JP2011187581A - Semiconductor light emitting device, method of manufacturing the same, light source for image display apparatus, and image display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、画像表示装置用光源および画像表示装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device, a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, a light source for an image display device, and an image display device.
可視光レーザを光源に用いたプロジェクション型のレーザディスプレイ(レーザプロジェクタ)の開発が精力的に進められている。レーザ光は、従来のランプ光源と比較して単色性が高い。このため、色再現性に優れたディスプレイを実現できる。また、レーザ光は、指向性に優れている。このため、光の利用効率も高い。さらに、小型で高効率かつ発光ビーム品質に優れた半導体レーザを光源として用いれば、更なる低消費電力化や装置の小型化が可能となる。このため、ディスプレイ用可視半導体レーザ光源の実用化が期待されている。 Development of a projection type laser display (laser projector) using a visible light laser as a light source has been energetically advanced. Laser light has higher monochromaticity than a conventional lamp light source. For this reason, a display excellent in color reproducibility can be realized. Laser light is excellent in directivity. For this reason, the utilization efficiency of light is also high. Further, if a semiconductor laser that is small, highly efficient, and has excellent emission beam quality is used as a light source, it is possible to further reduce power consumption and downsize the apparatus. For this reason, the practical use of the visible semiconductor laser light source for displays is expected.
しかしながら、レーザ光は、その位相が揃っているため高コヒーレンス性を有している。このため、レーザディスプレイでは、スクリーンに投射された光がランダムに干渉することにより、スペックルと呼ばれるちらつきが起こりうる。このスペックルの発生が、半導体レーザを光源に用いたレーザディスプレイを実現する上で大きな問題となっている。 However, the laser light has high coherence because the phases are aligned. For this reason, in the laser display, flicker called speckle may occur due to light randomly projected on the screen. The generation of speckle is a serious problem in realizing a laser display using a semiconductor laser as a light source.
このスペックルの発生を抑制するためには、レーザ光の時間的コヒーレンスを低減する必要がある。時間的コヒーレンスを低減する方法として、例えば、位相を空間的にランダムにするための空間位相変調器を光源の外に設ける方法、複数の光源からの光を集光する方法等があげられる。これらの方法は、大型のディスプレイ応用としては有効である。しかしながら、スペックル低減用に別の機構を設けることは、レーザディスプレイの小型化・省エネ・低コスト等の妨げとなる。このため、半導体レーザの特性を活かした小型のディスプレイ応用には、コスト低減の観点からも、より簡素な構成が望ましい。半導体素子単体でスペックルを低減でき、かつ半導体レーザのように単色性や指向性に優れた小型の光源が要求されている。 In order to suppress the generation of this speckle, it is necessary to reduce the temporal coherence of the laser beam. Examples of a method for reducing temporal coherence include a method in which a spatial phase modulator for spatially randomizing the phase is provided outside the light source, and a method in which light from a plurality of light sources is condensed. These methods are effective for large display applications. However, the provision of another mechanism for speckle reduction hinders downsizing, energy saving, and low cost of the laser display. For this reason, a simpler configuration is desirable from the viewpoint of cost reduction for small display applications utilizing the characteristics of semiconductor lasers. There is a demand for a small light source that can reduce speckle by a single semiconductor element and has excellent monochromaticity and directivity like a semiconductor laser.
スペックルの低減を光源単体で実現するには、発光波長幅を拡大することが有効である。例えば、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)は、その発光波長幅が半導体レーザより遙かに広いため、スペックルは問題とならない。しかしながら、LEDはスペクトル幅が広い余り単色性の面で問題がある。また、発光ビームに指向性がないため、小型・低消費電力のディスプレイには不向きである。 In order to achieve speckle reduction with a single light source, it is effective to increase the emission wavelength width. For example, since a light emitting diode (LED: Light Emitting Diode) has a light emission wavelength width much wider than that of a semiconductor laser, speckle is not a problem. However, the LED has a problem in terms of monochromaticity because of its wide spectrum width. Further, since the emitted beam has no directivity, it is not suitable for a small-sized and low power consumption display.
これらの課題を解決可能であり、ディスプレイ用途に有望な半導体光源として、スーパールミネッセントダイオード(SLD:Super Luminescent Diode)が提案されている(特許文献1および2参照)。前記SLDは、半導体レーザと同様に、光導波路構造を有し、光損失を増加させることにより発振を抑制したデバイスである。前記SLDは、光導波路構造により半導体レーザと同様に、指向性ビームを発することができる。また、発振を抑制するため、時間的コヒーレンス性が低減される。また、光導波路構造によって活性層により増幅・損失の効果を受けるため、LEDよりも波長幅を狭くすることができ、単色性の面でもLEDと比較して有利である。
A super luminescent diode (SLD) has been proposed as a semiconductor light source that can solve these problems and is promising for display applications (see
特許文献1に記載のSLDは、所定以上のスペクトル半値幅を有する広い光スペクトル発光特性を提示することを目的としている。さらに、特許文献2に記載のSLDは、発光効率を低下させることなく、比較的大きな光出力を得ることを目的としている。
The SLD described in
しかしながら、特許文献2に記載のSLDのように、発光効率を低下させることなく、比較的大きな光出力を得ることのできるSLDには、以下のような問題がある。
However, the SLD that can obtain a relatively large light output without lowering the light emission efficiency like the SLD described in
前記特許文献2に記載のSLDでは、高効率化するために、反射端面(後端面)上に反射膜が形成され、出射端面上に反射防止膜が形成されている。前記後端面は、光導波路に対して垂直に交わる(垂直端)。このため、前記後端面からの無駄な出射を少なくすると共に、SLD光の出力を高めることができる。ここで、特許文献2に記載のSLDのように、前記後端面に反射膜を設けた場合には、前記出射端面では、安定的に発振を抑制するために、前面光反射率を0に近い値まで極めて低くする必要がある。前述のように後端面が反射面である場合には、活性層の利得が高い状態で、少しでも前面反射があると発振動作に移行してしまうからである。
In the SLD described in
前記光出射端面における前面光反射率を0に近い値まで極めて低くするためには、例えば、前記光出射端面に反射防止膜を設ける方法が考えられる。しかしながら、そのような低い光反射率の反射防止膜を再現性よく形成することは困難である。このため、前記特許文献2に記載のSLDでは、前記出射端面を、前記光導波路に斜めに交わる斜め端とすることにより、前記前面光反射率を実質的に低減させている。すなわち、前記出射端面を斜め端とすることで、前記光出射端面で反射された光は、ほとんど光導波路に戻らない。これにより、前記特許文献2に記載のSLDでは、実効的な光反射率を抑えて、発振を抑制している。
In order to make the front light reflectance at the light emitting end face extremely low to a value close to 0, for example, a method of providing an antireflection film on the light emitting end face can be considered. However, it is difficult to form such an antireflection film having a low light reflectance with good reproducibility. For this reason, in the SLD described in
前記特許文献2に記載のSLDでは、前述のように、実効的な光反射率を十分に抑えるために、斜め端の角度を大きくとすると、出射ビームの出射方向が、素子端面に垂直な方向から大きくずれる。このため、出射ビーム形状が左右非対称になる等のビーム品質低下が起こる。
In the SLD described in
本発明の目的は、ビーム品質を維持しながら、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を高出力に得ることができる半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、画像表示装置用光源および画像表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device capable of obtaining incoherent light with high output by suppressing laser oscillation while maintaining beam quality, a method for manufacturing the semiconductor light emitting device, a light source for an image display device, and an image display To provide an apparatus.
前記目的を達成するために、本発明の半導体発光素子は、
光導波路を有し、
前記光導波路は、活性層と、第1の端面と、第2の端面とを備え、
前記第1の端面は、前記光導波路の一端に設けられ、
前記第2の端面は、前記光導波路の他端に設けられ、
出射光の波長域における前記第1の端面の光反射率は、1%以下であり、
出射光の波長域における前記第2の端面の光反射率は、20%以上であり、
前記活性層は、利得発生領域を有し、
前記利得発生領域内で発生する利得波長が、不均一であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the semiconductor light emitting device of the present invention comprises:
Having an optical waveguide,
The optical waveguide includes an active layer, a first end surface, and a second end surface,
The first end face is provided at one end of the optical waveguide;
The second end surface is provided at the other end of the optical waveguide;
The light reflectance of the first end face in the wavelength range of the emitted light is 1% or less,
The light reflectance of the second end face in the wavelength range of the emitted light is 20% or more,
The active layer has a gain generation region,
The gain wavelength generated in the gain generation region is non-uniform.
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、
光導波路を形成する光導波路形成工程を含み、
前記光導波路形成工程は、活性層を形成する活性層形成工程と、第1の端面を形成する第1の端面形成工程と、第2の端面を形成する第2の端面形成工程とを含み、
前記第1の端面形成工程において、
前記第1の端面を、出射光の波長域における光反射率が1%以下となるように形成し、
前記第2の端面形成工程において、
前記第2の端面を、出射光の波長域における光反射率が20%以上となるように形成し、
前記活性層形成工程において、
利得発生領域で発生する利得波長が不均一となる前記利得発生領域を有する活性層を形成することを特徴とする。
In addition, the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention includes
Including an optical waveguide forming step of forming an optical waveguide;
The optical waveguide forming step includes an active layer forming step for forming an active layer, a first end face forming step for forming a first end face, and a second end face forming step for forming a second end face,
In the first end face forming step,
Forming the first end face so that the light reflectance in the wavelength region of the emitted light is 1% or less;
In the second end face forming step,
Forming the second end face so that the light reflectance in the wavelength region of the emitted light is 20% or more;
In the active layer forming step,
An active layer having the gain generation region where the gain wavelength generated in the gain generation region is non-uniform is formed.
また、本発明の画像表示装置用光源は、
前記本発明の半導体発光素子、または前記本発明の製造方法により製造された半導体発光素子を含むことを特徴とする。
The light source for an image display device of the present invention is
The semiconductor light emitting device of the present invention or the semiconductor light emitting device manufactured by the manufacturing method of the present invention is included.
また、本発明の画像表示装置は、
前記本発明の画像表示装置用光源を含むことを特徴とする。
Moreover, the image display device of the present invention includes:
It includes the light source for an image display device of the present invention.
本発明によれば、ビーム品質を維持しながら、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を高出力に得ることができる半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、画像表示装置用光源および画像表示装置を提供可能である。 According to the present invention, a semiconductor light emitting device capable of obtaining high output incoherent light by suppressing laser oscillation while maintaining beam quality, a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, a light source for an image display device, and an image display A device can be provided.
本発明において「上に」は、特に断らない限り、上面に直接接触した状態でも良いし、間に他の構成要素が配置されていても良い。「下に」も同様とする。本発明において、「上面に」は、特に断らない限り、上面に直接接触した状態とする。「下面に」も同様とする。 In the present invention, unless otherwise specified, “on” may be in a state of being in direct contact with the upper surface, or other components may be disposed therebetween. The same applies to “under”. In the present invention, “on the upper surface” means a state in direct contact with the upper surface unless otherwise specified. The same applies to “on the bottom surface”.
本発明において、半導体積層体または基板等の「主面」とは、半導体積層体または基板等において最も広い平面、すなわち、いわゆる上面もしくは下面、または表面もしくは裏面をいう。 In the present invention, the “main surface” of a semiconductor laminate or substrate refers to the widest plane in the semiconductor laminate or substrate, that is, a so-called upper surface or lower surface, or front surface or back surface.
また、本発明において、「組成」とは、半導体層等を構成する元素の原子数の量的関係をいう。「組成比」とは、前記半導体層等を構成する特定の元素の原子数と、他の元素の原子数との相対的な割合をいう。例えば、AlxGayIn1−x―yNの組成で表される半導体層において、xの数値を「Al組成比」、yの数値を「Ga組成比」、1−x−yの数値を「In組成比」という。また、本発明において、半導体層の組成または組成比を規定する場合、導電性等を発現させる不純物(ドーパント)は、半導体層を構成する元素として考慮しないものとする。例えば、p型AlGaN層とn型AlGaN層とは、不純物(ドーパント)が異なるが、組成は同一であるものとする。 Further, in the present invention, “composition” refers to a quantitative relationship of the number of atoms of elements constituting a semiconductor layer or the like. “Composition ratio” refers to a relative ratio between the number of atoms of a specific element constituting the semiconductor layer and the like and the number of atoms of another element. For example, in the semiconductor layer represented by the composition of Al x Ga y In 1-xy N, the numerical value of x is “Al composition ratio”, the numerical value of y is “Ga composition ratio”, and the numerical value of 1-xy. Is called “In composition ratio”. In the present invention, when the composition or composition ratio of the semiconductor layer is defined, impurities (dopants) that develop conductivity and the like are not considered as elements constituting the semiconductor layer. For example, a p-type AlGaN layer and an n-type AlGaN layer are different in impurities (dopants) but have the same composition.
以下、本発明の半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法について、例を挙げて詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。なお、以下の図1から図6において、同一部分には、同一符号を付している。また、図面においては、説明の便宜上、各部の構造は適宜簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、実際とは異なる場合がある。また、グラフは、理論計算結果の一例であり、本発明の半導体発光素子における実際の現象は、理論計算と完全に一致しない場合がある。 Hereinafter, the semiconductor light emitting device and the method for manufacturing the semiconductor light emitting device of the present invention will be described in detail with examples. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, in the following FIG. 1 to FIG. In the drawings, for convenience of explanation, the structure of each part may be simplified as appropriate, and the dimensional ratio of each part may be different from the actual one. Further, the graph is an example of the theoretical calculation result, and the actual phenomenon in the semiconductor light emitting device of the present invention may not completely match the theoretical calculation.
(実施形態1)
本実施形態の半導体発光素子は、緑色波長帯で発光する窒化ガリウム(GaN)系のリッジ導波路型素子のスーパールミネッセントダイオード(SLD:Super Luminescent Diode)である。図1に、本実施形態のSLDの一例の構成を示す。図1(a)は、本実施形態のSLDの平面図である。図1(b)は、図1(a)に示すSLDのI−I方向に見た断面図である。図1(c)は、図1(a)に示すSLDにおける活性層を詳細に示す断面図である。図示のとおり、このSLD100は、光導波路115を有する。光導波路115は、n型GaN基板101上に、n型AlGaNクラッド層102(第1クラッド層)、InGaN下側光導波路層103、InGaN/InGaN量子井戸活性層104、InGaN上側光導波路層105、p型AlGaNクラッド層106(第2クラッド層)が前記順序で積層されて形成されている。p型AlGaNクラッド層106は、電流狭窄部を構成する。本実施形態での前記「InGaN/InGaN量子井戸活性層」は、本発明の「活性層」に相当する。
(Embodiment 1)
The semiconductor light emitting device of this embodiment is a super luminescent diode (SLD) that is a gallium nitride (GaN) ridge waveguide device that emits light in the green wavelength band. FIG. 1 shows an exemplary configuration of the SLD of this embodiment. FIG. 1A is a plan view of the SLD of this embodiment. FIG.1 (b) is sectional drawing seen in the II direction of SLD shown to Fig.1 (a). FIG. 1C is a cross-sectional view showing in detail an active layer in the SLD shown in FIG. As illustrated, the
p型AlGaNクラッド層106と、その上に設けられたp型GaNコンタクト層107とはリッジ形状に加工されている。これにより、光導波路が画定される(リッジ導波路115)。このリッジ形状が電流狭窄部として機能する。リッジ部は、水平方向の屈折率導波機構として機能する。リッジ幅は、例えば、2.0μmである。p型GaNコンタクト層107上には、p側電極108が設けられている。n型GaN基板101の下面には、n側電極109が設けられている。このSLD100の上面(表面)は、リッジ導波路115およびp側電極108が設けられている部分を除いて、絶縁膜110で覆われている。なお、図1(a)では、説明の便宜のために、p型AlGaNクラッド層106よりも上の層は省略している。本実施形態での前記「リッジ導波路」は、本発明の「光導波路」に相当する。
The p-type
InGaN/InGaN量子井戸活性層104は、2周期の量子井戸を含む。前記2周期の量子井戸は、2層のInGaN量子井戸層104aと、これらを挟む3層のInGaNバリア層104bとを含む。InGaN量子井戸層104aにおける、その平均層厚は2.5nmであり、その平均インジウム組成は17%(インジウム組成比:0.17)である。InGaNバリア層104bにおける、その平均層厚は10nmであり、その平均インジウム組成は5%(インジウム組成比:0.05)である。
The InGaN / InGaN quantum well
本実施形態のSLDは、量子井戸全体での利得スペクトル幅が大きくなるように、空間的な組成分布を形成するため、インジウムの組成揺らぎが大きくなるような条件を用いてInGaN/InGaN量子井戸活性層104が作製されていることを特徴とする。前述のインジウムの組成揺らぎは、例えば、供給ガスの組成(例えば、V/III比等)、温度条件、圧力条件、成長速度等の半導体結晶成長条件に適宜に変化をつけることで調整することができる。前記組成揺らぎは、発光エネルギー分布を指標として表すことができる。本実施形態のSLDの場合には、前記組成揺らぎは、約100meVである。InGaN/InGaN量子井戸活性層104の利得ピーク波長λgは、およそ450nmである。
The SLD of the present embodiment forms a spatial composition distribution so that the gain spectrum width of the entire quantum well is increased, and therefore the InGaN / InGaN quantum well activity is used under conditions that increase the composition fluctuation of indium. The
本実施形態のSLD100では、リッジ導波路115は、その一端に光出射端面111が設けられている。また、リッジ導波路115は、その他端に後端面112が設けられている。リッジ導波路115の平面形状は、光出射端面111がリッジ導波路115の進行方向(図1(a)における左右方向)と直交する平面から傾斜(斜め端)している。その傾斜の角度は、5°である。後端面112は、垂直端面である。前記両端面を接続するため、リッジ導波路構造115は曲がった形状となっている。曲がり部の形状は、光の導波損失を最小限に抑えるため、曲率半径が3mm程度の緩いカーブとなっている。光出射側端面111には、無反射コート多層膜113が設けられている。後端面112には、反射コート多層膜114が設けられている。SLD100の出射光の波長域における光出射端面111の光反射率は、1%である。SLD100の出射光の波長域における後端面112の光反射率は、95%である。本実施形態での前記「光出射端面」は、本発明の「第1の端面」に相当する。本実施形態での前記「後端面」は、本発明の「第2の端面」に相当する。
In the
本発明の半導体発光素子の製造方法は特に制限されないが、前記本発明の製造方法により製造することが好ましい。また、前記本発明の製造方法において、前記各工程を行う順序は特に制限されず、どのような順序でもよく、逐次でも同時でもよい。以下、本実施形態のSLDの製造方法の一例を、図2A〜図2Dを参照して説明する。 Although the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device of the present invention is not particularly limited, it is preferably manufactured by the manufacturing method of the present invention. In the production method of the present invention, the order in which the steps are performed is not particularly limited, and may be any order, and may be sequential or simultaneous. Hereinafter, an example of a method for manufacturing the SLD of this embodiment will be described with reference to FIGS. 2A to 2D.
まず、図2Aに示すように、有機金属気相成長法(MOVPE法:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)等を用いて、n型GaN基板101上に、n型AlGaNクラッド層102、InGaN下側光導波路層103、InGaN/InGaN量子井戸活性層104、InGaN上側光導波路層105、p型AlGaNクラッド層106およびp型GaNコンタクト層107を、前記順序で積層して、InGaN/GaN量子井戸活性層104を含む光導波路を形成する(光導波路形成工程)。本工程において、InGaN/GaN量子井戸活性層104におけるInGaN量子井戸層104aの平均層厚を2.5nmとし、その平均インジウム組成を17%(インジウム組成比:0.17)とする。InGaN/GaN量子井戸活性層104におけるInGaNバリア層104bの平均層厚を10nmとし、その平均インジウム組成を5%(インジウム組成比:0.05)とする。この際、前述の結晶成長条件の変更により、インジウムの組成揺らぎを大きくする(活性層形成工程)。
First, as shown in FIG. 2A, an n-type
つぎに、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて、図1(a)に示す光導波路形状および2μmの幅に対応したエッチングマスクを形成する。この状態で、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、p型GaNコンタクト層107およびp型AlGaNクラッド層106の途中までエッチングを行う。これにより、図2Bおよび図2Dに示すように、幅2μm程度のリッジ導波路115を形成する(リッジ導波路形成工程)。リッジ幅の値、およびp型クラッド層106のエッチング深さは、特に制限されないが、光導波路の水平横モード特性、電流−光出力特性、電流−電圧特性等に影響するので、要求されるデバイス特性等を考慮して、最適な値を選択する。
Next, an etching mask corresponding to the shape of the optical waveguide shown in FIG. 1A and the width of 2 μm is formed using a normal photolithography process. In this state, the p-type
つぎに、半導体素子全体に、化学気相成長法(CVD法:Chemical Vapor Deposition)等を用いて、図2Cに示すように、酸化シリコン膜等の絶縁膜110を形成する(絶縁膜形成工程)。ついで、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて、p側電極108形成部の絶縁膜110を除去する。この状態で、チタンおよび金を蒸着し、適当な条件で加熱してアロイ処理を行う。これにより、図2Cに示すように、p側電極108を形成する。また、n型GaN基板101の裏面(図2Cにおいて、下側の面)にもチタン及び金を蒸着し、適当な条件で加熱してアロイ処理を行う。これにより、n側電極109を形成する。(電極形成工程)。
Next, as shown in FIG. 2C, an insulating
さらに、劈開によりリッジ導波路115の両端に、それぞれ光出射端面111および後端面112を露出させる。この状態で、スパッタリング法等を用いて、図2Dに示すように、酸化チタン膜及び酸化アルミ膜からなる無反射コート多層膜113(光反射率:1%)を光出射端面111に形成する(光出射端面形成工程)。また、スパッタリング法等を用いて、図2Dに示すように、酸化チタン膜及び酸化アルミ膜からなる高反射コート多層膜114(光反射率:95%)を後端面に形成する(後端面形成工程)。また、光出射端面111の傾斜角度は5°斜めになっている。このため、光出射端面111での実効的な光反射率は、光出射端面が垂直端面である場合の光反射率と比較して、約1/100となっている(実効的な光反射率:0.01%)。本実施形態では、半導体素子の光導波路長を、1.0mmとしている。なお、前記光導波路長は、特に制限されず、所望の特性によって定められるものである。このようにして、本実施形態のSLDを製造可能である。ただし、本実施形態のSLDを製造する方法は、この例に限定されない。本実施形態での前記「光出射端面形成工程」は、本発明の「第1の端面形成工程」に相当する。本実施形態での前記「後端面形成工程」は、本発明の「第2の端面形成工程」に相当する。
Further, the light emitting
つぎに、本発明によって得られる作用効果について、比較となる窒化物半導体発光素子との対比により図を用いて説明する。なお、本発明は、以下の記載によってなんら限定ないし制限されない。 Next, the operational effects obtained by the present invention will be described with reference to the drawings in comparison with a comparative nitride semiconductor light emitting device. The present invention is not limited or limited by the following description.
図3のグラフに、シミュレーションにより得られた、実施形態1に示した本発明のSLDおよび比較となる窒化物半導体発光素子(比較対象1)の利得スペクトルを示す。比較対象1は、活性層の結晶成長条件が異なること以外は、本発明のSLDと同様の構成を有する窒化物半導体発光素子である。前記活性層の組成揺らぎの指標は、およそ10meVである。同図において、横軸は利得スペクトルであり、単位は(nm)である。縦軸は、利得であり、単位は任意単位(a.u.)である。同図中の実線のグラフは、本発明のSLDを示す。同図中の破線のグラフは、比較対象1を示す。図示のとおり、本発明のSLDおよび比較対象1において、利得ピーク値は、ほぼ同じ値である。この時の動作電流値は、比較対象1の方が小さくなっている。このスペクトルにおいてピーク利得値が、ミラー損失及び光導波路の光損失を上回ると、発振動作に移行することになる。活性層の組成揺らぎが小さい比較対象1の方が、本発明のSLDと比較して、少ない電流値で高いピーク利得が得られる。このため、比較対象1における活性層は、発振に寄与する極めて狭い波長範囲の利得が高ければ十分である半導体レーザの活性層として用いる場合には発振閾値を小さくできる。しかしながら、比較対象1における活性層は、電流に対するピーク利得増加の割合(dg/dJ)が大きい。このため、発振しやすく、発振を抑制することが困難である。特に、可視の青〜緑色帯波長の素子に用いるAlGaInN系活性層の場合、GaAs系またはInP系の赤外波長帯の活性層と比較して、正孔の状態密度が極めて大きい。このため、前記dg/dJが大きくなりやすく、発振動作への移行が更に懸念される。これに対し、本発明のSLDにおける活性層は、電流に対するピーク利得増加の割合(dg/dJ)が小さい。このため、本発明のSLDでは、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を得ることができる。また、広い波長範囲に渡って高い利得を有する。このため、全波長範囲の発光が寄与することでSL光出力を高めることができる。
The graph of FIG. 3 shows the gain spectrum of the SLD of the present invention shown in
前述の特許文献2に記載のSLDのように、高出力を得ることを目的としているSLDにおいて、更なる出力向上を考える際に、電流に対するピーク利得増加の割合が小さくなる利得スペクトルの幅広化は、出力低下に繋がる可能性がある。これにより、高出力化の効果を抑制してしまう可能性がある。このため、前述の特許文献2に記載のSLDに、組成揺らぎ等による利得スペクトルの広幅化を適用することは好ましくないと考えられる。一方、本発明の半導体発光素子では、前述のとおり、利得スペクトル幅を広げることにより、電流に対するピーク利得増加の割合が小さくなっている。なお、本発明の半導体発光素子では、前述のとおり、広い波長範囲に渡って高い利得を有するため、SL光出力を高めることができる。
In the SLD aiming at obtaining a high output, such as the SLD described in
図4のグラフに、本発明のSLD、比較対象1および比較対象2のSLDにおける、注入電流密度とSL光出力との関係を示す。比較対象2は、後端面を低反射にしている以外は、本発明のSLDと同様の構成を有する窒化物半導体発光素子である。同図において、横軸は注入電流密度であり、単位は任意単位(a.u.)である。縦軸は、SL光出力であり、単位は任意単位(a.u.)である。同図中の実線のグラフは、本発明のSLDを示す。同図中の間隔の広い破線のグラフは、比較対象1を示す。同図中の間隔の狭い破線のグラフは、比較対象2を示す。図示のとおり、比較対象1では、本発明のSLDよりも低い電流値で光出力が立ち上がっている。ここで、比較対象1では、光出力が増加し始める電流値と発振に至る電流値とが非常に近い。このため、現実には動作条件の僅かな変化によって容易に発振に移行してしまう。この結果、高いSL光出力を得ることができない。一方、本発明のSLDでは、比較対象1と比較して、光出力が立ち上がるのにより大きい電流値が必要である。しかしながら、光出力が増加し始める電流値と発振に至る電流値とが離れている。このため、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を得ることができる。この結果、本発明のSLDは、比較対象1の窒化物半導体発光素子と比較して、5倍以上のSL光出力を得ることができる。また、ここで、後端面も光出射端面と同様に反射率を低くした比較対象2では、両端面ともに反射率が低いため、発振に至る可能性は低い。しかしながら、低いSL光出力しか得られないことが分かる。したがって、後端面を反射面としながら、利得スペクトル幅を広くすることによって発振を抑制することが重要であることが分かる。
The graph of FIG. 4 shows the relationship between the injection current density and the SL light output in the SLD of the present invention, the SLD of the
ここで、ディスプレイ用光源としては、色再現性を確保するために、ある程度単色性を保つ必要がある。このため、発光スペクトル幅が広すぎることは好ましくない。例えば、RGB3原色を用いるディスプレイの場合、色再現性範囲を確保するには、各波長の波長ピーク幅は、例えば、およそ20nm以下である。SLDにおいて、利得スペクトル幅を広くし過ぎると、SL光の発光スペクトル幅が広くなり過ぎてしまう。したがって、最適な発光波長幅が得られ、かつ、本発明の効果も得られるような利得スペクトル幅の範囲について検討する。 Here, as a light source for display, in order to ensure color reproducibility, it is necessary to maintain a certain degree of monochromaticity. For this reason, it is not preferable that the emission spectrum width is too wide. For example, in the case of a display using RGB three primary colors, in order to ensure the color reproducibility range, the wavelength peak width of each wavelength is, for example, about 20 nm or less. In SLD, if the gain spectrum width is too wide, the emission spectrum width of SL light becomes too wide. Therefore, the range of the gain spectrum width in which the optimum emission wavelength width can be obtained and the effects of the present invention can be obtained will be examined.
本発明のSLDのように、組成揺らぎにより活性層の利得スペクトル幅を広げる場合、発光波長幅は、半導体素子の光導波路長や端面光反射率等によって影響される。まず、光出射端面は、斜め端の角度が素子特性等に支障がない範囲の値(例えば、5°)で、更に反射率1%の無反射コート多層膜を形成した面を考えると、実効的な反射率は、およそ0.01%となる。一方、後端面は、反射率が0に近い場合と比較して、図5のグラフに示すように、光反射率20%で約10倍、光反射率90%で約50倍の出力改善が見込める。同図において、横軸は後端面の光反射率である。縦軸は、発光強度であり、単位は反射率0の場合を1としている。したがって、本発明では、後端面の光反射率は20%以上であり、90%以上であることが好ましい。本発明において、比較対象1の窒化物半導体発光素子に対して、十分な発振抑制効果を得るためには、組成揺らぎは、30meV以上であることが好ましい。また、後端面の光反射率が90%以上である場合には、組成揺らぎは、約50meV以上であることが好ましい。これらにより、dg/dJを小さくし、発振状態への移行を抑制することができる。一方、発光波長幅に関しては、例えば、本実施例の構造では、組成揺らぎと同程度〜1.5倍程度になることが分かっている。この場合、青色〜緑色の波長帯で発光波長幅を20nm以下にするには、組成揺らぎは、100meV以下であることが好ましい。すなわち、利得スペクトル幅を組成揺らぎで表現した場合、組成揺らぎは、30meV〜100meVの範囲であることが好ましい。前記組成揺らぎは、例えば、実際のデバイス特性または実験値に基づいて設計される。本発明者等が検討した結果では、強励起条件におけるフォトルミネッセンススペクトルにおいて、半値全幅が、100meV〜200meVの範囲の場合に、良好な結果が得られた。 When the gain spectrum width of the active layer is widened by composition fluctuation as in the SLD of the present invention, the emission wavelength width is affected by the optical waveguide length of the semiconductor element, the end face light reflectivity, and the like. First, the light emitting end face is a value in which the angle of the oblique end is within a range where the element characteristics and the like are not affected (for example, 5 °), and a non-reflective coated multilayer film having a reflectance of 1% is formed. The typical reflectance is about 0.01%. On the other hand, as shown in the graph of FIG. 5, the rear end face has an output improvement of about 10 times when the light reflectance is 20% and about 50 times when the light reflectance is 90%. I can expect. In the figure, the horizontal axis represents the light reflectance of the rear end face. The vertical axis represents the emission intensity, and the unit is 1 when the reflectance is 0. Therefore, in the present invention, the light reflectivity of the rear end face is 20% or more, and preferably 90% or more. In the present invention, the composition fluctuation is preferably 30 meV or more in order to obtain a sufficient oscillation suppressing effect with respect to the nitride semiconductor light emitting device of Comparative Example 1. Further, when the light reflectivity of the rear end face is 90% or more, the composition fluctuation is preferably about 50 meV or more. As a result, dg / dJ can be reduced and the transition to the oscillation state can be suppressed. On the other hand, regarding the emission wavelength width, for example, in the structure of this example, it is known that the emission wavelength width is about the same as the composition fluctuation to about 1.5 times. In this case, the composition fluctuation is preferably 100 meV or less in order to make the emission wavelength width 20 nm or less in the blue to green wavelength band. That is, when the gain spectrum width is expressed by composition fluctuation, the composition fluctuation is preferably in the range of 30 meV to 100 meV. The composition fluctuation is designed based on, for example, actual device characteristics or experimental values. As a result of the study by the present inventors, a good result was obtained when the full width at half maximum was in the range of 100 meV to 200 meV in the photoluminescence spectrum under strong excitation conditions.
図6に、本発明のSLDにおける発光スペクトルを計算した結果を示す。同図において、横軸は発光スペクトルであり、単位は(nm)である。縦軸は、発光強度であり、単位は任意単位(a.u.)である。同図中の実線のグラフは、組成揺らぎが100meVである本発明のSLDを示す。同図中の破線のグラフは、組成揺らぎが50meVである本発明のSLDを示す。図示のとおり、組成揺らぎが100meVである本発明のSLDにおける波長幅は、19nmである。組成揺らぎが50meVである本発明のSLDにおける波長幅は、9nmである。本発明のSLDはいずれも、ディスプレイ用光源としての単色性の要件を満たす波長特性を有するSLDと言える。なお、SLDにおいては、共振効果によるリップルと呼ばれるスペクトルの振動が発生する場合がある。ただし、目に感じる波長の分解能は広いため、ディスプレイ等の用途では、細かい波長差によるリップルの発生は、実質的に問題とならない。また、本発明の半導体発光素子の用途は、特に制限されない。 FIG. 6 shows the calculation result of the emission spectrum in the SLD of the present invention. In the figure, the horizontal axis is the emission spectrum, and the unit is (nm). The vertical axis represents the emission intensity, and the unit is an arbitrary unit (au). The solid line graph in the figure shows the SLD of the present invention having a composition fluctuation of 100 meV. The broken line graph in the figure shows the SLD of the present invention having a composition fluctuation of 50 meV. As shown in the figure, the wavelength width in the SLD of the present invention having a composition fluctuation of 100 meV is 19 nm. The wavelength width in the SLD of the present invention having a composition fluctuation of 50 meV is 9 nm. Any of the SLDs of the present invention can be said to be an SLD having a wavelength characteristic that satisfies the requirement of monochromaticity as a light source for display. In SLD, there is a case where vibration of a spectrum called ripple due to a resonance effect occurs. However, since the resolution of the wavelength perceived by the eye is wide, the occurrence of ripple due to a small wavelength difference is not a problem in applications such as displays. Moreover, the application of the semiconductor light emitting device of the present invention is not particularly limited.
前述の特許文献1に記載のSLDは、所定以上のスペクトル半値幅を有する広い光スペクトル発光特性を提示することを目的としている。このため、前述の特許文献1に記載のSLDにおいて、前述のように両端面の光反射率を制御する(発光スペクトルが狭小化する)ことは、光スペクトルを広くするという特許文献1に記載のSLDの目的と背反する。このため、前述の特許文献1のSLDに、前述の両端面の光反射率の制御を適用することは好ましくないと考えられる。一方、本発明の半導体発光素子は、前述のとおり、利得スペクトル幅を広げることにより、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を得ることができる。また、本発明の半導体発光素子は、上記のように、例えば、ディスプレイ用光源としての単色性の要件を満たすために、発光波長幅は、ある程度狭いことが好ましい(例えば、10〜20nm)。ここで、前述の光出射端面を低反射とし、前述の後端面を高反射とすることで、発光スペクトルをある程度狭くすることができる。したがって、本発明では、前述のように両端面の光反射率を制御することが好ましい。
The SLD described in the above-mentioned
以上の説明では、前記活性層の利得スペクトル幅を広げる方法として、結晶成長条件の変更によりInGaN活性層における組成揺らぎを制御する方法を例にとり説明したが、本発明は、この例に限定されない。利得スペクトルの鋭いピーク特性を緩和し、かつ、ピーク付近で平坦化される方法であれば、利得スペクトル全体としての発光強度を維持したまま、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を得ることができるため、より好ましい。 In the above description, the method of controlling the composition fluctuation in the InGaN active layer by changing the crystal growth condition is described as an example of the method for expanding the gain spectrum width of the active layer. However, the present invention is not limited to this example. With a method that relaxes the sharp peak characteristics of the gain spectrum and is flattened near the peak, incoherent light can be obtained by suppressing laser oscillation while maintaining the emission intensity of the entire gain spectrum. Since it can do, it is more preferable.
この利得スペクトル幅をピーク付近で平坦にする方法としては、例えば、厚みまたは組成の異なる複数の量子井戸層を用いる方法がある。例えば、青または緑色のInGaN二重量子井戸(DQW)において、各量子井戸層の遷移波長に波長差を設ける場合、先に述べた発光波長幅の制限から、10〜20nmの範囲の波長差を設けることが好ましい。各量子井戸層の厚み変化により量子準位を変化させる場合には、各量子井戸層において、0.5〜1.5nmの範囲の厚みの差が、上記波長差(10〜20nm)に対応する。このため、例えば、2nmおよび3nmの厚みの前記DQWを用いることが好ましい。また、各量子井戸層のインジウム組成を変化させる場合は、各量子井戸層において、0.01〜0.03の範囲のIn組成の変化量が、上記波長差(10〜20nm)に対応する。このため、例えば、青色帯であれば、In組成0.2および0.22の前記DQWを用いることができる。 As a method for flattening the gain spectrum width near the peak, for example, there is a method using a plurality of quantum well layers having different thicknesses or compositions. For example, in a blue or green InGaN double quantum well (DQW), when providing a wavelength difference in the transition wavelength of each quantum well layer, the wavelength difference in the range of 10 to 20 nm is set due to the limitation of the emission wavelength width described above. It is preferable to provide it. When the quantum level is changed by changing the thickness of each quantum well layer, the difference in thickness in the range of 0.5 to 1.5 nm corresponds to the wavelength difference (10 to 20 nm) in each quantum well layer. . For this reason, it is preferable to use the DQW having a thickness of 2 nm and 3 nm, for example. When the indium composition of each quantum well layer is changed, the amount of change in the In composition in the range of 0.01 to 0.03 corresponds to the wavelength difference (10 to 20 nm) in each quantum well layer. Therefore, for example, in the case of a blue band, the DQW having In compositions of 0.2 and 0.22 can be used.
また、青色または緑色のInGaN量子井戸層では、基板のオフ角が異なる場合、同じ結晶成長条件で量子井戸層を作製しても、局所的にインジウム組成が変化することが知られている(例えば、特開2009−49221号公報)。したがって、基板のオフ角の分布を、光導波路の存在する面内に設けて結晶成長を行うことで、利得スペクトル幅を広げることができる。本発明者等が検討した結果、青色〜緑色の波長帯では、オフ角差が0.1°の場合に、概ね5〜10nm程度の波長差が得られることが分かっている。なお、波長差は、結晶成長条件等によっても異なるため、上記記載は、本発明を制限ないし限定するものではない。所望の利得スペクトル幅を得るためには、0.1°〜0.4°のオフ角分布を有する基板を用いることが好ましい。この基板を用いる場合は、例えば、図2Aに示す光導波路形成工程において、適切なアスペクト比で段差加工されたGaN基板を用いることにより、前述のオフ角分布を設定可能である。この結果、所望の利得スペクトル幅を得ることが可能である。前記段差加工されたGaN基板は、例えば、以下のようにして作製する。すなわち、まず、n型GaN基板上に、通常のフォトリソグラフィー加工を用いて、幅10μm、ピッチ20μmのストライプ状のエッチングマスクを形成する。このマスクを用いて、例えば、塩素系ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、深さ30nmまでエッチングを行う。このエッチングにより、幅10μmの浅いメサストライプが形成される。このメサストライプは、マスクが配置された、表面がより高い第一の部分と、エッチングにより表面がより低い第二の部分とで構成された、凸型のメサ構造を有する。このようにして、前記段差加工されたGaN基板を作製可能である。つぎに、エッチングマスクを除去した後、このn型GaN基板上にn型AlGaNバッファ層をMOVPE法などにより積層する。前記n型AlGaNバッファ層を約0.5μm積層することにより、段差部が斜面状に埋め込まれてオフ角が連続的に変化するような基板が形成される。この場合、平坦部中央付近では約0.2°、斜面部では最大約0.5°まで徐々に変化するような、オフ角分布を有する下地基板が形成される。ここで、n型GaN基板の表面は、c面から約0.2°傾斜したものを用いている。このようなオフ角分布を有する基板上に成長されたInGaN量子井戸層等では、成長条件や波長帯にもよるが、オフ角の小さい部分よりもオフ角の大きい部分の方が、インジウム組成が小さくなり、短波長化する。このような基板を用いて、基板に作製した段差ストライプに対して交差するように光導波路を形成することにより、利得スペクトル幅を広げた半導体発光素子を作製することができる。なお、前記段差加工されたGaN基板の作製方法、または段差形状等は、この例には限定されない。また、他の方法を用いてオフ角分布を有する基板を作製しても構わない。 In addition, in the case of blue or green InGaN quantum well layers, it is known that the indium composition changes locally even if the quantum well layers are produced under the same crystal growth conditions when the off-angle of the substrate is different (for example, JP 2009-49221 A). Therefore, the gain spectrum width can be widened by performing the crystal growth by providing the off-angle distribution of the substrate in the plane where the optical waveguide exists. As a result of studies by the present inventors, it has been found that in the blue to green wavelength band, a wavelength difference of about 5 to 10 nm is obtained when the off-angle difference is 0.1 °. Since the wavelength difference varies depending on crystal growth conditions and the like, the above description does not limit or limit the present invention. In order to obtain a desired gain spectrum width, it is preferable to use a substrate having an off-angle distribution of 0.1 ° to 0.4 °. In the case of using this substrate, for example, in the optical waveguide forming process shown in FIG. 2A, the above-mentioned off-angle distribution can be set by using a GaN substrate processed with a step with an appropriate aspect ratio. As a result, a desired gain spectrum width can be obtained. The step-processed GaN substrate is manufactured as follows, for example. That is, first, a striped etching mask having a width of 10 μm and a pitch of 20 μm is formed on an n-type GaN substrate by using a normal photolithography process. Using this mask, for example, etching is performed to a depth of 30 nm by performing dry etching using a chlorine-based gas. By this etching, a shallow mesa stripe having a width of 10 μm is formed. This mesa stripe has a convex mesa structure composed of a first portion having a higher surface on which a mask is disposed and a second portion having a lower surface by etching. In this way, the step-processed GaN substrate can be produced. Next, after removing the etching mask, an n-type AlGaN buffer layer is laminated on the n-type GaN substrate by the MOVPE method or the like. By laminating the n-type AlGaN buffer layer by about 0.5 μm, a substrate in which the stepped portion is embedded in a slope shape and the off angle continuously changes is formed. In this case, a base substrate having an off-angle distribution that gradually changes to approximately 0.2 ° near the center of the flat portion and gradually changes to approximately 0.5 ° at the slope portion is formed. Here, the surface of the n-type GaN substrate is inclined by about 0.2 ° from the c-plane. In an InGaN quantum well layer and the like grown on a substrate having such an off-angle distribution, depending on the growth conditions and wavelength band, the portion with a large off angle has a greater indium composition than the portion with a small off angle. Smaller and shorter wavelength. By using such a substrate and forming an optical waveguide so as to intersect with a stepped stripe formed on the substrate, a semiconductor light emitting device having a wide gain spectrum width can be manufactured. The method for manufacturing the step-processed GaN substrate or the step shape is not limited to this example. Moreover, you may produce the board | substrate which has off-angle distribution using another method.
本発明では、前記活性層が、利得発生領域を有し、前記利得発生領域内で発生する利得波長が、不均一であるようにできれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、歪InGaN量子井戸層を極性面基板上に成長させると、内部電界効果により利得スペクトル幅を広げることが可能である。この場合に、例えば、量子井戸層の厚みを厚くしたり、歪の影響を大きくするために、逆歪のAlGaNバリア層を用いたりすることで、前記内部電界効果を積極的に用いることによっても、単一のスペクトルを広幅化することが可能である。通常の半導体レーザに用いる活性層と比較して、利得スペクトル幅を広げる工夫を施すことによって、ピーク利得のdg/dJを下げながら、スペクトル全体での発光強度を維持することができる。レーザ発振への移行を抑制すると共に、SLD素子の特性も向上させることができる。 In the present invention, any method may be used as long as the active layer has a gain generation region and the gain wavelength generated in the gain generation region can be non-uniform. For example, when a strained InGaN quantum well layer is grown on a polar plane substrate, the gain spectrum width can be widened by the internal electric field effect. In this case, for example, in order to increase the thickness of the quantum well layer or to increase the influence of the strain, by using the reverse strain AlGaN barrier layer, the internal electric field effect can be used positively. It is possible to widen a single spectrum. Compared with an active layer used in a normal semiconductor laser, the light emission intensity in the entire spectrum can be maintained while lowering the peak gain dg / dJ by devising to widen the gain spectrum width. It is possible to suppress the shift to laser oscillation and improve the characteristics of the SLD element.
また、実施形態および後述する実施例において、光導波路長が1.0mm、後端面の光反射率が95%、光導波路幅が2μmの場合を例にとり説明した。ただし、本発明は、この例に限定されない。本発明の半導体発光素子では、前記活性層の利得に応じて、適切な有効導波路長(利得長)を設けることが、高出力化設計上重要である。すなわち、利得が高くなるほど有効導波路長を長くする効果も高くなる。一方で、発振条件にも近くなるため、前記活性層に応じた設計が必要である。上記の実施例のようなInGaN系量子井戸活性層では、前記後端面の光反射率が50%以上であれば、前記光導波路長が約0.5mm以上で概ね十分な光出力が得られると見積もられる。また、前記後端面の光反射率は、100%に近いほど望ましいが、前述のように20%以上で十分な効果が得られると見積もられる。 In the embodiment and the examples described later, the case where the optical waveguide length is 1.0 mm, the light reflectivity of the rear end face is 95%, and the optical waveguide width is 2 μm has been described as an example. However, the present invention is not limited to this example. In the semiconductor light emitting device of the present invention, it is important for high output design to provide an appropriate effective waveguide length (gain length) according to the gain of the active layer. That is, as the gain increases, the effect of increasing the effective waveguide length increases. On the other hand, since it is close to the oscillation condition, a design corresponding to the active layer is required. In the InGaN-based quantum well active layer as in the above embodiment, if the optical reflectivity of the rear end face is 50% or more, the optical waveguide length is about 0.5 mm or more, and almost sufficient light output is obtained. Estimated. Further, the light reflectivity of the rear end face is preferably closer to 100%, but it is estimated that a sufficient effect can be obtained at 20% or more as described above.
また、実施形態および後述する実施例において、光導波路幅(リッジ導波路幅)は、2μmとしている。このように設定しているのは、ミラースキャンによるプロジェクション型ディスプレイ用光源として用いる場合には、光学的にシングルモードビームを発する素子が望ましいからである。ただし、本発明は、この例に限定されない。例えば、高出力化を優先する場合、またはビームのモード特性が限定されない場合には、より広い幅の光導波路、またはテーパ型の光導波路を用いることも可能である。 In the embodiment and the examples described later, the optical waveguide width (ridge waveguide width) is 2 μm. The reason for this setting is that an element that optically emits a single mode beam is desirable when used as a light source for a projection display by mirror scanning. However, the present invention is not limited to this example. For example, when priority is given to higher output, or when the mode characteristics of the beam are not limited, it is possible to use a wider optical waveguide or a tapered optical waveguide.
また、実施形態および後述する実施例では、斜め端である光出射端面の角度を5°として説明した。ただし、本発明は、この例に限定されない。本発明の半導体発光素子では、前述のとおり、活性層の利得スペクトル幅を広げることにより、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を高出力に得ることができる。このため、例えば、前述の特許文献2に記載のSLDのように、斜め端の角度を7°以上とする必要がない(例えば、実施形態および後述する実施例では、斜め端の角度は5°である)。このように、レーザ発振を抑制するために、大きな斜め端角度を設定する必要がないため、斜め端角度が大きい場合に発生し得る、ビーム形状が左右非対称となる等のビーム品質の低下を抑制して、ビーム品質を維持することができる。なお、斜め端の角度を小さくして、前述のビーム品質を維持するには、光出射端面への無反射コートにより光反射率を、極めて低く制御する必要がある。しかしながら、特殊な膜厚制御を用いない一般的なコーティング膜の作製精度では、波長制御性も加味すると安定して得られる光反射率は、例えば、0.5%程度が限界である。このため、本発明のように、活性層の利得スペクトル幅を広げることなしに、SL光出力に対応した所望の波長範囲で、安定的に発振を抑制するのに十分低い光反射率(例えば、0.001%以下)を実現するためには、少なくとも斜め端を用い、例えば、7°以上の角度としなければならない。これよりも浅い角度で、十分低い光反射率を実現するのは、現実的に困難である。したがって、これよりも浅い角度の場合には、容易に発振動作に移行してしまう懸念がある。例えば、前述の比較対象1(斜め端の角度5°)では、容易に発振動作に移行してしまう。例えば、ビーム品質への影響が小さいと考えられる、5°斜め端に無反射コートを施した場合として、約0.005%程度の光反射率(実効的な光反射率)が現実的な範囲であると考えられる。本発明の半導体発光素子は、このような現実的な範囲内で、ビーム品質を維持しながら、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を高出力に得ることができる。この結果、本発明の半導体発光素子は、例えば、ビーム品質を維持しながらスペックルを低減できる、低コストで小型なディスプレイ用光源として有効である。なお、本発明は、この例に限定されない。
Further, in the embodiment and the examples to be described later, the angle of the light emitting end surface which is an oblique end is described as 5 °. However, the present invention is not limited to this example. In the semiconductor light emitting device of the present invention, as described above, by increasing the gain spectrum width of the active layer, laser oscillation can be suppressed and incoherent light can be obtained with high output. For this reason, for example, it is not necessary to set the angle of the oblique end to 7 ° or more unlike the SLD described in
また、光出射端面の斜め端の角度に関しては、ビーム特性または実装容易性と、所望の実効的な光反射率の値とを考慮して設定することが望ましい。活性層の利得特性または屈折率等によって、その最適値は異なる。一方、2°未満の角度になると、斜め端による光反射率低減の効果は小さくなる。このため、本発明による発振を抑制する効果も小さくなる。ただし、精度の高い無反射コートが可能である、または光反射膜の他に発振抑制手段を設けるような場合には、この限りでない。前記光出射端面は、例えば、垂直端面であっても構わない。一方、ビーム品質の観点では、実施形態および後述する実施例で示した構成であっても、10°以下の角度であると、ビーム形状の左右非対称の問題が抑制できる。また、ビームの出射方向の観点では、実施形態および実施例で用いたGaN系材料では、SL光は、光出射端面の角度の約2.2倍の角度方向に出射する。すなわち、角度5°の場合には、約11°の方向に出射することとなる。光学系に実装する場合には、この角度の分を傾けて実装することとなる。この点を考慮すると、ビーム品質の観点では、光出射端面の角度は、7°未満とすることが望ましい。以上より、本発明では、光出射端面の斜め端角度は、例えば、2°以上7°未満の範囲である。この場合、特にSL光を有効に得られる。 Further, the angle of the oblique end of the light emitting end face is preferably set in consideration of beam characteristics or ease of mounting and a desired effective light reflectance value. The optimum value varies depending on the gain characteristic or refractive index of the active layer. On the other hand, when the angle is less than 2 °, the effect of reducing the light reflectance by the oblique end becomes small. For this reason, the effect of suppressing oscillation according to the present invention is also reduced. However, this is not the case when a highly accurate non-reflective coating is possible or when an oscillation suppressing means is provided in addition to the light reflecting film. The light emitting end face may be, for example, a vertical end face. On the other hand, from the viewpoint of beam quality, even in the configurations shown in the embodiments and the examples described later, if the angle is 10 ° or less, the problem of left-right asymmetry of the beam shape can be suppressed. Further, from the viewpoint of the beam emission direction, in the GaN-based materials used in the embodiments and examples, SL light is emitted in an angle direction that is about 2.2 times the angle of the light emission end face. That is, when the angle is 5 °, the light is emitted in the direction of about 11 °. When mounting on an optical system, the mounting is performed by inclining this angle. Considering this point, from the viewpoint of beam quality, the angle of the light exit end face is preferably less than 7 °. As described above, in the present invention, the oblique end angle of the light emitting end face is, for example, in the range of 2 ° or more and less than 7 °. In this case, particularly SL light can be obtained effectively.
以上、本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明は、これら実施形態に具体的に示した構成、方法に限定されるものではなく、発明の趣旨に沿うものであれば種々のバリエーションが考えられる。例えば、上記実施形態では、InGaN量子井戸を活性層とする窒化物系青色半導体レーザ(SLD)の例を採用している。ただし、本発明は、この例に限定されない。AlGaInP系の赤色半導体発光素子、または窒化物系緑色半導体発光素子等のディスプレイ用の他の可視光源にも適用が可能である。ただし、ディスプレイ用途では、RGBのうち最も視感度の高い緑色光源において、スペックルを低減することが重要である。このため、この波長帯の発光が可能な窒化物系半導体に本発明を適用する意義は大きい。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the configurations and methods specifically shown in these embodiments, and various variations are conceivable as long as they are within the spirit of the invention. For example, in the above embodiment, an example of a nitride blue semiconductor laser (SLD) using an InGaN quantum well as an active layer is adopted. However, the present invention is not limited to this example. The present invention can also be applied to other visible light sources for displays such as AlGaInP red semiconductor light emitting elements or nitride green semiconductor light emitting elements. However, in display applications, it is important to reduce speckle in a green light source having the highest visibility among RGB. For this reason, the significance of applying the present invention to a nitride semiconductor capable of emitting light in this wavelength band is great.
つぎに、本発明によって得られる作用効果について、比較例との対比により説明する。なお、本発明は、下記の実施例および比較例によってなんら限定ないし制限されない。 Next, the operational effects obtained by the present invention will be described by comparison with a comparative example. The present invention is not limited or restricted by the following examples and comparative examples.
[実施例1]
図1に示すSLD100を作製した。すなわち、前記光導波路形成工程、前記リッジ導波路形成工程、前記絶縁膜形成工程、前記電極形成工程、前記光出射端面形成工程、および前記後端面形成工程を行い、本実施例のSLD100を作製した。このSLD100における活性層の組成揺らぎの指標は、100meVであった。光出射端面111の光反射率は、1%であった。後端面112の光反射率は、95%であった。光出射端面111の斜め角度は、5°であった。光導波路長は、1.0mmであった。本実施例のSLDは、前述のシミュレーションにおける「組成揺らぎが100meVである本発明のSLD」に相当する。
[Example 1]
The
[実施例2]
活性層の組成揺らぎの指標が、50meVとなるようにして活性層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、本実施例のSLDを作製した。本実施例のSLDは、前述のシミュレーションにおける「組成揺らぎが50meVである本発明のSLD」に相当する。
[Example 2]
An SLD of this example was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the active layer was formed so that the composition fluctuation index of the active layer was 50 meV. The SLD in this example corresponds to the “SLD of the present invention in which the composition fluctuation is 50 meV” in the above-described simulation.
[比較例1]
活性層の結晶成長条件が異なること以外は、実施例1と同様にして、本比較例の窒化物半導体発光素子を作製した。前記活性層の組成揺らぎの指標は、およそ10meVであった。本比較例の窒化物半導体発光素子は、前述のシミュレーションにおける「比較対象1」に相当する。
[Comparative Example 1]
A nitride semiconductor light emitting device of this comparative example was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the crystal growth conditions of the active layer were different. The index of composition fluctuation of the active layer was about 10 meV. The nitride semiconductor light emitting device of this comparative example corresponds to “
[比較例2]
後端面に反射コート多層膜を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、本比較例の窒化物半導体発光素子を作製した。本比較例の窒化物半導体発光素子は、前述のシミュレーションにおける「比較対象2」に相当する。
[Comparative Example 2]
A nitride semiconductor light emitting device of this comparative example was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the reflective coat multilayer film was not formed on the rear end face. The nitride semiconductor light emitting device of this comparative example corresponds to “
実施例1および比較例1の利得スペクトルを測定した。この測定結果は、図3のグラフに示した理論計算で得られた結果と良い一致を示した。 The gain spectra of Example 1 and Comparative Example 1 were measured. This measurement result was in good agreement with the result obtained by the theoretical calculation shown in the graph of FIG.
実施例1、比較例1および比較例2における、注入電流密度によるSL光出力を測定した。この測定結果は、図4のグラフに示した理論計算で得られた結果と良い一致を示した。 In Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the SL light output according to the injection current density was measured. This measurement result was in good agreement with the result obtained by the theoretical calculation shown in the graph of FIG.
実施例1および実施例2における発光スペクトルを測定した。この測定結果は、図6に示した理論計算で得られた結果と良い一致を示した。 The emission spectra in Example 1 and Example 2 were measured. This measurement result was in good agreement with the result obtained by the theoretical calculation shown in FIG.
本発明の半導体発光素子は、ビーム品質を維持しながら、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を高出力に得ることができる。したがって、本発明の半導体発光素子は、例えば、特に光源単体でスペックルを低減可能な、ディスプレイ用途に適したビーム特性及び発光波長幅を有する半導体発光素子として用いることができる。また、本発明の半導体発光素子は、例えば、ディスプレイ(画像表示装置)全般の光源に用いる可視光半導体発光素子として使用可能である。本発明の半導体発光素子は、可視光波長帯(例えば、400〜750nm)で発光することが好ましく、青色〜赤色の可視光波長帯(例えば、430〜750nm)で発光することがより好ましく、青色〜緑色の可視光波長帯(例えば、430〜570nm)で発光することが特に好ましい。前述のとおり、本発明の画像表示装置用光源は、本発明の半導体発光素子を含むことを特徴とし、本発明の画像表示装置は、前記本発明の画像表示装置用光源を含むことを特徴とする。前記本発明の画像表示装置としては、例えば、レーザプロジェクタ(レーザディスプレイ)が好ましい。本発明のレーザプロジェクタ(レーザディスプレイ)によれば、例えば、色再現性の飛躍的な向上、省エネ・低コストで大画面・高精細化、光学系の超小型化等の効果を得ることも可能である。本発明のレーザプロジェクタ(レーザディスプレイ)は、具体的には、例えば、モバイルプロジェクタ、次世代リアプロジェクションTV(rear projection TV)、デジタルシネマ、網膜走査ディスプレイ(RSD:Retinal Scanning Display)、ヘッドアップディスプレイ(HUD:Head Up Display)、または携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコン等への組込型プロジェクタ(embedded projector)等があげられ、幅広い市場に対する応用が可能である。また、本発明の半導体発光素子は、画像表示装置に限定されず、例えば、光干渉断層計(OCT:Optical Coherence Tomography)、光ファイバジャイロ、光ファイバ破断点検出等の製品用の発光素子としても使用可能である。したがって、本発明の半導体発光素子は、例えば医療・バイオ分野、各種センシング分野等、幅広い分野への応用が可能である。 The semiconductor light emitting device of the present invention can obtain incoherent light with high output by suppressing laser oscillation while maintaining beam quality. Therefore, the semiconductor light-emitting device of the present invention can be used as a semiconductor light-emitting device having beam characteristics and emission wavelength width suitable for display applications, in which speckle can be reduced particularly with a single light source. Moreover, the semiconductor light emitting device of the present invention can be used as, for example, a visible light semiconductor light emitting device used as a light source for general displays (image display devices). The semiconductor light emitting device of the present invention preferably emits light in a visible light wavelength band (for example, 400 to 750 nm), more preferably emits light in a blue to red visible light wavelength band (for example, 430 to 750 nm), and blue. It is particularly preferable to emit light in a green visible light wavelength band (for example, 430 to 570 nm). As described above, the light source for the image display device of the present invention includes the semiconductor light emitting element of the present invention, and the image display device of the present invention includes the light source for the image display device of the present invention. To do. As the image display device of the present invention, for example, a laser projector (laser display) is preferable. According to the laser projector (laser display) of the present invention, for example, it is possible to obtain effects such as dramatic improvement in color reproducibility, energy saving and low cost, large screen and high definition, and ultra-compact optical system. It is. Specifically, the laser projector (laser display) of the present invention includes, for example, a mobile projector, a next generation rear projection TV (digital projection), a digital cinema, a retina scanning display (RSD), a head-up display ( An HUD (Head Up Display) or a built-in projector for a mobile phone, a digital camera, a notebook personal computer, and the like can be used, and application to a wide range of markets is possible. Further, the semiconductor light emitting device of the present invention is not limited to an image display device. For example, the semiconductor light emitting device may be used as a light emitting device for products such as optical coherence tomography (OCT), optical fiber gyroscope, and optical fiber break point detection. It can be used. Therefore, the semiconductor light-emitting device of the present invention can be applied to a wide range of fields such as the medical / bio field and various sensing fields.
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載しうるが、以下には限定されない。 A part or all of the above embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited to the following.
(付記1)光導波路を有し、
前記光導波路は、活性層と、第1の端面と、第2の端面とを備え、
前記第1の端面は、前記光導波路の一端に設けられ、
前記第2の端面は、前記光導波路の他端に設けられ、
出射光の波長域における前記第1の端面の光反射率は、1%以下であり、
出射光の波長域における前記第2の端面の光反射率は、20%以上であり、
前記活性層は、利得発生領域を有し、
前記利得発生領域内で発生する利得波長が、不均一であることを特徴とする半導体発光素子。
(Additional remark 1) It has an optical waveguide,
The optical waveguide includes an active layer, a first end surface, and a second end surface,
The first end face is provided at one end of the optical waveguide;
The second end surface is provided at the other end of the optical waveguide;
The light reflectance of the first end face in the wavelength range of the emitted light is 1% or less,
The light reflectance of the second end face in the wavelength range of the emitted light is 20% or more,
The active layer has a gain generation region,
A semiconductor light emitting device characterized in that a gain wavelength generated in the gain generation region is non-uniform.
(付記2)前記第1の端面の実効的な光反射率が、0.005%以上であることを特徴とする付記1に記載の半導体発光素子。
(Supplementary note 2) The semiconductor light emitting element according to
(付記3)前記第1の端面が、その端面における前記光導波路の進行方向と直交する平面から傾斜しており、前記傾斜の角度が、7°未満であることを特徴とする付記1または2に記載の半導体発光素子。
(Additional remark 3) The said 1st end surface inclines from the plane orthogonal to the advancing direction of the said optical waveguide in the end surface, The angle of the said inclination is less than 7 degrees, The
(付記4)前記活性層における前記利得発生領域が、AlxGayIn1−x−yN(0≦x<1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)から形成され、
前記利得発生領域において、前記xおよび前記yの少なくとも一方が不均一であることを特徴とする付記1から3のいずれかに記載の半導体発光素子。
(Supplementary Note 4) The gain generation region in the active layer is formed of Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1),
4. The semiconductor light emitting element according to any one of
(付記5)前記活性層における前記利得発生領域が、AlxGayIn1−x−yN(0≦x<1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)から形成され、かつ、組成揺らぎが、発光エネルギーにして30〜100meVの範囲であることを特徴とする付記4に記載の半導体発光素子。
(Supplementary Note 5) The gain generation region in the active layer is formed of Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), and The semiconductor light-emitting element according to
(付記6)さらに、基板を有し、
前記光導波路が、前記基板上に形成され、
前記活性層における前記利得発生領域が、AlxGayIn1−x−yN(0≦x<1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)から形成され、
前記基板のオフ角が、0.1〜0.4°の幅を持って分布していることを特徴とする付記4または5に記載の半導体発光素子。
(Appendix 6) Further, it has a substrate,
The optical waveguide is formed on the substrate;
The gain generation region in the active layer is formed of Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1),
6. The semiconductor light emitting device according to
(付記7)スーパールミネッセントダイオードであることを特徴とする付記1から6のいずれかに記載の半導体発光素子。
(Supplementary note 7) The semiconductor light-emitting element according to any one of
(付記8)光導波路を形成する光導波路形成工程を含み、
前記光導波路形成工程は、活性層を形成する活性層形成工程と、第1の端面を形成する第1の端面形成工程と、第2の端面を形成する第2の端面形成工程とを含み、
前記第1の端面形成工程において、
前記第1の端面を、出射光の波長域における光反射率が1%以下となるように形成し、
前記第2の端面形成工程において、
前記第2の端面を、出射光の波長域における光反射率が20%以上となるように形成し、
前記活性層形成工程において、
利得発生領域で発生する利得波長が不均一となる前記利得発生領域を有する活性層を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
(Additional remark 8) The optical waveguide formation process which forms an optical waveguide is included,
The optical waveguide forming step includes an active layer forming step for forming an active layer, a first end face forming step for forming a first end face, and a second end face forming step for forming a second end face,
In the first end face forming step,
Forming the first end face so that the light reflectance in the wavelength region of the emitted light is 1% or less;
In the second end face forming step,
Forming the second end face so that the light reflectance in the wavelength region of the emitted light is 20% or more;
In the active layer forming step,
A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: forming an active layer having the gain generation region where the gain wavelength generated in the gain generation region is non-uniform.
(付記9)前記第1の端面の実効的な光反射率を、0.005%以上とすることを特徴とする付記8に記載の半導体発光素子の製造方法。 (Supplementary note 9) The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to supplementary note 8, wherein an effective light reflectance of the first end face is 0.005% or more.
(付記10)前記第1の端面形成工程において、
前記第1の端面を、その端面における前記光導波路の進行方向と直交する平面から傾斜させ、前記傾斜の角度を7°未満とすることを特徴とする付記8または9に記載の半導体発光素子の製造方法。
(Supplementary Note 10) In the first end face forming step,
10. The semiconductor light-emitting element according to appendix 8 or 9, wherein the first end face is inclined from a plane perpendicular to the traveling direction of the optical waveguide at the end face, and the inclination angle is less than 7 °. Production method.
(付記11)前記活性層形成工程において、AlxGayIn1−x−yN(0≦x<1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)から前記活性層における前記利得発生領域を形成し、
前記利得発生領域において、前記xおよび前記yの少なくとも一方を不均一とすることを特徴とする付記8から10のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
(Supplementary Note 11) In the active layer formation step, the gain generation region in the active layer from Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1) Form the
11. The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to any one of appendices 8 to 10, wherein in the gain generation region, at least one of x and y is not uniform.
(付記12)前記活性層形成工程において、
AlxGayIn1−x−yN(0≦x<1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)から前記活性層における前記利得発生領域を形成し、かつ、その組成揺らぎを、発光エネルギーにして30〜100meVの範囲とすることを特徴とする付記11に記載の半導体発光素子の製造方法。
(Supplementary Note 12) In the active layer forming step,
The gain generation region in the active layer is formed from Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), and the composition fluctuation is The method for producing a semiconductor light-emitting element according to appendix 11, wherein the emission energy is in the range of 30 to 100 meV.
(付記13)前記光導波路形成工程において、
前記光導波路を、オフ角が0.1〜0.4°の幅を持って分布している基板上に形成し、
前記活性層形成工程において、
AlxGayIn1−x−yN(0≦x<1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)から前記活性層における前記利得発生領域を形成することを特徴とする付記11または12に記載の半導体発光素子の製造方法。
(Supplementary note 13) In the optical waveguide forming step,
The optical waveguide is formed on a substrate having an off-angle distributed with a width of 0.1 to 0.4 °,
In the active layer forming step,
Additional remark 11 or forming the gain generating region in the active layer from Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1) 12. A method for producing a semiconductor light-emitting device according to 12.
(付記14)スーパールミネッセントダイオードとすることを特徴とする請求項8から13のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。 (Additional remark 14) It is set as a super luminescent diode, The manufacturing method of the semiconductor light-emitting device as described in any one of Claim 8 to 13 characterized by the above-mentioned.
(付記15)付記1から7のいずれかに記載の半導体発光素子、または付記8から14のいずれかに記載の製造方法により製造された半導体発光素子を含むことを特徴とする画像表示装置用光源。
(Supplementary note 15) Light source for an image display device comprising the semiconductor light-emitting device according to any one of
(付記16)付記15に記載の画像表示装置用光源を含むことを特徴とする画像表示装置。 (Additional remark 16) The image display apparatus characterized by including the light source for image display apparatuses of Additional remark 15.
(付記17)レーザプロジェクタであることを特徴とする付記16に記載の画像表示装置。 (Supplementary note 17) The image display device according to supplementary note 16, which is a laser projector.
100 スーパールミネッセントダイオード(半導体発光素子)
101 n型GaN基板(基板)
102 n型AlGaNクラッド層
103 InGaN下側光導波路層
104 InGaN/GaN量子井戸活性層(活性層)
104a InGaN量子井戸層
104b InGaNバリア層
105 InGaN上側光導波路層
106 p型AlGaNクラッド層
107 p型GaNコンタクト層
108 p側電極
109 n側電極
110 絶縁膜
111 光出射端面(第1の端面)
112 後端面(第2の端面)
113 無反射コート多層膜
114 反射コート多層膜
115 リッジ導波路(光導波路)
100 Superluminescent diode (semiconductor light emitting device)
101 n-type GaN substrate (substrate)
102 n-type
104a InGaN
112 Rear end face (second end face)
113 Non-reflective
Claims (10)
前記光導波路は、活性層と、第1の端面と、第2の端面とを備え、
前記第1の端面は、前記光導波路の一端に設けられ、
前記第2の端面は、前記光導波路の他端に設けられ、
出射光の波長域における前記第1の端面の光反射率は、1%以下であり、
出射光の波長域における前記第2の端面の光反射率は、20%以上であり、
前記活性層は、利得発生領域を有し、
前記利得発生領域内で発生する利得波長が、不均一であることを特徴とする半導体発光素子。 Having an optical waveguide,
The optical waveguide includes an active layer, a first end surface, and a second end surface,
The first end face is provided at one end of the optical waveguide;
The second end surface is provided at the other end of the optical waveguide;
The light reflectance of the first end face in the wavelength range of the emitted light is 1% or less,
The light reflectance of the second end face in the wavelength range of the emitted light is 20% or more,
The active layer has a gain generation region,
A semiconductor light emitting device characterized in that a gain wavelength generated in the gain generation region is non-uniform.
前記利得発生領域において、前記xおよび前記yの少なくとも一方が不均一であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体発光素子。 The gain generation region in the active layer is formed of Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1),
4. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein at least one of x and y is not uniform in the gain generation region. 5.
前記光導波路が、前記基板上に形成され、
前記活性層における前記利得発生領域が、AlxGayIn1−x−yN(0≦x<1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)から形成され、
前記基板のオフ角が、0.1〜0.4°の幅を持って分布していることを特徴とする請求項4または5記載の半導体発光素子。 Furthermore, it has a substrate,
The optical waveguide is formed on the substrate;
The gain generation region in the active layer is formed of Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1),
6. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein off-angles of the substrate are distributed with a width of 0.1 to 0.4 [deg.].
前記光導波路形成工程は、活性層を形成する活性層形成工程と、第1の端面を形成する第1の端面形成工程と、第2の端面を形成する第2の端面形成工程とを含み、
前記第1の端面形成工程において、
前記第1の端面を、出射光の波長域における光反射率が1%以下となるように形成し、
前記第2の端面形成工程において、
前記第2の端面を、出射光の波長域における光反射率が20%以上となるように形成し、
前記活性層形成工程において、
利得発生領域で発生する利得波長が不均一となる前記利得発生領域を有する活性層を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 Including an optical waveguide forming step of forming an optical waveguide;
The optical waveguide forming step includes an active layer forming step for forming an active layer, a first end face forming step for forming a first end face, and a second end face forming step for forming a second end face,
In the first end face forming step,
Forming the first end face so that the light reflectance in the wavelength region of the emitted light is 1% or less;
In the second end face forming step,
Forming the second end face so that the light reflectance in the wavelength region of the emitted light is 20% or more;
In the active layer forming step,
A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: forming an active layer having the gain generation region where the gain wavelength generated in the gain generation region is non-uniform.
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