JP6159642B2

JP6159642B2 - 発光素子

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Publication number: JP6159642B2
Application number: JP2013215829A
Authority: JP
Inventors: 竹内　哲也; 哲也竹内; 素顕岩谷; 赤▲崎▼　勇; 勇赤▲崎▼
Original assignee: Meijo University
Current assignee: Meijo University
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2033-10-16
Also published as: JP2015079842A

Description

本発明は、発光素子に関するものである。

従来より、面発光レーザの共振器構造内に波長変換層を導入することにより、レーザ光の発振波長とは異なる波長の光を出射可能にする技術が広く知られている。特許文献１には、基板と活性層を含む複数の半導体層で構成されたレーザ光の発振部との間に波長変換層を設けることで、基板を略透過可能な波長にレーザ光の波長を変換し、基板透過時のレーザ光の伝搬ロスを低減する技術が開示されている。

特開２０１１−４４４４７号公報

しかしながら、レーザ光を発振波長と異なる波長に波長変換する場合には、高い変換効率が得られ難く、発光素子の高出力化に不利であった。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、発光強度の高い発光素子の実現を目的としている。

本発明の発光素子は、
基板上に、共振器構造を含む複数の窒化物半導体層を積層形成してなる発光素子であって、
前記基板上に形成され、レーザ光を発生する活性層を備えた共振器構造と、
前記共振器構造内に配され、前記レーザ光を吸収して前記レーザ光より長波長の光を発光する発光層と、
前記共振器構造よりも積層方向一端側に配され、前記レーザ光よりも短波長から前記発光層の発光波長域までの光を略反射する広帯域ストップバンド反射鏡層と、
前記共振器構造より積層方向他端側に配され、前記レーザ光を略反射し、前記発光波長域の光を略透過する狭帯域ストップバンド反射鏡層と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、共振器構造内において共振するレーザ光は、共振器構造の積層方向両端側に配された広帯域ストップバンド反射鏡層と挟帯域ストップバンド反射鏡層において略反射される。ここで、両反射層は従来の面発光レーザと異なり、レーザ光自体を共振器構造外へ取り出す必要がないため、レーザ光に対する反射率は極めて高い値に設定される。これにより、共振器構造内においてレーザ光は両反射鏡層間を何度も往復されて光が蓄積されることになる。一方で、共振器構造内部に配された発光層においては、そのレーザ光を吸収してレーザ光よりも長波長の光が発光され、狭帯域ストップバンド反射鏡層側から出射される。このような形態を採れば、共振器構造内に蓄積されたレーザ光は発光層を何度も往復することになるので、発光層において十分な吸収が実現される。よって、電流注入を行わなくても発光層から強度の高い発光を得ることが可能となる。

実施例１に係る白色発光素子の断面図である。実施例１に係る白色発光素子のスペクトルを示すグラフである。（ａ）は白色発光素子の出力光のスペクトルを示す。（ｂ）は白色発光素子の内部にて共振する紫外レーザ光のスペクトルを示す。（ｃ）は挟帯域ストップバンドを有する窒化物半導体多層膜反射鏡層の反射スペクトルを示す。（ｄ）は広帯域ストップバンドを有する誘電体多層膜反射鏡層の反射スペクトルを示す。実施例１に係る共振器構造における光定在波分布と発光層の位置関係を示す模式図である。実施例２に係る白色発光素子の断面図である。

本発明における好ましい実施の形態を説明する。
（１）本発明の発光素子は、
前記レーザ光の波長は紫外域であり、前記発光波長域は可視光域であることが好ましい。
この構成によれば、紫外光を吸収させて可視光を発光させる発光素子が得られる。

（２）本発明の発光素子は、
前記発光層は前記両反射鏡層間にて形成される前記レーザ光の光定在波の腹を含まない位置に配されていることが好ましい。
この構成によれば、発光層におけるレーザ光の必要以上に過剰な吸収が抑制でき、共振器構造内におけるレーザ発振を実現できる。

（３）本発明の発光素子は、
前記発光層間には、前記レーザ光の前記光定在波の腹を含まない位置に前記発光層を配置すべく、前記発光波長に対して透明な膜厚調整層が介在されていることが好ましい。
この構成によれば、膜厚調整層によって発光層を容易にレーザ光の光定在波の腹を含まない位置に配置できる。また、膜厚調整層における光吸収も発生しない。

（４）本発明の発光素子は、
前記広帯域ストップバンド反射鏡層は誘電体層を積層した誘電体多層膜層であり、前記共振器構造の積層方向上部側に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、誘電体多層膜層を用いることで簡単に反射鏡層を広帯域化できる。

（５）本発明の発光素子は、
前記基板は前記発光波長域に対して透過性を有していることが好ましい。
この構成によれば、基板側から発光層からの光を取り出すことが可能となる。

（６）本発明の発光素子は、
前記発光層はそれぞれ、青色、緑色、赤色に相当する波長域に対して発光ピークを有する窒化物半導体混晶であることが好ましい。
この構成によれば、ＲＧＢ（赤色・緑色・青色）に対応する発光を窒化物半導体混晶の混晶組成を変更するだけで得られ、演色性及び色再現性の高い白色発光を得ることが可能となる。

（７）本発明の発光素子は、
前記発光層は前記レーザ光により励起可能な蛍光体層であることが好ましい。
この構成によれば、レーザ光によって蛍光体層を励起させることでレーザ光より長波長の光を発光させることが可能となる。

次に、本発明の発光素子を具体化した実施例１、２について、図面を参照しつつ説明する。

＜実施例１＞
本発明の実施例１に係る白色発光素子（発光素子）の断面構造を図１に示す。白色発光素子はｎ型ＧａＮ基板１００と、第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４を含む共振器構造と、窒化物半導体多層膜反射鏡層（狭帯域ストップバンド反射鏡層）１０２と、第１、第２誘電体多層膜反射鏡層（広帯域ストップバンド反射鏡層１１０）１０８、１０９とを備えている。ｎ型ＧａＮ基板１００にはＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長法）により作製したｎ型ＧａＮ自立基板を用いた。また、ｎ型ＧａＮ基板１００上への各窒化物半導体層の成膜にはＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）を用いた。

白色発光素子の作製工程について説明する。まず、表面がＧａ面であるｎ型ＧａＮ基板１００を、ＭＯＣＶＤ装置の反応炉内にセットした。その後、反応炉内に水素とアンモニアを流しながら昇温することで、ｎ型ＧａＮ基板１００表面のサーマルクリーニングを行った。次に、基板温度を１０５０℃に昇温し、キャリアガスである水素と、原料であるＴＭＧａ（トリメチルガリウム）とアンモニアと、ｎ型不純物原料ガスであるＳｉＨ₄（シラン）とを流すことで、ｎ型ＧａＮ基板１００上に高品質なｎ型ＧａＮ下地層１０１を約５００ｎｍ成長させた。ｎ型ＧａＮ下地層１０１におけるＳｉのドーピング濃度は２×１０¹⁸ｃｍ^-3とした。

次に、ｎ型ＧａＮ下地層１０１上に、反射中心波長が約４００ｎｍであり、中心波長に対する反射率が略１００％である窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２を以下に示すように形成する（図２（ｃ））。まず、基板温度を７８０℃とし、キャリアガスである窒素と、原料であるＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）とＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）とアンモニアと、ｎ型不純物原料ガスであるシランを反応炉内に供給することで、ｎ型ＧａＮ下地層１０１上にｎ型ＡｌＩｎＮ層３０１を約５０ｎｍ形成した。ｎ型ＡｌＩｎＮ層３０１におけるＩｎ組成はＧａＮと格子整合する約０．１７に設定した。また、ｎ型ＡｌＩｎＮ層３０１におけるＳｉのドーピング濃度は１×１０¹⁹ｃｍ^-3とした。そして、基板温度を７８０℃に維持し、キャリアガスである窒素と、原料であるＴＭＧａとアンモニアと、シランとを反応炉内に供給することで、ｎ型ＡｌＩｎＮ層３０１上にｎ型ＧａＮ層３０２を約４０ｎｍ形成した。ｎ型ＧａＮ層３０２におけるＳｉのドーピング濃度は７×１０¹⁸ｃｍ^-3とした。このｎ型ＡｌＩｎＮ層３０１とｎ型ＧａＮ層３０２を交互に６０．５ペア積層させて、窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２をｎ型ＧａＮ下地層１０１上に形成した。尚、窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２はストップバンド幅が約１５ｎｍであり、４３０〜６７０ｎｍ帯の波長の光については略透過する。また、本実施例では、窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２を構成するＡｌＩｎＮ層及びＧａＮ層をｎ型層とすることで共振器構造の縦方向に電流注入可能な構造を採用したが、ＡｌＩｎＮ層及びＧａＮ層をアンドープ層とし、電流を共振器構造の横方向より注入するイントラキャビティ構造を用いても良い。

次に、青色に発光する第１ＧａＩｎＮ発光層２０２と、緑色に発光する第２ＧａＩｎＮ発光層２０３と、赤色に発光する第３ＧａＩｎＮ発光層２０４を窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２上に以下に示すように形成する。まず、基板温度を７８０℃とし、キャリアガスである窒素と、原料であるＴＥＧａ（トリエチルガリウム）とアンモニアとを反応炉内に供給することで、基板温度を７８０℃とし、キャリアガスである窒素と、原料であるＴＭＧａとＴＭＩｎとアンモニアを反応炉内に供給することで、図示しない第１ＧａＮ膜厚調整層と、青色に発光する第１ＧａＩｎＮ発光層２０２を積層形成した。第１ＧａＩｎＮ発光層２０２の膜厚はそれぞれ約３ｎｍとした。また、第１ＧａＩｎＮ発光層２０２におけるＩｎ組成は約０．１５とし、発光中心波長は約４５０ｎｍとした。ここで第１ＧａＮ膜厚調整層の膜厚を調整することで、第１ＧａＩｎＮ発光層２０２を共振器構造内部に形成される光定在波分布に対して所望の位置に配置する（以下、第２〜４ＧａＮ膜厚調整層も同様である）。そして、第１ＧａＩｎＮ発光層２０２上に図示しない第２ＧａＮ膜厚調整層と、緑色発光する第２ＧａＩｎＮ発光層２０３を積層形成した。第２ＧａＩｎＮ発光層２０３の膜厚は約２．５ｎｍとした。第２ＧａＩｎＮ発光層２０３におけるＩｎ組成は約０．２５とし、発光中心波長は約５３５ｎｍとした。そして、第２ＧａＩｎＮ発光層２０３上に、図示しない第３ＧａＮ膜厚調整層と、赤色発光する第３ＧａＩｎＮ発光層２０４を形成した。第３ＧａＩｎＮ発光層２０４の膜厚は約２ｎｍとした。また、第３ＧａＩｎＮ発光層２０４におけるＩｎ組成は約０．３５とし、発光中心波長は約６５０ｎｍとした。そして、第３ＧａＩｎＮ発光層２０４上に、図示しない第４ＧａＮ膜厚調整層を形成した。第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４と第１〜第４ＧａＮ膜厚調整層のトータルの膜厚は共振波長の１／２波長に相当する光学膜厚の整数倍であり、具体的に、ここでは約８０ｎｍの整数倍である必要がある。本実施例では一波長分に相当する約１６０ｎｍとした。また、第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４はいずれも積層方向両側がＧａＮ膜厚調整層にて挟まれる単一量子井戸構造となっている。上記第１〜４ＧａＮ膜厚調整層の膜厚を適切に調整することで、共振波長の調整と、ＧａＩｎＮ単一量子井戸構造において紫外光の必要十分な吸収量の調整の双方を行う。また、第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４に対して電流を流す必要があれば、窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２と同様にｎ型層とする。

続いて、第４ＧａＮ膜厚調整層上にｎ型ＧａＮ層１０３を以下に示すように形成する。まず、基板温度を１０００℃とし、キャリアガスである水素と、原料であるＴＭＧａとアンモニアと、ｎ型不純物原料ガスであるシランを反応炉内に供給することで、第４ＧａＮ膜厚調整層上にｎ型ＧａＮ層１０３を共振波長の５波長分に相当する約８３０ｎｍ形成した。ｎ型ＧａＮ層１０３におけるＳｉのドーピング濃度は１×１０¹⁹ｃｍ^-3とした。

次に、ｎ型ＧａＮ層１０３上に、約４００ｎｍの中心波長で発振するＧａＩｎＮ三重量子井戸活性層１０４を以下に示すように形成する。まず、基板温度を７８０℃とし、キャリアガスである窒素と、原料であるＴＭＧａとＴＭＩｎとアンモニアを反応炉内に供給することで、ｎ型ＧａＮ層１０３上に、図示しないＧａＮスペーサ層と、ＧａＩｎＮ量子井戸層４０１とＧａＮバリア層４０２を交互に３ペア積層させて、ＧａＩｎＮ三重量子井戸活性層１０４を形成した。ＧａＩｎＮ量子井戸層４０１の膜厚は約３ｎｍとし、ＧａＮバリア層４０２の膜厚は約６ｎｍとした。また、ＧａＩｎＮ量子井戸層４０１におけるＩｎ組成は約０．１０とした。上記ＧａＮスペーサ層の膜厚を調整することで、ＧａＩｎＮ三重量子井戸活性層１０４が共振器構造内の光定在波分布の腹に配置されるようにした。具体的にＧａＮスペーサ層の膜厚は約１５０ｎｍとした。

その後、基板温度を９８０℃とし、キャリアガスである水素と、原料であるＴＭＧａとＴＭＡｌとアンモニアと、ｐ型不純物原料ガスであるＣＰ₂Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を反応炉内に供給することで、ＧａＩｎＮ三重量子井戸活性層１０４上にｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１０５とｐ型ＧａＮ層１０６とｐ型ＧａＮコンタクト層１０７を順次積層させた。ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１０５、ｐ型ＧａＮ層１０６、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７の膜厚はそれぞれ、約２０ｎｍ、約６０ｎｍ、約１０ｎｍとした。また、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１０５におけるＡｌ組成は約０．１５と高めであり、活性層１０４からの電子のオーバーフローを抑制できるようにした。また、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１０５、ｐ型ＧａＮ層１０６、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７におけるＭｇのドーピング濃度はそれぞれ２×１０¹⁹ｃｍ^-3、２×１０¹⁹ｃｍ^-3、１×１０²⁰ｃｍ^-3とした。ここまでの積層構造で７．７５波長分の共振器長を有する共振器構造が形成されている。その後、後述するようにｐ型コンタクト電極を形成すれば、共振器構造内に形成される光定在波分布の節の位置に上記電極を配置することができる。これにより、上記電極による不必要な光吸収の発生を大幅に抑制することが可能となる。

次に、白色発光素子に対して電流注入可能にするためにｐ側、ｎ側電極を以下に示すように形成する。まず、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７上に、ＳｉＯ₂絶縁層Ｉｎｓを約１０ｎｍ堆積させた。そして、周知のフォトリソグラフィとドライエッチングプロセスにより、ＳｉＯ₂絶縁層Ｉｎｓの面内中央部に約１０μｍ径の開口部を形成し、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７を露出させた。そして、開口部の底面より露出するｐ型ＧａＮコンタクト層１０７上に、電流狭窄を兼ねるｐ側コンタクト電極として、ＩＴＯ透明電極ｔＣを約２０ｎｍ形成した。そして、図示はしないが、ＩＴＯ透明電極ｔＣの外周部に接触する外周部と、ワイヤボンディングの為のパッド部を有するＴｉ／Ａｕ電極を形成することでｐ側電極を形成した。一方で、周知のフォトリソグラフィを行い、その後、窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２及び共振器構造を部分的にドライエッチングした。そして、ｎ型ＧａＮ下地層１０１を露出させて、その表面にＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ電極を積層形成することで図示しないｎ側電極を形成した。続いて、ＩＴＯ透明電極ｔＣ上に図示しないＺｒＯ₂スペーサ層を約４０ｎｍ形成して、共振器構造を完成させる。尚、第１ＧａＩｎＮ発光層２０２からＺｒＯ₂スペーサ層までが共振器構造に相当し、本実施例では８波長分の共振器長を有している。

最後に、ＺｒＯ₂スペーサ層上に、反射中心波長を約４００ｎｍとする１０ペアのＳｉＯ₂層５０１／ＺｒＯ_２層５０２からなる第１誘電体多層膜反射鏡層１０８を積層させた（図１）。ＳｉＯ₂層５０１とＺｒＯ₂層５０２の膜厚はそれぞれ約４０ｎｍ、約６０ｎｍとした。また、反射鏡層を広帯域化するために、第１誘電体多層膜反射鏡層１０８上に、反射中心波長を約６５０ｎｍとする５ペアのＳｉＯ₂層６０１／ＺｒＯ₂層６０２からなる第２誘電体多層膜反射鏡層１０９を積層させた。第２誘電体多層膜反射鏡層１０９におけるＳｉＯ２層６０１とＺｒＯ₂層６０２の膜厚はそれぞれ、約７０ｎｍ、約１００ｎｍとした。これにより、誘電体多層膜反射鏡層１１０は４５０〜６５０ｎｍ帯の波長の光を略１００％反射する（図２（ｄ））。以上で、共振器構造を有する白色発光素子の作製は完了する。

次に、本実施例の作用について説明する。

ｎ側、ｐ側電極から電流が注入されると、共振器構造内におけるＧａＩｎＮ三重量子井戸活性層１０４から中心波長が約４００ｎｍの紫外域のレーザ光が発生する。そして、レーザ光は共振器構造の積層方向両側に配置された両反射鏡層１０２、１１０において略反射されることにより光が閉じ込められる。そして、レーザ光は第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４において吸収され、ＲＧＢ（赤色・緑色・青色）に対応する可視光に波長変換される。図２に示すように、窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２は４５０〜６５０ｎｍ帯においては略透明であるから、可視光（ＲＧＢが混ざった白色光）のみがｎ型ＧａＮ基板１００側から出射されることになる。ところで、第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４における吸収はバンド間遷移による吸収であるため、吸収係数の大きさは約１０００００ｃｍ^-1と非常に大きい。従って、層厚が２ｎｍ程度であっても、各発光層２０２、２０３、２０４を共振器構造内における光強度分布の腹に配置すると、実効的には約１００ｃｍ^-1という大きな値になり、これに伴って、共振器構造内におけるレーザ発振が妨げられてしまう。よって、第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４はレーザ光の光定在波の腹を含まない位置に意図的に配置することにした。具体的には、窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２の積層方向端部から第１〜第４ＧａＮ膜厚調整層を介在させることで、第１〜第３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４が光定在波の腹を含まない位置に配置させた（図３参照）。これにより、発光層合計の平均吸収係数を約２０ｃｍ^-1程度に抑制することができ、共振器構造内のレーザ発振を実現することが可能となる。

次に、本実施例の効果について説明する。

本実施例によれば、共振器構造内において共振する紫外レーザ光はその中心波長が約４００ｎｍであり、その積層方向両端側に配される広帯域の誘電体多層膜反射鏡層１０８、１０９と挟帯域の窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２において略反射される。そして、共振器構造内においてレーザ光は両反射鏡層１０２、１１０間を何度も往復されて光が蓄積されることになる。一方で、第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４においては、そのレーザ光を吸収してレーザ光よりも長波長のＲＧＢ（赤色・緑色・青色）に対応する可視光に波長変換され、ｎ型ＧａＮ基板１００側から出射される（図２（ａ））。このような形態を採れば、共振器構造内に蓄積された紫外レーザ光は第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４を往復することになるので、十分にレーザ光を吸収させることが可能となり、第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４からは強度の高い白色発光が得られる。

また発光層はそれぞれ、ＲＧＢ（青色、緑色、赤色）に対応する波長域に対して発光ピークを有するＧａＩｎＮ層である。よって、ＧａＩｎＮ層のＩｎ組成を変更するだけでＲＧＢに対応する発光が得られるので素子作製が簡単である。また、演色性及び色再現性の高い白色光を得ることが可能となる。

また、レーザ光の波長を紫外域とすることにより、発光層をより効率よく光励起させることが可能となる。

また、第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４はその積層方向において、両反射鏡層１０２、１１０間にて形成される紫外レーザ光の光定在波の腹を含まない位置に配置されているので、紫外レーザ光の不必要な吸収を抑制することが可能となり、共振器構造内におけるレーザ発振を実現できる。

また、広帯域ストップバンド反射鏡層１１０は誘電体多層膜により形成したので、窒化物半導体結晶を用いて形成する場合に比べて作製が簡単であり、広帯域化に有利である。

また、ｎ型ＧａＮ基板１００は４５０〜６５０ｎｍ帯の波長域に対して透過性を有しているので、基板１００側から白色光を取り出すことが可能となる。

＜実施例２＞
本発明の実施例２に係る白色発光素子の断面構造を図４に示す。実施例１との相違点は発光層にＧａＩｎＮ層ではなく、蛍光体薄膜層（蛍光体層）７０１を用いている点と発光層の積層方向における形成位置のみである。

窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２までの形成手順は実施例１と同様であるから詳細な説明は省略する。窒化物半導体多層膜反射鏡層１０２上には、第１〜３ＧａＩｎＮ発光層２０２、２０３、２０４を形成することなく、ｎ型ＧａＮ層１０３を形成した。それ以降、ＩＴＯ透明電極ｔＣまでの形成手順は実施例１と同様であるから詳細な説明は省略する。

次に、発光層として紫外光を吸収して青色及び黄色に発光する蛍光体薄膜７０１をＩＴＯ電極層ｔＣ及びＳｉＯ₂絶縁層Ｉｎｓ上にＳＯＧ（スピンオングラス）することで形成した。青色蛍光体にはＢＡＭ（バリウムアルミン酸マグネシウム）蛍光体を、黄色蛍光体にはＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）蛍光体を用いた。また、蛍光体薄膜層７０１の膜厚は約８０ｎｍとした。尚、ｎ型ＧａＮ層１０３から蛍光体薄膜層７０１までが共振器構造に相当し、トータルの膜厚は共振波長の１／２波長の整数倍（本実施例では７波長）となる。最後に実施例１と同様に誘電体多層膜反射鏡層１１０を形成すれば、共振器構造を有する白色発光素子の作製は完了する。

本実施例によれば、発光層に紫外レーザ光により励起可能な青色及び黄色に発光する蛍光体薄膜層７０１を一層形成することで白色発光素子を形成することが可能となる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１、２に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例１、２では、基板にＧａＮ基板を用いたが、これに限らず、サファイア上ＧａＮ基板や、ＳｉＣ上ＧａＮ基板や、ＺｎＯ上ＧａＮ基板、ＡｌＮ基板等を用いても良い。
（２）上記実施例１、２では、活性層に窒化物半導体結晶を用いたが、ＧａＩｎＮ層を用いたが、これに限らず、ＡｌＧａＮ層、ＡｌＩｎＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層、ＧａＮＳｂ層等を用いても良い。
（３）上記実施例１、２では、発光素子に８波長共振器構造を採用したが、７波長以下乃至９波長以上の共振器長を有する共振器構造を用いても良い。
（４）上記実施例１、２では、活性層にＧａＩｎＮ三重量子井戸層を用いたが、量子井戸層のペア数には制限はない。
（５）上記実施例１、２では、活性層から発生するレーザ光の中心波長を約４００ｎｍの紫外域としたが、これに限らず、可視光域であっても良い。
（６）上記実施例１、２では、広帯域ストップバンド反射鏡層にＳｉＯ₂層とＺｒＯ₂層を交互に積層した誘電体多層膜を用いたが、ＴｉＯ₂やＳｉＮ等の材料を用いてもよく、そのペア数にも制限はない。
（７）上記実施例１、２では、発光素子として紫外光励起による白色発光素子を例示したが、その他の可視光、赤外光などを利用した発光素子であっても良い。
（８）上記実施例１では、挟帯域ストップバンド反射鏡層にＡｌＩｎＮとＧａＮを交互に積層した窒化物半導体多層膜を用いたが、例えばＡｌＧａＮやＡｌＧａＩｎＮ等の材料を用いてもよく、そのペア数にも制限はない。
（９）上記実施例２では、蛍光体層にＹＡＧ蛍光体とＢＡＭ蛍光体を用いたが、その他の材料を用いてもよい。
（１０）上記実施例１、２では、窒化物半導体をＭＯＣＶＤ法により成膜したが、これに限らず、ＨＶＰＥ法やＭＢＥ法、スパッタリング法等で成膜しても良い。
（１１）上記実施例２では、ＲＧＢ（赤色・緑色・青色）に対応する発光層にＩｎ組成を調整したＧａＩｎＮ層を３層形成して用いたが、例えばＲＧ（赤色・緑色）のみをＧａＩｎＮ層とし、Ｂ（青色）はＢＡＭ蛍光体等の蛍光体層とするなどして、ＧａＩｎＮ層と蛍光体層を組み合わせても構わない。

１００…ｎ型ＧａＮ基板（基板）
１０２…窒化物半導体反射鏡層（挟帯域ストップバンド反射鏡層）
１０４…ＧａＩｎＮ三重量子井戸活性層（活性層）
１１０…誘電体多層膜反射鏡層（広帯域ストップバンド反射鏡層）
２０２、２０３、２０４…第１〜３ＧａＩｎＮ発光層（発光層、窒化物半導体混晶）
５０１、６０１…ＳｉＯ₂層（誘電体層）
５０２、６０２…ＺｒＯ₂層（誘電体層）
７０１…蛍光体薄膜層（発光層、蛍光体層）

Claims

基板上に、共振器構造を含む複数の窒化物半導体層を積層形成してなる発光素子であって、
前記基板上に形成され、レーザ光を発生する活性層を備えた共振器構造と、
前記共振器構造内に配され、前記レーザ光を吸収して前記レーザ光より長波長の光を発光する発光層と、
前記共振器構造よりも積層方向一端側に配され、前記レーザ光よりも短波長から前記発光層の発光波長域までの光を略反射する広帯域ストップバンド反射鏡層と、
前記共振器構造より積層方向他端側に配され、前記レーザ光を略反射し、前記発光波長域の光を略透過する狭帯域ストップバンド反射鏡層と、を備えていることを特徴とする発光素子。
前記レーザ光の波長は紫外域であり、前記発光波長域は可視光域であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記発光層は前記両反射鏡層間にて形成される前記レーザ光の光定在波の腹を含まない位置に配されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子。
前記発光層間には、前記レーザ光の前記光定在波の腹を含まない位置に前記発光層を配置すべく、前記発光波長域に対して透明な膜厚調整層が介在されていることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
前記広帯域ストップバンド反射鏡層は誘電体層を積層した誘電体多層膜層であり、前記共振器構造の積層方向上部側に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の発光素子。
前記基板は前記発光波長域に対して透過性を有していることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の発光素子。
前記発光層はそれぞれ、青色、緑色、赤色に相当する波長域に対して発光ピークを有する窒化物半導体混晶であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の発光素子。
前記発光層は前記レーザ光により励起可能な蛍光体層であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の発光素子。