JP2017092075A - Light emitting element - Google Patents

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JP2017092075A JP2015215853A JP2015215853A JP2017092075A JP 2017092075 A JP2017092075 A JP 2017092075A JP 2015215853 A JP2015215853 A JP 2015215853A JP 2015215853 A JP2015215853 A JP 2015215853A JP 2017092075 A JP2017092075 A JP 2017092075A
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裕樹 津田
Hiroki Tsuda
裕樹 津田
政茂 松舘
Masashige Matsudate
政茂 松舘
健治 山田
Kenji Yamada
健治 山田
悠司 坪利
Yuji Tsubori
悠司 坪利
翼 高山
Tsubasa Takayama
翼 高山
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Sodick Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element having a high emission intensity.SOLUTION: A light emitting element comprises: a p layer composed of an indirect transition type semiconductor added with a p-type impurity; an n layer composed of an indirect transition type semiconductor added with an n-type impurity; and a pn junction layer sandwiched between the p layer and the n layer, in which the p layer, the pn junction layer and the n layer have light emitting parts, respectively, composed of a partial or whole region of the p layer, the pn junction layer and the n layer, and an electron is implanted by application of a voltage and the light emitting part emits light by provision of the electron. The light emitting element further comprises: electron providing means to the light emitting part, for contributing to cause a number of electrons to be provided to the light emitting part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体レーザ等に利用される発光素子に関する。   The present invention relates to a light emitting element used for a semiconductor laser or the like.

電流注入によってレーザ発信を得る間接半導体レーザの発光素子として、特許文献１に記載の発光素子がある。この発光素子は、シリコン等の間接半導体にｐ型不純物が添加されたｐ層と、前記間接半導体にｎ型不純物が添加されたｎ層と、ｐ層とｎ層との接合部に形成される、所謂活性層に相当するｐｎ接合層とを備えている。   As a light emitting element of an indirect semiconductor laser that obtains laser emission by current injection, there is a light emitting element described in Patent Document 1. The light emitting element is formed at a junction between a p layer in which an p-type impurity is added to an indirect semiconductor such as silicon, an n layer in which an n-type impurity is added to the indirect semiconductor, and a p layer and an n layer. A pn junction layer corresponding to a so-called active layer.

ｐ層およびｎ層は、その一部の領域、また、ｐｎ接合層は、そのすべての領域が電子が付与されることにより発光する発光部を有している。また、ｎ層およびｐ層には電源が接続され、レーザの発信時には、ｎ層側が正電圧、ｐ層側が負電圧となるように順方向にバイアス電圧が印加される。これにより、ｎ層、ｐｎ接合層およびｎ層内に電流が注入され、ｎ層、ｐｎ接合層およびｎ層内の発光部に電子が付与されることにより、その一部またはすべてが発光する。   The p layer and the n layer each have a light emitting portion that emits light when electrons are applied to all of the regions, and the pn junction layer has all the regions. A power source is connected to the n layer and the p layer, and a bias voltage is applied in the forward direction so that the n layer side is a positive voltage and the p layer side is a negative voltage when the laser is transmitted. As a result, current is injected into the n layer, the pn junction layer, and the n layer, and electrons are applied to the light emitting portions in the n layer, the pn junction layer, and the n layer, so that part or all of the light is emitted.

特開２０１２−２４３８２４号公報JP 2012-243824 A

しかしながら、特許文献１に記載の発光素子では、高い発光強度を有する光を得ることができない。   However, the light emitting element described in Patent Document 1 cannot obtain light having high emission intensity.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、発光強度の高い発光素子を提供することである。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide a light emitting element with high light emission intensity.

第１の発明の発光素子は、ｐ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｐ層と、ｎ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｎ層と、前記ｐ層と前記ｎ層との間に介在するｐｎ接合層と、を備え、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層は、その一部またはすべての領域からなる発光部を有し、電圧が印加されることにより電子が注入され、電子が付与されることによって前記発光部が発光する発光素子であって、前記発光部に電子が多く付与されるように寄与する前記発光部への電子付与手段を有することを特徴とするものである。   A light emitting device according to a first aspect of the present invention includes a p layer made of an indirect transition semiconductor doped with a p-type impurity, an n layer made of an indirect transition semiconductor doped with an n-type impurity, the p layer and the n layer A p-n junction layer interposed between the p-layer, the pn-junction layer, and the n-layer, each having a light-emitting portion composed of a part or all of the light-emitting portion, and applying a voltage A light-emitting element in which electrons are injected and the light-emitting part emits light by being provided with an electron, and has a means for giving electrons to the light-emitting part that contributes to giving a large amount of electrons to the light-emitting part. It is a feature.

本発明では、発光部に電子が多く付与されるように寄与する発光部への電子付与手段を有している。これにより、ｐ層、ｐｎ接合層およびｎ層に対して電圧を印加した際、ｐ層、ｐｎ接合層およびｎ層の一部またはすべての領域の発光部に対して電子を多く付与することができる。これにより、発光部を多く発光させることができるため、強い発光強度を有する光を得ることができる。   In this invention, it has the electron provision means to the light emission part which contributes so that many electrons may be provided to the light emission part. As a result, when a voltage is applied to the p layer, the pn junction layer, and the n layer, a large amount of electrons can be imparted to the light emitting portions of part or all of the p layer, the pn junction layer, and the n layer. it can. Thereby, since many light emission parts can be light-emitted, the light which has strong emitted light intensity can be obtained.

第２の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記ｐｎ接合層は、その厚み方向において２つに分割された第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、前記電子付与手段に相当する前記i層は、第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層との間に配置されていることを特徴とするものである。   The light-emitting element according to a second aspect of the present invention is the light-emitting element according to the first aspect, wherein the pn junction layer is divided into two in the thickness direction, the first pn junction layer and the second pn junction layer, and no impurities are added. The i layer corresponding to the electron donating means is disposed between the first pn junction layer and the second pn junction layer.

本発明では、ｐｎ接合層は、その厚み方向において２つに分割された第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、電子付与手段に相当するi層は、第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層との間に配置されている。従って、そのすべての領域において発光部が形成された第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層内において、キャリアの移動度を高くすることができる。これにより、第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層内の発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。   In the present invention, the pn junction layer has a first pn junction layer and a second pn junction layer divided into two in the thickness direction, and an i layer to which no impurity is added, and corresponds to an electron donating means. The i layer is disposed between the first pn junction layer and the second pn junction layer. Therefore, carrier mobility can be increased in the first pn junction layer and the second pn junction layer in which the light emitting portions are formed in all the regions. Thereby, more electrons can be given to the light emitting portions in the first pn junction layer and the second pn junction layer.

第３の発明の発光素子は、前記第１または２の発明において、前記ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第１ｐ層および第２ｐ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、前記電子付与手段に相当する前記i層は、前記第１ｐ層と前記第２ｐ層との間に配置されていることを特徴とするものである。   The light-emitting element according to a third aspect is the light-emitting element according to the first or second aspect, wherein the p layer includes a first p layer and a second p layer to which p-type impurities are added, and an i layer to which no impurities are added. And the i layer corresponding to the electron donating means is disposed between the first p layer and the second p layer.

本発明では、ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第１ｐ層および第２ｐ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、電子付与手段に相当するi層は、第１ｐ層と第２ｐ層との間に配置されている。従って、その一部の領域において発光部が形成された第１ｐ層および第２ｐ層内において、キャリア移動度を高くすることができる。これにより、第１ｐ層および第２ｐ層内の発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。   In the present invention, the p layer includes the first and second p layers to which p-type impurities are added, and the i layer to which no impurities are added, and the i layer corresponding to the electron donating means is the first p layer. Between the layer and the second p-layer. Accordingly, carrier mobility can be increased in the first p layer and the second p layer in which the light emitting portion is formed in a part of the region. Thereby, more electrons can be given to the light emitting portions in the first p layer and the second p layer.

第４の発明の発光素子は、前記第１〜３いずれかの発明において、前記ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第１ｎ層および第２ｎ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、前記電子付与手段に相当する前記i層は、前記第１ｎ層と前記第２ｎ層との間に配置されていることを特徴とするものである。   In a light-emitting element according to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the n layer includes a first n layer and a second n layer to which an n-type impurity is added, and an i layer to which an impurity is not added. And the i layer corresponding to the electron donating means is disposed between the first n layer and the second n layer.

本発明では、ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第１ｎ層および第２ｎ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、電子付与手段に相当するi層は、第１ｎ層と第２ｎ層との間に配置されている。従って、その一部の領域において発光部が形成された第１ｎ層および第２ｎ層内において、キャリア移動度を高くすることができる。これにより、第１ｎ層および第２ｎ層内の発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。   In the present invention, the n layer includes the first n layer and the second n layer to which the n-type impurity is added, and the i layer to which the impurity is not added. Between the layer and the second n-layer. Accordingly, carrier mobility can be increased in the first n layer and the second n layer in which the light emitting portion is formed in a part of the region. Thereby, more electrons can be given to the light emitting portions in the first n layer and the second n layer.

第５の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第３ｐ層および第４ｐ層と、ｎ型不純物が添加された第３ｎ層と、を有し、前記電子付与手段に相当する前記第３ｎ層は、前記第３ｐ層と前記第４ｐ層との間に配置されていることを特徴とするものである。   In a light-emitting element according to a fifth aspect based on the first aspect, the p layer includes a third p layer and a fourth p layer to which a p-type impurity is added, and a third n layer to which an n-type impurity is added. And the third n layer corresponding to the electron donating means is disposed between the third p layer and the fourth p layer.

本発明では、ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第３ｐ層および第４ｐ層と、ｎ型不純物が添加された第３ｎ層と、を有し、電子付与手段に相当する第３ｎ層は、第３ｐ層と前記第４ｐ層との間に配置されている。これにより、第３ｐ層と第３ｎ層との間の接合部と、第４ｐ層と第３ｎ層との間の接合部に、新たにｐｎ接合の層を形成することができる。上述したように、ｐｎ接合の層には、そのすべての領域に発光部が形成されている。従って、ｐ層内に第３ｎ層が形成されていない場合と比較して、発光部が存在する領域を大きくすることができるため、発光素子全体として、より多くの電子を発光部に付与させることができる。   In the present invention, the p layer includes the third and fourth p layers to which p-type impurities are added, and the third n layer to which n-type impurities are added. The third n layer corresponding to the electron donating means is , Between the third p layer and the fourth p layer. Thereby, a layer of a pn junction can be newly formed at the junction between the third p layer and the third n layer and the junction between the fourth p layer and the third n layer. As described above, the light emitting portion is formed in the entire region of the pn junction layer. Therefore, compared with the case where the third n layer is not formed in the p layer, the region where the light emitting portion is present can be increased, so that the entire light emitting element can impart more electrons to the light emitting portion. Can do.

第６の発明の発光素子は、前記第１または５の発明において、前記ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第４ｎ層および第５ｎ層と、ｐ型不純物が添加された第５ｐ層と、を有し、前記電子付与手段に相当する前記第５ｐ層は、前記第４ｐ層と前記第５ｐ層との間に配置されていることを特徴とするものである。   The light-emitting element according to a sixth aspect of the present invention is the light-emitting element according to the first or fifth aspect, wherein the n layer includes a fourth n layer and a fifth n layer to which an n-type impurity is added, and a fifth p layer to which a p-type impurity is added. The fifth p layer corresponding to the electron giving means is disposed between the fourth p layer and the fifth p layer.

本発明では、ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第４ｎ層および第５ｎ層と、ｐ型不純物が添加された第５ｐ層と、を有し、電子付与手段に相当する第５ｐ層は、第４ｐ層と第５ｐ層との間に配置されている。これにより、第４ｎ層と第５ｐ層との間の接合部と、第５ｐ層と第５ｎ層との間の接合部に、新たにｐｎ接合の層を形成することができる。上述したように、ｐｎ接合の層には、そのすべての領域に発光部が形成されている。従って、ｎ層内に第５ｐ層が形成されていない場合と比較して、発光部が存在する領域を大きくすることができるため、発光素子全体として、より多くの電子を発光部に付与させることができる。   In the present invention, the n layer includes the fourth n layer and the fifth n layer to which the n-type impurity is added, and the fifth p layer to which the p-type impurity is added. , Between the fourth p layer and the fifth p layer. As a result, a pn junction layer can be newly formed at the junction between the fourth n layer and the fifth p layer and at the junction between the fifth p layer and the fifth n layer. As described above, the light emitting portion is formed in the entire region of the pn junction layer. Therefore, compared with the case where the fifth p layer is not formed in the n layer, the region where the light emitting portion is present can be increased, so that the entire light emitting element can impart more electrons to the light emitting portion. Can do.

第７の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記ｐ層は、高濃度のｐ型不純物が添加された高濃度ｐ層と、前記高濃度ｐ層よりもｐ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｐ層と、を有し、前記高濃度ｐ層は、前記電子付与手段に相当し、前記高濃度ｐ層、前記低濃度ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記前記ｎ層は、前記高濃度ｐ層、前記低濃度ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記前記ｎ層の順に配置されていることを特徴とするものである。   In a light emitting device according to a seventh aspect based on the first aspect, the p layer includes a high concentration p layer to which a high concentration p type impurity is added, and an addition concentration of the p type impurity than the high concentration p layer. A low-concentration p-layer, and the high-concentration p-layer corresponds to the electron-providing means, and the high-concentration p-layer, the low-concentration p-layer, the pn junction layer, and the n-layer are The high-concentration p layer, the low-concentration p layer, the pn junction layer, and the n layer are arranged in this order.

本発明では、ｐ層は、高濃度のｐ型不純物が添加された高濃度ｐ層と、高濃度ｐ層よりもｐ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｐ層と、を有し、高濃度ｐ層は、電子付与手段に相当し、高濃度ｐ層、低濃度ｐ層、ｐｎ接合層および前記ｎ層は、高濃度ｐ層、低濃度ｐ層、ｐｎ接合層、ｎ層の順に配置されている。これにより、発光素子の厚み方向ｐ層側端部の電気伝導度を高くすることができる。従って、厚み方向に対して、より大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。これにより、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。   In the present invention, the p-layer has a high-concentration p-layer to which a high-concentration p-type impurity is added, and a low-concentration p-layer having a p-type impurity addition concentration lower than that of the high-concentration p-layer. The p layer corresponds to an electron donating means, and the high concentration p layer, the low concentration p layer, the pn junction layer, and the n layer are arranged in the order of the high concentration p layer, the low concentration p layer, the pn junction layer, and the n layer. ing. Thereby, the electrical conductivity of the thickness direction p layer side edge part of a light emitting element can be made high. Therefore, since a larger voltage can be applied in the thickness direction, current injection can be increased. Thereby, more electrons can be imparted to the light emitting unit.

第８の発明の発光素子は、前記第７の発明において、前記ｎ層は、高濃度のｎ型不純物が添加された高濃度ｎ層と、前記高濃度ｎ層よりもｎ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｎ層と、を有し、前記高濃度ｎ層は、前記電子付与手段に相当し、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記高濃度ｎ層および前記低濃度ｎ層は、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記低濃度ｎ層、前記高濃度ｎ層の順に配置されていることを特徴とするものである。   The light-emitting element according to an eighth aspect of the present invention is the light-emitting element according to the seventh aspect, wherein the n-layer includes a high-concentration n-layer to which a high-concentration n-type impurity is added and an n-type impurity addition concentration than the high-concentration n-layer. The low concentration n layer is a low concentration n layer, and the high concentration n layer corresponds to the electron donating means, and the p layer, the pn junction layer, the high concentration n layer, and the low concentration n layer are The p-layer, the pn junction layer, the low-concentration n-layer, and the high-concentration n-layer are arranged in this order.

本発明では、ｎ層は、高濃度のｎ型不純物が添加された高濃度ｎ層と、高濃度ｎ層よりもｎ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｎ層と、を有し、高濃度ｎ層は、電子付与手段に相当し、ｐ層、ｐｎ接合層、高濃度ｎ層および低濃度ｎ層は、ｐ層、ｐｎ接合層、低濃度ｎ層、高濃度ｎ層の順に配置されている。これにより、発光素子の厚み方向において、ｐ層側端部およびｎ層側端部の電気伝導度を高くすることができる。従って、厚み方向に対して、より大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。これにより、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。   In the present invention, the n-layer has a high-concentration n-layer to which a high-concentration n-type impurity is added and a low-concentration n-layer having a lower concentration of n-type impurities than the high-concentration n-layer. The n layer corresponds to an electron donating means, and the p layer, the pn junction layer, the high concentration n layer, and the low concentration n layer are arranged in the order of the p layer, the pn junction layer, the low concentration n layer, and the high concentration n layer. Yes. Thereby, the electrical conductivity of the p layer side end and the n layer side end can be increased in the thickness direction of the light emitting element. Therefore, since a larger voltage can be applied in the thickness direction, current injection can be increased. Thereby, more electrons can be imparted to the light emitting unit.

第９の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記ｐ層は、ダイヤモンドにｐ型不純物が添加されたダイヤモンドｐ層と、ｐ型不純物が添加された第６ｐ層と、を有し、前記ダイヤモンドｐ層は、前記電子付与手段に相当し、前記ダイヤモンドｐ層、前記第６ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層は、前記ダイヤモンドｐ層、前記第６ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記ｎ層の順に配置されていることを特徴とするものである。   In a light emitting device according to a ninth aspect based on the first aspect, the p layer has a diamond p layer in which a p-type impurity is added to diamond and a sixth p layer in which a p-type impurity is added. The diamond p layer corresponds to the electron providing means, and the diamond p layer, the sixth p layer, the pn junction layer, and the n layer are the diamond p layer, the sixth p layer, the pn junction layer, The n layers are arranged in this order.

本発明では、ｐ層は、ダイヤモンドにｐ型不純物が添加されたダイヤモンドｐ層と、ｐ型不純物が添加された第６ｐ層と、を有し、ダイヤモンドｐ層は、電子付与手段に相当し、ダイヤモンドｐ層、第６ｐ層、ｐｎ接合層およびｎ層は、ダイヤモンドｐ層、第６ｐ層、ｐｎ接合層、ｎ層の順に配置されている。ここで、ダイヤモンドは、高い絶縁破壊強度と大きなキャリア移動度を有している。これにより、発光素子に対してより大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。従って、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。   In the present invention, the p layer has a diamond p layer in which a p-type impurity is added to diamond and a sixth p layer to which a p-type impurity is added, and the diamond p layer corresponds to an electron donating means, The diamond p layer, the sixth p layer, the pn junction layer, and the n layer are arranged in the order of the diamond p layer, the sixth p layer, the pn junction layer, and the n layer. Here, diamond has a high dielectric breakdown strength and a large carrier mobility. Thereby, since a larger voltage can be applied to the light emitting element, current injection can be increased. Therefore, more electrons can be imparted to the light emitting portion.

第１０の発明の発光素子は、前記第９の発明において、前記ｎ層は、ダイヤモンドにｎ型不純物が添加されたダイヤモンドｎ層と、ｎ型不純物のみが添加された第６ｎ層と、を有し、前記ダイヤモンドｎ層は、前記電子付与手段に相当し、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記ダイヤモンドｎ層および前記第６ｎ層は、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記第６ｎ層および前記ダイヤモンドｎ層の順に配置されていることを特徴とするものである。   According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the n layer includes a diamond n layer in which n-type impurities are added to diamond and a sixth n layer in which only n-type impurities are added. The diamond n layer corresponds to the electron providing means, and the p layer, the pn junction layer, the diamond n layer, and the sixth n layer are the p layer, the pn junction layer, the sixth n layer, and The diamond n layers are arranged in this order.

本発明では、ｎ層は、ダイヤモンドにｎ型不純物が添加されたダイヤモンドｎ層と、ｎ型不純物のみが添加された第６ｎ層と、を有し、ダイヤモンドｎ層は、電子付与手段に相当し、ｐ層、ｐｎ接合層、ダイヤモンドｎ層および第６ｎ層は、ｐ層、ｐｎ接合層、第６ｎ層およびダイヤモンドｎ層の順に配置されている。上述したように、ダイヤモンドは、高い絶縁破壊強度と大きなキャリア移動度を有している。従って、発光素子の厚み方向において、ｐ層側端部およびｎ層側端部にダイヤモンドの層を形成することにより、発光素子に対してより大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。従って、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。   In the present invention, the n layer has a diamond n layer in which an n-type impurity is added to diamond and a sixth n layer in which only the n-type impurity is added, and the diamond n layer corresponds to an electron donating means. , P layer, pn junction layer, diamond n layer and sixth n layer are arranged in the order of p layer, pn junction layer, sixth n layer and diamond n layer. As described above, diamond has a high dielectric breakdown strength and a large carrier mobility. Therefore, in the thickness direction of the light-emitting element, by forming a diamond layer at the p-layer side end and the n-layer side end, a larger voltage can be applied to the light-emitting element, thereby increasing current injection. Can be made. Therefore, more electrons can be imparted to the light emitting portion.

第１１の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記電子付与手段は、量子ドットが添加された、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層のうちの少なくともひとつの層であることを特徴とするものである。   In a light emitting device according to an eleventh aspect according to the first aspect, the electron donating means is at least one of the p layer, the pn junction layer, and the n layer to which a quantum dot is added. It is characterized by this.

本発明では、電子付与手段は、量子ドットが添加された、ｐ層、ｐｎ接合層およびｎ層のうちの少なくともひとつの層である。従って、量子ドット効果により電子の拡散を抑え、熱の影響による発光部への電子付与数の低下を防止することができる。   In the present invention, the electron donating means is at least one of a p layer, a pn junction layer, and an n layer to which quantum dots are added. Therefore, it is possible to suppress the diffusion of electrons by the quantum dot effect and to prevent a decrease in the number of electrons applied to the light emitting part due to the influence of heat.

第１２の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記電子付与手段は、前記ｐ層との接合面積が大きくなるように、その接合部に第１凹凸部が形成された前記ｐｎ接合層であることを特徴とするものである。   The light emitting element according to a twelfth aspect is the pn junction according to the first aspect, wherein the electron applying means has a first concavo-convex portion formed at a junction thereof so as to increase a junction area with the p layer. It is characterized by being a layer.

本発明では、電子付与手段は、ｐ層との接合面積が大きくなるように、その接合面に第１凹凸部が形成された前記ｐｎ接合層である。これにより、ｐ層とｐｎ接合層との間の接合部の表面積を大きくすることができる。従って、ｐ層とｐｎ接合層との間の接合部に形成された発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。   In the present invention, the electron donating means is the pn junction layer in which the first concavo-convex portion is formed on the junction surface so that the junction area with the p layer is increased. Thereby, the surface area of the junction between the p layer and the pn junction layer can be increased. Therefore, more electrons can be imparted to the light emitting portion formed at the junction between the p layer and the pn junction layer.

第１３の発明の発光素子は、前記第１２の発明において、前記第１凹凸部は、前記ｐｎ接合層と前記ｎ層との間の接合部に形成されていることを特徴とするものである。   A light emitting device according to a thirteenth aspect is characterized in that, in the twelfth aspect, the first concavo-convex portion is formed at a junction between the pn junction layer and the n layer. .

本発明では、第１凹凸部は、前記ｐｎ接合層と前記ｎ層との間の接合部に形成されている。これにより、ｐ層とｐｎ接合層との間の接合部の表面積と、ｐｎ接合層とｎ層との間の接合部の表面積とを大きくすることができる。従って、ｐ層とｐｎ接合層との間の接合部、および、ｐｎ接合層とｎ層との間の接合部に形成された発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。   In this invention, the 1st uneven | corrugated | grooved part is formed in the junction part between the said pn junction layer and the said n layer. Thereby, the surface area of the junction between the p layer and the pn junction layer and the surface area of the junction between the pn junction layer and the n layer can be increased. Accordingly, more electrons can be imparted to the junction between the p layer and the pn junction layer and the light emitting portion formed at the junction between the pn junction layer and the n layer.

第１４の発明の発光素子は、前記第１２または１３の発明において、前記第１凹凸部は、少なくとも一方向から見た断面が波型形状または三角波形状を有していることを特徴とするものである。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the twelfth or thirteenth aspect of the present invention, the first concavo-convex portion has a corrugated shape or a triangular wave shape as viewed in at least one direction. It is.

本発明では、第１凹凸部は、少なくとも一方向から見た断面が波型形状または三角波形状を有している。これにより、ｐ層とｐｎ接合層との接合部の表面積、または／および、ｐｎ接合層とｎ層との接合部の表面積を確実に大きくすることができる。   In the present invention, the first concavo-convex portion has a corrugated shape or a triangular wave shape as viewed in at least one direction. As a result, the surface area of the junction between the p layer and the pn junction layer and / or the surface area of the junction between the pn junction layer and the n layer can be reliably increased.

第１５の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記ｐ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に配置された第１電極と、前記ｎ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に配置された第２電極と、をさらに有し、前記電子付与手段は、前記第１電極と前記ｐ層との接合面積が大きくなるように、前記ｐ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に、第２凹凸部が形成された前記ｐ層であることを特徴とするものである。   A light-emitting device according to a fifteenth aspect of the present invention is the light-emitting element according to the first aspect, wherein the first electrode disposed on the surface of the p layer opposite to the pn junction layer and the n layer opposite to the pn junction layer. A second electrode disposed on the surface, wherein the electron applying means is opposite to the pn junction layer of the p layer so that a junction area between the first electrode and the p layer is increased. It is the said p layer in which the 2nd uneven | corrugated | grooved part was formed in the surface of this.

本発明では、ｐ層のｐｎ接合層と反対側の面に配置された第１電極と、ｎ層のｐｎ接合層と反対側の面に配置された第２電極と、をさらに有し、電子付与手段は、第１電極とｐ層との接合面積が大きくなるように、ｐ層のｐｎ接合層と反対側の面に、第２凹凸部が形成されたｐ層である。従って、第１電極とｐ層との接合面積を大きくすることができる。これにより、電流注入を増加させることができるため、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。   The present invention further includes a first electrode disposed on the surface of the p layer opposite to the pn junction layer, and a second electrode disposed on the surface of the n layer opposite to the pn junction layer, The applying means is a p layer in which a second concavo-convex portion is formed on a surface of the p layer opposite to the pn junction layer so that a junction area between the first electrode and the p layer is increased. Therefore, the junction area between the first electrode and the p layer can be increased. Thereby, since current injection can be increased, more electrons can be imparted to the light emitting portion.

第１６の発明の発光素子は、前記第１５の発明において、前記第２凹凸部は、前記ｎ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に形成されていることを特徴とするものである。   According to a sixteenth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect, the second uneven portion is formed on a surface of the n layer opposite to the pn junction layer.

本発明では、第２凹凸部は、ｎ層のｐｎ接合層と反対側の面に形成されている。従って、第２凹凸部は、ｐ層のｐｎ接合層と反対側の面とｎ層のｐｎ接合層と反対側の面とに形成されている。これにより、電流注入をより増加させることができるため、発光部に対してさらに多くの電子を付与させることができる。   In this invention, the 2nd uneven | corrugated | grooved part is formed in the surface on the opposite side to the pn junction layer of n layer. Therefore, the second uneven portion is formed on the surface of the p layer opposite to the pn junction layer and the surface of the n layer opposite to the pn junction layer. Thereby, since current injection can be increased more, more electrons can be given to the light emitting part.

第１７の発明の発光素子は、前記第１５または１６の発明において、第２凹凸部は、針状構造を有していることを特徴とするものである。   According to a seventeenth aspect of the present invention, in the fifteenth or sixteenth aspect, the second uneven portion has a needle-like structure.

本発明では、第２凹凸部は、針状構造を有している。これにより、第１電極とｐ層との接合面積、または／および、ｎ層と第２電極との接合面積を確実に大きくすることができる。これにより、電流注入を増加させることができるため、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。   In the present invention, the second concavo-convex portion has a needle-like structure. Thereby, the junction area between the first electrode and the p layer or / and the junction area between the n layer and the second electrode can be reliably increased. Thereby, since current injection can be increased, more electrons can be imparted to the light emitting portion.

（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る発光素子の長手方向から見た断面図である。(A)-(d) is sectional drawing seen from the longitudinal direction of the light emitting element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る発光素子の長手方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the longitudinal direction of the light emitting element which concerns on this embodiment. （ａ），（ｂ）は、本実施形態に係る発光素子の長手方向から見た断面図である。(A), (b) is sectional drawing seen from the longitudinal direction of the light emitting element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る発光素子の長手方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the longitudinal direction of the light emitting element which concerns on this embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施形態は、半導体レーザやＬＥＤ光源として利用され、ｎ層側が正電圧、ｐ層側が負電圧となるように順方向にバイアス電圧を印加することにより発光する発光素子に、本発明を適用した一例である。なお、発光素子は、所定厚みを有し、厚み方向に直交する方向から見て矩形状をなす直方体形状であるが、図面上では全形の図示を省略し、長手方向から見た断面図によって、その構成を説明する。また、以下では、図１〜４に示す上下、左右の各方向を、上下方向および左右方向と定義し、これらの方向語を適宜使用して説明する。   This embodiment is used as a semiconductor laser or an LED light source, and the present invention is applied to a light emitting element that emits light by applying a forward bias voltage so that the n layer side is a positive voltage and the p layer side is a negative voltage. It is an example. The light-emitting element has a predetermined thickness and a rectangular parallelepiped shape as viewed from a direction orthogonal to the thickness direction. The configuration will be described. In the following description, the vertical and horizontal directions shown in FIGS. 1 to 4 are defined as the vertical direction and the horizontal direction, and these direction words will be used as appropriate.

[１]新たな層を形成する構成
（ａ）図１の（ａ）に示すように、発光素子１００は、シリコン等の間接半導体にｐ型不純物が添加された第１，第２ｐ層１，２と、不純物が添加されていない間接半導体からなる第１〜第３ｉ層３，４，５と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第１，第２ｎ層６，７と、第１，第２ｐ層１，２と第１，第２ｎ層６，７との接合部に形成された第１，第２ｐｎ接合層４２，４３とを備えている。また、第１，第２ｐ層１，２、第１〜第３ｉ層３，４，５、第１，第２ｎ層６，７、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３は、上側から順に、第１ｐ層１、第１ｉ層３、第２ｐ層２、第１ｐｎ接合層４２、第２ｉ層４、第２ｐｎ接合層４３、第１ｎ層６、第３ｉ層５、第２ｎ層７となるように積層されている。 [1] Configuration for forming a new layer (a) As shown in FIG. 1A, the light emitting device 100 includes a first p-type first layer 1 and a second p-type layer 1 in which p-type impurities are added to an indirect semiconductor such as silicon. 2, first to third i layers 3, 4, and 5 made of an indirect semiconductor to which no impurity is added, first and second n layers 6 and 7 in which an n-type impurity is added to the indirect semiconductor, First and second pn junction layers 42 and 43 formed at the junction between the second p layers 1 and 2 and the first and second n layers 6 and 7 are provided. The first and second p layers 1 and 2, the first to third i layers 3, 4, and 5, the first and second n layers 6 and 7, the first and second pn junction layers 42 and 43 are sequentially arranged from the upper side. The first p layer 1, the first i layer 3, the second p layer 2, the first pn junction layer 42, the second i layer 4, the second pn junction layer 43, the first n layer 6, the third i layer 5, and the second n layer 7 are formed. Are stacked.

本実施形態では、不純物が添加されていない第１〜第３ｉ層３，４，５が、第１，第２ｐ層１，２、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３、第１，第２ｎ層６，７の間にそれぞれ形成されている。これにより、第１，第２ｐ層１，２、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３および第１，第２ｎ層６，７内におけるキャリアの移動度を高くすることができる。これにより、第１，第２ｐ層１，２、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３および第１，第２ｎ層６，７内の発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。これにより、発光部を多く発光させることができるため、強い発光強度を有する光を得ることができる。   In the present embodiment, the first to third i layers 3, 4, 5 to which no impurity is added are the first, second p layers 1, 2, first, second pn junction layers 42, 43, first, second n. Each is formed between the layers 6 and 7. Thereby, the mobility of carriers in the first and second p layers 1 and 2, the first and second pn junction layers 42 and 43, and the first and second n layers 6 and 7 can be increased. Thereby, more electrons can be given to the first and second p layers 1 and 2, the first and second pn junction layers 42 and 43, and the light emitting portions in the first and second n layers 6 and 7. it can. Thereby, since many light emission parts can be light-emitted, the light which has strong emitted light intensity can be obtained.

（ｂ）図１の（ｂ）に示すように、発光素子２００は、間接半導体にｐ型不純物が添加された第３〜第５ｐ層８，９，１０と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第３〜第５ｎ層１１，１２，１３と、第３〜第５ｐ層８，９，１０と第３〜第５ｎ層１１，１２，１３との接合部に形成された第３〜第７ｐｎ接合層１４〜１８とを備えている。また、第３〜第５ｐ層８，９，１０、第３〜第５ｎ層１１，１２，１３、第３〜第７ｐｎ接合層１４〜１８は、上側から順に、第３ｐ層８、第３ｐｎ接合層１４、第３ｎ層１３、第４ｐｎ接合層１５、第４ｐ層９、第５ｐｎ接合層１６、第４ｎ層１１、第６ｐｎ接合層１７、第５ｐ層１０、第７ｐｎ接合層１８、第５ｎ層１２となるように積層されている。 (B) As shown in FIG. 1B, the light-emitting element 200 includes third to fifth p layers 8, 9, and 10 in which p-type impurities are added to an indirect semiconductor, and n-type impurities are added to the indirect semiconductor. Third to fifth n layers 11, 12, 13, third to fifth p layers 8, 9, 10 and third to fifth n layers 11, 12, 13 formed at the junctions 7pn junction layers 14-18. The third to fifth p layers 8, 9, and 10, the third to fifth n layers 11, 12, and 13, and the third to seventh pn junction layers 14 to 18 are, in order from the top, the third p layer 8 and the third pn junction. Layer 14, third n layer 13, fourth pn junction layer 15, fourth p layer 9, fifth pn junction layer 16, fourth n layer 11, sixth pn junction layer 17, fifth p layer 10, seventh pn junction layer 18, and fifth n layer It is laminated so as to be 12.

本実施形態では、第３〜第５ｐ層８，９，１０、第３〜第５ｎ層１１，１２，１３、第３〜第７ｐｎ接合層１４〜１８は、上側から順に、第３ｐ層８、第３ｐｎ接合層１４、第３ｎ層１３、第４ｐｎ接合層１５、第４ｐ層９、第５ｐｎ接合層１６、第４ｎ層１１、第６ｐｎ接合層１７、第５ｐ層１０、第７ｐｎ接合層１８、第５ｎ層１２となるように積層されている。これにより、ｐｎ接合層を５層形成することができる。ここで、上述したように、ｐｎ接合の層には、そのすべての領域に発光部が形成されている。従って、ｐｎ接合層が１層のみ形成されている場合と比較して、発光部が存在する領域を大きくすることができるため、発光素子２００全体として発光部により多く電子を付与させることができる。   In the present embodiment, the third to fifth p layers 8, 9, and 10, the third to fifth n layers 11, 12, and 13, and the third to seventh pn junction layers 14 to 18 are arranged in order from the upper side to the third p layer 8, A third pn junction layer 14, a third n layer 13, a fourth pn junction layer 15, a fourth p layer 9, a fifth pn junction layer 16, a fourth n layer 11, a sixth pn junction layer 17, a fifth p layer 10, a seventh pn junction layer 18, The fifth n layer 12 is laminated. Thereby, five pn junction layers can be formed. Here, as described above, in the pn junction layer, light emitting portions are formed in all the regions. Therefore, as compared with the case where only one pn junction layer is formed, the region where the light emitting portion exists can be increased, and thus the light emitting element 200 as a whole can impart more electrons to the light emitting portion.

（ｃ）図１の（ｃ）に示すように、発光素子３００は、高濃度のｐ型不純物が添加された高濃度ｐ層１９と、高濃度ｐ層１９よりもｐ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｐ層２０と、第８ｐｎ接合層２１と、高濃度のｎ型不純物が添加された高濃度ｎ層２２と、高濃度ｎ層よりもｎ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｎ層２３とを備えている。また、高濃度ｐ層１９、低濃度ｐ層２０、第８ｐｎ接合層２１、低濃度ｎ層２３および高濃度ｎ層２２は、上から順に、高濃度ｐ層１９、低濃度ｐ層２０、第８ｐｎ接合層２１、低濃度ｎ層２３、高濃度ｎ層２２となるように積層されている。 (C) As shown in FIG. 1C, the light emitting device 300 includes a high-concentration p-layer 19 to which a high-concentration p-type impurity is added, and a p-type impurity addition concentration higher than that of the high-concentration p-layer 19. A low-concentration p layer 20, an eighth pn junction layer 21, a high-concentration n-layer 22 doped with a high-concentration n-type impurity, and a low-concentration n-layer having a lower concentration of n-type impurities than the high-concentration n-layer 23. In addition, the high concentration p layer 19, the low concentration p layer 20, the eighth pn junction layer 21, the low concentration n layer 23, and the high concentration n layer 22 are, in order from the top, the high concentration p layer 19, the low concentration p layer 20, the first concentration layer. The 8 pn junction layer 21, the low concentration n layer 23, and the high concentration n layer 22 are stacked.

本実施形態では、発光素子３００の上下方向両端部に、高濃度ｐ層１９と高濃度ｎ層２２とが配置されている。これにより、発光素子３００の上下方向両端部の電気伝導度を高くすることができる。従って、上下方向に対して、より大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。これにより、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。   In the present embodiment, the high-concentration p layer 19 and the high-concentration n layer 22 are disposed at both ends in the vertical direction of the light emitting element 300. Thereby, the electrical conductivity of the vertical direction both ends of the light emitting element 300 can be increased. Accordingly, since a larger voltage can be applied in the vertical direction, current injection can be increased. Thereby, more electrons can be imparted to the light emitting unit.

（ｄ）図１の（ｄ）に示すように、発光素子４００は、ダイヤモンドにｐ型不純物が添加されたダイヤモンドｐ層２４と、間接半導体にｐ型不純物が添加された第６ｐ層２５と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第６ｎ層２６と、第６ｐ層２５と第６ｎ層２６との接合部に形成された第９ｐｎ接合層２７と、ダイヤモンドにｎ型不純物が添加されたダイヤモンドｎ層２８とを備えている。また、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６およびダイヤモンドｎ層２８は、上から順に、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６、ダイヤモンドｎ層２８となるように積層されている。 (D) As shown in FIG. 1D, the light emitting device 400 includes a diamond p layer 24 in which a p-type impurity is added to diamond, a sixth p layer 25 in which a p-type impurity is added to an indirect semiconductor, A sixth n layer 26 in which an n-type impurity is added to the indirect semiconductor; a ninth pn junction layer 27 formed at the junction between the sixth p layer 25 and the sixth n layer 26; and a diamond in which an n-type impurity is added to diamond. n layer 28. The diamond p layer 24, the sixth p layer 25, the ninth pn junction layer 27, the sixth n layer 26, and the diamond n layer 28 are arranged in order from the top, the diamond p layer 24, the sixth p layer 25, the ninth pn junction layer 27, the first The 6n layer 26 and the diamond n layer 28 are stacked.

本実施形態では、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６およびダイヤモンドｎ層２８は、上から順に、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６、ダイヤモンドｎ層２８となるように積層されている。ここで、ダイヤモンドは、高い絶縁破壊強度と大きなキャリア移動度を有している。これにより、従って、上下方向両端部にダイヤモンドの層を形成することによって、発光素子４００に対してより大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。従って、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。   In the present embodiment, the diamond p layer 24, the sixth p layer 25, the ninth pn junction layer 27, the sixth n layer 26, and the diamond n layer 28 are arranged in order from the top, the diamond p layer 24, the sixth p layer 25, and the ninth pn junction layer. 27, the sixth n layer 26, and the diamond n layer 28. Here, diamond has a high dielectric breakdown strength and a large carrier mobility. Accordingly, a larger voltage can be applied to the light emitting element 400 by forming diamond layers at both ends in the vertical direction, so that current injection can be increased. Therefore, more electrons can be imparted to the light emitting portion.

[２]ｐ層、ｎ層およびｐｎ接合層内に新たなものを添加する構成
図２に示すように、発光素子５００は、間接半導体にｐ型不純物が添加された第７ｐ層２９と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第７ｎ層３０と、第７ｐ層２９と第７ｎ層３０との接合部に形成された第１０ｐｎ接合層４１とを有している。また、第１０ｐｎ接合部４１内には、すべての領域に量子ドット３１が添加され、第７ｐ層２９および第７ｎ層３０内には、発光部が形成されている確率の高い第１０ｐｎ層４１に近い領域に、量子ドット３１が添加されている。 [2] Configuration in which new one is added in p layer, n layer and pn junction layer As shown in FIG. 2, the light emitting device 500 includes a seventh p layer 29 in which a p-type impurity is added to an indirect semiconductor, and an indirect The semiconductor device includes a seventh n layer 30 in which an n-type impurity is added to the semiconductor, and a tenth pn junction layer 41 formed at the junction between the seventh p layer 29 and the seventh n layer 30. In addition, the quantum dots 31 are added to all the regions in the tenth pn junction 41, and the tenth pn layer 41 having a high probability that a light emitting portion is formed in the seventh p layer 29 and the seventh n layer 30. The quantum dot 31 is added to the near area | region.

本実施形態では、第１０ｐｎ接合部４１内には、すべての領域に量子ドット３１が添加され、第７ｐ層２９および第７ｎ層３０内には、発光部が形成されている確率の高い第１０ｐｎ層４１に近い領域に、量子ドット３１が添加されている。従って、量子ドット効果により電子の拡散を抑え、熱の影響による発光部への電子付与の低下を防止することができる。   In the present embodiment, the quantum dots 31 are added to all regions in the tenth pn junction 41, and the tenth pn with a high probability that a light emitting portion is formed in the seventh p layer 29 and the seventh n layer 30. A quantum dot 31 is added in a region close to the layer 41. Therefore, it is possible to suppress the diffusion of electrons by the quantum dot effect and to prevent a decrease in the application of electrons to the light emitting part due to the influence of heat.

[３]電流の流れる面積を大きくする構成
（ａ）図３の（ａ）に示すように、発光素子６００は、間接半導体にｐ型不純物が添加された第８ｐ層３２と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第８ｎ層３３と、第８ｐ層３２と第８ｎ層３３との接合部に形成された第１１ｐｎ接合層３４とを有している。また、第１１ｐｎ接合層３４の上下方向両端部は、発光素子６００の長手方向から見て、その断面３５が波型形状となっている。 [3] Configuration for Enlarging Current Flowing Area (a) As shown in FIG. 3A, the light-emitting element 600 includes an eighth p layer 32 in which a p-type impurity is added to an indirect semiconductor, and n in the indirect semiconductor. It has an eighth n layer 33 to which a type impurity is added, and an eleventh pn junction layer 34 formed at the junction between the eighth p layer 32 and the eighth n layer 33. Further, both end portions of the eleventh pn junction layer 34 in the vertical direction have a corrugated shape as viewed from the longitudinal direction of the light emitting element 600.

本実施形態では、第１１ｐｎ接合層３４の上下方向両端部は、発光素子６００の長手方向から見て、その断面３５が波型形状となっている。これにより、第８ｐ層３２と第１１ｐｎ接合層３４との間の接合部の表面積と、第１１ｐｎ接合層３４と第８ｎ層３３との間の接合部の表面積とを大きくすることができる。従って、第８ｐ層３２と第１１ｐｎ接合層３４との間の接合部、および、第１１ｐｎ接合層３４と第８ｎ層３３との間の接合部に形成された発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。   In the present embodiment, both end portions in the vertical direction of the eleventh pn junction layer 34 have a corrugated cross section 35 when viewed from the longitudinal direction of the light emitting element 600. As a result, the surface area of the junction between the eighth p layer 32 and the eleventh pn junction layer 34 and the surface area of the junction between the eleventh pn junction layer 34 and the eighth n layer 33 can be increased. Therefore, the number of light emitting portions formed at the junction between the eighth p layer 32 and the eleventh pn junction layer 34 and the junction between the eleventh pn junction layer 34 and the eighth n layer 33 is larger. Electrons can be added.

また、図３の（ｂ）に示すように、第１１ｐｎ接合層３４の上下方向両端部には、発光素子７００の長手方向から見て、その断面３６が細かい三角波形状となるように、例えば、針状シリコンが形成されていても構わない。この場合であっても、第１１ｐｎ接合層３４と第８ｎ層３３との間の接合部の表面積とをより大きくすることができる。従って、第８ｐ層３２と第１１ｐｎ接合層３４との間の接合部、および、第１１ｐｎ接合層３４と第８ｎ層３３との間の接合部に形成された発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。   Further, as shown in FIG. 3B, at both ends in the vertical direction of the eleventh pn junction layer 34, the cross-section 36 has a fine triangular wave shape when viewed from the longitudinal direction of the light emitting element 700, for example, Needle-like silicon may be formed. Even in this case, the surface area of the junction between the eleventh pn junction layer 34 and the eighth n layer 33 can be further increased. Therefore, the number of light emitting portions formed at the junction between the eighth p layer 32 and the eleventh pn junction layer 34 and the junction between the eleventh pn junction layer 34 and the eighth n layer 33 is larger. Electrons can be added.

（ｂ）図４に示すように、発光素子８００は、間接半導体にｐ型不純物が添加された第９ｐ層３７と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第９ｎ層３８と、第９ｐ層３７と第９ｎ層３８との接合部に形成された第１２ｐｎ接合層３９とを有している。また、第９ｐ層３７および第９ｎ層３８の上下方向端部は、発光素子８００の長手方向から見て、その断面４０が例えば、モスアイ構造等、細かい針状となっている。 (B) As shown in FIG. 4, the light emitting device 800 includes a ninth p layer 37 in which a p-type impurity is added to an indirect semiconductor, a ninth n layer 38 in which an n-type impurity is added to an indirect semiconductor, and a ninth p layer. 37 and a twelfth pn junction layer 39 formed at the junction of the ninth n-layer 38. Further, the vertical end portions of the ninth p layer 37 and the ninth n layer 38 have a fine needle shape such as a moth-eye structure as viewed from the longitudinal direction of the light emitting element 800.

本実施形態では、第９ｐ層３７および第９ｎ層３８の上下方向端部は、発光素子８００の長手方向から見て、その断面４０が例えば、モスアイ構造等、細かい針状となっている。従って、例えば、発光素子８００を半導体レーザの光源として適用するときに、第９ｐ層３７にｐ型電極（不図示）、第９ｎ層３８にｎ型電極（不図示）を取り付けた際、各電極（不図示）との接合面積を大きくすることができる。これにより、電流注入を増加させることができるため、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。   In the present embodiment, the end portions in the vertical direction of the ninth p layer 37 and the ninth n layer 38 have a fine needle shape such as a moth-eye structure as viewed from the longitudinal direction of the light emitting element 800. Therefore, for example, when the light emitting device 800 is applied as a light source of a semiconductor laser, when a p-type electrode (not shown) is attached to the ninth p layer 37 and an n-type electrode (not shown) is attached to the ninth n layer 38, each electrode The bonding area with (not shown) can be increased. Thereby, since current injection can be increased, more electrons can be imparted to the light emitting portion.

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various design changes can be made as long as they are described in the claims. is there.

本実施形態では、本実施形態では、不純物が添加されていない第１〜第３ｉ層３，４，５が、第１，第２ｐ層１，２、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３、第１，第２ｎ層６，７の間にそれぞれ形成されていると記載したが、不純物の含まれていないｉ層は、第１，第２ｐ層１，２、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３、第１，第２ｎ層の６，７間の少なくともひとつに形成されていれば構わない。   In the present embodiment, in the present embodiment, the first to third i layers 3, 4, 5 to which no impurity is added include first, second p layers 1, 2, first, second pn junction layers 42, 43, Although described as being formed between the first and second n layers 6 and 7, the i layer containing no impurities is the first, second p layers 1, 2, and the first and second pn junction layers 42. , 43, and at least one of the first and second n-layers 6 and 7 is acceptable.

また、本実施形態では、第３〜第５ｐ層８，９，１０、第３〜第５ｎ層１１，１２，１３、第３〜第７ｐｎ接合層１４〜１８は、上側から順に、第３ｐ層８、第３ｐｎ接合層１４、第３ｎ層１３、第４ｐｎ接合層１５、第４ｐ層９、第５ｐｎ接合層１６、第４ｎ層１１、第６ｐｎ接合層１７、第５ｐ層１０、第７ｐｎ接合層１８、第５ｎ層１２となるように積層されていると記載したが、ｐｎ接合層が２以上形成されるように、ｐ層とｎ層とを３以上上下方向に交互に積層されていれば構わない。   In the present embodiment, the third to fifth p layers 8, 9, and 10, the third to fifth n layers 11, 12, and 13, and the third to seventh pn junction layers 14 to 18 are arranged in order from the upper side to the third p layer. 8, third pn junction layer 14, third n layer 13, fourth pn junction layer 15, fourth p layer 9, fifth pn junction layer 16, fourth n layer 11, sixth pn junction layer 17, fifth p layer 10, seventh pn junction layer 18, it has been described that the layers are stacked so as to form the fifth n-layer 12. However, if three or more p layers and n layers are alternately stacked in the vertical direction so that two or more pn junction layers are formed. I do not care.

また、本実施形態では、発光素子３００の上下方向両端部に、高濃度ｐ層１９と高濃度ｎ層２２とが配置されていると記載したが、高濃度ｎ層２２が形成されていなくても構わない。   In the present embodiment, it is described that the high-concentration p layer 19 and the high-concentration n layer 22 are disposed at both ends of the light emitting element 300 in the vertical direction. However, the high-concentration n layer 22 is not formed. It doesn't matter.

また、本実施形態では、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６およびダイヤモンドｎ層２８は、上から順に、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６、ダイヤモンドｎ層２８となるように積層されていると記載したが、ダイヤモンドｎ層２８が形成されていなくても構わない。また、ダイヤモンドの代わりにシリサイドであっても構わない。   In the present embodiment, the diamond p layer 24, the sixth p layer 25, the ninth pn junction layer 27, the sixth n layer 26, and the diamond n layer 28 are arranged in order from the top, the diamond p layer 24, the sixth p layer 25, and the ninth pn. Although it is described that the bonding layer 27, the sixth n layer 26, and the diamond n layer 28 are stacked, the diamond n layer 28 may not be formed. Further, silicide may be used instead of diamond.

また、本実施形態では、第１０ｐｎ接合部４１内には、すべての領域に量子ドット３１が添加され、第７ｐ層２９および第７ｎ層３０内には、発光部が形成されている確率の高い第１０ｐｎ層４１に近い領域に、量子ドット３１が添加されていると記載したが、量子ドットは、第７ｐ層２９、第７ｎ層および第１０ｐｎ接合層のうち、少なくともひとつの層に形成されていれば構わない。   In the present embodiment, the quantum dots 31 are added to all regions in the tenth pn junction portion 41, and the light emitting portion is highly likely to be formed in the seventh p layer 29 and the seventh n layer 30. Although the quantum dot 31 is described as being added to the region close to the tenth pn layer 41, the quantum dot is formed in at least one of the seventh p layer 29, the seventh n layer, and the tenth pn junction layer. I do not mind.

また、本実施形態では、第１１ｐｎ接合層３４の上下方向両端部は、発光素子６００，７００の長手方向から見て、その断面３５，３６が波型形状、もしくは、細かい針状であると記載したが、節度号部の接合面積が大きくなれば、その他の形状であっても構わない。   Further, in the present embodiment, the upper and lower ends of the eleventh pn junction layer 34 are described as having a corrugated shape or a fine needle shape as viewed in the longitudinal direction of the light emitting elements 600 and 700. However, as long as the joint area of the moderation sign portion is increased, other shapes may be used.

また、本実施形態では、第９ｐ層３７および第９ｎ層３８の上下方向端部は、発光素子８００の長手方向から見て、その断面４０が例えば、モスアイ構造等、細かい針状となっていると記載したが、第１０ｐ層のみ針状であれば構わない。さらに、ｐ電極（不図示）または／およびｎ電極（不図示）との接合面積が大きくなれば、その他の形状であっても構わない。   In the present embodiment, the end portions in the vertical direction of the ninth p layer 37 and the ninth n layer 38 have a fine needle shape, such as a moth-eye structure, as viewed from the longitudinal direction of the light emitting element 800. However, only the 10th p layer may be needle-shaped. Furthermore, as long as the junction area with the p electrode (not shown) and / or the n electrode (not shown) is increased, other shapes may be used.

また、本実施形態では、上から順に、ｐ層、ｐｎ接合層およびｎ層が積層されていると記載したが、上下方向においてｐ層とｎ層とが逆となるように積層されていても構わない。   Further, in the present embodiment, it is described that the p layer, the pn junction layer, and the n layer are stacked in order from the top. However, even if the p layer and the n layer are stacked in the vertical direction, they are stacked. I do not care.

また、本実施形態に係る発光素子は、半導体レーザのみならず、ＬＥＤ光源等に適用することができる。   The light emitting device according to the present embodiment can be applied not only to a semiconductor laser but also to an LED light source.

３ 第１ｉ層
４ 第２ｉ層
５ 第３ｉ層
１９ 高濃度ｐ層
２２ 高濃度ｎ層
２４ ダイヤモンドｐ層
２８ ダイヤモンドｎ層
３１ 量子ドット 3 1 i layer 4 2 i layer 5 3 i layer 19 High concentration p layer 22 High concentration n layer 24 Diamond p layer 28 Diamond n layer 31 Quantum dots

Claims (17)

ｐ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｐ層と、
ｎ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｎ層と、
前記ｐ層と前記ｎ層との間に介在するｐｎ接合層と、
を備え、
前記ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層は、その一部またはすべての領域からなる発光部を有し、
電圧が印加されることにより電子が注入され、電子が付与されることによって前記発光部が発光する発光素子であって、
前記発光部に電子が多く付与されるように寄与する前記発光部への電子付与手段を有することを特徴とする発光素子。 a p-layer made of an indirect transition semiconductor doped with a p-type impurity;
an n-layer made of an indirect transition semiconductor doped with an n-type impurity;
A pn junction layer interposed between the p layer and the n layer;
With
The p layer, the pn junction layer, and the n layer each have a light emitting portion composed of a part or all of the region,
A light emitting element in which electrons are injected by applying a voltage, and the light emitting unit emits light by applying electrons,
A light-emitting element comprising electron-providing means for the light-emitting part that contributes to providing a large amount of electrons to the light-emitting part. 前記ｐｎ接合層は、その厚み方向において２つに分割された第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、
前記電子付与手段に相当する前記i層は、第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。 The pn junction layer has a first pn junction layer and a second pn junction layer divided into two in the thickness direction, and an i layer to which no impurity is added,
2. The light emitting device according to claim 1, wherein the i layer corresponding to the electron donating means is disposed between the first pn junction layer and the second pn junction layer. 前記ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第１ｐ層および第２ｐ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、
前記電子付与手段に相当する前記i層は、前記第１ｐ層と前記第２ｐ層との間に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子。 The p layer includes a first p layer and a second p layer to which a p-type impurity is added, and an i layer to which no impurity is added,
3. The light emitting device according to claim 1, wherein the i layer corresponding to the electron providing unit is disposed between the first p layer and the second p layer. 前記ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第１ｎ層および第２ｎ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、
前記電子付与手段に相当する前記i層は、前記第１ｎ層と前記第２ｎ層との間に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子。 The n layer includes a first n layer and a second n layer to which an n-type impurity is added, and an i layer to which an impurity is not added.
The light-emitting element according to claim 1, wherein the i layer corresponding to the electron donating unit is disposed between the first n layer and the second n layer. 前記ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第３ｐ層および第４ｐ層と、ｎ型不純物が添加された第３ｎ層と、を有し、
前記電子付与手段に相当する前記第３ｎ層は、前記第３ｐ層と前記第４ｐ層との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。 The p layer includes a third p layer and a fourth p layer to which a p-type impurity is added, and a third n layer to which an n-type impurity is added.
2. The light emitting device according to claim 1, wherein the third n layer corresponding to the electron donating unit is disposed between the third p layer and the fourth p layer. 前記ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第４ｎ層および第５ｎ層と、ｐ型不純物が添加された第５ｐ層と、を有し、
前記電子付与手段に相当する前記第５ｐ層は、前記第４ｐ層と前記第５ｐ層との間に配置されていることを特徴とする請求項１または５に記載の発光素子。 The n layer includes a fourth n layer and a fifth n layer to which an n-type impurity is added, and a fifth p layer to which a p-type impurity is added,
6. The light emitting device according to claim 1, wherein the fifth p layer corresponding to the electron donating unit is disposed between the fourth p layer and the fifth p layer. 前記ｐ層は、高濃度のｐ型不純物が添加された高濃度ｐ層と、前記高濃度ｐ層よりもｐ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｐ層と、を有し、
前記高濃度ｐ層は、前記電子付与手段に相当し、
前記高濃度ｐ層、前記低濃度ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記前記ｎ層は、前記高濃度ｐ層、前記低濃度ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記ｎ層の順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。 The p-layer has a high-concentration p-layer to which a high-concentration p-type impurity is added, and a low-concentration p-layer having a lower p-type impurity addition concentration than the high-concentration p-layer,
The high-concentration p layer corresponds to the electron donating means,
The high concentration p layer, the low concentration p layer, the pn junction layer, and the n layer are arranged in the order of the high concentration p layer, the low concentration p layer, the pn junction layer, and the n layer. The light emitting device according to claim 1. 前記ｎ層は、高濃度のｎ型不純物が添加された高濃度ｎ層と、前記高濃度ｎ層よりもｎ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｎ層と、を有し、
前記高濃度ｎ層は、前記電子付与手段に相当し、
前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記高濃度ｎ層および前記低濃度ｎ層は、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記低濃度ｎ層、前記高濃度ｎ層の順に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。 The n-layer has a high-concentration n-layer to which a high-concentration n-type impurity is added, and a low-concentration n-layer having a lower concentration of n-type impurities than the high-concentration n-layer,
The high-concentration n layer corresponds to the electron donating means,
The p layer, the pn junction layer, the high concentration n layer, and the low concentration n layer are arranged in the order of the p layer, the pn junction layer, the low concentration n layer, and the high concentration n layer. The light-emitting element according to claim 7, wherein 前記ｐ層は、ダイヤモンドにｐ型不純物が添加されたダイヤモンドｐ層と、ｐ型不純物が添加された第６ｐ層と、を有し、
前記ダイヤモンドｐ層は、前記電子付与手段に相当し、
前記ダイヤモンドｐ層、前記第６ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層は、前記ダイヤモンドｐ層、前記第６ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記ｎ層の順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。 The p layer has a diamond p layer in which a p-type impurity is added to diamond, and a sixth p layer to which a p-type impurity is added,
The diamond p layer corresponds to the electron giving means,
The diamond p layer, the sixth p layer, the pn junction layer, and the n layer are arranged in the order of the diamond p layer, the sixth p layer, the pn junction layer, and the n layer. Item 2. A light emitting device according to Item 1. 前記ｎ層は、ダイヤモンドにｎ型不純物が添加されたダイヤモンドｎ層と、ｎ型不純物のみが添加された第６ｎ層と、を有し、
前記ダイヤモンドｎ層は、前記電子付与手段に相当し、
前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記ダイヤモンドｎ層および前記第６ｎ層は、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記第６ｎ層および前記ダイヤモンドｎ層の順に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の発光素子。
ダイヤモンドは高い絶縁破壊強度と大きな正孔移動度を持つため，高電圧を印加 The n layer includes a diamond n layer in which n-type impurities are added to diamond, and a sixth n layer in which only n-type impurities are added,
The diamond n layer corresponds to the electron donating means,
The p layer, the pn junction layer, the diamond n layer, and the sixth n layer are arranged in the order of the p layer, the pn junction layer, the sixth n layer, and the diamond n layer. Item 10. The light emitting device according to Item 9.
High voltage is applied because diamond has high breakdown strength and high hole mobility. 前記電子付与手段は、量子ドットが添加された、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層のうちの少なくともひとつの層であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。   2. The light emitting device according to claim 1, wherein the electron providing unit is at least one of the p layer, the pn junction layer, and the n layer to which a quantum dot is added. 前記電子付与手段は、前記ｐ層との接合面積が大きくなるように、その接合部に第１凹凸部が形成された前記ｐｎ接合層であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。   2. The light emitting device according to claim 1, wherein the electron providing unit is the pn junction layer in which a first uneven portion is formed at a junction so that a junction area with the p layer is increased. . 前記第１凹凸部は、前記ｐｎ接合層と前記ｎ層との間の接合部に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 12, wherein the first concavo-convex portion is formed at a junction between the pn junction layer and the n layer. 前記第１凹凸部は、少なくとも一方向から見た断面が波型形状または三角波形状を有していることを特徴とする請求項１２または１３に記載の発光素子。   14. The light emitting device according to claim 12, wherein the first uneven portion has a corrugated shape or a triangular wave shape as viewed in at least one direction. 前記ｐ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に配置された第１電極と、
前記ｎ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に配置された第２電極と、
をさらに有し、
前記電子付与手段は、前記第１電極と前記ｐ層との接合面積が大きくなるように、
前記ｐ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に、第２凹凸部が形成された前記ｐ層であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子 A first electrode disposed on a surface of the p layer opposite to the pn junction layer;
A second electrode disposed on a surface of the n layer opposite to the pn junction layer;
Further comprising
The electron applying means is configured so that a junction area between the first electrode and the p layer is increased.
2. The light emitting device according to claim 1, wherein the p layer is a p layer in which a second uneven portion is formed on a surface of the p layer opposite to the pn junction layer. 前記第２凹凸部は、前記ｎ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 15, wherein the second uneven portion is formed on a surface of the n layer opposite to the pn junction layer. モスアイ
前記第２凹凸部は、針状構造を有していることを特徴とする請求項１５または１６に記載の発光素子。 17. The light emitting device according to claim 15, wherein the second concavo-convex portion has a needle-like structure.
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