本发明专利技术提供兼具高速响应性和高输出性的发出红外光的发光二极管、发光二极管灯和照明装置。本发明专利技术涉及的发光二极管、发光二极管灯和照明装置，其特征在于，具备：发光部，该发光部具有交替地层叠有由组成式为（InX1Ga1-X1）As（0≤X1≤1）的化合物半导体构成的阱层和由组成式为（AlX2Ga1-X2）As（0≤X2≤1）的化合物半导体构成的势垒层的量子阱结构的活性层、以及夹持所述活性层的第1覆盖层和第2覆盖层；在发光部上形成的电流扩散层；和与电流扩散层接合的功能性基板，第1和第2覆盖层由组成式为（AlX3Ga1-X3）Y1In1-Y1P（0≤X3≤1，0＜Y1≤1）的化合物半导体构成，在以一个阱层和一个势垒层为一对的对层的情况下，对层数为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，特别是涉及具备高速响应性和高输出性的、发出红外光的发光二极管、发光二极管灯和照明装置。本申请基于在2010年12月2日在日本提出的专利申请2010-269709号要求优先权，将其内容援引于本申请中。
技术介绍
发出红色光或红外光的发光二极管，广泛用于通信、各种传感器、夜间照明、植物工厂用的光源等用途。与之相应地，对于发出红外光的发光二极管的要求，已从主要重视高输出性的要求、或者主要重视高速响应性的要求，向重视这两方面的要求变化。特别是在通信用的发光二极管中，为了进行大容量的光空间传送，必需高速响应性和高输出性。作为发出红色光和红外光的发光二极管，已知采用液相外延法在GaAs基板上生长含有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，公开了下述所谓基板除去型的发光二极管，其采用液相外延法在GaAs基板上生长含有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。在专利文献4中公开的发光二极管中，响应速度(上升时间)为40 55纳秒(nsec)左右时输出功率为4mW以下。另外，在响应速度为20纳秒左右时输出功率为超过5mW少许的程度，作为采用液相外延法制作出的发光二极管被认为是现在最高的响应速度下高输出功率的发光二极管。另外，作为可·具有900nm以上的高的发光峰波长的红外发光二极管，已知使用InGaAs活性层的发光二极管(专利文献5 7)。在先技术文献专利文献1:日本特开平6-21507号公报专利文献2:日本特开2001-274454号公报专利文献3:日本特开平7-38148号公报专利文献4:日本特开2006-190792号公报专利文献5:日本特开2002-26377号公报专利文献6:日本特开2002-111048号公报专利文献7:日本特开2002-344013号公报
技术实现思路
但是，在上述的现有技术的输出功率下作为通信用的发光二极管并不充分。发光二极管不同于半导体激光器，其利用了自然放出光，因此高速响应性和高输出性存在折衷(权衡:trade off)的关系。因此，例如存在下述问题:即使简单地将发光层的层厚减薄，增大载流子的封入效果，提高电子和空穴的发光再结合概率，谋求高速响应化，发光输出功率也降低。另外，作为可具有900nm以上的高的发光峰波长的红外发光二极管，使用了具备由InGaAs构成的阱层的活性层的发光二极管已被实用化。在这样的具备InGaAs阱层的发光二极管中，从进一步的性能提高、节能、成本方面等出发，希望开发发光效率更高的发光二极管。本专利技术是鉴于上述情况完成的，其目的在于提供一种兼具高速响应性和高输出性的发出红外光的发光二极管、发光二极管灯和照明装置。本专利技术人为了解决 上述课题反复专心研究的结果，通过形成为下述构成:将由InGaAs构成的三元混晶的阱层和由AlGaAs构成的三元混晶的势垒层交替地层叠了 5对层以下的量子阱结构作为活性层，将夹持该活性层的覆盖层设为由四元混晶AlGaInP构成的层，在生长基板上使包含活性层和覆盖层的化合物半导体层外延生长后，将该生长基板除去，将化合物半导体层重新贴附(接合)在透明基板上，由此完成了维持高速响应性，并且以高输出功率发出红外光的发光二极管。此外，本专利技术人通过形成为下述构成:将由InGaAs构成的三元混晶的阱层和由AlGaInP构成的四元混晶的势垒层交替地层叠了 5对层以下的量子阱结构作为活性层，将夹持该活性层的覆盖层设为由四元混晶的AlGaInP构成的层，在生长基板上使包含活性层和覆盖层的化合物半导体层外延生长后，将该生长基板除去，将化合物半导体层重新贴附(接合)在透明基板上，由此完成了维持高速响应性，并且以高输出功率发出红外光的发光二极管。此时，本专利技术人首先采用具有高的载流子的封入效果，且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而将阱层和势垒层的对层数设为5以下。通过该构成，实现了与采用液相外延法制作出的发光二极管的上述的最高速的响应速度相同程度或在其以上的响应速度。另外，在夹持三元混晶的量子阱结构、或者由三元混晶的阱层和四元混晶的势垒层构成的量子阱结构的覆盖层中，采用了带隙大且相对于发光波长为透明，并且不含有容易形成缺陷的As因此结晶性好的四元混晶AlGaInP。另外，以往，在使用InGaAs系的活性层的红外发光二极管中，没有在透明基板上贴附(接合)含有该活性层的化合物半导体层的类型，而是原样地使用生长了化合物半导体层的GaAs基板。但是，为了提高传导性，GaAs基板被高掺杂，载流子所引起的光的吸收不可避免。因此，采用了在化合物半导体层生长后，除去作为生长基板的GaAs基板，能够避免载流子所引起的光的吸收，能够期待高输出功率和高效率的贴附(接合)在透明基板上的类型。如以上所述，本专利技术人采用以5对层以下的量子阱结构为活性层的构成来确保高速响应性，并且在该构成中，采用下述构成:在夹持三元混晶或三元-四元的量子阱结构的覆盖层中使用四元混晶这一划时代的组合，并且，除去用于化合物半导体层生长的生长基板，在没有光吸收的基板上重新贴附了化合物半导体层，由此成功实现高输出化。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，该发光部具有交替地层叠有由组成式为(InxiGag1) As (O彡Xl彡I)的化合物半导体构成的阱层和由组成式为(Alx2Ga1^)As (0^X2^ I)的化合物半导体构成的势垒层的量子阱结构的活性层、以及夹持上述活性层的第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(Alx3Ga1I3)Y1 IivyiP (O彡X3彡1，0<Y1 ^ O的化合物半导体构成，上述阱层和势垒层的对层数为5以下。(2) —种发光二极管，其特征在于，具备:发光部，该发光部具有交替地层叠有由组成式为(InxiGag1) As (O彡Xl彡I)的化合物半导体构成的阱层和由组成式为(Alx4Ga1^)Y2In1^2PCO ^ X4 ^ 1,0 <Y2 ^ I)的化合物半导体构成的势垒层的量子阱结构的活性层、以及夹持上述活性层的第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(Al^an^InmP(O ^ X5 ^ 1,0 < Y3 ^ I)的化合物半导体构成，上述阱层和势垒层的对层数为5以下。(3)根据前项(I)或(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。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接合活性层与覆盖层的情况下，包含那些层与活性层或覆盖层之间的接合面积。 (4)根据前项(I) (3)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述阱层的In组成Xl设定为O ≤Xl ≤.3，上述阱层的厚度为3 10nm。(5)根据前项(I) (3)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述阱层的In组成 Xl 为 0.XK 0.3。(6)根据前项(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】...
【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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