体层，其后，除去作为生长基板使用的GaAs基板的、所谓的基板除去型的发光二极管。专利文献4中公开的发光二极管,在响应速度(上升时间)为40 55nsec时输出功率为4mW以下。另外，在响应速度为20nsec左右时输出功率为超过5mW少许的程度，作为使用液相外延法制作的发光二极管，被认为是在现在最高的响应速度下高输出功率的发光二极管。在先技术文献专利文献专利文献1:特开平6-21507号公报专利文献2:特开2001-274454号公报专利文献3:特开平7-38148号公报专利文献4:特开2006-190792号公报
技术实现思路
但是，在上述的输出功率下作为通信用的发光二极管并不充分。发光二极管与半导体激光器不同，利用了自然放出光，因此高速响应性和高输出性存在折衷(trade off)的关系。因此，例如，即使简单地减薄发光层的层厚，增大载流子的关入(封入)效果，提高电子和空穴的发光再结合概率，谋求高速响应化，也存在发光输出功率降低的问题。再者，所谓载流子的关入效果，是指:利用在发光层即活性层与覆盖层的边界形成的势垒，将载流子关入活性层区域。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的是提供兼备高速响应性和高输出性的发出红色光和/或红外光的发光二极管、发光二极管灯和照明装置。本专利技术者为了解决上述课题而反复刻苦研究的结果，通过形成为下述结构:以交替地层叠有5对以下的AlGaAs阱层和由AlGaAs或4元混晶的AlGaInP构成的势垒层的量子阱结构作为活性层，使夹着该活性层的覆盖层为由4元混晶的AlGaInP构成的覆盖层，使包含活性层和覆盖层的化合物半导体层在生长基板上外延生长后，除去其生长基板，将化合物半导体层重新贴附(接合)于透明基板上，由此完成了维持高速响应性并且以高输出功率发出红色光和/或红外光的发光二极管。此时，本专利技术者，首先，采用具有高的载流子的关入效果并适合于高速响应的量子阱结构作为活性层，并且为了确保高的注入载流子密度，将阱层和势垒层的对数设为5以下。通过该结构，实现了与采用液相外延法制作的发光二极管的上述的最高速的响应速度相同的程度或其以上的响应速度。另外，夹着3元混晶的量子阱结构或由3元混晶的阱层和4元混晶的势垒层构成的量子阱结构的覆盖层，采用了带隙大、相对于发光波长为透明，并且由于不含有容易产生缺陷的As因此结晶性好的4元混晶的AlGaInP。·另外，以往，在使用AlGaAs系的活性层的发光二极管中，没有将含有该活性层的化合物半导体层贴附(接合)于透明基板的类型，而且原样地使用了用于使化合物半导体层生长的GaAs基板。但是，GaAs基板，相对于AlGaAs系活性层是不透明的，不能避免光的吸收，因此，采用了通过在生长化合物半导体层后除去作为生长基板的GaAs基板，可以避免光的吸收，可期待有助于高输出的贴附(接合)于透明基板的类型。按照上述那样，本专利技术者采用以5对以下的量子阱结构为活性层的结构，确保高速响应性，在该结构中，通过采用下述结构:采用夹着3元混晶的量子阱结构的覆盖层使用4元混晶这一划时代的组合，并且除去用于化合物半导体层的生长的生长基板，在没有光吸收的基板上重新贴附化合物半导体层，由此成功地实现了高输出功率化。本专利技术提供以下的技术方案。(I) 一种发光二极管，其特征在于，具备:发光部，所述发光部具有交替地层叠有由组成式为(AlxiGag1)As (O彡Xl彡I)的化合物半导体构成的阱层和势垒层的量子阱结构的活性层、夹着上述活性层的第I覆盖层和第2覆盖层；在上述发光部上形成的电流扩散层；和与上述电流扩散层接合的功能性基板，上述第I和第2覆盖层由组成式为(Alx2Ga1^2)Y1Ini_Y1P(O彡Χ2彡1,0 < Yl彡I)的化合物半导体构成，上述阱层和势垒层的对数为5以下。(2) —种发光二极管，其特征在于，具备:发光部，所述发光部具有交替地层叠有由组成式为(AlxiGag1)As (O彡Xl彡I)的化合物半导体构成的阱层和由组成式为(Alx3Ga1I3) Y2In1-Y2P (O彡Χ3彡1,0 < Υ2彡I)的化合物半导体构成的势垒层的量子阱结构的活性层、夹着上述活性层的第I覆盖层和第2覆盖层；在上述发光部上形成的电流扩散层；和与上述电流扩散层接合的功能性基板，上述第I和第2覆盖层由组成式为(Alx2Ga1^2)Y1Ini_Y1P(O彡Χ2彡1,0 < Yl彡I)的化合物半导体构成，上述阱层和势垒层的对数为5以下。(3)根据上述(I)或者(2)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述活性层与上述覆盖层的接合面积为20000 90000 μ m2。再者，所谓「上述活性层与上述覆盖层的接合面积」，在隔着引导层等的层将活性层和覆盖层接合的情况下，包含那些层与活性层或覆盖层之间的接合面积。(4)根据上述(I)至(3)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述阱层的Al组成Xl为0.20彡Xl彡0.36，上述阱层的厚度为3 30nm，发光波长被设定为660 720nm。(5)根据上述(I)至(3)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述阱层的Al组成Xl为O彡Xl彡0.2，上述阱层的厚度为3 30nm，发光波长被设定为720 850nm。(6)根据上述(I)至(5)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述功能性基板相对于发光波长是透明的。(7)根据上述(I)至(6)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述功能性基板由GaP、蓝宝石或SiC构成。(8) 一种发光二极管，其特征在于，具备:发光部，所述发光部具有交替地层叠有由组成式为(AlxiGag1)As (O彡Xl彡I)的化合物半导体构成的阱层和势垒层的量子阱结构的活性层、夹着上述活性层的第I覆盖层和第2覆盖层；在上述发光部上形成的电流扩散层；和 包含与上述发光部对向地配置、相对于发光波长具有90%以上的反射率的反射层，并与上述电流扩散层接合的功能性基板，上述第I和第2覆盖层由组成式为(Alx2Ga1^2)Y1Ini_Y1P(O彡Χ2彡1,0 < Yl彡I)的化合物半导体构成，上述阱层和势垒层的对数为5以下。(9) 一种发光二极管，其特征在于，具备:发光部，所述发光部具有交替地层叠有由组成式为(AlxiGag1)As (O彡Xl彡I)的化合物半导体构成的阱层和由组成式为(Alx3Gag3) Y2In1-Y2P (O彡Χ3彡1,0 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.10 JP 2010-1794751.一种发光二极管，其特征在于，具备: 发光部，所述发光部具有交替地层叠有由组成式为(AlxiGag1)As的化合物半导体构成的阱层和势垒层的量子阱结构的活性层、夹着所述活性层的第I覆盖层和第2覆盖层，其中，O≤Xl≤I ; 在所述发光部上形成的电流扩散层；和 与所述电流扩散层接合的功能性基板， 所述第I和第2覆盖层由组成式为(Alx2Gag2) Y1IrVY1P的化合物半导体构成，其中，O ≤X2 ≤ 1，0 < Yl ≤ 1， 所述阱层和势垒层的对数为5以下。2.—种发光二极管，其特征在于，具备: 发光部，所述发光部具有交替地层叠有由组成式为(AlxiGa1I) As的化合物半导体构成的阱层和由组成式为(Alx3Gag3) Y2IrvY2P的化合物半导体构成的势垒层的量子阱结构的活性层、夹着所述活性层的第I覆盖层和第2覆盖层，其中，O ≤ Xl ≤ 1,0≤X3≤1,0≤Y2 ≤ 1 ； 在所述发光部上形成的电流扩散层；和 与所述电流扩散层接合的功能性基板， 所述第I和第2覆盖层由组成式为(Alx2Gag2) Y1IrvY1P的化合物半导体构成，其中，O ≤ X2 ≤ 1，0 < Yl ≤ 1， 所述阱层和势垒层的对数为5以下。3.根据权利要求1或者2的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述活性层与所述覆盖层的接合面积为20000 90000 μ m2。4.根据权利要求1至3的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述阱层的Al组成Xl为0.20彡Xl彡0.36，所述阱层的厚度为3 30nm，发光波长被设定为660 720nm。5.根据权利要求1至3的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述阱层的Al组成Xl为O彡Xl彡0.2，所述阱层的厚度为3 30nm，发光波长被设定为720 850nm。6.根据权利要求1至5的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述功能性基板相对于发光波长是透明的。7.根据权利要求1至6的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述功能性基板由GaP、蓝宝石或SiC构成。8.一种发光二极管，其特征在于，具备: 发光部，所述发光部具有交替地层叠有由组成式为(AlxiGag1)As的化合物半导体构成的阱层和势垒层的量子阱结构的活性层、夹着所述活性层的第I覆盖层和第2覆盖层，其中，O彡Xl彡I ; 在所述发光部上形成的电流扩散层；和 功能性基板，所述功能性基板包含与所述发光部对向地配置、相对于发光波长具有90%以上的反射率的反射层，并与所述电流扩散层接合， 所述第I和第2覆盖层由组成式为(Alx2Gag2) Y1IrvY1P的化合物半导体构成，其中，O ≤ X2 ≤ 1，0 < Yl ≤ 1， 所述阱层和势垒层的对数为5以下。9.一种发光二极管，其特征在于，具备: 发光部，所述发光部具有交替地层叠...
【专利技术属性】
技术研发人员：粟饭原范行，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：
国别省市：
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