JP2018186114A - 発光装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】高いフォトニック結晶の効果を得ることができる発光装置を提供する。【解決手段】基体と、第１半導体層と、第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ、電流が注入されることで光を発することが可能な発光層と、前記基体と前記第１半導体層との間に設けられ、複数の柱状部を有する柱状部含有層と、を含み、前記第１半導体層は、前記柱状部含有層と前記発光層との間に設けられ、前記柱状部含有層は、第１層と、前記第１層と前記第１半導体層との間に設けられた第２層と、を有し、前記第２層の平均屈折率は、前記第１層の平均屈折率よりも高く、かつ前記第１半導体層の平均屈折率よりも低い、発光装置。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。

半導体レーザーは、高輝度の次世代光源として期待されている。中でも、ナノ構造体を適用した半導体レーザーは、ナノ構造体によるフォトニック結晶の効果によって、狭放射角で高出力の発光が実現できると期待されている。このような半導体レーザーは、例えば、プロジェクターの光源として適用される。

例えば特許文献１には、フォトニック結晶を形成するｎ型ポストと、ｎ型ポストの上に配置された平坦なｎ型領域、発光領域、およびｐ型領域と、を含む半導体発光装置が記載されている。

特開２０１３−９００２号公報

しかしながら、上記のような発光装置では、柱状部（ポスト部）での光強度が十分ではなく、柱状部によるフォトニック結晶の効果を得難い場合があった。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高いフォトニック結晶の効果を得ることができる発光装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記発光装置を含むプロジェクターを提供することにある。

本発明に係る発光装置は、
基体と、
第１半導体層と、
第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ、電流が注入されることで光を発することが可能な発光層と、
前記基体と前記第１半導体層との間に設けられ、複数の柱状部を有する柱状部含有層と、
を含み、
前記第１半導体層は、前記第１層と前記発光層との間に設けられ、
前記柱状部含有層は、
第１層と、
前記第１層と前記第１半導体層との間に設けられた第２層と、
を有し、
前記第２層の平均屈折率は、前記第１層の平均屈折率よりも高く、かつ前記第１半導体層の平均屈折率よりも低い。

このような発光装置では、例えば第２層の平均屈折率が第１層の平均屈折率よりも高いまたは等しい場合に比べて、光強度が基体側に向けて急峻に低下することを抑制することができ、第１層における光強度を高くすることができる。これにより、このような発光装置では、第１層による高いフォトニック結晶の効果を得ることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記柱状部は、
前記第１層を構成し、前記第１半導体層と前記発光層との積層方向からみた平面視において第１の面積を有する第１部分と、
前記第２層を構成し、前記平面視において前記第１の面積よりも大きい第２の面積を有する第２部分と、
を有してもよい。

このような発光装置では、第２層の平均屈折率を、第１層の平均屈折率よりも高くすることができる。

本発明に係る発光装置は、
基体と、
第１半導体層と、
第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ、電流が注入されることで光を発することが可能な発光層と、
前記基体と前記第１半導体層との間に設けられた複数の柱状部と、
を含み、
前記第１半導体層は、前記柱状部と前記発光層との間に設けられ、
前記柱状部は、
前記第１半導体層と前記発光層との積層方向からみた平面視において第１の面積を有する第１部分と、
前記第１部分と前記第１半導体層との間に設けられ、前記平面視において前記第１の面積よりも大きい第２の面積を有する第２部分と、
を有する。

このような発光装置では、第２部分を含んで構成される第２層の平均屈折率を、第１部分を含んで構成される第１層の平均屈折率よりも高くすることができる。そのため、このような発光装置では、例えば第２層の平均屈折率が第１層の平均屈折率よりも高いまたは等しい場合に比べて、光強度が基体側に向けて急峻に低下することを抑制することができ、第１層における光強度を高くすることができる。これにより、このような発光装置では、第１層による高いフォトニック結晶の効果を得ることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記第２部分は、前記基体から遠ざかるにつれて径が大きくなるテーパー形状を有してもよい。

このような発光装置では、第２層の平均屈折率を、基体から遠ざかるにつれて高くすることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記第１部分と前記第２部分とでは、ドープされている不純物の種類および濃度の少なくとも一方が異なっていてもよい。

このような発光装置では、例えば第１部分の断面積と第２部分の断面積とを異ならせることなく、第２層の平均屈折率を、第１層の平均屈折率よりも高くすることができる。

本発明に係る発光装置において、
隣り合う前記柱状部の間には、前記柱状部の屈折率よりも低い屈折率を有する部材が設けられていてもよい。

このような発光装置では、柱状部によるフォトニック結晶の効果を得つつ、柱状部含有層の平均屈折率を調整することができる。

本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る発光装置を含む。

このような発光装置では、本発明に係る発光装置を含むことができる。

本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 参考例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第３変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 発光装置
まず、本実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す断面図である。

発光装置１００は、図１に示すように、例えば、基体１０と、バッファー層２０と、柱状部含有層３０と、第１半導体層４０と、発光層５０と、第２半導体層６０と、第１電極７０と、第２電極７２と、を含む。

基体１０は、例えば、板状の形状を有している。基体１０は、例えば、Ｓｉ基板、サファイア基板などである。基体１０は、第１領域１２と、第２領域１４と、を有している。第１領域１２は、上方に発光層５０が設けられている領域である。第２領域１４は、上方に発光層５０が設けられていない領域である。第２領域１４の上方には、第１電極７０が設けられている。

バッファー層２０は、基体１０上に設けられている。バッファー層２０は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＮ層（具体的にはＳｉがドープされたＧａＮ層）である。バッファー層２０の平均屈折率は、基体１０の平均屈折率よりも高い。ここで、「平均屈折率」とは、第１半導体層４０と発光層５０との積層方向（発光層５０の厚さ方向、例えば上下方向、以下単に「積層方向」ともいう）と直交する方向（例えば水平方向）における層の平均屈折率である。例えば、バッファー層２０のように、水平方向において均一な材料からなる層では、平均屈折率は、単に層を構成する材料の屈折率である。図１では、発光装置１００の第１領域１２での積層方向の位置における平均屈折率および光強度を模式的に示している。

なお、本発明において、「上」とは、積層方向において、発光層５０からみて基体１０から遠ざかる方向のことであり、「下」とは、積層方向において、発光層５０からみて基体１０に近づく方向のことである。

バッファー層２０上には、柱状部含有層３０の柱状部３２を形成するためのマスク層８０が設けられている。なお、便宜上、図１に示す平均屈折率では、マスク層８０の屈折率を考慮していない。また、図１では、第２電極７２の平均屈折率および光強度を省略している。

柱状部含有層３０は、バッファー層２０上に設けられている。柱状部含有層３０は、基体１０と第１半導体層４０との間に設けられている。柱状部含有層３０は、複数の柱状部３２を有している。柱状部含有層３０は、複数の柱状部３２と、隣り合う柱状部３２との間の空間２と、を含んで構成されている。柱状部３２の材質は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＮ（具体的にはＳｉがドープされたＧａＮ）である。柱状部含有層３０の平均屈折率は、例えば、バッファー層２０の平均屈折率よりも低い。柱状部含有層３０の平均屈折率は、積層方向のある位置において、誘電率ε_１の柱状部３２が充填率φで配置されているとすると、空間２の誘電率をε_ａｉｒとして、（ε_１×φ＋ε_ａｉｒ（１−φ））の平方根として求めることができる。誘電率ε_１は、柱状部３２の第１半導体層４０、活性層５０、または、第２半導体層６０の誘電率である。また、隣り合う柱状部３０の間に、部材が設けられる場合は、空気の誘電率ε_ａｉｒを該部材の誘電率と置き換えて、平均屈折率を求めることができる。

柱状部３２は、第１部分３２ａと、第２部分３２ｂと、を有している。柱状部３２の第１部分３２ａは、バッファー層２０上に設けられている。第１部分３２ａの形状（積層方向からみた平面視における形状）は、例えば、円、多角形（例えば六角形）などである。図示の例では、積層方向において、第１部分３２ａの面積（積層方向からみた平面視における面積）は、変化していない（均一である）。第１部分３２ａの径（多角形の場合は、その多角形を内部に含む最小の円の径）は、例えば、ｎｍオーダーであり、具体的には１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。柱状部３２は、例えば、ナノコラム、ナノワイヤー、ナノロッドとも呼ばれる。第１部分３２ａの高さ（積層方向の最大の大きさ）は、例えば、０．１μｍ以上２μｍ以下である。複数の第１部分３２ａは、互いに離間している。隣り合う第１部分３２ａの間隔は、例えば、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。

柱状部３２の第２部分３２ｂは、第１部分３２ａ上に設けられている。第２部分３２ｂは、第１部分３２ａと第１半導体層４０との間に設けられている。第２部分３２ｂの積層方向からみた平面視における最大の面積（第２の面積）は、第１部分３２ａの積層方向からみた平面視における最大の面積（第１の面積）よりも大きい。第２部分３２ｂの最大の径は、第１部分３２ａの最大の径よりも大きい。図示の例では、第２部分３２ｂは、基体１０から遠ざかるにつれて（第１部分３２ａから第１半導体層４０に向かうにつれて）、径が大きくなるテーパー形状を有している。積層方向からみた平面視（以下、単に「平面視」ともいう）において、第２部分３２ｂの形状は、例えば、第１部分３２ａの形状の相似形である。第２部分３２ｂの高さは、例えば、第１部分３２ａの高さよりも小さい。

柱状部３２の第１部分３２ａは、第１層３４を構成している。第１層３４は、複数の第１部分３２ａと、空間２と、を含んで構成されている。柱状部３２の第２部分３２ｂは、第２層３６を構成している。第２層３６は、複数の第２部分３２ｂと、空間２と、を含んで構成されている。第２層３６は、第１層３４と第１半導体層４０との間に設けられている。柱状部含有層３０は、第１層３４と、第２層３６と、を有している。第２層３６の平均屈折率は、第１層３４の平均屈折率よりも高く、かつ第１半導体層４０の平均屈折率よりも低い。図示の例では、第２部分３２ｂは、テーパー形状を有しているため、第２層３６の平均屈折率は、基体１０から遠ざかるにつれて高くなる。第１層３４の平均屈折率は、バッファー層２０の平均屈折率よりも低い。

複数の柱状部３２は、平面視において（積層方向からみて）、所定の方向に所定のピッチで配列されている。このような周期構造においては、ピッチと各部位の径および各部位の屈折率により決定されるフォトニックバンド端波長λにおいて光閉じ込め効果を得ることができる。発光層５０において生じる光は波長λを含むため、フォトニック結晶の効果を発現することができる。

第１半導体層４０は、第２層３６上に設けられている。第１半導体層４０は、柱状部含有層３０と発光層５０との間に設けられている。第１半導体層４０は、例えば、第１導電型と異なる第２導電型（例えばｐ型）のＧａＮ層（具体的にはＭｇがドープされたＧａＮ層）である。

発光層５０は、第１半導体層４０上に設けられている。発光層５０は、第１半導体層４０と第２半導体層６０との間に設けられている。発光層５０は、電流が注入されることで光を発することが可能な層である。発光層５０は、例えば、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とから構成された量子井戸構造を有している。発光層５０を構成するＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層の数は、特に限定されない。発光装置１００は、発光層５０において、積層方向の光強度が最も高くなるように設定される。これにより、発光装置１００は、高い発光強度を有することができる。

第２半導体層６０は、発光層５０上に設けられている。第２半導体層６０は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＮ層（具体的にはＳｉがドープされたＧａＮ層）である。第１半導体層４０の平均屈折率および第２半導体層６０の平均屈折率は、例えば発光層５０のＩｎＧａＮ層の平均屈折率よりも低い。半導体層４０，６０は、例えば、発光層５０に光を閉じ込める（発光層５０から光が漏れることを抑制する）機能を有することができる。半導体層４０，６０は、発光層５０に光を閉じ込める（発光層５０から光が漏れることを抑制する）機能を有するクラッド層である。

発光装置１００では、ｐ型の第１半導体層４０、不純物がドーピングされていない発光層５０、およびｎ型の第２半導体層６０により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１半導体層４０および第２半導体層６０の各々は、発光層５０よりもバンドギャップが大きい層である。発光装置１００では、第１電極７０と第２電極７２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると（電流を注入すると）、発光層５０において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。発光層５０において発生した光は、半導体層４０，６０により積層方向と直交する方向に伝搬し、柱状部３２によるフォトニック結晶の効果により、積層方向と直交する方向に伝搬して定在波を形成し、発光層５０において利得を受けてレーザー発振する。そして、発光装置１００は、＋１次回折光および−１次回折光をレーザー光として、積層方向に（第２電極７２側および基体１０側に）出射する。

なお、図示はしないが、基体１０とバッファー層２０との間に反射層が設けられていてもよい。該反射層は、例えば、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）層である。該反射層によって、発光層５０において発生した光を反射させることができ、発光装置１００は、第２電極７２側からのみ光を出射することができる。

第１電極７０は、第１半導体層４０上に設けられている。第１電極７０は、第１半導体層４０と電気的に接続されている。第１電極７０は、発光層５０に電流を注入するための一方の電極である。第１電極７０としては、例えば、第１半導体層４０側から、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。

なお、図示はしないが、第１電極７０と第１半導体層４０との間には、第１コンタクト層が設けられていてもよい。第１コンタクト層は、第１電極７０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１コンタクト層は、ｐ型のＧａＮ層であってもよい。

第２電極７２は、第２半導体層６０上に設けられている。第２電極７２は、第２半導体層６０と電気的に接続されている。第２電極７２は、発光層５０に電流を注入するための他方の電極である。第２電極７２としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極を用いる。これにより、発光層５０において発光した光は、第２電極７２を透過して出射されることができる。

なお、図示はしないが、第２電極７２と第２半導体層６０との間には、第２コンタクト層が設けられていてもよい。第２コンタクト層は、第２電極７２とオーミックコンタクトしていてもよい。第２コンタクト層は、ｎ型のＧａＮ層であってもよい。

発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

発光装置１００では、第２層３６の平均屈折率は、第１層３４の平均屈折率よりも高い。そのため、発光装置１００では、例えば第２層３６の平均屈折率が第１層３４の平均屈折率よりも高いまたは等しい場合に比べて、光強度が基体１０側に向けて急峻に低下することを抑制することができ、第１層３４における光強度を高くすることができる。これにより、発光装置１００では、第１層３４による高いフォトニック結晶の効果を得ることができ、例えば、狭放射角で単一モードの光（狭放射角で特定の波長の光）を出射することができる。本発明に係る発光装置は、上記のように出射される光の波長を制御することができ、可視光線の他、例えば紫外線や赤外線を出射する発光装置にも応用することができる。

例えば、図２に示すように、第２層３６を有しない（第２部分３２ｂを有しない）柱状部１０３２を含む発光装置１０００では、発光装置１００に比べて、柱状部１０３２における光強度が低く、柱状部１０３２によるフォトニック結晶の効果を得にくい。なお、発光装置１０００は、基体１０１０と、バッファー層１０２０と、柱状部１０３２と、第１半導体層１０４０と、発光層１０５０と、第２半導体層１０６０と、第１電極１０７０と、第２電極１０７２と、を含む。

さらに、発光装置１００では、第２層３６の平均屈折率は、第１半導体層４０の平均屈折率よりも低い。そのため、発光装置１００では、第２層３６の平均屈折率が第１半導体層４０の平均屈折率よりも高いまたは等しい場合に比べて、積層方向の光強度が発光層５０で最も高くなるように設計しやくすく、高い発光強度を有することができる。

さらに、発光装置１００では、複数の柱状部３２を有する柱状部含有層３０を含む。そのため、発光装置１００では、発光層５０および半導体層４０，６０に発生する転位を少なくすることができ、高い品質を有することができるため、例えば高い効率特性を有することができる。

例えば、基体１０の格子定数とバッファー層２０の格子定数は異なり、そのため、格子歪に伴う転位や点欠陥が存在し、複数の柱状部３２が設けられていない場合は、発光層５０および半導体層４０，６０にも転位が存在する場合がある。しかし、複数の柱状部３２を設けることにより、図３に示すように、転位Ｔを柱状部３２の外側に向かって逃がすことができ、一定の高さ以上の領域において、転位Ｔを少なくすることができる（例えば、転位Ｔをほぼ存在しないようにすることができる）。したがって、発光装置１００では、発光層５０および半導体層４０，６０に発生する転位を少なくすることができる。

発光装置１００では、柱状部３２は、第１層３４を構成し、平面視において第１の面積を有する第１部分３２ａと、第２層３６を構成し、平面視において第１の面積よりも大きい第２の面積を有する第２部分３２ｂと、を有する。そのため、発光装置１００では、第２層３６の平均屈折率を、第１層３４の平均屈折率よりも高くすることができる。

発光装置１００では、第２部分３２ｂは、基体１０から遠ざかるにつれて径が大きくなるテーパー形状を有する。そのため、発光装置１００では、第２層３６の平均屈折率を、基体１０から遠ざかるにつれて高くすることができる。

２． 発光装置の製造方法
次に、本実施形態に係る発光装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４および図５は、本実施形態に係る発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。

図４に示すように、基体１０上にバッファー層２０をエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法などが挙げられる。

次に、バッファー層２０上にマスク層８０を形成する。マスク層８０は、例えば、Ｔｉなどのメタル層、酸化シリコン層等の絶縁層、これらの積層膜などである。マスク層８０は、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などによる成膜、ならびにフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によるパターニングによって形成される。

図５に示すように、マスク層８０をマスクとして、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などにより、バッファー層２０上に第１部分３２ａおよび第２部分３２ｂを、この順でエピタキシャル成長させる。これにより、柱状部３２を形成することができる。第２部分３２ｂは、例えば、第１部分３２ａよりも低い温度で成膜される。これにより、第２部分３２ｂの径を第１部分３２ａの径よりも大きくすることができる。例えば、第２部分３２ｂを成膜する際に、成膜温度を徐々に低くすることにより、テーパー形状を有する第２部分３２ｂを形成することができる。

なお、第２部分３２ｂにｐ型の不純物（例えばＭｇ）をドープすることにより、第１部分３２ａと第２部分３２ｂとで成膜温度を変化させずに、第２部分３２ｂの径を第１部分３２ａの径よりも大きくすることができる。ただし、第２部分３２ｂにはｎ型の不純物もドープさせる。第２部分３２ｂおいて、ｐ型の不純物濃度は、ｎ型の不純物濃度よりも低く、第２部分３２ｂは、ｎ型の導電型を有する。

図１に示すように、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などにより、柱状部３２上に、第１半導体層４０、発光層５０、第２半導体層６０を、この順でエピタキシャル成長させる。発光層５０および第２半導体層６０は、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって、第１領域１２の上方に位置する第１半導体層４０上に形成される。次に、第１半導体層４０上に第１電極７０を形成し、第２半導体層６０上に第２電極７２を形成する。電極７０，７２は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。なお、第１電極７０および第２電極７２の形成順序は、特に限定されない。

以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。

３． 発光装置の変形例
３．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る発光像装置について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態の第１変形例に係る発光装置２００を模式的に示す断面図である。さらに、図６では、発光装置２００の第１領域１２での積層方向の位置における平均屈折率および光強度を模式的に示している。

以下、本実施形態の第１変形例に係る発光装置２００において、上述した本実施形態に係る発光装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、以下に示す本実施形態の第２，第３，第４変形例に係る発光装置についても同様である。

上述した発光装置１００では、図１に示すように、柱状部３２の第２部分３２ｂは、基体１０から遠ざかるにつれて径が大きくなるテーパー形状を有していた。これに対し、発光装置２００では、図６に示すように、積層方向において、第２部分３２ｂの断面積（積層方向と直交する方向における断面形状）は、変化していない（均一である）。そのため、発光装置２００では、積層方向において、第２層３６の平均屈折率は、変化しない。第２部分３２ｂの断面積は、第１部分３２ａの断面積よりも大きい。

発光装置２００では、発光装置１００と同様の効果を得ることができる。

さらに、発光装置２００では、積層方向において、第２部分３２ｂの断面積は、変化しない。そのため、発光装置２００では、積層方向において、第２層３６の平均屈折率を変化しないようにすることができる。

なお、便宜上、図６に示す平均屈折率では、マスク層８０の屈折率を考慮してせず、第２電極７２の平均屈折率および光強度を省略している。このことは、後述する図７においても同様である。

３．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る発光像装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、本実施形態の第２変形例に係る発光装置３００を模式的に示す断面図である。さらに、図７では、発光装置３００の第１領域１２での積層方向の位置における平均屈折率および光強度を模式的に示している。

上述した発光装置１００では、図１に示すように、柱状部３２の第１部分３２ａの断面積（径）と第２部分３２ｂの断面積（径）とは、異なっていた。これに対し、発光装置３００では、図７に示すように、第１部分３２ａの断面積（径）と第２部分３２ｂの断面積（径）とは、同じである。

発光装置３００では、柱状部３２の第１部分３２ａと第２部分３２ｂとでは、ドープされている不純物の種類および濃度の少なくとも一方が異なっている。すなわち、第１部分３２ａと第２部分３２ｂとでは、ドープされている不純物の種類が異なっていてもよいし、ドープされている不純物の濃度が異なっていてもよいし、ドープされている不純物の種類および濃度が異なっていてもよい。

例えば、第１部分３２ａにはＳｉがドープされ、第２部分３２ｂにはＳｉやＡｌがドープされている。これにより、第２部分３２ｂは、第１部分３２ａよりも高い屈折率を有し、第２層３６の平均屈折率を、第１層３４の平均屈折率よりも高くすることができる。また、例えば、第２部分３２ｂの不純物濃度は、第１部分３２ａの不純物濃度よりも低い。これにより、第２部分３２ｂは、第１部分３２ａよりも高い屈折率を有し、第２層３６の平均屈折率を、第１層３４の平均屈折率よりも高くすることができる。発光装置３００では、例えば、積層方向において、第２層３６の平均屈折率は、変化しない。

発光装置３００では、発光装置１００と同様の効果を得ることができる。

さらに、発光装置３００では、柱状部３２の第１部分３２ａと第２部分３２ｂとでは、ドープされている不純物の種類および濃度の少なくとも一方が異なっている。そのため、発光装置３００では、例えば第１部分３２ａの断面積と第２部分３２ｂの断面積とを異ならせることなく、第２層３６の平均屈折率を、第１層３４の平均屈折率よりも高くすることができる。

なお、上述した発光装置１００，２００において、柱状部３２の第１部分３２ａと第２部分３２ｂとで、ドープされている不純物の種類および濃度の少なくとも一方を異ならせてもよい。

３．３． 第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る発光像装置について、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態の第３変形例に係る発光装置４００を模式的に示す断面図である。

上述した発光装置１００では、図１に示すように、隣り合う柱状部３２の間は、空間２であった。これに対し、発光装置４００では、図８に示すように、隣り合う柱状部３２の間には、柱状部３２の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率部材９０が設けられている。低屈折率部材９０は、柱状部３２の側方に設けられている。

低屈折率部材９０は、隣り合う柱状部３２に接して設けられている。低屈折率部材９０は、隣り合う柱状部３２の間の空間を充填している。低屈折率部材９０の材質は、例えば、ＳｉがドープされたＧａＮである。例えば、低屈折率部材９０のドープされている不純物濃度は、柱状部３２のドープされている不純物濃度よりも高い。これにより、低屈折率部材９０は、柱状部３２よりも低い屈折率を有することができる。

低屈折率部材９０は、柱状部３２よりも熱伝導率の高い材料であってもよい。例えば、低屈折率部材９０の材質が、ＳｉがドープされたＧａＮである場合、低屈折率部材９０のドープされている不純物濃度を、柱状部３２のドープされている不純物濃度よりも高くすることにより、低屈折率部材９０の熱伝導率を柱状部３２の熱伝導率よりも高くすることができる。

低屈折率部材９０は、例えば、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などによるＥＬＯ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）法によって形成される。

発光装置４００では、発光装置１００と同様の効果を得ることができる。

さらに、発光装置４００では、隣り合う柱状部３２の間には、柱状部３２の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率部材９０が設けられている。そのため、発光装置４００では、柱状部３２によるフォトニック結晶の効果を得つつ、柱状部含有層３０の平均屈折率を調整することができる。

さらに、発光装置４００では、低屈折率部材９０は、柱状部３２よりも熱伝導率の高い材料であってもよい。そのため、発光装置４００では、発光層５０において生じた熱を、効率的に基体１０側へ放熱することができ、例えば、パルス発振のみならず大出力の連続発振（ＣＷ）が可能となる。

なお、上述した発光装置１００，２００，３００において、隣り合う柱状部３２の間に低屈折率部材９０を設けてもよい。発光装置３００において低屈折率部材９０を設ける場合は、低屈折率部材９０の屈折率を、第１部分３２ａの屈折率および第２部分３２ｂの屈折率よりも低くする。

４． プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態に係るプロジェクター９００を模式的に示す図である。

本発明に係るプロジェクターは、本発明に係る発光装置を含む。以下では、本発明に係る発光装置として発光装置１００を含むプロジェクター９００について説明する。

プロジェクター９００は、図９に示すように、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂを含む。赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂの各々は、例えば、複数の発光装置１００を積層方向と直交する平面にアレイ状に配置させ、複数の発光装置１００において基体１０を共通基板としたものである。光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの各々を構成する発光装置１００の数は、特に限定されない。なお、便宜上、図９では、プロジェクター９００を構成する筐体を省略し、さらに光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを簡略化している。

プロジェクター９００は、さらに、レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂと、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂと、投射レンズ（投射装置）９０８と、を含む。

光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、各レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂに入射する。光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂによって、集光され、例えば重畳（一部重畳）されることができる。これにより、均一性よく液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂを照射することができる。

各レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂによって集光された光は、各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。そして、投射レンズ９０８は、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂによって形成された像（画像）を拡大してスクリーン（表示面）９１０に投射する。

また、プロジェクター９００は、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂから出射された光を合成して投射レンズ９０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）９０６を、含むことができる。

各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム９０６に入射する。このプリズムは、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投射光学系である投射レンズ９０８によりスクリーン９１０上に投射され、拡大された画像が表示される。

なお、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを構成する発光装置１００を映像の画素として画像情報に応じて制御する（変調する）ことで、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂを用いずに、直接的に映像を形成してもよい。そして、投射レンズ９０８は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂによって形成された映像を、拡大してスクリーン９１０に投射してもよい。

また、上記の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。

また、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂからの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置（プロジェクター）の光源装置にも適用することが可能である。

本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…空間、１０…基体、１２…第１領域、１４…第２領域、２０…バッファー層、３０…柱状部含有層、３２…柱状部、３２ａ…第１部分、３２ｂ…第２部分、３４…第１層、３６…第２層、４０…第１半導体層、５０…発光層、６０…第２半導体層、７０…第１電極、７２…第２電極、８０…マスク層、９０…低屈折率部材、１００…発光装置、１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ…光源、２００，３００，４００…発光装置、９００…プロジェクター、９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂ…レンズアレイ、９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ…液晶ライトバルブ、９０６…クロスダイクロイックプリズム、９０８…投射レンズ、９１０…スクリーン、１０００…発光装置、１０１０…基体、１０２０…バッファー層、１０３２…柱状部、１０４０…第１半導体層、１０５０…発光層、１０６０…第２半導体層、１０７０…第１電極、１０７２…第２電極

Claims (7)

1. 基体と、
   第１半導体層と、
   第２半導体層と、
   前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ、電流が注入されることで光を発することが可能な発光層と、
   前記基体と前記第１半導体層との間に設けられ、複数の柱状部を有する柱状部含有層と、
   を含み、
   前記第１半導体層は、前記柱状部含有層と前記発光層との間に設けられ、
   前記柱状部含有層は、
   第１層と、
   前記第１層と前記第１半導体層との間に設けられた第２層と、
   を有し、
   前記第２層の平均屈折率は、前記第１層の平均屈折率よりも高く、かつ前記第１半導体層の平均屈折率よりも低い、発光装置。
2. 請求項１において、
   前記柱状部は、
   前記第１層を構成し、前記第１半導体層と前記発光層との積層方向からみた平面視において第１の面積を有する第１部分と、
   前記第２層を構成し、前記平面視において前記第１の面積よりも大きい第２の面積を有する第２部分と、
   を有する、発光装置。
3. 基体と、
   第１半導体層と、
   第２半導体層と、
   前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ、電流が注入されることで光を発することが可能な発光層と、
   前記基体と前記第１半導体層との間に設けられた複数の柱状部と、
   を含み、
   前記第１半導体層は、前記柱状部と前記発光層との間に設けられ、
   前記柱状部は、
   前記第１半導体層と前記発光層との積層方向からみた平面視において第１の面積を有する第１部分と、
   前記第１部分と前記第１半導体層との間に設けられ、前記平面視において前記第１の面積よりも大きい第２の面積を有する第２部分と、
   を有する、発光装置。
4. 請求項２または３において、
   前記第２部分は、前記基体から遠ざかるにつれて径が大きくなるテーパー形状を有する、発光装置。
5. 請求項２ないし４のいずれか１項において、
   前記第１部分と前記第２部分とでは、ドープされている不純物の種類および濃度の少なくとも一方が異なっている、発光装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   隣り合う前記柱状部の間には、前記柱状部の屈折率よりも低い屈折率を有する部材が設けられている、発光装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光装置を含む、プロジェクター。

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