JP2013510431A - 結晶学的エッチングによるスーパールミネセントダイオード - Google Patents

Abstract

活性領域と、活性領域から放出される光の光閉じ込めを提供するための導波路構造とを備えた光電子素子であって、素子の対向端上の一対のファセットは、表面極性を有し、ファセットのうちの１つは、結晶学的化学エッチングプロセスによって粗面化されており、素子は、非極性または半極性（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎ系素子である。一実施形態において、第１のファセットは、ＩＩＩ族窒化物素子の粗面化されたｃ⁻ファセット、ｃ⁻平面、またはＮ−面を備え、第２のファセットは、前記ＩＩＩ族窒化物素子のｃ^＋ファセット、ｃ^＋平面、ＩＩＩ−面、またはＧａ面である。

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国特許法§１１９（ｅ）により、同時係属の同一人に譲渡された米国仮出願第６１／２５７，７５２号（２００９年１１月３日出願、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｔ． Ｈａｒｄｙ， Ｙｏｕ−ｄａ Ｌｉｎ， Ｈｉｒｏａｋｉ Ｏｈｔａ， Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ． ＤｅｎＢａａｒｓ， Ｊａｍｅｓ Ｓ． Ｓｐｅｃｋ， ａｎｄ Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、名称「ＳＵＰＥＲＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＴ ＤＩＯＤＥＳ ＢＹ ＣＲＹＳＴＡＬＬＯＧＲＡＰＨＩＣ ＥＴＣＨＩＮＧ，」、代理人事件番号３０７９４．３３０−ＵＳ−Ｐ１ （２０１０−１１３））に基づく優先権を主張する。該出願は、参照により本明細書に引用される。

本願は、以下の同時係属の同一人に譲渡された米国特許出願に関連する：
米国特許出願第１０／５８１，９４０号（２００６年６月７日出願、現在米国特許第７，７０４，７６３号（２０１０年４月２７日発行）、Ｔｅｔｓｕｏ Ｆｕｊｉｉ， Ｙａｎ Ｇａｏ， Ｅｖｅｌｙｎ． Ｌ． Ｈｕ，およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、名称「ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ，」、代理人事件番号３０７９４．１０８−ＵＳ−ＷＯ （２００４−０６３））、該出願は、米国特許法§３６５（ｃ）により、ＰＣＴ出願第ＵＳ２００３／０３９２１１号（２００３年１２月９日出願、Ｔｅｔｓｕｏ Ｆｕｊｉｉ， Ｙａｎ Ｇａｏ， Ｅｖｅｌｙｎ Ｌ． Ｈｕ，およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、名称「ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ，」、代理人事件番号３０７９４．１０８−ＷＯ−０１ （２００４−０６３））の利益を主張する；
米国特許出願第１２／０３０，１１７号（２００８年２月１２日出願、Ｄａｎｉｅｌ Ｆ． Ｆｅｅｚｅｌｌ， Ｍａｔｈｅｗ Ｃ． Ｓｃｈｍｉｄｔ， Ｋｗａｎｇ Ｃｈｏｏｎｇ Ｋｉｍ， Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ． Ｆａｒｒｅｌｌ， Ｄａｎｉｅｌ Ａ． Ｃｏｈｅｎ， Ｊａｍｅｓ Ｓ． Ｓｐｅｃｋ， Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ． ＤｅｎＢａａｒｓ， およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、名称「Ａｌ（ｘ）Ｇａ（ｌ −ｘ）Ｎ−ＣＬＡＤＤＩＮＧ−ＦＲＥＥ ＮＯＮＰＯＬＡＲ ＧＡＮ−ＢＡＳＥＤ ＬＡＳＥＲ ＤＩＯＤＥＳ ＡＮＤ ＬＥＤＳ，」、代理人事件番号３０７９４．２２２−ＵＳ−Ｕ１ （２００７−４２４））、該出願は、米国特許法§１１９（ｅ）により、米国仮出願第６０／８８９，５１０号（２００７年２月１２日出願、Ｄａｎｉｅｌ Ｆ． Ｆｅｅｚｅｌｌ， Ｍａｔｈｅｗ Ｃ． Ｓｃｈｍｉｄｔ， Ｋｗａｎｇ Ｃｈｏｏｎｇ Ｋｉｍ， Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ． Ｆａｒｒｅｌｌ， Ｄａｎｉｅｌ Ａ． Ｃｏｈｅｎ， Ｊａｍｅｓ Ｓ． Ｓｐｅｃｋ， Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ． ＤｅｎＢａａｒｓ，およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、名称「Ａｌ（ｘ）Ｇａ（ｌ−ｘ）Ｎ−ＣＬＡＤＤＩＮＧ−ＦＲＥＥ ＮＯＮＰＯＬＡＲ ＧＡＮ−ＢＡＳＥＤ ＬＡＳＥＲ ＤＩＯＤＥＳ ＡＮＤ ＬＥＤＳ，」、代理人事件番号３０７９４．２２２−ＵＳ−Ｐ１ （２００７−４２４−１））の利益を主張する；
米国特許出願第１２／０３０，１２４号（２００８年２月１２日出願、Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ． Ｆａｒｒｅｌｌ， Ｍａｔｈｅｗ Ｃ． Ｓｃｈｍｉｄｔ， Ｋｗａｎｇ Ｃｈｏｏｎｇ Ｋｉｍ， Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ， Ｄａｎｉｅｌ Ｆ． Ｆｅｅｚｅｌｌ， Ｄａｎｉｅｌ Ａ． Ｃｏｈｅｎ， Ｊａｍｅｓ Ｓ． Ｓｐｅｃｋ， Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ． ＤｅｎＢａａｒｓ，およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、名称「ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＬＡＳＥＲ ＢＡＲ ＯＲＩＥＮＴＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＮＯＮＰＯＬＡＲ （Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ ＤＩＯＤＥ ＬＡＳＥＲＳ，」、代理人事件番号３０７９４．２２３−ＵＳ−Ｕ１ （２００７−４２５））、該出願は、米国特許法§１１９（ｅ）により、米国仮出願第６０／８８９，５１６号（２００７年２月１２日出願、Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ． Ｆａｒｒｅｌｌ， Ｍａｔｈｅｗ Ｃ． Ｓｃｈｍｉｄｔ， Ｋｗａｎｇ Ｃｈｏｏｎｇ Ｋｉｍ， Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ， Ｄａｎｉｅｌ Ｆ． Ｆｅｅｚｅｌｌ， Ｄａｎｉｅｌ Ａ． Ｃｏｈｅｎ， Ｊａｍｅｓ Ｓ． Ｓｐｅｃｋ， Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ． ＤｅｎＢａａｒｓ，およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、名称「ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＬＡＳＥＲ ＢＡＲ ＯＲＩＥＮＴＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＮＯＮＰＯＬＡＲ （Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ ＤＩＯＤＥ ＬＡＳＥＲＳ，」、代理人事件番号３０７９４．２２３−ＵＳ−Ｐ１ （２００７−４２５−１））の利益を主張する；および、
米国特許出願第１２／８３３，６０７号（２０１０年７月９日出願、Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ． Ｆａｒｒｅｌｌ， Ｍａｔｔｈｅｗ Ｔ． Ｈａｒｄｙ， Ｈｉｒｏａｋｉ Ｏｈｔａ， Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ． ＤｅｎＢａａｒｓ， Ｊａｍｅｓ Ｓ． Ｓｐｅｃｋ，およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、名称「ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ ＴＨＥ ＭＩＲＲＯＲ ＦＡＣＥＴ ＣＬＥＡＶＩＮＧ ＹＩＥＬＤ ＯＦ （Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ ＬＡＳＥＲ ＤＩＯＤＥＳ ＧＲＯＷＮ ＯＮ ＮＯＮＰＯＬＡＲ ＯＲ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ，」、代理人事件番号３０７９４．３１９−ＵＳ−Ｐ１ （２００９−７６２−１））、該出願は、米国特許法§１１９（ｅ）により、米国仮出願第６１／２２４，３６８号（ｆｉｌｅｄ ｏｎ Ｊｕｌｙ ９， ２００９年７月９日出願）、Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ． Ｆａｒｒｅｌｌ， Ｍａｔｔｈｅｗ Ｔ． Ｈａｒｄｙ， Ｈｉｒｏａｋｉ Ｏｈｔａ， Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ． ＤｅｎＢａａｒｓ， Ｊａｍｅｓ Ｓ． Ｓｐｅｃｋ，およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、名称「ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ ＴＨＥ ＭＩＲＲＯＲ ＦＡＣＥＴ ＣＬＥＡＶＩＮＧ ＹＩＥＬＤ ＯＦ （Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ ＬＡＳＥＲ ＤＩＯＤＥＳ ＧＲＯＷＮ ＯＮ ＮＯＮＰＯＬＡＲ ＯＲ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ，」、代理人事件番号３０７９４．３１９−ＵＳ−Ｐ１ （２００９−７６２−１））の利益を主張する；
これらの出願は、参照により本明細書に引用される。

（発明の分野）
本発明は、非極性（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎ系スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）の生産のために好適な低反射率ファセットの製作に関する。

（注記：本願は、括弧内の１つ以上の参照番号（例えば、参考文献［ｘ］）によって、本明細書を通して指示されるように、いくつかの異なる刊行物を参照する。このような参照番号に従って順序付けられたこれらの異なる刊行物の一覧は、以下の「参考文献」の項に列挙される。これらの刊行物はそれぞれ、参照することによって本明細書に組み込まれる）。

種々の半導体システム、特に、ＧａＡｓおよびＩｎＰ系システムにおいて、ＳＬＤを製作するために、いくつかの技法が使用されている。ＳＬＤは、利得を提供するための半導体素子と、レージング作用を防止するための１つの無反射ファセットとを要求する。無反射ファセットを製作するために使用される技法として、とりわけ、受動吸収体領域、反射防止コーティング、および、角度付きまたはファイバ連結ファセット（または、角度付き活性領域）（例えば、（１３）−（１６）参照）が挙げられる。受動吸収体は、付加的ウエハ有効面積を要求し、効果的反射防止コーティングは、多重層を要求し、製作が比較的に高価であって、角度付きファセットは、例えば、バッチウェットエッチング技法よりも大量生産に適合性の低い、付加的処理ステップを要求する。

本発明は、非極性ＧａＮ上に成長された（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎレーザダイオード（ＬＤ）から、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）を製作するためのプロセスを考案したものである。市販の（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）ＮＬＤは、典型的には、ｃ−平面基板上に成長される。分極関連電場は、井戸内の電子および正孔波動関数の空間分離を回避するために、薄い量子井戸（典型的には、４ｎｍ未満）を要求する。厚いＡｌＧａＮ膜またはＡｌＧａＮ／ＧａＮ歪み超格子は、クラッド層を形成し、光閉じ込めを提供する。

非極性ｍ−平面およびａ−平面（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎ上に成長されるＬＤは、分極関連効果を受けない。これは、より広い量子井戸（例えば、４ｎｍより広い）の成長を可能にし、これは、より光閉じ込めに寄与することが可能であり、ＡｌＧａＮクラッド無しのＬＤの実証をもたらす（１）、（２）。ＡｌＧａＮの不在は、Ａｌ前駆体寄生反応によるリアクタの不安定性を除去することによって、簡略化された製造へとつながる。また、非極性（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎ内の不均衡二軸歪は、重い正孔および軽い正孔の価電子帯の分裂を生じさせ、二軸歪ｃ−平面（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎと比較して、より低い閾値の電流密度を提供する（３）。

ｃ−軸に沿って配向されるレーザストライプの場合の閾値電流密度は、ａ−軸に沿ったストライプの場合より低い（４）。したがって、非極性ＬＤは、利得、効率、および出力パワーを最大限にするために、劈開され、空洞鏡として、極性ｃ−平面ファセットを露出しなければならない。

ｃ−平面ＧａＮのＮ−極性面は、光電気化学的（ＰＥＣ）（４）エッチング条件およびＫＯＨ等のウェットエッチング化学物質の両方下、結晶学的にエッチングすることを示されている（５）。この技術は、一般的に、六方晶錐体の形成を通して、（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎ発光ダイオード（ＬＥＤ）の裏面の光抽出を向上させるために使用される（６）。

ＳＬＤは、増幅された自発放出を利用して、ＬＤと類似規模で一方向性高パワー光学出力を発生させる。十分に強力な光学空洞を伴わない場合、ＳＬＤは、十分な光学フィードバックを発生させ、真のレージング作用を示すことができない。レージングがない場合、モード選択は存在せず、ＬＤの場合より１オーダー大きいスペクトル幅と低コヒーレンスとをもたらす。広スペクトル幅は、ＬＤと関連付けられた眼損傷のリスクを大幅に低減させ、低コヒーレンスは、コヒーレンス雑音または「スペックル」を減少させる。強力に局在化された光放出のないことは、ＬＤ内の一般的故障機構である、破壊的光学損傷（ＣＯＤ）故障を防止するのに有用である。これらの特性は、ピコプロジェクタ（指向性の高パワー放出が必要であって、眼損傷のリスクおよびコヒーレンス雑音が悪化する）ならびに網膜走査ディスプレイ（高パワーの要件を伴わない）における用途において、ＳＬＤを理想的に好適にする。ＳＬＤは、ＧａＡｓ（７）および素子の片側におけるフィードバックを防止するために、とりわけ、受動吸収体、導波路抽出、角度付きファセット、および反射防止コーティングを使用する、他の材料系において以前に実証されている。

結晶学的ウェットまたはＰＥＣエッチングを使用して、非極性（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎのｃ−平面ファセットの窒素面（Ｎ−面）（ｃ⁻ファセット）上に六方晶錐体を製作することは、Ｎ−面における効率的光抽出を可能にする（８）。これは、ＳＬＤの形成のために必要な無反射ファセットを提供する。ＰＥＣまたはウェットエッチングプロセスの使用は、受動吸収体のために要求される無駄なウエハ空間を伴わずに、ＳＬＤの製作のための低コストかつ容易に大量生産可能な技法をもたらす。エッチング時間、ＰＥＣ照射パワー、およびエッチング電解質濃度を調節することによって、六方晶錐体形成の進展を制御することは、光学損失の量を制御することが可能となる。これは、異なる光学利得を有する（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）ＮＳＬＤ、特に、異なる波長で放出する素子のに対して、スーパールミネセンスを保証するように、プロセスを容易に適合可能にする。

したがって、先行技術における制限を克服し、本明細書を熟読および理解することによって明白となるであろう多の制限を克服するために、本発明は、活性領域と、活性領域から放出される光の光閉じ込めを提供するための導波路構造と、導波路構造の対向端上の第１のファセットおよび第２のファセットとを備え、第１のファセットおよび第２のファセットは、反対表面極性を有し、第１のファセットは、粗面化された表面有する、非極性または半極性ＩＩＩ族窒化物系光電子素子（例えば、ＳＬＤ）を開示する。

第１のファセットは、ＩＩＩ族窒化物素子の粗面化されたｃ⁻ファセット、ｃ⁻平面、またはＮ−面を備え、第２のファセットは、ＩＩＩ族窒化物素子のｃ^＋ファセット、ｃ^＋平面、Ｇａ−面、またはＩＩＩ−面を備え得る。

粗面化された表面は、例えば、ウェットエッチングされた表面、結晶学的にエッチングされた表面、またはＰＥＣエッチングされた表面であり得る。粗面化された表面は、粗面化された劈開表面であり、第２のファセットは、劈開表面を有し得る。
粗面化された表面は、導波路構造の面内ｃ−軸に沿う光学フィードバックを防止し得る。

粗面化された表面は、錐体が、ＳＬＤから光を散乱するように、光の波長に十分に近い直径および高さを有する構造（例えば、六方晶錐体）を備え得る。錐体は、例えば、０．１から１．６マイクロメートル、または０．１から１０マイクロメートル、あるいは１０マイクロメートル以上の直径を有し得る。

ＳＬＤは、少なくとも５ミリワットの出力パワー（ｍＷ）を有し得る。

粗面化された表面は、レージングピークが、３１５ｍＡまでの駆動電流の場合、ＳＬＤの放出スペクトルに観察されないようなものでもあり得る（レージングは、１００ｍＡを超える駆動電流の場合、粗面化された表面を伴わない同じ構造内で観察される）。

粗面化された表面は、ＳＬＤの出力パワーが、ＳＬＤの線形利得領域において、駆動電流の増加に伴って、指数関数的に増加するようなものであり得る。

粗面化された表面は、ＳＬＤによって放出される光の半値全幅（ＦＷＨＭ）が、粗面化を伴わない場合よりも少なくとも１０倍大きいようなものであり得る。例えば、ＳＬＤは、青色光を放出し、粗面化された表面は、光のＦＷＨＭが、９ｎｍを上回るようなものであり得る。

導波路構造は、屈折率導波または利得導波を利用して、内部損失を減少させ得る。
本発明はさらに、非極性または半極性ＩＩＩ族窒化物系光電子素子を製作するための方法であって、活性領域と、活性領域から放出される光の光閉じ込めを提供するための導波路構造と、導波路構造の対向端上の第１のファセットおよび第２のファセットとを備える、第１の非極性または半極性ＩＩＩ族窒化物系光電子素子を得ることであって、第１のファセットおよび第２のファセットは、反対表面極性を有する、ことと、第１のファセットの表面を粗面化し、それによって、第２の非極性または半極性ＩＩＩ族窒化物系光電子素子を製作することとを含む、方法を開示する。

粗面化することに先立つ素子は、ＬＤであってもよく、粗面化ステップ後の素子は、ＳＬＤであり得る。

粗面化することは、ウェットエッチングにより、エッチング時間およびウェットエッチングにおいて使用される電解質の濃度は、第１のファセットの特徴サイズ、密度、および総ファセット粗度を制御するように変動され得る。

本発明は、紫外線（ＵＶ）から赤色光までの任意の波長範囲において放出するＳＬＤ（例えば、ＳＬＤ２８０ｎｍ以下から、緑色光（例えば、４９０−５６０ｎｍ）を通って、例えば、最大７００ｎｍの波長を有する光を放出するＳＬＤ）に適用可能である。ＵＶ放出ＳＬＤは、例えば、ｍ−平面ＧａＮＳＬＤを使用し得る。

次に、図面を参照する（同一参照番号は、全体を通して、対応する部分を表す）。
図１は、本発明の１つ以上の実施形態による、素子を製作する方法を例証する、流れ図である。 図２は、２．２ＭＫＯＨの中での図２（ａ）１、図２（ｂ）４、および図２（ｃ）８時間後のｃ⁻ファセットの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示し、図２（ｄ）は、１０ＭＫＯＨ（異なる試料の場合）の中での２４時間後のｃ^＋ファセットを示し、ｃ^＋ファセットのエッチング条件および安定性を変動させることによる、粗度の制御を実証する。 図２は、２．２ＭＫＯＨの中での図２（ａ）１、図２（ｂ）４、および図２（ｃ）８時間後のｃ⁻ファセットの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示し、図２（ｄ）は、１０ＭＫＯＨ（異なる試料の場合）の中での２４時間後のｃ^＋ファセットを示し、ｃ^＋ファセットのエッチング条件および安定性を変動させることによる、粗度の制御を実証する。 図２は、２．２ＭＫＯＨの中での図２（ａ）１、図２（ｂ）４、および図２（ｃ）８時間後のｃ⁻ファセットの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示し、図２（ｄ）は、１０ＭＫＯＨ（異なる試料の場合）の中での２４時間後のｃ^＋ファセットを示し、ｃ^＋ファセットのエッチング条件および安定性を変動させることによる、粗度の制御を実証する。 図２は、２．２ＭＫＯＨの中での図２（ａ）１、図２（ｂ）４、および図２（ｃ）８時間後のｃ⁻ファセットの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示し、図２（ｄ）は、１０ＭＫＯＨ（異なる試料の場合）の中での２４時間後のｃ^＋ファセットを示し、ｃ^＋ファセットのエッチング条件および安定性を変動させることによる、粗度の制御を実証する。 図３では、図３（ａ）は、ＳＬＤの概略図と、ＩＩＩ族窒化物の−ｃ、ｍ、ａ、および＋ｃ方向を、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＳＬＤの横方向断面を示し、ＳＥＭ画像として、図３（ｃ）では、ＫＯＨ処理前の素子の−ｃファセット、図３（ｄ）では、ＫＯＨ処理後の−ｃファセット、図３（ｅ）では、ＫＯＨ処理後の＋ｃファセットが示され、図３（ｃ）は、表面形態を示すために、４０°の角度で撮像され、また、粗面化された表面上の円錐の概略図も示される（図３（ｆ））。 図３では、図３（ａ）は、ＳＬＤの概略図と、ＩＩＩ族窒化物の−ｃ、ｍ、ａ、および＋ｃ方向を、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＳＬＤの横方向断面を示し、ＳＥＭ画像として、図３（ｃ）では、ＫＯＨ処理前の素子の−ｃファセット、図３（ｄ）では、ＫＯＨ処理後の−ｃファセット、図３（ｅ）では、ＫＯＨ処理後の＋ｃファセットが示され、図３（ｃ）は、表面形態を示すために、４０°の角度で撮像され、また、粗面化された表面上の円錐の概略図も示される（図３（ｆ））。 図３では、図３（ａ）は、ＳＬＤの概略図と、ＩＩＩ族窒化物の−ｃ、ｍ、ａ、および＋ｃ方向を、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＳＬＤの横方向断面を示し、ＳＥＭ画像として、図３（ｃ）では、ＫＯＨ処理前の素子の−ｃファセット、図３（ｄ）では、ＫＯＨ処理後の−ｃファセット、図３（ｅ）では、ＫＯＨ処理後の＋ｃファセットが示され、図３（ｃ）は、表面形態を示すために、４０°の角度で撮像され、また、粗面化された表面上の円錐の概略図も示される（図３（ｆ））。 図３では、図３（ａ）は、ＳＬＤの概略図と、ＩＩＩ族窒化物の−ｃ、ｍ、ａ、および＋ｃ方向を、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＳＬＤの横方向断面を示し、ＳＥＭ画像として、図３（ｃ）では、ＫＯＨ処理前の素子の−ｃファセット、図３（ｄ）では、ＫＯＨ処理後の−ｃファセット、図３（ｅ）では、ＫＯＨ処理後の＋ｃファセットが示され、図３（ｃ）は、表面形態を示すために、４０°の角度で撮像され、また、粗面化された表面上の円錐の概略図も示される（図３（ｆ））。 図３では、図３（ａ）は、ＳＬＤの概略図と、ＩＩＩ族窒化物の−ｃ、ｍ、ａ、および＋ｃ方向を、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＳＬＤの横方向断面を示し、ＳＥＭ画像として、図３（ｃ）では、ＫＯＨ処理前の素子の−ｃファセット、図３（ｄ）では、ＫＯＨ処理後の−ｃファセット、図３（ｅ）では、ＫＯＨ処理後の＋ｃファセットが示され、図３（ｃ）は、表面形態を示すために、４０°の角度で撮像され、また、粗面化された表面上の円錐の概略図も示される（図３（ｆ））。 図３では、図３（ａ）は、ＳＬＤの概略図と、ＩＩＩ族窒化物の−ｃ、ｍ、ａ、および＋ｃ方向を、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＳＬＤの横方向断面を示し、ＳＥＭ画像として、図３（ｃ）では、ＫＯＨ処理前の素子の−ｃファセット、図３（ｄ）では、ＫＯＨ処理後の−ｃファセット、図３（ｅ）では、ＫＯＨ処理後の＋ｃファセットが示され、図３（ｃ）は、表面形態を示すために、４０°の角度で撮像され、また、粗面化された表面上の円錐の概略図も示される（図３（ｆ））。 図４は、スペクトル（光出力強度（任意の単位（任意単位））対ナノメートル（ｎｍ）での波長）を示し、図４（ａ）は、ＫＯＨ処理の前の４μｍリッジＬＤ、図４（ｂ）は、ＫＯＨ処理後の同一素子、図４（ｃ）は、ＫＯＨ処理後の同一素子であるが、導波路に垂直な基板下方の放出の場合である。 図４は、スペクトル（光出力強度（任意の単位（任意単位））対ナノメートル（ｎｍ）での波長）を示し、図４（ａ）は、ＫＯＨ処理の前の４μｍリッジＬＤ、図４（ｂ）は、ＫＯＨ処理後の同一素子、図４（ｃ）は、ＫＯＨ処理後の同一素子であるが、導波路に垂直な基板下方の放出の場合である。 図４は、スペクトル（光出力強度（任意の単位（任意単位））対ナノメートル（ｎｍ）での波長）を示し、図４（ａ）は、ＫＯＨ処理の前の４μｍリッジＬＤ、図４（ｂ）は、ＫＯＨ処理後の同一素子、図４（ｃ）は、ＫＯＨ処理後の同一素子であるが、導波路に垂直な基板下方の放出の場合である。 図５は、面内放出（円）および背面放出（正方形、また、図５では、「下方」とも称される）の場合における、駆動電流（ミリアンペア）の関数としてのＫＯＨ処理後のＳＬＤのＦＷＨＭ（ナノメートル）のプロットである。 図６は、ＫＯＨ処理前ＬＤ（円）および処理後のＳＬＤ（正方形）のルミネセンス対電流（Ｌ−Ｉ）特性（パワー出力（ｍＷ）対電流（ｍＡ））を示し、破線は、ＬＤデータの場合の眼に対する指標であって、実線は、ＳＬＤデータに対する指数適合である。 図７では、図７（ａ）は、検出器設定の概略図を、図７（ｂ）は、＋ｃファセットにおいて面内で、および背面から、測定された電流の関数としてのスペクトル的積分強度を示し、１００ｍＡを超える電流値に対応するデータに適合された指数（面内）および線形（背面）曲線もまた示され、スーパールミネセンスの発現は、導波路に沿って刺激された放出により素子の面内および下方で測定された積分強度の発散から、約１００ｍＡ（４．７６ｋＡ／ｃｍ^２）と予測することができ、面内放出は、０．９９５のＲ^２を伴う指数曲線に良好に適合する一方、基板を通しての放出は、線形関数によって適合され、両適合は、スーパールミネセンスの発現を超える（１００ｍＡを超える）データに対して行われた。 図７では、図７（ａ）は、検出器設定の概略図を、図７（ｂ）は、＋ｃファセットにおいて面内で、および背面から、測定された電流の関数としてのスペクトル的積分強度を示し、１００ｍＡを超える電流値に対応するデータに適合された指数（面内）および線形（背面）曲線もまた示され、スーパールミネセンスの発現は、導波路に沿ってシ刺激された放出により素子の面内および下方で測定された積分強度の発散から、約１００ｍＡ（４．７６ｋＡ／ｃｍ^２）と予測することができ、面内放出は、０．９９５のＲ^２を伴う指数曲線に良好に適合する一方、基板を通しての放出は、線形関数によって適合され、両適合は、スーパールミネセンスの発現を超える（１００ｍＡを超える）データに対して行われた。

好ましい実施形態の以下の説明では、本明細書の一部を形成し、本発明が実践され得る特定の実施形態の一例として示される、付随の図面が参照される。他の実施形態が利用されてもよく、構造的変化は、本発明の範囲から逸脱することなく成され得ることを理解されたい。

（概要）
六方晶錐体を形成するための結晶学的エッチングは、ｍ−平面（Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ）Ｎのｃ⁻ファセット上で実証され、ＳＬＤ素子の製作が、実証された。本発明は、非極性（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎ系ＳＬＤの生産に好適な低反射率ファセットの製作を可能にする。

本発明の一実施形態では、ｃ−軸導波路に沿って光学フィードバックを防止することが意図される、非反射−ｃ平面ファセットが、ＫＯＨウェットエッチングによって製作された。ＫＯＨは、＋ｃファセットをエッチングすることなく、六方晶錐体の形成につなる劈開−ｃファセットを選択的にエッチングした。ピーク波長およびＦＷＨＭは、それぞれ、３１５ｍＡで４３９ｎｍおよび９ｎｍであって、５ｍＷの出力パワーが、＋ｃファセットから測定された。

（技術説明）
（専門用語）
ＩＩＩ族窒化物は、例えば、ＩＩＩ族窒化物、窒化物、あるいは（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ、ＡｌＩｎＧａＮ、またはＡｌ_{（ｌ−ｘ−ｙ）}Ｉｎ_ｙＧａ_ｘＮ（０＜ｘ＜１および０＜ｙ＜１）と称され得る。

これらの用語は、単一種、Ａｌ、Ｇａ、およびＩｎのそれぞれの窒化物、ならびにそのようなＩＩＩ族金属種の二元、三元、および四元組成を含むように、広義に解釈されることが意図される。故に、用語は、そのような専門用語内に含まれる種として、化合物ＡＩＮ、ＧａＮ、およびＩｎＮ、ならびに三元化合物ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、およびＡｌＩｎＮ、ならびに四元化合物ＡｌＧａｌｎＮを含意する。（Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ）成分種のうちの２つ以上が存在する時、化学量論的割合ならびに「化学量論外」の割合（組成内に存在する（Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ）成分種のそれぞれに存在する相対モル比に関して）を含む、あらゆる可能性のある組成は、発明の広範囲内で採用することができる。故に、ＧａＮ材料を主に参照する本発明の議論は、種々の他の（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎ材料種の形成に適用可能であることを理解されるであろう。さらに、発明の範囲内の（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料はさらに、少量のドーパントおよび／または他の不純物あるいは含有材料を含み得る。バロンもまた、ＩＩＩ族窒化物合金に含まれ得る。

電子および光電子素子のための現在の窒化物技術は、極性ｃ−方向に沿って成長された窒化物膜を採用する。しかしながら、ＩＩＩ族窒化物系光電子および電子素子内の従来のｃ−平面量子井戸構造は、強力な圧電および自発分極の存在に起因する望ましくない量子閉じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）に悩まされる。ｃ−方向に沿った強力な内蔵電場は、電子および正孔の空間的分離を生じさせ、ひいては、制限されたキャリア再結合効率、減少した振動子強度、および赤色シフト発光をもたらす。

ＧａＮまたはＩＩＩ族窒化物光電子素子内の自発および圧電分極効果を排除するアプローチの１つは、結晶の非極性平面上に素子を成長させることである。そのような平面は、等数のＧａおよびＮ原子を含有し、電荷中性である。さらに、後続の非極性層は、相互に等価であって、したがって、バルク結晶は、成長方向に沿って、分極されないであろう。ＧａＮまたはＩＩＩ族窒化物における対称等価非極性平面の２つのそのような族は、集合的にａ−平面として知られる｛１１−２０｝族および集合的にｍ−平面として知られる｛１−１００｝族である。

ＧａＮ光電子素子内の分極効果を低減または可能性として排除する別のアプローチは、結晶の半極性平面上に素子を成長させることである。用語「半極性平面」は、２つの非ゼロのｈ、ｉ、またはｋミラー指数と、非ゼロの１ミラー指数との両方を保有する種々の平面を指すために使用することができる。したがって、半極性平面は、（ｈｋｉｌ）ミラーブラヴェ指数転換において、非ゼロのｈまたはｋまたはｉ指数および非ゼロのｌ指数を伴う結晶平面として定義される。ｃ−平面ＧａＮヘテロエピタキシにおける半極性平面のいくつかの一般的に観察される実施例は、ピットのファセットに見出される、（１１−２２）、（１０−１１）、および（１０−１３）平面を含む。これらの平面はまた、偶然にも、発明者らが平面膜の形成において成長させた同じ平面でもある。ウルツ鉱結晶構造における半極性平面の他の実施例として、（１０−１２）、（２０−２１）、および（１０−１４）が挙げられるが、それらに限定されない。窒化物結晶の分極ベクトルは、そのような平面内にはなく、また、そのような平面に対して垂直でもないが、平面の表面垂線に対して、ある傾斜角度で存在する。例えば、（１０−１１）および（１０−１３）平面は、それぞれ、ｃ−平面に対して、６２．９８°および３２．０６°である。

ＧａＮのガリウムまたはＧａ面（または、ＩＩＩ族窒化物のＩＩＩ面）は、＋ｃ、ｃ^＋、または（０００１）平面であり、ＧａＮまたはＩＩＩ族窒化物層の窒素またはＮ−面は、-ｃ、ｃ⁻、または（０００−１）平面である。

（プロセスステップ）
図１は、本発明の１つ以上の実施形態による、素子を製作する方法を例証する。

ブロック１００は、活性領域と、活性領域から放出される光の光閉じ込めを提供するための導波路構造と、一対のファセットとを備える、非極性または半極性（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎ系光電子素子（例えば、ＬＤ）を得るまたは製作するステップを表す。対のファセットは、第１のファセットが、第２のファセットの反対にあり、第１のファセットが、第２のファセットに対して反対表面極性を有するように、導波路構造の対向端上の第１のファセットおよび第２のファセットを備え得る。

反対表面極性を有する対のファセットは、反対表面極性が、ｃ^＋およびｃ⁻であるように、ｃ^＋およびｃ⁻ファセットを備え得る。

ファセットは、ｃ^＋ファセットからの光学出力のための良好な指向性および遠視野像（ＦＦＰ）を達成するために、劈開することによって形成され得る。しかしながら、ファセットはまた、ドライエッチング、集束イオンビーム（ＦＩＢ）系技法、研磨、または他の方法によって形成され得る。ファセットの一方または両方は、出力ファセットの反射率を増加または減少させるために、あるいは破壊的光学損傷（ＣＯＤ）を抑制するために、塗膜され得る。

素子は、Ｌ−Ｉ特性が処理後値と比較され、スーパールミネセンスが検証され得るように、この時点で試験される。

ブロック１０２は、第１のファセットの表面を粗面化することを表し、例えば、ｏｆｏｎｅｏｆＬＤのファセットのうちの１つの結晶学的エッチング、ウェットエッチング、またはＰＥＣエッチングを表す。ブロック１００のステップ後、ＬＤは、ＫＯＨ処理中、上側を保護するために、結晶接合ワックスを使用して、表を下にして搭載され得る。上側保護は、必要でなくてもよいが、予防措置として行われた。次いで、搭載された試料は、所望の時間の間、典型的には、１から２４時間、２．２Ｍ水酸化カリウム（ＫＯＨ）に浸漬される。

第１のファセットは、ＩＩＩ族窒化物素子の粗面化されたｃ−平面、ｃ−ファセット、またＮ−面を備え、第２のファセットは、ＩＩＩ族窒化物素子のｃ^＋ファセット、ｃ^＋平面、Ｇａ−面、またはＩＩＩ−面を備え得る。第１のファセットの粗面化された表面は、粗面化された劈開表面（次いで、粗面化される、劈開表面）であり得、第２のファセットは、劈開表面を有し得る。

図２は、それぞれ、図２（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）に示されるように、ＫＯＨの中での１、４、８時間後の錐体形態２００と、図２（ｄ）に示されるように、ｃ^＋ファセット上のエッチングがないことを示す。ＰＥＣエッチングは、最大２オーダーまでエッチング時間を短縮するために使用することができる。次いで、試料は、取り外され、再試験される。これらの条件下、ＫＯＨ中にエッチングされないため、ｃ^＋ファセットに対して、保護は必要ない。したがって、本発明は、±ｃファセットの非対称化学特性を使用して、ＳＬＤを製作し得る。錐体２００は、ベース直径および高さを有し得る。

ＫＯＨ結晶学的エッチングは、素子のｃ⁻ファセット上に６つの｛１０−１−１｝平面を備える六方晶錐体を生する（５）。故に、粗面化された表面は、六方晶ベースと、｛１０−１−１｝平面である６つの側壁とを備える六方晶錐体を備え得る。

他のウェットエッチング方法、例えば、ウェットエッチング、結晶学的化学エッチング、結晶学的エッチングをもたらすウェットエッチング、または光電気化学的（ＰＥＣ）エッチングが使用され得る。エッチング時間およびウェットエッチングにおいて使用される電解質の濃度は、第１のファセットの特徴サイズ、密度、および総ファセット粗度を制御するように、変動され得る。

ブロック１０４は、方法の最終結果、すなわち、ＳＬＤ等の素子を表す。ＳＬＤは、非極性ＧａＮ上に成長された（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）ＮＬＤのための構造を備え得、ＬＤ構造のｃ−ファセットは、結晶学的にエッチングされる。例えば、ＳＬＤは、±ｃファセットの非対称化学特性を利用する、ｍ−平面−ＧａＮ系青色ＳＬＤであり得る。第２のファセットは、ＳＬＤの出力ファセットであり得る。例えば、粗面化ステップに先立って、素子は、ＬＤであって、粗面化ステップ後、素子は、ＳＬＤである。

錐体の内部ファセット上に入射する光は、内部ファセットを通過するか、または反射され得る。次いで、反射された光は、錐体の対向ファセットに衝突し、再び、素子を出るか、または反射され得る。塗膜されていない界面（例えば、ＧａＮと空気）の場合、フレネル反射は、０．１８の反射率をもたらす。したがって、３反射以内に、構造内に残留する光の量は、既に、入射光の１％未満である。代替として、ファセットの粗度を単純に増加させることは、反射率を低下させ、ミラー損失を増加させ、それは、閾値電流密度を増加させる。この効果は、多くの場合、ｃ−平面ＬＥＤのｃファセットからの背面光抽出効率を増加させるために使用される（８）。

キャリア密度がＬＤの活性領域内で増加するのに伴って、反転分布が達成され刺激された放出が、素子内で自発放出を増幅するため、導波路に沿った利得につながる。レージングが生じるためには、正味往復利得は、正味往復損失より大きくなければならない。しかしながら、ｃ⁻ファセットにおいて、大量の光抽出（損失）を生じさせることによって、光学フィードバックが抑制される。刺激された放出の増幅が生じ、高光学出力パワーにつながるが、レージングと関連する放出された光のコヒーレンスは抑制される。したがって、粗面化された表面は、導波路構造の面内ｃ−軸に沿って、光学フィードバックを防止し得る。

例えば、粗面化された表面は、レージングピークが、最大３１５ｍＡまでの駆動電流に対してＳＬＤの放出スペクトルにおいて観察されないようなものであり、粗面化された表面を伴わない同じ構造においては、１００ｍＡを超える駆動電流に対してレージングピークが観察される。しかしながら、スーパールミネセンスおよび／またはレージングのために要求される具体的電流は、大部分は、素子の品質および寸法によって設定される。例えば、市販の青色ＬＤは、５０ｍＡを下回るレージング電流を有し得る。したがって、スーパールミネセンスおよび／またはレージングのための具体的電流は、特定の値に限定されない。

素子の粗面化された表面は、ＳＬＤによって放出された光の半値全幅（ＦＷＨＭ）が、粗面化を伴わない素子の少なくとも１０倍大きいようなものであり得る（例えば、ＳＬＤのＦＷＨＭは、ＬＤのＦＷＨＭより１０倍大きい）。例えば、ＳＬＤは、青色光を放出し、粗面化された表面は、光のＦＷＨＭが９ｎｍを超えるようなものであり得る。

ＳＬＤは、少なくとも５ミリワットの出力パワーを有し得る。例えば、粗面化された表面は、ＳＬＤの出力パワーが、ＳＬＤの線形利得領域において、駆動電流の増加に伴って、指数関数的に増加するようなものであり得る。

導波路構造は、例えば、屈折率導波または利得導波を利用して、内部損失を減少させ得る。

（素子構造および実験結果）
図３（ａ）は、活性領域３０２と、活性領域３０２から放出された光３０６の光閉じ込めを提供するための導波路構造３０４ａ、３０４ｂと、第１のファセット３０８が、第２のファセット３１０の反対であるように、導波路構造３０４ａ、３０４ｂの対向端上に第１のファセット３０８および第２のファセット３１０を含む、一対のファセットとを備え、第１のファセット３０８および第２のファセット３１０は、反対表面極性を有し、第１のファセット３０８は、粗面化された表面３１２を有する、非極性または半極性（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）ＮまたはＩＩＩ族窒化物系光電子素子３００（例えば、ＳＬＤ）の概略図を示す。粗面化された第１のファセット３０８は、粗面化されたＮ−極性平面である表面を有する、ｃ⁻ファセットであり、第２のファセットは、ｃ^＋ファセットである。

ＩＩＩ族窒化物の−ｃ、ｍ、ａ、および＋ｃ方向もまた、示され（図３（ａ）の直線矢印）、素子３００は、ｍ−方向に沿って成長される。しかしながら、素子はまた、半極性方向に沿って成長され得る。素子３００の成長平面（すなわち、各素子層の上面または最終成長平面）３１４は、非極性または半極性平面であり得る。例えば、ＳＬＤは、ＩＩＩ族窒化物のａ−平面、またはＩＩＩ族窒化物のｃ−平面に近接する、ＩＩＩ族窒化物の半極性平面（例えば、２０−２１または１１−２１平面）上に製作され得、それによって、非極性または半極性ＳＬＤを製作する。

図３（ｂ）は、ｎ−型層３１６と、ｐ−型層３１８と、第１の量子障壁層３２０ｂと第２の量子井戸障壁層３２０ｃとの間に挟入された量子井戸３２０ａを備える活性領域３０２とを例証する、図３（ａ）の素子の横方向断面であって、量子井戸層３２０ａの厚さは、４ｎｍ超である。

図３（ａ）の素子は、最初に成長し、ブロック１００および（２１）に表されるような標準的技法を使用してＬＤを製作することによって、製作された。具体的には、ＡｌＧａＮ−無クラッドＬＤ構造は、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ製バルクｍ−平面基板（例えば、ｍ−平面ＧａＮ）上への標準的金属有機化学蒸着によって成長させた（１８）（また、（２２）ならびにＤａｎｉｅｌ Ｆ．Ｆｅｅｚｅｌｌ、Ｍａｔｈｅｗ Ｃ．Ｓｃｈｍｉｄｔ、Ｋｗａｎｇ Ｃｈｏｏｎｇ Ｋｉｍ、Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ．Ｆａｒｒｅｌｌ、Ｄａｎｉｅｌ Ａ．Ｃｏｈｅｎ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．Ｄｅｎ Ｂａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる２００８年２月１２日出願の米国特許出願第１２／０３０，１１７号「Ａｌ（ｘ）Ｇａ（ｌ−ｘ）Ｎ−ＣＬＡＤＤＩＮＧ−ＦＲＥＥ ＮＯＮＰＯＬＡＲ ＧＡＮ−ＢＡＳＥＤ ＬＡＳＥＲ ＤＩＯＤＥ ＳＡＮＤＬＥＤＳ」（弁理士整理番号第３０７９４．２２２−ＵＳ−Ｕ１（２００７−４２４）号）参照）。構造は、ｎ−型層３１６から成った（４−μｍ厚のＳｉドープＧａＮクラッド層に続いて、５０ｎｍのＳｉドープｎ−型ＩｎＧａＮ導波路層３０４ｂを含む）。図３（ｂ）は、１つの周期を示すが、活性領域３０２は、実際には、３つの周期のＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ多重量子井戸構造から成るように製作された（しかしながら、任意の数の量子井戸または任意の量子井戸組成物が可能である、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸）。非意図的にドープされたＧａＮ層が、活性領域３０２の上に成長され、１０−ｎｍ厚のＭｇドープＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ｎ電子遮断層（ＥＢＬ）が続いた。ＥＢＬの後に、ｐ−型層３１８が続いた（５０ｎｍＭｇドープｐ−型ＩｎＧａＮ導波路層３０４ａ、約５００−ｎｍ厚のＭｇドープｐ−型ＧａＮから成る上面クラッド、および１００ｎｍＭｇドープｐ＋＋接点層キャッピング構造を含む）。４μｍ幅のストライプまたはリッジ３２２は、ｃ−方向に沿って、リッジをパターン化およびドライエッチングすることによって、形成された。

標準的リフトオフプロセスが、酸化物絶縁体３２４のために使用され、カソード電極３２６のためのＰｄ／Ａｕ金属蒸着が続いた。ファセット３０８、３１０は、劈開することによって形成され、空洞長５００μｍをもたらし、インジウムが、背面アノード電極３２８を形成するために使用された。次いで、第１のファセット３０８は、ブロック１０２に表されるように、粗面化された。光３０６の面内出力パワー３３０は、ｃ＋ファセット３１０から測定され得る。

図３（ｃ）−（ｅ）は、素子のＳＥＭ画像であって、図３（ｃ）は、ＫＯＨ処理前の素子の−ｃファセットを、図３（ｄ）は、ＫＯＨ処理後の−ｃファセット（図３（ａ）の素子）を、図３（ｅ）は、ＫＯＨ処理後の＋ｃファセット（図３（ａ）の素子）を示し、図３（ｃ）は、表面形態を示すために、４０°の角度で撮像された。

ＳＥＭ画像は、−ｃファセット上のみの六方晶錐体３３２の形成を示し、粗面化された表面は、０．１から１．６マイクロメートルのベース直径を有する、１つ以上の六方晶錐体を備える（ｎ−型ＧａＮ上では０．３から１．６μｍ、およびｐ−型ＧａＮ上では１００から１５０ｎｍの六方晶錐体ベース直径範囲）。しかしながら、粗面化された表面は、任意の特定の寸法または特徴に限定されない（例えば、加熱またはＰＥＣエッチングを使用して、１０マイクロメートル以上のベース直径を含む）。

例えば、図３（ｆ）は、ベース直径３３４および高さ３３６を有する、１つ以上の構造（例えば、円錐３３２）を備え得る、粗面化された表面を示し、ベース直径３３４は、例えば、１０マイクロメートル以上であり得る。ベース直径３３４および／または高さ３３６は、構造がＳＬＤから光を散乱する、光の波長に十分に類似し得る。また、図３（ｆ）には、構造が、どのように六方晶ベース３４０および｛１０−１−１｝平面側壁３４２を伴う、六方晶錐体３３８となり得るかが示され、六方晶錐体３３８は、円錐体３３２に成形されている。側壁３４２が、｛１０−１−１｝平面を形成する場合、｛１０−１−１｝平面の角度は、ｃ−平面に対して、６２度である。

いくつかの実施形態では、ｃ⁻ファセット３０８の表面全体が、円錐体で覆われ、いくつかの実施形態では、円錐体３３２が大きいほど、より良い。

（素子性能）
図４は、は、異なる駆動電流（ｍＡ）に対するスペクトル（光出力強度（任意の単位（任意単位））対ナノメートル（ｎｍ）における波長）を示し、図４（ａ）は、ＫＯＨ処理前の４μｍリッジＬＤ（底の曲線から上の曲線は、それぞれ、駆動電流１７５ｍＡ、１９０ｍＡ、および２１０ｍＡの場合である）、図４（ｂ）は、面内放出のためのＫＯＨ処理後の同一素子（図３（ａ）の素子）（底の曲線から上の曲線は、それぞれ、駆動電流１５ｍＡ、４５ｍＡ、１０５ｍＡ、１８０ｍＡ、２５５ｍＡ、および３１５ｍＡの場合である）、図４（ｃ）は、ＫＯＨ処理後の同じ素子（図３（ａ）の素子）であるが、基板より下方かつ導波路に垂直な放出の場合である。

ＫＯＨ処理前、レージングピークは、１９０ｍＡ（９．０５ｋＡ／ｃｍ^２）程度の注入電流で観察され、ピーク波長は、４３６．８ｎｍ、ＬＤの半値全幅強度（ＦＷＨＭ）は、ちょうど閾値を超える１９０ｍＡで０．３ｎｍである。

スペクトル幅は、導波路内の刺激された放出の存在のため、駆動電流の増加に伴って、ＫＯＨ処理後の素子に対して狭くなるが、しかしながら、レージングによるスペクトル内の急激なピークは、存在する電流範囲にわたって観察されない。ＳＬＤの最小ＦＷＨＭは、３１５ｍＡで９ｎｍであり、ＬＤの場合よりほぼ１オーダー大きく、ピーク波長は、４３９ｎｍであった。

図５は、図３（ａ）の素子のＦＷＨＭを測定し、ＳＬＤによって放出された光のＦＷＨＭが、粗面化を伴わない素子より少なくとも１０倍大きいようなものであり得る、素子の粗面化された表面を例証する（例えば、ＳＬＤのＦＷＨＭは、ＬＤのＦＷＨＭより１０倍大きい）。図５では、ＳＬＤは、８ｎｍの最小ＦＷＨＭを示す一方、典型的ＬＤＦＷＨＭは、０．２ｎｍである。ＳＬＤは、光学空洞内の共振のため、強い波長選択を示さない。

図６は、ＫＯＨ処理前のＬＤおよび処理後のＳＬＤのＬ−Ｉ特性を示し（図３（ａ）の素子）、破線は、ＬＤデータに対する目安の線であり、実線は、ＳＬＤデータに対する指数適合である。ＫＯＨ処理前、Ｌ−Ｉ曲線は、閾値を上回る出力パワーの線形増加に伴って、非常に急激なレージング閾値を示す。

＋ｃファセットから測定されたＳＬＤの出力パワーは、約５ｍＷに到達した。ＫＯＨ処理後の出力パワーは、線形利得領域におけるＳＬＤに対して予測されるように、電流の関数として、指数関数的に増加した。

図７では、図７（ａ）は、検出器設定の概略図を、図７（ｂ）は、＋ｃファセットにおける面内７００放出および背面７０２からの放出に対して測定された電流の関数としてのＳＬＤ放出のスペクトル的積分強度（図３（ａ）の素子を使用）を示し、１００ｍＡを超える電流値に対応するデータに適合された指数（面内）および線形（背面）曲線もまた示される。積分強度は、＋ｃファセットにおける面内７００（面内）および導波路に垂直な素子下方（背面７０２）に定置された検出器に連結された光学ファイバを使用して測定された。面内７００放出は、自発放出および導波路内の増幅による刺激された放出の両方を備える一方、背面７０２放出は、基板を通して透過された自発放出のみ測定する。

背面放出からの面内放出の分岐は、１００ｍＡをちょうど下回るスーパールミネセンスの発現を示す。これは、導波路に沿って刺激された放出からもたらされる利得によって生じ、測定された面内強度を指数関数的に増加させる一方、自発放出のみから成る、背面放出は、線形のままである。また、スーパールミネセンスの発現より下では、面内および背面放出の両方が、放出機構の変化のため、発現を上より上での適合から線形的に逸脱することに留意されたい。

（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）ＮＳＬＤは、バルク非極性または半極性基板（例えば、ＩＩＩ族窒化物またはＧａＮ基板）上に最良に製作され、これらの基板上のエピタキシャル成長からもたらされる、向上した光学および電気特性を利用するであろう。しかしながら、本発明はまた、任意の基板上に成長されたｃ−平面ファセットを有する、任意の素子のために使用することもできる。

本発明のＳＬＤの用途は、調整可能ミラー損失高パワー指向性固体照明およびファイバ連結照明を伴う、青色から緑色スペクトル領域内（および可能性として、それを超える）のピコプロジェクタおよび網膜走査ディスプレイのための光源を含むが、それらに限定されない。

（可能な修正）
結晶学的化学エッチングプロセスは、第１のファセット（ｃ−ファセット）を粗面化するために使用され得る。例えば、結晶学的化学エッチングプロセスは、室温で、または加熱して、ＫＯＨを使用し得る。しかしながら、結晶学的エッチングをもたらす、他のウェットエッチングプロセスもまた、結晶学的化学エッチングプロセスとして使用することができる。エッチング時間および電解質の濃度は、第１のファセット３０８の特徴サイズ、密度、および総ファセット粗度を制御するために可変であることができる。

したがって、結晶学的エッチングプロセスとしてのＰＥＣエッチング技法の使用等、結晶学的エッチングをもたらす任意のエッチング化学作用は、本発明の範囲によってカバーされる。ＰＥＣエッチング率は、典型的には、上側が適切に保護可能である場合、非照明エッチングより１〜２オーダー倍速く、より高いスループットを提供し得る。

ＡＺ７２６ＭＩＦ等のいくつかのフォトレジスト現像液もまた、エッチングプロセスの際（例えば、結晶学的化学エッチングプロセスの際）に使用され得る。例えば、いくつかのフォトレジスト現像液はまた、Ｎ−面ＧａＮを結晶学的にエッチングするために使用され得る。Ｎ−面ＧａＮの一般化学反応性のため、結晶学的エッチングを生じさせ、また、前述のように、無反射ファセットを形成するためにも使用することができる、他のエッチング化学作用が存在する可能性もある。

したがって、本発明の光電子素子は、活性領域と、活性領域から放出される光の光閉じ込めを提供するための導波路構造と、反対の表面極性を有する素子の対向端上の一対のファセットとを備え得る。素子は、非極性または半極性（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎ系素子であり得る（すなわち、素子の成長平面は、典型的には、非極性または半極性であって、ファセット極性は、典型的には、ｃ^＋およびｃ⁻ファセットに対応する）。

ファセットは、劈開することによって形成され、ｃ^＋ファセットからの光学出力のための良好な指向性および遠視野像（ＦＦＰ）を達成し得る。ファセットはまた、ドライエッチング、集束イオンビーム（ＦＩＢ）系技法、研磨、または他の方法によって形成することもできる。いずれのファセットに対しても、出力ファセットの反射率を増加または減少させるため、あるいは破壊的光学損傷（ＣＯＤ）を抑制するためのファセットコーティングを使用することもできる。

次いで、ファセットのうちの１つは、結晶学的化学エッチングプロセスによって、粗面化されてもよく、粗面化されたファセットは、ｃ⁻窒素−極性（Ｎ−極性）平面である。

導波路構造は、例えば、屈折率導波または利得導波を利用して、内部損失を減少させ得る。

本発明は、反射が多過ぎる場合、＋ｃファセット上に反射防止コーティングを置くという選択肢を含む。正面側のコーティングはまた、素子性能を改良し得る。

また、ストライプ３２２は、ファセット間で角度付け、両ファセットからの反射をさらに低減させことができ、これは、性能を改良し得る。

（利点および改良点）
本発明は、（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）ＮＳＬＤにおいて使用するために好適な無反射ファセットを形成するための新規機構である、結晶学的にエッチングされる光抽出円錐体を特徴とする。本ウェットエッチングステップは、標準的ＬＤ製作プロセスに追加し、最小プロセス展開によって、ＳＬＤ製作を可能にすることができる。例えば、本発明は、１つだけの比較的に安価かつ単純な処理ステップの追加によって、任意の非極性（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）ＮＬＤプロセスからｃ−平面劈開ファセットを伴うＳＬＤの製造を可能にする。低反射ファセットを形成する本方法は、ウエハ上の素子充填密度のいかなる犠牲も要求せず、通常レーザ処理と互換性のない任意の処理ステップも要求しない。本技法は、任意の処理ステップの再最適化または変更を必要とすることなく、ＳＬＤの製造のために、直接適合された任意の非極性（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎレーザプロセスを可能にする。したがって、バッチ系ウェットエッチングステップとしての本技法の産業用途は、他の製作方法と比較して、低コストとなることを期待させる。

ＳＬＤは、その比較的に大きなスペクトル幅、指向性出力、および比較的に高パワーのため、ピコプロジェクタおよび網膜走査ディスプレイ（９）のための光源として作用することができる。

本発明は、製造が容易かつ安定した、ＳＬＤを製作する利点を提供する。

（参考文献）
以下の参考文献は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。
（１） Ｆｅｅｚｅｌｌ， Ｄ． Ｆ．，他、”ＡｌＧａＮ−Ｃｌａｄｄｉｎｇ−Ｆｒｅｅ Ｎｏｎｐｏｌａｒ ＩｎＧａＮ／ＧａＮ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅｓ，”、Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．，２００７年、 Ｖｏｌ． ４６， ｐｐ． Ｌ２８４−Ｌ２８６
（２） Ｆａｒｒｅｌｌ， Ｒ． Ｍ．，他、”Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｗａｖｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＡｌＧａＮ−ｃｌａｄｄｉｎｇ−ｆｒｅｅ Ｎｏｎｐｏｌａｒ ｍ−Ｐｌａｎｅ ＩｎＧａＮ／ＧａＮ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅｓ，”、Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．，２００７年、 Ｖｏｌ． ４６， ｐｐ． Ｌ７６１−Ｌ７６３
（３） Ｓｕｚｕｋｉ， Ｍａｓａｋａｔｓｕ、およびＵｅｎｏｙａｍａ， Ｔａｋｅｓｈｉ．”Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ Ｗｕｒｔｚｉｔｅ ＧａＮ／ＡｌＧａＮ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ Ｌａｓｅｒｓ ｂｙ Ｕｎｉａｘｉａｌ Ｓｔｒａｉｎ ｉｎ （０００１） Ｐｌａｎｅ，”、Ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｊｐｎ．Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．，１９９６年、 Ｖｏｌ． ３５， ｐｐ． Ｌ９５３−Ｌ９５５
（４） Ｏｋａｍｏｔｏ， Ｋｕｎｉｙｏｓｈｉ，他、”Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−Ｗａｖｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍ−Ｐｌａｎｅ ＩｎＧａＮ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅｓ，”、Ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，２００７年、 Ｖｏｌ． ４６， ｐｐ． Ｌ１８７−Ｌ１８９
（５） Ｇａｏ， Ｙａｎ，他、”Ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｌａｓｅｒ Ｌｉｆｔ−Ｏｆｆ （ＬＬＯ） Ｎ−Ｆａｃｅ ＧａＮ ｗｉｔｈ Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｈｏｔｏ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｗｅｔ Ｅｔｃｈｉｎｇ，” Ｊａｐ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．，２００４年、 Ｖｏｌ． ４３， ｐ． Ｌ６３７
（６） Ｇａｏ， Ｙ．，他、”Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ− ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｗｅｔ ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｇａｌｌｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ，”、ＡＩＰ， Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００４年、 Ｖｏｌ． ８４， ｐｐ． ３３２２−３３２４
（７） Ｌｅｅ， Ｔｉｅｎ−Ｐｅｉ， Ｂｕｒｒｕｓ， Ｃ．、およびＭｉｌｌｅｒ， Ｂ．、”Ａ ｓｔｒｉｐｅ−ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｄｏｕｂｌｅ−ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ−ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ （ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ） ｄｉｏｄｅ，”，ＩＥＥＥ Ｊ． Ｑｕａｎｔｕｍ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，１９７３年、 Ｖｏｌ． ９， ｐｐ． ８２０−８２８
（８） Ｆｕｊｉｉ， Ｔ．，他、”Ｃｏｎｅ−ｓｈａｐｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ，”、ｐｈｙｓｉｃａ ｓｔａｔｕｓ ｓｏｌｉｄｉ （ｃ），２００５年、 Ｖｏｌ． ２， ｐｐ． ２８３６−２８４０
（９） Ｊｏｈｎｓｔｏｎ， Ｒｉｃｈａｒｄ Ｓ．、およびＷｉｌｌｅｙ， Ｓｔｅｐｈｅｎ Ｒ．、”Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｒｅｔｉｎａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ，”、 ＳＰＩＥ， Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ，１９９５年、 Ｖｏｌ． ２４６５， ｐｐ． ２−１３
（１０） Ｏｋａｍｏｔｏ， Ｋｕｎｉｙｏｓｈｉ， Ｔａｎａｋａ， Ｔａｋｅｔｏｓｈｉ、およびＫｕｂｏｔａ， Ｍａｓａｓｈｉ、”Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ− Ｗａｖｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｌｕｅ−Ｇｒｅｅｎ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｎｏｎｐｏｌａｒ ｍ−Ｐｌａｎｅ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ，”、Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｅｘｐｒｅｓｓ，２００８年、 Ｖｏｌ． １， ｐ． ０７２２０１
（１１） Ｏｋａｍｏｔｏ， Ｋｕｎｉｙｏｓｈｉ，他、”Ｎｏｎｐｏｌａｒ ｍ−ｐｌａｎｅ ＩｎＧａＮ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ａ ｌａｓｉｎｇ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ４９９．８ ｎｍ，”、 ＡＩＰ， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．，２００９年、 Ｖｏｌ． ９４， ｐ． ０７１１０５
（１２） Ｆｕｊｉｉ， Ｔ．，他、”Ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｖｉａ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ，”、ＡＩＰ， Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００４年、 Ｖｏｌ． ８４， ｐｐ． ８５５−８５７
（１３） Ｎｏｇｕｃｈｉ、他、：米国特許第４，９０１，１２３号（１９９０年２月１３日発行）
（１４） Ｎａｇａｉ、他：米国特許第５，２２３，７２２号（１９９３年６月２９日発行）
（１５） Ｊａｎｓｅｎ、他、：米国特許第４，８９６，１９５号（１９９０年１月２３日発行）
（１６） Ａｌｐｈｏｎｓｅ、他、：米国特許第４，９５８，３５５号（１９９０年９月１８日発行）
（１７） Ｍａｔｔｈｅｗ Ｔ． Ｈａｒｄｙ， Ｋａｔｈｒｙｎ Ｍ． Ｋｅｌｃｈｎｅｒ， Ｙｏｕ−Ｄａ Ｌｉｎ， Ｐｏ Ｓｈａｎ Ｈｓｕ， Ｋｅｎｊｉ Ｆｕｊｉｔｏ， Ｈｉｒｏａｋｉ Ｏｈｔａ， Ｊａｍｅｓ Ｓ． Ｓｐｅｃｋ， Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ，およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ． ＤｅｎＢａａｒｓ、”ｍ−ｐｌａｎｅ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ Ｂｌｕｅ Ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅｓ Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｕｓｉｎｇ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｗｅｔ Ｅｔｃｈｉｎｇ，”
（１８） Ｋ． Ｍ． Ｋｅｌｃｈｎｅｒ， Ｙ． Ｄ． Ｌｉｎ， Ｍ． Ｔ． Ｈａｒｄｙ， Ｃ． Ｙ． Ｈｕａｎｇ， Ｐ． Ｓ． Ｈｓｕ， Ｒ． Ｍ． Ｆａｒｒｅｌｌ， Ｄ． Ａ． Ｈａｅｇｅｒ， Ｈ． Ｃ． Ｋｕｏ， Ｆ． Ｗｕ， Ｋ． Ｆｕｊｉｔｏ， Ｄ． Ａ． Ｃｏｈｅｎ， Ａ． Ｃｈａｋｒａｂｏｒｔｙ， Ｈ． Ｏｈｔａ， Ｊ． Ｓ． Ｓｐｅｃｋ， Ｓ． ＮａｋａｍｕｒａおよびＳ． Ｐ． ＤｅｎＢａａｒｓ： Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｅｘｐｒｅｓｓ ２ 、２００９年、 ０７１００３
（２０） Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによるプレゼンテーションスライド、名称「Ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅｓ （ＬＤｓ） ａｎｄ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ （ＬＥＤｓ） Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｔ ＳＳＬＥＣ」、２００９年１１月５日、ｔｈｅ ２００９ Ａｎｎｕａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｆｏｒ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ （ＳＳＬＥＣ）， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ， Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ
（２１） Ｍａｔｔｈｅｗ Ｔ． Ｈａｒｄｙによるプレゼンテーションスライド、名称「Ｂａｃｋｅｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｏｒ ｍ−ｐｌａｎｅ Ｃｌｅａｖｅｄ Ｆａｃｅｔ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅｓ ａｎｄ Ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅｓ，」、２００９年１１月６日、ｔｈｅ ２００９ Ａｎｎｕａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｆｏｒ ＳＳＬＥＣ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ， Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ
（２２）Ｋａｔｅ Ｋｅｌｃｈｎｅｒによるプレゼンテーションスライド、名称「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｐｕｒｅ Ｂｌｕｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅｓ ｏｎ Ｎｏｎｐｏｌａｒ ｍ−ｐｌａｎｅ ＧａＮ，」、ｔｈｅ ２００９ Ａｎｎｕａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｆｏｒ ＳＳＬＥＣ，２００９年１１月６日， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ， Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ
（結論）
ここで、本発明の好ましい実施形態の説明を結論付ける。本発明の１つ以上の実施形態の上述の説明は、例証および説明の目的のために提示されている。本発明を包括的または開示される正確な形態に制限することを意図するものではない。多くの修正例および変形例が、上述の教示に照らして可能である。本発明の範囲は、本発明を実施するための形態によってではなく、本明細書に添付の請求項によって制限されることが意図される。

Claims (35)

1. 非極性または半極性ＩＩＩ族窒化物系光電子素子であって、
   活性領域と、
   該活性領域から放出される光の光閉じ込めを提供するための導波路構造と、
   該導波路構造の対向端上の第１のファセットおよび第２のファセットと
   を備え、該第１のファセットおよび該第２のファセットは、反対表面極性を有し、該第１のファセットは、粗面化された表面を有する、素子。
2. 前記第１のファセットは、前記ＩＩＩ族窒化物素子の粗面化されたｃ⁻ファセット、ｃ⁻平面、またはＮ−面を備え、前記第２のファセットは、前記ＩＩＩ族窒化物素子のｃ^＋ファセット、ｃ^＋平面、ＩＩＩ−面、またはＧａ面である、請求項１に記載の素子。
3. 前記粗面化された表面は、ウェットエッチングされた表面である、請求項２に記載の素子。
4. 前記粗面化された表面は、結晶学的にエッチングされた表面である、請求項２に記載の素子。
5. 前記粗面化された表面は、光電気化学的（ＰＥＣ）にエッチングされた表面である、請求項２に記載の素子。
6. 前記粗面化された表面は、粗面化された劈開表面であり、前記第２のファセットは、劈開表面を有する、請求項２に記載の素子。
7. 前記粗面化された表面は、前記導波路構造の面内ｃ−軸に沿う光学フィードバックを防止する、請求項２に記載の素子。
8. 前記粗面化された表面は、１つ以上の構造を備え、該構造は、前記導波路から光を散乱させるように、光の波長に十分に近い直径および高さを有する、請求項２に記載の素子。
9. 前記粗面化された表面は、０．１から１０マイクロメートルの直径を有する１つ以上の六方晶錐体を備える、請求項２に記載の素子。
10. 少なくとも５ミリワットの出力パワーを有する、請求項２に記載の素子。
11. 前記素子は、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）である、請求項２に記載の素子。
12. 前記粗面化された表面は、前記ＳＬＤの出力パワーが、該ＳＬＤの線形利得領域において、駆動電流の増加に伴って、指数関数的に増加するようなものである、請求項１１に記載の素子。
13. 前記粗面化された表面は、前記ＳＬＤによって放出される光の半値全幅が、粗面化を伴わない場合よりも少なくとも１０倍大きいようなものである、請求項１１に記載の素子。
14. 前記ＳＬＤは、青色光を放出し、前記粗面化された表面は、光の半値全幅が、９ｎｍを上回るようなものである、請求項１１に記載の素子。
15. 前記導波路構造は、屈折率導波または利得導波を利用することにより、内部損失を減少させる、請求項１に記載の素子。
16. 非極性または半極性ＩＩＩ族窒化物系光電子素子を製作する方法であって、
    第１の非極性または半極性ＩＩＩ族窒化物系光電子素子を得ることであって、該第１の非極性または半極性ＩＩＩ族窒化物系光電子素子は、活性領域と、該活性領域から放出される光の光閉じ込めを提供するための導波路構造と、該導波路構造の対向端上の第１のファセットおよび第２のファセットとを備え、該第１のファセットおよび該第２のファセットは、反対表面極性を有する、ことと、
    該第１のファセットの表面を粗面化し、それによって、第２の非極性または半極性ＩＩＩ族窒化物系光電子素子を製作することと
    を含む、方法。
17. 前記第１のファセットは、前記ＩＩＩ族窒化物素子の粗面化されたｃ⁻平面、ｃ⁻ファセット、またＮ−面を備え、前記第２のファセットは、前記ＩＩＩ族窒化物素子のｃ^＋ファセット、ｃ^＋平面、Ｇａ面、またはＩＩＩ−面である、請求項１６に記載の方法。
18. 前記粗面化することは、結晶学的エッチングをもたらすウェットエッチングによる、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ウェットエッチングにおいて使用されるエッチング時間および電解質の濃度は、前記第１のファセットの特徴サイズ、密度、および総ファセット粗度を制御するために変えられる、請求項１８に記載の方法。
20. 前記粗面化することは、結晶学的化学エッチングプロセスによる、請求項１７に記載の方法。
21. 前記結晶学的化学エッチングプロセスは、室温で、または加熱して、ＫＯＨを使用する、請求項２０に記載の方法。
22. ＡＺ７２６ＭＩＦを含むフォトレジスト現像液が、前記結晶学的化学エッチングプロセス中に使用される、請求項２０に記載の方法。
23. 前記粗面化することは、光電気化学的（ＰＥＣ）エッチングによる、請求項１７に記載の方法。
24. 前記第１および第２ファセットは、前記粗面化することに先立って、劈開することによって形成され、その結果、該第２のファセットは、劈開表面を有し、前記粗面化された表面は、劈開した該第１のファセットを粗面化することによって形成される、請求項１７に記載の方法。
25. 前記第１のファセットおよび第２のファセットは、前記粗面化することに先立って、ドライエッチング、集束イオンビーム（ＦＩＢ）系技法、または研磨することによって、形成される、請求項１７に記載の方法。
26. 前記粗面化された表面は、前記導波路構造の面内ｃ−軸に沿う光学フィードバックを防止する、請求項１７に記載の方法。
27. 前記粗面化された表面は、１つ以上の構造を備え、該構造は、前記導波路から光を散乱させるように、前記光の波長に十分に近い直径および高さを有する、請求項１７に記載の方法。
28. 前記粗面化された表面は、０．１から１０マイクロメートルの直径を有する１つ以上の六方晶錐体を備える、請求項１７に記載の方法。
29. 少なくとも５ミリワットの出力パワーを有する、請求項１７に記載の方法。
30. 前記粗面化することに先立つ最初の前記素子は、レーザダイオードであり、粗面化した後の前記第２の素子は、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）である、請求項１７に記載の方法。
31. 前記粗面化された表面は、前記ＳＬＤの出力パワーが、該ＳＬＤの線形利得領域において、駆動電流の増加に伴って、指数関数的に増加するようなものである、請求項３０に記載の方法。
32. 前記粗面化された表面は、前記ＳＬＤによって放出される光の半値全幅が、前記粗面化することを伴わない場合よりも少なくとも１０倍大きいようなものである、請求項３０に記載の方法。
33. 前記ＳＬＤは、青色光を放出し、前記粗面化された表面は、光の半値全幅が、９ｎｍを上回るようなものである、請求項３０に記載の方法。
34. 前記導波路構造は、屈折率導波または利得導波を利用することにより、内部損失を減少させる、請求項１７に記載の方法。
35. スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）であって、
    非極性ＧａＮ上に成長された（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎレーザダイオード（ＬＤ）の構造を備え、該ＬＤ構造のｃ⁻ファセットは、結晶学的にエッチングされている、
    ＳＬＤ。

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