JP7608896B2 - 発光装置およびプロジェクター - Google Patents

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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。特に、ナノコラムを適用した半導体レーザーは、ナノコラム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。
例えば特許文献１には、ｎ型のＧａＮ層と、発光層と、ｐ型のＧａＮ層と、を備えた柱状部を複数有する発光装置が記載されている。
特開２０１８－１３３５１７号公報
しかしながら、特許文献１では、ｐ型のＧａＮ層における柱状部の径がｎ型のＧａＮ層における柱状部の径よりも大きいため、ｐ型のＧａＮ層における積層体の面内方向の平均屈折率は、ｎ型のＧａＮ層における積層体の面内方向の平均屈折率よりも大きくなる。そのため、発光層で発生する光がｐ型のＧａＮ層側に漏れてしまい、光閉じ込め係数が低下する場合がある。
本発明に係る発光装置の一態様は、
複数の柱状部を有する積層体を有し、
複数の前記柱状部の各々は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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た発光層と、
を有し、
前記第１半導体層における前記柱状部の最大径は、前記第２半導体層における前記柱状部の最大径よりも小さく、
前記第１半導体層における前記柱状部の径は、前記積層体の積層方向における第１位置で、前記第２半導体層における前記柱状部の最小径よりも小さく、かつ、前記積層方向における前記第１位置と異なる第２位置で最大であり、
前記第１半導体層の前記第１位置における屈折率は、前記第２半導体層の屈折率および前記第１半導体層の前記第２位置における屈折率よりも高い。
本発明に係る発光装置の一態様は、
複数の柱状部を有する積層体を有し、
複数の前記柱状部の各々は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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た発光層と、
を有し、
前記第１半導体層における前記柱状部の最大径は、前記第２半導体層における前記柱状部の最大径よりも小さく、
前記第１半導体層は、
第１層と、
前記第１層と前記発光層との間に設けられた第２層と、
前記第１層と前記第２層との間に設けられた第３層と、
を有し、
前記第１層における前記柱状部の径は、前記第２半導体層における前記柱状部の最小径、および前記第２層における前記柱状部の径よりも小さく、
前記第１層の屈折率は、前記第２半導体層の屈折率および前記第２層の屈折率よりも高く、
前記第２層の屈折率は、前記第３層の屈折率よりも高い。
本発明に係る発光装置の一態様は、
複数の柱状部を有する積層体を有し、
複数の前記柱状部の各々は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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た発光層と、
を有し、
前記第１半導体層における前記柱状部の最大径は、前記第２半導体層における前記柱状部の最大径よりも小さく、
前記第１半導体層は、第１ＩｎＧａＮ層を有し、
前記第１ＩｎＧａＮ層における前記柱状部の径は、前記第２半導体層における前記柱状部の最小径よりも小さく、
前記第２半導体層は、ＧａＮ層およびＡｌＧａＮ層の少なくとも一方を有する。
本発明に係るプロジェクターの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。
第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る発光装置の柱状部を模式的に示す断面図。 参考例に係る発光装置の柱状部を模式的に示す断面図。 第１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。 第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る発光装置の第１半導体層を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る発光装置の第２半導体層を模式的に示す断面図。 第３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． 第１実施形態
１．１． 発光装置
１．１．１． 全体の構成
まず、第１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、第１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、基板１０と、積層体２０と、第１電極４０と、第２電極４２と、を有している。発光装置１００は、半導体レーザーである。
基板１０は、例えば、Ｓｉ基板、ＧａＮ基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板などである。
積層体２０は、基板１０に設けられている。図示の例では、積層体２０は、基板１０上に設けられている。積層体２０は、例えば、バッファー層２２と、柱状部３０と、を有している。
本明細書では、積層体２０の積層方向（以下、単に「積層方向」ともいう）において、発光層３４を基準とした場合、発光層３４から第２半導体層３６に向かう方向を「上」とし、発光層３４から第１半導体層３２に向かう方向を「下」として説明する。また、積層方向と直交する方向を「面内方向」ともいう。また、「積層体２０の積層方向」とは、柱状部３０の第１半導体層３２と発光層３４との積層方向のことである。
バッファー層２２は、基板１０上に設けられている。バッファー層２２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。バッファー層２２上には、柱状部３０を形成するためのマスク層２４が設けられている。マスク層２４は、例えば、酸化シリコン層、チタン層、酸化チタン層、酸化アルミニウム層などである。
柱状部３０は、バッファー層２２上に設けられている。柱状部３０は、バッファー層２２から上方に突出した柱状の形状を有している。言い換えれば、柱状部３０は、バッファー層２２を介して基板１０から上方に突出している。柱状部３０は、例えば、ナノコラム、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノピラーとも呼ばれる。柱状部３０の平面形状は、例えば、六角形などの多角形、円である。
柱状部３０の径は、例えば、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。柱状部３０の径を５００ｎｍ以下とすることによって、高品質な結晶の発光層３４を得ることができ、かつ、発光層３４に内在する歪を低減することができる。これにより、発光層３４で発生する光を高い効率で増幅することができる。
なお、「柱状部の径」とは、柱状部３０の平面形状が円の場合は、直径であり、柱状部３０の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の直径である。例えば、柱状部３０の径は、柱状部３０の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の直径であり、柱状部３０の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の直径である。
柱状部３０は、複数設けられている。隣り合う柱状部３０の間隔は、例えば、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の柱状部３０は、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。複数の柱状部３０は、例えば、三角格子状、正方格子状に配置されている。複数の柱状部３０は、フォトニック結晶の効果を発現することができる。
なお、「柱状部のピッチ」とは、所定の方向に沿って隣り合う柱状部３０の中心間の距離である。「柱状部の中心」とは、柱状部３０の平面形状が円の場合は、該円の中心であり、柱状部３０の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の中心である。例えば、柱状部３０の中心は、柱状部３０の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の中心であり、柱状部３０の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の中心である。
柱状部３０は、第１半導体層３２と、発光層３４と、第２半導体層３６と、を有している。
第１半導体層３２は、バッファー層２２上に設けられている。第１半導体層３２は、基板１０と発光層３４との間に設けられている。第１半導体層３２は、第１導電型の半導体層である。第１半導体層３２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型の半導体層である。第１半導体層３２は、ＧａおよびＮを含む。
発光層３４は、第１半導体層３２と第２半導体層３６との間に設けられている。発光層３４は、電流が注入されることで光を発生させる。発光層３４は、例えば、ウェル層と、バリア層と、を有している。ウェル層およびバリア層は、不純物が意図的にドープされていないｉ型の半導体層である。ウェル層は、例えば、ＩｎＧａＮ層である。バリア層は、例えば、ＧａＮ層である。発光層３４は、ウェル層とバリア層とから構成されたＭＱＷ（Multiple Quantum Well）構造を有している。
なお、発光層３４を構成するウェル層およびバリア層の数は、特に限定されない。例えば、ウェル層は、１層だけ設けられていてもよく、この場合、発光層３４は、ＳＱＷ（Single Quantum Well）構造を有している。
第２半導体層３６は、発光層３４上に設けられている。第２半導体層３６は、第１導電型と異なる第２導電型の半導体層である。第２半導体層３６は、例えば、Ｍｇがドープされた半導体層である。第２半導体層３６は、ＧａおよびＮを含む。第１半導体層３２および第２半導体層３６は、発光層３４に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。
なお、図示はしないが、第１半導体層３２と発光層３４との間、および発光層３４と第２半導体層３６との間の少なくとも一方に、ｉ型のＩｎＧａＮ層およびＧａＮ層からなるＯＣＬ（Optical Confinement Layer）が設けられていてもよい。また、第２半導体層３６は、ｐ型のＡｌＧａＮ層からなるＥＢＬ（Electron Blocking Layer）を有してもよい。
発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層３６、ｉ型の発光層３４、およびｎ型の第１半導体層３２により、ｐｉｎダイオードが構成される。発光装置１００では、第１電極４０と第２電極４２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、発光層３４に電流が注入されて発光層３４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３４で発生した光は、面内方向に伝搬し、複数の柱状部３０によるフォトニック結晶の効果により定在波を形成して、発光層３４で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、積層方向に出射する。
なお、図示はしないが、基板１０とバッファー層２２との間、または基板１０の下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３４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４２側からのみ光を出射することができる。
第１電極４０は、バッファー層２２上に設けられている。バッファー層２２は、第１電極４０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極４０は、第１半導体層３２と電気的に接続されている。図示の例では、第１電極４０は、バッファー層２２を介して、第１半導体層３２と電気的に接続されている。第１電極４０は、発光層３４に電流を注入するための一方の電極である。第１電極４０としては、例えば、バッファー層２２側から、Ｃｒ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。
第２電極４２は、第２半導体層３６上に設けられている。第２半導体層３６は、第２電極４２とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極４２は、発光層３４に電流を注入するための他方の電極である。第２電極４２としては、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）などを用いる。
なお、上記では、ＩｎＧａＮ系の発光層３４について説明したが、発光層３４としては、出射される光の波長に応じて、電流が注入されることで発光可能な様々な材料系を用いることができる。例えば、ＡｌＧａＮ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＰ系、ＡｌＧａＰ系などの半導体材料を用いることができる。
１．１．２． 柱状部の詳細な説明
図２は、柱状部３０を模式的に示す断面図である。なお、上述した図１では、柱状部３０を簡略化して図示している。
柱状部３０の径は、例えば、図１および図２に示すように、基板１０から第２電極４２に向かにつれて大きくなる。柱状部３０の径は、例えば、基板１０から第２電極４２に向かって漸増している。柱状部３０は、例えば、基板１０から第２電極４２に向かにつれて径が大きくなるテーパー形状を有している。
第１半導体層３２は、積層方向における第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２を有する。第２位置Ｐ２は、積層方向において第１位置Ｐ１と異なる位置である。図示の例では、第１位置Ｐ１は、第１半導体層３２の基板１０側の端の位置である。第２位置Ｐ２は、第１半導体層３２の発光層３４側の端の位置である。
第１半導体層３２における柱状部３０の径は、第１位置Ｐ１で最小である。第１半導体層３２における柱状部３０の径は、第２位置Ｐ２で最大である。柱状部３０は、第１位置Ｐ１において、第１半導体層３２における最小径Ｄ１を有する。柱状部３０は、第２位置Ｐ２において、第１半導体層３２における最大径Ｄ２を有する。第１半導体層３２の径は、積層方向において、一定ではない。第１半導体層３２における柱状部３０の径は、発光層３４から遠ざかるにつれて小さくなる。すなわち、第１半導体層３２における柱状部３０の径は、基板１０から発光層３４に向かうにつれて大きくなる。
第１半導体層３２の第１位置Ｐ１における屈折率は、第１半導体層３２の第２位置Ｐ２における屈折率よりも高い。第１半導体層３２の屈折率は、例えば、第１位置Ｐ１で最も高い。第１半導体層３２の屈折率は、例えば、第２位置Ｐ２で最も低い。第１半導体層３２の屈折率は、積層方向において、一定ではない。第１半導体層３２の第１位置Ｐ１における屈折率は、第２半導体層３６の屈折率よりも高い。第１半導体層３２の屈折率は、発光層３４から遠ざかるにつれて高くなる。すなわち、第１半導体層３２の屈折率は、基板１０から発光層３４に向かうにつれて低くなる。
第１半導体層３２は、ＩｎＧａＮ層５０と、ＧａＮ層５２と、を有している。第１位置Ｐ１には、ＩｎＧａＮ層５０が設けられている。第２位置Ｐ２には、ＧａＮ層５２が設けられている。ＩｎＧａＮ層５０のＩｎの組成は、発光層３４から遠ざかるにつれて高くなる。そのため、第１半導体層３２の屈折率は、発光層３４から遠ざかるにつれて高くなる。ＩｎＧａＮ層５０の屈折率は、第２半導体層３６の屈折率よりも高い。ここでいう「組成が高い」とは、構成材料の組成式において当該元素の数が大きいことを意味する。例えば、ＩｎＧａＮの組成式がＩｎｘＧａ１－ｘＮである場合において、Ｉｎの組成が高いとは、組成式ＩｎｘＧａ１－ｘＮにおいてｘの値が大きいことを意味する。
第２半導体層３６は、積層方向における第３位置Ｐ３および第４位置Ｐ４を有する。第４位置Ｐ４は、積層方向において第３位置Ｐ３と異なる位置である。図示の例では、第３位置Ｐ３は、第２半導体層３６の発光層３４側の端の位置である。第４位置Ｐ４は、第２半導体層３６の第２電極４２側の端の位置である。
第２半導体層３６における柱状部３０の径は、第３位置Ｐ３で最小である。第２半導体層３６における柱状部３０の径は、第４位置Ｐ４で最大である。柱状部３０は、第３位置Ｐ３において、第２半導体層３６における最小径Ｄ３を有する。柱状部３０は、第４位置Ｐ４において、第２半導体層３６における最大径Ｄ４を有する。第１半導体層３２における柱状部３０の最大径Ｄ２は、第２半導体層３６における柱状部３０の最小径Ｄ３よりも小さい。第１半導体層３２における柱状部３０の最大径Ｄ２は、第２半導体層３６における柱状部３０の最大径Ｄ４よりも小さい。第１半導体層３２における柱状部３０の径は、第１位置Ｐ１で、第２半導体層３６における柱状部３０の最小径Ｄ３よりも小さい。
第２半導体層３６の径は、積層方向において、一定ではない。第２半導体層３６における柱状部３０の径は、発光層３４から遠ざかるにつれて大きくなる。すなわち、第２半導体層３６における柱状部３０の径は、発光層３４から第２電極４２に向かうにつれて大きくなる。
第２半導体層３６の屈折率は、例えば、第３位置Ｐ３で最も高い。第２半導体層３６の屈折率は、例えば、第４位置Ｐ４で最も低い。第２半導体層３６の屈折率は、積層方向において、一定ではない。第２半導体層３６の屈折率は、発光層３４から遠ざかるにつれて低くなる。すなわち、第２半導体層３６の屈折率は、発光層３４から第２電極４２に向かうにつれて低くなる。
第２半導体層３６は、ＧａＮ層６０と、ＡｌＧａＮ層６２と、を有している。第３位置Ｐ３には、ＧａＮ層６０が設けられている。第４位置Ｐ４には、ＡｌＧａＮ層６２が設けられている。ＡｌＧａＮ層６２のＩｎの組成は、発光層３４から遠ざかるにつれて高くなる。そのため、第２半導体層３６の屈折率は、発光層３４から遠ざかるにつれて低くなる。ＡｌＧａＮ層６２の屈折率は、第１半導体層３２の屈折率よりも低い。
１．１．３． 作用効果
発光装置１００では、第１半導体層３２における柱状部３０の最大径Ｄ２は、第２半導体層３６における柱状部３０の最大径Ｄ４よりも小さい。第１半導体層３２における柱状部３０の径は、積層方向における第１位置Ｐ１で、第２半導体層３６における柱状部３０の最小径Ｄ３よりも小さく、かつ、積層方向における第１位置Ｐ１と異なる第２位置Ｐ２で最大である。第１半導体層３２の第１位置Ｐ１における屈折率は、第２半導体層３６の屈折率、および第１半導体層３２の第２位置Ｐ２における屈折率よりも高い。
そのため、発光装置１００では、図２に示すように、第１位置Ｐ１における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、第２半導体層３６おける積層体２０の面内方向の平均屈折率（第２半導体層３６が設けられた部分の積層体２０の面内方向の平均屈折率）と、の差を小さくすることができる。さらに、第１位置Ｐ１における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、第２位置Ｐ２おける積層体２０の面内方向の平均屈折率と、の差を小さくすることができる。そのため、図２に示すように、積層方向における光強度のピークを、発光層３４の位置に合わせることができる。図示の例では、第１位置Ｐ１における積層体２０の面内方向の平均屈折率、第２位置Ｐ２の位置における積層体２０の面内方向の平均屈折率、および第２半導体層３６おける積層体２０の面内方向の平均屈折率は、互いに等しい。
例えば、図３に示すように、第１半導体層１０３２の第１位置Ｐ１における屈折率、第１半導体層１０３２の第２位置Ｐ２における屈折率、および第２半導体層１０３６の屈折率が互いに等しい場合、第１位置Ｐ１における積層体の面内方向の平均屈折率は、第２位置Ｐ２における積層体の面内方向の平均屈折率、第２半導体層１０３６における積層体の面内方向の平均屈折率よりも低くなる。そのため、積層方向における光強度のピークは、発光層１０３４の位置に合わず、第２電極側にずれる。なお、図３は、参考例に係る発光装置１０００の柱状部１０３０を模式的に示す図である。
以上のように、発光装置１００では、発光装置１０００に比べて、発光層３４に光を閉じ込めることができ、光閉じ込め係数を向上させることができる。その結果、利得の高い半導体レーザーを実現することができる。
発光装置１００では、第１半導体層３２における柱状部３０の径は、第１位置Ｐ１で最小であり、第１半導体層３２の屈折率は、第１位置Ｐ１で最も高い。そのため、発光装置１００では、第１半導体層の屈折率が第１位置Ｐ１で最も高くない場合に比べて、第１位置Ｐ１における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、第１位置Ｐ１以外の位置における第１半導体層３２が設けられた部分（積層体２０の部分）の面内方向の平均屈折率と、の差を小さくすることができる。
発光装置１００では、第１半導体層３２における柱状部３０の径は、発光層３４から遠ざかるにつれて小さくなり、第１半導体層３２の屈折率は、発光層３４から遠ざかるにつれて高くなる。そのため、発光装置１００では、第１半導体層３２における積層体２０の面内方向の平均屈折率を、例えば、積層方向において一定にすることができる。
発光装置１００では、第１半導体層３２は、ＩｎＧａＮ層５０と、ＧａＮ層５２と、を有し、第１位置Ｐ１にはＩｎＧａＮ層５０が設けられ、第２位置Ｐ２にはＧａＮ層５２が設けられている。そのため、発光装置１００では、第１半導体層３２の第１位置Ｐ１の屈折率を、第１半導体層３２の第２位置Ｐ２の屈折率よりも、高くすることができる。
発光装置１００では、積層方向において、第２半導体層３６における柱状部３０の径、および第２半導体層３６の屈折率は、一定ではなく、第２半導体層３６における柱状部３０の径は、積層方向における第３位置Ｐ３で最小であり、第２半導体層３６の屈折率は、第３位置Ｐ３で最も高い。そのため、発光装置１００では、図２に示すように、第３位置Ｐ３における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、第３位置Ｐ３以外の位置における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、の差を小さくすることができる。図２に示す例では、当該差は、ゼロである。
発光装置１００では、第２半導体層３６における柱状部３０の径は、発光層３４から遠ざかるにつれて大きくなり、第２半導体層３６の屈折率は、発光層３４から遠ざかるにつれて低くなる。そのため、発光装置１００では、第２半導体層３６における積層体２０の面内方向の平均屈折率を、例えば、積層方向において一定にすることができる。例えば、第１半導体層３２における積層体２０の面内方向の平均屈折率、および第２半導体層３６における積層体２０の面内方向の平均屈折率を、積層方向において一定にすることができれば、発光層３４に関して、第１半導体層３２における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、第２半導体層３６における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、を対称にすることができる。これにより、光閉じ込め係数を、より向上させることができる。
発光装置１００では、第２半導体層３６における柱状部３０の径は、積層方向において第３位置Ｐ３と異なる第４位置Ｐ４で最大であり、第２半導体層３６は、ＧａＮ層６０と、ＡｌＧａＮ層６２と、を有し、第３位置Ｐ３にはＧａＮ層６０が設けられ、第４位置Ｐ４にはＡｌＧａＮ層６２が設けられている。そのため、発光装置１００では、第２半導体層３６の第４位置Ｐ４の屈折率を、第２半導体層３６の第３位置Ｐ３の屈折率よりも、低くすることができる。
１．２． 発光装置の製造方法
次に、第１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は、第１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、基板１０上に、バッファー層２２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２２上に、マスク層２４を形成する。マスク層２４は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などによる成膜、およびパターニングによって形成される。パターニングは、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。
図１に示すように、マスク層２４をマスクとしてバッファー層２２上に、第１半導体層３２、発光層３４、および第２半導体層３６を、この順で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法、ＭＢＥ法などが挙げられる。本工程により、複数の柱状部３０を形成することができる。
第１半導体層３２の成長は、例えば、１原子層または２原子層ずつＩｎＧａＮのエピタキシャル成長を繰り返しながら、所定の成膜温度、およびＩｎを放出するためのシャッターの開放時間を適宜選択することにより、基板１０から発光層３４に向かうにつれてＩｎの組成が低くなるように行われる。
第２半導体層３６の成長は、例えば、１原子層または２原子層ずつＡｌＧａＮのエピタキシャル成長を繰り返しながら、所定の成膜温度、およびＡｌを放出するためのシャッターの開放時間を適宜選択することにより、発光層３４から第２電極４２に向かうにつれてＡｌの組成が高くなるように行われる。ここでいう「組成が高い」とは、構成材料の組成式において当該元素の数が大きいことを意味する。例えば、ＡｌＧａＮの組成式がＡｌｘＧａ１－ｘＮである場合において、Ａｌの組成が高いとは、組成式ＡｌｘＧａ１－ｘＮにおいてｘの値が大きいことを意味する。
柱状部３０は、基板１０から第２電極４２に向かにつれて径が大きくなるような成膜温度および成膜速度で成長される。
次に、バッファー層２２上に第１電極４０を形成し、第２半導体層３６上に第２電極４２を形成する。第１電極４０および第２電極４２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４０および第２電極４２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。
２． 第２実施形態
２．１． 発光装置
次に、第２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５は、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す断面図である。図６は、図５に示す第１半導体層３２の領域αの拡大図である。図７は、図５に示す第２半導体層３６の領域βの拡大図である。なお、便宜上、図５では、柱状部３０を簡略化して図示している。
以下、第２実施形態に係る発光装置２００において、上述した第１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。
発光装置２００では、図６に示すように、第１半導体層３２は、ＩｎＧａＮ層およびＧａＮ層の多層積層構造を有する点において、上述した発光装置１００と異なる。さらに、発光装置２００では、図７に示すように、第２半導体層３６は、ＡｌＧａＮ層およびＧａＮ層の多層積層構造を有する点において、上述した発光装置１００と異なる。
第１半導体層３２は、図６に示すように、例えば、第１層としての第１ＩｎＧａＮ層２１０と、第２層としての第２ＩｎＧａＮ層２１２と、第３ＩｎＧａＮ層２１４と、第４ＩｎＧａＮ層２１６と、第３層としての第１ＧａＮ層２２０と、第２ＧａＮ層２２２と、第３ＧａＮ層２２４と、第４ＧａＮ層２２６と、を有している。ＩｎＧａＮ層２１０，２１２，２１４，２１６の屈折率は、ＧａＮ層２２０，２２２，２２４，２２６の屈折率よりも高い。
第１ＩｎＧａＮ層２１０は、基板１０と第２ＩｎＧａＮ層２１２との間に設けられている。第１ＩｎＧａＮ層２１０における柱状部３０の径は、ＩｎＧａＮ層２１２，２１４，２１６における柱状部３０の径よりも小さい。第１ＩｎＧａＮ層２１０における柱状部３０の径は、第２半導体層３６における柱状部３０の最小径Ｄ３よりも小さい。
第１ＩｎＧａＮ層２１０の屈折率は、第２半導体層３６の屈折率よりも高い。第１ＩｎＧａＮ層２１０の屈折率は、ＩｎＧａＮ層２１２，２１４，２１６の屈折率よりも高い。第１ＩｎＧａＮ層２１０のＩｎの組成は、ＩｎＧａＮ層２１２，２１４，２１６のＩｎの組成よりも高い。第１ＩｎＧａＮ層２１０の屈折率は、第２半導体層３６の屈折率よりも高い。第１ＩｎＧａＮ層２１０の組成式は、ＩｎｘＧａ１－ｘＮであり、第２ＩｎＧａＮ層２１２の組成式は、ＩｎｙＧａ１－ｙＮであり、ｘ、ｙは、０＜ｙ＜ｘ＜１を満たす。
第２ＩｎＧａＮ層２１２は、第１ＩｎＧａＮ層２１０と発光層３４との間に設けられている。第２ＩｎＧａＮ層２１２は、第１ＩｎＧａＮ層２１０と第３ＩｎＧａＮ層２１４との間に設けられている。第２ＩｎＧａＮ層２１２は、第１ＧａＮ層２２０と第２ＧａＮ層２２２とに挟まれている。第１ＧａＮ層２２０は、第１ＩｎＧａＮ層２１０と第２ＩｎＧａＮ層２１２との間に設けられている。第２ＩｎＧａＮ層２１２における柱状部３０の径は、ＩｎＧａＮ層２１４，２１６における柱状部３０の径よりも小さい。第２ＩｎＧａＮ層２１２の屈折率は、ＩｎＧａＮ層２１４，２１６の屈折率よりも高い。第２ＩｎＧａＮ層２１２のＩｎの組成は、ＩｎＧａＮ層２１４，２１６のＩｎの組成よりも高い。
第３ＩｎＧａＮ層２１４は、第２ＩｎＧａＮ層２１２と第４ＩｎＧａＮ層２１６との間に設けられている。第３ＩｎＧａＮ層２１４は、第２ＧａＮ層２２２と第３ＧａＮ層２２４とに挟まれている。第３ＩｎＧａＮ層２１４における柱状部３０の径は、第４ＩｎＧａＮ層２１６における柱状部３０の径よりも小さい。第３ＩｎＧａＮ層２１４の屈折率は、第４ＩｎＧａＮ層２１６の屈折率よりも高い。第３ＩｎＧａＮ層２１４のＩｎの組成は、第４ＩｎＧａＮ層２１６のＩｎの組成よりも高い。
第４ＩｎＧａＮ層２１６は、第３ＩｎＧａＮ層２１４と発光層３４との間に設けられている。第４ＩｎＧａＮ層２１６は、第３ＧａＮ層２２４と第４ＧａＮ層２２６とに挟まれている。
上記のように、第１半導体層３２は、基板１０から発光層３４に向けて、Ｉｎの組成が低くなる複数のＩｎＧａＮ層を有している。ＩｎＧａＮ層の数は、２層以上であれば、特に限定されない。第１半導体層３２のＩｎＧａＮ層およびＧａＮ層は、超格子（ＳＬ）疑似混晶を構成していてもよい。
第２半導体層３６は、図７に示すように、ＧａＮ層およびＡｌＧａＮ層の少なくとも一方を有している。図示の例では、第２半導体層３６は、第１ＡｌＧａＮ層２３０と、第２ＡｌＧａＮ層２３２と、第３ＡｌＧａＮ層２３４と、第４ＡｌＧａＮ層２３６と、第５ＧａＮ層２４０と、第６ＧａＮ層２４２と、第７ＧａＮ層２４４と、第８ＧａＮ層２４６と、を有している。ＡｌＧａＮ層２３０，２３２，２３４，２３６の屈折率は、ＧａＮ層２４０，２４２，２４４，２４６の屈折率よりも低い。
第１ＡｌＧａＮ層２３０は、第２ＡｌＧａＮ層２３２と第２電極４２との間に設けられている。第１ＡｌＧａＮ層２３０における柱状部３０の径は、ＡｌＧａＮ層２３２，２３４，２３６における柱状部３０の径よりも大きい。第１ＡｌＧａＮ層２３０の屈折率は、ＡｌＧａＮ層２３２，２３４，２３６の屈折率よりも低い。第１ＡｌＧａＮ層２３０のＡｌの組成は、ＡｌＧａＮ層２３２，２３４，２３６のＡｌの組成よりも高い。
第２ＡｌＧａＮ層２３２は、第１ＡｌＧａＮ層２３０と発光層３４との間に設けられている。第２ＡｌＧａＮ層２３２は、第１ＡｌＧａＮ層２３０と第３ＡｌＧａＮ層２３４との間に設けられている。第２ＡｌＧａＮ層２３２は、第５ＧａＮ層２４０と第６ＧａＮ層２４２とに挟まれている。第５ＧａＮ層２４０は、第１ＡｌＧａＮ層２３０と第２ＡｌＧａＮ層２３２との間に設けられている。第２ＡｌＧａＮ層２３２における柱状部３０の径は、ＡｌＧａＮ層２３４，２３６における柱状部３０の径よりも大きい。第２ＡｌＧａＮ層２３２の屈折率は、ＡｌＧａＮ層２３４，２３６の屈折率よりも低い。第２ＡｌＧａＮ層２３２のＡｌの組成は、ＡｌＧａＮ層２３４，２３６のＡｌの組成よりも高い。
第３ＡｌＧａＮ層２３４は、第２ＡｌＧａＮ層２３２と第４ＡｌＧａＮ層２３６との間に設けられている。第３ＡｌＧａＮ層２３４は、第６ＧａＮ層２４２と第７ＧａＮ層２４４とに挟まれている。第３ＡｌＧａＮ層２３４における柱状部３０の径は、第４ＡｌＧａＮ層２３６における柱状部３０の径よりも大きい。第３ＡｌＧａＮ層２３４の屈折率は、第４ＡｌＧａＮ層２３６の屈折率よりも低い。第３ＡｌＧａＮ層２３４のＡｌの組成は、第４ＡｌＧａＮ層２３６のＡｌの組成よりも高い。
第４ＡｌＧａＮ層２３６は、第３ＡｌＧａＮ層２３４と発光層３４との間に設けられている。第４ＡｌＧａＮ層２３６は、第７ＧａＮ層２４４と第８ＧａＮ層２４６とに挟まれている。
上記のように、第２半導体層３６は、発光層３４から第２電極４２に向けて、Ａｌの組成が高くなる複数のＡｌＧａＮ層を有している。ＡｌＧａＮ層の数は、２層以上であれば、特に限定されない。第２半導体層３６のＡｌＧａＮ層およびＧａＮ層は、超格子（ＳＬ）疑似混晶を構成していてもよい。
発光装置２００は、例えば、以下の作用効果を有する。
発光装置２００では、第１半導体層３２は、第１ＩｎＧａＮ層２１０と、第１ＩｎＧａＮ層２１０と発光層３４との間に設けられた第２ＩｎＧａＮ層２１２と、第１ＩｎＧａＮ層２１０と第２ＩｎＧａＮ層２１２との間に設けられた第１ＧａＮ層２２０と、を有する。第１ＩｎＧａＮ層２１０における柱状部３０の径は、第２半導体層３６における柱状部３０の最小径Ｄ３、および第２ＩｎＧａＮ層２１２における柱状部３０の径よりも小さい。第１ＩｎＧａＮ層２１０の屈折率は、第２半導体層３６の屈折率および第２ＩｎＧａＮ層２１２の屈折率よりも高く、第２ＩｎＧａＮ層２１２の屈折率は、第１ＧａＮ層２２０の屈折率よりも高い。
そのため、発光装置２００では、例えば、第１ＩｎＧａＮ層の屈折率、第２半導体層の屈折率、および第２ＩｎＧａＮ層の屈折率が互いに等しい場合に比べて、第１ＩｎＧａＮ層２１０における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、第２半導体層３６における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、の差を小さくすることができる。さらに、第１ＩｎＧａＮ層２１０における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、第２ＩｎＧａＮ層２１２における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、の差を小さくすることができる。これにより、積層方向における光強度のピークを、発光層３４の位置に合わせることができる。その結果、発光層３４に光を閉じ込めることができ、光閉じ込め係数を向上させることができる。
発光装置２００では、第１半導体層３２は、第１ＩｎＧａＮ層２１０と発光層３４との間に設けられた第２ＩｎＧａＮ層２１２と、第１ＩｎＧａＮ層２１０と第２ＩｎＧａＮ層２１２との間に設けられた第１ＧａＮ層２２０と、を有する。第１ＩｎＧａＮ層２１０における柱状部３０の径は、第２ＩｎＧａＮ層２１２における柱状部３０の径よりも小さく、第１ＩｎＧａＮ層２１０の組成式は、ＩｎｘＧａ１－ｘＮであり、第２ＩｎＧａＮ層２１２の組成式は、ＩｎｙＧａ１－ｙＮであり、ｘ、ｙは、０＜ｙ＜ｘ＜１を満たす。
そのため、発光装置２００では、第１ＩｎＧａＮ層２１０の屈折率を第２ＩｎＧａＮ層２１２の屈折率よりも高くすることができる。これにより、第１ＩｎＧａＮ層２１０の屈折率と第２ＩｎＧａＮ層２１２の屈折率とが互いに等しい場合に比べて、第１ＩｎＧａＮ層２１０における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、第２ＩｎＧａＮ層２１２における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、の差を小さくすることができる。
さらに、発光装置２００では、第１ＩｎＧａＮ層２１０と第２ＩｎＧａＮ層２１２との間に設けられた第１ＧａＮ層２２０を有するため、１層のＩｎＧａＮ層を薄くすることができる。これにより、ＩｎＧａＮ層に欠陥が発生する可能性を小さくすることができる。
発光装置２００では、第２半導体層３６は、第１ＡｌＧａＮ層２３０と、第１ＡｌＧａＮ層２３０と発光層３４との間に設けられた第２ＡｌＧａＮ層２３２と、第１ＡｌＧａＮ層２３０と第２ＡｌＧａＮ層２３２との間に設けられた第５ＧａＮ層２４０と、を有する。第１ＡｌＧａＮ層２３０における柱状部３０の径は、第２ＡｌＧａＮ層２３２における柱状部３０の径よりも大きく、第１ＡｌＧａＮ層２３０の屈折率は、第２ＡｌＧａＮ層２３２の屈折率よりも低い。
そのため、発光装置２００では、第１ＡｌＧａＮ層２３０の屈折率と第２ＡｌＧａＮ層２３２の屈折率とが互いに等しい場合に比べて、第１ＡｌＧａＮ層２３０における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、第２ＡｌＧａＮ層２３２における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、の差を小さくすることができる。さらに、１層のＡｌＧａＮ層を薄くすることができるため、ＡｌＧａＮ層に欠陥が発生する可能性を小さくすることができる。
２．２． 発光装置の製造方法
次に、第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法について、説明する。第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法では、第１半導体層３２を成長させる際に、短周期でシャッターを切り替えて、ＩｎＧａＮ層およびＧａＮ層を積層させる。さらに、第２半導体層３６を成長させる際に、短周期でシャッターを切り替えて、ＡｌＧａＮ層およびＧａＮ層を積層させる。以上のこと以外は、第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法は、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法と、基本的に同じである。
３． 第３実施形態
次に、第３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８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。
プロジェクター９００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。
プロジェクター９００は、図示しない筐体と、筐体内に備えられている赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ出射する赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂと、を有している。なお、便宜上、図８では、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂを簡略化している。
プロジェクター９００は、さらに、筐体内に備えられている、第１光学素子９０２Ｒと、第２光学素子９０２Ｇと、第３光学素子９０２Ｂと、第１光変調装置９０４Ｒと、第２光変調装置９０４Ｇと、第３光変調装置９０４Ｂと、投射装置９０８と、を有している。第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置９０８は、例えば、投射レンズである。
赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１光学素子９０２Ｒに入射する。赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１光学素子９０２Ｒによって集光される。なお、第１光学素子９０２Ｒは、集光以外の機能を有していてもよい。後述する第２光学素子９０２Ｇおよび第３光学素子９０２Ｂについても同様である。
第１光学素子９０２Ｒによって集光された光は、第１光変調装置９０４Ｒに入射する。第１光変調装置９０４Ｒは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第１光変調装置９０４Ｒによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。
緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２光学素子９０２Ｇに入射する。緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２光学素子９０２Ｇによって集光される。
第２光学素子９０２Ｇによって集光された光は、第２光変調装置９０４Ｇに入射する。第２光変調装置９０４Ｇは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第２光変調装置９０４Ｇによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。
青色光源１００Ｂから出射された光は、第３光学素子９０２Ｂに入射する。青色光源１００Ｂから出射された光は、第３光学素子９０２Ｂによって集光される。
第３光学素子９０２Ｂによって集光された光は、第３光変調装置９０４Ｂに入射する。第３光変調装置９０４Ｂは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第３光変調装置９０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。
また、プロジェクター９００は、第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂから出射された光を合成して投射装置９０８に導くクロスダイクロイックプリズム９０６を有することができる。
第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置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。クロスダイクロイックプリズム９０６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、投射装置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、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂは、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ことで、第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂを用いずに、直接的に映像を形成してもよい。そして、投射装置９０８は、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源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 Micro Mirror Device）が挙げられる。また、投射装置の構成は、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、光源を、光源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の光源装置にも適用することが可能である。
上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクター以外にも用いることが可能である。プロジェクター以外の用途には、例えば、屋内外の照明、ディスプレイ、レーザープリンター、スキャナー、車載用ライト、光を用いるセンシング機器、通信機器等の光源がある。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
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。
上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。
発光装置の一態様は、
複数の柱状部を有する積層体を有し、
複数の前記柱状部の各々は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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た発光層と、
を有し、
前記第１半導体層における前記柱状部の最大径は、前記第２半導体層における前記柱状部の最大径よりも小さく、
前記第１半導体層における前記柱状部の径は、前記積層体の積層方向における第１位置で、前記第２半導体層における前記柱状部の最小径よりも小さく、かつ、前記積層方向における前記第１位置と異なる第２位置で最大であり、
前記第１半導体層の前記第１位置における屈折率は、前記第２半導体層の屈折率および前記第１半導体層の前記第２位置における屈折率よりも高い。
この発光装置によれば、光閉じ込め係数を向上させることができる。
発光装置の一態様において、
前記第１半導体層における前記柱状部の径は、前記第１位置で最小であり、
前記第１半導体層の屈折率は、前記第１位置で最も高くてもよい。
この発光装置によれば、第１位置における積層体２０の面内方向の平均屈折率と、第１位置以外の位置における第１半導体層が設けられた部分（積層体の部分）の面内方向の平均屈折率と、の差を小さくすることができる。
発光装置の一態様において、
前記第１半導体層における前記柱状部の径は、前記発光層から遠ざかるにつれて小さくなってもよい。
発光装置の一態様において、
前記第１半導体層の屈折率は、前記発光層から遠ざかるにつれて高くなってもよい。
この発光装置によれば、第１半導体層における積層体の面内方向の平均屈折率を、例えば、積層方向において一定にすることができる。
発光装置の一態様において、
前記第１半導体層は、ＩｎＧａＮ層と、ＧａＮ層と、を有し、
前記第１位置には前記ＩｎＧａＮ層が設けられ、
前記第２位置には前記ＧａＮ層が設けられていてもよい。
この発光装置によれば、第１半導体層の第１位置の屈折率を、第１半導体層の第２位置の屈折率よりも、高くすることができる。
発光装置の一態様において、
前記積層方向において、前記第２半導体層における前記柱状部の径、および前記第２半導体層の屈折率は、一定ではなく、
前記第２半導体層における前記柱状部の径は、前記積層方向における第３位置で最小であり、
前記第２半導体層の屈折率は、前記第３位置で最も高くてもよい。
この発光装置によれば、第３位置における積層体の面内方向の平均屈折率と、第３位置以外の位置における積層体の面内方向の平均屈折率と、の差を小さくすることができる。
発光装置の一態様において、
前記第２半導体層における前記柱状部の径は、前記発光層から遠ざかるにつれて大きくなってもよい。
発光装置の一態様において、
前記第２半導体層の屈折率は、前記発光層から遠ざかるにつれて低くなってもよい。
この発光装置によれば、第２半導体層における積層体の面内方向の平均屈折率を、例えば、積層方向において一定にすることができる。
発光装置の一態様において、
前記第２半導体層における前記柱状部の径は、前記積層方向において前記第３位置と異なる第４位置で最大であり、
前記第２半導体層は、ＧａＮ層と、ＡｌＧａＮ層と、を有し、
前記第３位置には前記ＧａＮ層が設けられ、
前記第４位置には前記ＡｌＧａＮ層が設けられていてもよい。
この発光装置によれば、第２半導体層の第４位置の屈折率を、第２半導体層の第３位置の屈折率よりも、低くすることができる。
発光装置の一態様は、
複数の柱状部を有する積層体を有し、
複数の前記柱状部の各々は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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た発光層と、
を有し、
前記第１半導体層における前記柱状部の最大径は、前記第２半導体層における前記柱状部の最大径よりも小さく、
前記第１半導体層は、
第１層と、
前記第１層と前記発光層との間に設けられた第２層と、
前記第１層と前記第２層との間に設けられた第３層と、
を有し、
前記第１層における前記柱状部の径は、前記第２半導体層における前記柱状部の最小径、および前記第２層における前記柱状部の径よりも小さく、
前記第１層の屈折率は、前記第２半導体層の屈折率および前記第２層の屈折率よりも高く、
前記第２層の屈折率は、前記第３層の屈折率よりも高い、発光装置。
この発光装置によれば、光閉じ込め係数を向上させることができる。
発光装置の一態様は、
複数の柱状部を有する積層体を有し、
複数の前記柱状部の各々は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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た発光層と、
を有し、
前記第１半導体層における前記柱状部の最大径は、前記第２半導体層における前記柱状部の最大径よりも小さく、
前記第１半導体層は、第１ＩｎＧａＮ層を有し、
前記第１ＩｎＧａＮ層における前記柱状部の径は、前記第２半導体層における前記柱状部の最小径よりも小さく、
前記第２半導体層は、ＧａＮ層およびＡｌＧａＮ層の少なくとも一方を有する。
この発光装置によれば、光閉じ込め係数を向上させることができる。
発光装置の一態様において、
前記第１半導体層は、
前記第１ＩｎＧａＮ層と前記発光層との間に設けられた第２ＩｎＧａＮ層と、
前記第１ＩｎＧａＮ層と前記第２ＩｎＧａＮ層との間に設けられたＧａＮ層と、
を有し、
前記第１ＩｎＧａＮ層における前記柱状部の径は、前記第２ＩｎＧａＮ層における前記柱状部の径よりも小さく、
前記第１ＩｎＧａＮ層の組成式は、ＩｎｘＧａ１－ｘＮであり、
前記第２ＩｎＧａＮ層の組成式は、ＩｎｙＧａ１－ｙＮであり、
前記ｘ、前記ｙは、０＜ｙ＜ｘ＜１を満たす。
この発光装置によれば、第１ＩｎＧａＮ層の屈折率を第２ＩｎＧａＮ層の屈折率よりも高くすることができ
発光装置の一態様において、
前記第２半導体層は、
第１ＡｌＧａＮ層と、
前記第１ＡｌＧａＮ層と前記発光層との間に設けられた第２ＡｌＧａＮ層と、
前記第１ＡｌＧａＮ層と前記第２ＡｌＧａＮ層との間に設けられたＧａＮ層と、
を有し、
前記第１ＡｌＧａＮ層における前記柱状部の径は、前記第２ＡｌＧａＮ層における前記柱状部の径よりも大きく、
前記第１ＡｌＧａＮ層の屈折率は、前記第２ＡｌＧａＮ層の屈折率よりも低い、発光装置。
この発光装置によれば、第１ＡｌＧａＮ層における積層体の面内方向の平均屈折率と、第２ＡｌＧａＮ層における積層体の面内方向の平均屈折率と、の差を小さくすることができる。
プロジェクターの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。
１０…基板、２０…積層体、２２…バッファー層、２４…マスク層、３０…柱状部、３２…第１半導体層、３４…発光層、３６…第２半導体層、４０…第１電極、４２…第２電極、５０…ＩｎＧａＮ層、５２…ＧａＮ層、６０…ＧａＮ層、６２…ＡｌＧａＮ層、１００…発光装置、１００Ｒ…赤色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｂ…青色光源、２００…発光装置、２１０…第１ＩｎＧａＮ層、２１２…第２ＩｎＧａＮ層、２１４…第３ＩｎＧａＮ層、２１６…第４ＩｎＧａＮ層、２２０…第１ＧａＮ層、２２２…第２ＧａＮ層、２２４…第３ＧａＮ層、２２６…第４ＧａＮ層、２３０…第１ＡｌＧａＮ層、２３２…第２ＡｌＧａＮ層、２３４…第３ＡｌＧａＮ層、２３６…第４ＡｌＧａＮ層、２４０…第５ＧａＮ層、２４２…第６ＧａＮ層、２４４…第７ＧａＮ層、２４６…第８ＧａＮ層、９００…プロジェクター、９０２Ｒ…第１光学素子、９０２Ｇ…第２光学素子、９０２Ｂ…第３光学素子、９０４Ｒ…第１光変調装置、９０４Ｇ…第２光変調装置、９０４Ｂ…第３光変調装置、９０６…クロスダイクロイックプリズム、９０８…投射装置、９１０…スクリーン、１０００…発光装置、１０３０…柱状部、１０３２…第１半導体層、１０３４…発光層、１０３６…第２半導体層

Claims (12)

  1. 複数の柱状部を有する積層体を有し、
    複数の前記柱状部の各々は、
    第１導電型の第１半導体層と、
    前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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た発光層と、
    を有し、
    前記第１半導体層における前記柱状部の最大径は、前記第２半導体層における前記柱状
    部の最大径よりも小さく、
    前記第１半導体層における前記柱状部の径は、前記積層体の積層方向における第１位置
    で、前記第２半導体層における前記柱状部の最小径よりも小さく、かつ、前記積層方向に
    おける前記第１位置と異なる第２位置で最大であり、
    前記第１半導体層の前記第１位置における屈折率は、前記第２半導体層の屈折率および
    前記第１半導体層の前記第２位置における屈折率よりも高く、
    前記第１半導体層における前記柱状部の径は、前記発光層から遠ざかるにつれて小さく
    なり、
    前記第１半導体層の屈折率は、前記発光層から遠ざかるにつれて高くなる、発光装置。
  2. 請求項１において、
    前記第１半導体層における前記柱状部の径は、前記第１位置で最小であり、
    前記第１半導体層の屈折率は、前記第１位置で最も高い、発光装置。
  3. 複数の柱状部を有する積層体を有し、
    複数の前記柱状部の各々は、
    第１導電型の第１半導体層と、
    前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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た発光層と、
    を有し、
    前記第１半導体層における前記柱状部の最大径は、前記第２半導体層における前記柱状
    部の最大径よりも小さく、
    前記第１半導体層における前記柱状部の径は、前記積層体の積層方向における第１位置
    で、前記第２半導体層における前記柱状部の最小径よりも小さく、かつ、前記積層方向に
    おける前記第１位置と異なる第２位置で最大であり、
    前記第１半導体層の前記第１位置における屈折率は、前記第２半導体層の屈折率および
    前記第１半導体層の前記第２位置における屈折率よりも高く、
    前記第１半導体層は、ＩｎＧａＮ層と、ＧａＮ層と、を有し、
    前記第１位置には前記ＩｎＧａＮ層が設けられ、
    前記第２位置には前記ＧａＮ層が設けられている、発光装置。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
    前記積層方向において、前記第２半導体層における前記柱状部の径、および前記第２半
    導体層の屈折率は、一定ではなく、
    前記第２半導体層における前記柱状部の径は、前記積層方向における第３位置で最小で
    あり、
    前記第２半導体層の屈折率は、前記第３位置で最も高い、発光装置。
  5. 請求項４において、
    前記第２半導体層における前記柱状部の径は、前記発光層から遠ざかるにつれて大きく
    なる、発光装置。
  6. 請求項５において、
    前記第２半導体層の屈折率は、前記発光層から遠ざかるにつれて低くなる、発光装置。
  7. 請求項４ないし６のいずれか１項において、
    前記第２半導体層における前記柱状部の径は、前記積層方向において前記第３位置と異
    なる第４位置で最大であり、
    前記第２半導体層は、ＧａＮ層と、ＡｌＧａＮ層と、を有し、
    前記第３位置には前記ＧａＮ層が設けられ、
    前記第４位置には前記ＡｌＧａＮ層が設けられている、発光装置。
  8. 複数の柱状部を有する積層体を有し、
    複数の前記柱状部の各々は、
    第１導電型の第１半導体層と、
    前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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た発光層と、
    を有し、
    前記第１半導体層における前記柱状部の最大径は、前記第２半導体層における前記柱状
    部の最大径よりも小さく、
    前記第１半導体層は、
    第１層と、
    前記第１層と前記発光層との間に設けられた第２層と、
    前記第１層と前記第２層との間に設けられた第３層と、
    を有し、
    前記第１層における前記柱状部の径は、前記第２半導体層における前記柱状部の最小径
    、および前記第２層における前記柱状部の径よりも小さく、
    前記第１層の屈折率は、前記第２半導体層の屈折率および前記第２層の屈折率よりも高
    く、
    前記第２層の屈折率は、前記第３層の屈折率よりも高い、発光装置。
  9. 複数の柱状部を有する積層体を有し、
    複数の前記柱状部の各々は、
    第１導電型の第１半導体層と、
    前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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た発光層と、
    を有し、
    前記第１半導体層における前記柱状部の最大径は、前記第２半導体層における前記柱状
    部の最大径よりも小さく、
    前記第１半導体層は、第１ＩｎＧａＮ層を有し、
    前記第１ＩｎＧａＮ層における前記柱状部の径は、前記第２半導体層における前記柱状
    部の最小径よりも小さく、
    前記第２半導体層は、ＧａＮ層およびＡｌＧａＮ層の少なくとも一方を有する、発光装
    置。
  10. 請求項９において、
    前記第１半導体層は、
    前記第１ＩｎＧａＮ層と前記発光層との間に設けられた第２ＩｎＧａＮ層と、
    前記第１ＩｎＧａＮ層と前記第２ＩｎＧａＮ層との間に設けられたＧａＮ層と、
    を有し、
    前記第１ＩｎＧａＮ層における前記柱状部の径は、前記第２ＩｎＧａＮ層における前記
    柱状部の径よりも小さく、
    前記第１ＩｎＧａＮ層の組成式は、ＩｎｘＧａ１－ｘＮであり、
    前記第２ＩｎＧａＮ層の組成式は、ＩｎｙＧａ１－ｙＮであり、
    前記ｘ、前記ｙは、０＜ｙ＜ｘ＜１を満たす、発光装置。
  11. 請求項８ないし１０のいずれか１項において、
    前記第２半導体層は、
    第１ＡｌＧａＮ層と、
    前記第１ＡｌＧａＮ層と前記発光層との間に設けられた第２ＡｌＧａＮ層と、
    前記第１ＡｌＧａＮ層と前記第２ＡｌＧａＮ層との間に設けられたＧａＮ層と、
    を有し、
    前記第１ＡｌＧａＮ層における前記柱状部の径は、前記第２ＡｌＧａＮ層における前記
    柱状部の径よりも大きく、
    前記第１ＡｌＧａＮ層の屈折率は、前記第２ＡｌＧａＮ層の屈折率よりも低い、発光装
    置。
  12. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の発光装置を有する、プロジェクター。
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