JP2004253811A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の半導体発光素子は、n型InP基板1と、このn型InP基板1上にストライプ状に形成された、n型InP下部クラッド層3、前記n型InP基板1に対して平行な方向の共振器を有している活性層4、およびp型InP上部クラッド層5を含むストライプ構造10とを備えている。このストライプ構造10は、凹部9が四角格子状に配列されたフォトニック結晶構造2を有しており、フォトニック結晶構造2の凹部9の配列方向と共振器方向とが同一となっている。また、共振器方向に延びるストライプ状の上部電極6がストライプ構造10上に形成されている。このように構成された本発明の半導体発光素子は、n型InP基板1に対して垂直な方向に光を放射する。
【選択図】 図3
Description
図2は本発明の実施の形態1に係る半導体発光素子の構成を示す平面図である。また、図3は図2のIII−III線矢視図であり、図4は図2のIV−IV線矢視図である。なお、本実施の形態の半導体発光素子の発光波長は1.3μmとした。
実施の形態2では、実施の形態1の場合と同様にフォトニック結晶を有しているが、共振器方向におけるフォトニック結晶の周期と、その共振器方向と直交する方向におけるフォトニック結晶の周期とが異なるように構成された半導体発光素子について示す。
実施の形態3では、ストライプ構造の端面に光を反射させる反射膜を形成することによって自然放出光および誘導放出光が共振器方向で漏れることを防止することができる半導体発光素子について示す。
実施の形態4では、ストライプ構造の全体に亘ってフォトニック結晶構造を形成することにより、反射面における光の位相の揺らぎによってモードが不安定になることを防止することができる半導体発光素子を示す。
実施の形態5では、フォトニック結晶構造に位相シフト構造を導入することにより発光モードをより一層安定させることができる半導体発光素子を示す。
実施の形態6では、フォトニック結晶構造を有したストライプ構造を直交させて設けることにより発光モードをより一層安定させることができる半導体発光素子を示す。
2 フォトニック結晶構造
3 n型InP下部クラッド層
4 活性層
5 p型InP上部クラッド層
6 上部電極
7 下部電極
9 凹部
10 ストライプ構造
11 絶縁体多層薄膜
12 反射用凹部
13 成長領域
15 反射用凹部
16 凹部
18 分離溝
19 凹部
21 反射用凹部
22 分離溝
Claims (19)
- 半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された、下部クラッド層、前記半導体基板に対して平行な方向の共振器を有している活性層、および上部クラッド層を含む半導体積層体と、
前記上部クラッド層に接続され、共振器方向に延びるストライプ状の上部電極と、
前記下部クラッド層に接続される下部電極とを備え、
前記半導体積層体は、複数の凹部または凸部が共振器方向に周期的に配列されたフォトニック結晶構造を有し、
前記フォトニック結晶構造は、平面視において、少なくとも一部が前記上部電極と重ならず、しかも前記上部電極と共振器方向で並ぶように形成されており、
前記上部電極と前記下部電極との間に所定の電圧を印加した場合に、前記フォトニック結晶構造の平面視において前記上部電極と重ならない領域から光を放射する、半導体発光素子。 - 前記凹部または凸部は、前記上部クラッド層に形成されている請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記凹部または凸部は、前記上部クラッド層、前記活性層、および前記下部クラッド層に亘って形成されている請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記凹部または凸部の形状が円柱状である請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記凹部または凸部の形状が平板状である請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記共振器の幅は2μm以上10μm以下である請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記共振器の長さは20μm以上50μm以下である請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記共振器方向は<110>方向または<−110>方向である請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記凹部または凸部は四角格子状に配列されており、前記凹部または凸部の一の配列方向が共振器方向と同一であり、他の配列方向が共振器方向と直交している請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記一の配列方向における隣り合う凹部または凸部間の間隔と、前記他の配列方向における隣り合う凹部または凸部間の間隔とが異なる請求項9に記載の半導体発光素子。
- 前記一の配列方向における隣り合う凹部または凸部間の間隔は、前記他の配列方向における隣り合う凹部または凸部間の間隔と比べて大きい請求項10に記載の半導体発光素子。
- 前記半導体積層体の両端面には反射膜が形成されている請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記半導体積層体の周囲には所定の間隔で配列された複数の凹部または凸部からなるフォトニック結晶構造が形成されている請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記凹部または凸部は前記半導体積層体の上面の全面に亘って形成されている請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記フォトニック結晶構造の平面視において前記上部電極と重ならない領域は、前記半導体積層体の中央部である請求項14に記載の半導体発光素子。
- 共振器方向において隣り合う凹部または凸部のうちの一部の凹部または凸部間の間隔が、他の凹部または凸部間の間隔と比べて、波長/(実効屈折率×4)だけ大きい請求項1に記載の半導体発光素子。
- 複数の前記半導体積層体を備え、
前記複数の前記半導体積層体は互いに交差するように配置されている請求項1に記載の半導体発光素子。 - 半導体基板と、前記半導体基板上に形成された下部クラッド層、前記半導体基板に対して平行な方向の共振器を有している活性層、および上部クラッド層を含む半導体積層体と、前記上部クラッド層に接続される上部電極と、前記下部クラッド層に接続される下部電極とを備え、前記半導体基板に対して略垂直な方向に光を放射するように構成されている半導体発光素子の製造方法であって、
前記半導体基板上に前記半導体積層体をエピタキシャル成長させる工程と、
前記半導体積層体にエッチングを施すことにより、共振器方向に周期的に配列された複数の凹部から構成されるフォトニック結晶構造を形成する工程と、
平面視において、前記フォトニック結晶構造の少なくとも一部とは重ならず、しかも前記フォトニック結晶構造と共振器方向で並ぶように、共振器方向に延びるストライプ状の前記上部電極を前記上部クラッド層上部に形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 半導体基板と、前記半導体基板上に形成された下部クラッド層、前記半導体基板に対して平行な方向の共振器を有している活性層、および上部クラッド層を含む半導体積層体と、前記上部クラッド層に接続される上部電極と、前記下部クラッド層に接続される下部電極とを備え、前記半導体基板に対して略垂直な方向に光を放射するように構成されている半導体発光素子の製造方法であって、
前記半導体基板上に前記半導体積層体をエピタキシャル成長させる工程と、
前記半導体積層体の前記上部クラッド層上に結晶を選択成長させることにより、共振器方向に周期的に配列された複数の凹部から構成されるフォトニック結晶構造を形成する工程と、
平面視において、前記フォトニック結晶構造の少なくとも一部とは重ならず、しかも前記フォトニック結晶構造と共振器方向で並ぶように、共振器方向に延びるストライプ状の前記上部電極を前記上部クラッド層上部に形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
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