JP2015029118A5 - - Google Patents

Claims (8)

1. 発光層を含む半導体積層部と、
   前記発光層から発せられる光が入射し、当該光の光学波長より大きく当該光のコヒーレント長より小さい周期で凸部が形成され、入射光をブラッグの回折条件に従って複数のモードで反射するとともに、入射光をブラッグの回折条件に従って複数のモードで透過する回折面と、
   前記回折面にて回折した光を反射して前記回折面へ再入射させる反射面と、を備え、
   前記半導体積層部は、前記回折面上に前記凸部の周囲に空隙なく形成され、
   前記回折面において、平面視にて、平坦部の割合が４０％以上であり、
   前記発光層は青色光を発し、
   前記凸部は、平面視にて、仮想の三角格子の交点に配置され、
   前記仮想の三角格子をなす三角形は、正三角形ではなく、各辺の長さが前記青色光の光学波長の２倍より大きくコヒーレント長より小さいＬＥＤ素子。
2. 請求項１に記載のＬＥＤ素子を製造するにあたり、
   サファイア基板の表面上にマスク層を形成するマスク層形成工程と、
   前記マスク層上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
   前記レジスト膜に所定のパターンを形成するパターン形成工程と、
   前記レジスト膜をマスクとして前記マスク層のエッチングを行うマスク層のエッチング工程と、
   エッチングされた前記マスク層をマスクとして、前記サファイア基板のエッチングを行って前記凸部を形成する基板のエッチング工程と、
   エッチングされた前記サファイア基板の表面上に、前記半導体積層部を形成する半導体形成工程と、を含み、
   前記マスク層は、メタルマスクを含み、当該メタルマスクの厚さによって凸部の基端部の大きさを制御するＬＥＤ素子の製造方法。
3. サファイア基板と、
   前記サファイア基板の表面上に形成され青色光を発する発光層を含む半導体積層部と、を備え、
   前記サファイア基板の表面は、平面視にて、仮想の三角格子の交点に配置される複数の凹部又は凸部を有し、
   前記仮想の三角格子をなす三角形は、正三角形ではなく、各辺の長さが前記青色光の光学波長の２倍より大きくコヒーレント長より小さく、
   前記複数の凹部又は凸部を有する前記サファイア基板の表面は、前記発光層から発せられる光が入射し、入射光をブラッグの回折条件に従って複数のモードで反射するとともに、入射光をブラッグの回折条件に従って複数のモードで透過する回折面をなすＬＥＤ素子。
4. 前記仮想の三角格子をなす三角形の一辺の長さが、前記青色光の光学波長の２倍以上４６０ｎｍ以下、または、５５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である請求項３に記載のＬＥＤ素子。
5. 前記仮想の三角格子をなす三角形は、二等辺三角形である請求項４に記載のＬＥＤ素子。
6. 前記二等辺三角形の等辺と底辺の一方の長さが前記青色光の光学波長の２倍以上４６０ｎｍ以下であり、他方の長さが５５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である請求項５に記載のＬＥＤ素子。
7. 前記サファイア基板の表面は、前記凹部又は凸部が、前記青色光の光学波長の２倍より大きくコヒーレント長より小さい周期で配置された垂直化モスアイ面をなし、
   前記垂直化モスアイ面は、前記半導体積層部側から当該垂直化モスアイ面へ入射する光を反射及び透過し、臨界角を超えた角度域において、前記半導体積層部側にて当該垂直化モスアイ面へ入射する光の強度分布と比べて、前記半導体積層部側にて当該垂直化モスアイ面から反射により出射する光の強度分布が、前記半導体積層部と前記サファイア基板の界面に対して垂直な方向に偏るとともに、臨界角を超えた角度域において、前記半導体積層部側にて当該垂直化モスアイ面へ入射する光の強度分布と比べて、前記サファイア基板側にて当該垂直化モスアイ面から透過により出射する光の強度分布が、前記界面に対して垂直な方向に偏るよう構成され、
   前記垂直化モスアイ面を透過した光を反射する反射部を有し、
   前記発光層から発せられる光の光学波長の２倍より小さい周期の凹部又は凸部を有する透過モスアイ面を有し、
   前記垂直化モスアイ面における反射及び透過により、前記界面に対して垂直な方向に偏るよう強度分布が調整された光は、前記透過モスアイ面にてフレネル反射が抑制された状態で素子外部へ放出される請求項３から６のいずれか１項に記載のＬＥＤ素子。
8. 前記反射部は、前記界面に対して垂直に近い角度ほど反射率が高い請求項７に記載のＬＥＤ素子。