JPH09307189A - 発光素子および半導体レーザ素子およびこれら素子を用いた装置 - Google Patents

発光素子および半導体レーザ素子およびこれら素子を用いた装置

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JPH09307189A
JPH09307189A JP8119092A JP11909296A JPH09307189A JP H09307189 A JPH09307189 A JP H09307189A JP 8119092 A JP8119092 A JP 8119092A JP 11909296 A JP11909296 A JP 11909296A JP H09307189 A JPH09307189 A JP H09307189A
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light emitting
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lasrgao4
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JP8119092A
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Inventor
Ikuhito Aoyama
Tomohisa Soeda
Yukihiro Tsuda
幸宏 津田
智久 添田
生人 青山
Original Assignee
Komatsu Ltd
株式会社小松製作所
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0062Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds

Abstract

(57)【要約】 【課題】青色発光素子、青色半導体レーザ素子およびこ
れらを用いた装置において、高輝度等、高性能が得られ
るようにする。 【解決手段】単結晶基板上に、GaN系を材料とする発
光層が形成された発光素子あるいは半導体レーザ素子に
おいて、基板として、LaSrGaO4単結晶を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、GaN系を発光層
に用いた発光素子、GaN系を発光層に用いた半導体レ
ーザ素子、およびこの発光素子を構成要素とする発光装
置、この半導体レーザ素子を構成要素とする半導体レー
ザ装置に関する。

【0002】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】Ga
N(ガリウムナイトライド)は、そのエネルギーギャッ
プが青色発光材料として適していることから、青色の光
を発光する発光素子および青色の光を発光する半導体レ
ーザ素子の発光層の材料として、GaN、ひいては後述
するGaN系材料が使用されることが多い。

【0003】ここで、GaNはAlNあるいはInNと固
溶させることができ、その成分比によって発光の波長域
を紫外域から可視域まで選択することができる材料であ
る。これらGaNとAlNあるいはInNの固溶体は総称
してGaN系と呼ばれる。

【0004】つまり、GaN系とは、GaN、AlN、In
N、AlxGa1-xN(0<x<1)、InxGa1-xN(0<
x<1)、InxAlyGa1-x-yN(0<x<1、0<y<
1、0<x+y<1)のことである。

【0005】こうしたGaN系材料が発光層として成長
(エピタキシャル成長)されるべき基板としては、サフ
ァイア基板が従来主に用いられていた。

【0006】しかし、サファイア基板の結晶の結晶性は
低く、そのため電子正孔対の数が減少することになる。
また、サファイアの格子定数とGaN系の格子定数との
ずれを表す格子不整合率は、16%におよぶ。

【0007】このため、サファイア基板上に形成したG
aN系発光層には、転位、格子欠陥等の結晶欠陥が必然
的に生じてしまう。そして、GaN系発光層に転位、格
子欠陥等の結晶欠陥が発生した結果として、良好なp−
n接合ができなくなり、発光層で電子と正孔が発光する
ことなく結合してしまい、この際に発生するエネルギー
がそのまま熱に変わってしまう確率(非発光再結合が起
こる確率)が増えることとなる。

【0008】このように、基板としてサファイアを使用
した場合には、電子正孔対の数が減少し、また、非発光
再結合による発熱が生ずるという問題があったため、サ
ファイア結晶基板上に発光層が形成された発光素子を高
輝度で動作させることができなくなってしまうという問
題点が招来することとなっていた。

【0009】そこで、基板とGaN系発光層の材料との
格子定数のずれ(格子不整合率)の問題を解決して、G
aN系発光層を有する青色発光素子および青色半導体レ
ーザ素子を、より高い輝度で発光させることのできる基
板材料を採択する試みが従来よりなされている。

【0010】こうした事情を背景に、各種文献におい
て、各種基板材料、つまりSiC(例えば特開平4−2
67376号公報)、LiTaO3(特開平7−2834
37号公報)、LiNbO3(特開平7−283437号
公報)、NdGaO3(例えば日本応用物理学会94年秋
期19p-MG-4、日本応用物理学会95年春期28a-
ZH-6)を、採択する提案がなされている。

【0011】しかし、上記SiCは、結晶格子の形が数
種類存在し、例えば6H型の結晶構造をとるSiC(以
下適宜6H-SiCと略記する)のGaN系との格子不整
合率は、サファイアのそれよりも約1桁小さい1.5%
であるものの、昇華法で作製されるために6H型単相で
しかも高い結晶性をもった単結晶を得るのが難しい。

【0012】このように、SiC基板結晶には、結晶格
子の形が複数混在しており、ミクロ的に見るとSiC基
板結晶の均質性は低いために、その上に形成されるGa
N系発光層には、転位、格子欠陥等の結晶欠陥が発生す
ることになる。

【0013】このため、サファイア基板の上にGaN系
発光層を形成した場合と同様に、SiC結晶基板上にGa
N系発光層を形成した場合にも、発光素子として高輝度
で動作させることができないという問題点が招来するこ
とになる。

【0014】また、上記LiTaO3及びLiNbO3につい
ては、CZ法で作製されるものは結晶性も良好であり、
GaN系との格子不整合率は約7%でサファイアと比較
した場合には良好であるものの、高輝度の発光素子や半
導体レーザ素子を製造するための基板材料としては、十
分ではないと認識されている。

【0015】また、上記NdGaO3については、GaN系
との格子不整合率は、サファイアのそれよりも約1桁小
さい1.2%であるものの、波長領域400〜500n
m(青色可視領域)の光に対して透光性は殆ど皆無であ
る。このため、これを発光素子(たとえば可視LED)
用の基板として用いた場合、基板裏面(GaN系発光層
が形成された面の対向面)に向かう光は、基板に吸収さ
れてしまい、外部への有効な発光として取り出すことが
できないという問題点が招来する。

【0016】さらに、上述した種々の材料を、半導体レ
ーザ素子を製造するための基板として用いる場合には、
これら材料に、レーザ発振させるためのキャビティ構造
(共振鏡)を形成しやすい(加工しやすい)劈開性が要
求される。

【0017】しかし、NdGaO3には、劈開性はない。
このため、レーザ発振のための共振鏡の加工を容易に行
うことができないという問題が招来していた。

【0018】また、基板結晶そのものに結晶欠陥が入っ
ている場合、結晶の完全性が実現されていない場合に
は、その上に形成されるGaN系発光層の結晶性も低く
なる。そして、GaN系発光層の結晶性が低くなった結
果として、発光層での電子と正孔が発光することなく結
合してしまい、この際に発生するエネルギーがそのまま
熱に変わってしまう確率(非発光再結合が起こる確率)
が増えることになる。

【0019】このように、上述した基板材料のうちの一
部材料については、基板結晶の結晶性が低いために、結
晶基板上に発光層が形成された発光素子を高輝度で動作
させることができないという問題点も招来することにな
る。

【0020】以上のように、従来の基板材料には、 1)GaN系材料との格子定数にずれがある(格子不整
合率高い)。

【0021】2)基板に光(青色)が吸収される(透光
性低い)。

【0022】3)劈開性がない。

【0023】4)基板そのものの結晶性がよくない。

【0024】という各問題点の少なくとも1つが伴って
いたために、高性能の(とりわけ高輝度で加工性のよ
い)発光素子、半導体レーザ素子およびこれらを用いた
装置を製造することができないことになっていた。

【0025】さらに、GaN系の薄膜を基板上に成膜す
る場合には、成膜条件の1つとして、5)高い基板温度
(1100〜1300度)で変質を起こさないことも要
求される。

【0026】しかし、これら1)〜5)の条件(問題
点)を同時に満足する(同時に解決する)基板結晶材料
は、現状では発見されておらず、高性能の青色発光素
子、青色半導体レーザ素子の開発のために、新たな基板
結晶材料の出現が望まれている。

【0027】本発明は、上記1)〜5)の条件を同時に
満足する(これら問題点を解決する)基板結晶材料を、
新たに採択することにより、高性能の青色発光素子、青
色半導体レーザ素子およびこれらを用いた装置を実現で
きるようにすることを解決課題とするものである。

【0028】

【課題を解決するための手段および効果】そこで、本発
明の主たる発明では、単結晶基板上に、GaN系を材料
とする発光層が形成された発光素子において、前記基板
として、LaSrGaO4単結晶を用いるようにしてい
る。

【0029】あるいは、単結晶基板上に、GaN系を材
料とする発光層が形成された半導体レーザ素子におい
て、前記基板として、LaSrGaO4単結晶を用いるよ
うにしている。

【0030】ここに、LaSrGaO4(ランタンストロ
ンチウムガレート)単結晶基板は、従来は、高温超伝導
材料であるYBaCuO7、Bi2Ca2CuO8等を使って超
伝導素子を形成するための基板材料としての用途として
のみ、本発明者らによって開発されてきたものであり、
GaN系材料を発光層に用いる青色発光素子や青色半導
体レーザ素子を形成するための基板に用いることの利点
は、本発明者が初めて見出したものである。

【0031】本発明者は、LaSrGaO4とGaN系との
格子不整合率が1.6%であり、サファイア基板とGa
N系との格子不整合率よりも約1桁小さい数字であるこ
とに着目した。

【0032】また、LaSrGaO4単結晶は、サファイ
ア単結晶、SiC単結晶、NdGaO3単結晶と比較して、
X線結晶回折のデータから最も結晶の完全性が実現され
ていることに着目した。

【0033】さらに、青色発光素子の基板材料としての
NdGaO3単結晶、LaSrGaO4単結晶と比較すると、
LaSrGaO4単結晶は、青色に対応する400〜50
0nmにおける透光性が高いために、基板裏面(GaN
発光層が形成された面の対向面)に向かう光を取り出し
て、これを発光に有効な光として加算できることに着目
した。

【0034】さらに、半導体レーザ素子を製造するため
の基板としてみた場合、LaSrGaO4単結晶基板は、
ミラー指数でいう(100)あるいは(110)面内に
[001]軸を有する面方位であり、(001)面で劈開
性を有するので、この(001)面(劈開面)を、レー
ザ発振のための共振器の反射面として使用すれば、その
劈開性により共振鏡の形成が容易になるであろうことに
着目した。

【0035】さらに、また、LaSrGaO4単結晶基板
は、その上にGaN系の薄膜を成膜する場合でも、高い
基板温度(1100〜1300度)で変質を起こすこと
がなく成膜条件を満足する。

【0036】以上のように、本発明者は、LaSrGaO
4単結晶基板を、GaN系材料を発光層に用いた青色発光
素子、あるいは青色半導体レーザを形成するための基板
として、使用すれば、前述した1)〜5)の問題点ない
し条件が同時に解決ないし満足されることに着目して、
本発明をなし得たものである。

【0037】以上のことを、図6の基板物性表(表1)
に数値として示す。

【0038】本発明によれば、以下のような効果が得ら
れる。

【0039】すなわち、LaSrGaO4単結晶基板上に
GaN系薄膜を成長させることにより、格子定数が基板
とGaN系とで異なることにより発生する転位や格子欠
陥の数が低減され、また基板そのものが有する結晶の完
全性も反映されて、発光効率の高い発光層の形成が可能
になる。

【0040】また、LaSrGaO4基板は、波長400
〜500nm(青色)における透光性が高いために、G
aN系発光層が形成された面の対向面に向かう光を反射
によって取り出すことができ、これを発光(青色)に有
効な光として加算することができ、輝度を上げることが
できる。

【0041】また、LaSrGaO4基板を、GaN系を発
光層として用いる半導体レーザ素子を形成する基板とし
て用いた場合には、基板の面方位を選択し、劈開面(0
01)を、レーザ発振のための反射面として利用するこ
とにより、レーザ発振させるためのキャビティ構造(共
振鏡)の形成が容易になる。つまり、レーザ光の反射面
を研磨加工することなく、反射面の平面度を高く、かつ
両反射面の平行度を高くすることができ、簡易にレーザ
素子を製造することができる。

【0042】また、面発光レーザへの適用も、LaSr
GaO4が波長400〜500nmでの透光性がよいとい
う物性を利用することで容易に行うことができる。すな
わち、LaSrGaO4単結晶基板の各面のうちGaN系発
光層が形成される面を鏡面状に研磨するか、劈開面とす
ることによって、当該面を共振鏡にすることができ、L
aSrGaO4基板中を介して面発光により有効な光を得
ることが可能となる。

【0043】また、本発明の別の発明では、単結晶基板
上に、GaN系を材料とする発光層が形成された発光素
子に対して、前記発光層で発生した熱を吸収するための
ヒートシンクを接合して成る発光装置において、前記基
板として、LaSrGaO4単結晶を用い、当該LaSrG
aO4単結晶基板上に、前記GaN系材料の発光層を形成
し、当該前記GaN系材料の発光層の上に、さらに前記
ヒートシンクを接合するようにしている。

【0044】あるいは、単結晶基板上に、GaN系を材
料とする発光層が形成された半導体レーザ素子に対し
て、前記発光層で発生した熱を吸収するためのヒートシ
ンクを接合して成る半導体レーザ装置において、前記基
板として、LaSrGaO4単結晶を用い、当該LaSrG
aO4単結晶基板上に、前記GaN系材料の発光層を形成
し、当該前記GaN系材料の発光層の上に、さらに前記
ヒートシンクを接合するようにしている。

【0045】すなわち、LaSrGaO4は、シリコンや
GaAsと比較して、熱伝導率が低いために、動作時の放
熱対策が非常に大切になる。このために、ヒートシンク
を、半導体レーザ素子や発光素子に接合して、発光層に
おける熱を放熱させ、これを吸収させることが必要とな
るが、LaSrGaO4は、波長400〜500nmでの
透光性がよいので、ヒートシンクをGaN系発光層の上
に接合することができる。よって、発光層とヒートシン
クとの間に熱伝導率の低いLaSrGaO4を挟むことな
く、発光層の熱をヒートシンクに直接に放熱、吸収させ
ることができ、放熱性能が飛躍的に向上し、装置として
の耐久性が飛躍的に向上する。

【0046】以上のように本発明によれば、青色発光素
子、あるいは青色半導体レーザ素子およびこれら素子を
用いた装置の性能が飛躍的に向上する。

【0047】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【0048】・実施の形態1 図1は、本発明の実施の形態で使用される薄膜成長装置
(MOCVD法(有機金属熱分解法)によるエピタキシ
ャル成長装置)を示す図である。

【0049】この装置によって本発明の目的物である発
光素子および半導体レーザ素子の基本構造が製造され
る。

【0050】図1において、石英製の反応管1の外側に
は、加熱用のヒータコイル4が巻かれており、このコイ
ル4に電流が流れることによって反応管1が高周波加熱
されるようになっている。

【0051】一方、この反応管1の内側には、LaSrG
aO4を材料とする被薄膜成長基板6がセットされる基板
ホルダ5が配設されている。

【0052】この反応管1内には、材料ガスがガス導入
口2から導入され、反応後のガスは、ガス排気口3から
排気される。この排気口3には真空ポンプ7が接続され
ている。

【0053】薄膜成長の工程は以下の通りである。以
下、図2に示すLED(発光ダイオード)の構造を示す
断面図を併せ参照して説明する。

【0054】まず、反応管1内の基板ホルダ5に、La
SrGaO4単結晶基板6(図2では8として示される)
が設置される。ついで、真空ポンプ7が稼働されて、反
応管1内が真空引きされる。

【0055】こうして管内を真空にした状態、あるいは
管内に高純度水素ガスを流量1〜10L/分の割合で流
した状態で、加熱用ヒータコイル4に電力を投入して、
1100〜1200℃まで反応管1(基板6)を加熱する。この
温度を30分間保持することで、基板6表面の清浄化、
反応管1内壁の脱ガス化を行う。

【0056】ついで、基板6の温度を900 〜1000℃まで
に下げるとともに、高純度水素ガスの管内への流入を止
め、安定化させる。

【0057】成膜工程においては、まず、N供給ガス
(例えばNH3等)とGa 供給ガス(例えばGa(CH
3)3等)とを反応管1内に導入して、図2に示すように
基板8の上にGaNのバッファ層9を0.02〜0.05μm成
膜する。

【0058】ついで、N供給ガス(例えばNH3等)と
Ga供給ガス(例えばGa(CH3)3等)およびAl供給
ガス(例えばAl(CH3)3等)に加えて、Si供給ガス
(例えばSiH4等)を反応管1内に導入することによ
り、n型AlGaN薄膜10を0.5 〜0.8 μm成膜する。

【0059】さらに、Si供給ガス(例えばSiH4等)
の導入を止め、代わりにMg供給ガス(例えばCp2Mg
(シクロペンタジエニルマグネシウム)等)を、N供給
ガス(例えばNH3等)とGa供給ガス(例えばGa(C
H3)3等)およびAl供給ガス(例えばAl(CH3)3
等)に加えて反応管1内に導入することによって、p型
AlGaN薄膜11を0.05〜0.2μm成膜する。

【0060】このようにして、発光ダイオードの基本的
な構造が生成される。なお、図2において12は電極で
ある。

【0061】図2において、LaSrGaO4単結晶基板
8の上面8a(発光層が成長される面)とその対向面で
ある下面8bは、所定の平面度以上になるように鏡面状
に研磨加工されている。

【0062】このように、基板8の上面8aを鏡面状に
研磨することにより、その上に成長される発光層の格子
欠陥等の結晶欠陥を少なくすることができる。

【0063】さて、上述したようにLaSrGaO4単結晶
基板8を用いてGaN系発光ダイオードの基本構造が生
成された後に、その裏面8bに、A1 蒸着により光反射
膜13が成膜される。ここで、その裏面8bは、鏡面状
に研磨されているので、形成される光反射膜13の平面
度は所定の平面度以上となり、光の反射率が向上するこ
とになる。

【0064】こうして製造された発光ダイオードによれ
ば、GaN系発光層10、11で発生した光(青色)の
うちの一部は、GaN系発光層が形成された面8aから
その対向面8bに向かうこととなるが、LaSrGaO4
基板8は、波長400〜500nm(青色)における透
光性が高いために、当該対向面8bに向かう光を光反射
膜13による反射によって発光層10、11まで有効に
戻して、外部へ有効な光として射出させることができ
る。このため、発光ダイオードの輝度を上げることがで
きる。

【0065】・実施の形態2 図3は、実施の形態1で説明した成膜工程を基本として
形成されたLD(レーザダイオード)の構造を示す図で
ある。

【0066】図3において、LaSrGaO4単結晶基板
8´の上には、GaN系のバッファ層9´が、その上に
は、n−AlGaN層10´が、その上には、i−AlGa
N層13´が、その上には、p−AlGaN層11´が、
形成されている。なお、12´は電極である。

【0067】図3では、LaSrGaO4単結晶基板8´の
ミラー指数(以下すべてミラー指数で記述する)(11
0)の面8´aの上に、発光層が成長され、(001)
面が劈開面とされる、いわゆるファブリペロー共振器構
造を形成しており、レーザ光14´は、対向する劈開面
(001)間で共振されて、外部に射出される。

【0068】このように、LaSrGaO4単結晶基板8
´は、(110)面(あるいは(100)面でもよい)
内に[001]軸を有する面方位であり、(001)面で
劈開性を有している。よって、この(001)面(劈開
面)を、レーザ発振のための共振器の反射面として使用
すれば、その劈開性により共振鏡の形成が容易になる。

【0069】つまり、面8´cが劈開面であるため、基
板8´の面8´cを研磨する工程を経ることなく、斜線
で示す面(およびその対向面)の平面度を高く、かつ両
面の平行度を高くすることができ(レーザ光の反射面の
平面度を高く、かつ両反射面の平行度を高くすることが
でき)、簡易にレーザ発振のための共振鏡を形成するこ
とができる。

【0070】・実施の形態3 図4は、実施の形態1で説明した成膜工程を基本として
形成されたDHLD(ダブルヘテロレーザダイオード)
の構成を示している。

【0071】このダブルへテロレーザダイオードの生成
の概略は以下の通りである。

【0072】すなわち、図1の薄膜成長装置を用いて、
LaSrGaO4単結晶基板8´´上にGaNバッファ層9
´´を0.02〜0.05μm成膜する。

【0073】ついで、Bドープn型GaN層15´´を
3μm成膜し、その上にBドープn型AlGaNクラッド
層16´´を0.2 〜0.3 μm成膜し、その上にBドープ
n型InGaN活性層17´´を0.02μm成膜し、その上
にMgドープp型AlGaN層18´´を0.2 μm成膜
し、その上にMgドープp型GaN層19´´を0.5 μm
成膜する。

【0074】ついで、最上層のMgドープp型GaN層1
9´´上に所望の形状のマスクを形成し、図4に斜視図
として示すようにn型GaN層15´´が露出するまで
エッチングする。

【0075】エッチング終了後、マスクを剥離し、700
℃で10分間アニーリングを行い、Mgドープp型AlG
aN層18´´およびMgドープp型GaN層19´´を
低抵抗化させる。なお、12´´は電極である。

【0076】このようにしてダブルへテロレーザダイオ
ードが生成される。

【0077】図4では、LaSrGaO4単結晶基板8´´
の(100)面の上に、発光層が成長され、(001)
面が劈開面とされる、いわゆるファブリペロー共振器構
造を形成しており、レーザ光14´´は、対向する劈開
面(001)間で共振されて、外部に射出される。

【0078】このように、LaSrGaO4単結晶基板8
´´は、実施の形態2と同様にその(001)面(劈開
面)を利用することにより、レーザ発振のための共振鏡
の形成が容易になり、簡易にレーザ素子(ダブルへテロ
レーザダイオード)を製造することができる。

【0079】さて、図4では、発光層の上に、さらに発
光層で発生する熱を吸収するためのヒートシンク20´
´が接合されている。

【0080】LaSrGaO4基板は熱伝導率が低く、仮
に発光層とヒートシンクとの間に熱伝導率の低いLaS
rGaO4を挟んだ場合には、放熱性能は低下してしまう
が、図4に示す構造をとることにより、発光層の熱をヒ
ートシンク20´´に直接に放熱、吸収させることがで
き、放熱性能が飛躍的に向上し、半導体レーザ装置とし
ての耐久性が飛躍的に向上することになる。

【0081】・実施の形態4 図5は、上記実施の形態1と同様な成膜工程によって形
成された面発光LD(レーザダイオード)の構造を示し
ている。

【0082】すなわち、LaSrGaO4単結晶基板8´´
´上にGaN系のバッファ層9´´´が、その上には、
n−AlGaN層10´´´が、その上には、i−AlGa
N層11´´´が、その上には、p−AlGaN層13´
´´が、形成されている。なお、12´´´は電極であ
る。

【0083】ここで、LaSrGaO4基板8´´´は、
その上面8´´´a、下面8´´´bが所定の平面度以
上になるように鏡面状に研磨されたものを使用してい
る。このため、LaSrGaO4基板8´´´の上面8´
´´aと発光層の上面である面13´´´aをレーザ発
振のための共振鏡とすることができ、LaSrGaO4基
板8´´´の下面8´´´bからレーザ光14´´´が
外部に面発光により射出されることになる。

【0084】とりわけ、LaSrGaO4基板8´´´
は、波長400〜500nm(青色)における透光性が
良好であり、LaSrGaO4基板中を光が通って面発光
した場合でも、有効な光(青色)を得ることが可能とな
る。

【0085】なお、面発光させるためには、LaSrGa
O4単結晶基板8´´´の各面のうち少なくともGaN系
発光層が形成される面8´´´aを鏡面状に研磨すれば
よい。

【0086】また、GaN系発光層が形成される面8´
´´aを劈開面(001)とすることで共振鏡を形成し
てもよい。

【0087】さて、図5では、図4と同様に発光層の上
に、さらに発光層で発生する熱を吸収するためのヒート
シンク20´´´が接合されている。このように発光層
の熱をヒートシンク20´´´に直接に放熱させ、吸収
させる構造とすることで、放熱性能が飛躍的に向上し、
半導体レーザ装置としての耐久性が飛躍的に向上するこ
とになる。

【0088】なお、上述した実施の形態では、主として
可視光を射出する発光素子あるいは半導体レーザ素子を
想定して説明したが、もちろん発光層をAlGaN層でな
く、GaN層とすることで紫外域の非可視光を射出する
素子に、本発明を適用してもよい。

【0089】また、成膜工程の手段としては、上記実施
の形態で想定したCVD法に限らず、スパッタ法、レー
ザアプレーション法、MBE法でもよい。

【0090】また、n型にするためのドーパントは、S
iに限らず、Ge等のn型ドーパントでもよい。

【0091】また、p型にするためのドーパントは、M
gに限らず、Zn等のp型ドーパントでもよい。

【0092】図7に示す表2は、基板をLaSrGaO4
とした場合のLEDおよびDHLDの波長450mm におけ
る輝度を、他の基板を使用した場合と比較して示したも
のである。

【0093】この表2に示されるように、基板としてL
aSrGaO4 単結晶基板を用いた場合に、最も高い輝度
が得られるのがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図1】図1は、実施の形態において、発光素子あるい
は半導体レーザ素子を製造するために用いられる薄膜成
長装置の構成を示す図である。

【図2】図2は、実施の形態で製造されるLED(発光
ダイオード)の構造を示す断面図である。

【図3】図3は、実施の形態で製造されるLD(レーザ
ダイオード)の構造を示す斜視図である。

【図4】図4は、実施の形態で製造されるDHLD(ダ
ブルへテロレーザダイオード)の構造を示す斜視図であ
る。

【図5】図5は、実施の形態で製造される面発光LD
(レーザダイオード)の構造を示す斜視図である。

【図6】図6は、各種基板の物性を示す表である。

【図7】図7は、各種基板をLED(発光ダイオー
ド)、DHLD(ダブルへテロレーザダイオード)に使
用した場合の性能を示す表である。

【符号の説明】

8 LaSrGaO4単結晶基板 10、11 GaN層(発光層)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C30B 25/18 H01S 3/04 S

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶基板上に、GaN系を材料と
    する発光層が形成された発光素子において、 前記基板として、LaSrGaO4単結晶を用いたことを
    特徴とする発光素子。
  2. 【請求項2】 前記LaSrGaO4単結晶基板の各面
    のうち、前記GaN系材料の発光層が形成される面の平
    面度が所定値以上になるように研磨し、この研磨された
    面に前記GaN系材料の発光層を形成することにより前
    記発光素子を製造するようにした請求項1記載の発光素
    子。
  3. 【請求項3】 前記LaSrGaO4単結晶基板の各面
    のうち、前記GaN系材料の発光層が形成される面に対
    向する面に光を反射する膜を形成した請求項1または2
    記載の発光素子。
  4. 【請求項4】 前記LaSrGaO4単結晶基板の各面
    のうち、前記光反射膜が形成される面の平面度が所定値
    以上になるように研磨し、この研磨された面に前記光反
    射膜を形成することにより前記発光素子を製造するよう
    にした請求項3記載の発光素子。
  5. 【請求項5】 単結晶基板上に、GaN系を材料とす
    る発光層が形成された半導体レーザ素子において、 前記基板として、LaSrGaO4単結晶を用いたことを
    特徴とする半導体レーザ素子。
  6. 【請求項6】 前記LaSrGaO4単結晶基板は、ミ
    ラー指数(100)面あるいはミラー指数(110)面
    内に、ミラー指数[001]軸を有する面方位であり、ミ
    ラー指数(001)面で劈開して、この劈開面をレーザ
    の共振器の反射面としたことを特徴とする請求項5記載
    の半導体レーザ素子。
  7. 【請求項7】 前記半導体レーザ素子は、面発光レー
    ザ素子である請求項5記載の半導体レーザ素子。
  8. 【請求項8】 単結晶基板上に、GaN系を材料とす
    る発光層が形成された発光素子に対して、前記発光層で
    発生した熱を吸収するためのヒートシンクを接合して成
    る発光装置において、 前記基板として、LaSrGaO4単結晶を用い、 当該LaSrGaO4単結晶基板上に、前記GaN系材料の
    発光層を形成し、当該前記GaN系材料の発光層の上
    に、さらに前記ヒートシンクを接合したことを特徴とす
    る発光装置。
  9. 【請求項9】 単結晶基板上に、GaN系を材料とす
    る発光層が形成された半導体レーザ素子に対して、前記
    発光層で発生した熱を吸収するためのヒートシンクを接
    合して成る半導体レーザ装置において、 前記基板として、LaSrGaO4単結晶を用い、 当該LaSrGaO4単結晶基板上に、前記GaN系材料の
    発光層を形成し、当該前記GaN系材料の発光層の上
    に、さらに前記ヒートシンクを接合したことを特徴とす
    る半導体レーザ装置。
  10. 【請求項10】 前記半導体レーザ装置は、面発光レ
    ーザ装置である請求項9記載の半導体レーザ発光装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006507654A (ja) * 2001-10-22 2006-03-02 オリオール, インク. 反射層を有するダイオードの製造方法
US7939849B2 (en) 2001-07-17 2011-05-10 Lg Electronics Inc. Diode having high brightness and method thereof
US9000468B2 (en) 2001-10-26 2015-04-07 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having vertical structure

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10147841B2 (en) 2001-07-17 2018-12-04 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having high brightness and method thereof
US7939849B2 (en) 2001-07-17 2011-05-10 Lg Electronics Inc. Diode having high brightness and method thereof
JP2006507654A (ja) * 2001-10-22 2006-03-02 オリオール, インク. 反射層を有するダイオードの製造方法
US7682854B2 (en) 2001-10-22 2010-03-23 Lg Electronics Inc. Method of making diode having reflective layer
US9406837B2 (en) 2001-10-22 2016-08-02 Lg Innotek Co., Ltd Method of making diode having reflective layer
US7785908B2 (en) 2001-10-22 2010-08-31 Lg Electronics Inc. Method of making diode having reflective layer
US9000468B2 (en) 2001-10-26 2015-04-07 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having vertical structure
US9620677B2 (en) 2001-10-26 2017-04-11 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having vertical structure
US10032959B2 (en) 2001-10-26 2018-07-24 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having vertical structure
US10326055B2 (en) 2001-10-26 2019-06-18 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having vertical structure

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