CN106887491B - 发光元件 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于实现发光的均匀化且抑制高电流下的光输出降低。p电极(16)以及n电极(17)的一方的平面图案是与各发光区域(101a～d)的圆周或者圆弧的平面图案的内侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆或圆周(发光区域(101a～d)的平面图案为圆周的情况)、或者扇型或圆弧(发光区域(101a～d)的平面图案为圆弧的情况)。另外，p电极(16)以及n电极(17)的另一方的平面图案是与各发光区域(101a～d)的圆周或者圆弧的平面图案的外侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆周(发光区域(101a～d)的平面图案为圆周的情况)、或者圆弧(发光区域(101a～d)的平面图案为圆弧的情况)。
Description
技术领域
本发明涉及由III族氮化物半导体构成的发光元件。特别是涉及具有适于光通信用途的构造的发光元件且在发光区域以及电极的平面图案具有特征的发光元件。
背景技术
对于短距离的光纤通信而言，因廉价且弯曲性强等理由而广泛采用POF(塑料光纤)。POF在绿色光带中低损耗，因此作为光源，由III族氮化物半导体构成的发绿色光的发光元件较适合。
在这样的通信用途中，期望高电流下的光输出降低少。这是为了能够使为了得到所希望的明暗差而需要的最大电流值较小。实现发光的均匀化对高电流下的光输出降低的抑制有效。
在专利文献1中记载有发光层的平面图案为圆，并在该发光层上部设置有圆形的平面图案的n电极、包围发光层的环状的平面图案的p电极的发光元件。发光区域的平面图案成为与发光层的平面图案相同的圆。另外，记载有在发光层的上部设置电流阻止层，对流动电流的区域进行限制。记载有通过像这样构成发光元件的平面图案，使朝向发光层流动的电流均匀的主旨。
在专利文献2中记载有将中心部蚀刻为圆形而使n层露出，并在该中心部形成有圆形的n电极、包围n电极而呈环状的平面图案的p电极，并使发光区域沿着该p电极而呈环状的发光元件。记载有由此实现发光的均匀化的主旨。
专利文献1：日本特开2009-146980号公报
专利文献2：日本特开2013-145913号公报
但是，在以往的发光元件中，发光不够均匀，高电流下的光输出降低的抑制也不充分。另外，发绿色光与发蓝色光相比更难以均匀地发光。因此，期望进一步均匀的发光。
发明内容
因此，本发明的目的在于实现发光的均匀化且抑制高电流下的光输出降低。
本发明的第一方式是一种发光元件，其为由III族氮化物半导体构成，具有多个分别发光的第一元件区域，并在各第一元件区域设置有p电极以及n电极的发光元件，上述发光元件的特征在于，各第一元件区域的各发光区域的平面图案是圆周或者圆弧，p电极以及n电极的一方的平面图案是与发光区域的圆周或者圆弧的平面图案的内侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆、扇型、圆周或者圆弧，p电极以及n电极的另一方的平面图案是与发光区域的圆周或者圆弧的平面图案的外侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆周或者圆弧。
本发明的第二方式是一种发光元件，其为由III族氮化物半导体构成，具有发光的一个第一元件区域，并在第一元件区域设置有p电极以及n电极的发光元件，上述发光元件的特征在于，第一元件区域的发光区域的平面图案是圆周或者圆弧，p电极以及n电极的一方的平面图案是与发光区域的圆周或者圆弧的平面图案的内侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆、扇型、圆周或者圆弧，p电极以及n电极的另一方的平面图案是与发光区域的圆周或者圆弧的平面图案的外侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆周或者圆弧，在比第一元件区域靠外侧，具有与第一元件区域电分离，未设置p电极以及n电极而且不发光的第二元件区域。
在本发明的第一方式中，也可以与第二方式相同地，在比第一元件区域靠外侧，具有与第一元件区域电分离，未设置p电极以及n电极而且不发光的第二元件区域。通过第二元件区域，对比发光的峰值波长短波长侧的光进行吸收，从而发光光谱的半值宽度更狭窄，指向性也更高。因此，成为更适于使用了POF的近距离光通信的发光。
另外，在本发明的第一方式中，优选将各发光区域的平面图案的面积的平均值设为S0，各发光区域的平面图案的面积S为0.9×S0以上1.1×S0以下的范围。来自各发光区域101a～d的发光更均匀。更优选为0.95×S0以上1.05×S0以下的范围，最优选为使各发光区域的平面图案的面积相等。
另外，在本发明的第一方式中，优选各元件区域并联连接。能够实现响应速度的提高，从而能够更适于光通信。
另外，在本发明中，优选发光区域的圆周或者圆弧的宽度为5～20μm。能够成为更均匀的发光。更优选为5～15μm，进一步优选为5～10μm。
本发明对发绿色光的元件特别有效。因为发绿色光的元件与发蓝色光的元件相比难以均匀地发光。对于发绿色光而言，中心波长为490～570nm的范围。更优选的发光波长的范围为500～530nm。
本发明的发光元件作为使用了POF(塑料光纤)的光通信的光源用途特别有效。因为本发明的发光元件抑制高电流下的光输出降低，能够使为了得到所希望的明暗差而需要的最大电流值较小。
根据本发明，能够从发光区域均匀地发光，能够抑制高电流下的光输出降低。
附图说明
图1是表示实施例1的发光元件的结构的俯视图。
图2是表示实施例1的发光元件的结构的剖面图。
图3是表示实施例1的发光元件的结构的剖面图。
图4是表示实施例1的发光元件的结构的变形例的剖面图。
图5是表示实施例2的发光元件的结构的俯视图。
图6是表示实施例2的发光元件的结构的剖面图。
图7是表示实施例2的发光元件的结构的变形例的剖面图。
图8是表示顺向电流与光输出之间的关系的曲线图。
图9是表示实施例3的发光元件的结构的俯视图。
附图标记说明：10...基板；11...n层；12...发光层；13...p层；14...电流阻止层；15...透明电极；16、26、36...p电极；17、27、37...n电极；18...绝缘膜；100a～d、200a、300a～d...第一元件区域；100e、200b...第二元件区域；101a～d、201、301a～d...发光区域。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的具体的实施例进行说明，但本发明并不限定于实施例。
实施例1
图1是表示实施例1的发光元件的结构的俯视图。另外，图2是表示实施例1的发光元件的结构的剖面图。图2的剖面图是图1的A-A’处的剖面。图3的剖面图是图1的B-B’处的剖面。实施例1的发光元件是面朝上型，且是在图1中沿纸面垂直方向从背面侧向近前侧取出光的构造。另外，实施例1的发光元件发出适用于使用了POF的近距离光通信的绿色光(中心波长490～570nm)。
如图2所示，实施例1的发光元件为如下构造：具有基板10，在基板10上层叠由III族氮化物半导体构成的n层11、发光层12、p层13，在p层13上的规定区域设置电流阻止层14，在p层13以及电流阻止层14上设置透明电极15，在透明电极15上设置p电极16，在通过槽而露出的n层11上设置n电极17。各层的结构的详细后述。
接下来，参照图1，对实施例1的发光元件的平面图案进行说明。
如图1所示，实施例1的发光元件是俯视时一边为420μm的正方形，通过元件分离槽19，将四个第一元件区域100a～d和第二元件区域100e电分离。这里，元件区域是在基板10上形成有n层11、发光层12、p层13的层叠构造的区域(其中，形成有n电极17的区域直至n层11为止)。元件分离槽19是从p层13表面到达基板10的深度的槽。此外，元件分离槽19的深度只要是将发光层12电分离的深度即可，也可以是从p层13表面到达n层11的深度。四个第一元件区域100a～d通过p电极16以及n电极17并联连接，并具有各自发光的发光区域101a～d。另一方面，第二元件区域100e未设置p电极16以及n电极17，不发光。
第一元件区域100a、b的平面图案与第一元件区域100c、d的平面图案是在发光元件的正方形的平面图案中，相对于与该正方形的边平行的中心轴对称的图案。
第一元件区域100a、c的平面图案如图1所示那样是圆，各自的半径相等。第一元件区域100a的平面图案的圆的中心O1位于发光元件的正方形的平面图案的一边102a附近的中央。第一元件区域100c的平面图案的圆的中心O2位于发光元件的正方形的平面图案的边102a的对边亦即边102b附近的中央。
第一元件区域100b、d的平面图案如图1所示那样是圆弧，各自的半径以及圆弧的宽度相等。作为第一元件区域100b的平面图案的圆弧的中心与作为第一元件区域100a的平面图案的圆的中心O1相同。另外，作为第一元件区域100b的平面图案的圆弧的半径大于作为第一元件区域100a的平面图案的圆的半径，且内包该圆。作为第一元件区域100d的平面图案的圆弧的中心与作为第一元件区域100c的平面图案的圆的中心O2相同。另外，作为第一元件区域100d的平面图案的圆弧的半径大于作为第一元件区域100c的平面图案的圆的半径，且内包该圆。
第二元件区域100e是在第一元件区域100b、d的外侧(与作为其平面图案的圆弧的中心部侧相反侧)被元件分离槽19隔开而存在的区域。第二元件区域100e未连接p电极16以及n电极17，与第一元件区域100a～d电分离。因此，第二元件区域100e是不发光的区域。第二元件区域100e是也可以除去n层11、发光层12、p层13而作为元件分离槽19的区域，优选如实施例1那样留下。这是为了使第二元件区域100e作为对从发光区域101a～d放射的光中的比峰值波长短波长侧的光进行吸收的吸收层发挥功能。通过该功能，发光光谱的半值宽度更窄，指向性也进一步变高。因此，成为更适于使用了POF的近距离光通信的发光。
发光区域101a、c的平面图案是分别内包于第一元件区域100a、c的圆周状(圆形的环状)。作为发光区域101a的平面图案的圆周的中心与作为第一元件区域100a的平面图案的圆的中心O1相同。另外，作为发光区域101c的平面图案的圆周的中心与作为第一元件区域100c的平面图案的圆的中心O2相同。
发光区域101b、d的平面图案是分别内包于第一元件区域100b、d的中心角180°的圆弧状(半圆的环状)。连结该圆弧的两端的方向与边102a、b平行一致。作为发光区域101b的平面图案的圆弧的中心与作为第一元件区域100a的平面图案的圆的中心O1相同。另外，作为发光区域101d的平面图案的圆弧的中心与作为第一元件区域100c的平面图案的圆的中心O2相同。另外，作为发光区域101b、d的平面图案的圆弧的宽度与作为发光区域101a、c的平面图案的圆周的宽度相同。另外，作为发光区域101b、d的平面图案的圆弧的半径(从中心沿径向至圆弧的宽度的中心的距离)是作为发光区域101a、c的平面图案的圆的半径的2倍。因此，发光区域101a～d的平面图案的面积分别相等。
此外，各发光区域101a～d的平面图案不局限于上述图案，只要是圆周或圆弧，可以是任意的图案。另外，各发光区域101a～d的相互的配置的方式优选为以某点为中心同心圆状地配置并且相对于元件的平面图案为对称的配置。
另外，在实施例1中，各发光区域101a～d的平面图案的面积分别相等，但也可以不同。但是，为了得到均匀的发光，优选将各发光区域101a～d的平面图案的面积的平均值设为S0，各发光区域101a～d的平面图案的面积S为0.9×S0以上1.1×S0以下的范围。更优选为0.95×S0以上1.05×S0以下的范围，最优选如实施例1那样使各发光区域101a～d的平面图案的面积相等。
另外，发光区域101a～d整体的面积优选为发光元件整体的平面图案的面积的1～30％。能够实现基于发光面积的缩小的响应速度的提高，从而能够适于光通信。更优选为1～20％，进一步优选为1～10％。
另外，各发光区域101a～d的宽度优选为5～20μm。能够实现发光的进一步的均匀化。更优选为5～15μm，进一步优选为5～10μm。
此外，第一元件区域100a～d的平面图案只要是分别电分离的图案即可，并不局限于实施例1，但为了发光的均匀化，优选为发光区域101a的平面图案的相似形。
p电极16的平面图案由作为圆周状的平面图案的圆周部16a、c、作为中心角180°的圆弧状的平面图案的圆弧部16b、d、作为连接它们的コ字型的直线状的平面图案的连接部16e构成。
圆周部16a的平面图案是位于圆周状的平面图案的发光区域101a的外侧且中心与该发光区域101a的平面图案的圆周相同的圆周状(环状)的图案。另外，圆周部16c的平面图案是位于圆周状的平面图案的发光区域101c的内侧且中心与该发光区域101c的平面图案的圆周相同的圆周状(环状)的图案。
圆弧部16b的平面图案是沿着圆弧与圆弧状的平面图案的发光区域101b的外侧对置且中心以及中心角与发光区域101b的平面图案的圆弧相同的圆弧状(半圆的环状)的图案。另外，圆弧部16d的平面图案是沿着圆弧与圆弧状的平面图案的发光区域101b的内侧对置且中心以及中心角与发光区域101b的平面图案的圆弧相同的圆弧状的图案。
连接部16e的平面图案是将圆周部16a、c、圆弧部16b、d相互连接的コ字型的图案。具体而言，由从圆周部16a沿着边102a朝向边102c(发光元件的正方形的平面图案的边中的与边102a、b正交的两个边中的一方)延伸并与圆弧部16b的端部连接的直线状的图案、从圆周部16c沿着边102b朝向边102c延伸并与圆弧部16d的端部接续的直线状的图案、以及在边102c附近沿着该边102c延伸并在两端同与上述的边102a、b平行的直线状图案连接的直线状的图案构成的コ字型的图案。
n电极17的平面图案是使p电极16的平面图案旋转了180°后的图案，由作为圆周状的平面图案的圆周部17a、c、作为中心角180°的圆弧状的平面图案的圆弧部17b、d、以及作为将它们连接的コ字型的直线状的平面图案的连接部17e构成。
圆周部17a的平面图案是位于圆周状的平面图案的发光区域101a的内侧且中心与该发光区域101a的平面图案的圆周相同的圆周状(环状)的图案。另外，圆周部17c的平面图案是位于圆周状的平面图案的发光区域101c的外侧且中心与该发光区域101c的平面图案的圆周相同的圆周状(环状)的图案。
圆弧部17b的平面图案是沿着圆弧与圆弧状的平面图案的发光区域101b的内侧对置且中心以及中心角与发光区域101b的平面图案的圆弧相同的圆弧状(半圆的环状)的图案。另外，圆弧部17d的平面图案是沿着圆弧与圆弧状的平面图案的发光区域101b的外侧对置且中心以及中心角与发光区域101b的平面图案的圆弧相同的圆弧状的图案。
连接部17e的平面图案是将圆周部17a、c、圆弧部17b、d相互连接的コ字型的图案。具体而言，是由从圆周部17a沿着边102a朝向边102d(发光元件的正方形的平面图案的边中的与边102c对置的边)延伸并与圆弧部17b的端部连接的直线状的图案、从圆周部17c沿着边102b朝向边102d延伸并与圆弧部17d的端部连接的直线状的图案、以及在边102d附近沿着该边102d延伸并在两端与同上述边102a、b平行的直线状图案连接的直线状的图案构成的コ字型的图案。
p电极16的平面图案与n电极17的平面图案具有局部重叠的部分，但在剖面中，在p电极16与n电极17之间设置绝缘膜18而使它们电分离。
此外，p电极16以及n电极17的平面图案不局限于上述图案，只要以下的条件均满足，则可以是任意的图案。第一，需要p电极16以及n电极17的一方的平面图案是与各发光区域101a～d的圆周或者圆弧的平面图案的内侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆或圆周(发光区域101a～d的平面图案为圆周的情况)、或者扇型或圆弧(发光区域101a～d的平面图案为圆弧的情况)。第二，需要p电极16以及n电极17的另一方的平面图案是与各发光区域101a～d的圆周或者圆弧的平面图案的外侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆周(发光区域101a～d的平面图案为圆周的情况)、或者圆弧(发光区域101a～d的平面图案为圆弧的情况)。即，p电极16以及n电极17的平面图案只要是夹着圆周状或者圆弧状的发光区域101a～d对置且沿着该圆周或者圆弧的同心圆状的图案即可。
若如以上那样构成发光区域101a～d、p电极16以及n电极17的平面图案，则从p电极16至n电极17的最短距离变均匀，该最短距离方向上的发光区域101a～d的宽度也变均匀，因此在发光区域101a～d中流动的电流也到处均匀。因此，能够使发光区域101a～d极其均匀地发光，能够抑制高电流下的光输出降低。
接下来，参照图2对实施例1的发光元件的各层的结构进行说明。
基板10是对n层11侧的表面实施了凹凸加工(未图示)的蓝宝石基板。凹凸加工是为了提高光取出效率而设置的。基板10的材料除了蓝宝石以外，也能够使用能够使III族氮化物半导体晶体生长的任意的材料的基板。例如，SiC、Si、ZnO等。
n层11是从基板10侧按顺序层叠n型接触层、n型ESD层、n型SL层的构造。n型接触层是供n电极17接触的层。n型接触层由Si浓度为1×1018/cm3以上的n-GaN构成。通过用载流子浓度的不同的多个层构成n型接触层，从而也能够减少n电极17的接触电阻。n型ESD层是用于防止元件的静电破坏的静电耐压层。n型ESD层是无掺杂的GaN与掺杂Si的n-GaN的层叠构造。n型SL层是具有以按顺序层叠了InGaN、GaN、n-GaN的构造为单位并将多个单位反复层叠后的超晶格构造的n型超晶格层。n型SL层是用于缓和施加于发光层12的应力的层。
发光层12是将由InGaN构成的阱层和由AlGaN构成的阻挡层反复层叠后的MQW构造。阱层的In组成比以发绿色光(中心波长为490～570nm)的方式调整。也可以在阱层与阻挡层之间设置用于防止In的蒸发的保护层。
p层13是从发光层12侧按顺序层叠了p型包覆层、p型接触层后的构造。p型包覆层是用于防止电子向p型接触层侧扩散的层。p型包覆层是以按顺序层叠了p-InGaN和p-AlGaN的构造为单位并将该单位多次反复层叠后的构造。p型接触层是为了使p电极16与p层13良好地接触而设置的层。p型接触层由Mg浓度为1×1019～1×1022/cm3且厚度为的p-GaN构成。
n层11、发光层12以及p层13通过元件分离槽19与各第一元件区域100a～d以及第二元件区域100e电分离。
此外，n层11、发光层12以及p层13的结构不局限于上述记载的结构，能够采用以往由III族氮化物半导体构成的发光元件所使用的任意的结构。
电流阻止层14由SiO2构成，并设置在p层13上的规定的区域。电流阻止层14的厚度为100nm。通过设置电流阻止层14，阻挡该区域的电流，发光区域101a～d成为图1所示的平面图案。该发光区域101a～d的平面图案不与p电极16的平面图案重叠。这是为了通过不使p电极16正下方的区域反光、以及根据基于电流阻止层14的反射使朝向p电极16的光反射，来抑制基于p电极16的光的吸收、遮挡。
电流阻止层14的材料除了SiO2以外，也能够使用SiON、Al2O3、TiO2、ZrO2、HfO2、Nb2O5等氧化物、AlN、SiN等氮化物、SiC等碳化物、氟化物等各种绝缘体。可以是这些材料的单层也可以是多层，也可以是单结晶、多晶、非晶体中的任一种结晶状态。另外，也可以为使光学膜厚为1/4波长且折射率不同的两种膜交互层叠的电介质多层膜。通过基于电流阻止层14的反射使朝向p电极16的光减少，基于p电极16的光的吸收减少，因此能够进一步提高发光效率。
透明电极15由IZO(锌掺杂的氧化铟)构成。透明电极15在p层13上以及电流阻止层14上连续形成。在俯视时，p层13与透明电极15相接的区域成为发光区域101a～d。透明电极15的厚度是200nm。作为透明电极15的材料，除了IZO以外，还能够使用ITO(氧化铟锡)、ICO(掺杂铈的氧化铟)等氧化铟系材料、其他的透明导电性氧化物。
为了使发光更均匀，透明电极15的薄层电阻优选为n层11的薄层电阻的0.8倍～1.2倍。更优选为0.9倍～1.1倍，进一步优选为0.95倍～1.05倍。
p电极16以及n电极17由Ni/Au/Al构成。Ni膜是50nm，Au膜是1500nm，Al膜是10nm。p电极16的平面图案如图1所示那样。p电极16中的圆周部16a、c、圆弧部16b、d位于透明电极15上的规定区域。p电极16中的连接部16e位于绝缘膜18中。通过连接部16e将圆周部16a、c、圆弧部16b、d并联连接。另外，n电极17中的圆周部17a、c和圆弧部17b、d位于通过蚀刻而露出的n层11上的规定区域。n电极17中的连接部17e位于绝缘膜18中。通过连接部17e将圆周部17a、c、圆弧部17b、d并联连接。
此外，在实施例1中，如图3所示，通过p电极16以及n电极17将各第一元件区域100a～d并联连接，但也可以通过改变p电极16以及n电极17的连接部16e、17e的平面图案而串联连接。成为串联连接的情况下的B-B’处的剖面图如图4所示。但是，若成为并联连接，则能够实现响应速度的提高，能够更适于光通信。
绝缘膜18由SiO2构成，并以覆盖第一元件区域100a～d的上表面的方式形成。而且，在绝缘膜18中形成有由Ti/Au/Al构成的p衬垫部16f、连接部16e、n衬垫部17f以及连接部17e。p衬垫部16f以及连接部16e经由槽与圆周部16a、c、圆弧部16b、d连接。另外，n衬垫部17f以及连接部17e经由槽与圆周部17a、c、圆弧部17b、d连接。另外，p衬垫部16f、n衬垫部17f上的一部分区域未形成有绝缘膜18而露出。
以上，对于实施例1的发光元件而言，使发光区域101a～d的平面图案为圆周状或圆弧状，并设置与其内侧和外侧对置且中心以及中心角相同的圆弧状的平面图案的p电极16以及n电极17，因此能够使发光区域101a～d均匀地发光，能够抑制高电流下的光输出降低。
实施例2
图5是表示实施例2的发光元件的结构的俯视图。另外，图6是表示实施例2的发光元件的结构的剖面图。图6的剖面图是图5的A-A’处的剖面。实施例2的发光元件如图5所示那样替换了实施例1的发光元件的第一元件区域100a～d、第二元件区域100e、发光区域101a～d、p电极16以及n电极17的平面图案，其他结构与实施例1相同。
如图5所示，实施例2的发光元件是俯视时一边为420μm的正方形，通过元件分离槽29将第一元件区域200a和第二元件区域200b电分离。第一元件区域200a通过p电极26以及n电极27连接，具有发光的发光区域201。另一方面，第二元件区域200b未设置p电极26以及n电极27，不发光。
第一元件区域200a的平面图案如图5所示是圆。第一元件区域200a的平面图案的圆的中心O位于发光元件的正方形的平面图案的一边202a的中央附近。
第二元件区域200b是在第一元件区域200a的外侧通过元件分离槽29隔开而存在的区域。第二元件区域200b未连接p电极26以及n电极27，与第一元件区域200a电分离。因此，第二元件区域200b是不发光的区域。使第二元件区域200b作为对从发光区域201放射的光中的比峰值波长短波长侧的光进行吸收的吸收层发挥功能。通过该功能，使发光光谱的半值宽度进一步变窄，指向性也进一步变高。因此，成为更适于使用了POF的近距离光通信的发光。
发光区域201的平面图案是内包于第一元件区域200a的圆周状(圆形的环状)。作为发光区域201的平面图案的圆周的中心与作为第一元件区域200a的平面图案的圆的中心O相同。
p电极26的平面图案是位于圆周状的平面图案的发光区域201的内侧且中心与该发光区域201的平面图案的圆周相同的圆的图案。
n电极27的平面图案由作为圆周状的平面图案的圆周部27a、衬垫部27b、以及将它们连接的连接部27c构成。圆周部27a的平面图案是位于圆周状的平面图案的发光区域201的外侧且中心与该发光区域201的平面图案的圆周相同的圆周状(环状)的图案。
以上所述的实施例2的发光元件如上述那样构成发光区域201、p电极26以及n电极27的平面图案，因此可得到与实施例1相同的效果。即，从p电极26至n电极27的最短距离变均匀，其最短距离方向上的发光区域201的宽度也变均匀，因此在发光区域201中流动的电流也到处均匀。因此，能够使发光区域201极其均匀地发光，能够抑制高电流下的光输出降低。
图8的(a)是表示实施例2的发光元件的顺向电流与光输出之间的关系的图。光输出是以使顺向电流为5mA时的光输出为基准的相对值。为了比较，针对图8的(b)所示的电极图案的发光元件(比较例1～4的发光元件)，对顺向电流与光输出之间的关系也进行了调查。在比较例1～4的发光元件中，发光区域是夹于p电极与n电极之间的矩形的平面图案。在比较例1～4中，使从衬垫部伸出的配线状的图案的数量以及其间隔变化，在比较例1中仅从衬垫部伸出一根配线状的图案，在比较例2中从p衬垫部、n衬垫部各伸出一根配线状的图案，在比较例3中从n衬垫部伸出一根配线状的图案，从p衬垫部伸出两根配线状的图案，在比较例4中从n衬垫部伸出两根配线状的图案，从p衬垫部伸出三根配线状的图案。
如图8所示，配线状的图案的数量越多，其间隔越短，换句话说p电极与n电极的最短距离越均匀，高电流下的光输出降低越小，并且高电流下的光输出降低最小的是实施例2的发光元件。
实施例3
图9是表示实施例3的发光元件的结构的俯视图。实施例3的发光元件如图9所示那样替换了实施例1的发光元件的第一元件区域100a～d、第二元件区域100e、发光区域101a～d、p电极16以及n电极17的平面图案，其他结构与实施例1相同。
如图9所示，实施例3的发光元件是俯视时一边为420μm的正方形，通过元件分离槽39，分离为四个第一元件区域300a～d。四个第一元件区域300a～d通过p电极36以及n电极37并联连接，并具有分别发光的发光区域301a～d。
第一元件区域300a的平面图案如图9所示那样是圆，其中心O位于发光元件的正方形的平面图案的一边102b附近的中央。第一元件区域300b、c的平面图案如图9所示那样是使中心为O的圆弧状。是在第一元件区域300a的外侧按第一元件区域300b、c的顺序配置的两重的同心圆状的图案。第一元件区域300d是第一元件区域300c的外侧的区域。
发光区域301a的平面图案是内包于第一元件区域300a的圆周状(圆形的环状)。发光区域301b的平面图案是内包于第一元件区域300b的中心角180°的圆弧状(半圆的环状)。连结该圆弧的两端的方向与边102b平行一致。发光区域301c的平面图案是内包于第一元件区域300b的中心角120°的圆弧状。发光区域301d的平面图案是内包于第一元件区域300b的中心角80°的圆弧状。作为发光区域301a～d的平面图案的圆弧的中心与作为第一元件区域300a的平面图案的圆的中心O相同。另外，发光区域301b～d为相对于与边102正交并通过中心O的中心轴对称的图案。因此，发光区域301a～d的相互的配置为相对于中心轴而对称的同心圆状的图案。
作为发光区域301a～d的平面图案的圆周或圆弧的宽度相互相等。另外，若将作为发光区域301a的平面图案的圆周的半径(从中心O沿径向直至圆周的宽度的中央为止的距离)设为r，则作为发光区域301b的平面图案的圆弧的半径为2r，作为发光区域301c的平面图案的圆弧的半径为3r，作为发光区域301d的平面图案的圆弧的半径为4.5r。因此，发光区域301a～d的平面图案的面积相互相等。
p电极36的平面图案由作为圆周状的平面图案的圆周部36a、作为中心角分别为180°、120°、80°的圆弧状的平面图案的圆弧部36b～d、以及作为将它们连接的直线状的平面图案的连接部36e构成。
圆周部36a的平面图案是位于圆周状的平面图案的发光区域301a的内侧且中心O与该发光区域301a的平面图案的圆周相同的圆周状(圆形的环状)的图案。
圆弧部36b～d的平面图案是沿着圆弧与圆弧状的平面图案的发光区域301b～d的内侧对置且中心O以及中心角与发光区域301b～d的平面图案的圆弧相同的圆弧状的图案。
连接部36e的平面图案是从圆周部36a沿其径向延伸至圆弧部36d的一个端部并将圆周部36a与圆弧部36b～d连接的直线状的图案。
n电极37的平面图案由作为圆周状的平面图案的圆周部37a、作为中心角分别为180°、120°、80°的圆弧状的平面图案的圆弧部37b～d、作为将它们连接的直线状的平面图案的连接部37e、以及衬垫部37f构成。
圆周部37a的平面图案是位于圆周状的平面图案的发光区域301a的外侧且中心O与该发光区域301a的平面图案的圆周相同的圆周状(圆形的环状)的图案。
圆弧部37b～d的平面图案是沿着圆弧与圆弧状的平面图案的发光区域301b～d的外侧对置且中心O以及中心角与发光区域301b～d的平面图案的圆弧相同的圆弧状的图案。圆弧部37d与扁平型的平面图案的衬垫部37f连接。
连接部37e的平面图案是从圆周部37a沿其径向延伸至圆弧部37d的一个端部并将圆周部37a和圆弧部37b～d连接的直线状的图案。
以上所述的实施例3的发光元件如上述那样构成发光区域301a～d、p电极36以及n电极37的平面图案，因此可得到与实施例1相同的效果。即，从p电极36至n电极37的最短距离变均匀，其最短距离方向上的发光区域301a～d的宽度也变均匀，因此在发光区域301a～d中流动的电流也到处均匀。因此，能够使发光区域301a～d极其均匀地发光，能够抑制高电流下的光输出降低。
[各种变形例]
本发明的发光元件在第一元件区域、发光区域101以及p电极、n电极的平面图案、配置上具有特征，不局限于实施例1～3所示的面朝上型的元件，能够采用以往公知的任意的构造。
例如，也能够对倒装芯片型的元件、立式的元件应用本发明。另外，也能够应用为在实施例1～3中使n层以及n电极的平面图案与p层以及p电极的平面图案反转后的构造。作为这样的反转构造，不改变发光区域的平面图案。图7示出在实施例2的发光元件中，成为这样的反转构造的情况下的A-A’处的剖面。
另外，也可以不设置电流阻止层14，取而代之，在该区域中使p电极与p层直接接触。针对相对于p层的接触，透明电极比p电极更加良好，因此电流从p电极经由透明电极向p层流动，不向p电极与p层接触的区域流动，因此能够使发光区域的平面图案相同。
在这些各种元件构造中，本发明特别有效的是倒装芯片型的元件。因为对于倒装芯片型的元件而言，在安装时不会由于焊线将光遮挡，而能够使从发光元件放射的光高效地入射至POF的芯部。
本发明在中心波长为490～570nm的发绿色光的元件以外中也能够应用。但是，本发明的发光元件可抑制高电流下的光输出降低，因此作为基于POF的光通信用的光源特别有效。POF在绿色光带中低损耗，因此本发明的发光元件也优选发出中心波长为490～570nm的绿色光。更优选中心波长为510～550nm。
本发明的发光元件能够用于光通信的光源等，特别是作为使用了POF的短距离通信的光源有效。
Claims (10)
1.一种发光元件，是由III族氮化物半导体构成，具有多个分别发光的第一元件区域，并在各所述第一元件区域设置有p电极以及n电极的发光元件，其特征在于，
各所述第一元件区域的各发光区域的平面图案是圆周或者圆弧，
所述p电极以及所述n电极的一方的平面图案是与所述发光区域的圆周或者圆弧的平面图案的内侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆、扇型、圆周或者圆弧，
所述p电极以及所述n电极的另一方的平面图案是与所述发光区域的圆周或者圆弧的平面图案的外侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆周或者圆弧，
在比所述第一元件区域靠近外侧，具有与所述第一元件区域电分离，未设置所述p电极以及所述n电极而且不发光的第二元件区域。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
将所述各发光区域的平面图案的面积的平均值设为S0，所述各发光区域的平面图案的面积S为0.9×S0以上1.1×S0以下。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
各所述第一元件区域并联连接。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
所述发光区域的圆周或者圆弧的宽度为5～20μm。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
发光元件发绿色光。
6.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
作为使用了塑料光纤的光通信的光源用途。
7.一种发光元件，是由III族氮化物半导体构成，具有发光的一个第一元件区域，并在所述第一元件区域设置有p电极以及n电极的发光元件，其特征在于，
所述第一元件区域的发光区域的平面图案是圆周或者圆弧，
所述p电极以及所述n电极的一方的平面图案是与所述发光区域的圆周或者圆弧的平面图案的内侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆、扇型、圆周或者圆弧，
所述p电极以及所述n电极的另一方的平面图案是与所述发光区域的圆周或者圆弧的平面图案的外侧对置设置且中心以及中心角与该圆周或者圆弧相同的圆周或者圆弧，
在比所述第一元件区域靠外侧，具有与所述第一元件区域电分离，未设置所述p电极以及所述n电极而且不发光的第二元件区域。
8.根据权利要求7所述的发光元件，其特征在于，
所述发光区域的圆周或者圆弧的宽度为5～20μm。
9.根据权利要求7所述的发光元件，其特征在于，
发光元件发绿色光。
10.根据权利要求7所述的发光元件，其特征在于，
作为使用了塑料光纤的光通信的光源用途。
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- 2016-09-14 CN CN201610825760.5A patent/CN106887491B/zh active Active
Patent Citations (1)
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| CN101897045A (zh) * | 2007-12-12 | 2010-11-24 | 昭和电工株式会社 | 发光二极管及其制造方法 |
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