专利名称：发光二极管、发光二极管灯和照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管、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。
背景技术：
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
发明内容
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。本发明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。本发明人为了解决 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，本发明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，本发明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，本发明人采用以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。本发明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(I) (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)根据前项(I) (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) —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 ^ Xl ^ I)的化合物半导体构成的阱层和由组成式为(Alx2Gag2)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；和含有与上述发光部相对配置，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(Α1Χ36&1_Χ3)γ1Ιηι_γ1Ρ(0彡Χ3彡1，0 < Yl ( 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。(9) —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^)Y2In1^2P (O彡Χ4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、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；和含有与上述发光部相对配置，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(Alx5Gag5) Y3In1-Y3P(O ^ Χ5 ^ 1,0 < Υ3 ^ 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。(10)根据前项(8)或(9)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。(11)根据前项(8) (10)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彡Xl彡0.3，上述阱层的厚度为3 10nm。(12)根据前项(8) (10)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 0.1 < XK 0.3。(13)根据前项(8) (12)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述功能性基板包含由硅或锗构成的层。(14)根据前项(8) (12)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述功能性基板包含金属基板。(15)根据前项(14)所述的发光二极管，其特征在于，上述金属基板包含两层以上
的金属层。(16)根据前项(I) (15)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述阱层和势垒层的对层数为3以下。(17)根据前项(I) (16)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述电流扩散层由GaP构成。(18)根据前项(I) (17)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述电流扩散层的厚度为0.5 20 μ m的范围。(19)根据前项(I) (18)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述功能性基板的侧面，在接近上述 发光部的一侧具有相对于主要的光取出面垂直的垂直面，在远离上述发光部的一侧具有相对于上述主要的光取出面向内侧倾斜的倾斜面。(20)根据前项(19)所述的发光二极管，其特征在于，上述倾斜面包含粗糙的面。(21)根据前项(19)或(20)的任一项所述的发光二极管，其特征在于，第I电极和第2电极被设置在发光二极管的上述主要的光取出面侧。(22)根据前项(21)所述的发光二极管，其特征在于，上述第I电极和上述第2电极为欧姆电极。(23) 一种发光二极管灯，其特征在于，具备前项(I) (22)的任一项所述的发光
二极管。(24) 一种照明装置，其装载有2个以上的、前项(I) (22)的任一项所述的发光二极管和前项(23)所述的发光二极管灯之中的至少一种以上的发光二极管或发光二极管灯。在本发明中，所谓「功能性基板」，是指在生长基板上使化合物半导体层生长后将该生长基板除去，隔着电流扩散层与化合物半导体层接合来支持化合物半导体层的基板，但在电流扩散层上形成了规定的层后，在该规定的层之上接合规定的基板的构成的情况下，包括该规定的层在内称为「功能性基板」。根据本发明的发光二极管，通过形成为下述构成:采用交替地层叠有由InGaAs的三元混晶构成的阱层和由AlGaAs的三元混晶构成的势垒层的量子阱结构的活性层，使用注入载流子的封入效果大的量子阱结构，可在阱层内封入充分的注入载流子，由此阱层内的载流子密度变高，其结果，发光再结合概率增大，响应速度提高。另外，被注入量子阱结构内的载流子由于其波动性通过隧道效应而向量子阱结构内的阱层间整体扩展，但由于采用了将量子阱结构的阱层和势垒层的对层数设为5层以下的构成，因此可极力避免该扩展所引起的注入载流子的封入效果的降低，确保了高速响应性。此外，由于是从量子阱结构的活性层发光的构成，因此单色性高。此外，根据本发明的发光二极管，可以形成为下述构成，采用交替地层叠有由InGaAs的三元混晶构成的阱层和由AlGaInP的四元混晶构成的势垒层的三元-四元量子阱结构的活性层，使用了注入载流子的封入效果大的量子阱结构。另外，作为夹持活性层的第I覆盖层和第2覆盖层，采用了由相对于发光波长透明，并且由于不含有容易形成缺陷的As从而结晶性高的AlGaInP构成的构成，因此介由缺陷的电子和空穴的非发光再结合概率降低，发光输出功率提高。此外，作为夹持活性层的第I覆盖层和第2覆盖层，采用了由四元混晶AlGaInP构成的构成，因此与势垒层以及覆盖层由三元混晶构成的发光二极管相比Al浓度低，耐湿性提闻。另外，采用了将化合物半导体层的生长基板除去，在电流扩散层上接合功能性基板的构成，因此可避免生长基板所引起的光吸收，发光输出功率提高。即，作为化合物半导体层的生长基板通常所使用的GaAs基板，其带隙比活性层的带隙窄，因此来自活性层的光被GaAs基板吸收，光取出效率降低，但通过除去该GaAs基板，发光输出功率提高。根据本发明的发光二极管，通过采用活性层与覆盖层的接合面积为20000 90000 μ m2的构成，由于其接合面积为90000 μ m2以下，电流密度变高，确保高输出功率，并且发光再结合概率增大，响应速度提高。另一方面，由于接合面积为20000μπι2以上，抑制了相对于通电电流的发光输出功率的饱和，没有发光输出功率的大的降低，可确保高输出功率。根据本发明的发光二极管，通过采用将阱层的In组成Xl设定为O < Xl < 0.3，将阱层的厚度设为3 IOn m的构成，与以往的红外发光二极管相比响应速度高并且可实现高输出功率。根据本发明的发光二极管，通过采用功能性基板相对于发光波长透明的构成，与使用了具有吸收的基板的发光二极管相比可实现高输出功率。根据本发明的发光二极管，通过采用功能性基板由GaP、蓝宝石或SiC、硅或锗构成的构成，热膨胀系数与发光部接近，因此可以降低应力。并且，由于是难以腐蚀的材质，因此耐湿性提闻。根据本发明的发光二极管，通过采用功能性基板和电流扩散层全都由GaP构成的构成，可以增大它们之间的接合强度。
图1是使用了作为本发明的一实施方式的的发光二极管的发光二极管灯的平面图。图2是使用了作为本发明的一实施方式的发光二极管的发光二极管灯的沿着图1中所示的A-A’线的截面模式图。图3是作为本发明的一实施方式的发光二极管的平面图。图4是作为本发明的一实施方式的发光二极管的沿着图3中所示的B-B’线的截面模式图。
图5是用于说明构成作为本发明的一实施方式的发光二极管的活性层的图。图6是表示作为本发明的第I实施方式的发光二极管的阱层和势垒层的对层数、与发光输出功率以及响应速度的相关关系的图(活性层与覆盖层的接合面积为123000 μ m2的情况)。图7是表示作为本发明的第I实施方式的发光二极管的阱层和势垒层的对层数、与发光输出功率以及响应速度的相关关系的图(活性层与覆盖层的接合面积为53000 μ m2的情况)。图8是作为本发明的一实施方式的发光二极管中使用的外延晶片的截面模式图。图9是作为本发明的一实施方式的发光二极管中使用的接合晶片的截面模式图。图10是表示作为本发明的一实施方式的发光二极管的、势垒层使用了 AlGaInP的情况的发光二极管的阱层和势垒层的对层数与发光输出功率的相关关系的图。图11是表示作为本发明的一实施方式的发光二极管的、势垒层使用了 AlGaInP的情况的发光二极管的阱层的In组成(Yl)与发光输出功率的相关关系的曲线图。图12是表示作为本发明的一实施方式的发光二极管的、对于势垒层使用了AlGaInP的情况的发光二极管的正向电流和发光输出功率的相关关系的阱层和势垒层的对层数的依赖性的图。图13是作为本发明的另一实施方式的发光二极管的平面图，(a)为平面图，(b)为沿着(a)中所示的C-C’线的截面模式图。图14是作为本发明的另一 实施方式的发光二极管的截面模式图。图15是表示作为本发明的一实施方式的发光二极管的势垒层使用了 AlGaAs时的接合面积为123000 μ m2的情况和为53000 μ m2的情况的对层数与响应速度的关系的图。图16是表示作为本发明的一实施方式的发光二极管的势垒层使用了 AlGaAs时的接合面积为123000 μ m2的情况和为53000 μ m2的情况的对层数与发光输出功率的关系的图。
具体实施例方式以下，对于作为应用了本发明的一实施方式的发光二极管和使用了该发光二极管的发光二极管灯，使用附图详细地说明。以下的说明中使用的附图中，对同一构件附带同一标记或省略标记。另外，在以下的说明中使用的附图是模式的，长度、宽度和厚度的比率等有时与现实的比率不同。<发光二极管灯>图1和图2是用于说明使用作为应用了本发明的一实施方式的发光二极管的发光二极管灯的图，图1是平面图，图2是沿着图1中所示的Α-Α’线的截面图。如图1和图2所示，使用了本实施方式的发光二极管I的发光二极管灯41，在装配基板42的表面安装有I个以上的发光二极管I。更具体地讲，在装配基板42的表面设置有η电极端子43和ρ电极端子44。另外，作为发光二极管I的第I电极的η型欧姆电极4和装配基板42的η电极端子43使用金线45连接(线接合)。另一方面，作为发光二极管I的第2电极的ρ型欧姆电极5和装配基板42的ρ电极端子44使用金线46连接。装配基板42的安装有发光二极管I的表面，采用硅树脂、环氧树脂等的一般的封装树脂47封装。
<发光二极管(第I实施方式)>图3和图4是用于说明应用了本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的图，图3是平面图，图4是沿着图3中所示的B-B’线的截面图。另外，图5是阱层和势垒层的叠层结构的截面图。第I实施方式涉及的发光二极管，其特征在于，具备:发光部7，该发光部7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17和由组成式为(Alx2Gag2) As (O彡X2彡I)的化合物半导体构成的势垒层18的量子阱结构的活性层11、以及夹持上述活性层11的第I覆盖层9和第2覆盖层13 ;在发光部7上形成的电流扩散层8 ;和与电流扩散层8接合的功能性基板3，第I和第2覆盖层9、13由组成式为(Al5i3Ga1-X3) Y1IrvY1P (O彡X3彡1，0 < Yl彡I)的化合物半导体构成，阱层17和势垒层18的对层数为5以下。本实施方式中的主要的光取出面，是在化合物半导体层2上的、贴附了功能性基板3的面的相反侧的面。化合物半导体 层(也称为外延生长层)2，如图4所示，具有依次层叠有pn结型的发光部7和电流扩散层8的结构。在该化合物半导体层2的结构中，可以适时施加公知的功能层。例如，可以设置:用于降低欧姆(Ohmic)电极的接触电阻的接触层、用于使元件驱动电流在整个发光部平面性地扩散的电流扩散层、相反地用于限制元件驱动电流流通的区域的电流阻止层和电流狭窄层等公知的层结构。再者，化合物半导体层2优选是在GaAs基板上外延生长形成的层。发光部7，如图4所示，是在电流扩散层8上至少依次层叠ρ型的下部覆盖层(第I覆盖层)9、下部引导层10、活性层11、上部引导层12、η型的上部覆盖层(第2覆盖层)13而构成。即，在得到高强度的发光方面，优选:发光部7形成为:为了将带来放射再结合的载流子(carrier)和发光“封入”到活性层11而含有在活性层11的下侧和上侧对峙地配置的下部覆盖层9、下部引导(guide)层10、和上部引导层12、上部覆盖层13的、所谓双异质(英文简称:DH)结构。活性层11，如图5所示，为了控制发光二极管(LED)的发光波长，构成量子阱结构。即，活性层11是在两端具有势垒层(也称为垒层)18的、阱层17与势垒层(也称为垒层)18的多层结构(叠层结构)。因此，例如在将一个阱层17和一个势垒层18作为一对的对层的情况下，5对的对层数的量子阱结构由5层阱层17和6层势垒层18构成。活性层11的层厚优选为0.02 2μπι的范围。另外，活性层11的传导类型没有特别限定，无掺杂、P型和η型的任一种都可以选择。为了提高发光效率，优选设为结晶性良好的无掺杂或低于3X IO17CnT3的载流子浓度。如果使结晶性提高减少缺陷，则可抑制光的吸收，可以谋求发光输出功率的提高。阱层17由组成式为(InxiGaH1) As (O ^ Xl ^ I)的化合物半导体构成。In组成Xl优选为O彡Xl彡0.3。通过将In组成Xl设为该范围，可以形成为在830 IOOOnm的范围具有所希望的发光波长的发光二极管。下述表I中，表不将讲层17的层厚固定为5nm的、In组成(Xl)和发光峰波长的相关关系。如下述表I所示可知，阱层17的In组成(Xl)越低，发光峰波长就越长。并且，从其变化的倾向能够推定与下述表I中没有记载的发光峰波长对应的In组成(XI)。
表I
权利要求
1.一种发光二极管，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的化合物半导体构成的阱层和由组成式为(Alx2Gag2)As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I覆盖层和第2覆盖层，其中，O ^Xl ^ X2^ 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(Alx3Gag3) Y1IrvY1P的化合物半导体构成，其中，O 彡 X3 彡 1、0 < Yl 彡 1， 所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的化合物半导体构成的阱层和由组成式为(Alx4Gag4) Y2IrvY2P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I覆盖层和第2覆盖层，其中，O <X1 ( UO ^ X4 ^ UO< Y2 ^ 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(Alx5Gag5) Y3IrvY3P的化合物半导体构成，其中，O ^ X5 ^ UO < Y3 ^ 1， 所述阱层和势垒层的对层数为5以下。
3.根据权利要求1或2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 3的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述阱层的In组成Xl设定为O彡Xl彡0.3，所述阱层的厚度为3 10nm。
5.根据权利要求1 3的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述阱层的In组成Xl 为 0.1 彡 Xl 彡 0.3。
6.根据权利要求1 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 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，该发光部具有交替地层叠有由组成式为(InxiGag1)As的化合物半导体构成的阱层和由组成式为(Alx2Gag2)As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I覆盖层和第2覆盖层，其中，O ^Xl ^ X2^ I； 在所述发光部上形成的电流扩散层；和 含有与所述发光部相对配置，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的功能性基板， 所述第I和第2覆盖层由组成式为(Alx3Gag3) Y1IrvY1P的化合物半导体构成，其中，O 彡 X3 彡 1、0 < Yl 彡 1， 所述阱层和势垒层 的对层数为5以下。
9.一种发光二极管，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的化合物半导体构成的阱层和由组成式为(Alx4Gag4) Y2IrvY2P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I覆盖层和第2覆盖层，其中，O <X1 ( UO ^ X4 ^ UO< Y2 ≤ I ； 在所述发光部上形成的电流扩散层；和 含有与所述发光部相对配置，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的功能性基板， 所述第I和第2覆盖层由组成式为(Alx5Ga1I5) Y3IiVY3P的化合物半导体构成，其中O≤ X5≤ UO < Y3 ≤ 1， 所述阱层和势垒层的对层数为5以下。
10.根据权利要求8或9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。
11.根据权利要求8 10的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述阱层的In组成Xl设定为O≤Xl≤0.3，所述阱层的厚度为3 10nm。
12.根据权利要求8 10的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述阱层的In组成Xl为0.1≤Xl≤0.3。
13.根据权利要求8 12的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述功能性基板包含由硅或锗构成的层。
14.根据权利要求8 12的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述功能性基板包含金属基板。
15.根据权利要求14所述的发光二极管，其特征在于，所述金属基板包含两层以上的金属层。
16.根据权利要求1 15的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述阱层和势垒层的对层数为3以下。
17.根据权利要求1 16的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述电流扩散层由GaP构成。
18.根据权利要求1 17的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述电流扩散层的厚度为0.5 20 μ m的范围。
19.根据权利要求1 18的任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述功能性基板的侧面，在接近所述发光部的一侧具有相对于主要的光取出面垂直的垂直面，在远离所述发光部的一侧具有相对于所述主要的光取出面向内侧倾斜的倾斜面。
20.根据权利要求19所述的发光二极管，其特征在于，所述倾斜面包含粗糙的面。
21.根据权利要求19或20的任一项所述的发光二极管，其特征在于，第I电极和第2电极被设置在发光二极管的所述主要的光取出面侧。
22.根据权利要求21所述的发光二极管，其特征在于，所述第I电极和所述第2电极为欧姆电极。
23.—种发光二极管灯,其特征在于,具备权利要求1 22的任一项所述的发光二极管。
24.一种照明装置，其装载有2个以上的、权利要求1 22的任一项所述的发光二极管和权利要求23所述的发光二极管灯`之中的至少一种以上的发光二极管或发光二极管灯。
全文摘要
本发明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。
文档编号F21V33/00GK103238222SQ201180058299
公开日2013年8月7日 申请日期2011年11月30日 优先权日2010年12月2日
发明者粟饭原范行 申请人:昭和电工株式会社