專利名稱：發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，特別地涉及高輸出功率的紅色發(fā)光二極管和使用它的發(fā)光二極管燈。本申請基于在2010年8月18日在日本申請的專利申請2010-183212號要求優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容援引到本申請中。
背景技術(shù)：
近年來在研究采用人工光源的植物培養(yǎng)。特別是采用單色性優(yōu)異、節(jié)能、長壽命、可小型化的發(fā)光二極管(英文簡稱:LED)的照明的栽培方法受到人們關(guān)注。另外，從迄今為止的研究結(jié)果，作為適合于植物培養(yǎng)(光合作用)用的光源的發(fā)光波長之一，確認(rèn)了波長為600 700nm的區(qū)域的紅色光的效果。特別是對于光合作用，波長為660 670nm左右的光的反應(yīng)效率高，是優(yōu)選的光源。對于該波長，在以往的紅色發(fā)光二極管中，曾研討了由AlGaAs以及InGaNP等構(gòu)成的發(fā)光層，尚不能實(shí)現(xiàn)高輸出功率化(例如，參照專利文獻(xiàn)I 3。)。另一方面，已知具備由磷化鋁鎵銦(組成式(AlxGa1-X)YlrvYP ;0 ^ X ^ I, O < Y ^ I)構(gòu)成的發(fā)光層的化合物半導(dǎo)體LED。在該LED中，具有Gaa5Ina5P的組成的發(fā)光層的波長最長，由該發(fā)光層得到的峰波長為650nm左右。因此，在比655nm長的波長的區(qū)域，實(shí)用化、高輝度化較困難。另外，具備由(AlxGag) YIrvYP (O彡X彡1，0<Y彡I)構(gòu)成的發(fā)光層的發(fā)光部，一般地形成于相對于從發(fā)光層射出的發(fā)光在光學(xué)上不透明、機(jī)械強(qiáng)度也不那么高的砷化鎵(GaAs)單晶基板上。 因此，為了得到高輝度的可見LED，還進(jìn)行了以進(jìn)一步提高元件的機(jī)械強(qiáng)度為目的的研究。S卩，公開了:除去了 GaAs之類的不透明的基板材料后，重新接合了可使發(fā)光透過，并且與以往相比機(jī)械強(qiáng)度更優(yōu)異的透明材料構(gòu)成的支持體層的、構(gòu)成所謂的接合型LED的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)4 )。另一方面，對于發(fā)光機(jī)理不同的激光元件，對有應(yīng)變的發(fā)光層進(jìn)行了研討，但在發(fā)光二極管中，對于有應(yīng)變的發(fā)光層沒有實(shí)用化是實(shí)際現(xiàn)狀(例如，參照專利文獻(xiàn)5)。另外，發(fā)光二極管的發(fā)光部中應(yīng)用量子阱結(jié)構(gòu)的研討正被進(jìn)行。但是，通過量子阱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用而得到的量子效應(yīng)，由于使發(fā)光波長短波長化，因此存在不能夠應(yīng)用于長波長化的技術(shù)的問題(例如，參照專利文獻(xiàn)6 )。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:特開平9-37648號公報(bào)專利文獻(xiàn)2:特開2002-27831號公報(bào)專利文獻(xiàn)3:特開2004-221042號公報(bào)
專利文獻(xiàn)4:日本專利第3230638號公報(bào)專利文獻(xiàn)5:特開2000-151024號公報(bào)專利文獻(xiàn)6:日本專利第3373561號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，為了作為植物培養(yǎng)用的照明的光源而實(shí)用化，從節(jié)能、成本方面出發(fā)，需要使用發(fā)光效率高的LED，并削減使用電力和LED的使用數(shù)量。特別是為了植物培養(yǎng)用LED照明的實(shí)用化，強(qiáng)烈希望使用電力降低、緊湊化、成本降低，相對于以往的作為660nm的波帶的發(fā)光二極管的AlGaAs系的LED，希望高輸出功率化.高效率化、波長的偏差降低、高速化等的特性提高。另外，對于亮燈方法，也研討了利用高速脈沖方式來削減使用電力，需要響應(yīng)速度快的發(fā)光二極管。根據(jù)近年的研究確認(rèn)出:植物培養(yǎng)用的照明，通過在將光放射后在光合作用的反應(yīng)時(shí)間中滅燈，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能化。但是，需要具有可與高速的脈沖通電對應(yīng)的響應(yīng)速度的發(fā)光二極管。具體地講，發(fā)光二極管的響應(yīng)速度為IOOOns以下較適宜，優(yōu)選為IOOns以下。但是，在發(fā)光效率高的(AlxGa^) γΙηι_γΡ (O彡X彡1，0 < Y彡I)構(gòu)成的發(fā)光層中，與用于外延生長的GaAs基板的晶格常數(shù)匹配的最長波長(帶隙小)的發(fā)光層的組成為Ga0.5 In0.5Ρ。該發(fā)光層的發(fā)光波長為650nm,不能實(shí)現(xiàn)650nm以上的長波長化。這樣,在發(fā)光層的650nm以上的長波長化上存在技術(shù)課題，因此不能夠?qū)嵱没扛咝驶?。特別是具有655nm以上的長波長的LED，存在高輸出功率化的技術(shù)未被確立的問題。另外，發(fā)光二極管，為了提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率，提高發(fā)出的光的利用效率，希望從光取出面向發(fā)光二極管的外部放射的光之中的、相對于光取出面正交的方向上的光的強(qiáng)度強(qiáng)。另外，作為植物培養(yǎng)的照明使用發(fā)光二極管的情況下，優(yōu)選能夠?qū)l(fā)光部發(fā)光時(shí)的熱效率好地放出到發(fā)光二極管的外部。而且，在植物培養(yǎng)用的照明時(shí)，存在發(fā)光波長700nm以上的光有抑制植物培養(yǎng)的效果的情況。因此，希望獲得發(fā)光波長660nm左右的單色性優(yōu)異的紅色光。因此，作為植物培養(yǎng)用的照明，希望具有:700nm下的發(fā)光強(qiáng)度相對于峰發(fā)光波長的強(qiáng)度為低于10%的發(fā)光光譜。本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的是提供具有655nm以上的發(fā)光波長，單色性優(yōu)異，并且為高輸出功率.高輝度.高效率，響應(yīng)速度快，具有從光取出面放射的光之中的、相對于光取出面正交的方向上的光的強(qiáng)度強(qiáng)的指向性，并且能夠向外部效率好地放出熱的發(fā)光二極管。另外，其特征在于，提供適合于植物培養(yǎng)用的照明的發(fā)光二極管燈。S卩，本發(fā)明涉及以下技術(shù)方案。(I) 一種發(fā)光二極管，其特征在于，具備至少含有pn結(jié)型的發(fā)光部和層疊于上述發(fā)光部的應(yīng)變調(diào)整層 的化合物半導(dǎo)體層，上述發(fā)光部具有組成式為(AlxGag) YIrvYP(O 0.1,0.37 ^ 0.46)的應(yīng)變發(fā)光層和勢壘層的疊層結(jié)構(gòu)，上述應(yīng)變調(diào)整層相對于發(fā)光波長是透明的，并且具有比上述應(yīng)變發(fā)光層和上述勢壘層的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)，在上述化合物半導(dǎo)體層的與光取出面相反側(cè)的面上隔著反射結(jié)構(gòu)體接合有功能性基板。(2)根據(jù)前項(xiàng)(I)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述功能性基板是金屬基板。(3)根據(jù)前項(xiàng)(2)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述金屬基板由所層疊了的多層的金屬層構(gòu)成。(4)根據(jù)前項(xiàng)(I)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述功能性基板的材料為GaP、S1、Ge的任一種。(5)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(4)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，在相對于上述光取出面形成90°的角度的方向所放射(輻射)的放射照度(輻射照度)，是在相對于上述光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度的1.0倍以上。(6)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(5)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述應(yīng)變發(fā)光層的組成式為GaxIrvxP (0.37彡X彡0.46)。(7)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(6)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述應(yīng)變發(fā)光層的厚度為8 30nm的范圍。(8)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(7)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，含有8 40層的上述應(yīng)變發(fā)光層。(9)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(8)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述勢壘層的組成式為(Al5iGa1-X) YIrvYP (0.3 彡 X 彡 0.7,0.48 彡 Y 彡 0.52)。(10)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(9)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述發(fā)光部，在上述應(yīng)變發(fā)光層的上面和下面的一方或者兩方具有覆蓋層，上述覆蓋層的組成式為(Al5iGa1-X) γΙη^γΡ (0.5 彡 X 彡 1、0.48 彡 Y 彡 0.52)。(11)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(10)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述應(yīng)變調(diào)整層的組成式為(AlxGa1^) γΙη^γΡ (O彡X彡1、0.6彡Y彡I)。(12)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(10)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述應(yīng)變調(diào)整層的組成式為AlxGagAs^PY (O彡X彡1,0.6彡Y彡I)。(13)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(12)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述應(yīng)變調(diào)整層是GaP層。(14)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(13)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述應(yīng)變調(diào)整層的厚度為0.5 20 μ m的范圍。(15)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(14)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述光取出面包含粗糙的面。(16)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(15)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，是用于促進(jìn)植物培養(yǎng)的光合作用的發(fā)光二極管，上述發(fā)光部的發(fā)`光光譜的峰發(fā)光波長為655 675nm的范圍。(17)根據(jù)前項(xiàng)(16)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述發(fā)光光譜的半值寬度為10 40nm的范圍。(18)根據(jù)前項(xiàng)(16)或者(17)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述發(fā)光光譜的發(fā)光波長700nm下的發(fā)光強(qiáng)度低于上述峰發(fā)光波長下的發(fā)光強(qiáng)度的10%。(19)根據(jù)前項(xiàng)(I)至(18)之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，上述發(fā)光部的響應(yīng)速度(Tr)為IOOns以下。(20) 一種發(fā)光二極管燈，其特征在于，具備:在表面形成有電極端子的裝配基板；和權(quán)利要求1至19之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，上述發(fā)光二極管安裝于上述裝配基板上，上述發(fā)光二極管與上述電極端子電連接。根據(jù)本發(fā)明的一觀點(diǎn)，通過設(shè)置組成式為(AlxGa1^x) YIrvYP (O ^ X ^ 0.K0.37 ^ 0.46)的應(yīng)變發(fā)光層，能夠提高來自發(fā)光部的發(fā)光效率和響應(yīng)速度。另外，通過將應(yīng)變發(fā)光層的組成規(guī)定為上述范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)具有655nm以上的發(fā)光波長的發(fā)光二極管。另外，通過在發(fā)光部上設(shè)置使發(fā)光部的光透過的應(yīng)變調(diào)整層，來自發(fā)光部的光不會被應(yīng)變調(diào)整層吸收，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出功率？高效率的發(fā)光二極管。而且，由于該應(yīng)變調(diào)整層具有比應(yīng)變發(fā)光層和勢壘層的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)，因此能夠抑制半導(dǎo)體化合物層的翹曲的發(fā)生。由此，可降低應(yīng)變發(fā)光層的應(yīng)變量的偏差，因此能夠?qū)崿F(xiàn)單色性優(yōu)異的發(fā)光二極管。另外，通過在位于與化合物半導(dǎo)體層的光取出面相反的一側(cè)的化合物半導(dǎo)體層的面上設(shè)置反射結(jié)構(gòu)體，可增強(qiáng)從化合物半導(dǎo)體層的光取出面向發(fā)光二極管的外部放射的光之中的、相對于光取出面正交的方向上的光的強(qiáng)度，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度和高效率的發(fā)光
二極管。另外，通過增強(qiáng)相對于光取出面正交的方向上的光的強(qiáng)度，在相對于光取出面正交的方向上得到與不具備反射結(jié)構(gòu)體的發(fā)光二極管的光的強(qiáng)度相同的強(qiáng)度的光強(qiáng)度的情況下，能夠使消耗電力小于不具備反射結(jié)構(gòu)體`的發(fā)光二極管。另外，作為在位于光取出面的相反側(cè)的化合物半導(dǎo)體層的面上隔著反射結(jié)構(gòu)體而接合的功能性基板，例如使用熱導(dǎo)率好的基板，由此能夠?qū)l(fā)光部發(fā)光時(shí)的熱經(jīng)由功能性基板向發(fā)光二極管的外部效率好地放出。具備這樣的功能性基板的發(fā)光二極管，作為特別是發(fā)熱成為問題的植物培養(yǎng)用的照明使用的情況下是有效的。如上述說明那樣，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管，能夠提供具有655nm以上的紅色光的發(fā)光波長，單色性優(yōu)異，并且為高輸出功率.高輝度.高效率，響應(yīng)速度快、并且散熱性優(yōu)異的發(fā)光二極管。另外，通過作為功能性基板使用散熱性優(yōu)異的基板，能夠?qū)l(fā)光部發(fā)光時(shí)的熱向發(fā)光二極管的外部放出。另外，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管，能夠提供與以往的AlGaAs系的發(fā)光二極管比較具有約4倍以上的發(fā)光效率的高輸出功率發(fā)光二極管。另外，由于在化合物半導(dǎo)體層的與光取出面相反側(cè)的面上隔著反射結(jié)構(gòu)體接合有功能性基板，因此能夠提供具有從光取出面放射的光之中的、相對于光取出面正交的方向上的光的強(qiáng)度強(qiáng)的指向性的發(fā)光二極管。另外，根據(jù)具備上述發(fā)光二極管的本發(fā)明的發(fā)光二極管燈，能夠提供適合于植物培養(yǎng)用的照明的發(fā)光二極管燈。


圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的一例的截面圖。
圖2是用于說明本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的發(fā)光部的構(gòu)成的放大截面圖。圖3是表示不具備反射結(jié)構(gòu)體的發(fā)光二極管和具備反射結(jié)構(gòu)體的發(fā)光二極管的放射照度的圖。圖4A是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的制造工序的截面圖(其1)，是表示使第I和第2金屬層對向配置的狀態(tài)的圖。圖4B是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的制造工序的截面圖(其1)，是表示第I和第2金屬層被壓接，形成了由第I和第2金屬層構(gòu)成的功能性基板的狀態(tài)的圖。圖5是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的制造工序的截面圖(其2)。圖6是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的制造工序的截面圖(其3 )。圖7是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的制造工序的截面圖(其4)。圖8是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的制造工序的截面圖(其5 )。圖9是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的制造工序的截面圖(其6 )。圖10是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的制造工序的截面圖(其7)。圖11是具備圖1所示的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的截面模式圖。圖12A是用于說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的圖，是第2實(shí)施方式的發(fā)光二極管的平面圖。圖12B是用于說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的圖，是圖12A所示的發(fā)光二極管的A-A’線方向的概略截面圖。圖13是表示本發(fā)明的第I實(shí)施例的發(fā)光二極管燈的發(fā)光光譜的圖。
具體實(shí)施例方式以下對于作為應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)光二極管、和具備該發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈，參照附圖來詳細(xì)說明。再者，在以下的說明中使用的附圖，為了容易明白特征，為方便起見，有時(shí)將成為特征的部分放大地表示，各構(gòu)成要素的尺寸比率等未必與實(shí)際的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈相同。以下對于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。(第I實(shí)施方式)<發(fā)光二極管>圖1是表示作為本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的一例的圖。參照圖1，作為本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)光二極管(LED) 1，具有:至少包含含有發(fā)光層2的發(fā)光部3和應(yīng)變調(diào)整層13的化合物半導(dǎo)體層11 ;和隔著反射結(jié)構(gòu)體4而與發(fā)光部3接合的功能性基板5即金屬基板。另外，在發(fā)光部3的與反射結(jié)構(gòu)體4相反側(cè)的面3a上具有第I電極6，在發(fā)光部3的反射結(jié)構(gòu)體4側(cè)的面3b上隔著應(yīng)變調(diào)整層13具有第2電極8。<發(fā)光部>發(fā)光部3是在應(yīng)變調(diào)整層13上至少依次層疊P型的下部覆蓋層10b、發(fā)光層2、η型的上部覆蓋層IOa而構(gòu)成。即，發(fā)光部3，為了將帶來輻射再結(jié)合的載流子(carrier)和發(fā)光“關(guān)入(封入)”發(fā)光層10中，設(shè)為包含在發(fā)光層2的下側(cè)和上側(cè)對峙地配置的下部覆蓋(clad)層IOb和上部覆蓋層IOa的、所謂的雙異質(zhì)(英文簡稱:DH)結(jié)構(gòu)，這在得到高強(qiáng)度的發(fā)光方面是優(yōu)選的。圖2是用于說明本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的發(fā)光部的構(gòu)成的放大截面圖。參照圖2，發(fā)光層2優(yōu)選是應(yīng)變發(fā)光層31和勢壘層32的多層結(jié)構(gòu)。發(fā)光層2的層厚優(yōu)選為0.02 2μπι的范圍。另外，發(fā)光層2的傳導(dǎo)類型并不特別限定，未摻雜、P型和η型的任一種都可以選擇。為了提高發(fā)光效率，優(yōu)選為結(jié)晶性良好的未摻雜、或低于3 X IO17CnT3的載流子濃度。應(yīng)變發(fā)光層31具有(AlxGa1-X)Yln1-YP (O彡X彡1，0< Y彡I)的組成。上述X優(yōu)選為0.1以下，更優(yōu)選為O。另外，上述Y優(yōu)選為0.37 0.46的范圍，更優(yōu)選為0.38
0.46的范圍，進(jìn)一步優(yōu)選為0.39 0. 45的范圍。通過將應(yīng)變發(fā)光層31的材質(zhì)規(guī)定在上述范圍，能夠使發(fā)光波長為655 675nm的范圍。但是，該情況下，應(yīng)變發(fā)光層31成為晶格常數(shù)與其以外的結(jié)構(gòu)部分不同的構(gòu)成，化合物半導(dǎo)體層2中發(fā)生應(yīng)變。因此，有可能產(chǎn)生下述弊害:發(fā)生結(jié)晶缺陷。應(yīng)變發(fā)光層31的層厚優(yōu)選為8nm以上且低于30nm的范圍。在此，應(yīng)變發(fā)光層31為層厚低于約6nm的薄膜的情況下，由于阱結(jié)構(gòu)的量子效應(yīng)，發(fā)光波長變短，變得得不到所希望的655nm以上。因此，應(yīng)變發(fā)光層31的層厚，優(yōu)選為加上層厚的波動而不呈現(xiàn)量子效應(yīng)的8nm以上。低于8nm的情況下，即使應(yīng)變發(fā)光層31的(AlxGa卜χ)γΙηι_γΡ (O彡X彡1，0 < Y彡I)的組成在上述的優(yōu)選的范圍，有時(shí)也得不到655nm以上的發(fā)光波長。另外，如果考慮層厚的控制的容易度，則優(yōu)選為IOnm以上。另一方面，應(yīng)變發(fā)光層31的層厚為30nm以上時(shí)，應(yīng)變量過于變大，因此容易發(fā)生結(jié)晶缺陷、表面異常，因此不優(yōu)選。勢壘層32具有(AlxGa1-X)Yln1-YP (O彡X彡1，0< Y彡I)的組成。上述X優(yōu)選在
0.3 0.7的范圍，更優(yōu)選在0.4 0.6的范圍。另外，上述Y優(yōu)選在0.48 0.52的范圍，更優(yōu)選在0.49 0.51的范圍。另外，勢壘層32的晶格常數(shù)，可以與GaAs基板同等或者更小。勢壘層32的層厚，優(yōu)選比應(yīng)變發(fā)光層31的層厚厚。由此，可提高應(yīng)變發(fā)光層31的發(fā)光效率。另外，需要利用勢壘層33將發(fā)光效率最佳化的同時(shí)，緩和應(yīng)變發(fā)光層31發(fā)生的應(yīng)變。因此，勢壘層32，優(yōu)選為至少15nm以上的層厚，更優(yōu)選為20nm以上的層厚。另一方面，勢壘層32的層厚超過50nm時(shí)，變得接近于發(fā)光波長的波長，會出現(xiàn)光的干涉、布拉格反射等光學(xué)的影響。因此，勢壘層32優(yōu)選為50nm以下的層厚，更優(yōu)選為40nm以下的層厚。如上述那樣，應(yīng)變發(fā)光層31的層厚較薄、勢壘層32的層厚較厚時(shí)，可得到由勢壘層32吸收應(yīng)變發(fā)光層31的應(yīng)變的效果，并且得到應(yīng)變發(fā)光層31難以產(chǎn)生結(jié)晶缺陷的效果O在應(yīng)變發(fā)光層31和勢壘層32的多層結(jié)構(gòu)中，將應(yīng)變發(fā)光層31和勢壘層32交替地層疊的對數(shù)并不特別限定，但優(yōu)選為8對以上40對以下。S卩，優(yōu)選:發(fā)光層2中含有8 40層的應(yīng)變發(fā)光層31。在此，作為使發(fā)光層2的發(fā)光效率合適的范圍，應(yīng)變發(fā)光層31優(yōu)選為8層以上。另一方面，應(yīng)變發(fā)光層31和勢壘層32由于載流子濃度低因此設(shè)為較多的對時(shí)，正向電壓(VF)增大。因此，優(yōu)選為40對以下，更優(yōu)選為30對以下。另外，應(yīng)變發(fā)光層31具有的應(yīng)變，是由于GaAs基板(未圖示)和發(fā)光層2的晶格常數(shù)不同而在發(fā)光層2中發(fā)生的應(yīng)力(stress)。因此，將應(yīng)變發(fā)光層31和勢壘層32交替地層疊的對數(shù)、即發(fā)光層2中所包含的應(yīng)變發(fā)光層31的層數(shù)超過上述范圍時(shí)，發(fā)光層2不能耐受應(yīng)變而發(fā)生結(jié)晶缺陷，產(chǎn)生表面狀態(tài)惡化和發(fā)光效率降低等的問題。發(fā)光層2 (發(fā)光部3)·，優(yōu)選通過將應(yīng)變發(fā)光層31的材質(zhì)規(guī)定在上述范圍，其發(fā)光光譜的峰發(fā)光波長為655 675nm的范圍，在該范圍內(nèi)更優(yōu)選為光合作用的效率更高的660 670nm的范圍。上述范圍的發(fā)光波長是適合于植物培養(yǎng)(光合作用)用的光源的發(fā)光波長之一，對于光合作用，反應(yīng)效率高，因此優(yōu)選。另一方面，若利用700nm以上的長波長區(qū)域的光，則引起抑制植物的培養(yǎng)的反應(yīng)，因此優(yōu)選長波長區(qū)域的光量少。因此，為了高效率地進(jìn)行植物培養(yǎng)，最優(yōu)選對于光合作用反應(yīng)最佳的655 675nm的波長區(qū)域的光較強(qiáng)、且不含700nm以上的超波長區(qū)域的光的紅色光源。另外，為了制成為上述的優(yōu)選的紅色光源，需要半值寬度窄。另一方面，若近于具有波長偏差變大的可能性的量子化條件，則半值寬度變窄，因此在結(jié)果上，優(yōu)選發(fā)光光譜的半值寬度為10 40nm的范圍。而且,優(yōu)選:上述發(fā)光光譜的發(fā)光波長700nm下的發(fā)光強(qiáng)度低于上述峰發(fā)光波長下的發(fā)光強(qiáng)度的10%。另外，優(yōu)選發(fā)光層2的響應(yīng)速度(上升時(shí)間:Tr)為IOOns以下。具有這樣特性的發(fā)光層2的發(fā)光二極管1，能夠作為用于促進(jìn)植物培養(yǎng)的光合作用的照明(發(fā)光二極管燈)很合適地使用。另外，發(fā)光層2的構(gòu)成，可以適當(dāng)選擇組成、層厚、層數(shù)以使上述特性充足。參照圖1，下部覆蓋層IOb以及上部覆蓋層IOa,設(shè)置于發(fā)光層2的^任一個(gè)面上。具體地講，在發(fā)光層2的下面設(shè)置有下部覆蓋層10b，在發(fā)光層2的上面設(shè)置有上部覆蓋層IOa0作為下部覆蓋層IOb和上部覆蓋層IOa的材質(zhì)，優(yōu)選帶隙比應(yīng)變發(fā)光層31大的材質(zhì)，更優(yōu)選帶隙比勢壘層32大的材質(zhì)。作為上述材質(zhì)，例如，可舉出具有AlxGagAs的組成的化合物、具有(AlxGag)Yln1^P (O彡X彡1，0 < Y彡I)的組成的化合物。上述X的值，下限值優(yōu)選為0.3以上，更優(yōu)選為0.5以上。另外，上述Y的值，優(yōu)選為0.48 0.52的范圍，更優(yōu)選為0.49 0.51的范圍。下部覆蓋層IOb和上部覆蓋層10a，以極性不同的方式構(gòu)成。另外，下部覆蓋層IOb和上部覆蓋層IOa的載流子濃度和厚度，可采用公知的合適范圍，優(yōu)選將條件最佳化以使得發(fā)光層2的發(fā)光效率提高。另外，通過控制下部覆蓋層IOb和上部覆蓋層IOa的組成，可降低化合物半導(dǎo)體層11的翹曲。
具體地講，作為下部覆蓋層10b，優(yōu)選使用例如摻雜了 Mg的P型的(ΑΙ^^γΙινγΡ(0.3≤X≤1，0<Y<1)構(gòu)成的半導(dǎo)體材料。另外，載流子濃度優(yōu)選為2 X IO17 2 X 1018cm_3的范圍，層厚優(yōu)選為0.5 5μ m的范圍。另一方面，作為上部覆蓋層10a，優(yōu)選使用例如摻雜了 Si的η型的(ΑΙ^^γΙινγΡ(0.3≤X≤1，0 < Y≤I)構(gòu)成的半導(dǎo)體材料。另外，載流子濃度優(yōu)選為I X IO17 I X IO18cnT3的范圍，厚度優(yōu)選為0.5 2 μ m的范圍。再者，下部覆蓋層IOb和上部覆蓋層IOa的極性，可以考慮化合物半導(dǎo)體層11的元件結(jié)構(gòu)而選擇。上部覆蓋層IOa的與接觸層12b接觸的面，是作為光取出面Ila發(fā)揮功能的面，已被粗糙化(換言之，包含粗糙的面)。這樣，通過將光取出面Ila粗糙化，可抑制在光取出面Ila的全反射，能夠提高光取出效率。另外，在下部覆蓋層IOb和發(fā)光層2之間、發(fā)光層2和上部覆蓋層IOa之間、以及上部覆蓋層IOa和應(yīng)變調(diào)整層13之間，也可以設(shè)置用于使兩層間的帶(band)不連續(xù)性平緩地變化的中間層。該情況下，各中間層優(yōu)選由具有上述兩層的中間的禁帶寬度的半導(dǎo)體材料分別構(gòu)成。另外，在發(fā)光部3的構(gòu)成層的最上層，可以設(shè)置用于降低歐姆(Ohmic)電極的接觸電阻的接觸層12b。再者，除了接觸層12b以外，還可以設(shè)置用于使元件驅(qū)動電流在整個(gè)發(fā)光部平面性地?cái)U(kuò)散的電流擴(kuò)散層、相反地用于限制元件驅(qū)動電流流通的區(qū)域的電流阻止層、電流狹窄層等公知的層結(jié)構(gòu)。<應(yīng)變調(diào)整層>參照圖1，應(yīng)變調(diào)整層13設(shè)置于發(fā)光部3的下方。該應(yīng)變調(diào)整層13，是用于在GaAs基板(未圖示)上外延生長化合物半導(dǎo)體層11時(shí)緩和因應(yīng)變發(fā)光層31而產(chǎn)生的應(yīng)變的層。另外，應(yīng)變調(diào)整層13相對于發(fā)光部3 (發(fā)光層2)的發(fā)光波長是透明的。而且，應(yīng)變調(diào)整層13具有比應(yīng)變發(fā)光層31和勢壘層32的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)。另外，應(yīng)變調(diào)整層13具有比化合物半導(dǎo)體層11的形成(通過外延生長進(jìn)行的形成)中所用的GaAs基板(未圖示)的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)。更具體地講，在將由后述的組成得到的應(yīng)變調(diào)整層13的晶格常數(shù)設(shè)為A、勢壘層32的晶格常數(shù)設(shè)為B、應(yīng)變發(fā)光層31的晶格常數(shù)設(shè)為C的情況下，具有A < B < C的關(guān)系。作為應(yīng)變調(diào)整層13，可應(yīng)用具有(AlxGahx)YlrvYP (O彡X彡1,0.6彡Y彡I)的組成的材料。上述X也取決于化合物半導(dǎo)體層11的元件結(jié)構(gòu)，但由于Al濃度低的材料在化學(xué)上穩(wěn)定，因此優(yōu)選為0.5以下，更優(yōu)選為O。另外，上述Y的下限值優(yōu)選為0.6以上。在此，比較發(fā)光層2 (應(yīng)變發(fā)光層31)具有的應(yīng)變量相同的情況，上述Y的值小時(shí)應(yīng)變調(diào)整層13的應(yīng)變調(diào)整效果變小。因此，需要將應(yīng)變調(diào)整層13的層厚增厚。由此，應(yīng)變調(diào)整層13的成膜時(shí)的生長時(shí)間和成本上升，因此上述Y的值優(yōu)選為0.6以上，更優(yōu)選為0.8以上。另外，作為應(yīng)變調(diào)整層13，是相對于發(fā)光部3的發(fā)光波長透明的層，也可以優(yōu)選使用具有AlxGai_xASl_YPY (O≤X≤1、0.6≤Y≤1)的組成的II1- V族半導(dǎo)體材料。
在具有上述組成的應(yīng)變調(diào)整層13中，晶格常數(shù)根據(jù)Y的值而變化。上述Y的值大時(shí)，晶格常數(shù)變小。另外，是否能使發(fā)光部3的光透過，與上述X和Y的值這兩方相關(guān)聯(lián)，因此只要選擇X和Y的值使得相對于發(fā)光部3的發(fā)光波長透明即可。而且，作為應(yīng)變調(diào)整層13，優(yōu)選使用GaP層，更優(yōu)選使用例如Mg摻雜的p型的GaP層。GaP層，不需要組成的調(diào)整，并且應(yīng)變調(diào)整效果大，因此從生產(chǎn)性和穩(wěn)定性的方面來看也最適合作為應(yīng)變調(diào)整層13。應(yīng)變調(diào)整層13具有比外延生長發(fā)光部3時(shí)所使用的基板即GaAs基板(未圖示)的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)，因此具有緩和應(yīng)變發(fā)光層31包含的應(yīng)變量的偏差的功能。因此，通過設(shè)置應(yīng)變調(diào)整層13，具有使發(fā)光波長等的特性均一化、防止裂紋等結(jié)晶缺陷的發(fā)生的效果。在此，應(yīng)變調(diào)整層13的厚度優(yōu)選為0.5 20 μ m的范圍，更優(yōu)選為3 15 μ m的范圍。層厚小于0.5μπι時(shí)，在緩和應(yīng)變發(fā)光層31的應(yīng)變量的偏差上不充分，層厚大于20 μ m時(shí)，生長時(shí)間變長，因此制造成本增加，因此不優(yōu)選。這樣，通過控制應(yīng)變調(diào)整層13的組成，能夠降低化合物半導(dǎo)體層11的翹曲，因此能夠制作面內(nèi)波長分布小的發(fā)光二極管I。進(jìn)而，如本實(shí)施方式那樣，具有隔著反射結(jié)構(gòu)體4進(jìn)行功能性基板5與化合物半導(dǎo)體層11的接合的結(jié)構(gòu)的情況下，化合物半導(dǎo)體層11的翹曲大時(shí)，也產(chǎn)生開裂等的問題，因此希望減小化合物半導(dǎo)體層11的翹曲。<第I電極、第2電極>第I電極6以及第2電極8分別是歐姆電極，它們的形狀和配置，只要是使電流在發(fā)光部3均勻地?cái)U(kuò)散即可，沒有特別的限定。例如，可以使用俯視時(shí)為圓形或者矩形的電極，可以作為一個(gè)電極配置，也可以將多個(gè)電極配置成格狀。作為第I電極6的材料，在作為接觸層12b使用了 η型的化合物半導(dǎo)體的情況下，可以使用例如AuGe層、AuSi層等，在作為接觸層12b使用了 p型的化合物半導(dǎo)體的情況下，可以使用例如AuBe層、AuZn層等。另外，通過進(jìn)一步在其上層疊Au層等，能夠防止氧化，并且提高線接合的連接可靠性。作為第2電極8的材料，在作為應(yīng)變調(diào)整層13使用了 η型的化合物半導(dǎo)體的情況下，可以使用例如AuGe層、AuSi層等，在作為應(yīng)變調(diào)整層13使用了 ρ型的化合物半導(dǎo)體的情況下，可以使用例如AuBe層、AuZn層等。<反射結(jié)構(gòu)體>參照圖1，反射結(jié)構(gòu)體4以覆蓋第2電極8的方式形成于應(yīng)變調(diào)整層13的面13a上。反射結(jié)構(gòu)體4為依次層疊有透明導(dǎo)電膜14和反射層15的構(gòu)成。透明導(dǎo)電膜14以覆蓋第2電極8的方式形成于應(yīng)變調(diào)整層13的面13a (形成有第2電極8的應(yīng)變調(diào)整層13的面)上。作為透明導(dǎo)電膜14，可以使用例如ITO膜、IZO膜
坐寸ο另外，也可以代替透明導(dǎo)電膜14，或者與透明導(dǎo)電膜14 一同地，使用利用了透明材料的折射率差的所謂的冷光鏡(Cold Mirror)，例如氧化鈦膜、氧化硅膜的多層膜和/或白色的氧化鋁、A1N，與反射層15組合。
參照圖1，反射層15與透明導(dǎo)電膜14層疊著。反射層15由銅、銀、金、鋁等的金屬以及它們的合金等的材料構(gòu)成。這些材料光反射率高，可使來自反射結(jié)構(gòu)體4的光的反射率為90%以上。通過設(shè)置這樣的反射層15，使來自發(fā)光層2的光由反射層15向正面方向f反射，可以提高在正面方向f的光取出效率。由此，可將發(fā)光二極管I更高輝度化。再者，所謂這里的正面方向f，是指與化合物半導(dǎo)體層11的光取出面Ila (本實(shí)施方式的情況下，為發(fā)光部3的面3a)形成的角度為90°的方向，并且是從發(fā)光二極管I離開的方向。再者，反射結(jié)構(gòu)體4，也可以不設(shè)置透明導(dǎo)電膜14而只由反射層15構(gòu)成。另外，反射結(jié)構(gòu)體4，優(yōu)選構(gòu)成為:在相對于光取出面Ila形成90°的角度的方向所放射的放射照度，比在相對于光取出面Ila形成45°的角度的方向所放射的放射照度的
1.0倍大。這樣，通過使在相對于光取出面Ila形成90°的角度的方向(相對于光取出面Ila正交的方向)放射的放射照度大于在相對于光取出面Ila形成45°的角度的方向所放射的放射照度的1.0倍，能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度和高效率的發(fā)光二極管I。另外，通過增強(qiáng)在相對于光取出面Ila正交的方向上的光的強(qiáng)度，在相對于光取出面Ila正交的方向上得到與不具有反射結(jié)構(gòu)體4的發(fā)光二極管的光的強(qiáng)度相同的強(qiáng)度的光強(qiáng)度的情況下，能夠使消耗電力比不具有反射結(jié)構(gòu)體4的發(fā)光二極管小。圖3是表示不具備反射結(jié)構(gòu)體的發(fā)光二極管和具備反射結(jié)構(gòu)體的發(fā)光二極管的放射照度的圖。在圖3中，示出從光取出面Ila照射的光的放射照度。另外，在圖3中，相對于光取出面Ila正交的方向的照射角度設(shè)為90°，相對于光取出面Ila平行的方向的照射角度設(shè)為O °。參照圖3可確認(rèn)出，不具備反射結(jié)構(gòu)體4的發(fā)光二極管，在斜向(具體地講，放射角度為15 55°的方向)上，放射照度大，隨著放射角度從60°向90°靠近，放射照度變小。另一方面，可確認(rèn)出，具備反射結(jié)構(gòu)體4的發(fā)光二極管1，在放射角度為60°以下時(shí)，放射照度比不具備反射結(jié)構(gòu)體4的發(fā)光二極管小，在放射角度為60° 90°的范圍內(nèi)時(shí)，照射照度比不具備反射結(jié)構(gòu)體4的發(fā)光二極管大。由此可確認(rèn)出，通過設(shè)置反射結(jié)構(gòu)體4，能夠增強(qiáng)在相對于光取出面Ila形成90°的角度的方向所放射的光的放射照度。具體地講，作為反射層15，例如，可以使用由從透明導(dǎo)電膜14側(cè)起的Ag合金層/W層/Pt層/Au層/連接用金屬層構(gòu)成的疊層膜。作為在位于和與透明導(dǎo)電膜14接觸的面相反的一側(cè)的反射層15的面15b上形成的上述連接用金屬，優(yōu)選使用電阻低、在低溫下熔融的金屬。通過使用這樣的連接用金屬，不會對發(fā)光部3給予熱應(yīng)力而能夠連接功能性基板5。作為上述連接用金屬，優(yōu)選使用化學(xué)穩(wěn)定、熔點(diǎn)低的Au系的共晶金屬等。作為上述Au系的共晶金屬,可舉出例如AuSn、AuGe、AuSi等的合金的共晶組成(Au系的共晶金屬)。另外，優(yōu)選向連接用金屬中添加鈦、鉻、鎢等的金屬。作為連接用金屬，通過添加鈦、鉻、鎢等的金屬，該金屬作為阻擋金屬發(fā)揮功能，因此可以抑制:功能性基板5中所含的雜質(zhì)等向反射層15側(cè)擴(kuò)散并進(jìn)行反應(yīng)。<功能性基板(金屬基板)>參照圖1，功能性基板5，隔著反射結(jié)構(gòu)體4而貼附于化合物半導(dǎo)體層11的面Ilb(具體地講，為應(yīng)變調(diào)整層13的面13a)。具體地講，在位于和與發(fā)光部3對向的反射結(jié)構(gòu)體4的面相反的一側(cè)的反射結(jié)構(gòu)體4的面15b上，接合了功能性基板5的接合面5a。在第I實(shí)施方式中，作為功能性基板5使用金屬基板。也就是說，在第I實(shí)施方式中，隔著反射結(jié)構(gòu)體4而在化合物半導(dǎo)體層11的面Ilb (具體地講，應(yīng)變調(diào)整層13的面13a)上貼附了金屬基板。以下列舉作為功能性基板5使用金屬基板的情況為例進(jìn)行說明。功能性基板5，可以使用由多層的金屬層構(gòu)成的基板。進(jìn)而優(yōu)選功能性基板5是將兩種金屬層交替地層疊而構(gòu)成。另外，上述兩種金屬層的合計(jì)的層數(shù)優(yōu)選為奇數(shù)。該情況下，從功能性基板5的翹曲和開裂的觀點(diǎn)來看，在作為第2金屬層22使用熱膨脹系數(shù)比化合物半導(dǎo)體層11小的材料的情況下，優(yōu)選由熱膨脹系數(shù)比化合物半導(dǎo)體層11大的材料構(gòu)成第I金屬層21。由此，作為功能性基板5整體的熱膨脹系數(shù)變得與化合物半導(dǎo)體層11的熱膨脹系數(shù)接近，因此，能夠抑制將化合物半導(dǎo)體層11與功能性基板5接合時(shí)的功能性基板5的翹曲和開裂，因此能提高發(fā)光二極管I的成品率。另外，在作為第2金屬層22使用熱膨脹系數(shù)比化合物半導(dǎo)體層11大的材料的情況下，優(yōu)選由熱膨脹系數(shù)比化合物半導(dǎo)體層11小的材料構(gòu)成第I金屬層21。由此，作為功能性基板5整體的熱膨脹系數(shù)，變得與化合物半導(dǎo)體層11的熱膨脹系數(shù)接近，因此能夠抑制將化合物半導(dǎo)體層11與功能性基板5接合時(shí)的功能性基板5的翹曲和開裂，能夠提高發(fā)光二極管I的成品率。如以上說明那樣構(gòu)成功能性基板5的第I和第2金屬層21、22的位置可以替換。也就是說，在圖1中，通過2個(gè)第I金屬層21夾著I個(gè)第2金屬層來構(gòu)成了功能性基板5，但也可以通過由2個(gè)第2金屬層22夾著I個(gè)第I金屬層21來構(gòu)成功能性基板5 (金屬基板)。由第I和第2金屬層21、22構(gòu)成的功能性基板5，例如，可以采用由銀(熱膨脹系數(shù)=18.9ppm/K)、銅(熱膨脹系數(shù)=16.5ppm/K)、金(熱膨脹系數(shù)=14.2ppm/K)、招(熱膨脹系數(shù)=23.lppm/K)、鎳(熱膨脹系數(shù)=13.4ppm/K)以及它們的合金之中的任一種的材料構(gòu)成的金屬層、與由鑰(熱膨脹系數(shù)=5.lppm/K)、鎢(熱膨脹系數(shù)=4.3ppm/K)、鉻(熱膨脹系數(shù)=4.9ppm/K)以及它們的合金之中的任一種的材料構(gòu)成的金屬層的組合構(gòu)成。作為功能性基板5 (金屬基板)的適合的例子，可舉出由Cu層/Mo層/Cu層這3層構(gòu)成的金屬基板。如先前說明的那樣，即使是由Mo層/Cu層/Mo層這3層構(gòu)成的金屬基板，也可得到與由Cu層/Mo層/Cu層這3層構(gòu)成的金屬基板同樣的效果。另一方面，由Cu層/Mo層/Cu層這3層構(gòu)成的金屬基板，是用容易加工的Cu夾著機(jī)械強(qiáng)度高的Mo的結(jié)構(gòu)，因此具有相比于由Mo層/Cu層/Mo層這3層構(gòu)成的金屬基板，可容易地進(jìn)行金屬基板的切斷等加工的優(yōu)點(diǎn)。作為功能性基板5整體的熱膨脹系數(shù)，例如，在作為功能性基板5使用由Cu層(30 μ m)/Mo層(25 μ m)/Cu層(30 μ m)構(gòu)成的金屬基板的情況下,變?yōu)?.lppm/K。另外,在作為功能性基板5使用由Mo層(25 μ m) /Cu層(70 μ m) /Mo層(25 μ m)構(gòu)成的金屬基板的情況下，例如，作為功能性基板5整體的熱膨脹系數(shù)變?yōu)?.7ppm/K。另外，從散熱的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選:構(gòu)成功能性基板5的金屬層由熱導(dǎo)率高的材料構(gòu)成。通過使用這樣的材料，可提高功能性基板5的散熱性，能夠使發(fā)光二極管I以高輝度發(fā)光，并且可使發(fā)光二極管I的壽命變?yōu)殚L壽命。作為上述熱導(dǎo)率高的材料，優(yōu)選使用例如銀(熱導(dǎo)率=420W/m.K )、銅(熱導(dǎo)率=398ff/m.K)、金(熱導(dǎo)率=320W/m.K)、鋁(熱導(dǎo)率=236W/m.K)、鑰(熱導(dǎo)率=138W/m.K)、鎢(熱導(dǎo)率=174W/m.K)、以及它們的合金等。進(jìn)而，優(yōu)選構(gòu)成功能性基板5的金屬層由熱膨脹系數(shù)與化合物半導(dǎo)體層11的熱膨脹系數(shù)大致相等的材料構(gòu)成。特別地優(yōu)選:構(gòu)成功能性基板5的金屬層的材料的熱膨脹系數(shù)，為化合物半導(dǎo)體層11的熱膨脹系數(shù)±1.5ppm/K以內(nèi)。由此，能夠減小功能性基板5與化合物半導(dǎo)體層11接合時(shí)發(fā)生的對發(fā)光部3的應(yīng)力(起因于熱的應(yīng)力)，能夠抑制功能性基板5與化合物半導(dǎo)體層11連接了時(shí)的熱所致的功能性基板5的開裂，因此能夠提高發(fā)光二極管I的成品率。在作為功能性基板5使用了由Cu層(30 μ m) /Mo層(25 μ m) /Cu層(30 μ m)構(gòu)成的金屬基板的情況下，功能性基板5的熱導(dǎo)率變?yōu)?50W/m.K。另外，在作為功能性基板5使用由Mo層(25 μ m) /Cu層(70 μ m) /Mo層(25 μ m)構(gòu)成的金屬基板的情況下，功能性基板5的熱導(dǎo)率變?yōu)?20W/m.K。由金屬基板構(gòu)成的功能性基板5的厚度優(yōu)選為50 μ m以上150 μ m以下。在功能性基板5的厚度比150 μ m厚的情況下，發(fā)光二極管的制造成本上升，故不優(yōu)選。另外，在功能性基板5的厚度比50 μ m薄的情況下，操作時(shí)容易產(chǎn)生開裂、缺損、翹曲等，有可能降低發(fā)光二極管的成品率。構(gòu)成I枚功能性基板5的第I金屬層21和第2金屬層22的層數(shù)，合計(jì)優(yōu)選為3 9層,更優(yōu)選為3 5層。在第I金屬層21和第2金屬層22的層數(shù)合計(jì)為2層的情況下，在厚度方向的熱膨脹變得不均衡，擔(dān)心功能性基板5產(chǎn)生開裂。相反，在第I金屬層21和第2金屬層22的層數(shù)合計(jì)大于9層的情況下，產(chǎn)生將第I金屬層21和第2金屬層22的層厚度分別減薄的必要。但是，將第I和第2金屬層21、22的厚度制作得較薄是非常困難的，因此在將第I金屬層21或者第2金屬層22的厚度減薄，形成了單層的金屬基板的情況下，各層的厚度變得不均勻，有可能使發(fā)光二極管的特性產(chǎn)生偏差。而且，減薄了層厚度的上述單層的金屬基板，容易發(fā)生基板的開裂。另外，在使用薄膜化了的單層的金屬基板的情況下，由于金屬基板的制造較困難，因此有可能使發(fā)光二極管的制造成本增加。再者，在功能性基板5的接合面5a，也可以形成使電接觸穩(wěn)定化的接合輔助膜、或芯片焊接(die bond)用的共晶金屬。由此，可以簡便地進(jìn)行接合工序。作為上述接合輔助膜，可使用Au膜、AuSn膜等。再者，發(fā)光部3接合功能性基板5的方法，并不限于上面所記載的方法，也可以應(yīng)用例如擴(kuò)散接合、粘接劑、常溫接合方法等公知的技術(shù)。根據(jù)第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管1，具備至少包含pn結(jié)型的發(fā)光部3和層疊于發(fā)光部3的應(yīng)變調(diào)整層8的化合物半導(dǎo)體層11，并使發(fā)光部3為組成式為(AlxGag) γΙι^γΡ(O ≤x ≤0.1,0.37 ≤ Y ≤ 0.46)的應(yīng)變發(fā)光層31和勢壘層32的疊層結(jié)構(gòu)，由此能夠提高從發(fā)光部3放射的光的發(fā)光效率和響應(yīng)速度。
另外，通過將應(yīng)變發(fā)光層31的組成規(guī)定為上述范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)具有655nm以上的發(fā)光波長的發(fā)光二極管I。另外，通過在發(fā)光部3上設(shè)置使發(fā)光部3的光透過的應(yīng)變調(diào)整層13，來自發(fā)光部3的光不會被應(yīng)變調(diào)整層13吸收，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出功率.高效率的發(fā)光二極管I。而且，該應(yīng)變調(diào)整層13具有比應(yīng)變發(fā)光層31和勢壘層32的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)，因此可以抑制化合物半導(dǎo)體層11的翹曲的發(fā)生。由此，可降低應(yīng)變發(fā)光層31的應(yīng)變量的偏差，因此能夠?qū)崿F(xiàn)單色性優(yōu)異的發(fā)光二極管I。另外，通過在位于與化合物半導(dǎo)體層11的光取出面Ila相反的一側(cè)的化合物半導(dǎo)體層11的面Ilb設(shè)置反射結(jié)構(gòu)體4，可增強(qiáng)從化合物半導(dǎo)體層11的光取出面Ila向發(fā)光二極管I的外部放射的光之中的、與光取出面Ila正交的方向(具體地講，正面方向f)上的光的強(qiáng)度，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度和高效率的發(fā)光二極管I。另外，通過增強(qiáng)與光取出面Ila正交的方向上的光的強(qiáng)度，在與光取出面Ila正交的方向上得到與不具備反射結(jié)構(gòu)體4的發(fā)光二極管的光的強(qiáng)度相同的強(qiáng)度的光強(qiáng)度的情況下，可以使消耗電力比不具備反射結(jié)構(gòu)體4的發(fā)光二極管小。另外，例如，通過作為在化合物半導(dǎo)體層11的面Ilb隔著反射結(jié)構(gòu)體4而接合的功能性基板5使用金屬基板，能夠?qū)l(fā)光部3發(fā)光了時(shí)的熱通過功能性基板5向發(fā)光二極管I的外部效率好地放出。進(jìn)而，通過由熱導(dǎo)率為130W/m.K以上的第I和第2金屬層21、22構(gòu)成功能性基板5，功能性基板5的散熱性變高，因此能夠使發(fā)光二極管I以高輝度發(fā)光，并且能夠使發(fā)光二極管I的壽命為長壽命。另外，在作為功能性基板5使用透過光的基板，并利用Ar束進(jìn)行接合的情況下，接合面變?yōu)楦唠娮?，向基板?cè)流通電流較難，因此通過作為功能性基板5使用金屬基板，并將該金屬基板進(jìn)行共晶接合，可以制成一線結(jié)構(gòu)。也就是說，根據(jù)第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管，能夠?qū)崿F(xiàn)具有655nm以上的紅色光的發(fā)光波長，單色性優(yōu)異，為高輸出功率.高效率，響應(yīng)速度快，并且在與光取出面正交的方向上的光強(qiáng)度強(qiáng)，而且散熱特性優(yōu)異的發(fā)光二極管I。<發(fā)光二極管的制造方法>接著，對于第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管I的制造方法進(jìn)行說明。第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管I的制造方法，具有:形成功能性基板5的工序；接著，在半導(dǎo)體基板33上隔著接觸層12b形成包含發(fā)光層2的發(fā)光部3后，在發(fā)光部3的與半導(dǎo)體基板33相反的一側(cè)的面上形成第2電極8的工序；在發(fā)光部3的與半導(dǎo)體基板相反的一側(cè)的面上隔著第2電極8形成反射結(jié)構(gòu)體4的工序；在發(fā)光部3隔著反射結(jié)構(gòu)體4接合功能性基板5的工序；除去半導(dǎo)體基板33、和接觸層12b的一部分的工序；和在發(fā)光部3的與功能性基板5相反的一側(cè)的面上形成第I電極6的工序。圖4A 圖10是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的制造工序的截面圖。在圖4A 圖10中，與圖1所示的發(fā)光二極管I相同的構(gòu)成部分附帶相同的標(biāo)記。參照圖4A 圖10，對于第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管I的制造方法進(jìn)行說明。首先，對于功能性基板5的制造工序進(jìn)行說明。<功能性基板的制造工序>
如圖4A和圖4B所示，功能性基板5，是通過將熱導(dǎo)率為130W/m K以上的第I和第2金屬層21、22熱壓來形成。具體地講，首先，準(zhǔn)備2枚大致平板狀的第I金屬層21和I枚大致平板狀的第2金屬層22。例如，作為第I金屬層21使用厚度30 μ m的Cu層，作為第2金屬層22使用厚度2 5 u rn的Mo層。接著，如圖4A所示，在2枚第I金屬層21之間插入第2金屬層22，將它們重疊配置。接著，在規(guī)定的加壓裝置內(nèi)配置重疊有第I和第2金屬層21、22的疊層板，在高溫下沿箭頭的方向(參照圖4A)對第I金屬層21和第2金屬層22施加載荷，進(jìn)行壓接。由此，如圖4B所不，形成弟I金屬層21為Cu層，弟2金屬層22為Mo層，由Cu層(30 μ m) /Mo層(25 μ m) /Cu層(30 μ m)這3層構(gòu)成的功能性基板5。上述構(gòu)成的功能性基板5的熱膨脹系數(shù)為6.lppm/K，熱導(dǎo)率為250W/m.K。再者，此后，相應(yīng)于發(fā)光部3 (晶片)的接合面的大小進(jìn)行切斷后，也可以對表面進(jìn)行鏡面加工。另外，在功能性基板5的接合面5a，為了使電接觸穩(wěn)定化，也可以形成接合輔助膜。作為該接合輔助膜，可以使用金膜、鉬膜、鎳膜等。例如，首先，形成0.1 μπι的鎳膜后，在鎳膜上形成0.5 μ m的金膜。進(jìn)而，也可以代替上述接合輔助膜，形成芯片焊接用的AuSn膜等的共晶金屬膜。由此，可使接合工序簡便。 <發(fā)光部和第2電極形成工序>首先，如圖5所示，在半導(dǎo)體基板33的表面33a上，生長多層的外延層，形成化合物半導(dǎo)體層11。再者，在該階段，構(gòu)成化合物半導(dǎo)體層11的接觸層12b未被圖案化。半導(dǎo)體基板33，是用于形成化合物半導(dǎo)體層11的基板，例如是表面33a為從
(100)面傾斜了 15°的面、并且摻雜Si的η型的GaAs單晶基板。這樣，在作為化合物半導(dǎo)體層11使用AlGaInP層或AlGaAs層的情況下，作為用于形成化合物半導(dǎo)體層11的基板，優(yōu)選使用神化嫁(GaAs)單晶基板?；衔锇雽?dǎo)體層11，是在作為半導(dǎo)體基板33的GaAs基板上，依次層疊由GaAs構(gòu)成的緩沖層12a、為在選擇蝕刻中利用而設(shè)置的蝕刻停止層(未圖示)、由摻雜Si的η型的AlGaInP構(gòu)成的接觸層12b、η型的上部復(fù)蓋層10a、發(fā)光層2、ρ型的下部復(fù)蓋層10b、和由摻雜Mg的ρ型GaP構(gòu)成的應(yīng)變調(diào)整層13而制作。GaAs基板，可以使用由公知的制法制作的市售品的單晶基板。GaAs基板的用于外延生長的表面優(yōu)選是平滑的。GaAs基板的表面的面取向，從品質(zhì)的穩(wěn)定性方面出發(fā)，優(yōu)選容易外延生長、并被量產(chǎn)了的(100)面和從(100)在±20°以內(nèi)偏離了的基板。進(jìn)而，GaAs基板的面取向的范圍更優(yōu)選為從(100)方向向(0_1_1)方向偏離
15?！?。。GaAs基板的位錯(cuò)密度，為了使化合物半導(dǎo)體層11的結(jié)晶性良好，優(yōu)選為較低。具體地講，例如為10000個(gè)cm_2以下，優(yōu)選為1000個(gè)cm_2以下。GaAs基板可以是η型也可以是ρ型。GaAs基板的載流子濃度，可以根據(jù)所希望的電導(dǎo)度和元件結(jié)構(gòu)進(jìn)行適宜選擇。
例如，在GaAs基板為硅摻雜的η型的情況下，載流子濃度優(yōu)選為IX IO17 5Χ IO18CnT3的范圍。與此相對，在GaAs基板為摻雜鋅的ρ型的情況下，載流子濃度優(yōu)選為2 X IO18 5 X IO19CnT3 的范圍。GaAs基板的厚度，根據(jù)基板的尺寸有適當(dāng)?shù)姆秶aAs基板的厚度比適當(dāng)?shù)姆秶r(shí)，有可能在化合物半導(dǎo)體層11的制造過程中開裂。另一方面，GaAs基板的厚度比適當(dāng)?shù)姆秶駮r(shí)，材料成本會增加。因此，在GaAs基板的基板尺寸大的情況、例如直徑75mm的情況下，為了防止操作時(shí)的開裂，優(yōu)選為250 500 μπι的厚度。同樣地,在直徑50mm的情況下,優(yōu)選為200 400 μ m的厚度,在直徑IOOmm的情況下，優(yōu)選為350 600 μ m的厚度。這樣，通過根據(jù)GaAs基板的基板尺寸來加厚基板的厚度，能夠降低化合物半導(dǎo)體層11的翹曲。由此，外延生長中的溫度分布變得均勻，因此能夠減小發(fā)光層2的面內(nèi)的波長分布。再者，GaAs基板的形狀并不特別地限定為圓形，即使是矩形等也沒有問題。緩沖層12a，是為了緩和半導(dǎo)體基板33與發(fā)光部3的構(gòu)成層的晶格錯(cuò)配而設(shè)置。因此，如果選擇基板的品質(zhì)、外延生長條件，則緩沖層12a未必需要。另外，緩沖層12a的材質(zhì)，優(yōu)選為與用于外延生長的基板相同的材質(zhì)。因此，在本實(shí)施方式中，緩沖層12a，優(yōu)選使用由與GaAs基板相同的材料構(gòu)成的GaAs層。另外，在緩沖層12a中，為了降低缺陷的傳播，也可以使用由與GaAs基板不同的材質(zhì)構(gòu)成的多層膜。緩沖層12a的厚度優(yōu)選為0.Ιμπι以上，更優(yōu)選為0.2μπι以上。

接觸層12b，是為了降低與電極的接觸電阻而設(shè)置。接觸層12b的材質(zhì)，優(yōu)選是帶隙比應(yīng)變發(fā)光層31大的材質(zhì)，優(yōu)選AlxGai_xAs、(AlxGaH)Yln1-YP (O彡X彡1，0 < Y彡I)。另外，接觸層12b的載流子濃度的下限值，為了降低與電極的接觸電阻，優(yōu)選為5X IO17CnT3以上，更優(yōu)選為IXlO18Cnr3以上。載流子濃度的上限值，優(yōu)選為變得容易引起結(jié)晶性降低的2X IO19CnT3以下。接觸層12b的厚度優(yōu)選為0.5 μ m以上，最優(yōu)選為I μ m以上。接觸層12b的厚度的上限值沒有特別限定，但為了使外延生長所涉及的成本在適當(dāng)?shù)姆秶?，?yōu)選為5μπι以下。本實(shí)施方式的化合物半導(dǎo)體層11，可以采用分子束外延法(ΜΒΕ)、減壓有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(M0CVD法)等的公知的生長方法形成。其中，優(yōu)選應(yīng)用量產(chǎn)性優(yōu)異的MOCVD法。具體地講，化合物半導(dǎo)體層11的外延生長所使用的GaAs基板(半導(dǎo)體基板33)，優(yōu)選在生長前實(shí)施洗滌工序和熱處理等的預(yù)處理來除去表面的污染和自然氧化膜。構(gòu)成上述化合物半導(dǎo)體層11的各層，是將直徑50 150mm的GaAs基板14在MOCVD裝置內(nèi)安置8枚以上，同時(shí)地進(jìn)行外延生長而層疊。另外，作為MOCVD裝置，可應(yīng)用自公轉(zhuǎn)型、高速旋轉(zhuǎn)型等的市售的大型裝置。在外延生長上述化合物半導(dǎo)體層11的各層時(shí)，作為III族構(gòu)成元素的原料，可使用例如三甲基鋁((CH3) 3A1)、三甲基鎵((CH3) 3Ga)和三甲基銦((CH3) 3In)。另外，作為Mg的摻雜原料，可使用例如雙(環(huán)戊二烯基)鎂(bis- (C5H5)2Mg)等。另外，作為Si的摻雜原料，可使用例如乙硅烷(Si2H6)等。另外，作為V族構(gòu)成元素的原料，可使用膦(PH3)、胂(AsH3)等。另外，作為各層的生長溫度，作為應(yīng)變調(diào)整層13使用ρ型GaP的情況下可應(yīng)用720 770°C，其他的各層可應(yīng)用600 700°C。而且，各層的載流子濃度和層厚、溫度條件可適宜選擇。這樣制造的化合物半導(dǎo)體層11，盡管具有應(yīng)變發(fā)光層31，也可得到結(jié)晶缺陷少的良好的表面狀態(tài)。接著，將應(yīng)變調(diào)整層13的與半導(dǎo)體基板33相反側(cè)的面13a，從表面進(jìn)行鏡面研磨到達(dá)到I μ m的深度，使表面的粗糙度為例如0.18nm以內(nèi)。接著，如圖6所示，在應(yīng)變調(diào)整層13的面13a上形成第2電極8 (歐姆電極)。第2電極8，例如是在0.4μπι的厚度的AuBe層上層疊0.2μπι的厚度的Au層而成。第2電極
8,例如,俯視時(shí)為20 μ ι Φ的圓形，以60 μ m的間隔形成。<反射結(jié)構(gòu)體形成工序>接著，如圖7所示，以覆蓋應(yīng)變調(diào)整層13的與半導(dǎo)體基板33相反側(cè)的面13a和第2電極8的方式，形成由ITO膜構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜14。接著，實(shí)施450°C的熱處理，在第2電極8和透明導(dǎo)電膜14之間形成歐姆接觸。接著，如圖8所示，在透明導(dǎo)電膜14的與化合物半導(dǎo)體層11相反側(cè)的面14a上，采用蒸鍍法形成了反射層15。具體地講，通過依次形成由銀(Ag)合金構(gòu)成的膜(厚度0.5 μπι)、鎢(W)膜(厚度
0.1ynOJS(Pt)膜(厚度0.Ιμπι)、金(Au)膜(厚度0.5 μ m)、和由AuGe共晶金屬(熔點(diǎn)386°C)構(gòu)成的膜(厚度Ιμπι)，來形成反射層15。由此，形成由反射層15和透明導(dǎo)電膜14構(gòu)成的反射結(jié)構(gòu)體4。<功能性基板接合工序>接著，如圖9所示，將形成有反射結(jié)構(gòu)體4和化合物半導(dǎo)體層11的半導(dǎo)體基板33(圖8所示的結(jié)構(gòu)體)、和圖4Β所示的功能性基板5運(yùn)入減壓裝置(未圖示)內(nèi)，以反射結(jié)構(gòu)體4的接合面4a與功能性基板5的接合面5a對向的方式重合配置。接著，將減壓裝置內(nèi)排氣到3X10_5Pa后，在將半導(dǎo)體基板33和功能性基板5加熱至400°C的狀態(tài)下施加100g/cm2的載荷，將反射結(jié)構(gòu)體4的接合面4a與功能性基板5的接合面5a接合,形成接合結(jié)構(gòu)體18。<半導(dǎo)體基板和緩沖層除去工序>接著，如圖10所示，利用氨系蝕刻劑從接合結(jié)構(gòu)體18選擇性地除去半導(dǎo)體基板33和緩沖層12a。由此，形成具有發(fā)光層2的發(fā)光部3。<第1電極形成工序>接著，使用真空蒸鍍法，在發(fā)光部3的與反射結(jié)構(gòu)體4相反側(cè)的面3a上形成成為第I電極6 (η型歐姆電極)的母材的電極用導(dǎo)電膜。作為該電極用導(dǎo)電膜，可以使用例如由AuGe層/Ni層/Au層構(gòu)成的金屬層結(jié)構(gòu)。該情況下，例如，以0.15 μ m的厚度形成AuGe層(Ge質(zhì)量比12%)后，以0.05 μ m的厚度形成Ni層,進(jìn)而以Iym的厚度形成Au層。接著，利用一般的光刻手段，將電極用導(dǎo)電膜圖案化成為俯視圓形，形成第I電極6。其后，將接觸層12b圖案化使得與第I電極6的形狀對應(yīng)，由此制成圖1所示的發(fā)光二極管I。
再者，優(yōu)選:在將電極用導(dǎo)電膜圖案化后，例如在420° C進(jìn)行3分鐘的熱處理，將構(gòu)成第I電極6的各金屬進(jìn)行合金化。由此，能夠?qū)⒆鳛棣切蜌W姆電極的第I電極6低電阻化。其后，通過蝕刻除去將發(fā)光二極管I劃分成所希望的大小的切斷部分的發(fā)光部3后，以0.8mm間距使用激光將上述切斷部分的基板和連接層切斷成所希望的大小的發(fā)光二極管芯片(LED芯片)。發(fā)光二極管的大小，例如，將俯視時(shí)為大致矩形的發(fā)光部3的對角線的長度設(shè)定為1.1mm。其后，用膠粘片保護(hù)發(fā)光部3的露出面，洗滌切截面。<發(fā)光二極管燈>圖11是具備圖1所示的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的截面模式圖。在圖11中，與圖1所示的發(fā)光二極管燈I相同的構(gòu)成部分附帶相同的標(biāo)記。參照圖11，第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管燈40，具有:封裝基板45 ;在封裝基板45上形成的2個(gè)電極端子43、44 ;搭載于電極端子44上的發(fā)光二極管I ;和以覆蓋發(fā)光二極管I的方式形成的由硅等構(gòu)成、并且具有透光性的密封樹脂41。發(fā)光二極管1，如先前說明的那樣，具有:發(fā)光部3 ;反射結(jié)構(gòu)部4 ;功能性基板5 ；第I電極6 ;和第2電極8，功能性基板5以與電極端子43連接的方式配置。另外，第I電極6，與電極端子44線接合連接。上述構(gòu)成的發(fā)光二極管1，施加于電極端子43、44的電壓，經(jīng)由第I電極6和第2電極8施加于發(fā)光部3，由此構(gòu)成發(fā)光部3的發(fā)光層2進(jìn)行發(fā)光。發(fā)出的光，經(jīng)由發(fā)光二極管I的光取出面Ila沿正面方向f被取出。封裝基板45，其熱電阻被設(shè)為10°C /ff以下。由此，即使對發(fā)光層2施加IW以上的電力使其發(fā)光時(shí)，也能夠利用封裝基板45作為散熱用的基板，能夠更加提高發(fā)光二極管I的散熱性。再者，封裝基板45的形狀，不限于圖11所示的形狀，也可以設(shè)為其他的形狀。在使用了其他形狀的封裝基板的LED燈制品中也能夠充分確保散熱性，因此能夠形成為高輸出功率、高輝度的發(fā)光二極管燈。根據(jù)第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管燈，通過具備:在位于與化合物半導(dǎo)體層11的光取出面Ila相反的一側(cè)的化合物半導(dǎo)體層11的面Ilb具有反射光的反射結(jié)構(gòu)體4的發(fā)光二極管1，能夠使在相對于光取出面Ila形成90°的角度的方向所放射的放射照度大于在相對于光取出面Ila形成45°的角度的方向所放射的放射照度的1.0倍，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度和高效率的發(fā)光二極管燈40。另外，通過使構(gòu)成發(fā)光二極管I的功能性基板5，與形成于作為散熱用的基板發(fā)揮功能的封裝基板45的電極端子43連接，能夠經(jīng)由電極端子43和封裝基板45效率好地放出發(fā)光二極管I的熱。另外，發(fā)光二極管燈40通過具備熱電阻為10°C /ff以下的封裝基板45，散熱性優(yōu)異，施加高電壓能夠以高輝度進(jìn)行發(fā)光。另外，發(fā)光二極管燈40是對發(fā)光二極管I的發(fā)光層2施加IW以上的電力而使其發(fā)光的構(gòu)成，因此散熱性優(yōu)異，施加高電壓，能夠以高輝度進(jìn)行發(fā)光。(第2實(shí)施方式)圖12A和12B是用于說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的圖，圖12A是第2實(shí)施方式的發(fā)光二極管的平面圖，圖12B是圖12A所示的發(fā)光二極管的A-A’線方向的概略截面圖。參照圖12A和12B，第2實(shí)施方式的發(fā)光二極管50，代替設(shè)置于第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管I中的功能性基板5 (金屬基板)，設(shè)置了采用與功能性基板5 (金屬基板)不同的材料構(gòu)成的功能性基板51，并且還設(shè)置了金屬層52、53，并以覆蓋上部覆蓋層IOa的上面的方式配置了接觸層12b，除此以外與第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管I同樣地構(gòu)成。也就是說，第2實(shí)施方式的發(fā)光二極管50和第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管I的大的不同點(diǎn)是功能性基板的材料不同這一點(diǎn)。功能性基板51，經(jīng)由金屬層52與設(shè)置有化合物半導(dǎo)體層11的反射結(jié)構(gòu)體4(具體地講，反射層15)接合。作為功能性基板51的材料，可以使用GaP、S1、Ge的任一種材料。這樣，通過設(shè)置由GaP、S1、Ge的任一種材料構(gòu)成的功能性基板51，與不具備功能性基板51的發(fā)光二極管比較，能夠?qū)l(fā)光部3發(fā)光時(shí)的熱效率好地向發(fā)光二極管50的外部散熱。另外，通過使用難以腐蝕的材料S1、Ge等作為功能性基板51的材料，能夠提高功能性基板51的耐濕性。金屬層52，設(shè)置于構(gòu)成反射結(jié)構(gòu)體4的反射層15與功能性基板51的上面51a之間。金屬層52,是用于將反射層15和功能性基板51的上面51a接合的層。作為金屬層52,例如可以使用依次層疊有In層、Au層和Ti層的疊層膜。金屬層53設(shè)置于功能性基板51的下面51b。作為金屬層53,例如,可以使用依次層疊有Au層和Ti層的疊層膜。根據(jù)第2實(shí)施方式的發(fā)光二極管，通過設(shè)置經(jīng)由金屬層52與設(shè)有化合物半導(dǎo)體層11的反射結(jié)構(gòu)體4接合，并且由GaP、S1、Ge的任一種材料構(gòu)成的功能性基板51，與不具備功能性基板51的發(fā)光二極管比較,能夠?qū)l(fā)光部3發(fā)光時(shí)的熱效率好地向發(fā)光二極管50的外部散熱。另外，通過使用難以腐蝕的材料S1、Ge等作為功能性基板51的材料，能夠提高功能性基板51的耐濕性。另外，通過在位于與化合物半導(dǎo)體層11的光取出面Ila相反的一側(cè)的化合物半導(dǎo)體層11的面Ilb設(shè)置反射結(jié)構(gòu)體4，能夠增強(qiáng)從化合物半導(dǎo)體層11的光取出面Ila向發(fā)光二極管I的外部放射的光之中的、相對于光取出面Ila正交的方向(具體地講，正面方向f)上的光的強(qiáng)度，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度和高效率的發(fā)光二極管50。另外，第2實(shí)施方式的發(fā)光二極管50，具備被設(shè)定為組成式為(AlxGag) γΙινγΡ(O ^ 0.1,0.37 ^ Y ^ 0.46)的應(yīng)變發(fā)光層31和勢壘層32的疊層結(jié)構(gòu)的發(fā)光部3，因此能夠提高從發(fā)光部3放射的光的發(fā)光效率和響應(yīng)速度。另外，通過將應(yīng)變發(fā)光層31的組成規(guī)定為上述范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)具有655nm以上的發(fā)光波長的發(fā)光二極管I。而且，通過在發(fā)光部3上具備使發(fā)光部3的光透過的應(yīng)變調(diào)整層13，來自發(fā)光部3的光不會被應(yīng)變調(diào)整層13吸收，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出功率.高效率的發(fā)光二極管50。另外，由于上 述應(yīng)變調(diào)整層13具有比應(yīng)變發(fā)光層31和勢壘層32的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)，因此能夠抑制半導(dǎo)體化合物層11的翹曲的發(fā)生。由此，應(yīng)變發(fā)光層31的應(yīng)變量的偏差降低，因此能夠?qū)崿F(xiàn)單色性優(yōu)異的發(fā)光二極管50。以下使用實(shí)施例具體說明本發(fā)明的效果。再者，本發(fā)明并不被這些實(shí)施例限定。在本實(shí)施例中，具體說明制作本發(fā)明涉及的發(fā)光二極管的例子。制作發(fā)光二極管之后，為了特性評價(jià)，制作了將發(fā)光二極管芯片安裝于基板上的發(fā)光二極管燈。(實(shí)施例1)
實(shí)施例1的發(fā)光二極管(第I實(shí)施方式)，首先，在摻雜了 Si的η型的GaAs單晶構(gòu)成的GaAs基板(厚度約0.5 μ m)上依次層疊化合物半導(dǎo)體層,制作了外延晶片。GaAs基板，將從(100)面向(0-1-1)方向傾斜了 15°的面作為生長面，載流子濃度設(shè)定為2X1018cm_3。另外，作為化合物半導(dǎo)體層，在GaAs基板上依次形成了:由摻雜了 Si的GaAs構(gòu)成的η型的緩沖層；由摻雜了 Si的(Alci 7Gaci 3)a5Inci 5P構(gòu)成的η型的接觸層；由摻雜了 Si的(Ala7Gaa3)a5Ina5P 構(gòu)成的 η 型的上部覆蓋層;由未摻雜的 Gaa44Ina,/(Ala53Gaa47)a5Ιηα5Ρ的對構(gòu)成的應(yīng)變發(fā)光層/勢壘層；由摻雜了 Mg的(Ala7Gaa3) α5Ιηα5Ρ構(gòu)成的ρ型的下部覆蓋層；由(Ala5Gaa5)a5Ina5P構(gòu)成的薄膜的中間層；由摻雜了 Mg的ρ型GaP構(gòu)成的應(yīng)變調(diào)整層。在實(shí)施例1中，采用減壓有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積裝置法(M0CVD裝置)，在直徑76mm、厚度350 μ m的GaAs基板上外延生長化合物半導(dǎo)體層,形成了外延晶片。在使外延生長層生長時(shí)，作為III族構(gòu)成元素的原料，使用了三甲基鋁((CH3) 3A1)、三甲基鎵((CH3) 3Ga)和三甲基銦((CH3) 3In )。另外，作為Mg的摻雜原料，使用了雙(環(huán)戊二烯基)鎂(bis- (C5H5)2MgX另外，作為Si的摻雜原料，使用了乙硅烷(Si2H6)15另外，作為V族構(gòu)成元素的原料，使用了膦(PH3)、胂(AsH3)。另外，作為各層的生長溫度，由P型GaP構(gòu)成的應(yīng)變調(diào)整層在750°C生長。其他的各層在700°C生長。由GaAs構(gòu)成的緩沖層，載流子濃度設(shè)為約2 X 1018cm_3，層厚設(shè)為約0.5 μπι。接觸層，載流子濃度設(shè)為約2Χ 1018cnT3，層厚設(shè)為約3.5 μ m。上部覆蓋層，載流子濃度設(shè)為約
IX IO18CnT3,層厚設(shè)為約 0.5 μ m。在實(shí)施例1中，通過將未摻雜的Gaa44Ina56P構(gòu)成的23層的應(yīng)變發(fā)光層(單層的厚度為17nm)和組成為(Ala53Gaa47)a5Ina5P的22層的勢壘層(單層的厚度為19nm)交替地層疊，形成了發(fā)光層。下部覆蓋層，載流子濃度設(shè)為約8父1017(^_3、層厚設(shè)為約0.5 4111。中間層，載流子濃度設(shè)為約8X 1017cm_3、層厚設(shè)為約0.05 μ m。由GaP構(gòu)成的應(yīng)變調(diào)整層，載流子濃度設(shè)為約3 X 1018cm_3，層厚設(shè)為約9 μ m。接著，將應(yīng)變調(diào)整層從表面研磨到達(dá)到約Iym的深度的區(qū)域，進(jìn)行了鏡面加工。通過該鏡面加工，使應(yīng)變調(diào)整層的表面的粗糙度為0.18nm。接著，通過在應(yīng)變調(diào)整層上依次成膜出AuBe層(厚度IOOnm)和Au層(厚度150nm),形成AuBe/Au疊層膜,其后，通過利用一般的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)將AuBe/Au疊層膜圖案化，形成了第2電極。接著，通過在應(yīng)變調(diào)整層上依次成膜出作為覆蓋第2電極的透明導(dǎo)電膜的ITO膜(厚度300nm)、和作為反射層的Ag合金(厚度500nm) /ff (厚度IOOnm) /Pt (厚度200nm) /Au (厚度500nm)/AuGe (厚度IOOOnm)疊層膜,形成反射結(jié)構(gòu)體。接著，使用在第I實(shí)施方式中說明的方法，制造了由Cu (30 μπι)/Mo (25 μπι)/Cu(30 μ m)的3層結(jié)構(gòu)(厚度85 μ m)構(gòu)成的功能性基板(金屬基板(熱導(dǎo)率250W/mK))。實(shí)施例1的功能性基板的熱膨脹系數(shù)為6.lppm/K,熱導(dǎo)率為250W/m.Κ。另外，功能性基板的直徑為76mm，厚度為250 μ m。接著，將減壓裝置內(nèi)排氣到3X 10_5Pa后，在將GaAs基板和功能性基板加熱至400°C的狀態(tài)下施加100g/cm2的載荷，將反射結(jié)構(gòu)體和功能性基板接合，形成了接合結(jié)構(gòu)體。接著，利用氨系蝕刻劑從上述接合結(jié)構(gòu)體選擇性地除去GaAs基板和GaAs緩沖層。接著，利用真空蒸鍍法在接觸層的表面依次成膜出厚度為0.5 μ m的Au-Ge-Ni合金膜、厚度為0.2 μ m的Pt膜和厚度為I μ m的Au膜。其后，通過利用一般的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)將上述Au-Ge-Ni合金膜、Pt膜和Au膜圖案化，形成了作為第I電極的η型歐姆電極。其后，采用眾所周知的手法將接觸層圖案化以使得與第I電極的形狀對應(yīng)。接著，對除去了 GaAs基板的面即光取出面的表面實(shí)施了粗糙化處理。接著，選擇性地除去用于形成作為第2電極的ρ型歐姆電極的區(qū)域的外延層，使應(yīng)變調(diào)整層露出。在該露出的應(yīng)變調(diào)整層的表面，利用真空蒸鍍法依次成膜出厚度0.2 μ m的AuBe膜和厚度I μ m的Au膜，其后通過將AuBe膜和Au膜圖案化，形成了第2電極(ρ型歐姆電極)。其后，在450°C進(jìn)行10分鐘熱處理來合金化，形成了低電阻的第I和第2電極(η型和P型歐姆電極)。接著,使用切割鋸(切片機(jī):dicing saw)切斷形成有第I和第2電極的接合結(jié)構(gòu)體，從而芯片化。由此，制作了實(shí)施例1的發(fā)光二極管。組裝了 100個(gè)在裝配基板上安裝了由上述方法制作的實(shí)施例1的發(fā)光二極管芯片的發(fā)光二極管燈。該發(fā)光二極管燈，裝配是采用共晶芯片接合機(jī)進(jìn)行加熱連接從而支持(裝配)，將發(fā)光二極管的η型歐姆電極和設(shè)置于裝配基板的表面的η電極端子用金線進(jìn)行線接合，將P型歐姆電極和P電極端子用金線進(jìn)行線接合后，用一般的環(huán)氧樹脂密封從而制作出。實(shí)施例1的發(fā)光二極管的構(gòu)成要素的一部分示于表1，評價(jià)安裝了實(shí)施例1的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性的結(jié)果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型歐姆電極間流通電流的結(jié)果，射出了峰發(fā)光波長661.2nm (655nm以上的值)的紅色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的電流時(shí)的正向電壓(Vf)，反映在構(gòu)成化合物半導(dǎo)體層的應(yīng)變調(diào)整層與功能性基板的接合界面的電阻之低和各歐姆電極的良好的歐姆特性，為2.1伏特(V)。正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率為4.1mff (3mff以上)，得到了良好的結(jié)果。組裝的全部的發(fā)光二極管的峰發(fā)光波長的偏差(最大-最小)為2.lnm，得到了良好的結(jié)果。再者，只要峰發(fā)光波長的偏差(最大-最小)為3nm以下即可。另外，發(fā)光的上升的響應(yīng)速度(Tr)為72ns，得到了 IOOns以下的良好的結(jié)果。另夕卜，在表面缺陷的檢查中，未觀察到表面缺陷。另外，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相對于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)為1.43(比1.0大的值)，可確認(rèn)出在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照
度E變強(qiáng)。另外，實(shí)施例1的發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，由于功能性基板的散熱效果，未觀察到起因于溫度上升的發(fā)光效率的降低。圖13是表示本發(fā)明的第I實(shí)施例的發(fā)光二極管燈的發(fā)光光譜的圖。如圖13所示，實(shí)施例1的發(fā)光二極管燈的發(fā)光光譜，半值寬度為18nm，波長700nm下的發(fā)光強(qiáng)度大致為O。從上述結(jié)果可確認(rèn)出，根據(jù)實(shí)施例1的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，能夠形成發(fā)出具有655nm以上的發(fā)光波長的光的發(fā)光層，并且能夠?qū)崿F(xiàn)IOOns以下的響應(yīng)速度(該情況下為72ns)。另外，根據(jù)實(shí)施例1的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，放射照度之比(=E/F)為1.43(比1.0大的值)，因此可確認(rèn)出能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度和高效率的發(fā)光二極管。而且可確認(rèn)出，由于功能性基板的散熱效果，能夠?qū)崿F(xiàn)散熱特性優(yōu)異的發(fā)光二極管。(實(shí)施例2)實(shí)施例2的發(fā)光二極管(第2實(shí)施方式)，代替設(shè)置于實(shí)施例1的發(fā)光二極管中的發(fā)光層，交替地層疊由未摻雜的Gaa42Ina58P構(gòu)成的21層的應(yīng)變發(fā)光層(單層的厚度IOnm)和組成為(Ala53Gaa47)a5Ina5P的20層的勢壘層(單層的厚度為30nm)，形成發(fā)光層，并且作為功能性基板使用了厚度為150μπι的GaP層(熱導(dǎo)率110W/mK)，除此以外與實(shí)施例1的發(fā)光二極管同樣地制造出。實(shí)施例2的發(fā)光二極管的構(gòu)成要素的一部分示于表1，評價(jià)安裝了實(shí)施例2的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性的結(jié)果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型歐姆電極間流通了電流的結(jié)果，射出了峰發(fā)光波長660.7nm (655nm以上的值)的紅色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的電流時(shí)的正向電壓(Vf)，反映在構(gòu)成化合物半導(dǎo)體層的應(yīng)變調(diào)整層與功能性基板的接合界面的電阻之低和各歐姆電極的良好的歐姆特性，為2.1伏特(V)。另外，正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率為3.6mff (3mff以上)，得到了良好的結(jié)果。組裝的全部的發(fā)光二極管的峰發(fā)光波長的偏差(最大-最小)為2.3nm，得到了良好的結(jié)果。另外，發(fā)光的上升的響應(yīng)速度(Tr)為70ns，得到了 IOOns以下的良好的結(jié)果。另外，在表面缺陷的檢查中，未觀察到表面缺陷。另外，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相對于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)為
1.17 (比1.0大的值)，可確認(rèn)出在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照
度E變強(qiáng)。另外，實(shí)施例2的發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，由于功能性基板的散熱效果，未觀察到起因于溫度上升的發(fā)光效率的降低。從上述結(jié)果可確認(rèn)出，根據(jù)實(shí)施例2的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，能夠構(gòu)成發(fā)出具有655nm以上的發(fā)光波長的光的發(fā)光層，并且能夠?qū)崿F(xiàn)IOOns以下的響應(yīng)速度(該情況下為70ns)。另外，根據(jù)實(shí)施例2的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，放射照度之比(=E/F)為1.17(比1.0大的值)，因此可確認(rèn)出能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度和高效率的發(fā)光二極管。而且可確認(rèn)出，由于功能性基板的散熱效果，能夠?qū)崿F(xiàn)散熱特性優(yōu)異的發(fā)光二極管。(實(shí)施例3)實(shí)施例3的發(fā)光二極管(第2實(shí)施方式)，代替設(shè)置于實(shí)施例2的發(fā)光二極管中的應(yīng)變發(fā)光層，形成由未摻雜的Gaa41Ina59P構(gòu)成的21層的應(yīng)變發(fā)光層(單層的厚度為15nm)，并且作為功能性基板使用了厚度為IOOym的Ge層(熱導(dǎo)率60W/mK)，除此以外與實(shí)施例2的發(fā)光二極管同樣地制造出。實(shí)施例3的發(fā)光二極管的構(gòu)成要素的一部分示于表1，評價(jià)安裝了實(shí)施例3的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性的結(jié)果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型歐姆電極間流通了電流的結(jié)果，射出了峰發(fā)光波長
668.5nm (655nm以上的值)的紅色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的電流時(shí)的正向電壓(Vf)，反映在構(gòu)成化合物半導(dǎo)體層的應(yīng)變調(diào)整層與功能性基板的接合界面的電阻之低和各歐姆電極的良好的歐姆特性，為2.1伏特(V)。另外，正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率為3.7mff (3mff以上)，得到了良好的結(jié)果。組裝的全部的發(fā)光二極管的峰發(fā)光波長的偏差(最大-最小)為2.5nm，得到了良好的結(jié)果。另外，發(fā)光的上升的響應(yīng)速度(Tr)為73ns，得到了 IOOns以下的良好的結(jié)果。另外，在表面缺陷的檢查中，未觀察到表面缺陷。另外，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相對于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)為1.22(比1.0大的值)，可確認(rèn)出在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照
度E變強(qiáng)。另外，在實(shí)施例3的發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，由于功能性基板的散熱效果，未觀察到起因于溫度上升的發(fā)光效率的降低。從上述結(jié)果可確認(rèn)出，根據(jù)實(shí)施例3的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，能夠構(gòu)成發(fā)出具有655nm以上的發(fā)光波長的光的發(fā)光層，并且能夠?qū)崿F(xiàn)IOOns以下的響應(yīng)速度(該情況下為73ns)。另外，根據(jù)實(shí)施例3的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，放射照度之比(=E/F)為1.22(比1.0大的值)，因此可確認(rèn)出能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度和高效率的發(fā)光二極管。而且可確認(rèn)出，由于功能性基板的散熱效果，能夠?qū)崿F(xiàn)散熱特性優(yōu)異的發(fā)光二極管。(實(shí)施例4)實(shí)施例4的發(fā)光二極管(第2實(shí)施方式)，代替設(shè)置于實(shí)施例2的發(fā)光二極管中的應(yīng)變發(fā)光層，形成由未摻雜的Gaa45Ina55P構(gòu)成的21層的應(yīng)變發(fā)光層(單層的厚度為25nm)，作為功能性基板使用了厚度為IOOym的Si層(熱導(dǎo)率126W/mK)，除此以外，與實(shí)施例2的發(fā)光二極管同樣地制造出。實(shí)施例4的發(fā)光二極管的構(gòu)成要素的一部分示于表1，評價(jià)安裝了實(shí)施例4的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性的結(jié)果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型歐姆電極間流通了電流的結(jié)果，射出了峰發(fā)光波長657.0nm (655nm以上的值)的紅色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的電流時(shí)的正向電壓(Vf)，反映在構(gòu)成化合物半導(dǎo)體層的應(yīng)變調(diào)整層與功能性基板的接合界面的電阻之低和各歐姆電極的良好的歐姆特性，為2.1伏特(V)。正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率為4.0mff (3mff以上)，得到了良好的結(jié)果。組裝的全部的發(fā)光二極管的峰發(fā)光波長的偏差(最大-最小)為2.lnm，得到了良好的結(jié)果。另外，發(fā)光的上升的響應(yīng)速度(Tr)為64ns，得到了 IOOns以下的良好的結(jié)果。另外，在表面缺陷的檢查中，未觀察到表面缺陷。另外，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相對于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度(=E/F)為1.33(比1.0大的值)，可確認(rèn)出在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E變強(qiáng)。另外，在實(shí)施例4的發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，由于功能性基板的散熱效果，未觀察到起因于溫度上升的發(fā)光效率的降低。從上述結(jié)果可確認(rèn)出，根據(jù)實(shí)施例4的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，能夠構(gòu)成發(fā)出具有655nm以上的發(fā)光波長的光的發(fā)光層，并且能夠?qū)崿F(xiàn)IOOns以下的響應(yīng)速度(該情況下為64ns)。另外，根據(jù)實(shí)施例4的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，放射照度之比(=E/F)為1.33(比1.0大的值)，因此可確認(rèn)出能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度和高效率的發(fā)光二極管。而且可確認(rèn)出，由于功能性基板的散熱效果，能夠?qū)崿F(xiàn)散熱特性優(yōu)異的發(fā)光二極管。(實(shí)施例5)實(shí)施例5的發(fā)光二極管(第I實(shí)施方式)，將實(shí)施例2的發(fā)光二極管中所設(shè)置的應(yīng)變發(fā)光層的組成變更為Gaa39Ina61P,并且使用了由Cu (30 μπι)/Mo (25 μπι)/Cu (30 μπι)的3層結(jié)構(gòu)(厚度85 μ m)構(gòu)成的功能性基板(金屬基板(熱導(dǎo)率250W/mK))，除此以外與實(shí)施例2的發(fā)光二極管同樣地制造出。實(shí)施例5的發(fā)光二極管的構(gòu)成要素的一部分示于表1，評價(jià)安裝了實(shí)施例5的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性的結(jié)果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型歐姆電極間流通了電流的結(jié)果，射出了峰發(fā)光波長
669.8nm (655nm以上的值)的紅色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的電流時(shí)的正向電壓(Vf)，反映在構(gòu)成化合物半導(dǎo)體層的應(yīng)變調(diào)整層與功能性基板的接合界面的電阻之低和各歐姆電極的良好的歐姆特性，為2.1伏特(V)。正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率為3.9mff (3mff以上)，得到了良好的結(jié)果。
組裝的全部的發(fā)光二極管的峰發(fā)光波長的偏差(最大-最小)為2.9nm，得到了良好的結(jié)果。另外，發(fā)光的上升的響應(yīng)速度(Tr)為63ns，得到了 IOOns以下的良好的結(jié)果。另外，在表面缺陷的檢查中，未觀察到表面缺陷。另外，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相對于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)為1.41(比1.0大的值)，可確認(rèn)出在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E變強(qiáng)。另外，在實(shí)施例5的發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，由于功能性基板的散熱效果，未觀察到起因于溫度上升的發(fā)光效率的降低。從上述結(jié)果可確認(rèn)出，根據(jù)實(shí)施例5的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，能夠構(gòu)成發(fā)出具有655nm以上的發(fā)光波長的光的發(fā)光層，并且能夠?qū)崿F(xiàn)IOOns以下的響應(yīng)速度(該情況下為63ns)。另外，根據(jù)實(shí)施例5的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，放射照度之比(=E/F)為1.41(比1.0大的值)，因此可確認(rèn)出能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度和高效率的發(fā)光二極管。而且可確認(rèn)出，由于功能性基板的散熱效果，能夠?qū)崿F(xiàn)散熱特性優(yōu)異的發(fā)光二極管。(實(shí)施例6)實(shí)施例6的發(fā)光二極管(第I實(shí)施方式)，除了將設(shè)置于實(shí)施例5的發(fā)光二極管中的應(yīng)變發(fā)光層的組成變更為Gaa38Ina62P以外，與實(shí)施例5的發(fā)光二極管同樣地制造出。實(shí)施例6的發(fā)光二極管的構(gòu)成要素的一部分示于表1，評價(jià)安裝了實(shí)施例6的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性的結(jié)果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型歐姆電極間流通了電流的結(jié)果，射出了峰發(fā)光波長675.1nm (655nm以上的值)的紅色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的電流時(shí)的正向電壓(Vf)，反映在構(gòu)成化合物半導(dǎo)體層的應(yīng)變調(diào)整層與功能性基板的接合界面的電阻之低和各歐姆電極的良好的歐姆特性，為2.1伏特(V)。正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率為3.6mff (3mff以上)，得到了良好的結(jié)果。組裝的全部的發(fā)光二極管的峰發(fā)光波長的偏差(最大-最小)為2.9nm，得到了良好的結(jié)果。另外，發(fā)光的上升的響應(yīng)速度(Tr)為65ns，得到了 IOOns以下的良好的結(jié)果。另外，在表面缺陷的檢查中，未觀察到表面缺陷。另外，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相對于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)為
1.36(比1.0大的值)，可確認(rèn)出在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照
度E變強(qiáng)。另外，在實(shí)施例6的發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，由于功能性基板的散熱效果，未觀察到起因于溫度上升的發(fā)光效率的降低。從上述結(jié)果可確認(rèn)出，根據(jù)實(shí)施例6的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，能夠構(gòu)成發(fā)出具有655nm以上的發(fā)光波長的光的發(fā)光層，并且能夠?qū)崿F(xiàn)IOOns以下的響應(yīng)速度(該情況下為65ns)。
另外，根據(jù)實(shí)施例6的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，放射照度之比(=E/F)為1.36(比1.0大的值)，因此可確認(rèn)出能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度和高效率的發(fā)光二極管。而且可確認(rèn)出，由于功能性基板的散熱效果，能夠?qū)崿F(xiàn)散熱特性優(yōu)異的發(fā)光二極管。(參考例I)參考例I的發(fā)光二極管，從實(shí)施例2的發(fā)光二極管的構(gòu)成中除去反射構(gòu)結(jié)構(gòu)體，并且代替實(shí)施例2的發(fā)光二極管中所設(shè)置的應(yīng)變發(fā)光層，形成了由Gaa38Ina62P構(gòu)成的21層的應(yīng)變發(fā)光層(單層的厚度5nm)，除此以外與第2實(shí)施例的發(fā)光二極管同樣地制造出。也就是說，參考例I的發(fā)光二極管不具有反射結(jié)構(gòu)體。參考例I的發(fā)光二極管的構(gòu)成要素的一部分示于表1，評價(jià)安裝了參考例I的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性的結(jié)果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型歐姆電極間流通了電流的結(jié)果，射出了峰發(fā)光波長651.5nm (655nm以下)的紅色光。也就是說，不能夠滿足作為目標(biāo)的峰發(fā)光波長655nm以上。另外，正向流通了 20毫安(mA)的電流時(shí)的正向電壓(Vf)，反映在構(gòu)成化合物半導(dǎo)體層的應(yīng)變調(diào)整層與功能性基板的接合界面的電阻之低和各歐姆電極的良好的歐姆特性，為2.0伏特(V)。另外，正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率為3.1mff (3mff以上)，得到了良好的結(jié)果。組裝的全部的發(fā)光二極管的峰發(fā)光波長的偏差(最大-最小)為5.lnm(3nm以上)，為差的結(jié)果。另外，發(fā)光的上升的響應(yīng)速度(Tr)為42ns，得到了 IOOns以下的良好的結(jié)果。另外，在表面缺陷的檢查中，未觀察到表面缺陷。另外，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相對于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)為0.83 (比1.0小的值)，可確認(rèn)出與實(shí)施例1 5的發(fā)光二極管比較，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E較弱(換言之，可確認(rèn)出反射結(jié)構(gòu)體的效果。)。另外，在參考例I的發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，由于功能性基板的散熱效果，未觀察到起因于溫度上升的發(fā)光效率的降低。從上述結(jié)果看，參考例I的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，在峰發(fā)光波長、峰發(fā)光波長的偏差、以及放射照度之比(=E/F)方面不能夠滿足作為目標(biāo)的數(shù)值。(參考例2)參考例2的發(fā)光二極管，從實(shí)施例2的發(fā)光二極管的構(gòu)成中除去反射構(gòu)結(jié)構(gòu)體，并且代替實(shí)施例2的發(fā)光二極管中所設(shè)置的應(yīng)變發(fā)光層，形成了由Gaa 37In0.63P構(gòu)成的21層的應(yīng)變發(fā)光層(單層的厚度為10nm)，除此以外與第2實(shí)施例的發(fā)光二極管同樣地制造出。也就是說，參考例2的發(fā)光二極管不具有反射結(jié)構(gòu)體。參考例2的發(fā)光二極管的構(gòu)成要素的一部分示于表1，評價(jià)安裝了參考例2的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性的結(jié)果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型歐姆電極間流通了電流的結(jié)果，射出了峰發(fā)光波長677.7nm (655nm以上)的紅色光。
另外，正向流通了 20毫安(mA)的電流時(shí)的正向電壓(Vf)，反映在構(gòu)成化合物半導(dǎo)體層的應(yīng)變調(diào)整層與功能性基板的接合界面的電阻之低和各歐姆電極的良好的歐姆特性，為2.3伏特(V)。另外，正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率為1.3mff (3mff以下)，為差的結(jié)果。組裝的全部的發(fā)光二極管的峰發(fā)光波長的偏差(最大-最小)為3.8nm(3nm以上)，為差的結(jié)果。另外，發(fā)光的上升的響應(yīng)速度(Tr)為45ns，得到了 IOOns以下的良好的結(jié)果。另外，在表面缺陷的檢查中，可確認(rèn)有表面缺陷。另外，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相對于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)為0.76 (比1.0小的值)，可確認(rèn)出與實(shí)施例1 5的發(fā)光二極管比較，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E較弱。另外，在參考例2的發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，由于功能性基板的散熱效果，未觀察到起因于溫度上升的發(fā)光效率的降低。從上述結(jié)果看，參考例2的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，在正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率、峰發(fā)光波長的偏差、表面缺陷、以及放射照度之比(=E/F)方面不能夠得到良好的結(jié)果。(參考例3)參考例3的發(fā)光二極管，從實(shí)施例2的發(fā)光二極管的構(gòu)成中除去反射構(gòu)結(jié)構(gòu)體，并且代替實(shí)施例2的發(fā)光二極管中所設(shè)置的應(yīng)變發(fā)光層，形成了由Gatl48Ina52P構(gòu)成的23層的應(yīng)變發(fā)光層(單層的厚度17nm)，并且將勢壘層的厚度變更為19nm，且將勢壘層的層數(shù)變更為22層，除此以外與第2實(shí)施例的發(fā)光二極管同樣地制造出。也就是說，參考例3的發(fā)光二極管不具有反射結(jié)構(gòu)體。參考例3的發(fā)光二極管的構(gòu)成要素的一部分示于表1，評價(jià)安裝了參考例3的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性的結(jié)果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型歐姆電極間流通了電流的結(jié)果，射出了峰發(fā)光波長為647.7nm (655nm以下)的紅色光。也就是說，不能夠滿足作為目標(biāo)的峰發(fā)光波長655nm以上。另外，正向流通了 20毫安(mA)的電流時(shí)的正向電壓(Vf)，反映在構(gòu)成化合物半導(dǎo)體層的應(yīng)變調(diào)整層與功能性基板的接合界面的電阻之低和各歐姆電極的良好的歐姆特性，為2.0伏特(V)。另外，正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率為3.3mff (3mff以上)，得到了良好的結(jié)果。組裝的全部的發(fā)光二極管的峰發(fā)光波長的偏差(最大-最小)為2.7nm(3nm以下)，為良好的結(jié)果。另外，發(fā)光的上升的響應(yīng)速度(Tr)為62ns，得到了 IOOns以下的良好的結(jié)果。另外，在表面缺陷的檢查中，未觀察到表面缺陷。另外，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相對于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)為0.80 (比1.0小的值)，可確認(rèn)出與實(shí)施例1 5的發(fā)光二極管比較，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E較弱。
另外，在參考例3的發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，由于功能性基板的散熱效果，未觀察到起因于溫度上升的發(fā)光效率的降低。從上述結(jié)果看，參考例3的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，在峰發(fā)光波長以及放射照度之比(=E/F)方面不能夠得到良好的結(jié)果。(參考例4)參考例4的發(fā)光二極管，從實(shí)施例2的發(fā)光二極管的構(gòu)成中除去反射構(gòu)結(jié)構(gòu)體，并且代替實(shí)施例2的發(fā)光二極管中所設(shè)置的應(yīng)變發(fā)光層，形成由Gatl44Ina56P構(gòu)成的13層的應(yīng)變發(fā)光層(單層的厚度30nm)，并且將勢壘層的層數(shù)變更為12層，除此以外與第2實(shí)施例的發(fā)光二極管同樣地制造出。也就是說，參考例4的發(fā)光二極管不具有反射結(jié)構(gòu)體。參考例4的發(fā)光二極管的構(gòu)成要素的一部分示于表1，評價(jià)安裝了參考例4的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性的結(jié)果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型歐姆電極間流通了電流的結(jié)果，射出了峰發(fā)光波長668.9nm (655nm以上)的紅色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的電流時(shí)的正向電壓(Vf)，反映在構(gòu)成化合物半導(dǎo)體層的應(yīng)變調(diào)整層與功能性基板的接合界面的電阻之低和各歐姆電極的良好的歐姆特性，為2.3伏特(V)。另外，正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率為1.1mff,不能夠得到作為目標(biāo)的3mW以上的值。組裝的全部的發(fā)光二極管的峰發(fā)光波長的偏差(最大-最小)為4.1nm,不能夠得至IJ作為目標(biāo)的3nm以下的值。另外，發(fā)光的上升的響應(yīng)速度(Tr)為43ns，得到了 IOOns以下的良好的結(jié)果。另夕卜，在表面缺陷的檢查中，可確認(rèn)有表面缺陷。另外，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相對于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)為
0.77 (比1.0小的值)，可確認(rèn)出與實(shí)施例1 5的發(fā)光二極管比較，在相對于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E較弱。另外，在參考例4的發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，由于功能性基板的散熱效果，未觀察到起因于溫度上升的發(fā)光效率的降低。從上述結(jié)果看，參考例4的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈，在正向電流設(shè)為20mA時(shí)的發(fā)光輸出功率、峰發(fā)光波長的偏差、表面缺陷、以及放射照度之比(=E/F)方面不能夠得到良好的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，其特征在于， 具備化合物半導(dǎo)體層，所述化合物半導(dǎo)體層至少含有Pn結(jié)型的發(fā)光部和層疊于所述發(fā)光部的應(yīng)變調(diào)整層， 所述發(fā)光部具有組成式為(AlxGa1I) YIrvYP的應(yīng)變發(fā)光層和勢壘層的疊層結(jié)構(gòu)，其中，O彡 X 彡 0.1,0.37 彡 Y 彡 0.46， 所述應(yīng)變調(diào)整層，相對于發(fā)光波長是透明的，并且具有比所述應(yīng)變發(fā)光層和所述勢壘層的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)， 在所述化合物半導(dǎo)體層的與光取出面相反側(cè)的面上隔著反射結(jié)構(gòu)體接合有功能性基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述功能性基板是金屬基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述金屬基板由所層疊了的多層的金屬層構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述功能性基板的材料為GaP、S1、Ge的任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，在相對于所述光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度，是在相對于所述光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度的1.0倍以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述應(yīng)變發(fā)光層的組成式為GaxIrvxP,其中，0.37 彡 X 彡 0.46。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述應(yīng)變發(fā)光層的厚度為8 30nm的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，含有8 40層的所述應(yīng)變發(fā)光層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述勢壘層的組成式為(AlxGag)γΙη^Ρ，其中，0.3 彡 X 彡 0.7,0.48 彡 Y 彡 0.52。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于， 所述發(fā)光部，在所述應(yīng)變發(fā)光層的上面和下面的一方或者兩方具有覆蓋層， 所述覆蓋層的組成式為(Al5iGa1-X) γΙινγΡ，其中，0.5彡X彡1、0.48彡Y彡0.52。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述應(yīng)變調(diào)整層的組成式為(AlxGa1-X)Yln1-YP,其中，O 彡 X 彡 1、0.6 彡 Y 彡 I。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述應(yīng)變調(diào)整層的組成式為AlxGa1-XAs1-YPY,其中，O ^ X ^ 1,0.6 ^ Y ^ 10
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述應(yīng)變調(diào)整層是GaP層。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述應(yīng)變調(diào)整層的厚度為0.5 20 μ m的范圍。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述光取出面包含粗糙的面。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于， 是用于促進(jìn)植物培養(yǎng)的光合作用的發(fā)光二極管， 所述發(fā)光部的發(fā)光光譜的峰發(fā)光波長為655 675nm的范圍。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光光譜的半值寬度為10 40nm的范圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)光二極管,其特征在于,所述發(fā)光光譜的發(fā)光波長700nm下的發(fā)光強(qiáng)度低于所述峰發(fā)光波長下的發(fā)光強(qiáng)度的10%。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光部的響應(yīng)速度Tr為IOOns以下。
20.一種發(fā)光二極管燈，其特征在于，具備: 在表面形成有電極端子的裝配基板；和 權(quán)利要求1至19之中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管， 所述發(fā)光二極管安裝于所述裝配基板上， 所述發(fā)光二極管與所述電極端子電連接著。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有655nm以上的發(fā)光波長，單色性優(yōu)異，并且具有高輸出功率、高輝度、高效率，響應(yīng)速度快，具有從光取出面放射的光之中的與光取出面正交的方向上的光的強(qiáng)度較強(qiáng)的指向性，且能夠向外部效率好地散出熱的發(fā)光二極管和發(fā)光二極管燈。具備至少含有pn結(jié)型的發(fā)光部(3)和與發(fā)光部(3)層疊的應(yīng)變調(diào)整層(13)的化合物半導(dǎo)體層(11)，發(fā)光部(3)具有組成式為(AlXGa1-X)YIn1-YP的應(yīng)變發(fā)光層和勢壘層的疊層結(jié)構(gòu)，其中，0≤X≤0.1、0.37≤Y≤0.46，應(yīng)變調(diào)整層(13)能夠透過發(fā)光部(3)的光，并且具有比應(yīng)變發(fā)光層和勢壘層的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)，在位于光取出面(11a)的反對側(cè)的化合物半導(dǎo)體層(11)的面(11b)上具有隔著反射結(jié)構(gòu)體(4)而接合的功能性基板(5)。
文檔編號H01L33/30GK103155181SQ201180048839
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者瀨尾則善, 松村篤 申請人:昭和電工株式會社