JP2018107420A - 発光素子、発光素子アレイ、露光ヘッド、および、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[発光素子アレイの構成]
第1の実施形態に係る発光素子を含む発光素子アレイの構成について、図1を用いて説明する。図1(a)は本実施形態の発光素子アレイの構成の一部を模式的に示す平面図、図1(b)は図1(a)の1B−1B断面図である。図1(c)は本実施形態に係る発光素子アレイの模式的な平面図であって、発光サイリスタLを含む複数の発光素子922が一次元的に配列された発光素子アレイの平面図である。図1(d)は図1(c)の1D−1D断面図である。なお、以降の説明では、発光サイリスタLとシフトサイリスタTとが並んでいる方向をX方向、シフトサイリスタTの半導体層の積層方向をZ方向、X方向及びZ方向と直交する方向をY方向と呼ぶ。
発光サイリスタLは、光取出し領域934と、電流供給領域936と、を有する。電流供給領域936は発光サイリスタLのうち、発光サイリスタLを基板900の反対側から見たときに第2の金属電極920が存在する部分である。本実施形態では第2の金属電極920として枠状の電極を用いているので、第2の金属電極920の中央の部分には金属電極は存在しない。発光サイリスタLのうち、発光サイリスタLを基板900の反対側から見たときに第2の金属電極920の中央の部分(金属電極が存在しない部分)が存在する部分が、光取出し領域934である。本実施形態では、電流供給領域936の上部に存在する第2の金属電極920を介して外部回路から発光サイリスタLに電流が供給される。また、発光サイリスタLにおいては光取出し領域934から光が出射される。
本実施形態に係るシフトサイリスタTでは、図1(b)に示すように、発光サイリスタLと同様に、第4の半導体層912であるp型AlGaAs層の上に、第5の半導体層914であるp型のGaP層をさらに形成している。さらにその上に、透明電極層918であるn型の透明導電酸化物層を形成し、その上に第1の金属電極921を形成している。換言すれば、シフトサイリスタTは、半導体積層構造938上に、第5の半導体層914と接している、電流拡散層である透明電極層918と、第1の金属電極921と、をこの順に有している。
本実施形態の発光素子アレイの製造方法の一例を、図6を参照して説明する。図6は、本実施形態の発光素子アレイの製造方法を説明するための断面図である。ここでは、第1の導電型がn型、第2の導電型がp型である場合について説明するが、本発明はこれに限定はされない。
図7は、本実施形態の自己走査型の発光素子アレイの等価回路の一部を示す模式図である。図7においては、各構成の参照符号にn−1、n等の添え字を付しているが、以降の説明では、構成毎に共通する場合については、参照符号の添え字を省略することがある。なお、添え字のnは、2以上の整数とする。
ここで、図7の等価回路の動作について説明する。なお、以降の説明では、ゲートラインVGKには5Vの電圧が印加されているものとし、転送ラインΦ1、Φ2、及び点灯信号ラインΦW1〜ΦW4に供給される電圧も同じく5Vとする。
第2の実施形態に係る発光素子を含む発光素子アレイの構成について、図5を用いて説明する。図5(a)は本実施形態の発光素子アレイの構成の一部を模式的に示す平面図、図5(b)は図5(a)の5B−5B断面図である。なお、本実施形態では、図5において、第1の実施形態の同様の構成には第1の実施形態と同じ参照番号を付し、詳細な説明を省略する。
第3の実施形態に係る発光素子を含む発光素子アレイの構成について、図12を用いて説明する。図12(a)は本実施形態の発光素子アレイの構成の一部を模式的に示す平面図、図12(b)は図12(a)の12B−12B断面図である。なお、本実施形態では、図12において、第1の実施形態の同様の構成には第1の実施形態と同じ参照番号を付し、詳細な説明を省略する。
第4の実施形態に係る発光素子を含む発光素子アレイの構成について、図13を用いて説明する。図13(a)は本実施形態の発光素子アレイの構成の一部を模式的に示す平面図、図13(b)は図13(a)の13B−13B断面図である。なお、本実施形態では、図13において、第1の実施形態の同様の構成には第1の実施形態と同じ参照番号を付し、詳細な説明を省略する。
第5の実施形態では、第1の実施形態に係る発光素子アレイを用いた露光ヘッド106について、図2を参照して説明する。
第6の実施形態では、第1の実施形態に係る発光素子アレイを用いた露光ヘッドを用いた画像形成装置について、図3を参照して説明する。図3は、本実施形態の画像形成装置の構成を説明する模式図である。
Claims (20)
- 基板上に、シフトサイリスタと、前記シフトサイリスタにより選択され発光可能となる発光サイリスタと、を有し、
前記シフトサイリスタおよび前記発光サイリスタが、前記基板側から、第1の導電型の第1の半導体層と、前記第1の導電型と異なる第2の導電型の第2の半導体層と、前記第1の導電型の第3の半導体層と、前記第2の導電型の第4の半導体層と、をこの順に有する半導体積層構造を有する発光素子であって、
前記シフトサイリスタは、前記半導体積層構造上に、前記半導体積層構造と接している電流拡散層と、第1の金属電極と、をこの順に有するか、または、前記半導体積層構造と接している第1の金属電極を有し、
前記シフトサイリスタにて、前記電流拡散層または前記第1の金属電極と前記半導体積層構造とが接している領域を前記半導体積層構造の積層方向に投影した領域は、前記第1の金属電極を前記積層方向に投影した領域内に含まれていることを特徴とする発光素子。 - 前記シフトサイリスタにて、前記電流拡散層または前記第1の金属電極と前記半導体積層構造とが接している領域は、前記半導体積層構造の最上層の前記第1の金属電極側の面内に含まれていることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記発光サイリスタは、平面視にて、光取出し領域と、電流供給領域と、を有し、
前記光取出し領域にて、前記発光サイリスタは、前記第4の半導体層上に前記第2の導電型の第5の半導体層と、前記第1の導電型の透明電極層と、をこの順に有し、
前記電流供給領域にて、前記発光サイリスタは、前記第4の半導体層上に前記透明電極層と、層間絶縁層と、第2の金属電極と、をこの順に有するか、または、前記透明電極層と、第2の金属電極と、をこの順に有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子。 - 前記第5の半導体層と前記透明電極層とがトンネル接合を形成していることを特徴とする請求項3に記載の発光素子。
- 前記第5の半導体層は、不純物濃度が高い高濃度領域を、前記透明電極層と接している面側に有し、
前記高濃度領域における不純物濃度が、1.5×1019cm−3以上2×1020cm−3以下であることを特徴とする請求項3に記載の発光素子。 - 前記半導体積層構造が、前記第4の半導体層と接しているコンタクト層を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記シフトサイリスタにて、前記半導体積層構造と前記第1の金属電極とがオーミック接触していることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記第1の金属電極と前記第2の金属電極とが、互いに異なる金属によって形成されていることを特徴とする請求項3乃至請求項7のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記第1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第3の半導体層、および、前記第4の半導体層が、GaAs系材料またはAlGaAs系材料を含有することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記第1の導電型はn型であり、前記第2の導電型はp型であることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記基板は、n型の半導体基板であることを特徴とする請求項10に記載の発光素子。
- 基板上に、シフトサイリスタと、前記シフトサイリスタにより選択され発光可能となる発光サイリスタと、を有し、
前記シフトサイリスタおよび前記発光サイリスタが、前記基板側から、第1の導電型の第1の半導体層と、前記第1の導電型と異なる第2の導電型の第2の半導体層と、前記第1の導電型の第3の半導体層と、前記第2の導電型の第4の半導体層と、をこの順に有する積層構造を有する発光素子であって、
前記シフトサイリスタは、前記積層構造上に金属電極を有し、
前記第1〜第4の半導体層の少なくとも1つが、平面視にて、第1の領域と、前記第1の領域の周囲に配置されている、前記第1の領域より抵抗が高い第2の領域と、を有し、
前記第1の領域を前記積層構造の積層方向に投影した領域は、前記金属電極を前記積層方向に投影した領域内に含まれていることを特徴とする発光素子。 - 前記発光サイリスタは、前記基板上に、前記シフトサイリスタの前記積層構造と同じ積層構造と、電流拡散層と、電極と、を前記基板側からこの順に有することを特徴とする請求項12に記載の発光素子。
- 前記シフトサイリスタは、前記第1〜第4の半導体層のうち、前記第1の領域および前記第2の領域を有する半導体層と前記金属電極との間に、前記発光サイリスタの前記電流拡散層と同じ電流拡散層を有することを特徴とする請求項13に記載の発光素子。
- 前記第1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第3の半導体層、および、前記第4の半導体層が、GaAs系材料またはAlGaAs系材料を含有することを特徴とする請求項12乃至請求項14のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記第1の導電型はp型であり、前記第2の導電型はn型であることを特徴とする請求項12乃至請求項15のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記基板は、p型の半導体基板であることを特徴とする請求項16に記載の発光素子。
- 請求項1乃至請求項17のいずれか一項に記載の発光素子を複数有し、
前記複数の発光素子のそれぞれが有する発光サイリスタが一次元的に配列されている発光素子アレイ。 - 請求項18に記載の発光素子アレイと、
前記発光素子アレイからの光を集光する光学系と、を有することを特徴とする露光ヘッド。 - 像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の表面を露光し、前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光ヘッドと、
前記露光ヘッドによって形成された前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記現像手段によって現像された画像を記録媒体に転写する転写手段と、を有する画像形成装置であって、
前記露光ヘッドが請求項18に記載の発光素子アレイを有することを特徴とする画像形成装置。
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