DE112017006413T5 - Lichtemissionselement - Google Patents

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Tatsushi Hamaguchi
Jugo Mitomo
Hiroshi Nakajima
Masamichi Ito
Susumu Sato
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Abstract

Ein Lichtemissionselement gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine erste Lichtreflexionsschicht 41, eine laminierte Struktur 20 und eine zweite Lichtreflexionsschicht 42, die aneinander laminiert sind. Die laminierte Struktur 20 umfasst eine erste Verbundhalbleiterschicht 21, eine Lichtemissionsschicht 23 und eine zweite Verbundhalbleiterschicht 22, die von einer Seite der ersten Lichtreflexionsschicht aneinander laminiert sind. Licht von der laminierten Struktur 20 wird zu einer Außenseite über die erste Lichtreflexionsschicht 41 oder die zweite Lichtreflexionsschicht 42 emittiert. Die erste Lichtreflexionsschicht 41 weist eine Struktur auf, in der mindestens zwei Typen von Dünnfilmen 41A und 41B in mehreren Zahlen abwechselnd aneinander laminiert sind. Eine Filmdickenmodulationsschicht 80 ist zwischen der laminierten Struktur 20 und der ersten Lichtreflexionsschicht 41 vorgesehen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Lichtemissionselement.
  • Stand der Technik
  • In einem Lichtemissionselement mit einem Oberflächenemissionslaserelement (VCSEL) tritt im Allgemeinen eine Laseroszillation auf, wenn veranlasst wird, dass Laserlicht eine Resonanz zwischen zwei Lichtreflexionsschichten (verteilte Bragg-Reflektorschichten, d. h. DBR-Schichten) erzeugt. In einem solchen Lichtemissionselement wird beispielsweise eine erste Lichtreflexionsschicht mit mehreren Dünnfilmen, die aneinander laminiert sind, auf der freiliegenden Oberfläche eines Substrats ausgebildet und eine laminierte Struktur, in der eine erste Verbundhalbleiterschicht, eine Lichtemissionsschicht (aktive Schicht) mit einem Verbundhableiter und eine zweite Verbundhalbleiterschicht aneinander laminiert sind, wird unter Verwendung eines Verfahrens wie z. B. eines ELO-Verfahrens (epitaxiales seitliches Überwachstumsverfahren) zum Erreichen eines Epitaxiewachstums in einer seitlichen Richtung über der ersten Lichtreflexionsschicht von oberhalb der freiliegenden Oberfläche des Substrats ausgebildet, wo die erste Lichtreflexionsschicht nicht ausgebildet ist (siehe beispielsweise T. Hamaguchi, u. a., „Milliwatt-class GaN-based blue vertical-cavity surface-emitting lasers fabricated by epitaxial lateral overgrowth“, Phys. Status Solidi A, 1-7 (2016) / DOI 10.1002/pssa.201532759). Dann wird eine zweite Elektrode, die aus einem transparenten leitfähigen Material besteht, auf der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet und eine zweite Lichtreflexionsschicht mit der laminierten Struktur von Dünnfilmen wird auf der zweiten Elektrode ausgebildet. Alternativ wird, nachdem die laminierte Struktur, die zweite Elektrode und die zweite Lichtreflexionsschicht auf dem Substrat ausgebildet sind, das Substrat beispielsweise auf der Basis eines CMP-Verfahrens (chemisches Maschinenpolierverfahren) entfernt und dann wird die erste Lichtreflexionsschicht mit den mehreren Dünnfilmen, die aneinander laminiert sind, auf der freiliegenden ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet (siehe beispielsweise japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-151364). Alternativ wird die erste Lichtreflexionsschicht mit den Dünnfilmen von mehreren Verbundhalbleitern, die aneinander laminiert sind, auf dem Substrat auf der Basis des Epitaxiewachstumsverfahrens ausgebildet und die laminierte Struktur, die zweite Elektrode und die zweite Lichtreflexionsschicht werden weiter auf der ersten Lichtreflexionsschicht ausgebildet (siehe beispielsweise Tien-Chang Lu, u. a., „Continuous wave operation of current injected GaN vertical cavity surface emitting lasers at room temperature", Appl. Phys. Lett. 97, 071114 (2010); doi: 10.1063/1.3483133).
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-151364
    • Patentliteratur 2: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-114753
    • Patentliteratur 3: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-022277
  • Nicht-Patent-Literatur
    • Nicht-Patent-Literatur 1: T. Hamaguchi, u. a., „Milliwatt-class GaN-based blue vertical-cavity surface-emitting lasers fabricated by epitaxial lateral overgrowth“, Phys. Status Solidi A, 1-7 (2016) / DOI 10.1002/pssa.201532759
    • Nicht-Patent-Literatur 2: Tien-Chang Lu, u. a., „Continuous wave operation of current injected GaN vertical cavity surface emitting lasers at room temperature", Appl. Phys. Lett. 97, 071114 (2010); doi: 10.1063/1.3483133
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Selbst mit irgendeinem dieser Verfahren kann es indessen schwierig sein, den Zustand der Grenzfläche zwischen der ersten Lichtreflexionsschicht und der laminierten Struktur vorteilhaft aufrechtzuerhalten, wenn die erste Lichtreflexionsschicht oder die laminierte Struktur ausgebildet wird. Wenn der Zustand der Grenzfläche nicht vorteilhaft aufrechterhalten werden kann, wird dann die Absorption oder Streuung von Licht, das in einer Lichtemissionsschicht (aktiven Schicht) erzeugt wird, d. h. ein optischer Verlust, verursacht. Folglich gibt es Möglichkeiten einer Erhöhung des Schwellenwerts des Lichtemissionselements, einer Verringerung der Lichtemissionseffizienz und einer Verringerung der Qualität des emittierten Lichts.
  • Daher hat die vorliegende Offenbarung die Aufgabe, ein Lichtemissionselement mit einer Konfiguration und einer Struktur zu schaffen, die kaum einen optischen Verlust an der Grenzfläche zwischen einer ersten Lichtreflexionsschicht und einer laminierten Struktur verursachen.
  • Lösung für das Problem
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, enthält das Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung
    eine erste Lichtreflexionsschicht, eine laminierte Struktur und eine zweite Lichtreflexionsschicht, die aneinander laminiert sind, wobei
    die laminierte Struktur eine erste Verbundhalbleiterschicht, eine Lichtemissionsschicht und eine zweite Verbundhalbleiterschicht, die von einer Seite der ersten Lichtreflexionsschicht aneinander laminiert sind, umfasst,
    Licht von der laminierten Struktur über die erste Lichtreflexionsschicht oder die zweite Lichtreflexionsschicht nach außen emittiert wird,
    die erste Lichtreflexionsschicht eine Struktur aufweist, in der mindestens zwei Typen von Dünnfilmen abwechselnd in mehreren Zahlen aneinander laminiert sind, und
    eine Filmdickenmodulationsschicht zwischen der laminierten Struktur und der ersten Lichtreflexionsschicht vorgesehen ist.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Da eine Filmdickenmodulationsschicht zwischen einer laminierten Struktur und einer ersten Lichtreflexionsschicht im Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist, wird ein optischer Verlust im Bereich der ersten Lichtreflexionsschicht, der der laminierten Struktur gegenüberliegt, oder im Bereich der laminierten Struktur, der der ersten Lichtreflexionsschicht gegenüberliegt, kaum verursacht. Daher kann das Auftreten von Problemen wie z. B. einer Erhöhung des Schwellenwerts des Lichtemissionselements, einer Verringerung der Lichtemissionseffizienz und einer Verringerung der Qualität des emittierten Lichts zuverlässig vermieden werden. Es ist zu beachten, dass die in der vorliegenden Patentbeschreibung beschriebenen Effekte nur zur Veranschaulichung gegeben werden und nicht begrenzend sind und zusätzliche Effekte erzeugt werden können.
  • Figurenliste
    • [1] 1A und 1B sind eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer ersten Ausführungsform bzw. eine schematische teilweise Stirnansicht einer ersten Lichtreflexionsschicht, einer Filmdickenmodulationsschicht und einer ersten Verbundhalbleiterschicht.
    • [2] 2A und 2B sind schematische teilweise Stirnansichten der ersten Lichtreflexionsschicht, der Filmdickenmodulationsschicht und der ersten Verbundhalbleiterschicht.
    • [3] 3A bis 3C sind schematische teilweise Stirnansichten eines Substrats oder dergleichen zum Beschreiben eines Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der ersten Ausführungsform.
    • [4] 4A und 4B sind ein Diagramm, das die simulierten Ergebnisse des optischen Feldes des Lichtemissionselements der ersten Ausführungsform zeigt, bzw. ein Diagramm, das die simulierten Ergebnisse des optischen Feldes des Lichtemissionselements eines ersten Vergleichsbeispiels zeigt.
    • [5] 5A und 5B sind Diagramme, die die simulierten Ergebnisse des optischen Feldes des Lichtemissionselements der ersten Ausführungsform zeigen.
    • [6] 6A und 6B sind eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer zweiten Ausführungsform bzw. eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements eines modifizierten Beispiels der Ausführungsform.
    • [7] 7A und 7B sind eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements des modifizierten Beispiels der zweiten Ausführungsform bzw. eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer dritten Ausführungsform.
    • [8] 8A und 8B sind eine teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer vierten Ausführungsform bzw. eine teilweise Stirnansicht eines Beispiels, in dem die Konfiguration und Struktur des Lichtemissionselements der zweiten Ausführungsform, das in 6A gezeigt ist, auf das Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform angewendet sind.
    • [9] 9A und 9B sind eine teilweise Stirnansicht eines Beispiels, in dem die Konfiguration und Struktur des modifizierten Beispiels des Lichtemissionselements der zweiten Ausführungsform, das in 6B gezeigt ist, auf das Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform angewendet sind, bzw. eine schematische teilweise Stirnansicht eines Beispiels, in dem die Konfiguration und Struktur des modifizierten Beispiels des Lichtemissionselements der zweiten Ausführungsform, das in 7A gezeigt ist, auf das Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform angewendet sind.
    • [10] 10 ist eine schematische teilweise Stirnansicht eines Beispiels, in dem die Konfiguration und Struktur des Lichtemissionselements der dritten Ausführungsform, das in 7B gezeigt ist, auf das Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform angewendet sind.
    • [11] 11 ist ein Diagramm, in dem eine schematische teilweise Querschnittsansicht des Lichtemissionselements der vierten Ausführungsform und die zwei longitudinalen Moden von longitudinalen Moden A und B einander überlappen.
    • [12] 12A und 12B sind konzeptionelle Diagramme, die jeweils eine longitudinale Mode zeigen, die in einem Verstärkungsspektrum existiert, das durch eine Lichtemissionsschicht bestimmt ist.
    • [13] 13 ist eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer siebten Ausführungsform.
    • [14] 14A und 14B sind schematische teilweise Stirnansichten einer laminierten Struktur oder dergleichen zum Beschreiben eines Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform.
    • [15] 15 ist eine schematische teilweise Stirnansicht der laminierten Struktur oder dergleichen zum Beschreiben des Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform im Anschluss an 14B.
    • [16] 16 ist eine schematische teilweise Stirnansicht der laminierten Struktur oder dergleichen zum Beschreiben des Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform im Anschluss an 15.
    • [17] 17 ist eine schematische teilweise Stirnansicht der laminierten Struktur oder dergleichen zum Beschreiben des Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform im Anschluss an 16.
    • [18] 18 ist eine schematische teilweise Stirnansicht der laminierten Struktur oder dergleichen zum Beschreiben des Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform im Anschluss an 17.
    • [19] 19 ist eine schematische teilweise Stirnansicht der laminierten Struktur oder dergleichen zum Beschreiben des Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform im Anschluss an 18.
    • [20] 20 ist eine schematische teilweise Stirnansicht der laminierten Struktur oder dergleichen eines modifizierten Beispiels des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform.
    • [21] 21 ist eine schematische teilweise Stirnansicht der laminierten Struktur oder dergleichen des modifizierten Beispiels des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform.
    • [22] 22 ist eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer achten Ausführungsform.
    • [23] 23 ist eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer neunten Ausführungsform.
    • [24] 24 ist eine schematische teilweise Stirnansicht eines modifizierten Beispiels des Lichtemissionselements der neunten Ausführungsform.
    • [25] 25A und 25B sind schematische teilweise Stirnansichten einer laminierten Struktur oder dergleichen zum Beschreiben eines Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements einer zehnten Ausführungsform.
    • [26] 26 ist eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer zwölften Ausführungsform.
    • [27] 27A und 27B sind schematische teilweise Stirnansichten einer laminierten Struktur oder dergleichen zum Beschreiben eines Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der zwölften Ausführungsform.
    • [28] (A) bis (C) von 28 sind ein konzeptionelles Diagramm, das die optische Feldintensität in einem herkömmlichen Lichtemissionselement zeigt, ein konzeptionelles Diagramm, das die optische Feldintensität im Lichtemissionselement der zwölften Ausführungsform zeigt, bzw. ein konzeptionelles Diagramm, das die optische Feldintensität im Lichtemissionselement einer fünfzehnten Ausführungsform zeigt.
    • [29] 29 ist eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer dreizehnten Ausführungsform.
    • [30] 30 ist eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer vierzehnten Ausführungsform.
    • [31] 31 ist eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer fünfzehnten Ausführungsform.
    • [32] 32 ist eine schematische teilweise Querschnittsansicht, in der die wesentlichen Teile des Lichtemissionselements der fünfzehnten Ausführungsform, das in 31 gezeigt ist, ausgeschnitten sind.
    • [33] 33 ist eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer sechzehnten Ausführungsform.
    • [34] 34 ist eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer siebzehnten Ausführungsform.
    • [35] 35 ist eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements einer achtzehnten Ausführungsform.
    • [36] 36 ist eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements eines modifizierten Beispiels der achtzehnten Ausführungsform.
    • [37] 37 ist ein konzeptionelles Diagramm unter der Annahme eines Resonators vom Fabry-Perot-Typ, der durch zwei konkave Spiegelteile mit demselben Krümmungsradius gehalten wird, im Lichtemissionselement der elften Ausführungsform.
    • [38] 38 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Wert von ω0, dem Wert einer Resonatorlänge LOR und dem Wert eines Krümmungsradius RDBR eines konkaven Spiegelteils wie z. B. der ersten Lichtreflexionsschicht zeigt.
    • [39] 39 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Wert von ωo, dem Wert der Resonatorlänge LOR und dem Wert des Krümmungsradius RDBR des konkaven Spiegelteils wie z. B. der ersten Lichtreflexionsschicht zeigt.
  • Art(en) zur Ausführung der Erfindung
  • Nachstehend wird eine Beschreibung der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen auf der Basis von Ausführungsformen gegeben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen begrenzt und verschiedene Zahlenwerte oder Materialien in den Ausführungsformen sind nur zur Veranschaulichung gegeben. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
    1. 1. Beschreibung eines allgemeinen Lichtemissionselements der vorliegenden Offenbarung
    2. 2. Erste Ausführungsform (Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung)
    3. 3. Zweite Ausführungsform (Modifikation der ersten Ausführungsform)
    4. 4. Dritte Ausführungsform (andere Modifikation der ersten Ausführungsform)
    5. 5. Vierte Ausführungsform (Modifikation der ersten bis dritten Ausführungsform, Lichtemissionselement mit Lichtabsorptionsmaterialschichten)
    6. 6. Fünfte Ausführungsform (Modifikation der vierten Ausführungsform)
    7. 7. Sechste Ausführungsform (andere Modifikation der vierten Ausführungsform)
    8. 8. Siebte Ausführungsform (Modifikation der ersten bis sechsten Ausführungsform, Lichtemissionselement mit konkavem Spiegelteil, Lichtemissionselement mit fünfter A-Konfiguration)
    9. 9. Achte Ausführungsform (Modifikation der siebten Ausführungsform, Lichtemissionselement mit fünfter B-Konfiguration)
    10. 10. Neunte Ausführungsform (Modifikation der siebten und achten Ausführungsform, Lichtemissionselement mit sechster Konfiguration)
    11. 11. Zehnte Ausführungsform (Modifikation der neunten Ausführungsform)
    12. 12. Elfte Ausführungsform (Modifikation der siebten bis zehnten Ausführungsform, Lichtemissionselement mit erster Konfiguration)
    13. 13. Zwölfte Ausführungsform (Modifikation der siebten bis elften Ausführungsform, Lichtemissionselement mit zweiter A-Konfiguration)
    14. 14. Dreizehnte Ausführungsform (Modifikation der zwölften Ausführungsform, Lichtemissionselement mit zweiter B-Konfiguration)
    15. 15. Vierzehnte Ausführungsform (Modifikation der zwölften und dreizehnten Ausführungsform, Lichtemissionselement mit zweiter C-Konfiguration)
    16. 16. Fünfzehnte Ausführungsform (Modifikation der zwölften bis vierzehnten Ausführungsform, Lichtemissionselement mit zweiter D-Konfiguration)
    17. 17. Sechzehnte Ausführungsform (Modifikation der zwölften bis fünfzehnten Ausführungsform)
    18. 18. Siebzehnte Ausführungsform (Modifikation der siebten bis elften Ausführungsform, Lichtemissionselement mit dritter A-Konfiguration, Lichtemissionselement mit dritter B-Konfiguration, Lichtemissionselement mit dritter C-Konfiguration und Lichtemissionselement mit dritter D-Konfiguration)
    19. 19. Achtzehnte Ausführungsform (Modifikation der siebten bis siebzehnten Ausführungsform, Lichtemissionselement mit vierter Konfiguration) 20. Andere
  • <Beschreibung des allgemeinen Lichtemissionselements der vorliegenden Offenbarung>
  • Im Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung kann eine erste Lichtreflexionsschicht eine Struktur aufweisen, in der erste Dünnfilme mit einer optischen Dicke von t1 und zweite Dünnfilme mit einer optischen Filmdicke von t2 (wobei t2 ≠ t1) abwechselnd in mehreren Zahlen aneinander laminiert sind, und eine Filmdickenmodulationsschicht durch mindestens eine Schicht eines dritten Dünnfilms mit einer optischen Filmdicke von t3 (wobei t3 ≠ t1) gebildet sein kann. Ferner ist es in diesem Fall erwünscht, t3/t1 ≥ 1,1 und vorzugsweise 1,9 ≥ t3/t1 ≥ 1,1 als Filmdickenmodulationsgrad zu erfüllen. Alternativ ist es erwünscht, t3/t1 ≤ 0,9 und vorzugsweise 0,1 ≤ t3/t1 ≤ 0,9 an sich zu erfüllen.
  • Hier wird eine optische Filmdicke durch n0 x tphys ausgedrückt, wenn die physikalische Dicke eines Dünnfilms tphys ist und der Brechungsindex eines Materials, das den Dünnfilm bildet, bei der Oszillationswellenlänge (Lichtemissionswellenlänge) λ0 des Lichtemissionselements n0 ist. Der Wert des Brechungsindex n0 ändert sich, wenn das Material, das den Dünnfilm bildet, geändert wird. Selbst wenn das Material, das den Dünnfilm bildet, dasselbe bleibt (beispielsweise obwohl ein Element, das den Dünnfilm bildet, dasselbe bleibt), ist es jedoch möglich, den Wert des Brechungsindex n0 durch Ändern einer Zusammensetzung zu ändern, oder es ist möglich, den Wert des Brechungsindex n0 durch Hinzufügen von Störstellen oder dergleichen zum Material, das den Dünnfilm bildet, zu ändern. Materialien mit verschiedenen Brechungsindizes n0 wie dieses werden in der vorliegenden Anmeldung „voneinander verschiedene Materialien“ genannt.
  • Ferner kann in den obigen verschiedenen bevorzugten Arten der erste Dünnfilm aus einem ersten Material bestehen und der zweite Dünnfilm kann aus einem zweiten Material, das vom ersten Material verschieden ist, bestehen.
  • Außerdem kann in den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten die Filmdickenmodulationsschicht eine Struktur aufweisen, in der dritte Dünnfilme und vierte Dünnfilme mit einer optischen Filmdicke von t4 aneinander laminiert sind. In diesem Fall weist ferner die Filmdickenmodulationsschicht eine Struktur auf, in der die dritten Dünnfilme und die vierten Dünnfilme in mehreren Zahlen abwechselnd aneinander laminiert sind. Die optische Filmdicke mindestens einer Schicht unter den dritten Dünnfilmen kann t3 ≠ t1 erfüllen. Außerdem kann in diesem Fall die optische Filmdicke mindestens einer Schicht unter den vierten Dünnfilmen t4 ≠ t2 erfüllen. In diesem Fall kann außerdem der dritte Dünnfilm, der t3 ≠ t1 erfüllt, oder der vierte Dünnfilm, der t4 ≠ t2 erfüllt, mit der ersten Lichtreflexionsschicht in Kontakt stehen. Außerdem kann in diesen Arten der andere dritte Dünnfilm als der dritte Dünnfilm, der t3 ≠ t1 erfüllt, t3 = t1 erfüllen und der andere vierte Dünnfilm als der vierte Dünnfilm, der t4 ≠ t2 erfüllt, kann t4 = t2 erfüllen. In diesen Arten kann außerdem die Gesamtzahl der dritten Dünnfilme und vierten Dünnfilme fünf oder weniger sein. Außerdem können in diesen Arten die dritten Dünnfilme aus dem ersten Material bestehen und die vierten Dünnfilme können aus dem zweiten Material bestehen.
  • Im Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung mit den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten kann die erste Lichtreflexionsschicht auf einem Substrat ausgebildet sein. In diesem Fall kann eine laminierte Struktur in dem Bereich des Substrats ausgebildet sein, wo die erste Lichtreflexionsschicht nicht ausgebildet ist.
  • Alternativ kann in den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten die erste Lichtreflexionsschicht auf der freiliegenden Oberfläche der laminierten Struktur ausgebildet sein.
  • Alternativ kann in den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten das erste Material aus einem Verbundhalbleitermaterial bestehen und das zweite Material kann auch aus einem Verbundhalbleitermaterial bestehen. In den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten und Konfigurationen kann das erste Material aus einem dielektrischen Material bestehen und das zweite Material kann auch aus einem dielektrischen Material bestehen. Ein Material, das die Filmdickenmodulationsschicht bildet, kann jedoch von Materialien verschieden sein, die eine erste Verbundhalbleiterschicht, eine Lichtemissionsschicht und eine zweite Verbundhalbleiterschicht bilden.
  • Im Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung mit den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten und Konfigurationen
    kann außerdem die erste Lichtreflexionsschicht einen konkaven Spiegelteil aufweisen, und
    die zweite Lichtreflexionsschicht kann eine flache Form aufweisen.
  • Im Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung mit den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten und Konfigurationen kann außerdem die erste Verbundhalbleiterschicht eine Dicke aufweisen, die größer ist als die Dicke der zweiten Verbundhalbleiterschicht.
  • Außerdem kann im Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung mit den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten und Konfigurationen die laminierte Struktur aus einem Verbundhalbleiter auf GaN-Basis bestehen.
  • Im Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung mit den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten und Konfigurationen können außerdem Unregelmäßigkeitsstrukturen (wie beispielsweise feine Unregelmäßigkeiten, Punktdefekte, Liniendefekte und Poren) an der Grenzfläche zwischen der Filmdickenmodulationsschicht und der ersten Lichtreflexionsschicht existieren oder können in der Nähe der Grenzfläche existieren. Hier können die Unregelmäßigkeitsstrukturen in der Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet sein, können in der ersten Lichtreflexionsschicht ausgebildet sein oder können so ausgebildet sein, dass sie sich über die Filmdickenmodulationsschicht und die erste Lichtreflexionsschicht erstrecken. Es ist zu beachten, dass die obigen drei Fälle gemeinsam als „Ausbildung der Unregelmäßigkeitsstrukturen an der Grenzfläche zwischen der Filmdickenmodulationsschicht und der ersten Lichtreflexionsschicht“ ausgedrückt werden. Insbesondere können im Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung mit den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten und Konfigurationen Unregelmäßigkeiten an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet sein und eine mittlere quadratische Rauheit Rq von 1 nm oder mehr als Oberflächenrauheit aufweisen. Es ist zu beachten, dass der obere Grenzwert der mittleren quadratischen Rauheit Rq nicht begrenzt ist, sondern 10 nm umfassen kann. Alternativ können in dem Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung mit den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten und Konfigurationen Punktdefekte an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht gebildet sein und eine Dichte von 1 × 1017/cm3 oder mehr aufweisen. Es ist zu beachten, dass der obere Grenzwert der Punktdefekte nicht begrenzt ist, sondern 1 × 1019/cm3 umfassen kann. Alternativ können im Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung mit den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten und Konfigurationen Liniendefekte an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht gebildet sein und eine Dichte von 1 × 106/cm3 oder mehr aufweisen. Es ist zu beachten, dass der obere Grenzwert der Dichte der Liniendefekte nicht begrenzt ist, sondern 1 × 1011/cm3 umfassen kann. Alternativ können im Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung mit den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten und Konfigurationen Poren an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht gebildet sein und eine Dicke [maximale Porendicke] (der maximale getrennte Abstand zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht) von 10 nm oder weniger aufweisen. Es ist zu beachten, dass der untere Grenzwert der Dicke [maximalen Porendicke] der Poren nicht begrenzt ist, sondern 0,2 nm umfassen kann. Als Struktur der Poren kann eine Struktur, in der Gas oder eine Flüssigkeit in die Poren gefüllt ist, veranschaulicht werden.
  • In der folgenden Beschreibung wird die Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht, die der Lichtemissionsschicht (aktiven Schicht) gegenüberliegt, zweite Oberfläche genannt und die Oberfläche davon, die der zweiten Oberfläche gegenüberliegt, wird erste Oberfläche genannt. Ferner wird die Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht, die der Lichtemissionsschicht gegenüberliegt, erste Oberfläche genannt und die Oberfläche davon, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, wird zweite Oberfläche genannt. Die Oberfläche eines Lichtemissionsherstellungssubstrats (das später beschrieben wird), die der ersten Verbundhalbleiterschicht gegenüberliegt, wird zweite Oberfläche genannt und die Oberfläche davon, die der zweiten Oberfläche gegenüberliegt, wird erste Oberfläche genannt.
  • Durch das Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung mit den vorstehend beschriebenen bevorzugten Arten und Konfigurationen kann ein Oberflächenemissionslaserelement (Oberflächenemissionslaser mit vertikalem Hohlraum, VCSEL), das Laserlicht über die erste Lichtreflexionsschicht emittiert, oder ein Oberflächenemissionslaserelement, das Laserlicht über die zweite Lichtreflexionsschicht emittiert, gebildet sein. Es ist zu beachten, dass das Lichtemissionsherstellungssubstrat, das später beschrieben wird, in einigen Fällen in Abhängigkeit von den Konfigurationen und Strukturen des Lichtemissionselements entfernt werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind Lichtreflexionsschichten (verteilte Bragg-Reflektorschichten, DBR-Schichten), die die erste Lichtreflexionsschicht und die zweite Lichtreflexionsschicht bilden, beispielsweise durch Verbundhalbleitermaterialmehrschichtfilme oder Mehrschichtfilme aus dielektrischem Material gebildet. Als Verbundhalbleitermaterialien können GaN, AlInN und AlGaN veranschaulicht werden. Als dielektrische Materialien kann ein Oxid, wie z. B. Si, Mg, Al, Hf, Nb, Zr, Sc, Ta, Ga, Zn, Y, B und Ti, ein Nitrid (wie beispielsweise SiNx, ALNx, AlGaNx, GaNx und BNx), ein Fluorid oder dergleichen veranschaulicht werden. Insbesondere können SiOx, TiOx, NbOx, ZrOx, TaOx, ZnOx, AlOx, HfOx, SiNx, AlNx oder dergleichen veranschaulicht werden. Unter den Verbundhalbleitermaterialien und den dielektrischen Materialien sind dann zwei Typen oder mehr von Verbundhalbleitermaterialfilmen und Filmen aus dielektrischem Material, die aus Verbundhalbleitermaterialien und dielektrischen Materialien mit verschiedenen Brechungsindizes bestehen, abwechselnd aneinander laminiert, wodurch die Lichtreflexionsschichten erhalten werden können. Die Mehrschichtfilme aus GaN/AlInN, SiOx/SiNY, SiOx/TaOx, SiOx/NbOY, SiOx/ZrOY, SiOx/ALNY oder dergleichen sind beispielsweise bevorzugt. Um einen gewünschten Lichtreflexionsgrad zu erhalten, können Materialien, Filmdicken, die Anzahl von laminierten Schichten oder dergleichen, die die jeweiligen Verbundhalbleitermaterialfilme und Filme aus dielektrischem Material bilden, nur geeignet ausgewählt werden. Die Dicken (optische Filmdicken) der jeweiligen Verbundhalbleitermaterialfilme und Filme aus dielektrischem Material können gemäß verwendeten Materialien oder dergleichen geeignet eingestellt werden und werden auf der Basis einer Oszillationswellenlänge (Lichtemissionswellenlänge) λ0 und von Brechungsindizes n bei den Oszillationswellenlängen λ0 der verwendeten Materialien bestimmt. Insbesondere sind die Filmdicken vorzugsweise ein ungerades Vielfaches von λ0/(4n). Wenn beispielsweise die Lichtreflexionsschichten aus SiOx/NbOY im Lichtemissionselement mit einer Oszillationswellenlänge λ0 von 410 nm bestehen, können etwa 40 nm bis 70 nm veranschaulicht werden. Als Anzahl von laminierten Schichten können zwei oder mehr und vorzugsweise etwa 10 bis 30 veranschaulicht werden. Als ganze Dicken der Lichtreflexionsschichten können etwa 0,6 µm bis 1,7 µm veranschaulicht werden. Ferner ist der Lichtreflexionsgrad der Lichtreflexionsschichten wünschenswerterweise 95 % oder mehr.
  • Die Lichtreflexionsschichten, die durch die Mehrschichtfilme aus dielektrischem Material gebildet sind, können auf der Basis eines bekannten Verfahrens ausgebildet werden. Insbesondere können Beispiele des Verfahrens umfassen: ein PVD-Verfahren, wie z. B. ein Vakuumgasphasenabscheidungsverfahren, ein Sputterverfahren, ein reaktives Sputterverfahren, ein ECR-Plasmasputterverfahren, ein Magnetronsputterverfahren, ein ionenstrahlgestütztes Gasphasenabscheidungsverfahren, ein Ionenplattierungsverfahren und ein Laserabschmelzverfahren; verschiedene CVD-Verfahren; ein Beschichtungsverfahren wie z. B. ein Sprühverfahren, ein Aufschleuderverfahren und ein Tauchverfahren; ein Verfahren, in dem zwei oder mehr der obigen Verfahren miteinander kombiniert sind; und ein Verfahren, in dem die obigen Verfahren und beliebige einer ganzen oder teilweisen Vorbehandlung, einer Bestrahlung mit einem Inertgas (wie z. B. Ar, He und Xe) oder Plasma, Bestrahlung mit einem Sauerstoffgas, einem Ozongas und Plasma, einer Oxidationsbehandlung (Wärmebehandlung), und Belichtungsbehandlung miteinander kombiniert sind. Die Lichtreflexionsschichten, die durch die Verbundhalbleitermaterialmehrschichtfilme gebildet sind, können auch auf der Basis eines bekannten Verfahrens ausgebildet werden. Insbesondere können Beispiele des Verfahrens ein Verfahren zum Ausbilden von verschiedenen Verbundhalbleiterschichten umfassen, das später beschrieben wird.
  • Die Größen und Formen der Lichtreflexionsschichten sind nicht speziell begrenzt, solange die Lichtreflexionsschichten einen Elementbereich (Strominjektionsbereich) bedecken. Beispiele der Form der Grenze zwischen dem Strominjektionsbereich und einem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich, der Form der Grenze zwischen dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und einem Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich, der ebenen Form eines Öffnungsteils, der im Elementbereich oder einem Stromeinschränkungsbereich vorgesehen ist, und der ebenen Form einer Öffnung, die in der ersten Lichtreflexionsschicht, der zweiten Lichtreflexionsschicht und im Stromeinschränkungsbereich vorgesehen ist, können insbesondere eine kreisförmige Form, eine elliptische Form, eine rechteckige Form und eine polygonale Form (wie z. B. eine dreieckige Form, eine quadratische Form und eine hexagonale Form) umfassen. Ferner können Beispiele der ebenen Form einer ersten Elektrode eine ringförmige Form umfassen. Die Form der Grenze zwischen dem Strominjektionsbereich und dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich, der Form der Grenze zwischen dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und dem Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich, der ebenen Form der Öffnung, die im Elementbereich, in der ersten Lichtreflexionsschicht, der zweiten Lichtreflexionsschicht und der Stromeinschränkungsschicht vorgesehen ist, und der ebenen Form des inneren ringförmigen Teils der ringförmigen ersten Elektrode sind wünschenswerterweise zueinander ähnlich. Wenn die ebenen Formen kreisförmige Formen sind, weisen die ebenen Formen vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 5 µm bis 100 µm auf. Es ist zu beachten, dass der „Elementbereich (Strominjektionsbereich)“ einen Bereich, in den ein eingeschränkter Strom injiziert wird, einen Bereich, in dem Licht aufgrund einer Differenz des Brechungsindex oder dergleichen eingeschränkt wird, einen Bereich, in dem eine Laseroszillation innerhalb eines Bereichs auftritt, der zwischen der ersten Lichtreflexionsschicht und der zweiten Lichtreflexionsschicht gehalten wird, oder einen Bereich, der tatsächlich zur Laseroszillation innerhalb des Bereichs beiträgt, der zwischen der ersten Lichtreflexionsschicht und der zweiten Lichtreflexionsschicht gehalten wird, darstellt. Der Elementbereich (Strominjektionsbereich) ist vom Strom-Nicht-Injektions-Bereich umgeben und der Stromeinschränkungsbereich ist durch den Elementbereich (Strominjektionsbereich) und den Strom-Nicht-Injektions-Bereich definiert.
  • Um den Stromeinschränkungsbereich zu erhalten, kann eine Isolationsschicht (Stromeinschränkungsschicht), die aus einem Isolationsmaterial (beispielsweise SiOx, SiNx oder AlOx) besteht, zwischen der zweiten Elektrode und der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sein, die zweite Verbundhalbleiterschicht kann durch ein RIE-Verfahren oder dergleichen geätzt werden, um eine Mesastruktur auszubilden, ein Teil der laminierten zweiten Verbundhalbleiterschicht kann von einer seitlichen Richtung teilweise oxidiert werden, um den Stromeinschränkungsbereich auszubilden, Störstellen können in die zweite Verbundhalbleiterschicht ionenimplantiert werden, um einen Bereich mit verringerter Leitfähigkeit auszubilden, oder die obigen Verfahren können geeignet miteinander kombiniert werden. Die zweite Elektrode muss jedoch mit dem Abschnitt der zweiten Verbundhalbleiterschicht elektrisch verbunden werden, durch den ein Strom mit Stromeinschränkung fließt.
  • Im Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung kann die laminierte Struktur insbesondere einen Verbundhalbleiter auf AlInGaN-Basis umfassen. Hier können insbesondere Beispiele des Verbundhalbleiters auf AlInGaN-Basis GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN umfassen. Außerdem können diese Verbundhalbleiter ein Boratom (B-Atom), ein Thalliumatom (Tl-Atom), ein Arsenatom (As-Atom), ein Phosphoratom (P-Atom) und ein Stibiumatom (Sb-Atom), wie erforderlich, enthalten. Die Lichtemissionsschicht weist wünschenswerterweise eine Quantentopfstruktur auf. Insbesondere kann die Lichtemissionsschicht eine einzelne Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW-Struktur) aufweisen. Die Lichtemissionsschicht mit der Quantentopfstruktur weist eine Struktur auf, in der mindestens eine Schicht einer Topfschicht und einer Sperrschicht laminiert ist. Als Kombinationen von (Verbundhalbleitern, die die Topfschicht bilden, und Verbundhalbleitern, die die Sperrschicht bilden) können (InyGa(1-y)N, GaN) , (InyGa(1-y)N, InyGa(1-z)N,) [wobei y > z], (InyGa(1-y)N, AlxGa1-xN) und (GaN, AlxGa1-xN) veranschaulicht werden. Die erste Verbundhalbleiterschicht kann durch einen Verbundhalbleiter mit einem ersten Leitfähigkeitstyp (beispielsweise einem n-Typ) gebildet sein und die zweite Verbundhalbleiterschicht kann durch einen Verbundhalbleiter mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp (beispielsweise einem p-Typ) gebildet sein, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist. Die erste Verbundhalbleiterschicht und die zweite Verbundhalbleiterschicht werden auch erste Mantelschicht bzw. zweite Mantelschicht genannt. Die erste Verbundhalbleiterschicht und die zweite Verbundhalbleiterschicht können Schichten mit einer einzelnen Struktur, Schichten mit einer Mehrschichtstruktur oder Schichten mit einer Supergitterstruktur sein. Außerdem können die erste Verbundhalbleiterschicht und die zweite Verbundhalbleiterschicht auch Schichten mit einer Zusammensetzungsgradientenschicht und einer Konzentrationsgradientenschicht sein.
  • Beispiele eines Verfahrens zum Ausbilden von verschiedenen Verbundhalbleiterschichten, die das Lichtemissionselement bilden, können umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf ein MOCVD-Verfahren (metallorganisches chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren), ein MOVPE-Verfahren (metallorganisches Gasphasenepitaxieverfahren), ein MBE-Verfahren (Molekularstrahlepitaxieverfahren), ein HVPE-Verfahren (Hydridgasphasenepitaxieverfahren), in dem Halogen zum Transport oder zur Reaktion beiträgt, ein ALD-Verfahren (Atomschichtabscheidungsverfahren), ein MEE-Verfahren (migrationsgestütztes Epitaxieverfahren) und ein PPD-Verfahren (plasmagestütztes physikalisches Gasphasenabscheidungsverfahren).
  • Hier können Beispiele eines organischen Galliumquellengases im MOCVD-Verfahren ein Trimethylgalliumgas (TMG-Gas) und ein Triethylgalliumgas (TEG-Gas) umfassen und Beispiele eines Stickstoffquellengases können ein Ammoniakgas und ein Hydrazingas umfassen. Bei der Ausbildung einer Verbundhalbleiterschicht auf GaN-Basis mit Leitfähigkeit vom n-Typ kann nur Silizium (Si) beispielsweise als Störstelle vom n-Typ (Dotierungsmaterial vom n-Typ) zugegeben werden. Bei der Ausbildung einer Verbundhalbleiterschicht auf GaN-Basis mit Leitfähigkeit vom p-Typ kann nur Magnesium (Mg) beispielsweise als Störstelle vom p-Typ (Dotierungsmaterial vom p-Typ) zugegeben werden. Wenn Aluminium (Al) oder Indium (In) als Bestandteilsatom der Verbundhalbleiterschicht auf GaN-Basis enthalten ist, kann nur ein Trimethylaluminiumgas (TMA-Gas) als Al-Quelle verwendet werden und nur ein Trimethylindiumgas (TMI-Gas) kann als In-Quelle verwendet werden. Außerdem kann nur ein Monosilangas (SiH4-Gas) als Si-Quelle verwendet werden und ein Biscyclopentadienylmagnesium-Gas, Methylcyclopentadienylmagnesium und Biscyclopentadienylmagnesium (Cp2Mg) kann nur als Mg-Quellen verwendet werden. Es ist zu beachten, dass Beispiele der Störstelle vom n-Typ (Dotierungsmaterial vom n-Typ) Ge, Se, Sn, C, Te, S, O, Pd und Po neben Si umfassen können und Beispiele der Störstelle vom p-Typ (Dotierungsmaterial vom p-Typ) Zn, Cd, Be, Ca, Ba, C, Hg, Sr neben Mg umfassen können.
  • Die zweite Verbundhalbleiterschicht (die zweite Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht) weist vorzugsweise eine Oberflächenrauheit Ra von 1,0 nm oder weniger auf. Die Oberflächenrauheit Ra oder Oberflächenrauheit Rq ist in JIS B-610: 2001 festgesetzt und kann insbesondere auf der Basis der Beobachtung durch ein AFM oder ein Querschnitts-TEM gemessen werden.
  • Das Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung umfasst die erste Elektrode und die zweite Elektrode. Die erste Elektrode ist mit der ersten Verbundhalbleiterschicht elektrisch verbunden. Ferner ist die zweite Elektrode mit der zweiten Verbundhalbleiterschicht elektrisch verbunden. Insbesondere ist die zweite Elektrode beispielsweise auf der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet.
  • Wenn das Lichtemissionselementherstellungssubstrat belassen wird, kann die erste Elektrode nur auf der ersten Oberfläche des Lichtemissionselementherstellungssubstrats ausgebildet sein. Wenn das Lichtemissionselementherstellungssubstrat nicht belassen wird, kann ferner die erste Elektrode nur auf der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sein, die die laminierte Struktur bildet. Wenn beispielsweise die erste Elektrode auf der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist, kann die erste Elektrode nur so ausgebildet sein, dass sie die erste Lichtreflexionsschicht umgibt. Die erste Elektrode weist wünschenswerterweise eine Einzelschichtkonfiguration oder eine Mehrschichtkonfiguration auf, die mindestens einen Typ von Metall (das eine Legierung enthält) enthält, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die beispielsweise Gold (Au), Silber (Ag), Palladium (Pd), Platin (Pt), Nickel (Ni), Titan (Ti), Vanadium (V), Wolfram (W), Chrom (Cr), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Zinn (Sn) und Indium (In) umfasst. Insbesondere können Ti/Au, Ti/Al, Ti/Al/Au, Ti/Pt/Au, Ni/Au, Ni/Au/Pt, Ni/Pt, Pd/Pt und Ag/Pd veranschaulicht werden. Es ist zu beachten, dass Schichten, die von „/“ in den Mehrschichtkonfigurationen weiter entfernt sind, auf einer Seite angeordnet sind, die näher an der Lichtemissionsschicht liegt. Dasselbe gilt für die folgende Beschreibung. Die erste Elektrode kann beispielsweise durch ein PVD-Verfahren wie z. B. ein Vakuumgasphasenabscheidungsverfahren und ein Sputterverfahren abgeschieden werden.
  • Wenn die erste Elektrode so ausgebildet wird, dass sie die erste Lichtreflexionsschicht umgibt, können die erste Lichtreflexionsschicht und die erste Elektrode miteinander in Kontakt stehen. Alternativ können die erste Lichtreflexionsschicht und die erste Elektrode voneinander getrennt sein. Das heißt, die erste Lichtreflexionsschicht und die erste Elektrode sind mit einem dazwischen angeordneten Versatz angeordnet. Der getrennte Abstand zwischen der ersten Lichtreflexionsschicht und der ersten Elektrode kann innerhalb 1 mm liegen. Wenn der Elementbereich (Strominjektionsbereich), der innerhalb der ersten Lichtreflexionsschicht angeordnet ist, und die erste Elektrode planar voneinander getrennt sind, fließt ein Strom in der ersten Verbundhalbleiterschicht auf einem langen Abstand. Um den elektrischen Widerstand, der im Strompfad erzeugt wird, auf ein niedrigeres Niveau zu verringern, liegt der getrennte Abstand daher vorzugsweise innerhalb 1 mm. In Abhängigkeit von den Umständen kann die erste Elektrode über dem Kantenteil der ersten Lichtreflexionsschicht ausgebildet sein oder die erste Lichtreflexionsschicht kann über dem Kantenteil der ersten Elektrode ausgebildet sein. Wenn die erste Lichtreflexionsschicht über dem Kantenteil der ersten Elektrode ausgebildet ist, muss hier die erste Elektrode eine Öffnung mit einer bestimmten Größe aufweisen, um das Grundmodenlicht der Laseroszillation so weit wie möglich nicht zu absorbieren. Die Größe der Öffnung ändert sich mit der Wellenlänge einer Grundmode oder einer Lichteinschränkungsstruktur in einer seitlichen Richtung (Richtung in der Ebene der ersten Verbundhalbleiterschicht) und ist folglich nicht begrenzt. Die Größe der Öffnung ist vorzugsweise etwa mehrere Male oder mehr so groß wie eine Oszillationswellenlänge (Lichtemissionswellenlänge) λ0.
  • Die zweite Elektrode kann aus einem transparenten leitfähigen Material bestehen. Als transparentes leitfähiges Material, das die zweite Elektrode bildet, können ein transparentes leitfähiges Material auf Indiumbasis [insbesondere beispielsweise ein Indiumzinnoxid (ITO, einschließlich mit Sn dotiertem In2O3, kristallinem ITO und amorphem ITO), ein Indiumzinkoxid (IZO), ein Indiumgalliumoxid (IGO), ein mit Indium dotiertes Galliumzinkoxid (IGZO, In-GaZnO4), IFO (mit F dotiertes In2O3), ITiO (mit Ti dotiertes In2O3), InSn oder InSnZnO], ein transparentes leitfähiges Material auf Zinnbasis [insbesondere beispielsweise Zinnoxid (SnO2), ATO (mit Sb dotiertes SnO2) oder FTO (mit F dotiertes SnO2)], ein transparentes leitfähiges Material auf Zinkbasis [insbesondere beispielsweise Zinkoxid (ZnO, einschließlich mit Al dotiertem ZnO (AZO) oder mit B dotiertem ZnO), ein mit Gallium dotiertes Zinkoxid (GZO) oder AlMgZnO (mit Aluminiumoxid und Magnesiumoxid dotiertes Zinkoxid)] und NiO veranschaulicht werden. Als zweite Elektrode kann alternativ ein transparenter leitfähiger Film mit einem Galliumoxid, einem Titanoxid, einem Niobiumoxid, einem Stibiumoxid, einem Nickeloxid oder dergleichen als Mutterschicht oder ein transparentes leitfähiges Material wie z. B. ein Oxid vom Spineltyp und ein Oxid mit einer YbFe2O4-Struktur veranschaulicht werden. Ein Material, das die zweite Elektrode bildet, hängt jedoch vom Anordnungszustand zwischen der zweiten Lichtreflexionsschicht und der zweiten Elektrode ab, ist jedoch nicht auf das transparente leitfähige Material begrenzt. An sich kann ein Metall wie z. B. Palladium (Pd), Platin (Pt), Nickel (Ni), Gold (Au), Kobalt (Co) und Rhodium (Rh) verwendet werden. Die zweite Elektrode kann nur aus mindestens einem Typ dieser Materialien bestehen. Die zweite Elektrode kann beispielsweise durch ein PVD-Verfahren wie z. B. ein Vakuumgasphasenabscheidungsverfahren und ein Sputterverfahren abgeschieden werden. Alternativ kann eine Halbleiterschicht mit einem niedrigen Widerstand als transparente Elektrodenschicht verwendet werden. In diesem Verfahren kann insbesondere eine Verbundhalbleiterschicht auf GaN-Basis vom n-Typ verwendet werden. Wenn eine Schicht benachbart zur Verbundhalbleiterschicht auf GaN-Basis vom n-Typ einen p-Typ aufweist, kann außerdem der elektrische Widerstand an der Grenzfläche zwischen beiden Schichten verringert werden, indem die Schichten über einen Tunnelübergang aneinander gebondet werden. Da das transparente leitfähige Material und der Tunnelübergang als Lichtabsorptionsmaterialschichten funktionieren, sind sie nicht nur zum Steuern einer Oszillationswellenlänge (insbesondere, wie später beschrieben wird, da das transparente leitfähige Material und der Tunnelübergang in der Lage sind, die Oszillation von Laserlicht in einer unerwünschten longitudinalen Mode unter dem Laserlicht von mehreren Typen von longitudinalen Moden zu unterdrücken, die vom Oberflächenemissionslaserelement emittiert werden, ist ihnen ermöglicht, die Oszillationswellenlänge von emittiertem Laserlicht genau steuern), sondern auch zum Dienen als elektrischer Pfad (Strompfad) wirksam.
  • Wenn die zweite Elektrode aus dem transparenten leitfähigen Material besteht, kann ein Strom in einer seitlichen Richtung (Richtung in der Ebene der zweiten Verbundhalbleiterschicht) verteilt werden und effizient zum Elementbereich (Strominjektionsbereich) zugeführt werden. Die zweite Elektrode ist auf der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet und die zweite Lichtreflexionsschicht ist vorzugsweise auf der zweiten Elektrode ausgebildet.
  • Eine Kontaktstellenelektrode kann auf der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode zum elektrischen Verbinden mit einer äußeren Elektrode oder Schaltung vorgesehen sein. Die Kontaktstellenelektrode weist wünschenswerterweise eine Einzelschichtkonfiguration oder eine Mehrschichtkonfiguration auf, die mindestens einen Typ von Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Titan (Ti), Aluminium (Al), Platin (Pt), Gold (Au), Nickel (Ni) und Palladium (Pd) umfasst. Alternativ kann die Kontaktstellenelektrode eine Mehrschichtkonfiguration aufweisen, wie durch die Mehrschichtkonfiguration von Ti/Pt/Au, die Mehrschichtkonfiguration von Ti/Au, die Mehrschichtkonfiguration von Ti/Pd/Au, die Mehrschichtkonfiguration von Ti/Ni/Au und die Mehrschichtkonfiguration von Ti/Ni/Au/Cr/Au veranschaulicht. Wenn die erste Elektrode durch eine Ag-Schicht oder eine Ag/Pd-Schicht gebildet ist, ist es bevorzugt, eine Deckmetallschicht, die beispielsweise aus Ni/TiW/Pd/TiW/Ni besteht, auf der Oberfläche der ersten Elektrode auszubilden und eine Kontaktstellenelektrode, die beispielsweise aus der Mehrschichtkonfiguration von Ti/Ni/Au oder der Mehrschichtkonfiguration von Ti/Ni/Au/Cr/Au besteht, auf der Deckmetallschicht auszubilden.
  • Die laminierte Struktur wird auf der zweiten Oberfläche des Lichtemissionselementherstellungssubstrats ausgebildet. Beispiele des Lichtemissionselementherstellungssubstrats können ein GaN-Substrat, ein GaAs-Substrat, ein Saphirsubstrat, ein SiC-Substrat, ein Aluminiumoxid-Substrat, ein ZnS-Substrat, ein ZnO-Substrat, ein AlN-Substrat, ein LiMgO-Substrat, ein LiGaO2-Schaltung, ein MgAl2O4-Substrat ein InP-Substrat, ein Si-Substrat und Substrate mit einer Basisschicht oder einer Pufferschicht, die auf den Oberflächen (Hauptoberflächen) der obigen Substrate ausgebildet ist, umfassen. Das GaN-Substrat wird jedoch vorzugsweise verwendet, da seine Defektdichte klein ist. Wenn das Lichtemissionselementherstellungssubstrat schließlich belassen wird, können ferner Beispiele des Lichtemissionselementherstellungssubstrats ein Verbundhalbleitersubstrat wie z. B. ein GaN-Substrat und ein GaAs-Substrat, ein SiC-Substrat und ein Si-Substrat umfassen. Es ist bekannt, dass das GaN-Substrat seine Eigenschaften zwischen Polarität, Nicht-Polarität und Semipolarität mit seiner Wachstumsoberfläche ändert, aber irgendeine Hauptoberfläche (zweite Oberfläche) des GaN-Substrats kann zum Ausbilden der Verbundhalbleiterschicht verwendet werden. Hinsichtlich der Hauptoberfläche des GaN-Substrats kann ferner eine Kristallorientierungsoberfläche, eine sogenannte A-Oberfläche, eine B-Oberfläche, eine C-Oberfläche, eine R-Oberfläche, eine M-Oberfläche, eine N-Oberfläche, eine S-Oberfläche oder ähnliche Oberflächen, die erhalten werden, wenn bewirkt wird, dass die obigen Oberflächen in einer speziellen Richtung abseits sind, oder dergleichen in Abhängigkeit von einer Kristallstruktur (wie beispielsweise eines kubischen Kristalltyps und eines hexagonalen Kristalltyps) verwendet werden.
  • Bei der Herstellung des Lichtemissionselements der vorliegenden Offenbarung kann das Lichtemissionselementherstellungssubstrat belassen werden oder das Lichtemissionselementherstellungssubstrat kann entfernt werden, nachdem die Lichtemissionsschicht, die zweite Verbundhalbleiterschicht, die zweite Elektrode und die zweite Lichtreflexionsschicht nacheinander auf der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sind. Insbesondere nachdem die Lichtemissionsschicht, die zweite Verbundhalbleiterschicht, die zweite Elektrode und die zweite Lichtreflexionsschicht nacheinander auf der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sind und dann die zweite Lichtreflexionsschicht am Stützsubstrat befestigt ist, kann das Lichtemissionselementherstellungssubstrat nur entfernt werden, um die erste Verbundhalbleiterschicht (die erste Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht) freizulegen. Die Entfernung des Lichtemissionselementherstellungssubstrats kann durch ein Nassätzverfahren unter Verwendung einer Alkaliwasserlösung wie z. B. einer Natriumhydratwasserlösung und einer Kaliumhydroxidwasserlösung, einer Ammoniaklösung und einer Wasserstoffperoxidlösung, einer Salpetersäurelösung und einer Wasserstoffperoxidlösung, einer Salzsäurelösung und einer Wasserstoffperoxidlösung, einer Phosphorsäurelösung und einer Wasserstoffperoxidlösung oder dergleichen, ein chemisch-mechanisches Polierverfahren (CMP-Verfahren), ein Maschinenpolierverfahren, ein Trockenätzverfahren, ein Abhebeverfahren oder dergleichen unter Verwendung von Laser oder die Kombination der obigen Verfahren durchgeführt werden. Dann wird die erste Verbundhalbleiterschicht (die erste Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht) oder die erste Lichtreflexionsschicht in der vorstehend beschriebenen Weise freigelegt.
  • Alternativ kann die Entfernung des Lichtemissionselementherstellungssubstrats nur beispielsweise in einer Weise durchgeführt werden, in der die erste Lichtreflexionsschicht, die Filmdickenmodulationsschicht und die erste Verbundhalbleiterschicht auf dem Lichtemissionselementherstellungssubstrat ausgebildet werden, die Lichtemissionsschicht, die zweite Verbundhalbleiterschicht, die zweite Elektrode und die zweite Lichtreflexionsschicht nacheinander auf der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet werden und das Lichtemissionselementherstellungssubstrat unter Verwendung der ersten Lichtreflexionsschicht als Stoppschicht entfernt wird. Insbesondere können beispielsweise die erste Verbundhalbleiterschicht (die erste Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht) und die erste Lichtreflexionsschicht nur in einer Weise freigelegt werden, in der die erste Lichtreflexionsschicht, die Filmdickenmodulationsschicht und die erste Verbundhalbleiterschicht auf dem Lichtemissionselementherstellungssubstrat ausgebildet werden, die Lichtemissionsschicht, die zweite Verbundhalbleiterschicht, die zweite Elektrode und die zweite Lichtreflexionsschicht nacheinander auf der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet werden, die zweite Lichtreflexionsschicht am Stützsubstrat befestigt wird und das Lichtemissionselementherstellungssubstrat unter Verwendung der ersten Lichtreflexionsschicht als Stoppschicht entfernt wird. Außerdem kann die erste Elektrode nur auf der ersten Verbundhalbleiterschicht (der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht) ausgebildet werden. Alternativ kann die Stoppschicht nicht verwendet werden, wenn ein Entfernungsausmaß auf der Basis der Entfernungsrate (Polierrate) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats gesteuert wird.
  • Das Stützsubstrat kann beispielsweise nur durch irgendeinen Typ eines Substrats gebildet sein, das als Lichtemissionsherstellungssubstrat veranschaulicht ist, oder kann durch ein Isolationssubstrat, das aus AlN oder dergleichen besteht, ein Halbleitersubstrat, das aus Si, SiC, Ge oder dergleichen besteht, ein Metallsubstrat oder ein Legierungssubstrat gebildet sein, aber ein Substrat mit Leitfähigkeit wird vorzugsweise verwendet. Alternativ wird ein Metallsubstrat oder ein Legierungssubstrat vorzugsweise hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, elastischen Verformung, plastischen Verformung, Wärmefreisetzungseigenschaften oder dergleichen verwendet. Als Dicke des Stützsubstrats kann 0,05 mm bis 1 mm veranschaulicht werden. Als Verfahren zum Befestigen der zweiten Lichtreflexionsschicht am Stützsubstrat können ein bekanntes Verfahren wie z. B. ein Lötmittelverbindungsverfahren, ein Raumtemperaturverbindungsverfahren, ein Verbindungsverfahren unter Verwendung eines Klebebandes, ein Verbindungsverfahren unter Verwendung von Wachsverbindung und ein Verfahren unter Verwendung eines Klebstoffs verwendet werden. Das Lötmittelverbindungsverfahren oder das Raumtemperaturverbindungsverfahren wird jedoch wünschenswerterweise hinsichtlich des Sicherstellens von Leitfähigkeit verwendet. Wenn beispielsweise ein Siliziumhalbleitersubstrat, das heißt ein leitfähiges Substrat, als Basissubstrat verwendet wird, wird ein Verfahren, mit dem das Substrat bei einer niedrigen Temperatur von 400 °C oder niedriger verbunden werden kann, wünschenswerterweise verwendet, um eine Verzerrung aufgrund einer Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zu unterdrücken. Wenn ein GaN-Substrat als Stützsubstrat verwendet wird, kann die Verbindungstemperatur des Substrats 400 °C oder höher sein.
  • Die seitliche Oberfläche der freiliegenden Oberfläche der laminierten Struktur kann mit einer Überzugsschicht (Isolationsfilm) beschichtet werden. Die Ausbildung der Überzugsschicht kann auf der Basis eines bekannten Verfahrens durchgeführt werden. Ein Material, das die Überzugsschicht bildet, weist vorzugsweise einen Brechungsindex auf, der kleiner ist als jener eines Materials, das die laminierte Struktur bildet. Beispiele des Isolationsmaterials, das die Überzugsschicht bildet, können ein Material auf SiOx-Basis, das SiO2 enthält, ein Material auf SiNx-Basis, ein Material auf SiOxNz-Basis, TaOx, ZrOx, AlNx, AlOx und GaOx umfassen oder können ein organisches Material wie z. B. ein Polyimidharz umfassen. Beispiele eines Verfahrens zum Ausbilden der Überzugsschicht können ein PVD-Verfahren wie z. B. ein Vakuumgasphasenabscheidungsverfahren und ein Sputterverfahren und ein CVD-Verfahren umfassen. Alternativ kann die Überzugsschicht auf der Basis eines Beschichtungsverfahrens ausgebildet werden.
  • Erste Ausführungsform
  • Eine erste Ausführungsform bezieht sich auf das Lichtemissionselement der vorliegenden Offenbarung. Gleichwohl umfassen in Abhängigkeit von ihrer Struktur das Lichtemissionselement der ersten Ausführungsform oder die Lichtemissionselemente der zweiten bis achtzehnten Ausführungsform, die später beschrieben werden, spezieller ein Oberflächenemissionslaserelement (Oberflächenemissionslaser mit vertikalem Hohlraum, VCSEL), das Laserlicht von der oberen Oberfläche einer zweiten Verbundhalbleiterschicht über eine zweite Lichtreflexionsschicht emittiert, oder umfassen ein Oberflächenemissionslaserelement (Oberflächenemissionslaser mit vertikalem Hohlraum, VCSEL), das Laserlicht von der oberen Oberfläche einer ersten Verbundhalbleiterschicht über eine erste Lichtreflexionsschicht emittiert.
  • Da seine schematische teilweise Stirnansicht in 1A gezeigt ist und die erste Lichtreflexionsschicht und ihre benachbarte schematische teilweise Stirnansicht in 1B, 2A und 2B gezeigt sind, umfasst das Lichtemissionselement der ersten Ausführungsform eine erste Lichtreflexionsschicht 41, eine laminierte Struktur 20 und eine zweite Lichtreflexionsschicht 42, die aneinander laminiert sind. Ferner umfasst die laminierte Struktur 20 eine erste Verbundhalbleiterschicht 21, eine Lichtemissionsschicht (aktive Schicht) 23 und eine zweite Verbundhalbleiterschicht 22, die von der Seite der ersten Lichtreflexionsschicht 41 aneinander laminiert sind. Außerdem wird Licht von der laminierten Struktur 20 über die erste Lichtreflexionsschicht 41 oder die zweite Lichtreflexionsschicht 42 (in der ersten Ausführungsform über die zweite Lichtreflexionsschicht) nach außen emittiert. Ferner weist die erste Lichtreflexionsschicht 41 eine Struktur auf, in der mindestens zwei Typen von Dünnfilmen in mehreren Zahlen abwechselnd aneinander laminiert sind. Zwischen der laminierten Struktur 20 und der ersten Lichtreflexionsschicht 41 ist eine Filmdickenmodulationsschicht 80 vorgesehen.
  • Insbesondere umfassen das Lichtemissionselement der ersten Ausführungsform oder die Lichtemissionselemente der zweiten bis achtzehnten Ausführungsform, die später beschrieben werden:
    1. (A) die laminierte Struktur 20 mit einem Verbundhalbleiter auf GaN-Basis, in der die erste Verbundhalbleiterschicht 21 (4 µm in der Dicke) mit einer ersten Oberfläche 21a und einer zweiten Oberfläche 21b, die der ersten Oberfläche 21a gegenüberliegt, und mit einem ersten Leitfähigkeitstyp (insbesondere einem n-Typ), die Lichtemissionsschicht (aktive Schicht) 23, die der zweiten Oberfläche 21b der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 gegenüberliegt, und die zweite Verbundhalbleiterschicht 22 (100 nm in der Dicke) mit einer ersten Oberfläche 22a, die der Lichtemissionsschicht 23 gegenüberliegt, und einer zweiten Oberfläche 22b, die der ersten Oberfläche 22a gegenüberliegt, und mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp (insbesondere einem p-Typ), aneinander laminiert sind;
    2. (B) die erste Lichtreflexionsschicht 41, die auf der Seite der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 angeordnet ist; und
    3. (C) die zweite Lichtreflexionsschicht 42, die auf der Seite der zweiten Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 angeordnet ist. Die erste Verbundhalbleiterschicht 21 weist eine Dicke auf, die größer ist als jene der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22.
  • Ferner ist ein Resonator durch den Bereich der ersten Lichtreflexionsschicht 41 von der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 in eine bestimmte Tiefe, die laminierte Struktur 20 (die erste Verbundhalbleiterschicht 21, die Lichtemissionsschicht 23 und die zweite Verbundhalbleiterschicht 22), und den Bereich der zweiten Lichtreflexionsschicht 42 von der zweiten Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 in eine bestimmte Tiefe gebildet.
  • Es ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung eine axiale Linie, die durch das Zentrum des Resonators verläuft, der durch die zwei Lichtreflexionsschichten ausgebildet ist, als Z-Achse angenommen werden kann, und eine virtuelle Ebene orthogonal zur Z-Achse der Bequemlichkeit halber XY-Ebene genannt werden kann.
  • Eine erste Oberfläche 11a eines Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11, das aus einem Verbundhalbleitersubstrat wie z. B. einem GaN-Substrat mit Leitfähigkeit besteht, weist beispielsweise eine {0001}-Oberfläche als Hauptoberfläche auf. Die erste Verbundhalbleiterschicht 21, die auf einer zweiten Oberfläche 11b des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet ist, umfasst eine n-GaN-Schicht. Die Lichtemissionsschicht (aktive Schicht) 23 umfasst eine Fünffachmehrquantentopfstruktur, in der eine In0, 04Ga0, 96N-Schicht (Sperrschicht) and eine In0, 16Ga0, 84N-Schicht (Topfschicht) aneinander laminiert sind. Die zweite Verbundhalbleiterschicht 22 umfasst eine p-GaN-Schicht. Eine erste Elektrode 31 ist auf der ersten Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet. Andererseits ist eine zweite Elektrode 32 auf der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet und die zweite Lichtreflexionsschicht 42 ist auf der zweiten Elektrode 32 ausgebildet. Die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die zweite Lichtreflexionsschicht 42 auf der zweiten Elektrode 32 weisen eine flache Form auf. Die erste Elektrode 31 besteht aus Ti/Pt/Au und die zweite Elektrode 32 besteht aus einem transparenten leitfähigen Material, insbesondere ITO. Am Kantenteil der ersten Elektrode 31 ist eine Kontaktstellenelektrode (nicht gezeigt), die beispielsweise aus Ti/Pd/Au besteht, zum elektrischen Verbinden mit einer äußeren Elektrode oder Schaltung ausgebildet oder verbunden. Am Kantenteil der zweiten Elektrode 32 ist eine Kontaktstellenelektrode 33, die beispielsweise aus Pd/Ti/Pt/Au, Ti/Pd/Au oder Ti/Ni/Au besteht, zum elektrischen Verbinden mit einer äußeren Elektrode oder Schaltung ausgebildet oder verbunden. Jede ebene Form (ebene Form, wenn normal auf die XY-Ebene projiziert) eines Öffnungsteils 34A, der in der ersten Elektrode 31, der ersten Lichtreflexionsschicht 41, der zweiten Lichtreflexionsschicht 42 und einer Isolationsschicht (Stromeinschränkungsschicht) 34 vorgesehen ist, ist kreisförmig. Die zweite Lichtreflexionsschicht 42 umfasst die laminierte Struktur (die Gesamtzahl von laminierten dielektrischen Filmen: 20 Schichten) einer SiN-Schicht und einer SiO2-Schicht. Die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die zweite Lichtreflexionsschicht 42 weisen eine solche Mehrschichtstruktur auf, sind jedoch für die Vereinfachung der Zeichnungen durch eine Schicht dargestellt.
  • Im Lichtemissionselement der ersten Ausführungsform weist die erste Lichtreflexionsschicht 41 eine Struktur auf, in der erste Dünnfilme 41A mit einer optischen Filmdicke von t1 und zweite Dünnfilme 41B mit einer optischen Filmdicke von t2 (wobei t2 ≠ t1) in mehreren Zahlen abwechselnd aneinander laminiert sind. Ferner ist die Filmdickenmodulationsschicht 80 durch mindestens eine Schicht eines dritten Dünnfilms mit einer optischen Filmdicke von t3 (wobei t3 ≠ t1) gebildet. Hier bestehen die ersten Dünnfilme 41A aus einem ersten Material und die zweiten Dünnfilme 41B bestehen aus einem zweiten Material, das vom ersten Material verschieden ist. Insbesondere ist das erste Material SiN und das zweite Material ist SiO2. Das heißt, das erste Material besteht aus einem dielektrischen Material und das zweite Material besteht auch aus einem dielektrischen Material. Wie vorstehend beschrieben, kann das Material, das die Filmdickenmodulationsschicht bildet, von den Materialien, die die erste Verbundhalbleiterschicht 21, die Lichtemissionsschicht 23 und die zweite Verbundhalbleiterschicht 22 bilden, verschieden sein.
  • Ferner ist t3/t1 ≥ 1,1 oder t3/t1 ≤ 0,9 als Filmdickenmodulationsgrad erfüllt. Die Anzahl der Schichten der ersten Dünnfilme 41A ist beispielsweise 14 und die Anzahl der Schichten der zweiten Dünnfilme 41B ist 14.
  • In einigen Fällen weist die Filmdickenmodulationsschicht 80 eine Struktur auf, in der dritte Dünnfilme 81 und vierte Dünnfilme 82 mit einer optischen Filmdicke von t4 aneinander laminiert sind. Außerdem weist die Filmdickenmodulationsschicht 80 eine Struktur auf, in der die dritten Dünnfilme 81 und die vierten Dünnfilme 82 in mehreren Zahlen abwechselnd aneinander laminiert sind. Die optische Filmdicke mindestens einer Schicht unter den dritten Dünnfilmen 81 erfüllt t3 ≠ t1. Außerdem erfüllt in einigen Fällen die optische Filmdicke der mindestens einen Schicht unter den vierten Dünnfilmen 82 t4 ≠ t2. Es ist zu beachten, dass der dritte Dünnfilm, der t3 ≠ t1 erfüllt, mit dem Bezugszeichen 81A bezeichnet wird und der Bequemlichkeit halber „dritter A-Dünnfilm 81A“ genannt wird und der andere dritte Dünnfilm mit dem Bezugszeichen 81B bezeichnet wird und der Bequemlichkeit halber „dritter B-Dünnfilm 81B“ genannt wird. Ferner wird der vierte Dünnfilm, der t4 ≠ t2 erfüllt, mit dem Bezugszeichen 82A bezeichnet und wird der Bequemlichkeit halber „vierter A-Dünnfilm 82A“ genannt und der andere vierte Film wird mit dem Bezugszeichen 82B bezeichnet und der Bequemlichkeit halber „vierter B-Dünnfilm 82B“ genannt. Außerdem steht der dritte A-Dünnfilm 81A, der t3 ≠ t1 erfüllt, oder der vierte A-Dünnfilm 82A, der t4 ≠ t2 erfüllt, mit der ersten Lichtreflexionsschicht 41 in Kontakt. Ferner erfüllt der andere dritte B-Dünnfilm 81B als der dritte A-Dünnfilm 81A, der t3 ≠ t1 erfüllt, t3 = t1 und der andere vierte B-Dünnfilm 82B als der vierte A-Dünnfilm 82A, der t4 ≠ t2 erfüllt, erfüllt t4 = t2. Die Gesamtzahl der Schichten der dritten Dünnfilme 81 und der vierten Dünnfilme 82 ist fünf oder weniger. Die dritten Dünnfilme 81 bestehen aus dem ersten Material und die vierten Dünnfilme 82 bestehen aus dem zweiten Material. Insbesondere sind die Filmdicken oder dergleichen der jeweiligen Dünnfilme in der ersten Ausführungsform beispielsweise in der folgenden Tabelle 1 gezeigt, sind jedoch nicht auf diese Werte begrenzt. λ0 ist 435 nm. <Tabelle 1>
    Physikalische Dicke Brechungsindex Optische Filmdicke
    Erster Dünnfilm 41A 54,4 nm 2, 00 t1 = 109 nm
    Zweiter Dünnfilm 41B 77,7 nm 1,40 t2 = 109 nm
    Dritter A-Dünnfilm 81A 40.8 nm 2, 00 t3 = 81,6 nm
    Dritter B-Dünnfilm 81B 77,7 nm 1,40 t1 = 109 nm
    Vierter A-Dünnfilm 82A 43,5 nm 2, 00 t4 = 87,0 nm
    Vierter B-Dünnfilm 82B 77,7 nm 1,40 t2 109 nm
  • Hier umfasst in einem in 1B gezeigten Beispiel die Filmdickenmodulationsschicht 80 die eine Schicht des dritten A-Dünnfilms 81A. Ferner umfasst in einem in 2A gezeigten Beispiel die Filmdickenmodulationsschicht 80 die drei Schichten des dritten B-Dünnfilms 81B, des vierten B-Dünnfilms 82B und des dritten A-Dünnfilms 81A von der Seite der ersten Verbundhalbleiterschicht 21. Außerdem umfasst in einem in 2B gezeigten Beispiel die Filmdickenmodulationsschicht 80 die vier Schichten des dritten A-Dünnfilms 81A, des vierten B-Dünnfilms 82B, des dritten B-Dünnfilms 81B und des vierten A-Dünnfilms 82A von der Seite der ersten Verbundhalbleiterschicht 21. Die Konfigurationen der Filmdickenmodulationsschichten 80 sind jedoch nur zur Veranschaulichung gegeben und können geeignet geändert werden. Die folgenden Tabellen 2, 3 und 4 zeigen die Konfigurationen von verschiedenen Filmdickenmodulationsschichten 80. Es ist zu beachten, dass in den Tabellen „3A“ den dritten A-Dünnfilm 81A darstellt, „3B“ den dritten B-Dünnfilm 81B darstellt, „4A“ den vierten A-Dünnfilm 82A darstellt, „4B“ den vierten B-Dünnfilm 82B darstellt und „1“ und „2“ in der Spalte der „ersten Lichtreflexionsschicht“ den ersten Dünnfilm 41A bzw. den zweiten Dünnfilm 41B darstellen. <Tabelle 2>
    Dritte Schicht Vierte Schicht Filmdickenmodulationsschicht Erste Lichtreflexionsschicht
    1 0 3A 2 1 2 1
    1 1 4B 3A 2 1 2 1
    4A 3A 2 1 2 1
    2 1 3A 4A 3A 2 1 2 1
    3A 4B 3A 2 1 2 1
    3B 4A 3A 2 1 2 1
    3B 4B 3A 2 1 2 1
    1 2 4A 3A 4A 1 2 1 2
    4B 3A 4A 1 2 1 2
    2 2 4A 3A 4A 3A 2 1 2 1
    4A 3A 4B 3A 2 1 2 1
    4B 3A 4A 3A 2 1 2 1
    4B 3A 4B 3A 2 1 2 1
    4A 3B 4A 3A 2 1 2 1
    4A 3B 4B 3A 2 1 2 1
    4B 3B 4A 3A 2 1 2 1
    4B 3B 4B 3A 2 1 2 1
    3A 4A 3A 4A 1 2 1 2
    3A 4A 3B 4A 1 2 1 2
    3B 4A 3A 4A 1 2 1 2
    3A 4B 3A 4A 1 2 1 2
    3A 4B 3B 4A 1 2 1 2
    3B 4B 3A 4A 1 2 1 2
    <Tabelle 3>
    Dritte Schicht Vierte Schicht Filmdickenmodulationsschicht Erste Lichtreflexionsschicht
    3 2 3A 4A 3A 4A 3A 2 1 2 1
    3A 4A 3A 4B 3A 2 1 2 1
    3A 4A 3B 4A 3A 2 1 2 1
    3A 4A 3B 4B 3A 2 1 2 1
    3A 4B 3A 4A 3A 2 1 2 1
    3A 4B 3A 4B 3A 2 1 2 1
    3A 4B 3B 4A 3A 2 1 2 1
    3A 4B 3B 4B 3A 2 1 2 1
    3B 4A 3A 4A 3A 2 1 2 1
    3B 4A 3A 4B 3A 2 1 2 1
    3B 4A 3B 4A 3A 2 1 2 1
    3B 4A 3B 4B 3A 2 1 2 1
    3B 4B 3A 4A 3A 2 1 2 1
    3B 4B 3A 4B 3A 2 1 2 1
    3B 4B 3B 4A 3A 2 1 2 1
    3B 4B 3B 4B 3A 2 1 2 1
    <Tabelle 4>
    Dritte Schicht Vierte Schicht Filmdickenmodulationsschicht Erste Lichtreflexionsschicht
    2 3 4A 3A 4A 3A 4A 1 2 1 2
    4A 3A 4A 3B 4A 1 2 1 2
    4A 3A 4B 3A 4A 1 2 1 2
    4A 3A 4B 3B 4A 1 2 1 2
    4A 3B 4A 3A 4A 1 2 1 2
    4A 3B 4B 3A 4A 1 2 1 2
    4B 3A 4A 3A 4A 1 2 1 2
    4B 3A 4A 3B 4A 1 2 1 2
    4B 3A 4B 3A 4A 1 2 1 2
    4B 3A 4B 3B 4A 1 2 1 2
    4B 3B 4A 3A 4A 1 2 1 2
    4B 3B 4B 3A 4A 1 2 1 2
  • Außerdem ist im Lichtemissionselement der ersten Ausführungsform die erste Lichtreflexionsschicht 41 auf dem Substrat (Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11) ausgebildet und die laminierte Struktur 20 ist in dem Bereich des Substrats (Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11) ausgebildet, wo die erste Lichtreflexionsschicht 41 nicht ausgebildet ist.
  • Nachstehend wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 3A, 3B und 3C gegeben, die eine schematische teilweise Stirnansicht einer laminierten Struktur oder dergleichen zeigen.
  • [Schritt 100]
  • Zuerst wird eine erste Lichtreflexionsschicht 41 auf einer zweiten Oberfläche 11b eines Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 auf der Basis eines bekannten Verfahrens wie z. B. eines Sputterverfahrens und eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens ausgebildet. Außerdem wird eine Filmdickenmodulationsschicht 80 auf der Basis eines bekannten Verfahrens wie z. B. eines Sputterverfahrens, eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens und eines Plasma-CVD-Verfahrens ausgebildet. Dann werden unnötige Abschnitte der Filmdickenmodulationsschicht 80 und der ersten Lichtreflexionsschicht 41 auf der Basis eines Strukturierungsverfahrens wie z. B. eines Nassätzverfahrens und eines Trockenätzverfahrens entfernt, um die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die Filmdickenmodulationsschicht 80 mit einer gewünschten Form zu erhalten (siehe 3A). Die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die Filmdickenmodulationsschicht 80 weisen eine flache Form auf.
  • [Schritt 110]
  • Als nächstes wird eine laminierte Struktur 20 auf der zweiten Oberfläche 11b des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 mit der Filmdickenmodulationsschicht 80 auf der Basis von seitlichem Wachstum unter Verwendung eines Verfahrens wie z. B. eines ELO-Verfahrens zum Erreichen eines Epitaxiewachstums in einer seitlichen Richtung ausgebildet.
  • Insbesondere wird die laminierte Struktur 20 mit einem Verbundhalbleiter auf GaN-Basis ausgebildet, in der
    eine erste Verbundhalbleiterschicht 21 mit einer ersten Oberfläche 21a und einer zweiten Oberfläche 21b, die der ersten Oberfläche 21a gegenüberliegt,
    eine Lichtemissionsschicht (aktive Schicht 23), die der zweiten Oberfläche 21b der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 gegenüberliegt, und
    eine zweite Verbundhalbleiterschicht 22 mit einer ersten Oberfläche 22a, die der Lichtemissionsschicht 23 gegenüberliegt, und einer zweiten Oberfläche 22b, die der ersten Oberfläche 22a gegenüberliegt, aneinander laminiert sind.
  • [Schritt 120]
  • Als nächstes wird eine Isolationsschicht (Stromeinschränkungsschicht) 34 mit einem Öffnungsteil 34A, die aus SiO2 besteht, auf der zweiten Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 auf der Basis der Kombination eines Filmausbildungsverfahrens wie z. B. eines CVD-Verfahrens, eines Sputterverfahrens und eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens und eines Nassätzverfahrens oder eines Trockenätzverfahrens ausgebildet (siehe 3B). Durch die Isolationsschicht 34A mit dem Öffnungsteil 34A wird ein Stromeinschränkungsbereich (ein Elementbereich 61A und ein Strom-Nicht-Injektions-Bereich 61B) definiert. Das heißt, der Elementbereich 61A wird durch den Öffnungsteil 34A definiert.
  • [Schritt 130]
  • Anschließend werden eine zweite Elektrode 32 und eine zweite Lichtreflexionsschicht 42 auf der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet. Insbesondere wird die zweite Elektrode 32 über der Isolationsschicht 34 von der zweiten Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22, die an der unteren Oberfläche des Öffnungsteils 34A (des Elementbereichs 61A) freiliegt, beispielsweise auf der Basis eines Abhebeverfahrens ausgebildet, und eine Kontaktstellenelektrode 33 wird auch auf der Basis der Kombination eines Filmausbildungsverfahrens wie z. B. eines Sputterverfahrens und eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens und eines Strukturierungsverfahrens wie z. B. eines Nassätzverfahrens und eines Trockenätzverfahrens ausgebildet (siehe 3C). Als nächstes wird eine zweite Lichtreflexionsschicht 42 über der Kontaktstellenelektrode 33 von der Oberseite der zweiten Elektrode 32 auf der Basis der Kombination eines Filmausbildungsverfahrens wie z. B. eines Sputterverfahrens und eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens und eines Strukturierungsverfahrens wie z. B. eines Nassätzverfahrens und eines Trockenätzverfahrens ausgebildet. Die zweite Lichtreflexionsschicht 42 auf der zweiten Elektrode 32 weist eine flache Form auf.
  • [Schritt 140]
  • Anschließend wird eine erste Elektrode 31 auf der ersten Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 auf der Basis der Kombination eines Filmausbildungsverfahrens wie z. B. eines Sputterverfahrens und eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens und eines Strukturierungsverfahrens wie z. B. eines Nassätzverfahrens und eines Trockenätzverfahrens ausgebildet, wodurch die erste Elektrode 31, die mit der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 elektrisch verbunden ist, erhalten werden kann. Folglich kann die in 1A gezeigte Struktur erhalten werden.
  • [Schritt 150]
  • Anschließend wird das Lichtemissionselement durch eine sogenannte Elementabtrennung abgetrennt und die seitliche Oberfläche oder die freiliegende Oberfläche der laminierten Struktur wird beispielsweise mit einem Isolationsfilm, der aus SiO2 besteht, beschichtet. Dann wird eine Verpackung oder Abdichtung durchgeführt, wodurch das Lichtemissionselement der ersten Ausführungsform vollendet werden kann.
  • Ergebnisse, die durch Simulieren des optischen Feldes des Lichtemissionselements der ersten Ausführungsform erhalten werden, sind in 4A, 5A und 5B gezeigt. Andererseits sind unter der Annahme, dass ein Lichtemissionselement, in dem die Filmdickenmodulationsschicht 80 nicht ausgebildet ist, das Lichtemissionselement eines ersten Vergleichsbeispiels ist, Ergebnisse, die durch Simulieren des optischen Feldes des Lichtemissionselements der ersten Vergleichsausführungsform erhalten werden, in 4B gezeigt. In 4A, 4B, 5A und 5B zeigt eine horizontale Achse die Position der ersten Verbundhalbleiterschicht 21, die Position von Unregelmäßigkeitsstrukturen (wie beispielsweise feinen Unregelmäßigkeiten, Punktdefekten oder Liniendefekten und Poren), die Position der Filmdickenmodulationsschicht 80 und die Position der ersten Lichtreflexionsschicht 41, eine vertikale Achse zeigt die Intensität des optischen Feldes, eine Rechtecklinie stellt einen Brechungsindex dar und eine Wellenlinie stellt die Intensität des optischen Feldes dar. Die Filmdickenmodulationsschicht 80 ist durch die eine Schicht des dritten A-Dünnfilms 81A gebildet. In einem in 5A gezeigten Beispiel ist t3 0,73 λ0. In einem in 5B gezeigten Beispiel ist t3 1,23 λ0. Ferner sind in 4B, 5A und 5B die Filmdicke t1 der ersten Dünnfilme 41A und die Filmdicke t2 der zweiten Dünnfilme 41B 0,25 λ0 in der ersten Lichtreflexionsschicht 41. λ0 stellt die Wellenlänge (Oszillationswellenlänge, Lichtemissionswellenlänge) von Licht dar, das hauptsächlich vom Lichtemissionselement emittiert wird.
  • In einem Oberflächenemissionslaserelement weist ein optisches Feld wiederholt einen starken Bereich und einen schwachen Bereich in einem Resonator auf. Wenn die Filmdickenmodulationsschicht 80 nicht ausgebildet ist, wie im ersten Vergleichsbeispiel von 4B gezeigt, tritt ein Bereich, in dem das optische Feld stark ist, an der Grenzfläche zwischen der ersten Lichtreflexionsschicht 41 und der laminierten Struktur 20 auf und ein optischer Verlust tritt aufgrund von Nicht-Unregelmäßigkeits-Strukturen auf, die in der Nähe des Bereichs existieren, in dem das optische Feld stark ist. Andererseits ist im Lichtemissionselement der ersten Ausführungsform, in dem die Filmdickenmodulationsschicht 80 ausgebildet ist, wie in 4A, 5A und 5B gezeigt, ein Bereich, in dem das optische Feld stark ist, nicht an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur 20 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 ausgebildet oder der Bereich, in dem das optische Feld stark ist, ist nicht in der Nähe der Grenzfläche ausgebildet. Selbst wenn Unregelmäßigkeitsstrukturen an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur 20 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 existieren oder selbst wenn die Unregelmäßigkeitsstrukturen in der Nähe der Grenzfläche existieren, tritt daher ein optischer Verlust kaum auf. Folglich kann das Auftreten eines Problems wie z. B. einer Erhöhung des Schwellenwerts des Lichtemissionselements, einer Verringerung der Lichtemissionseffizienz und einer Verringerung der Qualität von emittiertem Licht zuverlässig vermieden werden.
  • Wenn im ersten Vergleichsbeispiel die laminierte Struktur 20 auf der zweiten Oberfläche 11b des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 mit der ersten Lichtreflexionsschicht 41 auf der Basis des seitlichen Wachstums unter Verwendung eines Verfahrens wie z. B. eines ELO-Verfahrens zum Erreichen eines Epitaxiewachstums in einer seitlichen Richtung im gleichen Schritt wie in [Schritt 110] der ersten Ausführungsform ausgebildet wird, treten wahrscheinlich die obigen Unregelmäßigkeitsstrukturen in dem Bereich der laminierten Struktur 20 auf, die auf der ersten Lichtreflexionsschicht 41 ausgebildet ist (insbesondere in der ersten Verbundhalbleiterschicht 21, die mit der ersten Lichtreflexionsschicht 41 in Kontakt steht). Infolge der Absorption oder Streuung von Licht durch solche Unregelmäßigkeitsstrukturen tritt ein optischer Verlust auf. Die mittlere quadratische Rauheit Rq ≥ 1 nm kann als feine Unregelmäßigkeiten veranschaulicht werden, 1 × 1017/cm3 oder mehr kann als Dichte von Punktdefekten veranschaulicht werden und 1 × 106/cm3 oder mehr kann als Dichte von Liniendefekten veranschaulicht werden. Ferner existieren Poren an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht und 10 nm oder weniger können als Dicke der Poren (der getrennte Abstand zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht) veranschaulicht werden. Das heißt, als Unregelmäßigkeitsstrukturen sind Unregelmäßigkeiten an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet und können eine mittlere quadratische Rauheit Rq von 1 nm oder mehr als Oberflächenrauheit aufweisen. Alternativ sind Punktdefekte an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet und können eine Dichte von 1 × 1017/cm3 oder mehr aufweisen. Alternativ können Liniendefekte eine Dichte von 1 × 106/cm3 oder mehr aufweisen. Alternativ sind Poren an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet und können eine Dicke von 10 nm oder weniger aufweisen.
  • Andererseits ist im Lichtemissionselement der ersten Ausführungsform aufgrund der Ausbildung der Filmdickenmodulationsschicht 80 ein Bereich (Wellenbauch), in dem das optische Feld stark ist, nicht an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur 20 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 ausgebildet oder der Bereich (Wellenbauch), in dem das optische Feld stark ist, ist nicht in der Nähe der Grenzfläche ausgebildet, selbst wenn Unregelmäßigkeitsstrukturen an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur 20 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 auftreten oder selbst wenn die Unregelmäßigkeitsstrukturen in der Nähe der Grenzfläche auftreten. Daher kann das Auftreten eines Problems wie z. B. einer Erhöhung des Schwellenwerts des Lichtemissionselements, einer Verringerung der Lichtemissionseffizienz und einer Verringerung der Qualität von emittiertem Licht zuverlässig vermieden werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Eine zweite Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform. Insbesondere umfasst das Lichtemissionselement der zweiten Ausführungsform ein Oberflächenemissionslaserelement (Oberflächenemissionslaser mit vertikalem Hohlraum, VCSEL), das Laserlicht von der oberen Oberfläche einer ersten Verbundhalbleiterschicht 21 über eine erste Lichtreflexionsschicht 41 emittiert.
  • Im Lichtemissionselement der zweiten Ausführungsform wird eine zweite Lichtreflexionsschicht 42 an einem Stützsubstrat 49, das durch ein Siliziumhalbleitersubstrat gebildet ist, auf der Basis eines Lötmittelverbindungsverfahrens über eine Verbindungsschicht 48, die aus einer Lötmittelschicht besteht, die eine Goldschicht (Au-Schicht) oder Zinn (Sn) enthält, befestigt, wie in einer schematischen teilweisen Querschnittsansicht von 6A gezeigt. Ferner wird die erste Lichtreflexionsschicht 41 auf der freiliegenden Oberfläche einer laminierten Struktur 20 ausgebildet.
  • Nachstehend wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der zweiten Ausführungsform gegeben.
  • [Schritt 200]
  • Wenn beispielsweise dieselben Schritte wie [Schritt 100] bis [Schritt 130] der ersten Ausführungsform durchgeführt werden, kann zuerst der in 1 gezeigte Zustand (eine erste Elektrode 31 ist jedoch nicht ausgebildet) erhalten werden.
  • [Schritt 210]
  • Anschließend wird eine zweite Lichtreflexionsschicht 42 an einem Stützsubstrat 49 über eine Verbindungsschicht 48 befestigt.
  • [Schritt 220]
  • Als nächstes wird ein Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 entfernt, um eine erste Oberfläche 21a einer ersten Verbundhalbleiterschicht 21 und eine erste Lichtreflexionsschicht 41 freizulegen. Insbesondere wird das Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 zuerst auf der Basis eines Maschinenpolierverfahrens verdünnt und ein Restteil des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 wird als nächstes auf der Basis eines CMP-Verfahrens entfernt. Folglich werden die erste Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 freigelegt.
  • [Schritt 230]
  • Anschließend wird die erste Elektrode 31 auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet. Folglich kann das Lichtemissionselement der zweiten Ausführungsform mit der in 6A gezeigten Struktur erhalten werden.
  • Bei der Herstellung des Lichtemissionselements der zweiten Ausführungsform wird das Lichtemissionselementherstellungssubstrat in einem Zustand entfernt, in dem die erste Lichtreflexionsschicht ausgebildet ist. Daher funktioniert die erste Lichtreflexionsschicht als Art von Stopper (Stoppschicht), wenn das Lichtemissionselementherstellungssubstrat entfernt wird. Folglich kann das Auftreten einer Schwankung im Entfernungsausmaß des Lichtemissionselementherstellungssubstrats und einer Schwankung in der Dicke der ersten Verbundhalbleiterschicht unterdrückt werden. Als Ergebnis der Vereinheitlichung der Länge eines Resonators können die Eigenschaften des erhaltenen Lichtemissionselements stabilisiert werden. Da die Oberfläche (flache Oberfläche) der ersten Verbundhalbleiterschicht an der Grenzfläche zwischen der ersten Lichtreflexionsschicht und der ersten Verbundhalbleiterschicht flach ist, kann ferner die Streuung von Laserlicht an der flachen Oberfläche minimiert werden.
  • Im Beispiel des Lichtemissionselements, das vorstehend beschrieben und in 6A gezeigt ist, ist das Ende der ersten Elektrode 31 von der ersten Lichtreflexionsschicht 41 getrennt. Das heißt, die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die erste Elektrode 31 sind voneinander getrennt. Mit anderen Worten, die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die erste Elektrode 31 weisen einen Versatz dazwischen auf und ihr getrennter Abstand liegt innerhalb 1 mm, insbesondere beispielsweise 0,05 mm im Durchschnitt. Ohne auf eine solche Struktur begrenzt zu sein, kann jedoch das Ende der ersten Elektrode 31 mit der ersten Lichtreflexionsschicht 41 in Kontakt stehen oder kann über dem Kantenteil der ersten Lichtreflexionsschicht 41 ausgebildet sein.
  • Wie in der schematischen teilweisen Stirnansicht von 6B gezeigt, kann alternativ im Lichtemissionselement der zweiten Ausführungsform die erste Lichtreflexionsschicht 41 auf der freiliegenden Oberfläche der laminierten Struktur 20 ausgebildet sein. Das heißt, [Schritt 100] der ersten Ausführungsform wird übersprungen und dieselben Schritte wie beispielsweise [Schritt 110] bis [Schritt 130] der ersten Ausführungsform werden zuerst durchgeführt. Dann werden [Schritt 210] und [Schritt 220] durchgeführt, um die erste Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 freizulegen. Als nächstes können eine Filmdickenmodulationsschicht 80, die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die erste Elektrode 31 auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet werden. Ein erstes Material ist beispielsweise SiO2 und ein zweites Material ist Ta2O5. Die Filmdicken oder dergleichen von jeweiligen Dünnfilmen sind in der folgenden Tabelle 5 gezeigt, sind jedoch nicht auf diese Werte begrenzt. λ0 ist 488 nm. Ferner ist die Anzahl der Schichten der ersten Dünnfilme 41A sieben und die Anzahl der Schichten der zweiten Dünnfilme 41B ist sieben. <Tabelle 5>
    Physikalische Dicke Brechungsindex Optische Filmdicke
    Erster Dünnfilm 41A 87,1 nm 1,40 t1 = 122 nm
    Zweiter Dünnfilm 41B 55,5 nm 2,20 t2 = 122 nm
    Dritter A-Dünnfilm 65,4 nm 1,40 t3 = 91, 6 nm
    81A Dritter B-Dünnfilm 81B 55,5 nm 2,20 t1 = 122 nm
    Vierter A-Dünnfilm 82A 69, 7 nm 1,40 t4 = 97,6 nm
    Vierter B-Dünnfilm 82B 55,5 nm 2,20 t2 = 122 nm
  • Gemäß einem solchen modifizierten Beispiel des Lichtemissionselements der zweiten Ausführungsform ist, selbst wenn Unregelmäßigkeitsstrukturen in der Nähe der Oberfläche eines freiliegenden Teils der ersten Oberfläche 21a auftreten, wenn ein Restteil des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 auf der Basis eines CMP-Verfahrens entfernt wird, um die erste Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 in [Schritt 220] zu entfernen, ein Bereich, in dem ein optisches Feld stark ist, nicht an der Grenzfläche der ersten Lichtreflexionsschicht 41 ausgebildet, die mit der Filmdickenmodulationsschicht 80 in Kontakt steht, und ist nicht in einem Bereich in der Nähe der Grenzfläche ausgebildet, da die Filmdickenmodulationsschicht 80 ausgebildet ist. Daher kann der optische Verlust unterdrückt werden.
  • Wenn die erste Lichtreflexionsschicht 41 auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet ist, kann ferner die erste Verbundhalbleiterschicht 21 geätzt werden, um einen konkaven Teil auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 auszubilden, so dass die erste Lichtreflexionsschicht 41 auf dem konkaven Teil ausgebildet wird (siehe 7A). Es ist zu beachten, dass ein geneigter Teil, der an der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet ist, mit dem Bezugszeichen 41a bezeichnet ist.
  • Dritte Ausführungsform
  • Eine dritte Ausführungsform ist auch eine Modifikation der ersten Ausführungsform. Wie in der schematischen teilweisen Stirnansicht von 7B gezeigt, kann das Lichtemissionselement der dritten Ausführungsform eine Art aufweisen, in der ein erstes Material, das erste und dritte Dünnfilme bildet, ein Verbundhalbleitermaterial, insbesondere AlInN, ist und ein zweites Material, das zweite und vierte Dünnfilme bildet, auch ein Verbundhalbleitermaterial, insbesondere GaN, ist. Ferner ist wie bei der ersten Ausführungsform t3/t1 ≥ 1,1 oder t3/t1 ≤ 0,9 als Filmdickenmodulationsgrad erfüllt. Insbesondere sind die Filmdicken oder dergleichen der jeweiligen Dünnfilme in der folgenden Tabelle 6 in der dritten Ausführungsform gezeigt, sind jedoch nicht auf diese Werte begrenzt. λ0 ist 515 nm. Ferner ist die Anzahl der Schichten der ersten Dünnfilme 40 und die Anzahl der Schichten der zweiten Dünnfilme ist 40. <Tabelle 6>
    Physikalische Dicke Brechungsindex Optische Filmdicke
    Erster Dünnfilm 41A 49,3 nm 2,61 t1 = 129 nm
    Zweiter Dünnfilm 41B 52,8 nm 2,44 t2 = 129 nm
    Dritter A-Dünnfilm 81A 56,7 nm 2,61 t3 = 148 nm
    Dritter B-Dünnfilm 81B 52,8 nm 2,44 t1 = 129 nm
    Vierter A-Dünnfilm 82A 56,7 nm 2,61 t4 = 148 nm
    Vierter B-Dünnfilm 82B 52,8 nm 2,44 t2 = 129 nm
    Im Lichtemissionselement der dritten Ausführungsform können eine erste Lichtreflexionsschicht 41, die aus den Mehrschichtfilmen der ersten Dünnfilme 41A und der zweiten Dünnfilme 41B besteht, und eine Filmdickenmodulationsschicht 80 nur auf einer zweiten Oberfläche 11b eines Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11, das aus einem GaN-Substrat mit beispielsweise einer {20-21}-Oberfläche als Hauptoberfläche besteht, auf der Basis eines Epitaxiewachstumsverfahrens im gleichen Schritt wie [Schritt 100] der ersten Ausführungsform ausgebildet werden. Dann können nur dieselben Schritte wie [Schritt 110] bis [Schritt 150] der ersten Ausführungsform durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass die Strukturierung der ersten Lichtreflexionsschicht 41 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 üblicherweise in der dritten Ausführungsform nicht erforderlich ist. Folglich kann schließlich das Lichtemissionselement mit einer in 7B gezeigten Struktur erhalten werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • Eine vierte Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten bis dritten Ausführungsform. Im Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform werden mindestens zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten innerhalb einer laminierten Struktur (oder einer laminierten Struktur mit einer zweiten Elektrode) parallel zu einer virtuellen Ebene, die durch eine Lichtemissionsschicht belegt ist, ausgebildet. Es ist zu beachten, dass das Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform oder die Lichtemissionselemente der fünften und sechsten Ausführungsform, die später beschrieben werden, der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselemente mit Lichtabsorptionsmaterialschichten“ genannt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird eine laminierte Struktur 20 zwischen zwei DBR-Schichten 41 und 42 ausgebildet. Eine Resonatorlänge LOR innerhalb eines laminierten Lichtemissionskörpers, der durch die zwei DBR-Schichten 41 und 42 und die laminierte Struktur 20, die zwischen den zwei DBR-Schichten 41 und 42 ausgebildet ist, gebildet ist, wird durch L OR = ( m ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n eq )
    Figure DE112017006413T5_0001
    ausgedrückt, wenn der äquivalente Brechungsindex des ganzen laminierten Lichtemissionskörpers neq ist und die Wellenlänge von Laserlicht, das von einem Oberflächenemissionslaserelement (Lichtemissionselement) emittiert werden soll, λ0ist. Hier ist m eine positive ganze Zahl. Unterdessen ist im Oberflächenemissionslaserelement (Lichtemissionselement) eine Wellenlänge, die oszilliert werden kann, durch die Resonatorlänge LOR bestimmt. Individuelle Oszillationsmoden, die oszilliert werden können, werden longitudinale Moden genannt. Ferner kann irgendeine der longitudinalen Moden, die einem Verstärkungsspektrum entsprechen, das durch eine Lichtemissionsschicht bestimmt ist, laseroszilliert werden. Das Intervall Δλ zwischen den longitudinalen Moden wird durch λ 0 2 / ( 2 n eff ⋅ L OR )
    Figure DE112017006413T5_0002
    ausgedrückt, wenn ein effektiver Brechungsindex neff ist. Das heißt, je länger die Resonatorlänge LOR ist, desto schmäler wird das Intervall Δλ zwischen den longitudinalen Moden. Wenn die Resonatorlänge LOR lang ist, können folglich mehrere longitudinale Moden oszilliert werden, da die mehreren longitudinalen Moden in einem Verstärkungsspektrum existieren können. Es ist zu beachten, dass die folgende Beziehung zwischen dem äquivalenten Brechungsindex neq und dem effektiven Brechungsindex neff hergestellt wird, wenn eine Oszillationswellenlänge λ0 ist. n eff = n eq − λ 0 ⋅ ( dn eq /d λ 0 )
    Figure DE112017006413T5_0003
  • Wenn die Resonatorlänge LOR kurz ist, d. h. wenn die Resonatorlänge LOR 1 µm oder weniger ist, wird hier ein Typ (eine Wellenlänge) von Laserlicht in einer longitudinalen Mode vom Oberflächenemissionslaserelement emittiert (siehe konzeptionelles Diagramm von 12A). Folglich ist es möglich, die Oszillationswellenlänge des vom Oberflächenemissionslaserelement emittierten Laserlichts genau zu steuern.
  • Wenn andererseits die Resonatorlänge LOR lang ist, d. h. wenn die Resonatorlänge LOR mehrere Male oder mehr so groß wie die Wellenlänge des vom Oberflächenemissionslaserelement emittierten Laserlichts ist, können mehrere Typen von Laserlicht in einer longitudinalen Mode vom Oberflächenemissionslaserelement emittiert werden (siehe konzeptionelles Diagramm von 12B). Folglich kann es schwierig sein, die Oszillationswellenlänge des vom Oberflächenemissionslaserelement emittierten Laserlichts genau zu steuern.
  • Insbesondere wenn die laminierte Struktur durch eine Verbundhalbleiterschicht auf GaAs-Basis gebildet ist, ist die Resonatorlänge LOR im Allgemeinen kurz, d. h. die Resonatorlänge LOR ist 1 µm oder weniger, und ein Typ (eine Wellenlänge) von Laserlicht in einer longitudinalen Mode wird vom Oberflächenemissionslaserelement emittiert. Folglich ist es möglich, die Oszillationswellenlänge von Laserlicht in einer longitudinalen Mode, die vom Oberflächenemissionslaserelement emittiert wird, genau zu steuern. Wenn andererseits die laminierte Struktur durch eine Halbleiterschicht auf GaN-Basis gebildet ist, ist die Resonatorlänge LOR im Allgemeinen mehrere Male so lang wie die Wellenlänge von Laserlicht, das vom Oberflächenemissionslaserelement emittiert wird. Folglich können mehrere Typen von Laserlicht in einer longitudinalen Mode vom Oberflächenemissionslaserelement emittiert werden.
  • Folglich kann es schwierig sein, die Oszillationswellenlänge des vom Oberflächenemissionslaserelement emittierten Laserlichts genau zu steuern.
  • Ein Lichtemissionselement mit Lichtabsorptionsmaterialschichten in der vorliegenden Offenbarung macht es möglich, die Oszillationswellenlänge von solchem emittierten Laserlicht genau zu steuern. Das heißt, im Lichtemissionselement mit den Lichtabsorptionsmaterialschichten sind mindestens zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten innerhalb einer laminierten Struktur ausgebildet. Da die Oszillation von Laserlicht in einer unerwünschten longitudinalen Mode unter Laserlicht in mehreren Typen von longitudinalen Moden, die von einem Oberflächenemissionslaserelement emittiert werden können, unterdrückt werden kann, ist es daher möglich, die Oszillationswellenlänge des emittierten Laserlichts genau zu steuern.
  • In einem solchen Lichtemissionselement mit den Lichtabsorptionsmaterialschichten sind vorzugsweise mindestens vier Lichtabsorptionsmaterialschichten ausgebildet.
  • Im Lichtemissionselement mit den Lichtabsorptionsmaterialschichten mit der obigen bevorzugten Mode wird vorzugsweise 0,9 × { ( m ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n ep ) } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { ( m ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n ep ) }
    Figure DE112017006413T5_0004
    erfüllt, wenn eine Oszillationswellenlänge (gewünschte Oszillationswellenlänge, die vom Lichtemissionselement emittiert wird) λ0 ist, der ganze äquivalente Brechungsindex der zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten und des Abschnitts der laminierten Struktur, der zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten angeordnet ist, neq ist und der Abstand zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten LAbs ist. Hier ist m eins oder irgendeine ganze Zahl von zwei oder mehr, einschließlich eins. Der äquivalente Brechungsindex neq wird ausgedrückt durch n eq = Σ ( t i × n i ) / Σ ( t i )
    Figure DE112017006413T5_0005
    wenn die Dicken und Brechungsindizes der zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten und jeweiligen Schichten, die den Abschnitt der laminierten Struktur bilden, der zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten angeordnet ist, ti bzw. ni sind. i ist jedoch 1, 2, 3, ... I und „I“ ist die Gesamtzahl der zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten und der Schichten, die den Abschnitt der laminierten Struktur bilden, der zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten angeordnet ist, und „Σ“ stellt das Nehmen der Gesamtsumme von i = 1 bis i = I dar. Der äquivalente Brechungsindex neq kann auf der Basis eines bekannten Brechungsindex und einer Dicke, die durch Beobachten von jeweiligen Bestandteilsmaterialien erhalten wird, die durch die Elektronenmikroskopbeobachtung oder dergleichen des Querschnitts des Lichtemissionselements beobachtet werden, berechnet werden. Wenn m eins ist, erfüllt der Abstand zwischen den benachbarten Lichtabsorptionsmaterialschichten 0,9 × { λ 0 /2 ⋅ n eq } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { λ 0 /2 ⋅ n eq }
    Figure DE112017006413T5_0006
    in allen mehreren Lichtabsorptionsmaterialschichten. Wenn als Beispiel angenommen wird, dass m eins oder zwei ist, wenn m irgendeine ganze Zahl von zwei oder mehr, einschließlich eins, ist, erfüllt ferner der Abstand zwischen den benachbarten Lichtabsorptionsmaterialschichten 0,9 × { λ 0 /2 ⋅ n eq } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { λ 0 /2 ⋅ n eq }
    Figure DE112017006413T5_0007
    in einem Teil der Lichtabsorptionsmaterialschichten und
    der Abstand zwischen den benachbarten Lichtabsorptionsmaterialschichten erfüllt 0,9 × { ( 2 ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n eq ) } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { ( 2 ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n eq ) }
    Figure DE112017006413T5_0008
    in den Restlichtabsorptionsmaterialschichten. In einer breiteren Hinsicht erfüllt der Abstand zwischen den benachbarten Lichtabsorptionsmaterialschichten 0,9 × { λ 0 /2 ⋅ n eq } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { λ 0 /2 ⋅ n eq }
    Figure DE112017006413T5_0009
    in einem Teil der Lichtabsorptionsmaterialschichten und
    der Abstand zwischen den benachbarten Lichtabsorptionsmaterialschichten erfüllt 0,9 × { ( m' ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n eq ) } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { ( m' ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n eq ) }
    Figure DE112017006413T5_0010
    in den verschiedenen Restlichtabsorptionsmaterialschichten.
  • Hier ist m' irgendeine ganze Zahl von zwei oder mehr. Ferner ist der Abstand zwischen den benachbarten Lichtabsorptionsmaterialschichten der Abstand zwischen den Schwerpunkten der benachbarten Lichtabsorptionsmaterialschichten. Das heißt, der Abstand zwischen den benachbarten Lichtabsorptionsmaterialschichten ist tatsächlich der Abstand zwischen den Zentren der jeweiligen Lichtabsorptionsmaterialschichten entlang einer virtuellen Ebene in der Dickenrichtung der Lichtemissionsschicht geschnitten.
  • Außerdem weisen im Lichtemissionselement mit den Lichtabsorptionsmaterialschichten mit den obigen bevorzugten Arten die Lichtabsorptionsmaterialschichten vorzugsweise eine Dicke von λ0/ (4·neq) oder weniger auf. Als unterer Grenzwert der Dicke der Lichtabsorptionsmaterialschichten kann 1 nm veranschaulicht werden.
  • Außerdem können im Lichtemissionselement mit den Lichtabsorptionsmaterialschichten mit den obigen verschiedenen bevorzugten Moden die Lichtabsorptionsmaterialschichten an einem Abschnitt mit minimaler Amplitude angeordnet sein, der in der stehenden Welle von Licht auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird.
  • Außerdem kann im Lichtemissionselement mit den Lichtabsorptionsmaterialschichten mit den obigen verschiedenen bevorzugten Moden die Lichtemissionsschicht an einem Abschnitt mit maximaler Amplitude angeordnet sein, der in der stehenden Welle von Licht auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird.
  • Außerdem können im Lichtemissionselement mit den Lichtabsorptionsmaterialschichten mit den obigen verschiedenen bevorzugten Moden die Lichtabsorptionsmaterialschichten einen Lichtabsorptionskoeffizienten aufweisen, der zweimal oder mehr so groß wie der Lichtabsorptionskoeffizient eines Verbundhalbleiters ist, der die laminierte Struktur bildet. Hier können der Lichtabsorptionskoeffizient der Lichtabsorptionsmaterialschichten und der Lichtabsorptionskoeffizient des Verbundhalbleiters, der die laminierte Struktur bildet, in einer solchen Weise berechnet werden, dass Bestandteilsmaterialien durch die Elektronenmikroskopbeobachtung oder dergleichen des Querschnitts des Lichtemissionselements beobachtet werden und eine Analogie von bekannten Bewertungsergebnissen hergestellt wird, die in Bezug auf die jeweiligen Bestandteilsmaterialien beobachtet werden.
  • Außerdem können im Lichtemissionselement mit den Lichtabsorptionsmaterialschichten mit den obigen bevorzugten Moden die Lichtabsorptionsmaterialschichten aus mindestens einem Typ eines Materials bestehen, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die ein Verbundhalbleitermaterial mit einer Bandlücke, die schmäler ist als jene des Verbundhalbleiters, der die laminierte Struktur bildet, ein Verbundhalbleitermaterial, das mit Störstellen dotiert ist, ein transparentes leitfähiges Material und ein die Lichtreflexionsschicht bildendes Material mit Lichtabsorptionseigenschaften umfasst. Hier können Beispiele des Verbundhalbleitermaterials mit einer Bandlücke, die schmäler ist als jene des Verbundhalbleiters, der die laminierte Struktur bildet, InGaN umfassen, wenn der Verbundhalbleiter, der die laminierte Struktur bildet, GaN ist, Beispiele des Verbundhalbleitermaterials, das mit Störstellen dotiert ist, können mit Si dotiertes n-GaN und mit B dotiertes n-GaN umfassen, Beispiele des transparenten leitfähigen Materials können ein transparentes leitfähiges Material umfassen, das eine vorstehend beschriebene Elektrode bildet, und Beispiele des die Lichtreflexionsschicht bildenden Materials mit Lichtabsorptionseigenschaften können ein Material (wie beispielsweise SiOx, SiNx und TaOx) umfassen, das eine vorstehend beschriebene Lichtreflexionsschicht bildet. Alle Lichtabsorptionsmaterialschichten können aus einem Typ eines Materials unter diesen Materialien bestehen. Alternativ kann jede der Lichtabsorptionsmaterialschichten aus verschiedenen Materialien bestehen, die aus diesen Materialien ausgewählt sind, aber eine Lichtabsorptionsmaterialschicht besteht vorzugsweise aus einem Typ eines Materials hinsichtlich der Vereinfachung der Ausbildung der Lichtabsorptionsmaterialschichten. Die Lichtabsorptionsmaterialschichten können innerhalb einer ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sein, können innerhalb einer zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sein, können innerhalb einer ersten Lichtreflexionsschicht ausgebildet sein, können innerhalb einer zweiten Lichtreflexionsschicht ausgebildet sein oder können innerhalb beliebiger dieser Schichten ausgebildet sein. Alternativ können die Lichtabsorptionsmaterialschichten auch als Elektrode dienen, die aus einem vorstehend beschriebenen transparenten leitfähigen Material besteht.
  • Wie in der schematischen teilweisen Querschnittsansicht von 8A gezeigt, weist die laminierte Struktur 20 mit einer zweiten Elektrode 32 mindestens zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten 91, vorzugsweise mindestens vier Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 und insbesondere 20 Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 in der vierten Ausführungsform parallel zu einer virtuellen Ebene, die durch eine Lichtemissionsschicht 23 belegt ist, im Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform oder in den Lichtemissionselementen der fünften und sechsten Ausführungsform, die später beschrieben werden, auf. Es ist zu beachten, dass zur Vereinfachung in der Zeichnung nur die zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 gezeigt sind.
  • Eine Oszillationswellenlänge (gewünschte Oszillationswellenlänge, die vom Lichtemissionselement emittiert wird) λ0ist 450 nm. Die 20 Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 bestehen aus einem Verbundhalbleitermaterial mit einer Bandlücke, die schmäler ist als jene eines Verbundhalbleiters, der die laminierte Struktur 20 bildet, insbesondere n-In0,2Ga0,8N, und sind innerhalb der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet. Die Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 weisen eine Dicke von λ0/ (4·neq) oder weniger, insbesondere von 3 mm, auf. Ferner weisen die Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 einen Lichtabsorptionskoeffizienten auf, der zweimal oder mehr, insbesondere 1 × 103 mal so groß wie der Lichtabsorptionskoeffizient der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ist, die aus einer n-GaN-Schicht besteht.
  • Ferner sind die Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 an einem Abschnitt mit minimaler Amplitude angeordnet, der in der stehenden Welle von Licht auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird, und die Lichtemissionsschicht 23 ist an einem Abschnitt mit maximaler Amplitude angeordnet, der in der stehenden Welle von Licht auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird. Der Abstand zwischen dem Zentrum in der Dickenrichtung der Lichtemissionsschicht 23 und dem Zentrum in der Dickenrichtung der Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 benachbart zur Lichtemissionsschicht 23 ist 46,5 nm. Außerdem wird 0,9 × { ( m ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n eq ) } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { ( m ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n eq ) }
    Figure DE112017006413T5_0011
    erfüllt, wenn der gesamte äquivalente Brechungsindex der zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 und des Abschnitts der laminierten Struktur, der zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 angeordnet ist (insbesondere der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 in der vierten Ausführungsform), neq ist und der Abstand zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 LAbs ist. Hier ist m eins oder irgendeine ganze Zahl von zwei oder mehr, einschließlich eins. In der vierten Ausführungsform ist jedoch m eins. Folglich erfüllt der Abstand zwischen den benachbarten Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 0,9 × { λ 0 / ( 2 ⋅ n eq ) } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { λ 0 / ( 2 ⋅ n eq ) }
    Figure DE112017006413T5_0012
    in allen mehreren Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 (den 20 Lichtabsorptionsmaterialschichten 91). Der Wert des äquivalenten Brechungsindex neq ist insbesondere 2,41 und wird ausgedrückt durch L Abs = 1 × 450 / ( 2 × 2,42 ) = 93,0  nm
    Figure DE112017006413T5_0013
    wenn m eins ist. Es ist zu beachten, dass m irgendeine ganze Zahl von zwei oder mehr in einem Teil der Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 innerhalb der 20 Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 sein kann.
  • Das Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform kann in einer solchen Weise erhalten werden, dass die 20 Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 gleichzeitig innerhalb der Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet werden, wenn die erste Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet wird.
  • Mehrere longitudinale Moden, die in einem Verstärkungsspektrum auftreten, das durch die Lichtemissionsschicht 23 bestimmt wird, werden schematisch ausgedrückt, wie in 11 gezeigt. Es ist zu beachten, dass zwei longitudinale Moden A und B in 11 gezeigt sind. Ferner wird in diesem Fall angenommen, dass die Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 am Abschnitt mit minimaler Amplitude der longitudinalen Mode A angeordnet sind und nicht am Abschnitt mit minimaler Amplitude der longitudinalen Mode B angeordnet sind. Folglich wird der Modenverlust der longitudinalen Mode A minimiert, aber der Modenverlust der longitudinalen Mode B ist groß. In 11 ist der Modenverlustabschnitt der longitudinalen Mode B schematisch durch durchgezogene Linien in 11 gezeigt. Folglich erleichtert die longitudinale Mode A die Oszillation im Vergleich zur longitudinalen Mode B. Daher kann die Verwendung einer solchen Struktur, das heißt die Steuerung der Position oder des Zyklus der Lichtabsorptionsmaterialschichten 91, eine spezielle longitudinale Mode stabilisieren und die Oszillation erleichtern. Da der Modenverlust der anderen unerwünschten longitudinalen Mode erhöht werden kann, ist es andererseits möglich, die Oszillation der anderen unerwünschten longitudinalen Mode zu unterdrücken.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind mindestens die zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten innerhalb der laminierten Struktur im Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform ausgebildet. Daher kann die Oszillation von Laserlicht in einer unerwünschten longitudinalen Mode unter Laserlicht in mehreren Typen von longitudinalen Moden, die vom Oberflächenemissionslaserelement emittiert werden können, unterdrückt werden. Folglich ist es möglich, die Oszillationswellenlänge von emittiertem Laserlicht genau zu steuern.
  • Ein Beispiel, in dem die Konfiguration und Struktur des Lichtemissionselements der zweiten Ausführungsform, das in 6A gezeigt ist, auf das Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform angewendet werden, ist in der schematischen teilweisen Stirnansicht von 8B gezeigt. Ein Beispiel, in dem die Konfiguration und Struktur eines modifizierten Beispiels des Lichtemissionselements der zweiten Ausführungsform, das in 6B gezeigt ist, auf das Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform angewendet werden, ist in der schematischen teilweisen Stirnansicht von 9A gezeigt. Ein Beispiel, in dem die Konfiguration und Struktur eines modifizierten Beispiels des Lichtemissionselements der zweiten Ausführungsform, das in 7A gezeigt ist, auf das Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform angewendet werden, ist in der schematischen teilweisen Stirnansicht von 9B gezeigt. Ein Beispiel, in dem die Konfiguration und Struktur des Lichtemissionselements der dritten Ausführungsform, dass in 7B gezeigt ist, auf das Lichtemissionselement der vierten Ausführungsform angewendet werden, ist in der schematischen teilweisen Stirnansicht von 10 gezeigt.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Eine fünfte Ausführungsform ist eine Modifikation der vierten Ausführungsform. In der vierten Ausführungsform bestehen die Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 aus einem Verbundhalbleitermaterial mit einer Bandlücke, die schmäler ist als jene eines Verbundhalbleiters, der die laminierte Struktur 20 bildet. Andererseits bestehen in der fünften Ausführungsform zehn Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 aus einem Verbundhalbleitermaterial, das mit Störstellen dotiert ist, insbesondere einem Verbundhalbleitermaterial (insbesondere n-GaN: Si) mit einer Störstellenkonzentration (Störstellen: Si) von 1 × 1019/cm3. Ferner ist eine Oszillationswellenlänge λ0515 nm in der fünften Ausführungsform. Es ist zu beachten, dass die Zusammensetzung einer Lichtemissionsschicht 23 In0,3Ga0,7N ist. In der fünften Ausführungsform ist m eins, der Wert von LAbs ist 107 nm, der Abstand zwischen dem Zentrum in der Dickenrichtung einer Lichtemissionsschicht 23 und dem Zentrum in der Dickenrichtung der Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 benachbart zur Lichtemissionsschicht 23 ist 53,5 nm und die Dicke der Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 ist 3 nm. Da die Konfiguration und Struktur des Lichtemissionselements der fünften Ausführungsform dieselben wie jene des Lichtemissionselements der vierten Ausführungsform mit Ausnahme der obigen Punkte sind, wird auf ihre detaillierten Beschreibungen verzichtet. Es ist zu beachten, dass m irgendeine ganze Zahl von zwei oder mehr in einigen der zehn Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 sein kann.
  • Sechste Ausführungsform
  • Eine sechste Ausführungsform ist auch eine Modifikation der vierten Ausführungsform. In der sechsten Ausführungsform weisen fünf Lichtabsorptionsmaterialschichten (der Bequemlichkeit halber „erste Lichtabsorptionsmaterialschichten“ genannt) dieselbe Konfiguration wie jene der Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 der vierten Ausführungsform auf, das heißt die fünf Lichtabsorptionsmaterialschichten bestehen aus n-In0,3Ga0,7N. Außerdem besteht in der sechsten Ausführungsform eine Lichtabsorptionsmaterialschicht (der Bequemlichkeit halber „zweite Lichtabsorptionsmaterialschicht“ genannt) aus einem transparenten leitfähigen Material. Insbesondere dient die zweite Lichtabsorptionsmaterialschicht auch als zweite Elektrode 32, die aus ITO besteht. In der sechsten Ausführungsform ist eine Oszillationswellenlänge λ0 450 nm. Ferner ist m eins oder zwei. Wenn m eins ist, ist der Wert von LAbs 93,9 nm, der Abstand zwischen dem Zentrum in der Dickenrichtung einer Lichtemissionsschicht 23 und dem Zentrum in der Dickenrichtung der ersten Lichtabsorptionsmaterialschichten benachbart zur Lichtemissionsschicht 23 ist 46,5 nm und die Dicke der fünf Lichtabsorptionsmaterialschichten ist 3 nm. Das heißt 0,9 × { λ 0 / ( 2 ⋅ n eq ) } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { λ 0 / ( 2 ⋅ n eq ) }
    Figure DE112017006413T5_0014
    ist in den fünf ersten Lichtabsorptionsmaterialschichten erfüllt. Ferner ist in den ersten Lichtabsorptionsmaterialschichten benachbart zur Lichtemissionsschicht 23 und der zweiten Lichtabsorptionsschicht m zwei. Das heißt 0,9 × { ( 2 ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n eq } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { ( 2 ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n eq ) }
    Figure DE112017006413T5_0015
    ist erfüllt. Die eine zweite Lichtabsorptionsmaterialschicht, die als zweite Elektrode 32 dient, weist einen Lichtabsorptionskoeffizienten von 200 cm-1 und eine Dicke von 30 nm auf und ein Abstand von der Lichtemissionsschicht 23 zur zweiten Lichtabsorptionsmaterialschicht ist 139,5 nm. Da die Konfiguration und Struktur des Lichtemissionselements der sechsten Ausführungsform dieselben wie jene des Lichtemissionselements der vierten Ausführungsform mit Ausnahme des obigen Punkts sein können, wird auf ihre detaillierten Beschreibungen verzichtet. Es ist zu beachten, dass m irgendeine ganze Zahl von zwei oder mehr in einigen der fünf ersten Lichtabsorptionsmaterialschichten sein kann. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 im Gegensatz zur vierten Ausführungsform eins sein kann. In diesem Fall muss ebenso die Positionsbeziehung zwischen der zweiten Lichtabsorptionsmaterialschicht, die als zweite Elektrode 32 dient, und den Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 die folgende Formel erfüllen. 0,9 × { ( m ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n eq ) } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { ( m ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n eq ) }
    Figure DE112017006413T5_0016
  • Siebte Ausführungsform
  • Eine siebte Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten bis sechsten Ausführungsform. Im Lichtemissionselement der siebten Ausführungsform oder in den Lichtemissionselementen der achten bis achtzehnten Ausführungsform, die später beschrieben werden, weisen eine erste Lichtreflexionsschicht und eine Filmdickenmodulationsschicht (nachstehend der Bequemlichkeit halber gemeinsam „erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen“ genannt) einen konkaven Spiegelteil auf und eine zweite Lichtreflexionsschicht weist eine flache Form auf. Es ist zu beachten, dass das Lichtemissionselement der siebten Ausführungsform oder die Lichtemissionselemente der achten bis achtzehnten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben sind, der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselemente mit einem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung“ genannt werden.
  • Wenn eine laminierte Struktur durch einen Verbundhalbleiter auf GaAs-Basis gebildet ist, ist unterdessen eine Resonatorlänge LOR etwa 1 µm. Wenn die laminierte Struktur durch einen Verbundhalbleiter auf GaN-Basis gebildet ist, ist andererseits die Resonatorlänge LOR im Allgemeinen mehrere Male so lang wie die Wellenlänge von Laserlicht, das vom Oberflächenemissionslaserelement emittiert wird. Das heißt, die Resonatorlänge LOR ist beträchtlich länger als 1 µm. Wenn die Resonatorlänge LOR lang wird, wie vorstehend beschrieben, kann ferner die Laseroszillation aufgrund einer Erhöhung des Beugungsverlusts im Gegensatz zu einem herkömmlichen Oberflächenemissionslaserelement auf GaAs-Basis mit einer Resonatorlänge LOR von etwa 1 µm schwierig werden. Das heißt, die laminierte Struktur kann nicht als Oberflächenemissionslaserelement funktionieren, sondern kann als LED funktionieren. Hier stellt der „Beugungsverlust“ ein Phänomen dar, in dem Laserlicht, das zu einem Resonator und zurück läuft, allmählich zur Außenseite des Resonators abweicht, da das Licht aufgrund seines Beugungseffekts im Allgemeinen gewöhnlich gestreut wird und verloren geht. Wenn die laminierte Struktur durch den Verbundhalbleiter auf GaN-Basis gebildet ist, wird ferner das Problem der Wärmesättigung verursacht. Hier stellt die „Wärmesättigung“ ein Phänomen dar, in dem eine Lichtausgabe aufgrund von Selbsterhitzung gesättigt ist, wenn ein Oberflächenemissionslaserelement angesteuert wird. Ein Material (wie beispielsweise SiO2 und Ta2O5) , das in einer Lichtreflexionsschicht verwendet wird, weist einen Wärmeleitfähigkeitswert auf, der niedriger ist als jener des Verbundhalbleiters auf GaN-Basis. Folglich führt eine Erhöhung der Dicke einer Verbundhalbleiterschicht auf GaN-Basis zur Unterdrückung der Wärmesättigung. Da jedoch die Erhöhung der Dicke der Verbundhalbleiterschicht auf GaN-Basis zu einer Erhöhung der Resonatorlänge LOR führt, wird das obige Problem verursacht. Eine Technologie, um einer Lichtreflexionsschicht eine Funktion als konkaver Spiegel zu verleihen, ist beispielsweise aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-114753 oder der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-022277 öffentlich bekannt. Solche ungeprüften Patentveröffentlichungen erwähnen jedoch überhaupt nicht das Problem einer Erhöhung des Beugungsverlusts aufgrund einer Erhöhung der Resonatorlänge LOR und das Problem der Wärmesättigung.
  • In einem Lichtemissionselement mit einem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung weisen eine erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen einen konkaven Spiegelteil auf. Daher können die Lichtbeugung und Lichtstreuung mit einer Lichtemissionsschicht als Start, und das dann auf die erste Lichtreflexionsschicht einfällt, zuverlässig in Richtung der Lichtemissionsschicht reflektiert werden und in die Lichtemissionsschicht kondensiert werden. Folglich kann eine Erhöhung des Beugungsverlusts vermieden werden und die Laseroszillation kann zuverlässig durchgeführt werden. Daneben ist es möglich, das Problem der Wärmesättigung mit einem langen Resonator zu vermeiden.
  • Ferner ist im vorstehend beschriebenen Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung 1 × 10-5 m ≤ LOR vorzugsweise erfüllt, wenn eine Resonatorlänge LOR ist.
  • Im Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit der obigen bevorzugten Art kann eine Graphik, die durch eine Grenzfläche (insbesondere die Grenzfläche zwischen einer Filmdickenmodulationsschicht und einer laminierten Struktur) gezeichnet ist, an der ein Teil des konkaven Spiegelteils, der durch eine erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen gebildet ist, der laminierten Struktur gegenüberliegt, wenn die erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen entlang einer virtuellen Ebene mit der Laminierungsrichtung der laminierten Struktur geschnitten werden, ein Teil eines Kreises oder ein Teil einer Parabel sein. In einigen Fällen ist die Graphik nicht streng ein Teil eines Kreises oder ein Teil einer Parabel. Das heißt, ein Fall, in dem die Graphik im Wesentlichen ein Teil eines Kreises ist, und ein Fall, in dem die Graphik im Wesentlichen ein Teil einer Parabel ist, sind auch in der Art enthalten, in der „die Graphik ein Teil eines Kreises oder ein Teil einer Parabel ist“. In einigen Fällen wird der Abschnitt (Bereich) der ersten Lichtreflexionsschicht und dergleichen, der ein Teil eines Kreises oder ein Teil einer Parabel ist, „effektiver Bereich im konkaven Spiegelteil der ersten Lichtreflexionsschicht und dergleichen“ genannt. Es ist zu beachten, dass die Graphik, die durch die Grenzfläche gezeichnet ist, an der ein Teil des konkaven Spiegelteils der laminierten Struktur gegenüberliegt, in einer solchen Weise berechnet werden kann, dass die Form der Grenzfläche mit einer Messvorrichtung gemessen wird und erhaltene Daten auf der Basis eines Verfahrens kleinster Quadrate analysiert werden.
  • Im Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit der obigen bevorzugten Art
    ist eine zweite Verbundhalbleiterschicht mit einem Strominjektionsbereich und einem Strom-Nicht-Injektions-Bereich, der den Strominjektionsbereich umgibt, versehen, und
    ein kürzester Abstand DCI vom Flächenschwerpunkt des Strominjektionsbereichs zur Grenze zwischen dem Strominjektionsbereich und dem Strom-Nicht-Injektions-Bereich kann die folgende Formel erfüllen. Hier wird das so konfigurierte Lichtemissionselement der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselement mit einer ersten Konfiguration“ genannt. Es ist zu beachten, dass beispielsweise auf H. Kogelnik and T. Li, „Laser Beams and Resonators", Applied Optics/Band 5, Nr. 10/Oktober 1966 verwiesen wird, um die folgende Formel abzuleiten. Ferner wird ω0 auch Strahltaillenradius genannt. D CI ≥ ω 0 /2
    Figure DE112017006413T5_0017
  • Aber, ω 0 2 ≡ ( λ 0 / π ) { L OR ( R DBR − L OR ) } 1 / 2
    Figure DE112017006413T5_0018
    wobei
    • λ0 :
    die Wellenlänge von Licht, das hauptsächlich vom Lichtemissionselement emittiert wird (Oszillationswellenlänge)
    LOR:
    eine Oszillatorlänge
    RDBR:
    der Krümmungsradius des konkaven Spiegelteils, der durch die erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen gebildet ist.
  • Hier weist das Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung den konkaven Spiegelteil nur in der ersten Lichtreflexionsschicht und dergleichen auf. In Anbetracht einer symmetrischen Eigenschaft in Bezug auf den flachen Spiegel der zweiten Lichtreflexionsschicht kann jedoch der Resonator auf einen Resonator vom Fabry-Perot-Typ erweitert werden, der durch zwei konkave Spiegelteile mit demselben Krümmungsradius gehalten wird (siehe schematische Ansicht von 37). Hier ist die Resonatorlänge des virtuellen Resonators vom Fabry-Perot-Typ zweimal die Resonatorlänge LOR . Die Graphen der Beziehungen zwischen dem Wert von ω0, dem Wert der Resonatorlänge LOR und dem Wert des Krümmungsradius RDBR des konkaven Spiegelteils, der durch die erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen gebildet ist, sind in 38 und 39 gezeigt. Es ist zu beachten, dass, wenn der Wert von ω0 „negativ“ ist, das heißt wenn der Wert des Krümmungsradius RDBR kleiner ist als jener der Resonatorlänge LOR , ein optisches Feld übermäßig eingeschränkt wird, so dass ein Beugungsverlust verursacht wird. Daher ist der Wert des Krümmungsradius RDBR vorzugsweise größer als jener der Resonatorlänge LOR . Es ist zu beachten, dass wenn eine Lichtemissionsschicht nahe einer flachen Lichtreflexionsschicht angeordnet ist, insbesondere der zweiten Lichtreflexionsschicht unter den zwei Lichtreflexionsschichten, das optische Feld weiter in die Lichtemissionsschicht kondensiert wird. Das heißt, das optische Feld wird stark in der Lichtemissionsschicht eingeschränkt und die Laseroszillation wird erleichtert. Die Position der Lichtemissionsschicht, das heißt ein Abstand von der Oberfläche der zweiten Lichtreflexionsschicht, die der zweiten Verbundhalbleiterschicht gegenüberliegt, zur Lichtemissionsschicht ist nicht begrenzt, aber λ0/2 bis 10λ0 kann an sich veranschaulicht werden.
  • Wenn ein Bereich, in den Licht, das durch die erste Lichtreflexionsschicht reflektiert wird, kondensiert wird, nicht im Strominjektionsbereich enthalten ist, der einem Bereich entspricht, in dem bewirkt wird, dass die Lichtemissionsschicht eine Verstärkung durch die Injektion eines Stroms aufweist, können unterdessen die stimulierte Emission von Licht von einem Träger und auch eine Laseroszillation verhindert werden. Durch Erfüllen der obigen Formeln (C-1) und (C-2) ist es möglich, den Einschluss des Bereichs, in den Licht, das durch die erste Lichtreflexionsschicht reflektiert wird, kondensiert wird, im Strominjektionsbereich sicherzustellen und zuverlässig die Laseroszillation zu erreichen.
  • Das Lichtemissionselement mit der ersten Konfiguration umfasst ferner Folgendes:
    • einen Modenverlustbeeinflussungsabschnitt, der auf einer zweiten Oberfläche einer zweiten Verbundhalbleiterschicht vorgesehen ist und einen Modenverlustbeeinflussungsbereich bildet, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst;
    • eine zweite Elektrode, die über dem Modenverlustbeeinflussungsabschnitt von oberhalb der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist; und
    • eine erste Elektrode, die mit einer ersten Verbundhalbleiterschicht elektrisch verbunden ist.
  • Eine zweite Lichtreflexionsschicht ist auf der zweiten Elektrode ausgebildet,
    eine laminierte Struktur weist einen Strominjektionsbereich, einen Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich, der den Strominjektionsbereich umgibt, und einen Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich, der den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich umgibt, auf, und
    ein orthogonales Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs und ein orthogonales Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs können einander überlappen.
  • Ferner kann im Lichtemissionselement mit der ersten Konfiguration mit einer solchen bevorzugten Konfiguration ein Radius r'DBR eines effektiven Bereichs in einem konkaven Spiegelteil, der durch eine erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen gebildet ist, ω0 ≤ r' DBR ≤ 20·ω0 erfüllen und vorzugsweise ω0 ≤ r' DBR ≤ 10·ω0 erfüllen. Alternativ kann als Wert von r'DBR r'DBR ≤ 1 × 10-4 m und vorzugsweise r' DBR ≤ 5 × 10-5 m veranschaulicht werden. Ferner kann als Höhe hDBR eines Basisteils hDBR ≤ 5 × 10-5 m veranschaulicht werden. Außerdem kann im Lichtemissionselement mit der ersten Konfiguration mit einer solchen bevorzugten Konfiguration DCI ≥ ω0 erfüllt sein. Außerdem kann im Lichtemissionselement mit der ersten Konfiguration mit einer solchen bevorzugten Konfiguration RDBR ≤ 1 × 10-3 m, vorzugsweise 1 × 10-5 m ≤ RDBR ≤ 1 × 10-3 m, und bevorzugter 1 × 10-5 m ≤ RDBR ≤ 1 × 10-4 m erfüllt sein.
  • Das Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit der obigen bevorzugten Art umfasst ferner Folgendes:
    • einen Modenverlustbeeinflussungsabschnitt, der auf einer zweiten Oberfläche einer zweiten Verbundhalbleiterschicht vorgesehen ist und einen Modenverlustbeeinflussungsbereich bildet, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst;
    • eine zweite Elektrode, die über dem Modenverlustbeeinflussungsabschnitt von oberhalb der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist; und
    • eine erste Elektrode, die mit einer ersten Verbundhalbleiterschicht elektrisch verbunden ist.
  • Eine zweite Lichtreflexionsschicht ist auf der zweiten Elektrode ausgebildet,
    eine laminierte Struktur weist einen Strominjektionsbereich, einen Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich, der den Strominjektionsbereich umgibt, und einen Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich, der den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich umgibt, auf, und
    ein orthogonales Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs und ein orthogonales Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs können einander überlappen. Hier wird der Bequemlichkeit halber das so konfigurierte Lichtemissionselement „Lichtemissionselement mit einer zweiten Konfiguration“ genannt.
  • Alternativ umfasst das Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit der obigen bevorzugten Art ferner Folgendes:
    • eine zweite Elektrode, die auf einer zweiten Oberfläche einer zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist;
    • eine zweite Lichtreflexionsschicht, die auf der zweiten Elektrode ausgebildet ist;
    • einen Modenverlustbeeinflussungsabschnitt, der auf einer ersten Oberfläche einer ersten Verbundhalbleiterschicht vorgesehen ist und einen Modenverlustbeeinflussungsbereich bildet, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst; und
    • eine erste Elektrode, die mit der ersten Verbundhalbleiterschicht elektrisch verbunden ist.
  • Eine erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen sind über dem Modemverlustbeeinflussungsabschnitt von oberhalb der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet,
    eine laminierte Struktur weist einen Strominjektionsbereich, einen Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich, der den Strominjektionsbereich umgibt, und einen Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich, der den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich umgibt, auf, und
    ein orthogonales Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs und ein orthogonales Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs können einander überlappen. Hier wird der Bequemlichkeit halber das so konfigurierte Lichtemissionselement „Lichtemissionselement mit einer dritten Konfiguration“ genannt. Es ist zu beachten, dass die Vorschriften des Lichtemissionselements mit der dritten Konfiguration auf das Lichtemissionselement mit der ersten Konfiguration angewendet werden können.
  • Im Lichtemissionselement mit der zweiten Konfiguration oder im Lichtemissionselement mit der dritten Konfiguration weist die laminierte Struktur einen Strom-Nicht-Injektions-Bereich (ein Oberbegriff für den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und den Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich) auf. In einer Dickenrichtung kann jedoch der Strom-Nicht-Injektions-Bereich speziell in einem Bereich auf der Seite der zweiten Elektrode der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sein, kann an der ganzen zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sein, kann an der zweiten Verbundhalbleiterschicht und der Lichtemissionsschicht ausgebildet sein oder kann über einem Teil der ersten Verbundhalbleiterschicht von der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sein. Ein orthogonales Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs und ein orthogonales Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs überlappen einander, können jedoch in einem Bereich, der vom Strominjektionsbereich im Wesentlichen entfernt ist, einander nicht überlappen.
  • Im Lichtemissionselement mit der zweiten Konfiguration kann der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich unter dem Modenverlustbeeinflussungsbereich angeordnet sein.
  • Im Lichtemissionselement mit der zweiten Konfiguration mit der obigen bevorzugten Konfiguration kann 0,01 ≤ S 1 / ( S 1 + S 2 ) ≤ 0,7
    Figure DE112017006413T5_0019
    erfüllt sein, wenn die Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strominjektionsbereichs S1 ist und die Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs S2 ist. Ferner kann im Lichtemissionselement mit der dritten Konfiguration 0,01 ≤ S 1 ' / ( S 1 ' + S 2 ' ) ≤ 0,7
    Figure DE112017006413T5_0020
    erfüllt sein, wenn die Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strominjektionsbereichs S1' ist und die Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs S2' ist. Der Bereich von S1' / (S1 + S2) und der Bereich von S1' / (S1' + S2') sind jedoch nicht auf die obigen Bereiche begrenzt.
  • Im Lichtemissionselement mit der zweiten Konfiguration oder im Lichtemissionselement mit der dritten Konfiguration mit der obigen bevorzugten Konfiguration können der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich durch Ionenimplantation in die laminierte Struktur ausgebildet werden. Die so konfigurierten Lichtemissionselemente werden der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselement mit einer zweiten A-Konfiguration“ und „Lichtemissionselement mit einer dritten A-Konfiguration“ genannt. In diesem Fall kann ein Ionentyp mindestens ein Typ eines Ions sein, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Bor, Proton, Phosphor, Arsen, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Sauerstoff, Germanium und Silizium umfasst (das heißt ein Typ eines Ions oder zwei Typen eines Ions).
  • Alternativ können im Lichtemissionselement mit der zweiten Konfiguration oder im Lichtemissionselement mit der dritten Konfiguration mit der obigen bevorzugten Konfiguration der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich durch Abstrahlen von Plasma auf die zweite Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht, Veraschen der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht oder reaktives Ionenätzen der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet werden. Die so konfigurierten Lichtemissionselemente werden der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselement mit einer zweiten B-Konfiguration“ und „Lichtemissionselement mit einer dritten B-Konfiguration“ genannt. Da der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich Plasmapartikeln bei dieser Bearbeitung ausgesetzt werden, wird die Leitfähigkeit der zweiten Verbundhalbleiterschicht verschlechtert, wodurch der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich sehr widerstandsbehaftet werden. Das heißt, der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich können ausgebildet werden, indem veranlasst wird, dass die zweite Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht den Plasmapartikeln ausgesetzt wird. Insbesondere können Beispiele der Plasmapartikel Argon, Sauerstoff und Stickstoff umfassen.
  • Alternativ kann im Lichtemissionselement mit der zweiten Konfiguration oder im Lichtemissionselement mit der dritten Konfiguration mit der obigen bevorzugten Konfiguration die zweite Lichtreflexionsschicht einen Bereich aufweisen, der Licht von der ersten Lichtreflexionsschicht in Richtung der Außenseite einer Resonatorstruktur reflektiert oder streut, die durch die erste Lichtreflexionsschicht und die zweite Lichtreflexionsschicht gebildet ist. Die so konfigurierten Lichtemissionselemente werden der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselement mit einer zweiten C-Konfiguration“ und „Lichtemissionselement mit einer dritten C-Konfiguration“ genannt. Insbesondere weist der Bereich der zweiten Lichtreflexionsschicht, der über der Seitenwand des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts (der Seitenwand eines Öffnungsteils, der im Modenverlustbeeinflussungsabschnitt vorgesehen ist) angeordnet ist, eine nach vorn verjüngte Neigung oder einen Bereich, der in einer konvexen Form in Richtung der ersten Lichtreflexionsschicht und dergleichen gekrümmt ist, auf. Alternativ kann im Lichtemissionselement mit der zweiten Konfiguration oder im Lichtemissionselement mit der dritten Konfiguration mit der obigen bevorzugten Art die erste Lichtreflexionsschicht einen Bereich aufweisen, der Licht von der zweiten Lichtreflexionsschicht in Richtung der Außenseite einer Resonatorstruktur reflektiert oder streut, die durch die erste Lichtreflexionsschicht und die zweite Lichtreflexionsschicht gebildet ist. Insbesondere kann ein Teilbereich der ersten Lichtreflexionsschicht und dergleichen nur eine nach vorn verjüngte Neigung oder einen konvexförmigen gekrümmten Teil in Richtung der zweiten Lichtreflexionsschicht aufweisen oder der Bereich der ersten Lichtreflexionsschicht und dergleichen, der über der Seitenwand des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts (der Seitenwand eines Öffnungsteils, der im Modenverlustbeeinflussungsabschnitt vorgesehen ist) angeordnet ist, kann nur eine nach vorn verjüngte Neigung oder einen in einer konvexen Form in Richtung der zweiten Lichtreflexionsschicht gekrümmten Bereich aufweisen. Durch die Streuung von Licht an der Grenze (Seitenwandkantenteil) zwischen der oberen Oberfläche des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts und der Seitenwand des Öffnungsteils, der im Modenverlustbeeinflussungsabschnitt vorgesehen ist, kann Licht ferner in Richtung der Außenseite der Resonatorstruktur gestreut werden, die durch die erste Lichtreflexionsschicht und die zweite Lichtreflexionsschicht gebildet ist.
  • Im Lichtemissionselement mit der zweiten A-Konfiguration, im Lichtemissionselement mit der zweiten B-Konfiguration oder im Lichtemissionselement mit der zweiten C-Konfiguration, die vorstehend beschrieben sind, kann L 0 > L 2
    Figure DE112017006413T5_0021
    erfüllt sein, wenn ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht im Strominjektionsbereich L2 ist und ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur oberen Oberfläche des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts im Modenverlustbeeinflussungsbereich L0 ist.
  • Ferner kann im Lichtemissionselement mit der dritten A-Konfiguration, im Lichtemissionselement mit der dritten B-Konfiguration oder im Lichtemissionselement mit der dritten C-Konfiguration, die vorstehend beschrieben sind, L 0 ' > L 1 '
    Figure DE112017006413T5_0022
    erfüllt sein, wenn ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht im Strominjektionsbereich L1' ist und ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur oberen Oberfläche des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts im Modenverlustbeeinflussungsbereich L0' ist. Außerdem wird im Lichtemissionselement mit der zweiten A-Konfiguration, im Lichtemissionselement mit der dritten A-Konfiguration, im Lichtemissionselement mit der zweiten B-Konfiguration, im Lichtemissionselement mit der dritten B-Konfiguration, im Lichtemissionselement mit der zweiten C-Konfiguration oder im Lichtemissionselement mit der dritten C-Konfiguration, die vorstehend beschrieben sind, mit diesen Konfigurationen erzeugtes Licht mit einer Mode höherer Ordnung durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich gestreut und geht verloren in Richtung der Außenseite der Resonatorstruktur, die durch die erste Lichtreflexionsschicht und die zweite Lichtreflexionsschicht gebildet ist, wodurch ein Oszillationsmodenverlust erhöht werden kann. Das heißt, die erzeugte optische Feldintensität einer Grundmode und einer Mode höherer Ordnung nimmt im Verhältnis zu einem Abstand von der Z-Achse in einem orthogonalen Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs aufgrund der Existenz des Modenverlustbeeinflussungsbereichs ab, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst.
  • Die Grundmode kann jedoch weiter stabilisiert werden, da der Modenverlust der Mode höherer Ordnung größer ist als die Abnahme der optischen Feldintensität der Grundmode, und ein Schwellenstrom kann verringert werden, da der Modenverlust weiter unterdrückt werden kann im Vergleich zu einem Fall, in dem der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich nicht existiert.
  • Ferner kann im Lichtemissionselement mit der zweiten A-Konfiguration, im Lichtemissionselement mit der dritten A-Konfiguration, im Lichtemissionselement mit der zweiten B-Konfiguration, im Lichtemissionselement mit der dritten B-Konfiguration, im Lichtemissionselement mit der zweiten C-Konfiguration oder im Lichtemissionselement mit der dritten C-Konfiguration, die vorstehend beschrieben sind, der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material, einem Metallmaterial oder einem Legierungsmaterial bestehen. Als dielektrisches Material können SiOx, SiNx, AlNx, AlOx, TaOx und ZrOx veranschaulicht werden. Als Metallmaterial oder Legierungsmaterial können Titan, Gold, Platin oder die Legierung von Titan, Gold und Platin veranschaulicht werden. Das dielektrische Material, das Metallmaterial und das Legierungsmaterial sind jedoch nicht auf diese Materialien begrenzt. Durch Bewirken, dass der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt, der aus diesen Materialien besteht, Licht absorbiert, kann der Modenverlust erhöht werden. Alternativ kann der Modenverlust durch Phasenverschiebung von Licht ohne direktes Absorbieren des Lichts gesteuert werden. In diesem Fall kann der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material bestehen und der Wert einer optischen Filmdicke t0 des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts kann ein anderer Wert als ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 einer Wellenlänge λ0 von Licht sein, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird. Das heißt, Licht, das innerhalb des Resonators umläuft und eine stehende Welle bildet, wird im Modenverlustbeeinflussungsabschnitt einer Phasenverschiebung unterzogen, um die stehende Welle zu brechen, und ein entsprechender Modenverlust kann gegeben werden. Alternativ kann der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material bestehen und der Wert der optischen Filmdicke t0 des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts (mit einem Brechungsindex n0 ) kann ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 der Wellenlänge λ0 des Lichts sein, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird. Das heißt, die optische Filmdicke t0 des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts kann eine Dicke sein, mit der Licht, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird, nicht einer Phasenverschiebung unterzogen wird und die stehende Welle nicht gebrochen wird. Der Wert der optischen Filmdicke t0 ist jedoch nicht notwendigerweise streng ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4, sondern kann nur ( λ 0 /4n 0 ) × m − ( λ 0 /8n 0 ) ≤ t 0 ≤ ( λ 0 /4n 0 ) × 2 m + ( λ 0 / 8 n 0 )   ( E )
    Figure DE112017006413T5_0023
    erfüllen.
  • Alternativ besteht der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material, einem Metallmaterial oder einem Legierungsmaterial, wodurch Licht, das durch den Modenverlustbeeinflussungsabschnitt hindurchtritt, durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich einer Phasenverschiebung unterzogen oder absorbiert werden kann. Durch die Verwendung dieser Konfigurationen kann ferner die Steuerung des Oszillationsmodenverlusts mit einem höheren Freiheitsgrad durchgeführt werden und der Freiheitsgrad beim Entwerfen des Lichtemissionselements kann weiter verbessert werden.
  • Alternativ kann im Lichtemissionselement mit der zweiten Konfiguration mit der obigen bevorzugten Konfiguration
    ein konvexer Teil auf der Seite der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sein, und
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt kann in dem Bereich der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht, der den konkaven Teil umgibt, ausgebildet sein. Das so konfigurierte Lichtemissionselement wird der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselement mit einer zweiten D-Konfiguration“ genannt. Der konvexe Teil belegt den Strominjektionsbereich und den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich.
  • In diesem Fall kann L 0 < L 2
    Figure DE112017006413T5_0024
    erfüllt sein,
    wenn ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht im Strominjektionsbereich L2 ist und ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur oberen Oberfläche des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts im Modenverlustbeeinflussungsbereich L0 ist. Außerdem wird in diesen Fällen erzeugtes Licht mit einer Mode höherer Ordnung in den Strominjektionsbereich und den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich eingeschränkt, wodurch der Oszillationsmodelverlust verringert werden kann. Das heißt, die erzeugte optische Feldintensität einer Grundmode und einer Mode höherer Ordnung nimmt in einem orthogonalen Projektionsbild des Strominjektionsbereichs und des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs aufgrund der Existenz des Modenverlustbeeinflussungsbereichs zu, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst.
  • In diesen Fällen kann außerdem der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material, einem Metallmaterial oder einem Legierungsmaterial bestehen. Hier können Beispiele des dielektrischen Materials, des Metallmaterials oder des Legierungsmaterials verschiedene vorstehend beschriebene Materialien umfassen.
  • Alternativ kann im Lichtemissionselement mit der dritten Konfiguration mit der obigen bevorzugten Konfiguration
    ein konvexer Teil auf der Seite der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sein, und
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt kann in dem Bereich der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht, der den konvexen Teil umgibt, ausgebildet sein oder kann durch den Bereich der ersten Verbundhalbleiterschicht, der den konvexen Teil umgibt, gebildet sein. Das so konfigurierte Lichtemissionselement wird der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselement mit einer dritten D-Konfiguration“ genannt. Der konvexe Teil passt orthogonale Projektionsbilder des Strominjektionsbereichs und des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs an.
  • In diesem Fall kann L 0 ' < L 1 '
    Figure DE112017006413T5_0025
    erfüllt sein,
    wenn ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht im Strominjektionsbereich L1' ist und ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur oberen Oberfläche des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts im Modenverlustbeeinflussungsbereich L0' ist. Außerdem kann in diesen Fällen ein konvexer Teil auf der Seite der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sein und der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt kann durch den Bereich der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht, der den konvexen Teil umgibt, gebildet sein. Außerdem wird in diesen Fällen erzeugtes Licht mit einer Mode höherer Ordnung in den Strominjektionsbereich und den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich eingeschränkt, wodurch der Oszillationsmodenverlust verringert werden kann. In diesen Fällen kann außerdem der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material, einem Metallmaterial oder einem Legierungsmaterial bestehen. Hier können Beispiele des dielektrischen Materials, des Metallmaterials oder des Legierungsmaterials verschiedene vorstehend beschriebene Materialien umfassen.
  • Außerdem kann im Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit den bevorzugten Arten und Konfigurationen (einschließlich des Lichtemissionselements mit der ersten Konfiguration bis zum Lichtemissionselement mit der dritten Konfiguration), die vorstehend beschrieben sind, die laminierte Struktur mit der zweiten Elektrode mindestens zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten parallel zu einer virtuellen Ebene aufweisen, die durch die Lichtemissionsschicht belegt ist, wie bei der vierten Ausführungsform. Hier wird das so konfigurierte Lichtemissionselement der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselement mit einer vierten Konfiguration“ genannt.
  • Im Lichtemissionselement mit der vierten Konfiguration sind mindestens vier Lichtabsorptionsmaterialschichten vorzugsweise wie bei der vierten Ausführungsform ausgebildet.
  • Im Lichtemissionselement mit der vierten Konfiguration mit der obigen bevorzugten Konfiguration werden die obigen Formeln (B-1), (B-2), (B-3), and (B-4) vorzugsweise erfüllt, wenn eine Oszillationswellenlänge (die Wellenlänge von Licht, das hauptsächlich vom Lichtemissionselement emittiert wird, eine gewünschte Oszillationswellenlänge) λ0 ist, der ganze äquivalente Brechungsindex von zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten und des Abschnitts der laminierten Struktur, der zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten angeordnet ist, neq ist, und der Abstand zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten LAbs ist, wie bei der vierten Ausführungsform.
  • Außerdem weisen im Lichtemissionselement mit der vierten Konfiguration mit den obigen verschiedenen bevorzugten Konfigurationen die Lichtabsorptionsmaterialschichten vorzugsweise eine Dicke von λ0/ (4·neq) oder weniger wie bei der vierten Ausführungsform auf. Als unterer Grenzwert der Dicke der Lichtabsorptionsmaterialschichten kann 1 nm veranschaulicht werden.
  • Außerdem können im Lichtemissionselement mit der vierten Konfiguration mit den obigen verschiedenen bevorzugten Konfigurationen die Lichtabsorptionsmaterialschichten an einem Abschnitt mit minimaler Amplitude, der in der stehenden Welle von Licht auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird, wie bei der vierten Ausführungsform positioniert sein.
  • Außerdem kann im Lichtemissionselement mit der vierten Konfiguration mit den obigen verschiedenen bevorzugten Konfigurationen die Lichtemissionsschicht an einem Abschnitt mit maximaler Amplitude, der in der stehenden Welle von Licht auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird, wie bei der vierten Ausführungsform positioniert sein.
  • Außerdem können im Lichtemissionselement mit der vierten Konfiguration mit den obigen verschiedenen bevorzugten Konfigurationen die Lichtabsorptionsmaterialschichten einen Lichtabsorptionskoeffizienten, der zweimal oder mehr so groß ist wie der Lichtabsorptionskoeffizient eines Verbundhalbleiters, der die laminierte Struktur bildet, wie bei der vierten Ausführungsform aufweisen.
  • Außerdem können im Lichtemissionselement mit der vierten Konfiguration mit den obigen verschiedenen bevorzugten Konfigurationen die Lichtabsorptionsmaterialschichten aus mindestens einem Typ eines Materials bestehen, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die ein Verbundhalbleitermaterial mit einer Bandlücke, die schmäler ist als jene eines Verbundhalbleiters, der die laminierte Struktur bildet, ein Verbundhalbleitermaterial, das mit Störstellen dotiert ist, ein transparentes leitfähiges Material und ein die Lichtreflexionsschicht bildendes Material mit Lichtabsorptionseigenschaften umfasst.
  • Im Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit den bevorzugten Arten und Konfigurationen (einschließlich des Lichtemissionselements mit der ersten Konfiguration bis zum Lichtemissionselement mit der vierten Konfiguration), die vorstehend beschrieben sind, kann außerdem ein Lichtemissionselementherstellungssubstrat (insbesondere ein Verbundhalbleitersubstrat) zwischen der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht und der ersten Lichtreflexionsschicht und dergleichen angeordnet sein. Hier wird das so konfigurierte Lichtemissionselement der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselement mit einer fünften Konfiguration“ genannt. In diesem Fall kann das Lichtemissionselementherstellungssubstrat aus einem GaN-Substrat bestehen. Es ist zu beachten, dass, obwohl 5 × 10-5 m bis 1 × 10-4 m als Dicke des Lichtemissionselementherstellungssubstrats veranschaulicht werden kann, die Dicke nicht auf einen solchen Wert begrenzt ist. Ferner kann im Lichtemissionselement mit der fünften Konfiguration mit einer solchen Konfiguration der konkave Spiegelteil, der durch die erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen gebildet ist, durch einen Basisteil mit einem vorstehenden Teil des Lichtemissionselementherstellungssubstrats und eine Filmdickenmodulationsschicht und einen Mehrschichtlichtreflexionsfilm, der auf zumindest einem Teil der Oberfläche des Basisteils ausgebildet ist, gebildet sein. Hier wird das so konfigurierte Lichtemissionselement der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselement mit einer fünften A-Konfiguration“ genannt. Alternativ kann der konkave Spiegelteil, der durch die erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen gebildet ist, durch einen Basisteil, der auf dem Lichtemissionselementherstellungssubstrat ausgebildet ist, und eine Filmdickenmodulationsschicht und einen Mehrschichtlichtreflexionsfilm, der auf zumindest einem Teil der Oberfläche des Basisteils ausgebildet ist, gebildet sein. Hier wird das so konfigurierte Lichtemissionselement der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselement mit einer fünften B-Konfiguration“ genannt. Ein Material, das den Basisteil im Lichtemissionselement mit der fünften A-Konfiguration bildet, ist beispielsweise ein GaN-Substrat. Als GaN-Substrat kann irgendeines von einem polaren Substrat, einem antipolaren Substrat und einem nichtpolaren Substrat verwendet werden. Andererseits kann als Material, das den Basisteil im Lichtemissionselement mit der fünften B-Konfiguration bildet, ein transparentes dielektrisches Material wie z. B. TiO2, Ta2O5 und SiO2, ein Harz auf Siliziumbasis und ein Harz auf Epoxidbasis veranschaulicht werden.
  • Alternativ kann im Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit den bevorzugten Arten und Konfigurationen (einschließlich des Lichtemissionselements mit der ersten Konfiguration bis zum Lichtemissionselement mit der vierten Konfiguration), die vorstehend beschrieben sind, die erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen auf der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sein. Hier wird das so konfigurierte Lichtemissionselement der Bequemlichkeit halber „Lichtemissionselement mit einer sechsten Konfiguration“ genannt.
  • Außerdem kann im Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit den bevorzugten Arten und Konfigurationen (einschließlich des Lichtemissionselements mit der ersten Konfiguration bis zum Lichtemissionselement mit der sechsten Konfiguration), die vorstehend beschrieben sind, die laminierte Struktur einen Wärmeleitfähigkeitswert aufweisen, der höher ist als jener der ersten Lichtreflexionsschicht und dergleichen. Im Allgemeinen weist ein dielektrisches Material, das die erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen bildet, einen Wärmeleitfähigkeitswert von etwa 10 W/(m·K) oder weniger auf. Andererseits weist ein Verbundhalbleiter auf GaN-Basis, der die laminierte Struktur bildet, einen Wärmeleitfähigkeitswert von etwa 50 W/(m·K) bis etwa 100 W/ (m·K) auf.
  • Im Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit den bevorzugten Arten und Konfigurationen (einschließlich des Lichtemissionselements mit der ersten Konfiguration bis zum Lichtemissionselement mit der sechsten Konfiguration), die vorstehend beschrieben sind, kann außerdem RDBR ≤ 1 × 10-3 m, vorzugsweise 1 × 10-5 m ≤ RDBR ≤ 1 × 10-3 m, und bevorzugter 1 × 10-5 m ≤ RDBR ≤ 1 × 10-4 m erfüllt sein, wenn der Krümmungsradius des konkaven Spiegelteils (insbesondere der effektive Bereich eines Radius r'DBR im konkaven Spiegelteil, der durch die erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen gebildet ist) des Lichtemissionselements RDBR ist. Ferner ist 1 × 10-5 m ≤ LOR erfüllt, aber vorzugsweise sind 1 × 10-5 m ≤ LOR ≤ 5 × 10-4 m und bevorzugter 1 × 10-5 m ≤ LOR ≤ 1 × 10-4 m wünschenswerterweise erfüllt.
  • Im Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit den bevorzugten Arten und Konfigurationen (einschließlich des Lichtemissionselements mit der ersten Konfiguration bis zum Lichtemissionselement mit der sechsten Konfiguration), die vorstehend beschrieben sind, ist außerdem ein konvexförmiger Teil um die erste Lichtreflexionsschicht und dergleichen ausgebildet, so dass die erste Lichtreflexionsschicht nicht vom konvexförmigen Teil vorstehen kann. Folglich kann die erste Lichtreflexionsschicht geschützt sein. Das heißt, die erste Lichtreflexionsschicht ist so vorgesehen, dass sie vom konvexförmigen Teil zurückgezogen ist. Wenn beispielsweise irgendein Objekt mit dem konvexförmigen Teil in Kontakt steht, kommt daher das Objekt nicht mit der ersten Lichtreflexionsschicht in Kontakt. Folglich kann die erste Lichtreflexionsschicht zuverlässig geschützt werden.
  • Im Lichtemissionselement mit dem konkaven Spiegelteil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit den bevorzugten Arten und Konfigurationen (einschließlich des Lichtemissionselements mit der ersten Konfiguration bis zum Lichtemissionselement mit der sechsten Konfiguration), die vorstehend beschrieben sind, weist ferner ein Material, das verschiedene Verbundhalbleiterschichten (einschließlich eines Lichtemissionselementherstellungssubstrats mit einem Verbundhalbleitersubstrat), die zwischen der Lichtemissionsschicht und der ersten Lichtreflexionsschicht und dergleichen angeordnet sind, bildet, vorzugsweise keine Brechungsindexmodulation von 10 % oder mehr auf (mit dem mittleren Brechungsindex der laminierten Struktur als Referenz). Folglich kann das Auftreten von Störungen in einem optischen Feld innerhalb eines Resonators unterdrückt werden.
  • Nachstehend wird eine Beschreibung des Lichtemissionselements mit dem konkaven Spiegelteil der siebten Ausführungsform gegeben. Die siebte Ausführungsform bezieht sich auf das Lichtemissionselement mit der fünften A-Konfiguration. In Abhängigkeit von ihrer Konfiguration umfassen trotzdem das Lichtemissionselement der siebten Ausführungsform oder die Lichtemissionselemente der achten bis achtzehnten Ausführungsform, die später beschrieben werden, spezieller ein Oberflächenemissionslaserelement (Oberflächenemissionslaser mit vertikalem Hohlraum, VCSEL), das Laserlicht von der oberen Oberfläche einer zweiten Verbundhalbleiterschicht über eine zweite Lichtreflexionsschicht emittiert, oder umfassen spezieller ein Oberflächenemissionslaserelement (Oberflächenemissionslaser mit vertikalem Hohlraum, VCSEL), das Laserlicht von der oberen Oberfläche einer ersten Verbundhalbleiterschicht über eine erste Lichtreflexionsschicht emittiert. Eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform ist in 13 gezeigt.
  • Im Lichtemissionselement der siebten Ausführungsform oder in den Lichtemissionselementen der achten bis achtzehnten Ausführungsform, die später beschrieben werden, weisen eine erste Lichtreflexionsschicht 41 und eine Filmdickenmodulationsschicht 80 einen konkaven Spiegelteil 43 auf, und eine zweite Lichtreflexionsschicht 42 weist eine flache Form auf. Ferner ist 1 × 10-5 m ≤LOR erfüllt, wenn eine Resonatorlänge LOR ist.
  • Es ist zu beachten, dass in den Zeichnungen, die der siebten bis achtzehnten Ausführungsform zugeordnet sind, die laminierte Struktur der ersten Lichtreflexionsschicht 41 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 durch eine Schicht gezeigt ist, die mit den Bezugszeichen „41 und 80“ bezeichnet ist, und die laminierte Struktur eines Mehrschichtlichtreflexionsfilms 46 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 in den anderen Zeichnungen als 13 durch eine Schicht gezeigt ist, um die Zeichnungen zu vereinfachen.
  • Ferner kann im Lichtemissionselement der siebten Ausführungsform eine Graphik, die durch eine Grenzfläche 43a (insbesondere die Grenzfläche 43a zwischen einer laminierten Struktur 20 und der Filmdickenmodulationsschicht 80) gezeichnet ist, an der ein Teil des konkaven Spiegelteils 43, der durch die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die Filmdickenmodulationsschicht 80 gebildet ist, der laminierten Struktur 20 gegenüberliegt, wenn die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die Filmdickenmodulationsschicht 80 entlang einer virtuellen Ebene mit der Laminierungsrichtung der laminierten Struktur 20 geschnitten werden, ein Teil eines Kreises oder ein Teil einer Parabel sein. Es ist zu beachten, dass die Form (die Graphik der Querschnittsform) des Abschnitts des konkaven Spiegelteils 43, der außerhalb eines effektiven Bereichs 44 angeordnet ist, kein Teil eines Kreises oder Teil einer Parabel sein kann.
  • Ferner ist der konkave Spiegelteil 43, der durch die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die Filmdickenmodulationsschicht 80 gebildet ist, durch einen Basisteil 45A mit einem vorstehenden Teil 11a' einer ersten Oberfläche 11a eines Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 mit einem Verbundhalbleitersubstrat und die Filmdickenmodulationsschicht 80 und den Mehrschichtlichtreflexionsfilm 46 gebildet, die auf mindestens einem Teil der Oberfläche des Basisteils 45A (insbesondere der Oberfläche des Basisteils 45A) ausgebildet sind.
  • Außerdem ist R DBR ≤ 1 × 10 − 3 m
    Figure DE112017006413T5_0026
    erfüllt,
    wenn der Krümmungsradius des konkaven Spiegelteils 43 (insbesondere ein effektiver Bereich 44 eines Radius r'DBR im konkaven Spiegelteil 43, der durch die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die Filmdickenmodulationsschicht 80 gebildet ist) RDBR ist.
  • Insbesondere, obwohl nicht speziell begrenzt, können L OR = 50   μ m ,
    Figure DE112017006413T5_0027
     R DBR = 70   μ m
    Figure DE112017006413T5_0028
    und r' DBR = 20   μ m
    Figure DE112017006413T5_0029
    veranschaulicht werden.
  • Als Wellenlänge (Oszillationswellenlänge) λ0 des gewünschten Lichts, das hauptsächlich vom Lichtemissionselement emittiert wird, kann ferner λ 0 = 450  nm
    Figure DE112017006413T5_0030
    veranschaulicht werden.
  • Wenn ein Abstand von einer Lichtemissionsschicht 23 zur Grenzfläche zwischen dem Basisteil 45A und dem Mehrschichtlichtreflexionsfilm 46 T0 ist, kann hier die Funktion x = f(z) einer idealen Parabel ausgedrückt werden durch x = z 2 /t 0
    Figure DE112017006413T5_0031
    und h DBR = r' DBR2 /2T 0 .
    Figure DE112017006413T5_0032
  • Es ist jedoch selbstverständlich, dass, wenn die durch die Grenzfläche 43a gezeichnete Graphik ein Teil einer Parabel ist, die Parabel von einer solchen idealen Parabel abweichen kann.
  • Ferner weist die laminierte Struktur 20 einen Wärmeleitfähigkeitswert auf, der höher ist als jener der ersten Lichtreflexionsschicht 41 und der Filmdickenmodulationsschicht 80. Ein dielektrisches Material, das die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die Dünnfilmmodulationsschicht 80 bildet, weist einen Wärmeleitfähigkeitswert von etwa 10 W/(m·K) oder weniger auf. Andererseits weist ein Verbundhalbleiter auf GaN-Basis, der die laminierte Struktur 20 bildet, einen Wärmeleitfähigkeitswert von etwa 50 W/(m·K) bis etwa 100 W/ (m·K) auf.
  • Nachstehend wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform in Bezug auf 14A, 14B, 15, 16, 17, 18 und 19 gegeben, die jeweils eine schematische teilweise Stirnansicht einer laminierten Struktur oder dergleichen zeigen.
  • [Schritt 700]
  • Zuerst wird auf einer zweiten Oberfläche 11b eines Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 mit einem Verbundhalbleitersubstrat mit einer Dicke von etwa 0,4 mm
    eine laminierte Struktur 20 mit einem Verbundhalbleiter auf GaN-Basis ausgebildet, in der
    eine erste Verbundhalbleiterschicht 21 mit einer ersten Oberfläche 21a und einer zweiten Oberfläche 21b, die der ersten Oberfläche 21a gegenüberliegt,
    eine Lichtemissionsschicht (aktive Schicht) 23, die der zweiten Oberfläche 21b der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 gegenüberliegt, und
    eine zweite Verbundhalbleiterschicht 22 mit einer ersten Oberfläche 22a, die der Lichtemissionsschicht 23 gegenüberliegt, und einer zweiten Oberfläche 22b, die der ersten Oberfläche 22a gegenüberliegt, aneinander laminiert sind. Insbesondere werden die erste Verbundhalbleiterschicht 21, die Lichtemissionsschicht 23 und die zweite Verbundhalbleiterschicht 22 nacheinander auf der zweiten Oberfläche 11b des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 auf der Basis eines Epitaxiewachstumsverfahrens durch ein bekanntes MOCVD-Verfahren ausgebildet, wodurch eine laminierte Struktur 20 erhalten werden kann (siehe 14A) .
  • [Schritt 710]
  • Als nächstes wird eine Isolationsschicht (Stromeinschränkungsschicht) 34 mit einem Öffnungsteil 34A, die aus SiO2 besteht, auf der zweiten Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 auf der Basis einer Kombination eines Filmausbildungsverfahrens wie z. B. eines CVD-Verfahrens, eines Sputterverfahrens und eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens und eines Nassätzverfahrens oder eines Trockenätzverfahrens ausgebildet (siehe 14B). Durch die Isolationsschicht 34A mit dem Öffnungsteil 34A wird ein Stromeinschränkungsbereich (ein Strominjektionsbereich 61A und ein Strom-Nicht-Injektions-Bereich 61B) definiert. Das heißt, der Strominjektionsbereich 61A ist durch den Öffnungsteil 34A definiert.
  • Um den Stromeinschränkungsbereich zu erhalten, kann eine Isolationsschicht (Stromeinschränkungsschicht), die aus einem Isolationsmaterial (beispielsweise SiOx, SiNx, oder AlOx) besteht, zwischen einer zweiten Elektrode 32 und der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet werden, wie vorstehend beschrieben, die zweite Verbundhalbleiterschicht 22 kann durch ein RIE-Verfahren oder dergleichen geätzt werden, um eine Mesastruktur auszubilden, ein Teil der laminierten zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 kann teilweise von ihrer seitlichen Richtung oxidiert werden, um einen Stromeinschränkungsbereich auszubilden, Störstellen können in die zweite Verbundhalbleiterschicht 22 ionenimplantiert werden, um einen Bereich mit einer geringeren Leitfähigkeit auszubilden, oder die obigen Verfahren können geeignet miteinander kombiniert werden. Die zweite Elektrode 32 muss jedoch mit dem Abschnitt der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 elektrisch verbunden werden, wo ein Strom mit Stromeinschränkung fließt.
  • [Schritt 720]
  • Anschließend werden die zweite Elektrode 32 und eine zweite Lichtreflexionsschicht 42 auf der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet. Insbesondere wird die zweite Elektrode 32 über der Isolationsschicht 34 von der zweiten Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22, die an der unteren Oberfläche des Öffnungsteils 34A (des Strominjektionsbereichs 61A) freiliegt, beispielsweise auf der Basis eines Abhebeverfahrens ausgebildet, und eine Kontaktstellenelektrode 33 wird auch auf der Basis der Kombination eines Filmausbildungsverfahrens wie z. B. eines Sputterverfahrens und eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens und eines Strukturierungsverfahrens wie z. B. eines Nassätzverfahrens und eines Trockenätzverfahrens ausgebildet. Als nächstes wird die zweite Lichtreflexionsschicht 42 über der Kontaktstellenelektrode 33 von der Oberseite der zweiten Elektrode 32 auf der Basis der Kombination eines Filmausbildungsverfahrens wie z. B. eines Sputterverfahrens und eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens und eines Strukturierungsverfahrens wie z. B. eines Nassätzverfahrens und eines Trockenätzverfahrens ausgebildet. Die zweite Lichtreflexionsschicht 42 auf der zweiten Elektrode 32 weist eine flache Form auf. Folglich kann eine in 15 gezeigte Struktur erhalten werden.
  • [Schritt 730]
  • Anschließend wird die zweite Lichtreflexionsschicht 42 an einem Stützsubstrat 49 über eine Verbindungsschicht 48 befestigt (siehe 16). Insbesondere wird die zweite Lichtreflexionsschicht 42 am Stützsubstrat 49, das durch ein Saphirsubstrat gebildet ist, unter Verwendung der aus einem Klebstoff bestehenden Verbindungsschicht 48 befestigt.
  • [Schritt 740]
  • Als nächstes wird das Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 auf der Basis eines Maschinenpolierverfahrens oder eines CMP-Verfahrens verdünnt und eine erste Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 wird weiter auf einen spiegelglatten Zustand poliert (siehe 17). Die erste Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 weist vorzugsweise eine Oberflächenrauheit Ra von 10 nm oder weniger auf. Dann wird ein Basisteil 45A mit einem vorstehenden Teil 11a' auf der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet. Insbesondere wird eine strukturierte Resistschicht auf der ersten Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet, auf der der Basisteil 45A ausgebildet werden soll, und dann bis zum Aufschmelzen erhitzt, um ein Resistmuster zu erhalten. Dem Resistmuster wird dieselbe Form wie (oder eine Form ähnlich zu) jene des vorstehenden Teils 11a' gegeben. Dann werden das Resistmuster und die erste Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 durch ein RIE-Verfahren oder dergleichen zurückgeätzt, wodurch der Basisteil 45A mit dem vorstehenden Teil 11a' auf der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet werden kann (siehe 18).
  • [Schritt 750]
  • Anschließend werden eine Filmdickenmodulationsschicht 80 und ein Mehrschichtlichtreflexionsfilm 46 auf zumindest einem Teil des Basisteils 45A ausgebildet. Insbesondere werden die Filmdickenmodulationsschicht 80 und der Mehrschichtlichtreflexionsfilm 46 über dem Basisteil 45A von der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 auf der Basis eines bekannten Verfahrens, wie z. B. eines Sputterverfahrens und eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens, ausgebildet. Nachdem unnötige Abschnitte des Mehrschichtlichtreflexionsfilms 46 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 durch ein Strukturierungsverfahren wie z. B. ein Nassätzverfahren und ein Trockenätzverfahren entfernt sind, um die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 zu erhalten (siehe 19), wird dann eine erste Elektrode 31 auf der ersten Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 auf der Basis der Kombination eines Filmausbildungsverfahrens wie z. B. eines Sputterverfahrens und eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens und eines Strukturierungsverfahrens wie z. B. eines Nassätzverfahrens und eines Trockenätzverfahrens ausgebildet, wodurch die erste Elektrode 31, die mit der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 elektrisch verbunden ist, erhalten werden kann.
  • [Schritt 760]
  • Dann wird das Stützsubstrat 49 abgeschält. Folglich kann eine in 13 gezeigte Struktur erhalten werden. Anschließend wird das Lichtemissionselement durch eine sogenannte Elementabtrennung abgetrennt und die seitliche Oberfläche oder die freiliegende Oberfläche der laminierten Struktur wird beispielsweise mit einem Isolationsfilm, der aus SiO2 besteht, beschichtet. Dann wird Verpacken oder Abdichten durchgeführt, wodurch das Lichtemissionselement der siebten Ausführungsform vollendet wird.
  • Es ist zu beachten, dass das Stützsubstrat 49 abgeschält werden kann, nachdem das Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 in [Schritt 740] verdünnt ist und weiter auf einen spiegelglatten Zustand poliert ist.
  • Ferner wird als modifiziertes Beispiel des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform ein konkaver Teil 11a" im Bereich der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet, auf der der Basisteil 45A ausgebildet werden soll, bevor der Basisteil 45A mit dem vorstehenden Teil 11a' auf der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet wird, nachdem das Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 in [Schritt 740] verdünnt und auf einen spiegelglatten Zustand poliert ist, und eine strukturierte Resistschicht wird innerhalb des konkaven Teils 11a" ausgebildet und bis zum Aufschmelzen erhitzt, um ein Resistmuster zu erhalten. Dem Resistmuster wird dieselbe Form wie (oder eine Form ähnlich zu) jene des vorstehenden Teils 11a" gegeben. Dann können die Abschnitte des Resistmusters und des konkaven Teils 11a" durch ein RIE-Verfahren oder dergleichen zurückgeätzt werden, um den Basisteil 45A mit dem vorstehenden Teil 11a' innerhalb des konkaven Teils 11a" der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 auszubilden (siehe 20). Als nächstes werden die Filmdickenmodulationsschicht 80 und der Mehrschichtlichtreflexionsfilm 46 auf einer ganzen Oberfläche mit der Oberseite des Basisteils 45A auf der Basis eines bekannten Verfahrens wie z. B. eines Sputterverfahrens und eines Vakuumgasphasenabscheidungsverfahrens ausgebildet. Dann werden unnötige Abschnitte des Mehrschichtlichtreflexionsfilms 46 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 auf der Basis eines Strukturierungsverfahrens wie z. B. eines Nassätzverfahrens und Trockenätzverfahrens entfernt, wodurch die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 erhalten werden können. Das heißt, ein konvexförmiger Teil 11A wird um die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 ausgebildet und die erste Lichtreflexionsschicht 41 steht nicht vom konvexförmigen Teil 11A (durch die freiliegende Oberfläche (die erste Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 gebildet) vor. Folglich kann die erste Lichtreflexionsschicht 41 geschützt werden.
  • Alternativ kann in [Schritt 740] gleichzeitig, wenn der Basisteil 45A mit dem vorstehenden Teil 11a' auf der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 mit einem Verbundhalbleitersubstrat ausgebildet wird, ein vorstehender Teil auf der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11, so dass er den Basisteil 45A umgibt, an einer Stelle ausgebildet werden, die vom Basisteil 45A entfernt ist. Insbesondere wird eine strukturierte Resistschicht auf der ersten Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet, auf der der Basisteil 45A ausgebildet werden soll, und bis zum Aufschmelzen erhitzt, um ein Resistmuster zu erhalten. Dem Resistmuster wird dieselbe Form wie (oder eine Form ähnlich zu) jene des vorstehenden Teils 11a' gegeben. Daneben wird eine Resistschicht auf dem Abschnitt der ersten Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11, auf der ein vorstehender Teil ausgebildet werden soll, so dass er das Resistmuster umgibt, an einer Stelle, die vom Resistmuster entfernt ist, ausgebildet. Dann werden das Resistmuster, die Resistschicht und die erste Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 durch ein RIE-Verfahren oder dergleichen zurückgeätzt, wodurch der Basisteil 45A mit dem vorstehenden Teil 11a' auf der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet werden kann und der vorstehende Teil auch ausgebildet werden kann. Der vorstehende Teil wird um die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 ausgebildet und die erste Lichtreflexionsschicht 41 steht nicht vom vorstehenden Teil (der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11) vor. Folglich kann die erste Lichtreflexionsschicht 41 geschützt werden.
  • Alternativ kann im obigen [Schritt 750] ein konvexförmiger Teil 11A, der die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 umgibt, auf der ersten Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet werden, nachdem die Filmdickenmodulationsschicht 80 und der Mehrschichtlichtreflexionsfilm 46 auf zumindest einem Teil des Basisteils 45A ausgebildet und strukturiert sind, um die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 zu erhalten (siehe 21). Der konkavförmige Teil 11A kann beispielsweise aus einem Isolationsmaterial oder einem Metallmaterial bestehen. Wie vorstehend beschrieben, wird der konvexförmige Teil 11A um die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 ausgebildet und die erste Lichtreflexionsschicht 41 steht nicht vom konvexförmigen Teil 11A vor. Folglich kann die erste Lichtreflexionsschicht 41 geschützt werden.
  • Im Lichtemissionselement der siebten Ausführungsform weisen die erste Lichtreflexionsschicht und die Filmdickenmodulationsschicht den konkaven Spiegelteil auf. Selbst wenn eine Resonatorlänge LOR 1 × 10-5 m oder mehr ist, kann folglich eine Erhöhung des Beugungsverlusts vermieden werden. Folglich kann die Laseroszillation zuverlässig durchgeführt werden. Da die Resonatorlänge LOR 1 × 10-5 m oder mehr sein kann, kann außerdem das Problem der Wärmesättigung gemildert werden. Da die Resonatorlänge LOR 1 × 10-5 m oder mehr sein kann, wird ferner die Toleranz des Prozesses der Herstellung des Lichtemissionselements erhöht. Folglich können Ausbeuten verbessert werden.
  • Obwohl ein GaN-Substrat im Prozess der Herstellung des Lichtemissionselements abgesehen von einer zehnten Ausführungsform, die später beschrieben wird, verwendet wird, muss ferner ein Verbundhalbleiter auf GaN-Basis nicht auf der Basis eines Verfahrens wie z. B. eines ELO-Verfahrens zum Erreichen von Epitaxiewachstum in einer seitlichen Richtung ausgebildet werden. Folglich kann nicht nur ein polares GaN-Substrat, sondern auch ein antipolares GaN-Substrat oder ein nichtpolares GaN-Substrat als GaN-Substrat verwendet werden. Wenn das polare GaN-Substrat verwendet wird, verringert sich wahrscheinlich die Effizienz der Emission von Licht aufgrund eines piezoelektrischen Feldeffekts in der Lichtemissionsschicht. Die Verwendung des nichtpolaren GaN-Substrats oder des antipolaren GaN-Substrats macht es jedoch möglich, ein solches Problem zu lösen oder zu mildern.
  • Wenn ein transparentes Material auf die freiliegende Oberfläche (die erste Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 aufgebracht wird, auf der der Basisteil 45A mit dem vorstehenden Teil 11a' ausgebildet wurde, und dann zwischen [Schritt 740] und [Schritt 750] gehärtet wird, kann eine glatte Oberfläche erhalten werden. Durch die Ausbildung des transparenten Materials kann das Auftreten eines optischen Verlusts, beispielsweise das Auftreten eines Streuverlusts, der sich aus der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ergibt, unterdrückt werden. Beispiele des transparenten Materials können ein Harz auf Epoxidbasis, ein Harz auf Siliziumbasis, ein Harz auf Acrylbasis und Siliziumdioxid umfassen. Beispiele der Dicke des transparenten Materials können 100 nm oder weniger umfassen und etwa 10 nm können an sich veranschaulicht werden.
  • Achte Ausführungsform
  • Die achte Ausführungsform ist eine Modifikation der siebten Ausführungsform und bezieht sich auf das Lichtemissionselement mit der fünften B-Konfiguration. Im Lichtemissionselement der achten Ausführungsform, das in der schematischen teilweisen Stirnansicht von 22 gezeigt ist, ist ein konkaver Spiegelteil 43, der durch eine erste Lichtreflexionsschicht 41 und eine Filmdickenmodulationsschicht 80 gebildet ist, durch einen Basisteil 45B mit einem vorstehenden Teil 45c, der auf einem Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 ausgebildet ist (insbesondere auf einer ersten Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 mit einem Verbundhalbleitersubstrat ausgebildet ist), und die Filmdickenmodulationsschicht 80 und einen Mehrschichtlichtreflexionsfilm 46, die auf zumindest einem Teil des Basisteils 45B ausgebildet sind (insbesondere auf der Oberfläche des Basisteils 45B ausgebildet sind) gebildet. Beispiele eines Materials, das den Basisteil 45B (den vorstehenden Teil 45c) bildet, können ein transparentes dielektrisches Material wie z. B. TiO2, Ta2O5 und SiO2, ein Harz auf Siliziumbasis und ein Harz auf Epoxidbasis umfassen.
  • Im Lichtemissionselement der achten Ausführungsform wird der Basisteil 45B mit dem vorstehenden Teil 45c auf der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11, nachdem das Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 im gleichen Schritt wie [Schritt 740] der siebten Ausführungsform verdünnt und auf einen spiegelglatten Zustand poliert ist, ausgebildet. Insbesondere wird eine TiO2-Schicht oder eine Ta2O5-Schicht beispielsweise auf der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet und dann wird eine strukturierte Resistschicht auf der TiO2-Schicht oder der Ta2O5-Schicht ausgebildet, auf der der Basisteil 45B ausgebildet werden soll, und bis zum Aufschmelzen erhitzt, um ein Resistmuster zu erhalten. Dem Resistmuster wird dieselbe Form wie (oder eine Form ähnlich zu) jene des vorstehenden Teils 45c gegeben. Dann werden das Resistmuster und die TiO2-Schicht oder die Ta2O5-Schicht zurückgeätzt, wodurch der Basisteil 45B mit dem vorstehenden Teil 45c auf der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet werden kann. Als nächstes werden die Filmdickenmodulationsschicht 80 und der Mehrschichtlichtreflexionsfilm 46 über dem Basisteil 45B von der freiliegenden Oberfläche (der ersten Oberfläche 11a) des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 auf der Basis eines bekannten Verfahrens ausgebildet. Nachdem unnötige Abschnitte des Mehrschichtlichtreflexionsfilms 46 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 entfernt sind, um die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 zu erhalten, wird anschließend eine erste Elektrode 31 auf der ersten Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet, wodurch die erste Elektrode 31, die mit einer ersten Verbundhalbleiterschicht 21 elektrisch verbunden ist, erhalten werden kann.
  • Da die Konfiguration und Struktur des Lichtemissionselements der achten Ausführungsform dieselben wie jene des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform mit Ausnahme des obigen Punkts sind, wird auf ihre detaillierten Beschreibungen verzichtet. Es ist zu beachten, dass das modifizierte Beispiel des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform auch auf die achte Ausführungsform angewendet werden kann.
  • Neunte Ausführungsform
  • Eine neunte Ausführungsform ist auch eine Modifikation der siebten Ausführungsform oder der achten Ausführungsform und bezieht sich auf das Lichtemissionselements mit der sechsten Konfiguration. Im Lichtemissionselement der neunten Ausführungsform, wie in der schematischen teilweisen Stirnansicht von 23 gezeigt, sind eine Filmdickenmodulationsschicht 80 und eine erste Lichtreflexionsschicht 41 auf einer ersten Oberfläche 21a einer ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet. Bei der Herstellung des Lichtemissionselements der neunten Ausführungsform wird ein Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 im gleichen Schritt wie [Schritt 740] der siebten Ausführungsform entfernt, um die erste Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 freizulegen. Wie bei der siebten Ausführungsform wird dann eine strukturierte Resistschicht auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet, auf der ein Basisteil 45D ausgebildet werden soll, und bis zum Aufschmelzen erhitzt, um ein Resistmuster zu erhalten. Dem Resistmuster wird dieselbe Form wie (oder eine Form ähnlich zu) jene eines vorstehenden Teils 21d gegeben. Dann werden das Resistmuster und die erste Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 zurückgeätzt, wodurch der Basisteil 45D mit dem vorstehenden Teil 21d auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet werden kann. In einem modifizierten Beispiel des Lichtemissionselements der neunten Ausführungsform, das in der schematischen teilweisen Stirnansicht von 24 gezeigt ist, wird alternativ beispielsweise eine TiO2-Schicht oder eine Ta2O5-Schicht auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet und dann wird eine strukturierte Resistschicht auf der TiO2-Schicht oder der Ta2O5-Schicht ausgebildet, auf der der Basisteil 45E ausgebildet werden soll, und bis zum Aufschmelzen erhitzt, um ein Resistmuster zu erhalten. Dem Resistmuster wird dieselbe Form wie (oder eine Form ähnlich zu) jene des vorstehenden Teils 21e gegeben. Dann werden das Resistmuster und die TiO2-Schicht oder die Ta2O5-Schicht zurückgeätzt, wodurch der Basisteil 45E mit dem vorstehenden Teil 21e auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet werden kann.
  • Da die Konfigurationen und Strukturen des Lichtemissionselements der neunten Ausführungsform und des modifizierten Beispiels davon dieselben wie jene des Lichtemissionselements der siebten Ausführungsform oder der achten Ausführungsform mit Ausnahme des obigen Punkts sind, wird auf ihre detaillierten Beschreibungen verzichtet. Es ist zu beachten, dass ein Stützsubstrat 49 oder eine Verbindungsschicht 48 belassen werden kann, ohne entfernt zu werden.
  • [Zehnte Ausführungsform]
  • Eine zehnte Ausführungsform ist eine Modifikation der neunten Ausführungsform. Da die schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements der zehnten Ausführungsform im Wesentlichen dieselbe wie 24 ist und die Konfiguration und Struktur des Lichtemissionselements der zehnten Ausführungsform im Wesentlichen dieselben wie jene des Lichtemissionselements der neunten Ausführungsform sein können, wird auf ihre detaillierten Beschreibungen verzichtet.
  • In der zehnten Ausführungsform wird ein konkaver Teil 43A zum Ausbilden eines konkaven Spiegelteils 43 zuerst auf einer zweiten Oberfläche 11b des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet. Nachdem eine erste Lichtreflexionsschicht 41 mit einer Filmdickenmodulationsschicht 80 und einem Mehrschichtlichtreflexionsfilm 46 auf der zweiten Oberfläche 11b des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet ist, wird dann ein Abflachungsfilm 47 auf der ersten Lichtreflexionsschicht 41 ausgebildet, der Abflachungsfilm 47, die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 werden einer Abflachungsbearbeitung unterzogen, um einen Teil der zweiten Oberfläche 11b des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 freizulegen, während veranlasst wird, dass der Abflachungsfilm 47, die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht belassen werden (siehe 25A). Die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die Filmdickenmodulationsschicht 80 weisen eine kreisförmige ebene Form auf. Die Form der ersten Lichtreflexionsschicht 41 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 ist jedoch nicht darauf begrenzt.
  • Als nächstes wird eine laminierte Struktur 20 auf dem Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 mit der ersten Lichtreflexionsschicht 41 und der Filmdickenmodulationsschicht 80 auf der Basis eines seitlichen Wachstums unter Verwendung eines Verfahrens wie z. B. eines ELO-Verfahrens zum Erreichen von Epitaxiewachstum in einer seitlichen Richtung ausgebildet (siehe 25B). Anschließend werden [Schritt 710] und [Schritt 720] der siebten Ausführungsform durchgeführt. Dann wird das Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 entfernt und eine erste Elektrode 31 wird auf einer freiliegenden ersten Oberfläche 21a einer ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet. Alternativ wird die erste Elektrode 31 auf einer ersten Oberfläche 11a des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgebildet, ohne das Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 zu entfernen. Anschließend wird das Lichtemissionselement durch sogenannte Elementabtrennung abgetrennt und die seitliche Oberfläche oder die freiliegende Oberfläche der laminierten Struktur wird beispielsweise mit einem Isolationsfilm, der aus SiO2 besteht, beschichtet. Dann wird Verpackung oder Abdichtung durchgeführt, wodurch das Lichtemissionselement der zehnten Ausführungsform vollendet werden kann.
  • Elfte Ausführungsform
  • Eine elfte Ausführungsform ist eine Modifikation der siebten bis zehnten Ausführungsform und bezieht sich auf das Lichtemissionselement mit der ersten Konfiguration. Wie vorstehend beschrieben, ist ein Stromeinschränkungsbereich (ein Strominjektionsbereich 61A und ein Strom-Nicht-Injektions-Bereich 61B) durch eine Isolationsschicht 34 mit einem Öffnungsteil 34A definiert. Das heißt, der Strominjektionsbereich 61A ist durch den Öffnungsteil 34A definiert. Das heißt, im Lichtemissionselement der elften Ausführungsform ist eine zweite Verbundhalbleiterschicht 22 mit dem Strominjektionsbereich 61A und dem Strom-Nicht-Injektions-Bereich 61B, der den Strominjektionsbereich 61A umgibt, versehen und ein kürzester Abstand DCI vom Flächenschwerpunkt des Strominjektionsbereichs 61A zu einer Grenze 61C zwischen dem Strominjektionsbereich 61A und dem Strom-Nicht-Injektions-Bereich 61B erfüllt die obigen Formeln (C-1) und (C-2).
  • Im Lichtemissionselement der elften Ausführungsform erfüllt ein Radius r'DBR eines effektiven Bereichs in einem konkaven Spiegelteil 43, der durch eine erste Lichtreflexionsschicht 41 und eine Filmdickenmodulationsschicht 80 gebildet ist, ω 0 ≤ r'  DBR  ≤   20 ⋅ ω 0
    Figure DE112017006413T5_0033
  • Ferner ist DCI ≥ ω0 erfüllt. Außerdem ist RDBR ≤ 1 × 10-3 m erfüllt. Insbesondere können D CI = 4   μ m ,
    Figure DE112017006413T5_0034
     ω 0 = 1,5   μ m ,
    Figure DE112017006413T5_0035
     L GR = 50 μ m ,
    Figure DE112017006413T5_0036
     R DBR = 60 μ m
    Figure DE112017006413T5_0037
    und λ 0 = 525 nm
    Figure DE112017006413T5_0038
    veranschaulicht werden. Als Durchmesser des Öffnungsteils 34A kann ferner 8 µm veranschaulicht werden. Als GaN-Substrat wird ein Substrat mit einer Oberfläche, in der eine c-Oberfläche um etwa 75 Grad in einer m-Achsen-Richtung geneigt ist, als Hauptoberfläche verwendet. Das heißt, das GaN-Substrat weist eine {20-21}-Oberfläche, die eine semipolare Oberfläche ist, als Hauptoberfläche auf. Es ist zu beachten, dass ein solches GaN-Substrat auch in anderen Ausführungsformen verwendet werden kann.
  • Die Abweichung zwischen der Mittelachse (Z-Achse) des konkaven Spiegelteils 43 und dem Strominjektionsbereich 61A in einer XY-Ebenen-Richtung verursacht eine Verschlechterung der Eigenschaften des Lichtemissionselements. Eine Lithographietechnologie wird häufig sowohl beim Strukturieren zum Ausbilden des konkaven Spiegelteils 43 als auch beim Strukturieren zum Ausbilden des Öffnungsteils 34A verwendet. In diesem Fall wird jedoch die Positionsbeziehung zwischen dem konkaven Spiegelteil 43 und dem Öffnungsteil 34A häufig in einer XY-Richtung gemäß der Leistung einer Belichtungsmaschine abgelenkt. Insbesondere ist der Öffnungsteil 34A (der Strominjektionsbereich 61A) von der Seite der zu positionierenden zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgerichtet. Andererseits ist der konkave Spiegelteil 43 von der Seite des zu positionierenden Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 ausgerichtet. Daher ist im Lichtemissionselement der elften Ausführungsform der Öffnungsteil 34A (der Strominjektionsbereich 61) so ausgebildet, dass er größer ist als ein Bereich, in dem Licht durch den konkaven Spiegelteil 43 verschmälert wird, wodurch eine Struktur, die die Oszillationseigenschaften nicht beeinflusst, selbst wenn eine Abweichung zwischen der Mittelachse (Z-Achse) des konkaven Spiegelteils 43 und dem Strominjektionsbereich 61A in der XY-Ebenen-Richtung auftritt, verwirklicht wird.
  • Das heißt, wenn ein Bereich, in den Licht, das durch die erste Lichtreflexionsschicht reflektiert wird, kondensiert wird, nicht im Strominjektionsbereich enthalten ist, der einem Bereich entspricht, in dem bewirkt wird, dass eine Lichtemissionsschicht eine Verstärkung durch Strominjektion aufweist, besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass die induzierte Emission von Licht von einem Träger gehemmt wird und folglich die Laseroszillation gehemmt wird. Wenn die obigen Formeln (C-1) und (C-2) erfüllt sind, kann folglich garantiert werden, dass der Bereich, in den durch die erste Lichtreflexionsschicht reflektiertes Licht kondensiert wird, im Strominjektionsbereich enthalten ist und dass die Laseroszillation zuverlässig erreicht werden kann.
  • Zwölfte Ausführungsform
  • Eine zwölfte Ausführungsform ist eine Modifikation der siebten bis elften Ausführungsform und bezieht sich auf das Lichtemissionselement mit der zweiten Konfiguration, insbesondere das Lichtemissionselement mit der zweiten A-Konfiguration. Eine schematische teilweise Stirnansicht des Lichtemissionselements der zwölften Ausführungsform ist in 26 gezeigt.
  • Um den Flusspfad (Strominjektionsbereich) eines Stroms, der zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode fließt, zu steuern, wird unterdessen ein Strom-Nicht-Injektions-Bereich so ausgebildet, dass er den Strominjektionsbereich umgibt. In einem Oberflächenemissionslaserelement auf GaAs-Basis (Oberflächenemissionslaserelement, das durch einen Verbundhalbleiter auf GaAs-Basis gebildet ist) kann ein Strom-Nicht-Injektions-Bereich, der einen Strominjektionsbereich umgibt, in einer solchen Weise ausgebildet werden, dass eine Lichtemissionsschicht von einer Außenseite entlang einer XY-Ebene oxidiert wird. Der Brechungsindex des Bereichs (Strom-Nicht-Injektions-Bereichs) einer oxidierten Lichtemissionsschicht ist niedriger als jener des nicht oxidierten Bereichs (Strominjektionsbereichs). Folglich wird die Lichtpfadlänge (durch das Produkt eines Brechungsindex und eines physikalischen Abstandes ausgedrückt) eines Resonators im Strom-Nicht-Injektions-Bereich kürzer als im Strominjektionsbereich. Dies erzeugt eine Art von „Linseneffekt“ und führt eine Operation herbei, bei der Laserlicht am zentralen Teil des Oberflächenemissionslaserelements eingeschränkt wird. Da Licht im Allgemeinen gewöhnlich sich aufgrund eines Beugungseffekts verbreitet, wird das Laserlicht, das im Resonator hin und her läuft, allmählich gestreut und geht in Richtung der Außenseite des Resonators verloren (Beugungsverlust), was einen nachteiligen Effekt wie z. B. eine Erhöhung des Schwellenstroms verursacht. Da jedoch der Linseneffekt den Beugungsverlust kompensiert, kann die Erhöhung des Schwellenstroms oder dergleichen unterdrückt werden.
  • Andererseits ist es in einem Lichtemissionselement, das durch einen Verbundhalbleiter auf GaN-Basis gebildet ist, aufgrund der Eigenschaften seines Materials schwierig, eine Lichtemissionsschicht von einer Außenseite (von einer seitlichen Richtung) entlang einer XY-Ebene zu oxidieren. Wie in der siebten bis elften Ausführungsform beschrieben, wird daher eine Isolationsschicht 34 mit einem Öffnungsteil, die aus SiO2 besteht, auf einer zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet, eine zweite Elektrode 32, die aus einem transparenten leitfähigen Material besteht, wird über der Isolationsschicht 34 von der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet, die am unteren Teil des Öffnungsteils 34A freiliegt, und eine zweite Lichtreflexionsschicht 42 mit der laminierten Struktur eines Isolationsmaterials wird auf der zweiten Elektrode 32 ausgebildet. Durch die Ausbildung der vorstehend beschriebenen Isolationsschicht 34 wird ein Strom-Nicht-Injektions-Bereich 61B ausgebildet. Dann wird der Abschnitt der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22, der innerhalb des Öffnungsteils 34A angeordnet ist, der auf der Isolationsschicht 34 vorgesehen ist, zu einem Strominjektionsbereich 61A.
  • Wenn die Isolationsschicht 34 auf der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet ist, ist eine Resonatorlänge in dem Bereich (dem Strom-Nicht-Injektions-Bereich 61B), in dem die Isolationsschicht 34 ausgebildet ist, um einen Betrag länger, der der optischen Filmdicke der Isolationsschicht 34 entspricht, als eine Resonatorlänge in dem Bereich (dem Strominjektionsbereich 61A), in dem die Isolationsschicht 34 nicht ausgebildet ist. Daher tritt eine Operation auf, in der Laserlicht, das in einem Resonator hin und her läuft, der durch zwei Lichtreflexionsschichten 41 und 42 eines Oberflächenemissionslaserelements (Lichtemissionselements) ausgebildet ist, in Richtung der Außenseite des Resonators diffundiert/gestreut wird und verloren geht. Eine solche Operation wird der Bequemlichkeit halber „umgekehrter Linseneffekt“ genannt. Folglich tritt ein Oszillationsmodenverlust im Laserlicht auf und es besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass ein Schwellenstrom zunimmt oder sich eine Steigungseffizienz verschlechtert. Hier stellt der „Oszillationsmodenverlust“ einen physikalischen Betrag dar, in dem die optische Feldintensität in einer Grundmode und einer Mode höherer Ordnung im Oszillationslaserlicht zunimmt oder abnimmt, und ein unterschiedlicher Modenverlust ist für jede Mode definiert. Es ist zu beachten, dass die „optische Feldintensität“ eine optische Feldintensität unter Verwendung eines Abstandes L von einer Z-Achse in einer XY-Ebene als Funktion darstellt. Im Allgemeinen nimmt die optische Feldintensität mit einer Zunahme des Abstandes L in der Grundmode monoton ab, nimmt jedoch schließlich mit der Zunahme des Abstandes L ab, während sie in der Mode höherer Ordnung einmal oder mehrere Male wiederholt zunimmt oder abnimmt (siehe konzeptionelles Diagramm von (A) von 28). Es ist zu beachten, dass in 28 durchgezogene Linien die Verteilung der optischen Feldintensität in der Grundmode zeigen und gestrichelte Linien die Verteilung der optischen Feldintensität in der Mode höherer Ordnung zeigen. Obwohl die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die Filmdickenmodulationsschicht 80 der Bequemlichkeit halber in 28 in einem flachen Zustand gezeigt sind, weisen sie ferner tatsächlich einen konkaven Spiegelteil auf.
  • Das Lichtemissionselement der zwölften Ausführungsform oder die Lichtemissionselemente der dreizehnten bis sechzehnten Ausführungsform, die später beschrieben werden, umfassen Folgendes:
    1. (A) eine laminierte Struktur 20 mit einem Verbundhalbleiter auf GaN-Basis, in dem eine erste Verbundhalbleiterschicht 21 mit einer ersten Oberfläche 21a und einer zweiten Oberfläche 21b, die der ersten Oberfläche 21a gegenüberliegt, eine Lichtemissionsschicht (aktive Schicht) 23, die der zweiten Oberfläche 21b der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 gegenüberliegt, und eine zweite Verbundhalbleiterschicht 22 mit einer ersten Oberfläche 22a, die der Lichtemissionsschicht 23 gegenüberliegt, und einer zweiten Oberfläche 22b, die der ersten Oberfläche 22a gegenüberliegt, aneinander laminiert sind;
    2. (B) einen Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 54, der auf der zweiten Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 vorgesehen ist und einen Modenverlustbeeinflussungsbereich 55 bildet, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst;
    3. (C) eine zweite Elektrode 32, die über dem Modenverlustbeeinflussungsabschnitt 54 von oberhalb der zweiten Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet ist;
    4. (D) eine zweite Lichtreflexionsschicht 42, die auf der zweiten Elektrode 32 ausgebildet ist;
    5. (E) eine erste Lichtreflexionsschicht 41 und eine Filmdickenmodulationsschicht 80, die auf der Seite der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 vorgesehen sind; und
    6. (F) eine erste Elektrode 31, die mit der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 elektrisch verbunden ist.
  • Ferner weist die laminierte Struktur 20 einen Strominjektionsbereich 51, einen Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52, der den Strominjektionsbereich 51 umgibt, und einen Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53, der den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 umgibt, auf und ein orthogonales Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs 55 und ein orthogonales Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs 53 überlappen einander. Das heißt, der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 ist unter dem Modenverlustbeeinflussungsbereich 55 angeordnet. Es ist zu beachten, dass das orthogonale Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs 55 und das orthogonale Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs 53 in einem Bereich nicht einander überlappen können, der vom Strominjektionsbereich 51 im Wesentlichen entfernt ist, in den ein Strom injiziert wird. Hier weist die laminierte Struktur 20 die Strom-Nicht-Injektions-Bereiche 52 und 53 auf, in die kein Strom injiziert wird. In dem in der Figur gezeigten Beispiel sind die Strom-Nicht-Injektions-Bereiche 52 und 53 über einem Teil der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 von der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 in einer Dickenrichtung ausgebildet. Die Strom-Nicht-Injektions-Bereiche 52 und 53 können jedoch in einem Bereich auf der Seite der zweiten Elektrode der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet sein, können über der ganzen zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet sein oder können über der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 und der Lichtemissionsschicht 23 in der Dickenrichtung ausgebildet sein.
  • Der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 54 besteht aus einem dielektrischen Material wie z. B. SiO2 und ist zwischen der zweiten Elektrode 32 und der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 im Lichtemissionselement der zwölften Ausführungsform oder in den Lichtemissionselementen der dreizehnten bis sechzehnten Ausführungsform, die später beschrieben werden, ausgebildet. Der Wert der optischen Filmdicke des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 54 kann ein anderer Wert als ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 einer Wellenlänge λ0 von Licht, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird, sein. Alternativ kann der Wert der optischen Filmdicke t0 des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 54 ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 der Wellenlänge λ0 von Licht, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird, sein. Das heißt, die optische Filmdicke t0 des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 54 kann die Dicke sein, mit der Licht, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird, nicht einer Phasenverschiebung unterzogen wird und eine stehende Welle nicht gebrochen wird. Der Wert der optischen Filmdicke t0 ist jedoch nicht notwendigerweise streng ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4, sondern kann nur ( λ 0 / 4 n 0 ) × m − ( λ 0 / 8 n 0 ) ≤ t 0 ≤ ( λ 0 / 4 n 0 ) × 2 m + ( λ 0 / 8 n 0 ) ( E ) erf u ¨ llen .
    Figure DE112017006413T5_0039
    (E) erfüllen.
  • Insbesondere liegt die optische Filmdicke t0 des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 54 vorzugsweise im Bereich von etwa 25 bis 250, wenn der Wert von 1/4 der Wellenlänge von Licht, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird, als „100“ angenommen wird. Durch die Verwendung dieser Konfigurationen kann ferner die Phasendifferenz zwischen Laserlicht, das durch den Modenverlustbeeinflussungsabschnitt 54 hindurchtritt, und Laserlicht, das durch den Strominjektionsbereich 51 hindurchtritt, geändert werden (die Phasendifferenz kann gesteuert werden), die Steuerung des Oszillationsmodenverlusts kann mit einem höheren Freiheitsgrad durchgeführt werden und der Freiheitsgrad beim Entwerfen des Lichtemissionselements kann weiter verbessert werden.
  • In der zwölften Ausführungsform weist die Grenze zwischen dem Strominjektionsbereich 51 und dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 eine kreisförmige Form auf (Durchmesser: 8 µm) und die Grenze zwischen dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 und dem Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 weist eine kreisförmige Form auf (Durchmesser: 12 µm). Das heißt 0,001 ≤ S 1 / ( S 1 + S 2 ) ≤ 0,7
    Figure DE112017006413T5_0040
    ist erfüllt, wenn die Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strominjektionsbereichs 51 S1 ist und die Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs 52 S2 ist.
  • Insbesondere ist S 1 / ( S 1 + S 2 ) = 8 2 / 12 2 = 0,44
    Figure DE112017006413T5_0041
    erfüllt.
  • Im Lichtemissionselement der zwölften Ausführungsform oder in den Lichtemissionselementen der dreizehnten, vierzehnten und sechzehnten Ausführungsform, die später beschrieben werden, ist L 0 > L 2
    Figure DE112017006413T5_0042
    erfüllt, wenn ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht 23 zur zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 im Strominjektionsbereich 51 L2 ist und ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht 23 zur oberen Oberfläche (der Oberfläche, die der zweiten Elektrode 32 gegenüberliegt) des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 54 im Modenverlustbeeinflussungsbereich 55 Lo ist. Insbesondere ist L 0 / L 2 = 1,5
    Figure DE112017006413T5_0043
    erfüllt. Dann wird erzeugtes Laserlicht mit einer Mode höherer Ordnung durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich 55 gestreut und geht in Richtung der Außenseite einer Resonatorstruktur verloren, die durch die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die zweite Lichtreflexionsschicht 42 gebildet ist, wodurch der Oszillationsmodenverlust erhöht wird. Das heißt, die erzeugte optische Feldintensität einer Grundmode und einer Mode höherer Ordnung nimmt im Verhältnis zu einem Abstand von der Z-Achse in einem orthogonalen Projektionsbild im Modenverlustbeeinflussungsbereich 55 aufgrund der Existenz des Modenverlustbeeinflussungsbereichs 55 ab, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst (siehe konzeptionelles Diagramm von (B) in 28). Da jedoch die Abnahme der optischen Feldintensität der Mode höherer Ordnung größer ist als die Abnahme der optischen Feldintensität der Grundmode, kann die Grundmode weiter stabilisiert werden, ein Schwellenstrom kann verringert werden und die relative optische Feldintensität der Grundmode kann erhöht werden. Da der untere Teil der optischen Feldintensität der Mode höherer Ordnung an einer Stelle angeordnet ist, die vom Strominjektionsbereich im Vergleich zum herkömmlichen Lichtemissionselement weiter entfernt ist (siehe (A) von 28), kann ferner der Einfluss eines umgekehrten Linseneffekts verringert werden. Es ist zu beachten, dass eine gemischte Oszillationsmode verursacht wird, wenn der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt 54, der aus SiO2 besteht, nicht vorgesehen ist.
  • Die erste Verbundhalbleiterschicht 21 umfasst eine n-GaN-Schicht, die Lichtemissionsschicht 23 umfasst eine Fünffachmehrquantentopfstruktur, in der eine In0,04Ga0,96N-Schicht (Sperrschicht) und eine In0,16Ga0,84N-Schicht (Topfschicht) aneinander laminiert sind, und die zweite Verbundhalbleiterschicht 22 umfasst eine p-GaN-Schicht. Ferner besteht die erste Elektrode 31 aus Ti/Pt/Au und die zweite Elektrode 32 besteht aus einem transparenten leitfähigen Material, insbesondere ITO. Der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt 54 weist einen kreisförmigen Öffnungsteil 54A auf und die zweite Verbundhalbleiterschicht 22 liegt am unteren Teil des Öffnungsteils 54A frei. Am Kantenteil der ersten Elektrode 31 ist eine Kontaktstellenelektrode (nicht gezeigt), die beispielsweise aus Ti/Pt/Au oder V/Pt/Au besteht, zum elektrischen Verbinden mit einer äußeren Elektrode oder Schaltung ausgebildet oder verbunden. Am Kantenteil der zweiten Elektrode 32 ist eine Kontaktstellenelektrode 33, die beispielsweise aus Ti/Pd/Au oder Ti/Ni/Au besteht, zum elektrischen Verbinden mit einer äußeren Elektrode oder Schaltung ausgebildet oder verbunden. Die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die zweite Lichtreflexionsschicht 42 umfassen die laminierte Struktur (die Gesamtzahl von laminierten dielektrischen Filmen: 20 Schichten) einer SiN-Schicht und einer SiO2-Schicht.
  • Im Lichtemissionselement der zwölften Ausführungsform werden der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 durch Ionenimplantation in die laminierte Struktur 20 ausgebildet. Bor wird beispielsweise als Ionentyp ausgewählt, aber der Ionentyp ist nicht auf Bor begrenzt.
  • Nachstehend wird eine Beschreibung des Umrisses eines Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der zwölften Ausführungsform gegeben.
  • [Schritt 1200]
  • Bei der Herstellung des Lichtemissionselements der zwölften Ausführungsform wird derselbe Schritt wie [Schritt 700] der siebten Ausführungsform durchgeführt.
  • [Schritt 1210]
  • Als nächstes werden ein Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 und ein Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 in einer laminierten Struktur 20 auf der Basis eines Ionenimplantationsverfahrens unter Verwendung eines Borions ausgebildet.
  • [Schritt 1220]
  • Anschließend wird im gleichen Schritt wie [Schritt 710] der siebten Ausführungsform ein Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 54 mit einem Öffnungsteil 54A, der aus SiO2 besteht, auf einer zweiten Oberfläche 22b einer zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 auf der Basis eines bekannten Verfahrens ausgebildet (siehe 27A).
  • [Schritt 1230]
  • Anschließend kann das Lichtemissionselement der zwölften Ausführungsform in denselben Schritten wie [Schritt 720] bis [Schritt 760] der siebten Ausführungsform erhalten werden. Es ist zu beachten, dass eine Struktur, die in der Mitte eines Schritts erhalten wird, der derselbe wie [Schritt 720] ist, in 27B gezeigt ist.
  • Im Lichtemissionselement der zwölften Ausführungsform weist die laminierte Struktur den Strominjektionsbereich, den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich, der den Strominjektionsbereich umgibt, und den Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich, der den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich umgibt, auf und ein orthogonales Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs und ein orthogonales Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs überlappen einander. Das heißt, der Strominjektionsbereich und der Modenverlustbeeinflussungsbereich sind durch den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich unterteilt (getrennt).
  • Wie im konzeptionellen Diagramm von (B) von 28 gezeigt, ist es daher möglich, eine Zunahme und Abnahme (insbesondere eine Zunahme in der zwölften Ausführungsform) im Oszillationsmodenverlust in einen gewünschten Zustand zu bringen. Durch geeignetes Bestimmen der Positionsbeziehung zwischen dem Strominjektionsbereich und dem Modenverlustbeeinflussungsbereich, der Dicke des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts, der den Modenverlustbeeinflussungsbereich bildet, oder dergleichen ist es alternativ möglich, eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts in einen gewünschten Zustand zu bringen. Folglich können Probleme in herkömmlichen Lichtemissionselementen, wie beispielsweise eine Zunahme des Schwellenstroms und die Verschlechterung der Steigungseffizienz, gelöst werden. Ein Schwellenstrom kann beispielsweise durch Verringern des Oszillationsmodenverlusts in einer Grundmode verringert werden. Da ein Bereich, in dem der Oszillationsmodenverlust gegeben ist, und ein Bereich, in den ein Strom injiziert wird, um zur Lichtemission beizutragen, separat gesteuert werden können, das heißt da die Steuerung des Oszillationsmodenverlusts und die Steuerung des Lichtemissionszustandes des Lichtemissionselements separat durchgeführt werden können, können ferner der Freiheitsgrad bei der Steuerung und der Freiheitsgrad beim Entwerfen des Lichtemissionselements verbessert werden. Insbesondere kann der Betrag des Oszillationsmodenverlusts, der durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich gegeben ist, in Bezug auf die Grundmode und die Mode höherer Ordnung durch Anordnen des Strominjektionsbereichs, des Strom-Nicht-Injektions-Bereichs und des Modenverlustbeeinflussungsbereichs in der vorstehend vorgeschriebenen Beziehung gesteuert werden. Die Grundmode kann weiter stabilisiert werden, indem der Oszillationsmodenverlust, der der Mode höherer Ordnung gegeben wird, relativ größer gemacht wird als der Oszillationsmodenverlust, der der Grundmode gegeben wird. Da das Lichtemissionselement der zwölften Ausführungsform einen konkaven Spiegelteil 43 aufweist, kann ferner das Auftreten eines Beugungsverlusts weiter zuverlässig unterdrückt werden.
  • Dreizehnte Ausführungsform
  • Eine dreizehnte Ausführungsform ist eine Modifikation der zwölften Ausführungsform und bezieht sich auf das Lichtemissionselement mit der zweiten B-Konfiguration. Wie in der schematischen teilweisen Querschnittsansicht von 29 gezeigt, werden ein Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 und ein Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 durch Abstrahlung von Plasma auf die zweite Oberfläche einer zweiten Verbundhalbleiterschicht 22, Veraschen der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 oder reaktives Ionenätzen (RIE) der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 im Lichtemissionselement der dreizehnten Ausführungsform ausgebildet. Da der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 den Plasmapartikeln (insbesondere Argon, Sauerstoff, Stickstoff oder dergleichen) so ausgesetzt werden, wird die Leitfähigkeit der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 verschlechtert, wodurch der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 sehr widerstandsbehaftet werden. Das heißt, der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 werden ausgebildet, indem veranlasst wird, dass die zweite Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 den Plasmapartikeln ausgesetzt wird. Es ist zu beachten, dass die Darstellung einer ersten Lichtreflexionsschicht 41 und einer Filmdickenmodulationsschicht 80 in 29, 30, 31 und 32 weggelassen ist.
  • In der dreizehnten Ausführungsform weist ebenso die Grenze zwischen einem Strominjektionsbereich 51 und dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 eine kreisförmige Form (Durchmesser: 10 µm) auf und die Grenze zwischen dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 und dem Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 weist eine kreisförmige Form auf (Durchmesser: 15 µm). Das heißt 0,001 ≤ S 1 / ( S 1 + S 2 ) ≤ 0,7
    Figure DE112017006413T5_0044
    ist erfüllt, wenn die Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strominjektionsbereichs 51 S1 ist und die Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs 52 S2 ist.
  • Insbesondere ist S 1 / ( S 1 + S 2 ) = 10 2 / 15 2 = 0,44
    Figure DE112017006413T5_0045
    erfüllt.
  • In der dreizehnnten Ausführungsform können der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 nur in einer laminierten Struktur 20 auf der Basis von Abstrahlung von Plasma auf die zweite Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22, Veraschen der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 oder reaktives Ionenätzen der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 anstelle von [Schritt 1210] der zwölften Ausführung ausgebildet werden.
  • Da die Konfiguration und Struktur des Lichtemissionselements der dreizehnten Ausführungsform dieselben wie jene des Lichtemissionselements der zwölften Ausführungsform mit Ausnahme des obigen Punkts sind, wird auf ihre detaillierten Beschreibungen verzichtet.
  • Im Lichtemissionselement der dreizehnten Ausführungsform oder im Lichtemissionselement einer vierzehnten Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird, kann der Betrag des Oszillationsmodenverlusts, der durch einen Modenverlustbeeinflussungsbereich gegeben ist, in Bezug auf eine Grundmode und eine Mode höherer Ordnung durch Anordnen des Strominjektionsbereichs, des Strom-Nicht-Injektions-Bereichs und des Modenverlustbeeinflussungsbereichs in der vorstehend vorgeschriebenen Beziehung gesteuert werden. Die Grundmode kann ferner stabilisiert werden, indem der Oszillationsmodenverlust, der der Mode höherer Ordnung gegeben ist, relativ größer gemacht wird als der Oszillationsmodenverlust, der der Grundmode gegeben ist.
  • Vierzehnte Ausführungsform
  • Eine vierzehnte Ausführungsform ist eine Modifikation der zwölften und dreizehnten Ausführungsform und bezieht sich auf das Lichtemissionselement mit der zweiten C-Konfiguration. Wie in der schematischen teilweisen Querschnittsansicht von 30 gezeigt, weist eine zweite Lichtreflexionsschicht 42 einen Bereich, der Licht von einer ersten Lichtreflexionsschicht 41 in Richtung der Außenseite einer Resonatorstruktur reflektiert oder streut, die durch die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die zweite Lichtreflexionsschicht 42 gebildet ist (das heißt in Richtung eines Modenverlustbeeinflussungsbereichs 55), im Lichtemissionselement der vierzehnten Ausführungsform auf. Insbesondere weist der Abschnitt der zweiten Lichtreflexionsschicht 42, der über der Seitenwand (der Seitenwand eines Öffnungsteils 54B) eines Modenverlustbeeinflussungsabschnitts (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 54 angeordnet ist, einen nach vorn verjüngten geneigten Teil 42A auf oder weist einen Bereich auf, der in einer konvexen Form in Richtung der ersten Lichtreflexionsschicht 41 gekrümmt ist.
  • In der vierzehnten Ausführungsform weist die Grenze zwischen einem Strominjektionsbereich 51 und einem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 eine kreisförmige Form auf (Durchmesser: 8 µm) und die Grenze zwischen dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 und einem Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 weist eine kreisförmige Form auf (Durchmesser: 10 µm bis 20 µm).
  • In der vierzehnten Ausführungsform kann der Öffnungsteil 54B mit einer nach vorn verjüngten Seitenwand nur ausgebildet werden, wenn der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 54 mit dem Öffnungsteil 54B, der aus SiO2 besteht, im gleichen Schritt wie [Schritt 1220] der zwölften Ausführungsform ausgebildet wird. Insbesondere wird eine Resistschicht auf der Modenverlustbeeinflussungsschicht ausgebildet, die auf einer zweiten Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet ist, und eine Öffnung wird im Abschnitt der Resistschicht, in dem der Öffnungsteil 54B ausgebildet werden soll, auf der Basis einer Photolithographietechnologie vorgesehen. Die Seitenwand der Öffnung wird zu einer nach vorn verjüngten Form auf der Basis eines bekannten Verfahrens ausgebildet. Dann kann der Öffnungsteil 54B mit der nach vorn verjüngten Seitenwand im Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 54 durch Rückätzen ausgebildet werden. Außerdem kann der zweiten Lichtreflexionsschicht 42 ein nach vorn verjüngter geneigter Teil 42A gegeben werden, indem eine zweite Elektrode 32 und die zweite Lichtreflexionsschicht 42 auf dem Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 54 ausgebildet werden.
  • Da die Konfiguration und Struktur des Lichtemissionselements der vierzehnten Ausführungsform dieselben wie jene der Konfigurationen und Strukturen der Lichtemissionselemente der zwölften und dreizehnten Ausführungsform mit Ausnahme des obigen Punkts sind, wird auf ihre detaillierten Beschreibungen verzichtet.
  • Fünfzehnte Ausführungsform
  • Eine fünfzehnte Ausführungsform ist eine Modifikation der zwölften bis vierzehnten Ausführungsform und bezieht sich auf das Lichtemissionselement mit der zweiten D-Konfiguration. Da die schematische teilweise Querschnittsansicht des Lichtemissionselements der fünfzehnten Ausführungsform in 31 gezeigt ist und die schematische teilweise Querschnittsansicht, in der wesentliche Teile ausgeschnitten sind, in 32 gezeigt ist, ist ein konvexer Teil 22A auf der Seite einer zweiten Oberfläche 22b einer zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet. Wie in 31 und 32 gezeigt, ist ferner ein Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 54 über einem Bereich 22B einer zweiten Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet, der den konvexen Teil 22A umgibt. Der konvexe Teil 22A belegt einen Strominjektionsbereich 51, einen Strominjektionsbereich 51 und einen Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52. Der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 54 besteht beispielsweise aus einem dielektrischen Material wie z. B. SiO2 wie bei der zwölften Ausführungsform. Der Bereich 22B weist einen Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 auf. L 0 < L 2
    Figure DE112017006413T5_0046
    ist erfüllt, wenn ein optischer Abstand von einer Lichtemissionsschicht 23 zur zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 im Strominjektionsbereich 51 L2 ist und ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht 23 zur oberen Oberfläche (Oberfläche, die der zweiten Elektrode 32 gegenüberliegt) des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 54 in einem Modenverlustbeeinflussungsbereich 55 Lo ist. Insbesondere ist L 2 / L 0 = 1,5
    Figure DE112017006413T5_0047
    erfüllt. Folglich wird ein Linseneffekt im Lichtemissionselement erzeugt.
  • Im Lichtemissionselement der fünfzehnten Ausführungsform wird erzeugtes Laserlicht mit einer Mode höherer Ordnung in den Strominjektionsbereich 51 und den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich 55 eingeschränkt, wodurch der Oszillationsmodenverlust verringert wird. Das heißt, die erzeugte optische Feldintensität einer Grundmode und einer Mode höherer Ordnung nimmt in orthogonalen Projektionsbildern des Strominjektionsbereichs 51 und des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs 52 aufgrund der Existenz des Modenverlustbeeinflussungsbereichs 55 zu, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst.
  • In der fünfzehnten Ausführungsform weist die Grenze zwischen dem Strominjektionsbereich 51 und dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 eine kreisförmige Form auf (Durchmesser: 8 µm) und die Grenze zwischen dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 52 und dem Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 53 weist eine kreisförmige Form auf (Durchmesser: 30 µm).
  • In der fünfzehnten Ausführungsform kann ein Teil der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 nur von der Seite der zweiten Oberfläche 22b zwischen [Schritt 1210] und [Schritt 1220] der zwölften Ausführungsform entfernt werden, um den konvexen Teil 22A auszubilden.
  • Da die Konfiguration und Struktur des Lichtemissionselements der fünfzehnten Ausführungsform dieselben wie jene des Lichtemissionselements der zwölften Ausführungsform mit Ausnahme des obigen Punkts sind, wird auf ihre detaillierten Beschreibungen verzichtet. Im Lichtemissionselement der fünfzehnten Ausführungsform kann der Schwellenwert der Laseroszillation neben dem Unterdrücken des Oszillationsmodenverlusts, der durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich gegeben ist, in Bezug auf verschiedene Moden und Veranlassen, dass eine seitliche Mode einer Mehrmodenoszillation unterzogen wird, verringert werden. Wie im konzeptionellen Diagramm von (C) von 28 gezeigt, kann ferner die erzeugte optische Feldintensität einer Grundmode und einer Mode höherer Ordnung in orthogonalen Projektionsbildern des Strominjektionsbereichs und des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs aufgrund der Existenz des Modenverlustbeeinflussungsbereichs erhöht werden, der eine Zunahme und Abnahme (insbesondere eine Abnahme in der fünfzehnten Ausführungsform) des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst.
  • Sechzehnte Ausführungsform
  • Eine sechzehnte Ausführungsform ist eine Modifikation der zwölften bis fünfzehnten Ausführungsform. Das Lichtemissionselement der sechzehnten Ausführungsform oder das Lichtemissionselement der siebzehnten Ausführungsform, die später beschrieben wird, umfasst insbesondere ein Oberflächenemissionslaserelement (Lichtemissionselement) (Oberflächenemissionslaser mit vertikalem Hohlraum, VCSEL), das Laserlicht von der oberen Oberfläche einer ersten Verbundhalbleiterschicht 21 über eine Filmdickenmodulationsschicht 80 und eine erste Lichtreflexionsschicht 41 emittiert.
  • Im Lichtemissionselement der sechzehnten Ausführungsform wird eine zweite Lichtreflexionsschicht 42 an einem Stützsubstrat 49, das durch ein Siliziumhalbleitersubstrat gebildet ist, über eine Verbindungsschicht 48, die aus einer Goldschicht (Au-Schicht) oder einer Lötmittelschicht besteht, die Zinn (Sn) enthält, auf der Basis eines Lötmittelverbindungsverfahrens befestigt, wie in der schematischen Querschnittsansicht von 33 gezeigt. Bei der Herstellung des Lichtemissionselements der sechzehnten Ausführungsform können dieselben Schritte wie [Schritt 1200] bis [Schritt 1230] der zwölften Ausführungsform nur beispielsweise mit Ausnahme der Entfernung des Stützsubstrats 49 durchgeführt werden, das heißt ohne Entfernen des Stützsubstrats 49.
  • Im Lichtemissionselement der sechzehnten Ausführungsform kann ebenso der Betrag des Oszillationsmodenverlusts, der durch einen Modenverlustbeeinflussungsbereich gegeben ist, in Bezug auf eine Grundmode und eine Mode höherer Ordnung durch Anordnen eines Strominjektionsbereichs, eines Strom-Nicht-Injektions-Bereichs und des Modenverlustbeeinflussungsbereichs in der vorstehend vorgeschriebenen Beziehung gesteuert werden. Die Grundmode kann weiter stabilisiert werden, indem der Oszillationsmodenverlust, der der Mode höherer Ordnung gegeben ist, relativ größer gemacht wird als der Oszillationsmodenverlust, der der Grundmode gegeben ist.
  • Im vorstehend beschriebenen und in 33 gezeigten Beispiel des Lichtemissionselements ist der Kantenteil der ersten Elektrode 31 von der ersten Lichtreflexionsschicht 41 getrennt. Das heißt, die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die erste Elektrode 31 sind voneinander getrennt. Das heißt, die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die erste Elektrode 31 sind so angeordnet, dass ein Versatz dazwischen angeordnet ist. Der getrennte Abstand zwischen der ersten Lichtreflexionsschicht 41 und der ersten Elektrode 31 liegt innerhalb 1 mm, insbesondere 0,05 mm im Durchschnitt. Ohne auf eine solche Konfiguration begrenzt zu sein, kann jedoch das Ende der ersten Elektrode 31 mit der ersten Lichtreflexionsschicht 41 in Kontakt stehen oder kann über dem Kantenteil der ersten Lichtreflexionsschicht 41 ausgebildet sein.
  • Nach denselben Schritten wie [Schritt 1200] bis [Schritt 1230] der zwölften Ausführungsform kann ferner beispielsweise ein Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 entfernt werden, um eine erste Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 freizulegen, und dann können eine Filmdickenmodulationsschicht 80, die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die erste Elektrode 31 auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet werden. Bei der Ausbildung der Filmdickenmodulationsschicht 80 und der ersten Lichtreflexionsschicht 41 auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 kann ferner die erste Verbundhalbleiterschicht 21 geätzt werden, um einen konkaven Teil auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 auszubilden, so dass die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 im konkaven Teil ausgebildet werden. In diesem Fall kann ferner das Lichtemissionselement mit der zweiten C-Konfiguration erhalten werden, indem veranlasst wird, dass die Seitenwand des konkaven Teils zu einer nach vorn verjüngten Form ausgebildet wird. Das heißt, die erste Lichtreflexionsschicht 41 weist einen Bereich (geneigten Teil) auf, der Licht von der zweiten Lichtreflexionsschicht 42 in Richtung der Außenseite einer Resonatorstruktur, die durch die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die zweite Lichtreflexionsschicht 42 gebildet ist, reflektiert oder streut.
  • Siebzehnte Ausführungsform
  • Eine siebzehnte Ausführungsform ist eine Modifikation der siebten bis elften Ausführungsform, bezieht sich jedoch auf das Lichtemissionselement mit der dritten Konfiguration, insbesondere das Lichtemissionselement mit der dritten A-Konfiguration. Das Lichtemissionselement der siebzehnten Ausführungsform umfasst spezieller ein Oberflächenemissionslaserelement (Lichtemissionselement) (Oberflächenemissionslaser mit vertikalem Hohlraum, VCSEL), das Laserlicht von der oberen Oberfläche einer ersten Verbundhalbleiterschicht 21 über eine Filmdickenmodulationsschicht 80 und eine erste Lichtreflexionsschicht 41 emittiert.
  • Das Lichtemissionselement der siebzehnten Ausführungsform, das in der schematischen teilweisen Stirnansicht von 34 gezeigt ist, umfasst:
    1. (a) eine laminierte Struktur 20, in der eine erste Verbundhalbleiterschicht 21 mit einem Verbundhalbleiter auf GaN-Basis und mit einer ersten Oberfläche 21a und einer zweiten Oberfläche 21b, die der ersten Oberfläche 21a gegenüberliegt, eine Lichtemissionsschicht (aktive Schicht) 23 mit einem Verbundhalbleiter auf GaN-Basis, die mit der zweiten Oberfläche 21b der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 in Kontakt steht, und eine zweite Verbundhalbleiterschicht 22 mit einem Verbundhalbleiter auf GaN-Basis mit einer ersten Oberfläche 22a und einer zweiten Oberfläche 22b, die der ersten Oberfläche 22a gegenüberliegt, und veranlasst, dass die erste Oberfläche 22a mit der Lichtemissionsschicht 23 in Kontakt steht, aneinander laminiert sind;
    2. (b) eine zweite Elektrode 32, die auf der zweiten Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet ist;
    3. (c) eine zweite Lichtreflexionsschicht 42, die auf der zweiten Elektrode 32 ausgebildet ist;
    4. (d) einen Modenverlustbeeinflussungsabschnitt 64, der auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 vorgesehen ist und einen Modenverlustbeeinflussungsbereich 65 bildet, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst;
    5. (e) eine Filmdickenmodulationsschicht 80 und eine erste Lichtreflexionsschicht 41, die über dem Modenverlustbeeinflussungsabschnitt 64 von oberhalb der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet ist; und
    6. (f) eine erste Elektrode 31, die mit der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 elektrisch verbunden ist.
  • Es ist zu beachten, dass die erste Elektrode 31 auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 im Lichtemissionselement der siebzehnten Ausführungsform ausgebildet ist.
  • Ferner weist die laminierte Struktur 20 einen Strominjektionsbereich 61, einen Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62, der den Strominjektionsbereich 61 umgibt, und einen Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 63, der den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62 umgibt, auf, und ein orthogonales Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs 65 und ein orthogonales Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs 63 überlappen einander. Hier weist die laminierte Struktur 20 die Strom-Nicht-Injektions-Bereiche 62 und 63 auf. In dem in der Figur gezeigten Beispiel sind die Strom-Nicht-Injektions-Bereiche 62 und 63 über einem Teil der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 von der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 in einer Dickenrichtung ausgebildet. Die Strom-Nicht-Injektions-Bereiche 62 und 63 können jedoch in einem Bereich auf der Seite der zweiten Elektrode der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet sein, können über der ganzen zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 ausgebildet sein oder können über der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 und der Lichtemissionsschicht 23 in der Dickenrichtung ausgebildet sein.
  • Die Konfigurationen der laminierten Struktur 20, der Kontaktstellenelektrode 33, der Filmdickenmodulationsschicht 80, der ersten Lichtreflexionsschicht 41 und der zweiten Lichtreflexionsschicht 42 können dieselben wie jene der zwölften Ausführungsform sein und die Konfigurationen einer Verbindungsschicht 48 und eines Stützsubstrats 49 können dieselben wie jene der sechzehnten Ausführungsform sein. Der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt 64 weist einen kreisförmigen Öffnungsteil 64A auf und die erste Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 liegt am unteren Teil des Öffnungsteils 64A frei.
  • Der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 64 besteht aus einem dielektrischen Material wie z. B. SiO2 und ist auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet. Der Wert einer optischen Filmdicke t0 des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 64 kann ein anderer Wert als ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 einer Wellenlänge λ0 von Licht, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird, sein. Alternativ kann der Wert der optischen Filmdicke t0 des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 64 auch ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 der Wellenlänge λ0 von Licht, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird, sein. Das heißt, die optische Filmdicke t0 des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 64 kann eine Dicke sein, mit der Licht, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird, nicht einer Phasenverschiebung unterzogen wird und eine stehende Welle nicht gebrochen wird. Der Wert der optischen Filmdicke t0 ist jedoch nicht notwendigerweise streng ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4, sondern kann nur ( λ 0 / 4 n 0 ) × m − ( λ 0 / 8 n 0 ) ≤ t 0 ≤ ( λ 0 / 4 n 0 ) × 2 m + ( λ 0 / 8 n 0 )
    Figure DE112017006413T5_0048
    erfüllen.
  • Insbesondere liegt der Wert der optischen Filmdicke t0 des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 64 vorzugsweise im Bereich von etwa 25 bis 250, wenn der Wert von 1/4 der Wellenlänge λ0 von Licht, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird, als „100“ angenommen wird. Durch die Verwendung dieser Konfigurationen kann ferner die Phasendifferenz zwischen Laserlicht, das durch den Modenverlustbeeinflussungsabschnitt 64 hindurchtritt, und Laserlicht, das durch den Strominjektionsbereich 61 hindurchtritt, geändert werden (die Phasendifferenz kann gesteuert werden), die Steuerung des Oszillationsmodenverlusts kann mit einem höheren Freiheitsgrad durchgeführt werden und der Freiheitsgrad beim Entwerfen des Lichtemissionselements kann weiter verbessert werden.
  • In der siebzehnten Ausführungsform weist die Grenze zwischen dem Strominjektionsbereich 61 und dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62 eine kreisförmige Form auf (Durchmesser: 8 µm) und die Grenze zwischen dem Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62 und dem Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 63 weist eine kreisförmige Form auf (Durchmesser: 15 µm). Das heißt 0,001 ≤ S 1 ' / ( S 1 ' + S 2 ' ) ≤ 0 ,7
    Figure DE112017006413T5_0049
    ist erfüllt, wenn die Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strominjektionsbereichs 61 S1' ist und die Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs 62 S2' ist.
  • Insbesondere ist S 1 ' / ( S 1 ' + S 2 ' ) = 8 2 / 15 2 = 0,28
    Figure DE112017006413T5_0050
    erfüllt.
  • Im Lichtemissionselement der siebten Ausführungsform ist L 0 ' > L 1 '
    Figure DE112017006413T5_0051
    erfüllt, wenn ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht 23 zur ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 im Strominjektionsbereich 61 L1 , ist und ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht 23 zur oberen Oberfläche (der Oberfläche, die der ersten Elektrode 31 gegenüberliegt) des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 64 im Modenverlustbeeinflussungsbereich 65 L0' ist. Insbesondere ist L 0 ' / L 1 ' = 1,01
    Figure DE112017006413T5_0052
    erfüllt. Dann wird erzeugtes Laserlicht mit einer Mode höherer Ordnung durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich 65 in Richtung der Außenseite einer Resonatorstruktur, die durch die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die zweite Lichtreflexionsschicht 42 gebildet ist, gestreut und geht verloren, wodurch der Oszillationsmodenverlust erhöht wird. Das heißt, die erzeugte optische Feldintensität einer Grundmode und einer Mode höherer Ordnung nimmt im Verhältnis zu einem Abstand von einer Z-Achse in einem orthogonalen Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs 65 aufgrund der Existenz des Modenverlustbeeinflussungsbereichs 65 ab, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst (siehe konzeptionelles Diagramm von (B) von 28). Da jedoch die Abnahme der optischen Feldintensität der Mode höherer Ordnung größer ist als die Abnahme der optischen Feldintensität der Grundmode, kann die Grundmode weiter stabilisiert werden, ein Schwellenstrom kann verringert werden und die relative optische Feldintensität der Grundmode kann erhöht werden.
  • Im Lichtemissionselement der siebzehnten Ausführungsform werden der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62 und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 63 durch Ionenimplantation in die laminierte Struktur 20 wie bei der zwölften Ausführungsform ausgebildet. Bor wird beispielsweise als Ionentyp ausgewählt, aber der Ionentyp ist nicht auf Bor begrenzt.
  • Nachstehend wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des Lichtemissionselements der siebzehnten Ausführungsform gegeben.
  • [Schritt 1700]
  • Zuerst kann eine laminierte Struktur 20 im gleichen Schritt wie [Schritt 1200] der zwölften Ausführungsform erhalten werden. Als nächstes können ein Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62 und ein Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 63 in der laminierten Struktur 20 im gleichen Schritt wie [Schritt 1210] der zwölften Ausführungsform ausgebildet werden.
  • [Schritt 1710]
  • Als nächstes wird auf einer zweiten Oberfläche 22b einer zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 eine zweite Elektrode 32 beispielsweise auf der Basis eines Abhebeverfahrens ausgebildet und eine Kontaktstellenelektrode 33 wird auch auf der Basis eines bekannten Verfahrens ausgebildet. Anschließend wird eine zweite Lichtreflexionsschicht 42 über der Kontaktstellenelektrode 33 von oberhalb der zweiten Elektrode 32 auf der Basis eines bekannten Verfahrens ausgebildet.
  • [Schritt 1720]
  • Anschließend wird die zweite Lichtreflexionsschicht 42 an einem Stützsubstrat 49 über eine Verbindungsschicht 48 befestigt.
  • [Schritt 1730]
  • Als nächstes wird ein Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 entfernt, um eine erste Oberfläche 21a einer ersten Verbundhalbleiterschicht 21 freizulegen. Insbesondere wird das Lichtemissionselementherstellungssubstrat 11 zuerst auf der Basis eines Maschinenpolierverfahrens verdünnt und ein Restteil des Lichtemissionselementherstellungssubstrats 11 wird als nächstes auf der Basis eines CMP-Verfahrens entfernt. Folglich wird die erste Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 freigelegt.
  • [Schritt 1740]
  • Anschließend wird ein Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 64 mit einem Öffnungsteil 64A, der aus SiO2 besteht, auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 auf der Basis eines bekannten Verfahrens ausgebildet.
  • [Schritt 1750]
  • Als nächstes werden auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21, die am unteren Teil des Öffnungsteils 64A des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts 64 freiliegt, ein Basisteil 45F und eine Filmdickenmodulationsschicht 80 und eine erste Lichtreflexionsschicht 41, die durch einen konkaven Spiegelteil 43 mit der Filmdickenmodulationsschicht 80 und einem Mehrschichtlichtreflexionsfilm 46 gebildet ist, ausgebildet und eine erste Elektrode 31 wird auch ausgebildet. Folglich kann das Lichtemissionselement der siebzehnten Ausführungsform mit einer in 34 gezeigten Konfiguration erhalten werden.
  • [Schritt 1760]
  • Anschließend wird das Lichtemissionselement durch sogenannte Elementabtrennung abgetrennt und die seitliche Oberfläche der freiliegenden Oberfläche der laminierten Struktur wird beispielsweise mit einem Isolationsfilm, der aus SiO2 besteht, beschichtet. Dann wird Verpackung oder Abdichtung durchgeführt, wodurch das Lichtemissionselement der siebzehnten Ausführungsform vollendet wird.
  • Im Lichtemissionselement der siebzehnten Ausführungsform weist ebenso die laminierte Struktur den Strominjektionsbereich, den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich, der den Strominjektionsbereich umgibt, und den Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich, der den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich umgibt, auf und ein orthogonales Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs und ein orthogonales Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs überlappen einander. Wie im konzeptionellen Diagramm von (B) von 28 gezeigt, ist es daher möglich, eine Zunahme und Abnahme (insbesondere eine Zunahme in der siebzehnten Ausführungsform) im Oszillationsmodenverlust in einen gewünschten Zustand zu bringen. Da die Steuerung des Oszillationsmodenverlusts und die Steuerung des Lichtemissionszustandes des Lichtemissionselements separat durchgeführt werden können, können ferner der Freiheitsgrad bei der Steuerung und der Freiheitsgrad im Entwurf des Lichtemissionselements erhöht werden. Insbesondere kann der Betrag des Oszillationsmodenverlusts, der durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich gegeben ist, in Bezug auf die Grundmode und die Mode höherer Ordnung durch Anordnen des Strominjektionsbereichs, des Strom-Nicht-Injektions-Bereichs und des Modenverlustbeeinflussungsbereichs in der vorstehend vorgeschriebenen Beziehung gesteuert werden. Die Grundmode kann weiter stabilisiert werden, indem der Oszillationsmodenverlust, der der Mode höherer Ordnung gegeben ist, relativ größer gemacht wird als der Oszillationsmodenverlust, der der Grundmode gegeben ist. Ferner kann der Einfluss eines umgekehrten Linseneffekts verringert werden. Da das Lichtemissionselement der siebzehnten Ausführungsform den konkaven Spiegelteil 43 aufweist, kann ferner das Auftreten eines Beugungsverlusts weiter zuverlässig unterdrückt werden.
  • In der siebzehnten Ausführungsform können ebenso der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62 und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 63 durch Abstrahlung von Plasma auf die zweite Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22, Veraschen der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 oder reaktives Ionenätzen (RIE) der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 wie bei der dreizehnten Ausführungsform (das Lichtemissionselement mit der dritten B-Konfiguration) ausgebildet werden. Da der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62 und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 63 den Plasmapartikeln so ausgesetzt werden, wird die Leitfähigkeit der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 verschlechtert, wodurch der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62 und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 63 stark widerstandsbehaftet werden. Das heißt, der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62 und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich 63 werden ausgebildet, indem veranlasst wird, dass die zweite Oberfläche 22b der zweiten Verbundhalbleiterschicht 22 den Plasmapartikeln ausgesetzt wird.
  • Wie bei der vierzehnten Ausführungsform kann ferner die zweite Lichtreflexionsschicht 42 einen Bereich aufweisen, der Licht von der ersten Lichtreflexionsschicht 41 in Richtung der Außenseite einer Resonatorstruktur reflektiert oder streut, die durch die erste Lichtreflexionsschicht 41 und die zweite Lichtreflexionsschicht 42 gebildet ist (das heißt in Richtung des Modenverlustbeeinflussungsbereichs 65) (das Lichtemissionselement mit der dritten C-Konfiguration). Alternativ wird wie bei der sechzehnten Ausführungsform bei der Ausbildung der Filmdickenmodulationsschicht 80 und der ersten Lichtreflexionsschicht 41 auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 die erste Verbundhalbleiterschicht 21 geätzt, um einen konkaven Teil auf der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 auszubilden, so dass die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 im konkaven Teil ausgebildet werden. Die Seitenwand des konkaven Teils kann jedoch zu einer nach vorn verjüngten Form ausgebildet werden.
  • Wie bei der fünfzehnten Ausführungsform kann ferner ein konvexer Teil auf der Seite der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet werden und der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 64 kann in dem Bereich der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet werden, der den konvexen Teil umgibt (das Lichtemissionselement mit der dritten D-Konfiguration). Der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht) 64 kann nur in dem Bereich der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet werden, der den konvexen Teil umgibt. Der konvexe Teil belegt den Strominjektionsbereich 61, den Strominjektionsbereich 61 und den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62. Folglich wird erzeugtes Laserlicht mit einer Mode höherer Ordnung in den Strominjektionsbereich 61 und den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62 durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich 65 eingeschränkt, wodurch der Oszillationsmodenverlust verringert wird. Das heißt, die erzeugte optische Feldintensität einer Grundmode und einer Mode höherer Ordnung nimmt in orthogonalen Projektionsbildern des Strominjektionsbereichs 61 und des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs 62 aufgrund der Existenz des Modenverlustbeeinflussungsbereichs 65 zu, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst. Im modifizierten Beispiel des so konfigurierten Lichtemissionselements der siebzehnten Ausführungsform kann ebenso der Schwellenwert der Laseroszillation neben dem Unterdrücken des Oszillationsmodenverlusts, der durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich 65 gegeben ist, in Bezug auf verschiedene Moden und Veranlassen, dass eine seitliche Mode einer Mehrmodenoszillation unterzogen wird, verringert werden. Wie im konzeptionellen Diagramm von (C) von 28 gezeigt, kann ferner die erzeugte optische Feldintensität einer Grundmode und einer Mode höherer Ordnung in orthogonalen Projektionsbildern des Strominjektionsbereichs und des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs aufgrund der Existenz des Modenverlustbeeinflussungsbereichs 65 erhöht werden, der eine Zunahme und Abnahme (insbesondere eine Abnahme im modifizierten Beispiel des Lichtemissionselements der siebzehnten Ausführungsform) des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst.
  • Gemäß den Umständen kann ein konvexer Teil (Mesastruktur) auf der Seite der ersten Oberfläche 21a der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet werden, um zu veranlassen, dass der Bereich der ersten Verbundhalbleiterschicht 21, der den konvexen Teil umgibt, als Modenverlustbeeinflussungsbereich (Modenverlustbeeinflussungsabschnitt) dient. Das heißt, in diesem Fall kann die Ausbildung der Modenverlustbeeinflussungsschicht weggelassen werden und der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt kann durch den Bereich der ersten Verbundhalbleiterschicht gebildet sein, der den konvexen Teil umgibt. Ferner können die Filmdickenmodulationsschicht 80 und die erste Lichtreflexionsschicht 41 nur auf der oberen Oberfläche des konvexen Teils ausgebildet sein. Der konvexe Teil belegt den Strominjektionsbereich 61, den Strominjektionsbereich 61 und den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62. Somit wird erzeugtes Laserlicht mit einer Mode höherer Ordnung in den Strominjektionsbereich 61 und den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich 62 durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich eingeschränkt, wodurch der Oszillationsmodenverlust verringert wird. Das heißt, die erzeugte optische Feldintensität einer Grundmode und einer Mode höherer Ordnung nimmt in orthogonalen Projektionsbildern des Strominjektionsbereichs 61 und des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs 62 aufgrund der Existenz des Modenverlustbeeinflussungsbereichs zu, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst. Im modifizierten Beispiel des so konfigurierten Lichtemissionselements der siebzehnten Ausführungsform kann ebenso der Schwellenwert der Laseroszillation neben dem Unterdrücken des Oszillationsmodenverlusts, der durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich gegeben ist, in Bezug auf verschiedene Moden und Veranlassen, dass eine seitliche Mode einer Mehrmodenoszillation unterzogen wird, verringert werden. Wie im konzeptionellen Diagramm von (C) von 28 gezeigt, kann ferner die erzeugte optische Feldintensität einer Grundmode und einer Mode höherer Ordnung in orthogonalen Projektionsbildern des Strominjektionsbereichs und des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs aufgrund der Existenz des Modenverlustbeeinflussungsbereichs erhöht werden, der eine Zunahme und Abnahme (insbesondere eine Abnahme im modifizierten Beispiel des Lichtemissionselements der siebzehnten Ausführungsform) im Oszillationsmodenverlust beeinflusst.
  • Achtzehnte Ausführungsform
  • Eine achtzehnte Ausführungsform ist eine Modifikation der siebten bis siebzehnten Ausführungsform, ist auch eine Modifikation der vierten Ausführungsform und bezieht sich auf das Lichtemissionselement mit der vierten Konfiguration.
  • Wie in der schematischen teilweisen Querschnittsansicht von 35 gezeigt, weist eine laminierte Struktur 20 mit einer zweiten Elektrode 32 mindestens zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten 91, vorzugsweise mindestens vier Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 und insbesondere 20 Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 in der achtzehnten Ausführungsform parallel zu einer virtuellen Ebene, die durch eine Lichtemissionsschicht 23 belegt ist, im Lichtemissionselement der achtzehnten Ausführungsform wie bei der vierten Ausführungsform auf. Es ist zu beachten, dass für die Vereinfachung in der Zeichnung nur die zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 gezeigt sind.
  • In der achtzehnten Ausführungsform ist ebenso eine Oszillationswellenlänge (gewünschte Oszillationswellenlänge, die vom Lichtemissionselement emittiert wird) λ0 450 nm. Die 20 Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 bestehen aus einem Verbundhalbleitermaterial mit einer Bandlücke, die schmäler ist als jene eines Verbundhalbleiters, der die laminierte Struktur 20 bildet, insbesondere n-In0,2Ga0,8N, und sind innerhalb einer ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet. Die Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 weisen eine Dicke von λ0/ (4·neq) oder weniger, insbesondere 3 mm auf. Ferner weisen die Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 einen Lichtabsorptionskoeffizienten auf, der zweimal oder mehr, insbesondere 1 × 103 mal so groß wie der Lichtabsorptionskoeffizient der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ist, die aus einer n-GaN-Schicht besteht.
  • Ferner sind die Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 an einem Abschnitt mit minimaler Amplitude angeordnet, der in der stehenden Welle von Licht auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird, und die Lichtemissionsschicht 23 ist an einem Abschnitt mit maximaler Amplitude angeordnet, der in der stehenden Welle von Licht auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird. Der Abstand zwischen dem Zentrum in der Dickenrichtung der Lichtemissionsschicht 23 und dem Zentrum in der Dickenrichtung der Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 benachbart zur Lichtemissionsschicht 23 ist 46,5 nm. Wenn der ganze äquivalente Brechungsindex der zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 und des Abschnitts der laminierten Struktur, der zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 (insbesondere der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 in der achtzehnten Ausführungsform) angeordnet ist, neq ist und der Abstand zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 LAbs ist, ist außerdem die obige Formel (B-1) erfüllt [aber m = 1]. Folglich erfüllt der Abstand zwischen den benachbarten Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 die obige Formel (B-2) in allen mehreren Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 (den 20 Lichtabsorptionsmaterialschichten 91). Der Wert des äquivalenten Brechungsindex neq ist insbesondere 2,42 und L Abs = 1 × 450 / ( 2 × 2,42 ) = 93,0 nm
    Figure DE112017006413T5_0053
    ist erfüllt, wenn m eins ist. Es ist zu beachten, dass m irgendeine ganze Zahl von zwei oder mehr in einem Teil der Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 innerhalb der 20 Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 sein kann.
  • Bei der Herstellung des Lichtemissionselements der achtzehnten Ausführungsform wird die laminierte Struktur 20 im gleichen Schritt wie [Schritt 700] der siebten Ausführungsform ausgebildet. Zu dieser Zeit werden die 20 Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 gleichzeitig innerhalb der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet. Mit Ausnahme dieses Punkts kann das Lichtemissionselement der achtzehnten Ausführungsform in derselben Weise wie das Lichtemissionselement der siebten Ausführungsform hergestellt werden.
  • Mehrere longitudinale Moden, die in einem Verstärkungsspektrum auftreten, das durch die Lichtemissionsschicht 23 bestimmt ist, werden schematisch ausgedrückt, wie in der vorstehend beschriebenen 11 gezeigt. Ferner wird in diesem Fall angenommen, dass die Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 am Abschnitt mit minimaler Amplitude der longitudinalen Mode A angeordnet sind und nicht am Abschnitt der minimalen Amplitude der longitudinalen Mode B angeordnet sind. Folglich wird der Modenverlust der longitudinalen Mode A minimiert, aber der Modenverlust der longitudinalen Mode B ist groß. Folglich erleichtert die longitudinale Mode A die Oszillation im Vergleich zur longitudinalen Mode B. Daher kann die Verwendung einer solchen Struktur, das heißt die Steuerung der Position oder des Zyklus der Lichtabsorptionsmaterialschichten 91, eine spezielle longitudinale Mode stabilisieren und die Oszillation erleichtern. Da der Modenverlust der anderen unerwünschten longitudinalen Mode erhöht werden kann, ist es andererseits möglich, die Oszillation der anderen unerwünschten longitudinalen Mode zu unterdrücken.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden im Lichtemissionselement der achtzehnten Ausführungsform mindestens die zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten innerhalb der laminierten Struktur ausgebildet. Daher kann die Oszillation von Laserlicht in einer unerwünschten longitudinalen Mode unter Laserlicht in mehreren Typen von longitudinalen Moden, die von einem Oberflächenemissionslaserelement emittiert werden können, unterdrückt werden. Folglich ist es möglich, die Oszillationswellenlänge des emittierten Laserlichts genau zu steuern. Da das Lichtemissionselement der achtzehnten Ausführungsform den konkaven Spiegelteil 43 aufweist, kann ferner das Auftreten eines Beugungsverlusts zuverlässig unterdrückt werden.
  • Im Lichtemissionselement der achtzehnten Ausführungsform können die Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 aus einem Verbundhalbleitermaterial bestehen, das mit Störstellen dotiert ist, insbesondere einem Verbundhalbleitermaterial (insbesondere n-GaN: Si) mit einer Störstellenkonzentration (Störstellen: Si) von 1 × 1019/cm3, wie bei der fünften Ausführungsform.
  • Wie bei der sechsten Ausführungsform können ferner fünf Lichtabsorptionsmaterialschichten aus In0,3Ga0,7N bestehen und eine Lichtabsorptionsmaterialschicht (die auch als zweite Elektrode 32 dient, die aus ITO besteht) kann aus einem transparenten leitfähigen Material bestehen. Die fünf Lichtabsorptionsmaterialschichten erfüllen die obige Formel (B-2) und erfüllen auch die obige Formel (B-3). Es ist zu beachten, dass die Positionsbeziehung zwischen der Lichtabsorptionsmaterialschicht, die auch als zweite Elektrode 32 dient, und den Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 die obige Formel (B-1) erfüllt.
  • Als modifiziertes Beispiel des Lichtemissionselements der achtzehnten Ausführungsform kann ferner Laserlicht von der oberen Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 über die erste Lichtreflexionsschicht 41 emittiert werden. Das heißt, wie in der schematischen teilweisen Querschnittsansicht von 36 gezeigt, ist eine zweite Lichtreflexionsschicht 42 an einem Stützsubstrat 49, das durch ein Siliziumhalbleitersubstrat gebildet ist, über eine Verbindungsschicht 48, die aus einer Goldschicht (Au-Schicht) oder einer Lötmittelschicht, die Zinn (Sn) enthält, besteht, auf der Basis eines Lötmittelverbindungsverfahrens befestigt. 33. Ein solches Lichtemissionselement kann im gleichen Verfahren wie das Lichtemissionselement der siebten Ausführungsform mit Ausnahme des Punkts hergestellt werden, dass die 20 Lichtabsorptionsmaterialschichten 91 gleichzeitig innerhalb der ersten Verbundhalbleiterschicht 21 ausgebildet werden, und des Punkts, dass das Stützsubstrat 49 nicht entfernt wird.
  • Die Lichtemissionselemente der vorliegenden Offenbarung sind vorstehend auf der Basis der verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, sind jedoch nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt. Die Konfigurationen und Strukturen der Lichtemissionselemente, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, sind zur Veranschaulichung gegeben und können geeignet modifiziert werden und die Verfahren zur Herstellung der Lichtemissionselemente können geeignet modifiziert werden. Gemäß den Umständen kann ein Oberflächenemissionslaserelement, das Licht von der oberen Oberfläche einer zweiten Verbundhalbleiterschicht über eine zweite Lichtreflexionsschicht emittiert, durch geeignetes Auswählen einer Verbindungsschicht oder eines Stützsubstrats erhalten werden. Ein Oberflächenemissionslaserelement, das Licht von der oberen Oberfläche einer zweiten Verbundhalbleiterschicht über eine zweite Lichtreflexionsschicht emittiert, kann durch Entfernen eines Stützsubstrats nach dem Ausbilden einer ersten Lichtreflexionsschicht und einer ersten Elektrode vollendet werden. Alternativ kann ein Oberflächenemissionslaserelement, das Licht von der oberen Oberfläche einer zweiten Verbundhalbleiterschicht über eine zweite Lichtreflexionsschicht emittiert, durch Entfernen eines Stützsubstrats, um die zweite Lichtreflexionsschicht freizulegen, nach dem Befestigen einer ersten Lichtreflexionsschicht am zweiten Stützsubstrat vollendet werden.
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Offenbarung die folgenden Konfigurationen verwenden kann.
  • [A01] «Lichtemissionselement»
  • Ein Lichtemissionselement mit einer ersten Lichtreflexionsschicht, einer laminierten Struktur und einer zweiten Lichtreflexionsschicht, die aneinander laminiert sind, wobei
    die laminierte Struktur eine erste Verbundhalbleiterschicht, eine Lichtemissionsschicht und eine zweite Verbundhalbleiterschicht umfasst, die von einer Seite der ersten Lichtreflexionsschicht aneinander laminiert sind,
    Licht von der laminierten Struktur zu einer Außenseite über die erste Lichtreflexionsschicht oder die zweite Lichtreflexionsschicht emittiert wird,
    die erste Lichtreflexionsschicht eine Struktur aufweist, in der mindestens zwei Typen von Dünnfilmen in mehreren Zahlen abwechselnd aneinander laminiert sind, und
    eine Filmdickenmodulationsschicht zwischen der laminierten Struktur und der ersten Lichtreflexionsschicht vorgesehen ist.
  • [A02] Das Lichtemissionselement gemäß [A01], wobei
    die erste Lichtreflexionsschicht eine Struktur aufweist, in der erste Dünnfilme mit einer optischen Filmdicke von t1 und zweite Dünnfilme mit einer optischen Filmdicke von t2 (wobei t2 ≠ t1) in mehreren Zahlen abwechselnd aneinander laminiert sind, und
    die Filmdickenmodulationsschicht durch mindestens eine Schicht eines dritten Dünnfilms mit einer optischen Filmdicke von t3 (wobei t3 ≠ t1) gebildet ist.
  • [A03] Das Lichtemissionselement gemäß [A02], wobei t3/t1 ≥ 1,1 oder t3/t1 ≤ 0,9 erfüllt ist.
  • [A04] Das Lichtemissionselement gemäß [A02] oder [A03], wobei
    die ersten Dünnfilme aus einem ersten Material bestehen, und
    die zweiten Dünnfilme aus einem zweiten Material bestehen, das vom ersten Material verschieden ist.
  • [A05] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A02] bis [A04], wobei
    die Filmdickenmodulationsschicht eine Struktur aufweist, in der dritte Dünnfilme und vierte Dünnfilme mit einer optischen Filmdicke von t4 aneinander laminiert sind.
  • [A06] Das Lichtemissionselement gemäß [A05], wobei
    die Filmdickenmodulationsschicht eine Struktur aufweist, in der die dritten Dünnfilme und die vierten Dünnfilme in mehreren Zahlen abwechselnd aneinander laminiert sind, und
    eine optische Filmdicke mindestens einer Schicht unter den dritten Dünnfilmen t3 ≠ t1 erfüllt.
  • [A07] Das Lichtemissionselement gemäß [A06], wobei
    eine optische Filmdicke von mindestens einer Schicht unter den vierten Dünnfilmen t4 ≠ t2 erfüllt.
  • [A08] Das Lichtemissionselement gemäß [A07], wobei
    der dritte Dünnfilm, der t3 ≠ t1 erfüllt, oder der vierte Dünnfilm, der t4 ≠ t2 erfüllt, mit der ersten Lichtreflexionsschicht in Kontakt steht.
  • [A09] Das Lichtemissionselement gemäß [A08], wobei
    der andere dritte Dünnfilm als der dritte Dünnfilm, der t3 ≠ t1 erfüllt, t3 = t1 erfüllt, und
    der andere vierte Dünnfilm als der vierte Dünnfilm, der t4 ≠ t2 erfüllt, t4 = t2 erfüllt.
  • [A10] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A06] bis [A09], wobei
    die Gesamtzahl der Schichten der dritten Dünnfilme und der vierten Dünnfilme fünf oder weniger ist.
  • [A11] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A05] bis [A10], wobei
    die dritten Dünnfilme aus dem ersten Material bestehen und
    die vierten Dünnfilme aus dem zweiten Material bestehen.
  • [A12] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A01] bis [A11], wobei
    die erste Lichtreflexionsschicht auf einem Substrat ausgebildet ist.
  • [A13] Das Lichtemissionselement gemäß [A12], wobei
    die laminierte Struktur in einem Bereich des Substrats ausgebildet ist, wo die erste Lichtreflexionsschicht nicht ausgebildet ist.
  • [A14] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A01] bis [A11], wobei
    die erste Lichtreflexionsschicht auf einer freiliegenden Oberfläche der laminierten Struktur ausgebildet ist.
  • [A15] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A04] bis [A11], wobei
    das erste Material ein Verbundhalbleitermaterial umfasst und
    das zweite Material auch ein Verbundhalbleitermaterial umfasst.
  • [A16] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A04] bis [A14], wobei
    das erste Material ein dielektrisches Material umfasst und
    das zweite Material auch ein dielektrisches Material umfasst.
  • [A17] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A01] bis [A16], wobei
    die erste Lichtreflexionsschicht einen konkaven Spiegelteil aufweist, und
    die zweite Lichtreflexionsschicht eine flache Form aufweist.
  • [A18] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A01] bis [A17], wobei
    die erste Verbundhalbleiterschicht eine Dicke aufweist, die größer ist als eine Dicke der zweiten Verbundhalbleiterschicht.
  • [A19] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A01] bis [A18], wobei
    die laminierte Struktur einen Verbundhalbleiter auf GaN-Basis umfasst.
  • [A20] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A01] bis [A19], wobei
    Unregelmäßigkeiten an einer Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet sind und eine mittlere quadratische Rauheit Rq von 1 nm oder mehr als Oberflächenrauheit aufweisen.
  • [A21] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A01] bis [A20], wobei
    Punktdefekte an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet sind und eine Dichte von 1 × 1017/cm3 oder mehr aufweisen.
  • [A22] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A01] bis [A21], wobei
    Poren an der Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet sind und eine Dicke von 10 nm oder weniger aufweisen.
  • [A23] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A01] bis [A22], wobei
    ein Material, das die Filmdickenmodulationsschicht bildet, von Materialien verschieden ist, die die erste Verbundhalbleiterschicht, die Lichtemissionsschicht und die zweite Verbundhalbleiterschicht bilden.
  • [B01] «Lichtemissionselement mit Lichtabsorptionsmaterialschichten»
  • Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinen von [A01] bis [A23], wobei
    mindestens zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten innerhalb der laminierten Struktur parallel zu einer virtuellen Ebene, die durch die Lichtemissionsschicht belegt ist, ausgebildet sind.
  • [B02] Das Lichtemissionselement gemäß [B01], wobei
    mindestens vier Lichtabsorptionsmaterialschichten ausgebildet sind.
  • [B03] Das Lichtemissionselement gemäß [B01] oder [B02], wobei 0,9 × { ( m ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n ep ) } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { ( m ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n ep ) }
    Figure DE112017006413T5_0054
    erfüllt ist, wenn eine Oszillationswellenlänge λ0 ist, ein ganzer äquivalenter Brechungsindex der zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten und eines Abschnitts der laminierten Struktur, der zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten angeordnet ist, neq ist, und ein Abstand zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten LAbs ist.
  • Hier ist m eins oder irgendeine ganze Zahl von zwei oder mehr, einschließlich eins.
  • [B04] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [B01] bis [B03], wobei
    die Lichtabsorptionsmaterialschichten eine Dicke von λ0/(4·neq) oder weniger aufweisen.
  • [B05] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [B01] bis [B04], wobei
    die Lichtabsorptionsmaterialschichten an einem Abschnitt mit minimaler Amplitude angeordnet sind, der in einer stehenden Welle von Licht auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird.
  • [B06] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [B01] bis [B05], wobei
    die Lichtemissionsschicht an einem Abschnitt mit maximaler Amplitude angeordnet ist, der in der stehenden Welle des Lichts auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird.
  • [B07] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [B01] bis [B06], wobei
    die Lichtabsorptionsmaterialschichten einen Lichtabsorptionskoeffizienten aufweisen, der zweimal oder mehr so groß ist wie ein Lichtabsorptionskoeffizient eines Verbundhalbleiters, der die laminierte Struktur bildet.
  • [B08] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [B01] bis [B07], wobei
    die Lichtabsorptionsmaterialschichten aus mindestens einem Typ eines Materials bestehen, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die ein Verbundhalbleitermaterial mit einer Bandlücke, die schmäler ist als eine Bandlücke des Verbundhalbleiters, der die laminierte Struktur bildet, ein Verbundhalbleitermaterial, das mit Störstellen dotiert ist, ein transparentes leitfähiges Material und ein eine Lichtreflexionsschicht bildendes Material mit Lichtabsorptionseigenschaften umfasst.
  • [C01] «Lichtemissionselement mit konkavem Spiegelteil»
  • Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [A01] bis [B08], wobei
    die erste Lichtreflexionsschicht und die Filmdickenmodulationsschicht einen konkaven Spiegelteil aufweisen, und
    die zweite Lichtreflexionsschicht eine flache Form aufweist.
  • [C02] Das Lichtemissionselement gemäß [C01], wobei
    1 × 10-5 m ≤ LOR erfüllt ist, wenn eine Resonatorlänge LOR ist.
  • [C03] Das Lichtemissionselement gemäß [C01] oder [C02], wobei
    eine Graphik, die durch eine Grenzfläche gezeichnet ist, an der ein Teil des konkaven Spiegelteils, der durch die erste Lichtreflexionsschicht und die Filmdickenmodulationsschicht gebildet ist, der laminierten Struktur gegenüberliegt, ein Teil eines Kreises oder ein Teil einer Parabel ist, wenn die erste Lichtreflexionsschicht und die Filmdickenmodulationsschicht entlang einer virtuellen Ebene mit einer Laminierungsrichtung der laminierten Struktur geschnitten sind.
  • [D01] «Lichtemissionselement mit der ersten Konfiguration»
  • Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [C01] bis [C03], wobei
    die zweite Verbundhalbleiterschicht mit einem Strominjektionsbereich und einem Strom-Nicht-Injektions-Bereich, der den Strominjektionsbereich umgibt, versehen ist, und
    ein kürzester Abstand DCI von einem Flächenschwerpunkt des Strominjektionsbereichs zu einer Grenze zwischen dem Strominjektionsbereich und dem Strom-Nicht-Injektions-Bereich die folgende Formel erfüllt. D CI ≥ ω 0 / 2
    Figure DE112017006413T5_0055
  • Aber, ω 0 2 ≡ ( λ 0 / π ) { L OR ( R DBR − L OR ) } 1 / 2
    Figure DE112017006413T5_0056
    wobei
    • λ0:
    die Wellenlänge von Licht, das hauptsächlich vom Lichtemissionselement emittiert wird
    LOR:
    eine Oszillatorlänge
    RDBR:
    ein Krümmungsradius des konkaven Spiegelteils, der durch die erste Lichtreflexionsschicht und die Filmdickenmodulationsschicht gebildet ist.
  • [D02] Das Lichtemissionselement gemäß [D01], das ferner Folgendes umfasst:
    • einen Modenverlustbeeinflussungsabschnitt, der auf einer zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht vorgesehen ist und einen Modenverlustbeeinflussungsbereich bildet, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst;
    • eine zweite Elektrode, die über dem Modenverlustbeeinflussungsabschnitt von oberhalb der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist; und
    • eine erste Elektrode, die mit der ersten Verbundhalbleiterschicht elektrisch verbunden ist, wobei
    • die zweite Lichtreflexionsschicht auf der zweiten Elektrode ausgebildet ist,
    • die laminierte Struktur einen Strominjektionsbereich, einen Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich, der den Strominjektionsbereich umgibt, und einen Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich, der den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich umgibt, aufweist, und
    • ein orthogonales Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs und ein orthogonales Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs einander überlappen.
  • [D03] Das Lichtemissionselement gemäß [D01] oder [D02], wobei
    ein Radius r' DBR eines effektiven Bereichs im konkaven Spiegelteil, der durch die erste Lichtreflexionsschicht und die Filmdickenmodulationsschicht gebildet ist, ω 0 ≤ r' DBR ≤ 20 ⋅ ω 0
    Figure DE112017006413T5_0057
    erfüllt.
  • [D04] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [D01] bis [D03], wobei D CI ≥ ω 0
    Figure DE112017006413T5_0058
    erfüllt ist.
  • [D05] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [D01] bis [D04], wobei R DBR ≤ 1 × 10 − 3 m
    Figure DE112017006413T5_0059
    erfüllt ist.
  • [E01] «Lichtemissionselement mit der zweiten Konfiguration»
  • Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [C01] bis [C03], das ferner Folgendes umfasst:
    • einen Modenverlustbeeinflussungsabschnitt, der auf einer zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht vorgesehen ist und einen Modenverlustbeeinflussungsbereich bildet, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst;
    • eine zweite Elektrode, die über dem Modenverlustbeeinflussungsabschnitt von oberhalb der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist; und
    • eine erste Elektrode, die mit der ersten Verbundhalbleiterschicht elektrisch verbunden ist, wobei
    • die zweite Lichtreflexionsschicht auf der zweiten Elektrode ausgebildet ist,
    • die laminierte Struktur einen Strominjektionsbereich, einen Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich, der den Strominjektionsbereich umgibt, und einen Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich, der den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich umgibt, aufweist, und
    • ein orthogonales Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs und ein orthogonales Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs einander überlappen.
  • [E02] Das Lichtemissionselement gemäß [E01], wobei
    der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich unter dem Modenverlustbeeinflussungsbereich angeordnet ist.
  • [E03] Das Lichtemissionselement gemäß [E01] oder [E02], wobei 0,01 ≤ S 1 / ( S 1 + S 2 ) ≤ 0,7
    Figure DE112017006413T5_0060
    erfüllt ist, wenn eine Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strominjektionsbereichs S1 ist und eine Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs S2 ist.
  • [E04] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [E01] bis [E03], wobei
    der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich durch Ionenimplantation in die laminierte Struktur ausgebildet werden.
  • [E05] Das Lichtemissionselement gemäß [E04], wobei
    ein Ionentyp mindestens ein Typ eines Ions ist, das aus einer Gruppe mit Bor, Proton, Phosphor, Arsen, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Sauerstoff, Germanium und Silizium ausgewählt ist.
  • <<Lichtemissionselement mit der zweiten B-Konfiguration>>
  • [E06] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [E01] bis [E05], wobei
    der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich durch Abstrahlung von Plasma auf die zweite Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht, Veraschen der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht oder reaktives Ionenätzen der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet werden.
  • «Lichtemissionselement mit der zweiten C-Konfiguration»
  • [E07] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [E01] bis [E06], wobei
    die zweite Lichtreflexionsschicht einen Bereich aufweist, der Licht von der ersten Lichtreflexionsschicht in Richtung einer Außenseite einer Resonatorstruktur reflektiert oder streut, die durch die erste Lichtreflexionsschicht und die zweite Lichtreflexionsschicht gebildet ist.
  • [E08] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [E04] bis [E07], wobei L 0 > L 2
    Figure DE112017006413T5_0061
    erfüllt ist, wenn ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht im Strominjektionsbereich L2 ist und ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zu einer oberen Oberfläche des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts im Modenverlustbeeinflussungsbereich Lo ist.
  • [E09] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [E04] bis [E08], wobei
    erzeugtes Licht mit einer Mode höherer Ordnung durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich in Richtung der Außenseite der Resonatorstruktur gestreut wird und verloren geht, die durch die erste Lichtreflexionsschicht und die zweite Lichtreflexionsschicht gebildet ist, wodurch der Oszillationsmodenverlust erhöht wird.
  • [E10] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [E04] bis [E09], wobei
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material, einem Metallmaterial oder einem Legierungsmaterial besteht.
  • [E11] Das Lichtemissionselement gemäß [E10], wobei
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material besteht, und
    ein Wert der optischen Filmdicke des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts ein anderer Wert als ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 einer Wellenlänge von Licht, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird, ist.
  • [E12] Das Lichtemissionselement gemäß [E10], wobei
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material besteht, und
    ein Wert einer optischen Filmdicke des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 einer Wellenlänge von Licht ist, die durch das Lichtemissionselement erzeugt wird.
  • [E13] «Lichtemissionselement mit der zweiten D-Konfiguration»
  • Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [E01] bis [E03], wobei
    ein konvexer Teil auf einer Seite der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist, und
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt in einem Bereich der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist, der den konvexen Teil umgibt.
  • [E14] Das Lichtemissionselement gemäß [E13], wobei L 0 < L 2
    Figure DE112017006413T5_0062
    erfüllt ist, wenn ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht im Strominjektionsbereich L2 ist und ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zu einer oberen Oberfläche des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts im Modenverlustbeeinflussungsbereich Lo ist.
  • [E15] Das Lichtemissionselement gemäß [E13] oder [E14], wobei
    erzeugtes Licht mit einer Mode höherer Ordnung in den Strominjektionsbereich und den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich eingeschränkt wird, wodurch der Oszillationsmodenverlust verringert wird.
  • [E16] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [E13] bis [E15], wobei
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material, einem Metallmaterial oder einem Legierungsmaterial besteht.
  • [E17] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [E01] bis [E16], wobei
    die zweite Elektrode aus einem transparenten leitfähigen Material besteht.
  • [F01] «Lichtemissionselement mit der dritten Konfiguration»
  • Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [C01] bis [C03], das ferner Folgendes umfasst:
    • eine zweite Elektrode, die auf einer zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist;
    • die zweite Lichtreflexionsschicht, die auf der zweiten Elektrode ausgebildet ist;
    • einen Modenverlustbeeinflussungsabschnitt, der auf einer ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht vorgesehen ist und einen Modenverlustbeeinflussungsbereich bildet, der eine Zunahme und Abnahme des Oszillationsmodenverlusts beeinflusst; und
    • eine erste Elektrode, die mit der ersten Verbundhalbleiterschicht elektrisch verbunden ist, wobei
    • die erste Lichtreflexionsschicht und die Filmdickenmodulationsschicht über dem Modenverlustbeeinflussungsabschnitt von oberhalb der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sind,
    • die laminierte Struktur einen Strominjektionsbereich, einen Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich, der den Strominjektionsbereich umgibt, und einen Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich, der den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich umgibt, aufweist, und
    • ein orthogonales Projektionsbild des Modenverlustbeeinflussungsbereichs und ein orthogonales Projektionsbild des Strom-Nicht-Injektions-Außenbereichs einander überlappen.
  • [F02] Das Lichtemissionselement gemäß [F01], wobei 0,01 ≤ S 1 ' / ( S 1 ' + S 2 ' ) ≤ 0,7
    Figure DE112017006413T5_0063
    erfüllt ist, wenn eine Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strominjektionsbereichs S1 ist und eine Fläche eines orthogonalen Projektionsbildes des Strom-Nicht-Injektions-Innenbereichs S2 ist.
  • «Lichtemissionselement mit der dritten A-Konfiguration»
  • [F03] Das Lichtemissionselement gemäß [F01] oder [F02], wobei
    der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich durch Ionenimplantation in die laminierte Struktur ausgebildet werden.
  • [F04] Das Lichtemissionselement gemäß [F03], wobei
    ein Ionentyp mindestens ein Typ eines Ions ist, das aus einer Gruppe mit Bor, Proton, Phosphor, Arsen, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Sauerstoff, Germanium und Silizium ausgewählt ist.
  • [F05] <<Lichtemissionselement mit der dritten B-Konfiguration>>
  • Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [F01] bis [F04], wobei
    der Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich und der Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich durch Abstrahlung von Plasma auf die zweite Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht, Veraschen der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht oder reaktives Ionenätzen der zweiten Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet werden.
  • [F06] «Lichtemissionselement mit der dritten C-Konfiguration»
  • Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [F01] bis [F05], wobei
    die zweite Lichtreflexionsschicht einen Bereich aufweist, der Licht von der ersten Lichtreflexionsschicht in Richtung einer Außenseite einer Resonatorstruktur reflektiert oder streut, die durch die erste Lichtreflexionsschicht und die zweite Lichtreflexionsschicht gebildet ist.
  • [F07] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [F03] bis [F06], wobei L 0 ' > L 1 '
    Figure DE112017006413T5_0064
    erfüllt ist, wenn ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht im Strominjektionsbereich L1' ist und ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zu einer oberen Oberfläche des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts im Modenverlustbeeinflussungsbereich L0' ist.
  • [F08] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [F03] bis [F07], wobei
    erzeugtes Licht mit einer Mode höherer Ordnung durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich in Richtung der Außenseite der Resonatorstruktur gestreut wird und verloren geht, die durch die erste Lichtreflexionsschicht und die zweite Lichtreflexionsschicht gebildet ist, wodurch der Oszillationsmodenverlust erhöht wird.
  • [F09] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [F03] bis [F08], wobei
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material, einem Metallmaterial oder einem Legierungsmaterial besteht.
  • [F10] Das Lichtemissionselement gemäß [F09], wobei
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material besteht, und
    ein Wert einer optischen Filmdicke des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts ein anderer Wert als ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 einer Wellenlänge von Licht ist, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird.
  • [F11] Das Lichtemissionselement gemäß [F09], wobei
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material besteht, und
    ein Wert einer optischen Filmdicke des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 einer Wellenlänge von Licht ist, das durch das Lichtemissionselement erzeugt wird.
  • [F12] «Lichtemissionselement mit der dritten D-Konfiguration»
  • Das Lichtemissionselement gemäß [F01] oder [F02], wobei
    ein konvexer Teil auf einer Seite der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist, und
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt in einem Bereich der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist, der den konvexen Teil umgibt.
  • [F13] Das Lichtemissionselement gemäß [F12], wobei L 0 ' < L 1 '
    Figure DE112017006413T5_0065
    erfüllt ist, wenn ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht im Strominjektionsbereich L1' ist und ein optischer Abstand von der Lichtemissionsschicht zur oberen Oberfläche des Modenverlustbeeinflussungsabschnitts im Modenverlustbeeinflussungsbereich L0' ist.
  • [F14] Das Lichtemissionselement gemäß [F01] oder [F02], wobei
    ein konvexer Teil auf einer Seite der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist, und
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt durch einen Bereich der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht gebildet ist, der den konvexen Teil umgibt.
  • [F15] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [F12] bis [F14], wobei
    erzeugtes Licht mit einer Mode höherer Ordnung in den Strominjektionsbereich und den Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich durch den Modenverlustbeeinflussungsbereich eingeschränkt wird, wodurch der Oszillationsmodenverlust verringert wird.
  • [F16] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [F12] bis [F15], wobei
    der Modenverlustbeeinflussungsabschnitt aus einem dielektrischen Material, einem Metallmaterial oder einem Legierungsmaterial besteht.
  • [F17] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [F01] bis [F16], wobei
    die zweite Elektrode aus einem transparenten leitfähigen Material besteht.
  • [G01] «Lichtemissionselement mit der vierten Konfiguration»
  • Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [C01] bis [F17], wobei
    die laminierte Struktur mit der zweiten Elektrode mindestens zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten parallel zu einer virtuellen Ebene aufweist, die durch die Lichtemissionsschicht belegt ist.
  • [G02] Das Lichtemissionselement gemäß [G01], wobei
    mindestens vier Lichtabsorptionsmaterialschichten ausgebildet sind.
  • [G03] Das Lichtemissionselement gemäß [G01] oder [G02], wobei 0,9 × { ( m ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n ep ) } ≤ L Abs ≤ 1,1 × { ( m ⋅ λ 0 ) / ( 2 ⋅ n ep ) }
    Figure DE112017006413T5_0066
    erfüllt ist, wenn eine Oszillationswellenlänge λ0 ist, ein ganzer äquivalenter Brechungsindex von zwei Lichtabsorptionsmaterialschichten und eines Abschnitts der laminierten Struktur, der zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten angeordnet ist, neq ist und ein Abstand zwischen den Lichtabsorptionsmaterialschichten LAbs ist.
  • Hier ist m eins oder eine ganze Zahl von zwei oder mehr, einschließlich eins.
  • [G04] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [G01] bis [G03], wobei
    die Lichtabsorptionsmaterialschichten eine Dicke von λ0/(4·neq) oder weniger aufweisen.
  • [G05] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [G01] bis [G04], wobei
    die Lichtabsorptionsmaterialschichten am Abschnitt mit minimaler Amplitude angeordnet sind, der an der stehenden Welle des Lichts auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird.
  • [G06] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [G01] bis [G05], wobei
    die Lichtemissionsschicht am Abschnitt mit maximaler Amplitude angeordnet ist, der in der stehenden Welle des Lichts auftritt, die innerhalb der laminierten Struktur gebildet wird.
  • [G07] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [G01] bis [G06], wobei
    die Lichtabsorptionsmaterialschichten einen Lichtabsorptionskoeffizienten aufweisen, der zweimal oder mehr so groß wie ein Lichtabsorptionskoeffizient eines Verbundhalbleiters ist, der die laminierte Struktur bildet.
  • [G08] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [G01] bis [G07], wobei
    die Lichtabsorptionsmaterialschichten aus mindestens einem Typ eines Materials bestehen, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die ein Verbundhalbleitermaterial mit einer Bandlücke, die schmäler ist als eine Bandlücke des Verbundhalbleiters, der die laminierte Struktur bildet, ein Verbundhalbleitermaterial, das mit Störstellen dotiert ist, ein transparentes leitfähiges Material und ein eine Lichtreflexionsschicht bildendes Material mit Lichtabsorptionseigenschaften umfasst.
  • [H01] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [C01] bis [C08], wobei
    ein Verbundhalbleitersubstrat zwischen der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht und der ersten Lichtreflexionsschicht und der Filmdickenmodulationsschicht angeordnet ist.
  • [H02] Das Lichtemissionselement gemäß [H01], wobei
    das Verbundhalbleitersubstrat ein GaN-Substrat umfasst.
  • [H03] Das Lichtemissionselement gemäß [H01] oder [H02], wobei
    der konkave Spiegelteil, der durch die erste Lichtreflexionsschicht und die Filmdickenmodulationsschicht gebildet ist, durch einen Basisteil mit einem vorstehenden Teil des Verbundhalbleitersubstrats und die Filmdickenmodulationsschicht und einen Mehrschichtlichtreflexionsfilm gebildet ist, die auf zumindest einem Teil einer Oberfläche des Basisteils ausgebildet sind.
  • [H04] Das Lichtemissionselement gemäß [H01] oder [H02], wobei
    der konkave Spiegelteil, der durch die erste Lichtreflexionsschicht und die Filmdickenmodulationsschicht gebildet ist, durch einen Basisteil, der auf dem Verbundhalbleitersubstrat ausgebildet ist, und einen Mehrschichtlichtreflexionsfilm und die Filmdickenmodulationsschicht, die auf zumindest einem Teil einer Oberfläche des Basisteils ausgebildet sind, gebildet ist.
  • [H05] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [C01] bis [G08], wobei
    die erste Lichtreflexionsschicht und die Filmdickenmodulationsschicht auf der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet sind.
  • [H06] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [C01] bis [H05], wobei
    die laminierte Struktur einen Wärmeleitfähigkeitswert aufweist, der höher ist als ein Wärmeleitfähigkeitswert der ersten Lichtreflexionsschicht und der Filmdickenmodulationsschicht.
  • [H07] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [C01] bis [H06], wobei R DBR ≤ 1 × 10 − 3 m
    Figure DE112017006413T5_0067
    erfüllt ist, wenn ein Krümmungsradius des konkaven Spiegelteils des Lichtemissionselements RDBR ist.
  • [H08] Das Lichtemissionselement gemäß irgendeinem von [C01] bis [H07], wobei
    ein konvexförmiger Teil um die erste Lichtreflexionsschicht und die Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet ist und die erste Lichtreflexionsschicht nicht vom konvexförmigen Teil vorsteht.
  • «Verfahren zur Herstellung des Lichtemissionselements»
  • [J01] Ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtemissionselements, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    • Ausbilden einer laminierten Struktur mit einem Verbundhalbleiter auf GaN-Basis auf einem Verbundhalbleitersubstrat, in der
    • eine erste Verbundhalbleiterschicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt,
    • eine Lichtemissionsschicht, die der zweiten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht gegenüberliegt, und
    • eine zweite Verbundhalbleiterschicht mit einer ersten Oberfläche, die der Lichtemissionsschicht gegenüberliegt, und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, aneinander laminiert sind;
    • Ausbilden einer zweiten Elektrode und einer zweiten Lichtreflexionsschicht auf der zweiten Verbundhalbleiterschicht;
    • Befestigen der zweiten Lichtreflexionsschicht an einem Stützsubstrat;
    • Verdünnen des Verbundhalbleitersubstrats;
    • Ausbilden eines Basisteils mit einem vorstehenden Teil an einer freiliegenden Oberfläche des Verbundhalbleitersubstrats oder Ausbilden des Basisteils mit dem vorstehenden Teil auf der freiliegenden Oberfläche des Verbundhalbleitersubstrats; und
    • Ausbilden einer Filmdickenmodulationsschicht und einer ersten Lichtreflexionsschicht auf zumindest einem Teil des Basisteils und Ausbilden einer ersten Elektrode, die mit der ersten Verbundhalbleiterschicht elektrisch verbunden ist, wobei
    • der Basisteil einen konkaven Spiegelteil bildet und
    • die zweite Lichtreflexionsschicht eine flache Form aufweist.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Verbundhalbleitersubstrat (Lichtemissionselementherstellungssubstrat)
    11a
    erste Oberfläche des Verbundhalbleitersubstrats (Lichtemissionselementherstellungssubstrats), die der ersten Verbundhalbleiterschicht gegenüberliegt
    11a'
    vorstehender Teil der ersten Oberfläche des Verbundhalbleitersubstrats
    11a"
    konkaver Teil
    11b
    zweite Oberfläche des Verbundhalbleitersubstrats (Lichtemissionselementherstellungssubstrats), die der ersten Verbundhalbleiterschicht gegenüberliegt
    11A
    konvexförmiger Teil
    20
    laminierte Struktur
    21
    erste Verbundhalbleiterschicht
    21a
    erste Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht
    21b
    zweite Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht
    21d, 21e
    vorstehender Teil der ersten Oberfläche der ersten Verbundhalbleiterschicht
    22
    zweite Verbundhalbleiterschicht
    22a
    erste Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht
    22b
    zweite Oberfläche der zweiten Verbundhalbleiterschicht
    23
    Lichtemissionsschicht (aktive Schicht)
    31
    erste Elektrode
    32
    zweite Elektrode
    33
    Kontaktstellenelektrode
    34
    Isolationsschicht (Stromeinschränkungsschicht)
    34A
    Öffnungsteil, der auf der Isolationsschicht (Stromeinschränkungsschicht) vorgesehen ist
    41
    erste Lichtreflexionsschicht
    41A
    erster Dünnfilm
    41B
    zweiter Dünnfilm
    41a
    geneigter Teil, der an der ersten Verbundhalbleiterschicht ausgebildet ist
    42
    zweite Lichtreflexionsschicht
    42A
    vorwärts verjüngter geneigter Teil, der an der zweiten Lichtreflexionsschicht ausgebildet ist
    43
    konkaver Spiegelteil
    43A
    konkaver Teil
    43a
    Grenzfläche, die der laminierten Struktur des effektiven Bereichs im konkaven Spiegelteil der ersten Lichtreflexionsschicht gegenüberliegt
    44
    effektiver Bereich im konkaven Spiegelteil der ersten Lichtreflexionsschicht
    45A, 45B,
    45D, 45E, 45F Basisteil
    45c
    vorstehender Teil
    46
    Mehrschichtlichtreflexionsfilm
    47
    Abflachungsfilm
    48
    Verbindungsschicht
    49
    Stützsubstrat
    51, 61
    Strominjektionsbereich
    52, 62
    Strom-Nicht-Injektions-Innenbereich
    53, 63
    Strom-Nicht-Injektions-Außenbereich
    54, 64
    Modenverlustbeeinflussungsabschnitt (Modenverlustbeeinflussungsschicht)
    54A, 54B, 64A
    Öffnungsteil, der am Modenverlustbeeinflussungsabschnitt ausgebildet ist
    55, 65
    Modenverlustbeeinflussungsbereich
    71
    Lichtabsorptionsmaterialschicht
    80
    Filmdickenmodulationsschicht
    81
    dritter Dünnfilm
    81A
    dritter A-Dünnfilm
    81B
    dritter B-Dünnfilm
    82
    vierter Dünnfilm
    82A
    vierter A-Dünnfilm
    82B
    vierter B-Dünnfilm
    91
    Lichtabsorptionsmaterialschicht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
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    • H. Kogelnik and T. Li, „Laser Beams and Resonators“, Applied Optics/Band 5, Nr. 10/Oktober 1966 [0105]

Claims (23)

  1. Lichtemissionselement mit einer ersten Lichtreflexionsschicht, einer laminierten Struktur und einer zweiten Lichtreflexionsschicht, die aneinander laminiert sind, wobei die laminierte Struktur eine erste Verbundhalbleiterschicht, eine Lichtemissionsschicht und eine zweite Verbundhalbleiterschicht, die von einer Seite der ersten Lichtreflexionsschicht aneinander laminiert sind, umfasst, Licht von der laminierten Struktur zu einer Außenseite über die erste Lichtreflexionsschicht oder die zweite Lichtreflexionsschicht emittiert wird, die erste Lichtreflexionsschicht eine Struktur aufweist, in der mindestens zwei Typen von Dünnfilmen in mehreren Zahlen abwechselnd aneinander laminiert sind, und eine Filmdickenmodulationsschicht zwischen der laminierten Struktur und der ersten Lichtreflexionsschicht vorgesehen ist.
  2. Lichtemissionselement nach Anspruch 1, wobei die erste Lichtreflexionsschicht eine Struktur aufweist, in der erste Dünnfilme mit einer optischen Filmdicke von t1 und zweite Dünnfilme mit einer optischen Filmdicke von t2 (wobei t2 ≠ t1) in mehreren Zahlen abwechselnd aneinander laminiert sind, und die Filmdickenmodulationsschicht durch mindestens eine Schicht eines dritten Dünnfilms mit einer optischen Filmdicke von t3 gebildet ist (wobei t3 ≠ t1).
  3. Lichtemissionselement nach Anspruch 2, wobei t3/t1 ≥ 1,1 oder t3/t1 ≤ 0,9 erfüllt ist.
  4. Lichtemissionselement nach Anspruch 2, wobei die ersten Dünnfilme aus einem ersten Material bestehen und die zweiten Dünnfilme aus einem zweiten Material bestehen, das vom ersten Material verschieden ist.
  5. Lichtemissionselement nach Anspruch 4, wobei die Filmdickenmodulationsschicht eine Struktur aufweist, in der dritte Dünnfilme und vierte Dünnfilme mit einer optischen Filmdicke von t4 aneinander laminiert sind.
  6. Lichtemissionselement nach Anspruch 5, wobei die Filmdickenmodulationsschicht eine Struktur aufweist, in der die dritten Dünnfilme und die vierten Dünnfilme in mehreren Zahlen abwechselnd aneinander laminiert sind, und die optische Filmdicke der mindestens einen Schicht unter den dritten Dünnfilmen t3 ≠ t1 erfüllt.
  7. Lichtemissionselement nach Anspruch 6, wobei die optische Filmdicke von mindestens einer Schicht unter den vierten Dünnfilmen t4 ≠ t2 erfüllt.
  8. Lichtemissionselement nach Anspruch 7, wobei der dritte Dünnfilm, der t3 ≠ t1 erfüllt, oder der vierte Dünnfilm, der t4 ≠ t2 erfüllt, mit der ersten Lichtreflexionsschicht in Kontakt steht.
  9. Lichtemissionselement nach Anspruch 8, wobei der andere dritte Dünnfilm als der dritte Dünnfilm, der t3 ≠ t1 erfüllt, t3 = t1 erfüllt, und der andere vierte Dünnfilm als der vierte Dünnfilm, der t4 ≠ t2 erfüllt, t4 = t2 erfüllt.
  10. Lichtemissionselement nach Anspruch 6, wobei eine Gesamtzahl der Schichten der dritten Dünnfilme und der vierten Dünnfilme fünf oder weniger ist.
  11. Lichtemissionselement nach Anspruch 5, wobei die dritten Dünnfilme aus dem ersten Material bestehen, und die vierten Dünnfilme aus dem zweiten Material bestehen.
  12. Lichtemissionselement nach Anspruch 1, wobei die erste Lichtreflexionsschicht auf einem Substrat ausgebildet ist.
  13. Lichtemissionselement nach Anspruch 12, wobei die laminierte Struktur in einem Bereich des Substrats ausgebildet ist, wo die erste Lichtreflexionsschicht nicht ausgebildet ist.
  14. Lichtemissionselement nach Anspruch 1, wobei die erste Lichtreflexionsschicht auf einer freiliegenden Oberfläche der laminierten Struktur ausgebildet ist.
  15. Lichtemissionselement nach Anspruch 4, wobei das erste Material ein Verbundhalbleitermaterial umfasst, und das zweite Material auch ein Verbundhalbleitermaterial umfasst.
  16. Lichtemissionselement nach Anspruch 4, wobei das erste Material ein dielektrisches Material umfasst, und das zweite Material auch ein dielektrisches Material umfasst.
  17. Lichtemissionselement nach Anspruch 1, wobei die erste Lichtreflexionsschicht einen konkaven Spiegelteil aufweist, und die zweite Lichtreflexionsschicht eine flache Form aufweist.
  18. Lichtemissionselement nach Anspruch 1, wobei die erste Verbundhalbleiterschicht eine Dicke aufweist, die größer ist als eine Dicke der zweiten Verbundhalbleiterschicht.
  19. Lichtemissionselement nach Anspruch 1, wobei die laminierte Struktur einen Verbundhalbleiter auf GaN-Basis umfasst.
  20. Lichtemissionselement nach Anspruch 1, wobei Unregelmäßigkeiten an einer Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet sind und eine mittlere quadratische Rauheit Rq von 1 nm oder mehr als Oberflächenrauheit aufweisen.
  21. Lichtemissionselement nach Anspruch 1, wobei Punktdefekte an einer Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet sind und eine Dichte von 1 × 1017/cm3 oder mehr aufweisen.
  22. Lichtemissionselement nach Anspruch 1, wobei Poren an einer Grenzfläche zwischen der laminierten Struktur und der Filmdickenmodulationsschicht ausgebildet sind und eine Dicke von 10 nm oder weniger aufweisen.
  23. Lichtemissionselement nach Anspruch 1, wobei ein Material, das die Filmdickenmodulationsschicht bildet, von Materialien verschieden ist, die die erste Verbundhalbleiterschicht, die Lichtemissionsschicht und die zweite Verbundhalbleiterschicht bilden.
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