CN117795797A - 表面发光元件 - Google Patents

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中岛博
塩见治典
田中雅之
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Abstract

根据本公开的一个实施方式的表面发光元件设置有：第一反射层；第一导电类型的第一半导体层，所述第一半导体堆叠置在所述第一反射层上；叠加在所述第一半导体层上的有源层；与所述第一导电类型相反的第二导电类型的第二半导体层，所述第二半导体堆叠置在所述有源层上；重叠在所述第二半导体层上的隧道结层；第一导电类型的第三半导体层，所述第三半导体堆叠置在所述隧道结层上；第二反射层，在与所述第一反射层相反的一侧上重叠在所述第三半导体层上；介电层，其通过非选择性氧化形成在第二半导体层和第三半导体层之间或者第三半导体层和第二反射层之间，并且具有在厚度方向上穿透的开口；以及第四半导体层，在所述开口中叠置在所述第二半导体层或所述第三半导体层上，并且借助于所述第二半导体层或所述第三半导体层的选择性生长来形成所述第四半导体层。

Description

表面发光元件
技术领域
本公开涉及一种表面发光元件。
背景技术
结合安装在InP衬底上的垂直腔面发射激光器(在下文中，简称为“VCSEL”)，专利文献1至3公开了限制电流的方法。
在专利文献1中公开的VCSEL包括具有台面形状并且嵌入在化合物半导体区域与分布式布拉格反射器(在下文中，简称为“DBR”)之间的隧道结。
在专利文献2中公开的VCSEL包括包含AlInAs的电流限制层。电流限制层包括通过AlInAs的选择性氧化形成的氧化区域，并且还包括作为未被选择的导电区域的氧化孔口。此外，在VCSEL中，隧道结部分形成为扩散电流。隧道结部分具有相反的半导体类型，并且因此，可以改善电特性，同时减少p型层处的光吸收。
在专利文献3中公开的VCSEL中，隧道结部分的功能被消除，并且形成用于使电流路径部分变窄的高电阻部分。通过离子注入引入分子或元素来形成高电阻部分。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未经审查专利申请公开第2008-283137号
专利文献2：日本未经审查专利申请公开第2006-351798号
专利文献3：日本未经审查专利申请公开第2003-324251号
发明内容
在上述专利文献1中公开的VCSEL的情况下，形成具有台面形状的隧道结使用复杂的制造过程。此外，在上述专利文献2中公开的VCSEL的情况下，AlInAs的选择氧化的速度较慢，并且制造电流限制层花费的时间较长。此外，在上述专利文献3中公开的VCSEL的情况下，氢离子用于形成高电阻部分，因此，在光限制方面存在改进的空间。
出于这些原因，需要一种使得可以用简化的结构来实现电流限制和光限制的表面发光元件。
根据本公开的实施方式的表面发光元件包括：第一反射层；第一导电类型的第一半导体层，第一半导体层堆叠在第一反射层上；有源层，堆叠在第一半导体层上；第二导电类型的第二半导体层，第二导电类型是与第一导电类型相反的导电类型，第二半导体层堆叠在有源层上；隧道结层，堆叠在第二半导体层上；第一导电类型的第三半导体层，第三半导体层堆叠在隧道结层上；第二反射层，在与第一反射层的一侧相反的一侧堆叠在第三半导体层上；介电层，通过非选择性氧化形成在第二半导体层与第三半导体层之间或第三半导体层与第二反射层之间，介电层具有在厚度方向上穿透的孔口；以及第四半导体层，在孔口内堆叠在第二半导体层或第三半导体层上并且通过第二半导体层或第三半导体层的选择性生长而形成。
根据本公开的实施方式的表面发光元件包括：第一反射层；第一半导体层；有源层；第二半导体层；隧道结层；第三半导体层；以及第二反射层。第一半导体层堆叠在第一反射层上，并且具有第一导电类型。有源层堆叠在第一半导体层上。第二半导体层堆叠在有源层上，并且具有第二导电类型。隧道结层堆叠在第二半导体层上。第三半导体层堆叠在隧道结层上，并且具有第一导电类型。第二反射层在与第一反射层侧相反的一侧堆叠在第三半导体层上。此外，表面发光元件还包括介电层和第四半导体层。介电层通过非选择性氧化形成在第二半导体层和第三半导体层之间或者第三半导体层和第二反射层之间，并且具有在厚度方向上穿透的孔口。第四半导体层在孔口内堆叠在第二半导体层或第三半导体层上，并且通过第二半导体层或第三半导体层的选择性生长而形成。
这里，介电层充当电流限制层和光限制层。此外，因为通过非选择性氧化形成介电层，所以可以以简化的方式并且在短时间段内形成介电层。
附图说明
[图1]是根据本公开的第一实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图2]是图1中示出的表面发光元件的介电层的孔口部分的示意性平面图。
[图3]是用于描述制造根据第一实施方式的表面发光元件的过程的第一步骤的截面图。
[图4]是用于描述制造表面发光元件的过程的第二步骤的截面图。
[图5]是用于描述制造表面发光元件的过程的第三步骤的截面图。
[图6]是用于描述制造表面发光元件的过程的第四步骤的截面图。
[图7]是用于描述制造表面发光元件的过程的第五步骤的截面图。
[图8A]是对应于图2并且示出根据第一实施方式的第一变形例的表面发光器件的介电层的孔口的示意性平面图。
[图8B]是对应于图2并且示出根据第一实施方式的第二变形例的表面发光器件的介电层的孔口的示意性平面图。
[图8C]是对应于图2并且示出根据第一实施方式的第三变形例的表面发光器件的介电层的孔口的示意性平面图。
[图9]是对应于图1并且示出根据本公开的第二实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图10]是对应于图1并且示出根据本公开的第三实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图11]是对应于图1并且示出根据本公开的第四实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图12]是对应于图1并且示出根据本公开第五实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图13]是图12中示出的表面发光元件的介电层的主要部件的放大截面图。
[图14]是对应于图2并且示出在图13中示出的介电层的孔口部分的示意性平面图。
[图15A]是对应于图14并且示出根据第五实施方式的第一变形例的表面发光器件的介电层的孔口的示意性平面图。
[图15B]是对应于图14并且示出根据第五实施方式的第二变形例的表面发光器件的介电层的孔口的示意性平面图。
[图15C]是对应于图14并且示出根据第五实施方式的第三变形例的表面发光器件的介电层的孔口的示意性平面图。
[图16]是对应于图13并且示出根据本公开的第六实施方式的表面发光器件的介电层的主要部件的放大截面图。
[图17]是对应于图1并且示出根据本公开的第七实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图18]是对应于图1并且示出根据本公开的第八实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图19]是对应于图1并且示出根据本公开的第九实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图20]是对应于图1并且示出根据本公开的第十实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图21]是对应于图1并且示出根据本公开的第十一实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图22]是对应于图1并且示出根据本公开的第十二实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图23]是对应于图1并且示出根据本公开的第十三实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
[图24]是对应于图1并且示出根据本公开的第十四实施方式的表面发光元件的主要部件的截面图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述根据本公开的实施方式。注意，将按照以下顺序进行描述。
1.第一实施方式
第一实施方式描述了本技术应用于表面发光元件的示例。这里，将描述表面发光元件的基本结构和制造过程。
2.第二实施方式
第二实施方式描述了应用本技术的示例，并且对根据第一实施方式的表面发光器件的隧道结层的结构进行了修改。
3.第三实施方式
第三实施方式描述了应用本技术的另一示例，并且对根据第一实施方式的表面发光器件的隧道结层的结构进行了修改。
4.第四实施方式
第四实施方式描述了应用本技术的另一示例，并且根据第一实施方式的表面发光器件的第二反射层具有半导体DBR的结构。
5.第五实施方式
第五实施方式描述了应用本技术的示例，并且对根据第一实施方式的表面发光器件的介电层的结构进行修改。
6.第六实施方式
第六实施方式描述了应用本技术的另一示例，并且改变了根据第一实施方式的表面发光器件的介电层的结构。
7.第七实施方式
第七实施方式描述了应用本技术的示例，并且根据第一实施方式的表面发光器件的第一反射层被构造成接合到异质衬底DBR。
8.第八实施方式
第八实施方式描述了应用本技术的示例，并且根据第一实施方式的表面发光器件的第一反射层被配置为透镜型反射层。
9.第九实施方式
第九实施方式描述了应用本技术的示例，并且根据第一实施方式的表面发光器件的第一反射层被构造成使得异质衬底与介电体DBR接合在一起。
10.第十实施方式
第十实施方式描述了应用本技术的示例，并且根据第一实施方式的表面发光元件的第一反射层构造成使得外来衬底与透镜型反射层接合在一起。
11.第十一实施方式
第十一实施方式描述了应用本技术的示例，并且根据第一实施方式的表面发光器件的第二反射层被配置为透镜型反射层。
12.第十二实施方式
第十二实施方式描述了应用本技术的示例，并且根据第一实施方式的表面发光器件的第二反射层被构造成使得介电体DBR和透镜型反射层组合在一起。
13.第十三实施方式
第十三实施方式描述了应用本技术的示例，并且根据第一实施方式的表面发光元件具有背侧发射结构。
14.第十四实施方式
第十四实施方式描述了应用本技术的另一示例，并且根据第一实施方式的表面发光元件具有背侧发射结构。
15.其他实施方式
<1.第一实施方式>
将参考图1至图8描述根据本公开的第一实施方式的表面发光元件1。
这里，在附图中，箭头X方向根据需要示出，并且为了方便的目的，指示放置在平面上的表面发光元件1的一个平面方向。箭头Y方向指示与箭头X方向垂直的另一平面方向。此外，箭头Z方向表示与箭头X方向和箭头Y方向垂直的向上方向。换言之，箭头X方向、箭头Y方向和箭头Z方向在三维坐标系中分别与X轴方向、Y轴方向和Z轴方向精确地对应。
应注意，给出这些方向中是为了便于理解解释，并且不是为了限制本技术的方向的目的而提供。
[表面发光元件1的配置]
(1)表面发光元件1的整体示意性配置
图1以纵向截面示出了表面发光元件1的配置的一个示例。
根据第一实施方式的表面发光元件1被配置为VCSEL(垂直腔表面发射激光器)。表面发光元件1包括第一反射层2、第一半导体层3、有源层4、第二半导体层5、隧道结层6、第三半导体层7和第二反射层10作为主要组成元件。此外，表面发光元件1还包括介电层8和第四半导体层9作为主要组成元件。
进一步地，表面发光元件1还包括第一电极11和第二电极12。
(2)第一反射层2的配置
第一反射层2堆叠在衬底20上，其中缓冲层21介于二者之间。
衬底20用作外延生长衬底。例如，n型InP用于衬底20。S用作n型杂质。
缓冲层21用于形成台阶结构和平整度高的平台。这里，例如，n型InP用于缓冲层21。Si用作掺杂剂的n型杂质。例如，缓冲层21被形成为膜厚度100nm以下并且500nm以下。此外，n型杂质的密度设定为1×1018原子/cm3。
第一反射层2被配置为半导体DBR(分布式布拉格反射器)。第一反射层2被配置为使得具有两种或更多种类型的不同折射率的半导体层被交替堆叠多次。
具体地，第一反射层2通过堆叠具有从InP、AlxGayIn1-x-yAs(0≤x，y≤1)和InxGa1-xAs1-yPy(0≤x，y≤1)中选择的至少两种或更多种折射率的半导体层来配置。这里，例如，通过将n型AlGaInAs的半导体和n型InP的半导体层交替地堆叠成40对或更多对，来形成第一反射层2。
例如，在AlGaInAs中，Si用作n型杂质，并且n型杂质的密度被设置为例如1×1018原子/cm3。此外，通过使用谐振波长λ和AlGaInAs的折射率nAlGaInAs，例如，形成具有λ/4nAlGaInAs的膜厚度的膜。
例如，在InP中，Si用作n型杂质，并且n型杂质的密度被设置为例如1×1018原子/cm3。另外，通过使用InP的谐振波长λ和折射率nInP，形成膜厚度为例如λ/4nInP的膜。
(3)第一半导体层3的配置
第一半导体层3堆叠在第一反射层2上，其中包覆层介于二者之间。
这里，例如，n型InP用于包覆层。例如，在InP中，Si用作n型杂质，并且n型杂质的密度被设置为例如1×1018原子/cm3。此外，InP被形成为厚度为例如320nm以上并且330nm以下
第一半导体层3用作导向层或间隔层。第一半导体层3包括非掺杂AlInAs和堆叠在AlInAs上的非掺杂AlGaInAs。AlInAs的厚度例如为50nm以上且70nm以下。例如，AlGaInAs形成为厚度为50nm以上并且70nm以下
(4)有源层4的配置
有源层4具有阻挡层和量子阱层多次交替堆叠的结构，并且堆叠在第一半导体层3上。
例如，非掺杂AlGaInAs用于阻挡层。例如，形成五层AlGaInAs，并且每层AlGaInAs形成为厚度为例如8nm以上且10nm以下。
量子阱层包括选自III族元素中的Al、Ga和In中的至少一种元素和选自V族元素中的As、P和N中的至少一种元素。这里，量子阱层包括非掺杂AlGaInAs作为主要成分。例如，形成四层AlGaInAs，并且每层AlGaInAs形成为厚度为例如4nm以上并且7nm以下。
此外，可以使用量子线或量子点来代替量子阱层。此外，在第一实施方式中，有源层4被配置为应变补偿量子阱，并且形成在空腔内驻波的波腹位置处。
(5)第二半导体层5的配置
第二半导体层5堆叠在有源层4上。
第二半导体层5用作导向层或间隔层。第二半导体层5包括非掺杂AlGaInAs、堆叠在AlGaInAs上的非掺杂AlInAs以及堆叠在AlInAs上的p型AlGaInAs。
例如，非掺杂AlGaInAs被形成为厚度为50nm以上并且70nm以下。无掺杂AlInAs的厚度例如为50nm以上并且70nm以下。
在p型AlGaInAs中，Mg用作p型杂质，并且p型杂质的密度被设置为例如1×1018原子/cm3。此外，例如，p型AlGaInAs形成为厚度为160nm以上并且180nm以下。
(6)隧道结层6的配置
隧道结层6堆叠在第二半导体层5上。这里，隧道结层6包括P型AlInAs和堆叠在AlInAs上的n型InP。
在AlInAs中，C被用作p型杂质，并且p型杂质的密度被设置为例如不小于1×1019个原子/cm3。另外，AlInAs的厚度例如为10nm以上且30nm以下。
在InP中，Si用作n型杂质，并且n型杂质的密度被设置为例如不小于1×1019个原子/cm3。此外，InP被形成为厚度为例如10nm以上并且30nm以下。
(7)第三半导体层7的配置
第三半导体层7堆叠在隧道结层6上。第三半导体层7用作包覆层或覆盖层。这里，第三半导体层7包括例如n型InP。例如，在InP中，Si用作n型杂质，并且n型杂质的密度被设置为例如1×1018原子/cm3。此外，InP被形成为厚度为例如10nm以上并且40nm以下。
(8)介电层8的配置
在根据第一实施方式的表面发光元件1中，介电层8堆叠在第三半导体层7上。介电层8具有在介电层8的厚度方向(箭头Z方向)上延伸的孔口81。介电层8抑制电流和光在横向方向上的扩散，并且电流和光通过孔口81的内部。即，介电层8充当电流限制层和光限制层。
图2示出了从箭头Z方向(在下文中，简称为“在平面视图中”)观看的介电层8的平面。此处，介电层8的孔口81形成为具有圆形形状。
返回图1，介电层8是通过非选择性氧化形成的。即，介电层8不使用通过氧化速度慢的AlInAs的选择性氧化形成的氧化层。具体地，介电层8包括通过从用于晶体生长的炉中取出化合物半导体并且执行沉积方法形成的沉积膜。将在制造方法中进行详细描述。
介电层8包括包含选自SiOx、SiNx、AlOx、AlNx、BNx、GaOx、GaNx、HfOx、GdOx、BeOx、MgOx、CaOx、InOx、GeOx、WOx、TaOx、TiOx、NbOx、VOx、ScOx、CrOx、FeOx、CoOx、NiOx、CuOx、ZnOx、ZrOx、MoOx、TeOx、BiOx、SrOx、YOx、ScOx、MnOx、EuOx、LaOx、NdOx、DyOx、CeOx、YbOx和ErOx中的至少一种作为主要成分的材料，其中x大于0(0＜x)。
例如，在对于介电层8选择SiO2的情况下，介电层8形成为厚度为例如1nm以上并且500nm以下。
此外，介电层8可以包括含有选自LiF、KF、CaF2、GaF3、ZnF2、CoF2、AlF2、PbF2、InF3、CrF3、FeF3、NiF2、CuF2、BiF3、MnF2、SnF4、BaF2、ZrF4、AlF3、LaF、MnF2、SrF2、MgS、ZnS、ZnSe、MgTe、ZnTe、GeS2、SiS2和SiC中的至少一种作为组分的材料。
(9)第四半导体层9的配置
第四半导体层9在孔口81内堆叠在第三半导体层7上。在第一实施方式中，第四半导体层9形成为厚度比介电层8厚，并且第四半导体层9形成在孔口81处以及孔口81外部的介电层8之上。第四半导体层9通过暴露于孔口81内的第三半导体层7的选择性外延生长(外延再生长)而形成。第四半导体层9用作包覆层或覆盖层。
第四半导体层9例如包括n型InP。例如，在InP中，Si用作n型杂质，并且n型杂质的密度被设置为例如1×1018原子/cm3。另外，InP形成为厚度为例如2000nm以上且2100nm以下。
(10)第二反射层10的配置
第二反射层10堆叠在第四半导体层9上。与第一反射层2一样，第二反射层10被配置为DBR。此外，第二反射层10被配置为位于出光侧的反射层。
第二反射层10被配置为使得具有两种或更多种类型的不同折射率的材料被交替地堆叠多次。具体地，在第一实施方式中，例如，通过将SiO2和Ta2O5交替堆叠成七对或更多对来形成第二反射层10。此外，通过使用SiO2的共振波长λ和折射率nSiO2，SiO2形成为具有例如λ/4nSiO2的厚度。此外，通过使用Ta2O5的谐振波长λ和折射率nTa2O5，将Ta2O5形成为具有λ/4nTa2O5的厚度。第二反射层10包括介电体，并且因此是介电体DBR。
(11)第一电极11和第二电极12的配置
第一反射层2的外围边缘部分在平面方向(在此，至少在箭头X方向)上延伸得比第一半导体层3的外围边缘部分远。第一电极11堆叠在第一反射层2或包覆层的该外围边缘部分上。第一电极11与第一半导体层3电耦接，第一反射层2或包覆层介于二者之间。
与第一反射层2的外围边缘部分一样，第四半导体层9的外围边缘部分在平面方向(在此，至少在箭头X方向上)上比第二反射层10的外围边缘部分延伸得更远。在第四半导体层9的周缘部堆叠有第二电极12。第二电极12隔着第四半导体层9与第三半导体层7电连接。
[表面发光元件1的制造方法]
图3至图7示出用于描述制造根据第一实施方式的表面发光元件1的方法的各个步骤。
首先，在表面发光元件1的制造方法中，在衬底20上形成缓冲层21(见图1)。如上所述，例如，n型InP的化合物半导体用于衬底20。
例如，n型InP用于缓冲层21。使用MOCVD(金属有机化学气相沉积)方法或MBE(分子束外延)方法形成缓冲层21。
在缓冲层21上形成第一反射层2(见图3)。第一反射层2例如通过多次交替堆叠n型AlGaInAs和n型InP而形成。使用MOCVD法或MBE法形成第一反射层2。
第一半导体层3形成于第一反射层2上，且包覆层介于二者之间(见图3)。包覆层包括例如n型InP。第一半导体层3例如通过依次堆叠非掺杂AlInAs和非掺杂AlGaInAs而形成。使用MOCVD法或MBE法形成包覆层和第一半导体层3。
在第一半导体层3上形成阻挡层和量子阱层多次交替堆叠的有源层4(见图3)。阻挡层包括例如非掺杂AlGaInAs。量子阱层包括例如非掺杂AlGaInAs作为主要成分。有源层4采用MOCVD法或MBE法形成。
第二半导体层5形成于有源层4上(见图3)。第二半导体层5通过依次堆叠非掺杂AlGaInAs、非掺杂AlInAs和p型AlGaInAs而形成。第二半导体层5使用MOCVD或MBE法形成。
隧道结层6形成在第二半导体层5上(见图3)。隧道结层6例如通过依次堆叠p型AlInAs和n型InP而形成。使用MOCVD或MBE方法形成隧道结层6。
如图3所示，第三半导体层7形成在隧道结层6上。第三半导体层7例如包括n型InP。第三半导体层7使用MOCVD法或MBE法形成。
此处，从缓冲层21至第三半导体层7执行的处理(诸如外延生长处理)在同一熔炉中执行。
这里，将衬底20从炉内取出至炉外，并传输至成膜装置。然后，利用成膜装置，在第三半导体层7上形成介电层8(见图4)。使用上述材料形成作为沉积膜的介电层8。例如，根据所使用的材料，使用诸如气相沉积法、溅射、CVD(化学气相沉积)法、ALD(原子层沉积)法等沉积法形成介电层8。
即，形成介电层8作为沉积膜，因此，通过非选择性氧化形成，而不是例如通过选择性氧化形成的氧化层。
如图4所示，孔口81形成在介电层8中。孔口81形成为使得使用光刻技术在介电层8上形成掩模，并且使用该掩模选择性地蚀刻介电层8。蚀刻包括湿法蚀刻和干燥蚀刻，诸如RIE(反应离子蚀刻)。此外，可以使用利用剥离工艺的光刻技术来形成孔口81。
在形成介电层8之后，将衬底20从沉积装置传送至熔炉中。如图5所示，在炉中，第四半导体层9形成在暴露于介电层8的孔口81内的第三半导体层7上。通过选择性横向生长(ELO：外延横向过生长)形成第四半导体层9，从而厚度比介电层8的厚度厚。此外，如图6所示，第四半导体层9可形成在孔口81的外部并且在介电层8的整个区域上。例如，与第三半导体层7一样，第四半导体层9包括使用第三半导体层7作为籽晶而形成的n型InP。
在根据第一实施方式的表面发光元件1的制造方法中，在一个衬底20处制造多个表面发光元件1。此外，在形成相邻表面发光元件1的形成区域中的第四半导体层9可以配置为彼此靠近布置或彼此耦接。
在此，从熔炉内部再次取出基底20到熔炉外部。
如图7所示，通过光刻技术以及蚀刻技术形成的掩模用于将第一半导体层3图案化成介电层8，并且第四半导体层9各自具有合适的形状。
使用湿式蚀刻或干式蚀刻作为蚀刻技术。
第一电极11形成于第一反射层2的外围边缘部分上，并且第二电极形成于第四半导体层9的外围边缘部分上(见图1)。第一电极11和第二电极12的每一个包括例如通过顺序堆叠AuGe、Ni和Au形成的堆叠膜。
第二反射层10形成在第四半导体层9上(见图1)。第二反射层10形成为使得SiO2和Ta2O5交替堆叠多次。使用从上述溅射、CVD方法、ALD方法等中选择的沉积方法形成第二反射层10。
接下来，执行元件分离过程。在元件分离过程中，在一个衬底20上形成多个表面发光元件1的形成区域彼此分离。使用切割、激光切割、RIE等执行分离。
通过这些处理，形成多个表面发光元件1，并且根据第一实施方式的表面发光元件1的制造方法结束。
[作用和效果]
如图1所示，根据第一实施方式的表面发光元件1包括第一反射层2、第一半导体层3、有源层4、第二半导体层5、隧道结层6、第三半导体层7和第二反射层10。
第一半导体层3堆叠在第一反射层2上，并且具有第一导电类型。有源层4堆叠在第一半导体层3上。第二半导体层5堆叠在有源层4上，具有第二导电类型。隧道结层6堆叠在第二半导体层5上。第三半导体层7堆叠在隧道结层6上，具有第一导电型。第二反射层10堆叠在第三半导体层7上与第一反射层2侧相反的一侧。此外，表面发光元件1还包括介电层8和第四半导体层9。在第三半导体层7和第四半导体层9之间，在第三半导体层7上堆叠介电层8。介电层8具有孔口81。介电层8是通过非选择性氧化形成的。在孔口81内，第四半导体层9堆叠在第三半导体层7上，并且通过第三半导体层7的选择性生长形成。这里，第二反射层10堆叠在第四半导体层9上。
这里，介电层8具有孔口81，并且孔口81被用作电流路径。介电层8在除孔口81之外的区域处阻挡电流流动，并且用作电流限制层。此外，介电层8抑制光向除孔口81以外的区域扩散，并且用作光限制层。
此外，通过非选择性氧化形成介电层8。具体地，介电层8是沉积膜，而不是通过诸如AlInAs的化合物半导体的选择性氧化形成的氧化层。因此，通过在半导体制造技术中广泛使用的制造方法制造介电层8。这使得可以以简化的方式并且在减小的时间段内形成介电层8。
因此，可以提供能够利用简化的结构实现电流限制和光限制的表面发光元件1。
此外，在表面发光元件1中，第一半导体层3和第三半导体层7为n型，或至少部分非掺杂，如图1所示。此外，第二半导体层5为p型，或至少部分未掺杂。具体地，隧道结层6正上方的第三半导体层7设置为n型。n型第三半导体层7与P型半导体层相比电阻值低、光吸收少。
由此，与P型半导体层相比，即使介电层8的孔口81的孔口直径增大，或者即使n型第四半导体层9形成为较厚，也可以改善电性能和光学性能。
此外，在表面发光元件1中，有源层4包括选自III族元素中的Al、Ga和In中的至少一种元素和选自V族元素中的As、P和N中的至少一种元素，如图1所示。这里，有源层4包括AlGaInAs。因此，可以使用III-V族化合物半导体实现表面发光元件1。
此外，在表面发光元件1中，有源层4包括量子阱、量子线或量子点，如图1所示。具体地，在根据第一实施方式的表面发光元件1中，有源层4被配置为包括非掺杂AlGaInAs的应变补偿量子阱。被配置为应变补偿量子阱的有源层4使得可以提高增益。
此外，在表面发光元件1中，图1中所示的介电层8包括包含选自SiOx、SiNx等中的至少一种或选自LiF、KF等中的至少一种作为组分的材料，其中x大于0，如上所述。也就是说，介电层8的材料可从多种材料中选择。这使得可以选择用于介电层8的介电体的材料，以便在制造表面发光元件1的必要的基础上对应于期望的光学特性。
此外，在表面发光元件1中，介电层8的孔口81在平面视图中具有圆形形状，如图1和图2所示。因此，利用表面发光元件1，可以减小激光振荡的阈值电流，并且可以提高倾斜效率。
此外，在表面发光元件1中，图1中所示的第一反射层2通过堆叠选自InP、AlxGayIn1-x-yAs(0≤x，y≤1)和InxGa1-xAs1-yPy(0≤x，y≤1)中的至少两个以上类型的层来配置。因此，可以将第一反射层2配置为具有最佳反射率的DBR。
此外，在表面发光元件1中，图1中示出的第二反射层10通过堆叠至少两个以上类型的介电材料形成。例如，通过多次交替堆叠SiO2和Ta2O5，可以将第二反射层10配置为具有最佳反射率的DBR。
此外，如图1所示，表面发光元件1包括第一电极11和第二电极12。第一电极11通过第一反射层2或包覆层与第一半导体层3电连接。第二电极隔着第四半导体层9与第三半导体层7电连接。因此，可以以简化的方式可靠地使电流流过表面发光元件1。
[第一变形例]
第一变形例至第三变形例均描述了其中在表面发光元件1中改变介电层8的孔口81的形状的示例。
应注意，在第一变形例、其随后的变形例、稍后将描述的第二实施方式、及其随后的实施方式中，与根据第一实施方式的表面发光元件1的组成元件相同的组成元件或基本相同的组成元件被附加相同的附图标记，并且将不重复其解释。
图8A示出了根据第一实施方式的第一变形例的表面发光元件1的介电层8的孔口81的形状。在根据第一变形例的表面发光元件1中，在平面视图中，介电层8的孔口81形成为椭圆形。
通过根据第一变形例的表面发光元件1具有这种配置，可以获得与根据第一实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果类似的作用和效果。
此外，利用表面发光元件1，因为介电层8的孔口81被形成为椭圆形，所以可以调节光输出的横向模式或偏振。
[第二变形例]
图8B示出了根据第一实施方式的第二变形例的表面发光元件1的介电层8的孔口81的形状。在根据第二变形例的表面发光元件1中，在平面视图中，介电层8的孔口81形成为矩形形状。此处，孔口81形成为方形形状。此外，孔口81可以形成为矩形形状。
通过根据第二变形例的表面发光元件1具有这种配置，可以获得与从根据第一变形例的表面发光元件1获得的作用和效果类似的作用和效果。
[第三变形例]
图8C示出了根据第一实施方式的第三变形例的表面发光元件1的介电层8的孔口81的形状。在根据第三修改例的表面发光元件1中，在平面视图中，介电层8的孔口81形成为多边形形状。此处，孔口81形成为正六边形。另外，孔口81可以形成为三角形、五边形、七边形或具有更多边的多边形。
通过根据第三修改例的具有这种配置的表面发光元件1，可以获得与从根据第一修改例的表面发光元件1获得的那些类似的作用和效果。
注意，孔口81的至少一部分可以在平面视图中形成为不对称的形状。
<2.第二实施方式>
图9示出了根据本公开的第二实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。
在根据第二实施方式的表面发光元件1中，介电层8堆叠在第二半导体层5上并且布置在第二半导体层5与第三半导体层7之间。此外，在介电层8的孔口81内，通过第二半导体层5的选择性生长形成的第四半导体层40堆叠在第二半导体层5上。在该第四半导体层40上堆叠有隧道结层6。此外，在孔口81内，第三半导体层7堆叠在隧道结层6上，并且在孔口81外，第三半导体层7也通过ELO堆叠在介电层8上。
注意，在第二实施方式中，介电层8堆叠在第二半导体层5上。此外，在介电层8的孔口81内，第四半导体层40堆叠在第二半导体层5上。第四半导体层40通过第二半导体层5的再结晶生长而形成，并且因此，对应于根据本技术的“第四半导体层”。
除了上述那些之外的表面发光元件1的配置与根据第一实施方式的表面发光元件1的配置相同。
利用根据第二实施方式的表面发光元件1，可以获得与从根据第一实施方式的表面发光元件1获得的那些类似的作用和效果。
<3.第三实施方式>
图10示出了根据本公开的第三实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。
在根据第三实施方式的表面发光元件1中，如在根据第二实施方式的表面发光元件1中，介电层8堆叠在第二半导体层5上。第四半导体层40在介电层8的孔口81内堆叠在第二半导体层5上。在第四半导体层40上依次堆叠有隧道结层6和第三半导体层7。在孔口81的外部，隧道结层6和第三半导体层7通过ELO堆叠在介电层8上。
除了上述那些之外的表面发光元件1的配置与根据第二实施方式的表面发光元件1的配置相同。
利用根据第三实施方式的表面发光元件1，可以获得与从根据第二实施方式的表面发光元件1获得的那些类似的作用和效果。
<4.第四实施方式>
图11示出了根据本公开的第四实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。
在根据第四实施方式的表面发光元件1中，堆叠第二反射层10A代替根据第一实施方式的表面发光元件1的第二反射层10。虽然第二反射层10包括介电体DBR，但是第二反射层10A包括半导体DBR，在该半导体DBR中，具有两种或更多种类型的不同折射率的半导体层与第一反射层2一样被交替堆叠多次。
具体地，第二反射层10A通过堆叠具有至少两个以上类型的折射率并且选自InP、AlxGayIn1-x-yAs(0≤x，y≤1)和InxGa1-xAs1-yPy(0≤x，y≤1)的半导体层来配置。这里，例如，通过交替地堆叠n型AlGaInAs的半导体和n型InP的半导体层来形成第二反射层10A。
第二反射层10A通过连续晶体生长形成在第四半导体层9上。
注意，第二电极12堆叠在第二反射层10A的外围边缘部分上。
除了上述那些之外的表面发光元件1的配置与根据第一实施方式的表面发光元件1的配置相同。
利用根据第四实施方式的表面发光元件1，可以获得与从根据第一实施方式的表面发光元件1获得的那些类似的作用和效果。
<5.第五实施方式>
图12示出了根据本公开的第五实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。此外，图13示出了截面配置的一个示例，其中放大了表面发光元件1的介电层8A和孔口81A。图14示出了介电层8A和孔口81A的平面形状。
在根据第五实施方式的表面发光元件1中，堆叠介电层8A来代替根据第一实施方式的表面发光元件1的介电层8。通过在厚度方向或平面方向上堆叠具有相同折射率或不同折射率的两层或更多层介电体来配置介电层8A。介电体可以包括相同的介电材料或者可以包括不同的介电材料。
这里，例如，相同的SiO2用于电介质材料。将各层的SiO2的厚度设定为5nm，通过堆叠该SiO2的六层来构成介电层8A。孔口81A例如形成为圆形。孔口81A被配置为使得SiO2的孔口在上层的直径比SiO2的孔口(在该上层的紧下方的)下层的直径大(例如大约0.5μm)。即，各层的SiO2的孔口直径朝向上层逐渐增加。即，孔口81A以第四半导体层9侧的孔口大于第三半导体层7侧的孔口的方式形成为截面近似锥形。
除了上述那些之外的表面发光元件1的配置与根据第一实施方式的表面发光元件1的配置相同。
利用根据第五实施方式的表面发光元件1，可以获得与从根据第一实施方式的表面发光元件1获得的那些类似的作用和效果。此外，在表面发光元件1中，通过在厚度方向或平面方向上堆叠具有相同折射率或不同折射率的两层或更多层介电体来配置介电层8A，如图12至图14中所示。与具有单层结构的介电层8和孔口81相比，这使得可以以三维方式调节折射率。因此，利用介电层8A和孔口81A，可以在减少激光的色散损耗的同时调整为单个横向模式。
[第一变形例]
第一变形例至第三变形例均描述了其中在表面发光元件1中改变介电层8A的孔口81A的形状的示例。
图15A示出了根据第五实施方式的第一变形例的表面发光元件1的介电层8A的孔口81A的形状。在根据第一变形例的表面发光元件1中，介电层8A的孔口81A在平面视图中形成为椭圆形，与根据第一实施方式的第一变形例的表面发光元件1的介电层8的孔口81一样。
通过根据具有这种配置的第一变形例的表面发光元件1，可以获得与从根据第五实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果类似的作用和效果。
[第二变形例]
图15B示出了根据第五实施方式的第二变形例的表面发光元件1的介电层8A的孔口81A的形状。在根据第二变形例的表面发光元件1中，介电层8A的孔口81A在平面视图中形成为矩形形状，与根据第一实施方式的第二变形例的表面发光元件1的介电层8的孔口81一样。
通过根据第二变形例的表面发光元件1具有这种配置，可以获得与从根据第一变形例的表面发光元件1获得的作用和效果类似的作用和效果。
[第三变形例]
图15C示出了根据第五实施方式的第三变形例的表面发光元件1的介电层8A的孔口81A的形状。在根据第三修改例的表面发光元件1中，介电层8A的孔口81A在平面视图中形成为多边形形状，与根据第一实施方式的第三修改例的表面发光元件1的介电层8的孔口81一样。
利用具有这种配置的根据第三修改例的表面发光元件1，可以获得与从根据第一修改例的表面发光元件1获得的作用和效果类似的作用和效果。
注意，孔口81A的至少一部分可以在平面视图中形成为不对称的形状。
<6.第六实施方式>
图16示出根据本公开的第六实施方式的表面发光元件1的介电层8B和孔口81B的横截面配置的一个示例。
在根据第六实施方式的表面发光元件1中，堆叠介电层8B来代替根据第一实施方式的表面发光元件1的介电层8。吸收光的材料用于介电层8B的全部或部分。在此，堆叠吸收光的金属层8b2而形成介电层8B。
具体地，介电层8B例如通过依次堆叠介电体8b1、介电体8b1上的金属层8b2、以及金属层8b2上的介电体8b3来形成。例如，使用SiO2作为电介质8b1，形成厚度为10nm的SiO2。例如，金属层8b2使用Ti，形成厚度为10nm的Ti。例如，使用SiO2作为电介质8b3，形成厚度为10nm的SiO2。
在孔口81B的内侧，金属层8b2的端部直径大于电介质8b1的端部直径和电介质8b3的端部直径。此外，电介质8b1的端部与电介质8b3的端部连接。即，金属层8b2的端部构成为不从电介质8b1的端部与电介质8b3的端部的耦接部露出。由此，例如在金属层8b2使用Ti的情况下，能够防止Ti扩散。
除了上述那些之外的表面发光元件1的配置与根据第一实施方式的表面发光元件1的配置相同。
利用根据第六实施方式的表面发光元件1，可以获得与根据第一实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果类似的作用和效果。
此外，在表面发光元件1中，吸收光的材料用于介电层8B的全部或部分，如图16中所示。可替代地，介电层8B被配置为堆叠吸收光的金属层8b2。因此，可以在高维模式下提供吸收损失，并且可以对单个横向模式进行调整。
<7.第七实施方式>
图17示出了根据本公开的第七实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。
在根据第七实施方式的表面发光元件1中，形成第一反射层2A，代替根据第一实施方式的表面发光元件1的第一反射层2。第一反射层2A与第一半导体层3接合。
第一反射层2A包括具有至少两个以上类型的不同组成的AlxGa1-xAs(0≤x≤1)。具体地，例如，通过多次交替堆叠GaAs和AlGaAs形成第一反射层2A。
这里，第一反射层2A被配置为半导体DBR，该半导体DBR包含与第一反射层2的半导体材料不同的半导体材料。与根据第一实施方式的表面发光元件1的第一反射层2相比，第一反射层2A具有较小的热阻和较宽的阻带宽度。
除了上述那些之外，表面发光元件1的配置与根据第一实施方式的表面发光元件1的配置相同。
利用根据第七实施方式的表面发光元件1，可以获得与从根据第一实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果类似的作用和效果。
此外，如图17所示，表面发光元件1包括第一反射层2A。因此，与根据第一实施方式的表面发光元件1的第一反射层2相比，可以实现具有较小热阻和较宽阻带宽度的表面发光元件1。
<8.第八实施方式>
图18示出了根据本公开的第八实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。
在根据第八实施方式的表面发光元件1中，堆叠第一反射层2B来代替根据第一实施方式的表面发光元件1的第一反射层2。第一反射层2B被配置为其中其中间部分朝向与第二反射层10侧相反的侧突出的透镜型反射层。第一反射层2B被配置为介电体DBR，其中，与第二反射层10一样，具有两种或更多种类型的不同折射率的介电体交替堆叠多次。
此外，通过使用利用光刻技术形成的掩模并且还使用诸如RIE的干蚀刻技术，可以在衬底的背面形成突出部分，所述衬底是堆叠第一反射层2B的一侧。
除了上述那些之外的表面发光元件1的配置与根据第一实施方式的表面发光元件1的配置相同。
利用根据第八实施方式的表面发光元件1，可以获得类似于由根据第一实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果的作用和效果。
此外，如图18所示，表面发光元件1包括作为透镜型反射层的第一反射层2B。在表面发光元件1中，这使得可以减小光的衍射损耗，这使得可以实现激光振荡的阈值电流密度的减小并且还实现增加的斜率。
<9.第九实施方式>
图19示出了根据本公开的第九实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。
在根据第九实施方式的表面发光元件1中，堆叠第一反射层2C来代替根据第一实施方式的表面发光元件1的第一反射层2。第一反射层2C堆叠在第一半导体层3处，异质衬底22介于第一反射层2C与第一半导体层3之间。
如与根据第一实施方式的表面发光元件1的第二反射层10一样，第一反射层2C配置有例如SiO2和Ta2O5交替堆叠多次的介电体DBR。例如，异质衬底22包括选自GaAs、Si、GaN、AlN、BN和SiC中的至少一种作为主要成分。这些材料表现出优异的散热性能，并且对由表面发光元件1发射的光的波长表现出非常低的吸收。外来衬底22被配置为腔体的一部分。
除了上述那些之外的表面发光元件1的配置与根据第一实施方式的表面发光元件1的配置相同。
利用根据第九实施方式的表面发光元件1，可以获得与从根据第一实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果类似的作用和效果。
此外，如图19所示，表面发光元件1包括第一反射层2C，异质衬底22插入在第一反射层2C与第一半导体层3之间。因此，可以实现具有低热阻的表面发光元件1。
<10.第十实施方式>
图20示出了根据本公开的第十实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。通过将根据第八实施方式的表面发光元件1和根据第九实施方式的表面发光元件1组合在一起来配置根据第十实施方式的表面发光元件1。即，在表面发光元件1中，用作透镜型反射层的第一反射层2D堆叠在第一半导体层3下方，异质衬底22介于二者之间。与第一反射层2C一样，第一反射层2D配置有介电体DBR。
利用根据第十实施方式的表面发光元件1，可以获得通过将从根据第八实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果与从根据第九实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果进行组合而获得的作用和效果。
<11.第十一实施方式>
图21示出了根据本公开的第十一实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。根据第十一实施方式的表面发光元件1包括第二反射层10B，代替根据第一实施方式的表面发光元件1的第二反射层10。第二反射层10B被配置为透镜型反射层，其中，第二反射层10B的中间部分朝着与第一反射层2侧相反的一侧突出。第二反射层10B堆叠在第四半导体层9上。第二反射层10B被配置为介电体DBR，其中，与根据第八实施方式的表面发光元件1的第一反射层2B一样，具有两种或更多种类型的不同折射率的介电体交替堆叠多次。
除了上述那些之外的表面发光元件1的配置与根据第一实施方式的表面发光元件1的配置相同。
利用根据第十一实施方式的表面发光元件1，可以获得通过将从根据第一实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果与从根据第八实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果进行组合而获得的作用和效果。
<12.第十二实施方式>
图22示出了根据本公开的第十二实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。
根据第十二实施方式的表面发光元件1包括第二反射层10C，代替根据第十一实施方式的表面发光元件1的第二反射层10B。第二反射层10C被配置为其中其中间部分朝向与第一反射层2侧相反的一侧突出的透镜型反射层。第二反射层10C堆叠在第四半导体层9上。第二反射层10C配置有介电体DBR。
除了上述那些之外的表面发光元件1的配置与根据第一实施方式的表面发光元件1的配置相同。
通过根据第十二实施方式的表面发光元件1，可以获得与从根据第十一实施方式的表面发光元件1获得的那些类似的作用和效果。
<13.第十三实施方式>
图23示出了根据本公开第十三实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。
根据第十三实施方式的表面发光元件1提供了根据第四实施方式的表面发光元件1的应用示例，并且被配置为具有背侧发射结构。即，在表面发光元件1中，通过从上侧朝向下侧依次堆叠第一反射层2、第一半导体层3、有源层4、第二半导体层5、隧道结层6、第三半导体层7、介电层8、第四半导体层9和第二反射层10而将堆叠结构倒置配置。
第一电极11A堆叠在第一反射层2的外围边缘部分上。第二电极12A形成在第二反射层10下方，从而基本上覆盖第二反射层10的整个区域。另外，激光向上输出。
除了上述那些之外的表面发光元件1的配置与根据第四实施方式的表面发光元件1的配置相同。
利用根据第十三实施方式的表面发光元件1，可以获得与从根据第四实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果类似的作用和效果。
<14.第十四实施方式>
图24示出了根据本公开的第十四实施方式的表面发光元件1的在纵向截面中的配置的一个示例。与根据第十三实施方式的表面发光元件1一样，根据第十四实施方式的表面发光元件1被配置为具有背侧发射结构。此外，在表面发光元件1中，与根据第十实施方式的表面发光元件1一样，第一反射层2D堆叠在第一半导体层3处，异质衬底22介于第一反射层2D与第一半导体层3之间。第一反射层2D被配置为透镜型反射层，并且还被配置为具有介电体DBR。
除了上述那些之外的表面发光元件1的配置与根据第十实施方式的表面发光元件1的配置和根据第十三实施方式的表面发光元件1的配置相同。
通过根据第十四实施方式的表面发光元件1，可以获得通过将从根据第十实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果与从根据第十三实施方式的表面发光元件1获得的作用和效果进行组合而获得的作用和效果。
<15.其他实施方式>
本技术不应限于上述实施方式，并且可以在本技术的要点的范围内进行各种修改。
例如，在本技术中，可以将根据上述多个实施方式或上述多个修改例的表面发光元件中的两个或更多个表面发光元件组合在一起。
在本公开中，表面发光元件包括第一反射层、第一半导体层、有源层、第二半导体层、隧道结层、第三半导体层、以及第二反射层。第一半导体层堆叠在第一反射层上并且具有第一导电类型。有源层堆叠在第一半导体层上。第二半导体层堆叠在有源层上并且具有第二导电类型。隧道结层堆叠在第二半导体层上。第三半导体层堆叠在隧道结层上并且具有第一导电类型。第二反射层在与第一反射层侧相反的一侧堆叠在第三半导体层上。此外，表面发光元件还包括介电层和第四半导体层。介电层通过非选择性氧化形成在第二半导体层和第三半导体层之间或者第三半导体层和第二反射层之间，并且具有在厚度方向上穿透的孔口。第四半导体层在孔口内堆叠在第二半导体层或第三半导体层上，并且通过第二半导体层或第三半导体层的选择性生长而形成。
这里，介电层充当电流限制层和光限制层。此外，因为通过非选择性氧化形成介电层，所以可以以简化的方式并且在减少的时间段内形成介电层。
因此，可以提供能够利用简化的结构实现电流限制和光限制的表面发光元件。
<本技术的配置>
本技术具有以下配置。利用具有以下配置的本技术，可以提供使得可以利用简化的结构实现电流限制和光限制的表面发光元件。
(1)一种表面发光元件，包括：
第一反射层；
第一导电类型的第一半导体层，第一半导体层堆叠在第一反射层上；
有源层，堆叠在第一半导体层上；
第二导电类型的第二半导体层，第二导电类型是与第一导电类型相反的导电类型，第二半导体层堆叠在有源层上；
隧道结层，堆叠在第二半导体层上；
第一导电类型的第三半导体层，第三半导体层堆叠在隧道结层上；
第二反射层，在与第一反射层的一侧相反的一侧堆叠在第三半导体层上；
介电层，通过非选择性氧化形成在第二半导体层与第三半导体层之间或在第三半导体层与第二反射层之间，介电层具有在厚度方向上穿透的孔口；以及
第四半导体层，在孔口内堆叠在第二半导体层或第三半导体层上，并且通过第二半导体层或第三半导体层的选择性生长而形成。
(2)根据上述(1)所述的表面发光器件，其中，介电层包括沉积膜。
(3)根据上述(1)或(2)所述的表面发光元件，其中，
第一半导体层和第三半导体层为n型，或者第一半导体层和第三半导体层至少部分未掺杂，并且
第二半导体层为p型，或者第二半导体层至少部分未掺杂。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的表面发光元件，其中，
有源层包括：
从第III族元素中的Al、Ga和In中选择的至少一种元素；以及从第V族元素中的As、P和N中选择的至少一种元素。
(5)根据上述(1)至(4)中任一项所述的表面发光元件，其中，有源层包括量子阱、量子线或量子点。
(6)根据上述(1)至(5)中任一项所述的表面发光元件，其中，
介电层包括包含选自SiOx、SiNx、AlOx、AlNx、BNx、GaOx、GaNx、HfOx、GdOx、BeOx、MgOx、CaOx、InOx、GeOx、WOx、TaOx、TiOx、NbOx、VOx、ScOx、CrOx、FeOx、CoOx、NiOx、CuOx、ZnOx、ZrOx、MoOx、TeOx、BiOx、SrOx、YOx、ScOx、MnOx、EuOx、LaOx、NdOx、DyOx、CeOx、YbOx和ErOx中的至少一种作为组分的材料，其中，x大于0，或者包含选自LiF、KF、CaF2、GaF3、ZnF2、CoF2、AlF2、PbF2、InF3、CrF3、FeF3、NiF2、CuF2、BiF3、MnF2、SnF4、BaF2、ZrF4、AlF3、LaF、MnF2、SrF2、MgS、ZnS、ZnSe、MgTe、ZnTe、GeS2、SiS2和SiC中的至少一种作为组分的材料。
(7)根据上述(1)至(6)中任一项所述的表面发光元件，其中，
通过在厚度方向或平面方向上堆叠具有相同折射率或具有不同折射率的两层或更多层介电体来配置介电层。
(8)根据上述(1)至(7)中任一项所述的表面发光元件，其中，
当从介电层的厚度方向观察时，孔口具有圆形形状、椭圆形形状、矩形形状、多边形形状，或者或者孔口的至少一部分具有不对称的形状。
(9)根据上述(1)至(8)中任一项所述的表面发光器件，其中，介电层的全部或者一部分包含吸收光的材料。
(10)根据上述(1)至(9)中任一项所述的表面发光器件，其中，在介电层的一部分上堆叠有吸收光的金属层。
(11)根据上述(1)至(10)中任一项所述的表面发光元件，其中，
第一反射层或第二反射层通过堆叠选自InP、AlxGayIn1-x-yAs(0≤x，y≤1)和InxGa1-xAs1-yPy(0≤x，y≤1)中的至少两个以上类型的层构成。
(12)根据上述(1)至(11)中任一项所述的表面发光元件，其中，
第一反射层或第二反射层包括具有至少两个以上类型的不同组成的AlxGa1-xAs(0≤x≤1)。
(13)根据上述(1)至(12)中任一项所述的表面发光元件，其中，
与通过堆叠InP和AlxGayInl-x-yAs(0≤x，y≤1)形成的反射层相比，第一反射层或第二反射层包含的材料具有更小的热阻和更宽的阻带宽度。
(14)根据上述(1)至(13)中任一项所述的表面发光器件，其中，通过堆叠至少两个以上类型的介电材料形成第一反射层或第二反射层。
(15)根据上述(1)至(14)中任一项所述的表面发光元件，其中，第一反射层或第二反射层包括透镜型反射层。
(16)根据上述(1)至(15)中任一项所述的表面发光元件，其中，
第一反射层或第二反射层隔着至少一个异质衬底堆叠在第一半导体层、第三半导体层、或者第四半导体层上，异质衬底选自GaAs、Si、GaN、AlN、BN和SiC。
(17)根据上述(1)至(16)中任一项所述的表面发光元件，还包括：
第一电极，与第一反射层或包覆层电耦接；以及
第二电极，与第三半导体层电耦接。
本申请要求于2021年8月12日向日本专利局提交的日本专利申请第2021-131686号的优先权，该申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
本领域技术人员应当理解的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，并且它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (17)

1.一种表面发光元件，包括：
第一反射层；
第一导电类型的第一半导体层，所述第一半导体层堆叠在所述第一反射层上；
有源层，堆叠在所述第一半导体层上；
第二导电类型的第二半导体层，所述第二导电类型是与所述第一导电类型相反的导电类型，所述第二半导体层堆叠在所述有源层上；
隧道结层，堆叠在所述第二半导体层上；
所述第一导电类型的第三半导体层，所述第三半导体层堆叠在所述隧道结层上；
第二反射层，在与所述第一反射层的一侧相反的一侧堆叠在所述第三半导体层上；
介电层，通过非选择性氧化形成在所述第二半导体层与所述第三半导体层之间或在所述第三半导体层与所述第二反射层之间，所述介电层具有在厚度方向上穿透的孔口；以及
第四半导体层，在所述孔口内堆叠在所述第二半导体层或所述第三半导体层上，并且通过所述第二半导体层或所述第三半导体层的选择性生长而形成。
2.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，所述介电层包括沉积膜。
3.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，
所述第一半导体层和所述第三半导体层为n型，或者所述第一半导体层和所述第三半导体层至少部分未掺杂，并且
所述第二半导体层为p型，或者所述第二半导体层至少部分未掺杂。
4.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，
所述有源层包括：
从第III族元素中的Al、Ga和In中选择的至少一种元素；以及
从第V族元素中的As、P和N中选择的至少一种元素。
5.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，所述有源层包括量子阱、量子线或量子点。
6.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，
所述介电层包括包含选自SiOx、SiNx、AlOx、AlNx、BNx、GaOx、GaNx、HfOx、GdOx、BeOx、MgOx、CaOx、InOx、GeOx、WOx、TaOx、TiOx、NbOx、VOx、ScOx、CrOx、FeOx、CoOx、NiOx、CuOx、ZnOx、ZrOx、MoOx、TeOx、BiOx、SrOx、YOx、ScOx、MnOx、EuOx、LaOx、NdOx、DyOx、CeOx、YbOx和ErOx中的至少一种作为组分的材料，其中，x大于0，或者包含选自LiF、KF、CaF2、GaF3、ZnF2、CoF2、AlF2、PbF2、InF3、CrF3、FeF3、NiF2、CuF2、BiF3、MnF2、SnF4、BaF2、ZrF4、AlF3、LaF、MnF2、SrF2、MgS、ZnS、ZnSe、MgTe、ZnTe、GeS2、SiS2和SiC中的至少一种作为组分的材料。
7.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，
通过在厚度方向或平面方向上堆叠具有相同折射率或具有不同折射率的两层或更多层介电体来配置所述介电层。
8.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，
当从介电层的厚度方向观察时，所述孔口具有圆形形状、椭圆形形状、矩形形状、或多边形形状，或者所述孔口的至少一部分具有不对称的形状。
9.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，所述介电层的全部或者一部分包含吸收光的材料。
10.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，在所述介电层的一部分上堆叠有吸收光的金属层。
11.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，
所述第一反射层或所述第二反射层通过堆叠选自InP、AlxGayIn1-x-yAs(0≤x，y≤1)和InxGa1-xAs1-yPy(0≤x，y≤1)中的至少两个以上类型的层构成。
12.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，
所述第一反射层或所述第二反射层包括具有至少两个以上类型的不同组成的AlxGa1-xAs(0≤x≤1)。
13.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，
与通过堆叠InP和AlxGayInl-x-yAs(0≤x，y≤1)形成的反射层相比，所述第一反射层或所述第二反射层包含的材料具有更小的热阻和更宽的阻带宽度。
14.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，通过堆叠至少两个以上类型的介电材料形成所述第一反射层或所述第二反射层。
15.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，所述第一反射层或所述第二反射层包括透镜型反射层。
16.根据权利要求1所述的表面发光元件，其中，
所述第一反射层或所述第二反射层隔着至少一个异质衬底堆叠在所述第一半导体层、所述第三半导体层、或者所述第四半导体层上，所述异质衬底选自GaAs、Si、GaN、AlN、BN和SiC。
17.根据权利要求1所述的表面发光元件，还包括：
第一电极，与所述第一反射层或包覆层电耦接；以及
第二电极，与所述第三半导体层电耦接。
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