JP2004055611A

JP2004055611A - 半導体発光素子

Info

Publication number: JP2004055611A
Application number: JP2002207277A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fukunaga; 福永　敏明
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】半導体発光素子において、高出力化を可能とし、高い信頼性を得る。
【解決手段】サファイア基板１上に、選択成長により形成されたＧａＮ層７、ｎ−ＧａＮコンタクト層８およびｎ−Ｇａ_０．８８Ａｌ_０．１２Ｎ下部クラッド層９を積層し、多数の微細孔を有するポーラスな陽極酸化アルミナ薄膜を下部クラッド層上に貼りあわせ、この陽極酸化アルミナ膜１０の微細孔の内部にｎ−ＧａＮ光導波層１１、Ｉｎ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ｎ／Ｉｎ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ｎ多重量子井戸活性層（０．５＞ｘ１＞ｘ≧０）１２およびｐ−ＧａＮ光導波層１３を成長させ、さらにｐ−ＧａＮ光導波層１３上にｐ−Ｇａ_０．８８Ａｌ_０．１２Ｎ上部クラッド層１４、ｐ−ＧａＮコンタクト層１５およびｐ側電極１７を形成し、エッチングにより露出されたｎ−ＧａＮコンタクト層８上にｎ側電極１６を形成する。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ｐ型およびｎ型の半導体層により活性層が挟まれたダブルへテロ接合構造を有する半導体発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
活性層がｐ型およびｎ型の半導体層によって挟まれてなるダブルへテロ接合構造を有する半導体発光素子について様々な研究がなされている。例えば、積層体をへき開することによって得られた端面から光を発する半導体発光素子、層に平行な面から光を発する面発光型半導体発光素子、および、へき開によって得られた端面に反射膜を施し、これを共振器面とした半導体レーザ素子等を挙げることができる。これらの半導体発光素子は、高速な情報・画像処理、通信、計測、医療、および印刷等の装置における光源としての使用が期待されている。特に、活性層がＧａＮ系の半導体からなる４００ｎｍ帯の短波長の光を発する半導体発光素子は、この波長領域に感度を有する感光材料を用いた高性能な印刷装置等においては、露光光源として高出力と高い信頼性が要望されている。
【０００３】
例えば、４１０ｎｍ帯の短波長半導体レーザ素子として、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３７　（１９９８）　ｐｐ．Ｌ１０２０において、サファイア基板上にＧａＮ層を形成した後、ＧａＮ層上に形成したＳｉＯ_２をストライプパターン状のマスクとし、このＳｉＯ_２マスクにより露出するＧａＮ層のストライプ状部分を成長の核として選択横成長により　ＧａＮ厚膜を形成した後、このＧａＮ厚膜を剥がして基板とし、このＧａＮ基板（ＥＬＯＧ基板）上に、ｎ−ＧａＮバッファ層、ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層、ｎ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ変調ドープ超格子クラッド層、ｎ−ＧａＮ光導波層、ｎ−ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ　多重量子井戸活性層、ｐ−ＡｌＧａＮキャリアブロック層、ｐ−ＧａＮ光導波層、ｐ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ変調ドープ超格子クラッド層、ｐ−ＧａＮコンタクト層を積層してなり、端面コート膜としてＳｉＯ_２膜とＴｉＯ_２膜とを交互に積層した構成を用いているものが報告されている。この半導体レーザ素子においては、３０ｍＷ程度の横基本横モード発振しか得られていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
高出力で信頼性の高い半導体レーザを得るためには、基板上の導波路が形成される箇所が低欠陥領域となっている必要がある。すなわち、高出力半導体レーザを得るためには半導体レーザに幅広のストライプ構造を備える必要があるが、この幅広ストライプ構造を有する半導体レーザにおいて高信頼性を得るためには、広範囲に亘って欠陥の少ないＧａＮ基板を用いて半導体レーザを構成する必要がある。
【０００５】
しかし、上記文献のＥＬＯＧ基板は、ＳｉＯ_２マスクに露出する　ＧａＮ層のストライプ状部分を成長の核としてＧａＮ層を選択横成長させて形成するので、ＧａＮ層の選択横成長した領域においては欠陥が低減されたものとなるが、結晶成長軸の傾きが生じ、架橋部分においては欠陥密度が高くなり、広範囲に亘って欠陥の少ない領域を形成することができない。また、選択横成長で形成するＧａＮ層を厚膜とすることにより欠陥密度はさらに増加するため、広範囲に亘って低欠陥領域を形成することは困難である。従って、特に、上記のような方法で作製された基板を用いる短波長半導体レーザ素子においては、広範囲で欠陥密度の低い基板が得られていないため、それらを用いて作製された半導体レーザ素子においては高出力化と高信頼性を得ることが困難となっている。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて、ＧａＮ系の活性層を有し、短波長領域の光を発する半導体発光素子において、１００ｍＷ以上の高出力化が可能であり、低出力から高出力まで高い信頼性を有する半導体発光素子を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体発光素子は、第一導電型クラッド層、第一導電型あるいはアンドープの下部光導波層、活性層、第二導電型あるいはアンドープの上部光導波層および第二導電型クラッド層をこの順に備えた半導体発光素子において、
各層のうち少なくともＧａＮ下部光導波層、ＩｎＧａＮ活性層およびＧａＮ上部光導波層が、多数の微細孔を有するポーラスな陽極酸化アルミナ膜の該微細孔の内部に形成されてなるものであることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の他の形態の半導体発光素子は、一方の電極を備えた第一導電型コンタクト層上に、第一導電型クラッド層、ＧａＮ下部光導波層、ＩｎＧａＮ活性層およびＧａＮ上部光導波層、第二導電型クラッド層、第二導電型ＧａＮコンタクト層および他方の電極をこの順に備えてなる半導体発光素子において、
第一導電型クラッド層、下部光導波層、活性層、上部光導波層および第二導電型クラッド層のうち少なくとも前記下部光導波層、活性層および上部光導波層が、多数の微細孔を有するポーラスな陽極酸化アルミナ膜の該微細孔の内部に形成されてなるものであり、
一方の電極が、電流が注入される領域に対応した領域以外の領域に形成されており、
活性層において発生した光が、前記各層が積層される方向に垂直な２つの面のうち、前記他方の電極が形成されている面と向かい合う他方の面から発せられることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のさらに他の形態の半導体発光素子は、一方の電極を備えた第一導電型コンタクト層上に、第一導電型クラッド層、ＧａＮ下部光導波層、ＩｎＧａＮ活性層およびＧａＮ上部光導波層、第二導電型クラッド層、第二導電型ＧａＮコンタクト層および他方の電極をこの順に備えてなる半導体発光素子において、
第一導電型クラッド層、下部光導波層、活性層、上部光導波層および第二導電型クラッド層のうち少なくとも下部光導波層、活性層および上部光導波層が、多数の微細孔を有するポーラスな陽極酸化アルミナ膜の該微細孔の内部に形成されてなるものであり、
各層が積層される方向に平行な向かい合う２つの端面の一方に前記光の波長に対する高反射率膜が形成されており、他方に低反射率膜が形成されており、前記光が該２つの反射膜によって共振せしめられ、前記低反射率膜が形成された端面からレーザ光として出射されることを特徴とするものである。
【００１０】
なお、微細孔の孔径は、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが望ましい。
【００１１】
また、陽極酸化アルミナ膜の厚さは、０．５μｍ以上１μｍ以下であることが望ましい。
【００１２】
また、陽極酸化アルミナ膜の下層の表面における微細孔の占める面積の割合は、５０％以上９０％以下であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の半導体発光素子において、ＧａＮ上部光導波層より上に、電流が注入される領域の発振波長における積層方向の等価屈折率と、電流が注入される領域以外の領域の発振波長における積層方向の等価屈折率とにおいて屈折率差を生じさせ、電流が注入される領域に光を閉じ込める屈折率導波機構を備えた構造であってもよい。
【００１４】
電流が注入される領域の最大幅は、１０μｍ以上であることが望ましい。なお、該「幅」とは、ストライプ構造を備えた半導体発光素子については、光の導波方向に垂直な面において、層の積層方向と垂直な方向での最大幅、すなわち、一般的に用いられているストライプ幅を示す。面発光型の半導体発光素子の場合には、光の導波方向に垂直な面における最大幅を示す。
【００１５】
なお、上記第一導電性および第二導電性は互いに逆極性を示すものであり、例えば、第一導電型をｎ型とすれば、第二導電型はｐ型であり、その逆も可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の半導体発光素子によれば、第一導電型クラッド層、第一導電型あるいはアンドープの下部光導波層、活性層、第二導電型あるいはアンドープの上部光導波層および第二導電型クラッド層をこの順に備えた半導体発光素子において、
各層のうち少なくともＧａＮ下部光導波層、ＩｎＧａＮ活性層およびＧａＮ上部光導波層が、多数の微細孔を有するポーラスな陽極酸化アルミナ膜の該微細孔の内部に形成されてなるものであることとすることにより、結果的に高出力化が可能であり、高い信頼性を得ることが可能である。
【００１７】
以下、本発明の効果について以下に具体的に説明する。従来、ＧａＮ系の半導体層を積層して製造する半導体発光素子においては、通常ＥＬＯＧ基板等を用いて結晶欠陥の低減が図られてきたが、未だ結晶欠陥は多く、活性層への欠陥の影響が問題となっている。しかし、本発明のように、活性層および上下の光導波層を微細孔の内部に成長させたものとすることにより、結晶欠陥が低減された活性層および光導波層とすることができる。すなわち、陽極酸化アルミナ膜を設けたことにより、該アルミナ膜の下層の一定の領域がマスクされた状態となり、下層から受ける結晶欠陥の影響を低減させて活性領域層の結晶を成長させることができる。また、陽極酸化アルミナ膜の微細孔の中で転位が折れ曲がり、側面に到達した転位は消滅するので、下層の結晶欠陥の影響を受けること無く欠陥の少ない結晶を得ることができる。このようなことから、活性領域の結晶品質を向上させることができるので、高出力と高信頼性を得ることが可能である。特に活性層および上下光導波層の欠陥による素子の信頼性および電気特性に対する影響は大きいため、この領域における結晶欠陥低減の効果は大きい。
【００１８】
さらに、結晶欠陥が低減された上部光導波層の上部に第二導電型クラッド層が形成されるので、第二導電型クラッド層およびその上部層において結晶欠陥を低減させることができ、素子全体としての結晶欠陥を低減させることができる。
【００１９】
微細孔の孔径を、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることにより、従来のＥＬＯＧ基板に比べて成長核形成密度を小さくできるため、結晶欠陥を良好に低減させることができる。
【００２０】
陽極酸化アルミナ膜の下層の表面における微細孔の占める面積の割合を、５０％以上９０％以下とすることにより、さらに効果的に成長核形成密度を低減させることができる。
【００２１】
また、屈折率導波機構を備えたことにより、活性領域層において横方向にも光を閉じ込めることができ、高品質な光を得ることができる。
【００２２】
また、電流が注入される領域の最大幅が１０μｍ以上である半導体発光素子においては、広範囲にわたって低欠陥な領域が求められるため本発明を適用することは効果的である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００２４】
本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ素子について製造方法に沿って説明する。その半導体レーザ素子の断面図を図１（ａ）に示し、平面図を図１（ｂ）に示す。図１（ａ）は、図１（ｂ）におけるＩ−Ｉ断面図である。
【００２５】
なお、半導体層の成長用原料としては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジュウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアンモニアを成長用原料とし、ｎ型ドーパントガスとしてシランガスを用い、ｐ型ドーパントとしてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ_２Ｍｇ）を用いる。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、有機金属気相成長法により、（０００１）面サファイア基板１上に、温度５００℃で、ＧａＮバッファ層２を２０ｎｍ程度の膜厚で形成する。続いて、１０５０℃にしてＧａＮ層３を２μｍ程度の膜厚で成長させる。その後、ＳｉＯ_２膜４（図示せず）を形成し、レジストを塗布後、通常のリソグラフィを用いて、
【数１】

方向に、１５μｍ程度の間隔（Ｓ）で幅５μｍ程度のＳｉＯ_２膜４（Ｌ１）を残すように、ストライプ状のラインアンドスペースのパターンを形成する。レジストとＳｉＯ_２膜４をマスクにして、塩素系のガスを用いて、ＧａＮバッファ層２およびＧａＮ層３をＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｚｍａ）ドライエッチングによりサファイア基板１上面まで除去する。このとき、サファイア基板１が若干エッチングされてもよい。
【００２７】
レジストとＳｉＯ_２膜４を除去後、ＧａＮ層５を２０μｍ程度選択成長させる。この時横方向の成長により、ＧａＮバッファ層２とＧａＮ層３とからなるストライプの壁面から結晶成長が進み、この結晶成長によるストライプが該ストライプの長手端面で繋がるように表面が平坦化する。
【００２８】
次に、ＳｉＯ_２膜６を形成し、通常のリソグラフィにより、ＧａＮバッファ層２およびＧａＮ層３からなるストライプの上部を覆うように、幅７μｍ程度（Ｌ２）のＳｉＯ_２膜６のストライプパターンを形成する。
【００２９】
引き続き、ＧａＮ層７を成長させる。このとき横方向成長により、最終的にストライプ状のＧａＮ層７がストライプの長手方向の側面同士が繋がるようにして表面が平坦化する。引き続き、ｎ−ＧａＮコンタクト層８およびｎ−Ｇａ_０．８８Ａｌ_０．１２Ｎ下部クラッド層９をこの順に形成する。ｎ−Ｇａ_０．８８Ａｌ_０．１２Ｎ下部クラッド層９の上に、多数の微細孔を有するポーラスな陽極酸化アルミナ薄膜１０を貼り合わせる。
【００３０】
多数の微細孔を有するポーラスな陽極酸化アルミナ膜１０は、１９９６年発行のＪ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３５　ｐ．Ｌ１２６に記載されている方法を用いて陽極酸化アルミナ膜を形成し、穴の底部に酸化されないで残っているＡｌ膜を選択的にエッチング除去することにより得ることができる。
【００３１】
次に、ｎ−ＧａＮ光導波層１１、Ｉｎ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ｎ／Ｉｎ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ｎ多重量子井戸活性層（０．５＞ｘ１＞ｘ≧０）１２、ｐ−ＧａＮ光導波層１３を微細孔の内部に成長させ、さらに、ｐ−Ｇａ_０．８８Ａｌ_０．１２Ｎ上部クラッド層１４およびｐ−ＧａＮコンタクト層１５を形成する。
【００３２】
ｐ−ＧａＮコンタクト層１５上にＳｉＯ_２膜およびレジストを形成し、幅５０μｍ程度のストライプ領域を残すため、ストライプ領域の図面右側のＳｉＯ_２膜とレジストを除去し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）でｎ−ＧａＮコンタクト層８が露出するまでエッチングを行う。ＳｉＯ_２膜およびレジストを除去し、通常のリソグラフィ技術により、Ｔｉ／Ａｕからなるｎ側電極１６と、ｐ−ＧａＮコンタクト層１５の表面にストライプ状にＮｉ／Ａｕからなるｐ側電極１７を形成する。基板１を研磨し、試料をへき開して形成した共振器面の一方に高反射率コート１８、他方に低反射率コート１９を行い、その後、チップ化して半導体レーザ素子を形成する。
【００３３】
本実施の形態による半導体レーザ素子は、サファイア基板１上に選択成長により形成されたＧａＮ層７、ｎ−ＧａＮコンタクト層８およびｎ−Ｇａ_０．８８Ａｌ_０．１２Ｎ下部クラッド層９が形成され、該下部クラッド層９上に多数の微細孔を有するポーラスな陽極酸化アルミナ薄膜１０が貼り合わせにより設けられ、該微細孔の内部にｎ−ＧａＮ光導波層１１とＩｎ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ｎ／Ｉｎ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ｎ多重量子井戸活性層（０．５＞ｘ１＞ｘ≧０）１２とｐ−ＧａＮ光導波層１３とが結晶成長され、さらに該光導波層１３上にｐ−Ｇａ_０．８８Ａｌ_０．１２Ｎ上部クラッド層１４、ｐ−ＧａＮコンタクト層１５およびｐ側電極１７が形成され、エッチングにより露出されたｎ−ＧａＮコンタクト層８上にｎ側電極１６が形成されてなるものである。
【００３４】
多重量子井戸活性層１２で発生した光は、上下の光導波層１１，１３およびクラッド層９，１４とにより活性層に閉じ込められ、低反射率コート１９と高反射率コート１８との間で共振せしめられ、低反射率コート１９が施された端面からレーザ光として発振する。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ素子について説明する。その半導体レーザ素子の断面図を図２（ａ）に示し、平面図を図２（ｂ）に示す。図２（ａ）は、図２（ｂ）におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
【００３６】
本実施の形態による半導体レーザ素子の層構成は、図２に示すように、上記第１の実施の形態による半導体レーザ素子と同様であって、ストライプ領域Ｗａとストライプ領域の両側Ｗｂとを残して、ｐ−Ｇａ_０．８８Ａｌ_０．１２Ｎ上部クラッド層１４の途中までエッチングしてなるリッジ型の屈折率導波機構を備えたものである。すなわち、この屈折率導波機構により横方向の屈折率段差を有するものとすることができるので、電流が注入される領域に横方向からも良好に光が閉じ込められ、高品質なレーザ光を得ることができる。
【００３７】
本実施の形態では、上部クラッド層１４の途中までエッチングしてリッジを形成したが、上部光導波層１１の途中まで除去してリッジを形成してもよい。
【００３８】
上記第１および第２の実施の形態による半導体レーザ素子の発振波長λ（ｎｍ）は、活性層の組成を変えることにより、３８０＜λ＜５５０の範囲において制御が可能である。
【００３９】
また、ＧａＮ層７の上にさらに２００〜３００μｍの厚さの導電性のＧａＮ層を形成し、その上にクラッド層９を形成するか、あるいはｐ−ＧａＮコンタクト層８を２００〜３００μｍの厚さで形成した場合は、サファイア基板１〜ＧａＮ層７までは最終的に除去してもよく、また、ＧａＮ層５およびＧａＮ層７を導電性不純物を導入しながら成長した場合は最終的にサファイア基板１を除去してもよく、これにより、いずれの場合もｎ側電極１６を裏面に形成することができる。これにより、ｎ側電極１６とｐ側電極１７とを相対する位置に形成することができるので、レーザ光の品質を高めることができる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施の形態による半導体発光ダイオードについて説明する。その半導体発光ダイオードの断面図を図３（ａ）に示し、平面図を図３（ｂ）に示し、電極構造の他の形態を示す平面図を図３（ｃ）に示す。図３（ａ）は、図３（ｂ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【００４１】
本実施の形態による半導体発光ダイオードの層構成は、図３に示すように、上記第１の実施の形態による半導体レーザ素子と同様であって、ストライプ領域の両側をｎ−ＧａＮコンタクト層８の途中まで除去したものであり、低反射率コート１９および高反射率コート１８を備えないものである。
【００４２】
本実施の形態による半導体発光ダイオードにおいて、多重量子井戸活性層１２で発生した光は、ｐ側電極１７によって反射されるため、サファイア基板１の裏面から発せされる。
【００４３】
発生した光を良好に素子外に取り出すため、サファイア基板１の裏面に、該光の波長に対して無反射コーティングが施されていることが望ましい。
【００４４】
また、図３（ｃ）に示すように、電流を注入する領域が円形状になるように、該円形状の領域を残すようにｎ−ＧａＮコンタクト層８まで除去し、その円形状に残った半導体層のｐ−ＧａＮコンタクト層１５上にｐ側電極１７を形成し、円形状の半導体層の周りのｎ−ＧａＮコンタクト層８上にｎ側電極１６を形成したものであってもよい。なお、円形に限らず楕円形または他の形状であってもよい。
【００４５】
本実施の形態による半導体発光ダイオードから発せられる光の波長λ（ｎｍ）においても、活性層の組成を変えることにより、３８０＜λ＜５５０の範囲において制御が可能である。
【００４６】
また、上記第１から第３の実施の形態においては、微細孔の深さを、下部光導波層、活性層および上部光導波層の厚さの和程度としたが、微細孔の深さをこれより大きくして、さらに下部クラッド層および上部クラッド層の一部または全部まで微細孔の内部に形成されているようにしてもよい。
【００４７】
微細孔の孔径は、活性層の無欠陥化のため小さい程好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲であることが望ましい。
【００４８】
また、陽極酸化アルミナ酸化膜の厚さ、すなわち、微細孔の深さは、活性層と上下の光導波層との合計膜厚程度である０．５〜１μｍ程度が好ましい。多数の微細な穴が占める面積は、発光領域をできるだけ広くとるため、また成長核形成密度を低減するため、下部クラッド層９上面の表面積の５０〜９０％の範囲であることが望ましい。
【００４９】
また、基板１の材料としてはサファイアの代わりに、ＳｉＣ、ＺｎＯ、ＬｉＧａＯ_２、ＬｉＡｌＯ_２、ＧａＡｓ、ＧａＰ、Ｇｅ、Ｓｉ、ＺｒＢ_２等を用いてもよい。
【００５０】
また、半導体層は、ｎ型から成長させているが、ｐ型から成長させてもよく、その場合、上記導電性を反転して成長させればよい。
【００５１】
本発明による半導体発光素子は、低欠陥な活性領域層を有し、信頼性の高い光を発するものであるので、情報・画像処理、通信、計測、医療、印刷等の装置の光源として利用可能であり、高速化および高性能化を実現させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ素子を示す断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ素子を示す断面図
【図３】本発明の第３の実施の形態による半導体発光ダイオードを示す断面図
【符号の説明】
１　　（０００１）面サファイア基板
２　　ＧａＮバッファ層
３　　ＧａＮ層
５　　ＧａＮ層
６　　ＳｉＯ_２膜
７　　ＧａＮ層
８　　ｎ−ＧａＮコンタクト層
９　　ｎ−Ｇａ_０．８８Ａｌ_０．１２Ｎ下部クラッド層
１０　　ポーラスな陽極酸化アルミナ膜
１１　　ｎ−ＧａＮ光導波層
１２　　Ｉｎ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ｎ／Ｉｎ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ｎ多重量子井戸活性層
１３　　ｐ−ＧａＮ光導波層
１４　　ｐ−Ｇａ_０．８８Ａｌ_０．１２Ｎ上部クラッド層
１５　　ｐ−ＧａＮコンタクト層
１６　　ｎ側電極
１７　　ｐ側電極
１８　　高反射率コート
１９　　低反射率コート

Claims

第一導電型クラッド層、第一導電型あるいはアンドープの下部光導波層、活性層、第二導電型あるいはアンドープの上部光導波層および第二導電型クラッド層をこの順に備えた半導体発光素子において、
前記各層のうち少なくとも前記ＧａＮ下部光導波層、ＩｎＧａＮ活性層およびＧａＮ上部光導波層が、多数の微細孔を有するポーラスな陽極酸化アルミナ膜の該微細孔の内部に形成されてなるものであることを特徴とする半導体発光素子。
一方の電極を備えた第一導電型コンタクト層上に、第一導電型クラッド層、ＧａＮ下部光導波層、ＩｎＧａＮ活性層およびＧａＮ上部光導波層、第二導電型クラッド層、第二導電型ＧａＮコンタクト層および他方の電極をこの順に備えてなる半導体発光素子において、
前記第一導電型クラッド層、下部光導波層、活性層、上部光導波層および第二導電型クラッド層のうち少なくとも前記下部光導波層、活性層および上部光導波層が、多数の微細孔を有するポーラスな陽極酸化アルミナ膜の該微細孔の内部に形成されてなるものであり、
前記一方の電極が、電流が注入される領域に対応した領域以外の領域に形成されており、
前記活性層において発生した光が、前記各層が積層される方向に垂直な２つの面のうち、前記他方の電極が形成されている面と向かい合う他方の面から発せられることを特徴とする半導体発光素子。
一方の電極を備えた第一導電型コンタクト層上に、第一導電型クラッド層、ＧａＮ下部光導波層、ＩｎＧａＮ活性層およびＧａＮ上部光導波層、第二導電型クラッド層、第二導電型ＧａＮコンタクト層および他方の電極をこの順に備えてなる半導体発光素子において、
前記第一導電型クラッド層、下部光導波層、活性層、上部光導波層および第二導電型クラッド層のうち少なくとも前記下部光導波層、活性層および上部光導波層が、多数の微細孔を有するポーラスな陽極酸化アルミナ膜の該微細孔の内部に形成されてなるものであり、
前記各層が積層される方向に平行な向かい合う２つの端面の一方に前記光の波長に対する高反射率膜が形成されており、他方に低反射率膜が形成されており、前記光が該２つの反射膜によって共振せしめられ、前記低反射率膜が形成された端面からレーザ光として出射されることを特徴とする半導体発光素子。
前記微細孔の孔径が、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１、２または３記載の半導体発光素子。
前記陽極酸化アルミナ膜の厚さが、０．５μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の半導体発光素子。
前記陽極酸化アルミナ膜の下層の表面における前記微細孔の占める面積の割合が、５０％以上９０％以下であることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の半導体発光素子。
前記ＧａＮ上部光導波層より上に、前記電流が注入される領域の発振波長における積層方向の等価屈折率と、前記電流が注入される領域以外の領域の発振波長における積層方向の等価屈折率とにおいて屈折率差を生じさせ、前記電流が注入される領域に光を閉じ込める屈折率導波機構を備えたことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の半導体発光素子。
前記電流が注入される領域の最大幅が、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の半導体発光素子。