[发明专利]红外LED元件

说明书

实现发光波长超过1000nm、使光的取出效率比以往提高的红外LED元件。有关本发明的红外LED元件具有：基板，包含InP，第一导电型的掺杂剂浓度呈现小于3×10¹⁸/cm³；第一半导体层，形成在基板的上层，呈现第一导电型；活性层，形成在第一半导体层的上层；以及第二半导体层，形成在活性层的上层，呈现与第一导电型不同的第二导电型；主要的发光波长呈现1000nm以上、小于1800nm。

技术领域

本发明涉及红外LED元件，特别涉及发光波长为1000nm以上的红外LED元件。

背景技术

以往，作为以1000nm以上的红外域为发光波长的发光元件，作为通信/计测用的激光元件的开发被广泛地推进。另一方面，关于这样的波长域的LED元件，到此为止还没有什么用途，与激光元件相比开发进展不大。

例如，在下述专利文献1中，公开了如果是GaAs类的发光元件则能够生成0.7～0.8μm(700～800nm)的波长的光，但为了生成更长波长的1.3μm(1300nm)左右的光需要InP类的发光元件。特别是，根据专利文献1，公开了：将p型的InP基板作为成长基板，在使与InP结晶晶格匹配的p型包层、活性层、n型包层依次外延成长后，形成电极。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4－282875号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上述那样，关于发光波长超过1000nm的LED元件，也有到此为止不怎么有产业用的用途的情况，开发进展不大。相对于此，近年来，关于这样的波长带的LED元件也显示出来自市场的需求变高，要求光强度更高的LED元件。

本发明鉴于上述课题，目的是对于发光波长超过1000nm的红外LED元件使光的取出效率比以往提高。

用来解决课题的手段

作为发光波长超过1000nm的发光元件，如上述那样到目前为止主要推进了激光元件的开发的历史。在激光元件的情况下，在从配置有基板的区域离开的位置，通过光在被封闭的状态下传播、振荡，将光(激光)取出到外部。即，不论是端面发光型还是面发光型(VCSEL型)，由活性层生成的光都不会穿过基板而被取出到外部。因此，在使光的取出效率提高时，不需要着眼于光在基板中被吸收的课题。

此外，作为比1000nm短的波长带的LED元件，有关于GaAs类的LED元件也推进了开发的历史。但是，由于GaAs的带隙能量为1.43eV，所以GaAs的吸收端的波长为约870nm。因此，对于红色光等可视光，GaAs基板自身本来是不透明的。因而，在GaAs类的LED元件中，也没有设想穿过基板将光取出。

从不意识到基板内的光的吸收的课题而使发光效率提高的观点，为了提高活性层内的发光强度，到目前为止研究了用来将较大的电流注入的方法。例如，在上述的使用InP基板的半导体激光的领域中，也进行了通过提高InP的掺杂剂浓度使基板的电阻率降低、提高能够对活性层注入的电流密度的研究。

鉴于到目前为止对半导体激光进行的开发，对于InP类的LED元件，也可以考虑为了经过InP基板对活性层供给较大的电流而对InP基板以高浓度注入掺杂剂。另外，由于InP的带隙能量为1.35eV，所以InP对于波长比950nm长的光是充分透明的，所以可以想到，即使经过基板将光取出也不发生InP基板内的光的吸收的问题。

但是，根据本发明的发明人的专门研究，确认了如果提高InP基板的掺杂剂浓度则被取出的光的量下降。关于其理由，本发明的发明人推测是因为，通过提高InP基板的掺杂剂浓度，由发光波长区域中的自由载流子带来的光吸收量增加，结果InP基板内的光的吸收量增加。