JPWO2019017044A1 - 発光素子及び発光素子アレイ - Google Patents

Abstract

発光素子は、第１化合物半導体層２１、活性層２３並びに第２化合物半導体層２２が積層された積層構造体２０、第１化合物半導体層２１の第１面側に配設された第１光反射層４１、第２化合物半導体層２２の第２面側に配設された第２光反射層４２、並びに、光収束・発散変更手段５０を備えており、第１光反射層４１は凹面鏡部４３上に形成されており、第２光反射層４２は平坦な形状を有しており、活性層２３において生成した光が外部に出射されるとき、光収束・発散変更手段５０に入射する前の光の収束・発散状態と、光収束・発散変更手段５０を通過した後の光の収束・発散状態とは異なる。

Description

本開示は、発光素子及び発光素子アレイに関する。

面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）から成る発光素子においては、一般に、２つの光反射層（Distributed Bragg Reflector 層、ＤＢＲ層）の間でレーザ光を共振させることによってレーザ発振が生じる。そして、ｎ型化合物半導体層、化合物半導体から成る活性層（発光層）及びｐ型化合物半導体層が積層された積層構造体を有する面発光レーザ素子においては、一般に、ｐ型化合物半導体層上に透明導電性材料から成る第２電極を形成し、第２電極の上に絶縁材料の積層構造から成る第２光反射層を形成する。また、ｎ型化合物半導体層上に（導電性の基板上にｎ型化合物半導体層が形成されている場合には基板の露出面上に）、第１電極及び絶縁材料の積層構造から成る第１光反射層を形成する。尚、便宜上、２つの光反射層によって形成される共振器の中心を通る軸線をＺ軸とし、Ｚ軸と直交する仮想平面をＸＹ平面と呼ぶ。

ところで、積層構造体をＧａＡｓ系化合物半導体から構成する場合、共振器長Ｌ_ORは１μｍ程度である。一方、積層構造体をＧａＮ系化合物半導体から構成する場合、共振器長Ｌ_ORは、通常、面発光レーザ素子から出射されるレーザ光の波長の数倍と長い。即ち、共振器長Ｌ_ORは１μｍよりもかなり長い。

特開２００６−１１４７５３号公報 特開２０００−０２２２７７号公報

そして、このように共振器長Ｌ_ORが長くなると、従来の１μｍ程度の共振器長Ｌ_ORを採用しているＧａＡｓ系面発光レーザ素子と異なり、回折損失が増加するためにレーザ発振が難しくなる。つまり、面発光レーザ素子として機能するのではなく、ＬＥＤとして機能することになってしまう虞がある。ここで、「回折損失」とは、一般に、光は回折効果に起因して広がろうとするため、共振器を往復するレーザ光は、次第に、共振器外へと散逸してしまう現象を指す。また、積層構造体をＧａＮ系化合物半導体から構成する場合、熱飽和の問題が挙げられる。ここで、「熱飽和」とは、面発光レーザ素子の駆動時、自己発熱によって光出力が飽和する現象である。光反射層に用いられる材料（例えば、ＳｉＯ₂やＴａ₂Ｏ₅といった材料）は、ＧａＮ系化合物半導体よりも熱伝導率の値が低い。よって、ＧａＮ系化合物半導体層の厚さを厚くすることは、熱飽和を抑制することに繋がる。しかしながら、ＧａＮ系化合物半導体層の厚さを厚くすると、共振器長Ｌ_ORの長さが長くなるので、上記の問題が生じる。光反射層に凹面鏡としての機能を付与する技術が、例えば、特開２００６−１１４７５３号公報や特開２０００−０２２２７７号公報から周知である。しかしながら、これらの特許公開公報には、共振器長Ｌ_ORが長くなることに起因した回折損失の増加といった問題、熱飽和の問題といった本開示の発光素子が解決しようとする課題に関して、何ら言及されていない。

従って、本開示の目的は、共振器長Ｌ_ORが長くなることに起因した回折損失の増加といった問題、熱飽和の問題を解決し得る構成、構造を有する発光素子、及び、係る発光素子を備えた発光素子アレイを提供することにある。

上記の目的を達成するための本開示の発光素子は、
第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第１化合物半導体層、
第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
が積層された積層構造体、
第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、
第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、並びに、
光収束・発散変更手段、
を備えており、
第１光反射層は、凹面鏡部上に形成されており、
第２光反射層は、平坦な形状を有しており、
活性層において生成した光が外部に出射されるとき、光収束・発散変更手段に入射する前の光の収束・発散状態と、光収束・発散変更手段を通過した後の光の収束・発散状態とは異なる。

上記の目的を達成するための本開示の発光素子アレイは、複数の発光素子が並置されて成る発光素子アレイであって、各発光素子は、本開示の発光素子から成る。

本開示の発光素子、あるいは、本開示の発光素子アレイを構成する発光素子においては、第１光反射層が凹面鏡部上に形成されているので、活性層を起点に回折して広がり、そして、第１光反射層に入射した光が活性層に向かって確実に反射され、活性層に集光することができる。従って、回折損失が増加することを回避することができ、確実にレーザ発振を行うことができるし、長い共振器を有することから熱飽和の問題を回避することが可能となる。しかも、光収束・発散変更手段を備えているので、活性層において生成した光が外部に出射されるときの出射状態を、正確に、所望の状態に制御することができる。尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また、付加的な効果があってもよい。

図１は、実施例１の発光素子の模式的な一部端面図である。 図２は、図１から光収束・発散変更手段を除いた実施例１の発光素子の模式的な一部端面図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための積層構造体等の模式的な一部端面図である。 図４は、図３Ｂに引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための積層構造体等の模式的な一部端面図である。 図５は、図４に引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための積層構造体等の模式的な一部端面図である。 図６は、図５に引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための積層構造体等の模式的な一部端面図である。 図７は、図６に引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための積層構造体等の模式的な一部端面図である。 図８は、図７に引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための積層構造体等の模式的な一部端面図である。 図９は、実施例２の発光素子の模式的な一部端面図である。 図１０は、実施例３の発光素子の模式的な一部端面図である。 図１１は、実施例３の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、実施例４の発光素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。 図１３は、実施例５の発光素子の模式的な一部端面図である。 図１４は、実施例６の発光素子の模式的な一部端面図である。 図１５は、実施例６の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図１６は、実施例６の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図１７は、実施例６の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図１８は、実施例６の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図１９は、実施例６の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図２０は、実施例６の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図２１は、実施例６の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図２２は、実施例６の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図２３は、実施例７の発光素子の模式的な一部端面図である。 図２４は、実施例７の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図２５は、実施例８の発光素子の模式的な一部断面図と、縦モードＡと縦モードＢの２つの縦モードを重ね合わせた図である。 図２６は、実施例１の発光素子において、同一の曲率半径を有する２つの凹面鏡部で挟まれたファブリペロー型共振器を想定したときの概念図である。 図２７は、ω₀の値と共振器長Ｌ_ORの値と凹面鏡部の曲率半径Ｒ_DBRの値の関係を示すグラフである。 図２８は、ω₀の値と共振器長Ｌ_ORの値と凹面鏡部の曲率半径Ｒ_DBRの値の関係を示すグラフである。 図２９Ａ及び図２９Ｂは、それぞれ、ω₀の値が「正」であるときのレーザ光の集光状態を模式的に示す図、及び、ω₀の値が「負」であるときのレーザ光の集光状態を模式的に示す図である。 図３０Ａ及び図３０Ｂは、活性層によって決まるゲインスペクトル内に存在する縦モードを模式的に示す概念図である。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の発光素子及び発光素子アレイ、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の第１の態様に係る発光素子及び発光素子アレイ、第３−Ａ構成の発光素子）
３．実施例２（実施例１の変形、第３−Ｂ構成の発光素子）
４．実施例３（実施例１〜実施例２の変形、第４構成の発光素子）
５．実施例４（実施例３の変形）
６．実施例５（本開示の第２の態様に係る発光素子）
７．実施例６（実施例１〜実施例５の変形）
８．実施例７（実施例１〜実施例６の変形、第１構成の発光素子）
９．実施例８（実施例１〜実施例７の変形、第２構成の発光素子）
１０．実施例９（実施例８の変形）
１１．実施例１０（実施例８の変形）
１２．その他

〈本開示の発光素子及び発光素子アレイ、全般に関する説明〉
本開示の発光素子アレイにおいては、発光素子の出射する光の波長が異なっている形態とすることができる。そして、本開示の発光素子アレイにあっては、複数の発光素子が、例えば、１枚の実装基板に実装されている形態とすることができる。尚、発光素子の出射する光の波長を異ならせる発光素子の構成、構造は、周知の構成、構造とすることができる。発光素子の出射する光の色として、青色、緑色、赤色を例示することができる。

本開示の発光素子、あるいは、上記の好ましい形態を含む本開示の発光素子アレイを構成する発光素子（以下、これらの発光素子を総称して『本開示の発光素子等』と呼ぶ場合がある）において、活性層において生成した光が光収束・発散変更手段を通過したとき、光収束・発散変更手段に入射する前よりも、より収束状態となる形態とすることができる。但し、これに限定するものではなく、発光素子に要求される仕様によっては、活性層において生成した光が光収束・発散変更手段を通過したとき、光収束・発散変更手段に入射する前よりも、より発散状態となる形態とすることもできる。活性層において生成した光が光収束・発散変更手段を通過したとき、光収束・発散変更手段に入射する前よりも、より収束状態となる形態にあっては、光収束・発散変更手段を通過した光を、平行光とすることができるし、或る点あるいは領域に収束するような光とすることもできるし、発散するような光とすることもできる。

上記の好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、光収束・発散変更手段は、凸レンズ、又は、フレネルレンズ、又は、ホログラムレンズから成る形態とすることができるし、あるいは又、プラズモニック素子やフォトニック結晶素子、メタマテリアルから構成された素子、サブ波長回折格子から成る形態とすることもできる。

凸レンズやフレネルレンズを構成する材料として、活性層から出射される光に対して透明な材料、例えば、透明絶縁材料層、具体的には、酸化シリコン（ＳｉＯ_X）、窒化シリコン（ＳｉＮ_Y）、酸窒化シリコン（ＳｉＯ_XＮ_Y）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化クロム（ＣｒＯ_x）、酸化バナジウム（ＶＯ_x）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化ニオブ（ＮｂＯ_x）を挙げることができる。凸レンズやフレネルレンズは、これらの透明絶縁材料層の上に凸レンズやフレネルレンズの断面形状と同じ断面形状を有するレジスト材料層を形成し、レジスト材料層及び透明絶縁材料層をエッチバックすることによって形成することができる。透明絶縁材料層の形成は、使用する材料に依存して、各種の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、各種の化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にて行うことができる。あるいは又、感光性樹脂材料の塗布、露光によって形成することもできるし、ナノプリント法に基づき透明樹脂材料をレンズ形状に形成するといった方法を採用することもできる。

更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等にあっては、
第１光反射層を介して光が出射され、
光収束・発散変更手段は、第１光反射層の光出射側に配設されている構成とすることができる。尚、このような構成の本開示の発光素子等を、便宜上、『本開示の第１の態様に係る発光素子』と呼ぶ。このような本開示の第１の態様に係る発光素子にあっては、例えば、光収束・発散変更手段を、第１光反射層の光出射面の上あるいは上方に形成すればよい。

本開示の第１の態様に係る発光素子において、光収束・発散変更手段の光軸（Ｚ軸）における曲率中心（好ましくは、後述する凹面鏡部における半径ｒ’_DBRの有効領域に対応する光収束・発散変更手段の領域における曲率中心）は、第１光反射層の光軸（Ｚ軸）における曲率中心（好ましくは、凹面鏡部における半径ｒ’_DBRの有効領域に対応する第１光反射層の領域における曲率中心）よりも光収束・発散変更手段に近い所に位置する構成とすることができる。

上記の好ましい構成を含む本開示の第１の態様に係る発光素子にあっては、光軸（Ｚ軸）上において、光収束・発散変更手段の光出射面から第１光反射層の光出射面までの距離は、１×１０^-6ｍ乃至１×１０^-3ｍであることが好ましい。

更には、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本開示の第１の態様に係る発光素子において、第１光反射層の平面形状を円形と想定したときの円形の直径は、１×１０^-4ｍ以下、好ましくは、５×１０^-5ｍ乃至１×１０^-4ｍであることが望ましい。

更には、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本開示の第１の態様に係る発光素子において、光軸（Ｚ軸）に沿った光収束・発散変更手段の厚さは、１×１０^-6ｍ乃至１×１０^-3ｍであることが好ましい。

更には、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本開示の第１の態様に係る発光素子において、活性層から第１光反射層までの距離は、１×１０^-5ｍ乃至５×１０^-4ｍであることが好ましい。

あるいは又、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等にあっては、
第２光反射層を介して光が出射され、
光収束・発散変更手段は、第２光反射層の光出射側に配設されている構成とすることができる。尚、このような構成の本開示の発光素子等を、便宜上、『本開示の第２の態様に係る発光素子』と呼ぶ。このような本開示の第２の態様に係る発光素子にあっては、例えば、光収束・発散変更手段を、第２光反射層の光出射面の上あるいは上方に形成すればよい。

以上に説明した好ましい各種の形態、構成を含む本開示の発光素子等において、光軸（Ｚ軸）に沿った第１光反射層から第２光反射層までの距離は１×１０^-5ｍ以上、即ち、共振器長Ｌ_ORは、１×１０^-5ｍ≦Ｌ_OR、好ましくは１×１０^-5ｍ≦Ｌ_OR≦５×１０^-4ｍ、より好ましくは、１×１０^-5ｍ≦Ｌ_OR≦１×１０^-4ｍを満足することが望ましい。

更には、以上に説明した好ましい各種の形態、構成を含む本開示の発光素子等において、積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成る形態とすることができる。

更には、以上に説明した好ましい各種の形態、構成を含む本開示の発光素子等において、発光素子は面発光レーザ素子から成る形態とすることができる。

本明細書において、発光素子を構成する各種要素の説明において「上」あるいは「上方」という用語を屡々用いるが、これらの用語は、活性層から離れる方向に位置する各種要素の部分（領域）を指す場合があり、発光素子における実際の上下関係とは相違する場合がある。即ち、例えば、凹面鏡部の上とは、活性層から離れる方向に位置する凹面鏡部の部分（領域）を指す。

更には、以上に説明した好ましい各種の形態、構成を含む本開示の発光素子等において、第１光反射層には、光透過部、及び、光透過部を取り囲む遮光部（光の出射領域制限部）が設けられている形態とすることができる。尚、後述する電流注入領域の外縁の形状と光透過部の外縁の形状とは相似であることが好ましい。また、凹面鏡部の外縁の形状と光透過部の外縁の形状とは相似であることが好ましい。遮光部を設けることで、光の出射領域のより正確な制御を行うことができる。

遮光部の具体的な位置として、第１光反射層の第１化合物半導体層側を挙げることができるし、あるいは又、第１光反射層の第１化合物半導体層側とは反対側を挙げることができる。より具体的には、以下のとおりである。
（Ａ）凹面鏡部が基板上に形成されている場合であって、遮光部が第１光反射層の第１化合物半導体層側に形成されている場合、遮光部は：
（Ａ−１）第１化合物半導体層側の凹面鏡部の一部の上に形成されている。
（Ａ−２）第１化合物半導体層側の凹面鏡部の一部の上及び基板の第１面の一部の上に形成されている。
（Ａ−３）基板の第１面の一部の上に形成されている。
（Ｂ）凹面鏡部が基板上に形成されている場合であって、遮光部が第１光反射層に形成されている場合、遮光部は、
（Ｂ−１）第１光反射層の一部の上に形成されている。
（Ｂ−２）第１光反射層の一部の上及び基板の第１面の一部の上に形成されている。
（Ｂ−３）基板の第１面の一部の上に形成されている。
（Ｃ）凹面鏡部が第１化合物半導体層に形成されている場合、遮光部は：
（Ｃ−１）第１化合物半導体層における凹面鏡部を構成する部分の一部の上に形成されている。
（Ｃ−２）第１化合物半導体層における凹面鏡部を構成する部分の一部の上、及び、その外方に位置する第１化合物半導体層の一部の上に形成されている。
（Ｃ−３）凹面鏡部の外方に位置する第１化合物半導体層の第１面の一部の上に形成されている。
（Ｄ）凹面鏡部が第１化合物半導体層上に形成されている場合であって、遮光部が第１光反射層に形成されている場合、遮光部は、
（Ｄ−１）第１光反射層の一部の上に形成されている。
（Ｄ−２）第１光反射層の一部の上及び基板の第１面の一部の上に形成されている。
（Ｄ−３）基板の第１面の一部の上に形成されている。

遮光部は、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）といった金属膜や合金膜、これらの金属膜や合金膜の積層体、例えばカーボンナノチューブを含有した樹脂材料から成る樹脂膜から構成することができる。

更には、以上に説明した好ましい各種の形態、構成を含む本開示の発光素子等において、凹面鏡部の形状は、凹面鏡部の中心部からビームウェスト半径ω₀の範囲内において、決定係数０．８以上である球形状又は放物線形状である形態とすることができる。ここで、ビームウェスト半径ω₀は、以下の式（Ａ）で定義される。

ω₀ ²≡（λ₀／π）｛Ｌ_OR（Ｒ_DBR−Ｌ_OR）｝^1/2 （Ａ）
ここで、
λ₀ ：発光素子から主に出射される所望の光の波長（発振波長）
Ｌ_OR ：共振器長
Ｒ_DBR：凹面鏡部の曲率半径

上記の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、積層構造体の積層方向を含む仮想平面で凹面鏡部を切断したときの凹面鏡部の一部の積層構造体に面する界面が描く図形は、上述したとおり、円の一部又は放物線の一部である形態とすることができる。図形は、厳密には円の一部ではない場合もあるし、厳密には放物線の一部ではない場合もある。即ち、概ね円の一部である場合、概ね放物線の一部である場合も、「図形は、円の一部又は放物線の一部である」ことに包含される。このような円の一部又は放物線の一部である凹面鏡部の部分（領域）を、『凹面鏡部における有効領域』と呼ぶ場合がある。尚、凹面鏡部の一部の積層構造体に面する界面が描く図形は、界面の形状を計測器で計測し、得られたデータを最小自乗法に基づき解析することで求めることができる。

〈第１構成の発光素子〉
上記の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、
第２化合物半導体層には、電流注入領域、及び、電流注入領域を取り囲む電流非注入領域（電流狭窄領域）が設けられており、
電流注入領域の面積重心点から、電流注入領域と電流非注入領域の境界までの最短距離Ｄ_CIは、以下の式（Ｂ）を満足することが好ましい。ここで、このような構成の発光素子を、便宜上、『第１構成の発光素子』と呼ぶ。尚、以下の式の導出は、例えば，H. Kogelnik and T. Li, "Laser Beams and Resonators", Applied Optics/Vol. 5, No. 10/ October 1966 を参照のこと。

Ｄ_CI≧ω₀／２ （Ｂ）

ここで、本開示の発光素子等にあっては、第１光反射層は凹面鏡部上に形成されているが、第２光反射層の平板な鏡に対する対象性を考えれば、共振器は、同一の曲率半径を有する２つの凹面鏡部で挟まれたファブリペロー型共振器へと拡張することができる（図２６の模式図を参照）。このとき、仮想的なファブリペロー型共振器の共振器長は、共振器長Ｌ_ORの２倍となる。ω₀の値と共振器長Ｌ_ORの値と凹面鏡部との界面の曲率半径Ｒ_DBRの値の関係を示すグラフを、図２７及び図２８に示す。尚、ω₀の値が「正」であるとは、レーザ光が模式的に図２９Ａの状態にあることを示し、ω₀の値が「負」であるとは、レーザ光が模式的に図２９Ｂの状態にあることを示す。レーザ光の状態は、図２９Ａに示す状態であってもよいし、図２９Ｂに示す状態であってもよい。但し、２つの凹面鏡部を有する仮想的なファブリペロー型共振器は、曲率半径Ｒ_DBRが共振器長Ｌ_ORよりも小さくなると、図２９Ｂに示す状態となり、閉じ込めが過剰になり回折損失を生じる。それ故、曲率半径Ｒ_DBRが共振器長Ｌ_ORよりも大きい、図２９Ａに示す状態であることが好ましい。尚、活性層を、２つの光反射層のうち、平坦な光反射層、具体的には、第２光反射層に近づけて配置すると、光場は活性層においてより集光される。即ち、活性層における光場閉じ込めを強め、レーザ発振を容易ならしめる。活性層の位置、即ち、第２化合物半導体層に面する第２光反射層の面から活性層までの距離として、限定するものではないが、λ₀／２乃至１０λ₀を例示することができる。

ところで、第１光反射層によって反射される光が集光される領域が、電流注入によって活性層が利得を持つ領域に対応する電流注入領域に含まれない場合、キャリアから光の誘導放出が阻害され、ひいては、レーザ発振が阻害される虞がある。上式（Ａ）及び（Ｂ）を満足することで、第１光反射層によって反射される光が集光される領域が電流注入領域に含まれることを保証することができ、レーザ発振を確実に達成することができる。

第１構成の発光素子において、凹面鏡部における有効領域の半径ｒ’_DBRは、ω₀≦ｒ’_DBR≦２０・ω₀、好ましくは、ω₀≦ｒ’_DBR≦１０・ω₀を満足する構成とすることができる。あるいは又、ｒ’_DBRの値として、ｒ’_DBR≦１×１０^-4ｍ、好ましくは、ｒ’_DBR≦５×１０^-5ｍを例示することができる。また、凹面鏡部の高さｈ_DBRとして、ｈ_DBR≦５×１０^-5ｍを例示することができる。更には、このような好ましい構成を含む第１構成の発光素子において、Ｄ_CI≧ω₀を満足する構成とすることができる。

本開示の発光素子等において、凹面鏡部の形状は、凹面鏡部の中心部からビームウェスト半径ω₀の範囲（領域）内において、決定係数０．８以上である球形状又は放物線形状であることが好ましいが、例えば、ビームウェスト半径ω₀の１．２倍の範囲（領域）内において、あるいは又、ビームウェスト半径ω₀の２倍の範囲（領域）内において、決定係数０．８以上、好ましくは０．９以上、より好ましくは０．９９以上である球形状又は放物線形状であることが望ましい。決定係数ＣＤとは、独立変数（説明変数）が従属変数（被説明変数）のどれくらいを説明できるかを表す値であり、以下の式（Ｃ）で定義される。具体的には、凹面鏡部の実測座標をｙ_i 、それに対して期待する理想的な凹面鏡部の座標をｆ_iとするとき、残差の二乗和を、実測座標の平均（ｙ_ave）からの差の二乗和で除したものを１から引いた値であり、１に近い程、相対的な残差が少ないことを表す。尚、凹面鏡部の一部が描く図形（実測座標）は、凹面鏡部の形状（具体的には、凹面鏡部と第１光反射層の界面の形状）を計測器で計測して得ることができる。

ＣＤ²＝１−［Σ_i（ｙ_i−ｆ_i）²］／［Σ_i（ｙ_i−ｙ_ave）²］ （Ｃ）

本開示の発光素子等にあっては、第２化合物半導体層に電流狭窄領域（電流非注入領域）を形成することが好ましい。具体的には、電流狭窄領域（電流非注入領域）は、イオン注入法に基づき形成することができる。この場合、イオン種として、ボロン、プロトン、リン、ヒ素、炭素、窒素、フッ素、酸素、ゲルマニウム及びシリコンから成る群から選択された少なくとも１種類のイオン（即ち、１種類のイオン又は２種類以上のイオン）を挙げることができる。あるいは又、電流狭窄領域（電流非注入領域）は、第２化合物半導体層にアッシング処理に基づき形成することができるし、第２化合物半導体層に反応性エッチング（ＲＩＥ）処理に基づき形成することができるし、プラズマ照射に基づき形成することができ、これらの処理にあっては、電流狭窄領域（電流非注入領域）はプラズマ粒子に晒されるので、第２化合物半導体層の導電性に劣化が生じ、電流狭窄領域は高抵抗状態となる。即ち、電流狭窄領域は、第２化合物半導体層の第２面のプラズマ粒子への暴露によって形成される。プラズマ粒子として、具体的には、アルゴン、酸素、窒素等を挙げることができる。あるいは又、電流狭窄領域（電流非注入領域）は、第２化合物半導体層上に形成された絶縁膜をエッチングすることで形成することができる。絶縁膜を構成する材料として、ＳｉＯ_X、ＳｉＮ_X、ＡｌＯ_X、ＺｒＯ_X、ＨｆＯ_Xを例示することができる。あるいは又、電流狭窄領域を得るためには、第２化合物半導体層等をＲＩＥ法等によりエッチングしてメサ構造を形成してもよいし、あるいは又、積層された第２化合物半導体層の一部の層を横方向から部分的に酸化して電流狭窄領域を形成してもよい。あるいは、これらを、適宜、組み合わせてもよい。

〈第２構成の発光素子〉
更には、以上に説明した好ましい形態、構成（第１構成の発光素子を含む）を含む本開示の発光素子等において、第２電極を含む積層構造体には、活性層が占める仮想平面と平行に、少なくとも２層の光吸収材料層が形成されている構成とすることができる。ここで、このような構成の発光素子を、便宜上、『第２構成の発光素子』と呼ぶ。そして、第２構成の発光素子にあっては、少なくとも４層の光吸収材料層が形成されていることが好ましい。

上記の好ましい構成を含む第２構成の発光素子において、発振波長（発光素子から主に出射される光の波長であり、所望の発振波長である）をλ₀、２層の光吸収材料層、及び、光吸収材料層と光吸収材料層との間に位置する積層構造体の部分の全体の等価屈折率をｎ_eq、光吸収材料層と光吸収材料層との間の距離をＬ_Absとしたとき、
０．９×｛（ｍ・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛（ｍ・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝
を満足することが好ましい。ここで、ｍは、１、又は、１を含む２以上の任意の整数である。等価屈折率ｎ_eqとは、２層の光吸収材料層、及び、光吸収材料層と光吸収材料層との間に位置する積層構造体の部分を構成する各層のそれぞれの厚さをｔ_i、それぞれの屈折率をｎ_iとしたとき、
ｎ_eq＝Σ（ｔ_i×ｎ_i）／Σ（ｔ_i）
で表される。但し、ｉ＝１，２，３・・・，Ｉであり、「Ｉ」は、２層の光吸収材料層、及び、光吸収材料層と光吸収材料層との間に位置する積層構造体の部分を構成する層の総数であり、「Σ」はｉ＝１からｉ＝Ｉまでの総和を取ることを意味する。等価屈折率ｎ_eqは、発光素子断面の電子顕微鏡観察等から構成材料を観察し、それぞれの構成材料に対して既知の屈折率及び観察により得た厚さを基に算出すればよい。ｍが１の場合、隣接する光吸収材料層の間の距離は、全ての複数の光吸収材料層において、
０．９×｛λ₀／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛λ₀／（２・ｎ_eq）｝
を満足する。また、ｍが１を含む２以上の任意の整数であるとき、一例として、ｍ＝１，２とすれば、一部の光吸収材料層において、隣接する光吸収材料層の間の距離は、
０．９×｛λ₀／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛λ₀／（２・ｎ_eq）｝
を満足し、残りの光吸収材料層において、隣接する光吸収材料層の間の距離は、
０．９×｛（２・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛（２・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝
を満足する。広くは、一部の光吸収材料層において、隣接する光吸収材料層の間の距離は、
０．９×｛λ₀／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛λ₀／（２・ｎ_eq）｝
を満足し、残りの種々の光吸収材料層において、隣接する光吸収材料層の間の距離は、
０．９×｛（ｍ’・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛（ｍ’・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝
を満足する。ここで、ｍ’は、２以上の任意の整数である。また、隣接する光吸収材料層の間の距離とは、隣接する光吸収材料層の重心と重心との間の距離である。即ち、実際には、活性層の厚さ方向に沿った仮想平面で切断したときの、各光吸収材料層の中心と中心との間の距離である。

更には、上記の各種の好ましい構成を含む第２構成の発光素子において、光吸収材料層の厚さは、λ₀／（４・ｎ_eq）以下であることが好ましい。光吸収材料層の厚さの下限値として１ｎｍを例示することができる。

更には、上記の各種の好ましい構成を含む第２構成の発光素子にあっては、積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最低振幅部分に光吸収材料層が位置する構成とすることができる。

更には、上記の各種の好ましい構成を含む第２構成の発光素子において、積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最大振幅部分に活性層が位置する構成とすることができる。

更には、上記の各種の好ましい構成を含む第２構成の発光素子において、光吸収材料層は、積層構造体を構成する化合物半導体の光吸収係数の２倍以上の光吸収係数を有する構成とすることができる。ここで、光吸収材料層の光吸収係数や積層構造体を構成する化合物半導体の光吸収係数は、発光素子断面の電子顕微鏡観察等から構成材料を観察し、それぞれの構成材料に対して観察された既知の評価結果より類推することで求めることができる。

更には、上記の各種の好ましい構成を含む第２構成の発光素子において、光吸収材料層は、積層構造体を構成する化合物半導体よりもバンドギャップの狭い化合物半導体材料、不純物をドープした化合物半導体材料、透明導電性材料、及び、光吸収特性を有する光反射層構成材料から成る群から選択された少なくとも１種類の材料から構成されている構成とすることができる。ここで、積層構造体を構成する化合物半導体よりもバンドギャップの狭い化合物半導体材料として、例えば、積層構造体を構成する化合物半導体をＧａＮとする場合、ＩｎＧａＮを挙げることができるし、不純物をドープした化合物半導体材料として、Ｓｉをドープしたｎ−ＧａＮ、Ｂをドープしたｎ−ＧａＮを挙げることができるし、透明導電性材料として、後述する電極を構成する透明導電性材料を挙げることができるし、光吸収特性を有する光反射層構成材料として、後述する光反射層を構成する材料（例えば、ＳｉＯ_X、ＳｉＮ_X、ＴａＯ_X等）を挙げることができる。光吸収材料層の全てがこれらの材料の内の１種類の材料から構成されていてもよい。あるいは又、光吸収材料層のそれぞれがこれらの材料の内から選択された種々の材料から構成されていてもよいが、１層の光吸収材料層は１種類の材料から構成されていることが、光吸収材料層の形成の簡素化といった観点から好ましい。光吸収材料層は、第１化合物半導体層内に形成されていてもよいし、第２化合物半導体層内に形成されていてもよいし、第１光反射層内に形成されていてもよいし、第２光反射層内に形成されていてもよいし、これらの任意の組み合わせとすることもできる。あるいは又、光吸収材料層を、後述する透明導電性材料から成る電極と兼用することもできる。

〈第３構成の発光素子〉
更には、以上に説明した好ましい形態、構成（第１構成の発光素子〜第２構成の発光素子を含む）を含む本開示の発光素子等において、第１化合物半導体層の第１面と第１光反射層との間には化合物半導体基板が配されている構成とすることができる。ここで、このような構成の発光素子を、便宜上、『第３構成の発光素子』と呼ぶ。この場合、化合物半導体基板はＧａＮ基板から成る構成とすることができる。尚、化合物半導体基板の厚さとして、５×１０^-5ｍ乃至１×１０^-4ｍを例示することができるが、このような値に限定するものではない。そして、このような構成を含む第３構成の発光素子において、第１光反射層は、化合物半導体基板の突出部から成る凹面鏡部の一部の表面に形成された多層光反射膜から構成されている構成とすることができる。ここで、このような構成の発光素子を、便宜上、『第３−Ａ構成の発光素子』と呼ぶ。あるいは又、第１光反射層は、化合物半導体基板上に形成された凹面鏡部の一部の表面に形成された多層光反射膜から構成されている構成とすることができる。ここで、このような構成の発光素子を、便宜上、『第３−Ｂ構成の発光素子』と呼ぶ。第３−Ａ構成の発光素子における凹面鏡部を構成する材料は、例えば、ＧａＮ基板である。ＧａＮ基板として、極性基板、反極性基板、無極性基板のいずれを用いてもよい。一方、第３−Ｂ構成の発光素子における凹面鏡部を構成する材料として、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂等の透明な誘電体材料、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂を例示することができる。

〈第４構成の発光素子〉
あるいは又、以上に説明した好ましい形態、構成（第１構成の発光素子〜第２構成の発光素子を含む）を含む本開示の発光素子等において、第１化合物半導体層の第１面に第１光反射層が形成されている構成とすることができる。ここで、このような構成の発光素子を、便宜上、『第４構成の発光素子』と呼ぶ。

更には、以上に説明した好ましい形態、構成（第１構成の発光素子〜第４構成の発光素子を含む）を含む本開示の発光素子等において、積層構造体の熱伝導率の値は、第１光反射層の熱伝導率の値よりも高い構成とすることができる。第１光反射層を構成する誘電体材料の熱伝導率の値は、一般に、１０ワット／（ｍ・Ｋ）程度あるいはそれ以下である。一方、積層構造体を構成するＧａＮ系化合物半導体の熱伝導率の値は、５０ワット／（ｍ・Ｋ）程度乃至１００ワット／（ｍ・Ｋ）程度である。

更には、以上に説明した好ましい形態、構成（第１構成の発光素子〜第４構成の発光素子を含む）を含む本開示の発光素子等において、発光素子の凹面鏡部（具体的には、凹面鏡部における半径ｒ’_DBRの有効領域）の曲率半径をＲ_DBRとしたとき、Ｒ_DBR≦１×１０^-3ｍ、好ましくは、１×１０^-5ｍ≦Ｒ_DBR≦１×１０^-3ｍ、より好ましくは、１×１０^-5ｍ≦Ｒ_DBR≦１×１０^-4ｍを満足する構成とすることができる。

更には、以上に説明した好ましい形態、構成（第１構成の発光素子〜第４構成の発光素子を含む）を含む本開示の発光素子等において、第１光反射層の周囲には凸形状部が形成されており、第１光反射層は凸形状部から突出していない構成とすることができ、これによって、第１光反射層を保護することができる。即ち、第１光反射層は凸形状部よりも引っ込んだ状態で設けられるが故に、例えば、何らかの物体が凸形状部と接触しても、この物体が第１光反射層と接触することが無く、第１光反射層を確実に保護することができる。

また、以上に説明した好ましい形態、構成（第１構成の発光素子〜第４構成の発光素子を含む）を含む本開示の発光素子等において、活性層と第１光反射層との間に位置する各種の化合物半導体層（化合物半導体基板を含む）を構成する材料にあっては、１０％以上の屈折率の変調が無いこと（積層構造体の平均屈折率を基準として、１０％以上の屈折率差が無いこと）が好ましく、これによって、共振器内の光場の乱れ発生を抑制することができる。

以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等によって、前述したとおり、第１光反射層を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）を構成することができるし、あるいは又、第２光反射層を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子を構成することもできる。尚、場合によっては、後述する発光素子製造用基板を除去してもよい。

本開示の発光素子等において、積層構造体は、具体的には、ＡｌＩｎＧａＮ系化合物半導体から成る構成とすることができる。ここで、ＡｌＩｎＧａＮ系化合物半導体として、より具体的には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮを挙げることができる。更には、これらの化合物半導体に、所望に応じて、ホウ素（Ｂ）原子やタリウム（Ｔｌ）原子、ヒ素（Ａｓ）原子、リン（Ｐ）原子、アンチモン（Ｓｂ）原子が含まれていてもよい。活性層は、量子井戸構造を有することが望ましい。具体的には、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）を有していてもよいし、多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有していてもよい。量子井戸構造を有する活性層は、井戸層及び障壁層が、少なくとも１層、積層された構造を有するが、（井戸層を構成する化合物半導体，障壁層を構成する化合物半導体）の組合せとして、（Ｉｎ_yＧａ_(1-y)Ｎ，ＧａＮ）、（Ｉｎ_yＧａ_(1-y)Ｎ，Ｉｎ_zＧａ_(1-z)Ｎ）［但し、ｙ＞ｚ］、（Ｉｎ_yＧａ_(1-y)Ｎ，ＡｌＧａＮ）を例示することができる。第１化合物半導体層を第１導電型（例えば、ｎ型）の化合物半導体から構成し、第２化合物半導体層を第１導電型とは異なる第２導電型（例えば、ｐ型）の化合物半導体から構成することができる。第１化合物半導体層、第２化合物半導体層は、第１クラッド層、第２クラッド層とも呼ばれる。第１化合物半導体層、第２化合物半導体層は、単一構造の層であってもよいし、多層構造の層であってもよいし、超格子構造の層であってもよい。更には、組成傾斜層、濃度傾斜層を備えた層とすることもできる。

積層構造体は、発光素子製造用基板の第２面上に形成され、あるいは又、化合物半導体基板の第２面上に形成される。発光素子製造用基板として、ＧａＮ基板、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＳ基板、ＺｎＯ基板、ＡｌＮ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ₂基板、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄基板、ＩｎＰ基板、Ｓｉ基板、これらの基板の表面（主面）に下地層やバッファ層が形成されたものを挙げることができるが、ＧａＮ基板の使用が欠陥密度の少ないことから好ましい。また、化合物半導体基板として、ＧａＮ基板を挙げることができる。ＧａＮ基板は成長面によって、極性／無極性／半極性と特性が変わることが知られているが、ＧａＮ基板のいずれの主面（第２面）も化合物半導体層の形成に使用することができる。また、ＧａＮ基板の主面に関して、結晶構造（例えば、立方晶型や六方晶型等）によっては、所謂Ａ面、Ｂ面、Ｃ面、Ｒ面、Ｍ面、Ｎ面、Ｓ面等の名称で呼ばれる結晶方位面、あるいは、これらを特定方向にオフさせた面等を用いることもできる。発光素子を構成する各種の化合物半導体層の形成方法として、例えば、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法，Metal Organic-Chemical Vapor Deposition 法、ＭＯＶＰＥ法，Metal Organic-Vapor Phase Epitaxy 法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）、原子層堆積法（ＡＬＤ法， Atomic Layer Deposition 法）、マイグレーション・エンハンスト・エピタキシー法（ＭＥＥ法， Migration-Enhanced Epitaxy 法）、プラズマアシステッド物理的気相成長法（ＰＰＤ法）等を挙げることができるが、これらに限定するものではない。

ここで、ＭＯＣＶＤ法における有機ガリウム源ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスやトリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガスを挙げることができるし、窒素源ガスとして、アンモニアガスやヒドラジンガスを挙げることができる。ｎ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）としてケイ素（Ｓｉ）を添加すればよいし、ｐ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）としてマグネシウム（Ｍｇ）を添加すればよい。ＧａＮ系化合物半導体層の構成原子としてアルミニウム（Ａｌ）あるいはインジウム（Ｉｎ）が含まれる場合、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを用いればよいし、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを用いればよい。更には、Ｓｉ源としてモノシランガス（ＳｉＨ₄ガス）を用いればよいし、Ｍｇ源としてビスシクロペンタジエニルマグネシウムガスやメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）を用いればよい。尚、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）として、Ｓｉ以外に、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｔｅ、Ｓ、Ｏ、Ｐｄ、Ｐｏを挙げることができるし、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）として、Ｍｇ以外に、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃ、Ｈｇ、Ｓｒを挙げることができる。

支持基板は、例えば、発光素子製造用基板として例示した各種の基板から構成すればよいし、あるいは又、ＡｌＮ等から成る絶縁性基板、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｇｅ等から成る半導体基板、金属製基板や合金製基板から構成することもできるが、導電性を有する基板を用いることが好ましく、あるいは又、機械的特性、弾性変形、塑性変形性、放熱性等の観点から金属製基板や合金製基板を用いることが好ましい。支持基板の厚さとして、例えば、０．０５ｍｍ乃至１ｍｍを例示することができる。第２光反射層の支持基板への固定方法として、半田接合法、常温接合法、粘着テープを用いた接合法、ワックス接合を用いた接合法、接着剤を用いた方法等、既知の方法を用いることができるが、導電性の確保という観点からは半田接合法あるいは常温接合法を採用することが望ましい。例えば導電性基板であるシリコン半導体基板を支持基板として使用する場合、熱膨張係数の違いによる反りを抑制するために、４００゜Ｃ以下の低温で接合可能な方法を採用することが望ましい。支持基板としてＧａＮ基板を使用する場合、接合温度が４００゜Ｃ以上であってもよい。

本開示の発光素子等の製造においては、発光素子製造用基板を残したままとしてもよいし、第１化合物半導体層上に活性層、第２化合物半導体層、第２電極、第２光反射層を、順次、形成した後、発光素子製造用基板を除去してもよい。具体的には、第１化合物半導体層上に活性層、第２化合物半導体層、第２電極、第２光反射層を、順次、形成し、次いで、第２光反射層を支持基板に固定した後、発光素子製造用基板を除去して、第１化合物半導体層（第１化合物半導体層の第１面）を露出させればよい。発光素子製造用基板の除去は、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液、アンモニア溶液＋過酸化水素水、硫酸溶液＋過酸化水素水、塩酸溶液＋過酸化水素水、リン酸溶液＋過酸化水素水等を用いたウエットエッチング法や、ケミカル・メカニカル・ポリッシング法（ＣＭＰ法）、機械研磨法、ドライエッチング法、レーザを用いたリフトオフ法等によって、あるいは、これらの組合せによって、発光素子製造用基板の除去を行うことができる。

第１電極は、発光素子製造用基板が残されている場合、発光素子製造用基板の第２面と対向する第１面上に形成すればよいし、あるいは又、化合物半導体基板の第２面と対向する第１面上に形成すればよい。また、発光素子製造用基板が残されていない場合、積層構造体を構成する第１化合物半導体層の第１面上に形成すればよい。尚、この場合、第１化合物半導体層の第１面には第１光反射層が形成されるので、例えば、第１光反射層を取り囲むように第１電極を形成すればよい。第１電極は、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｔｉ（チタン）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属（合金を含む）を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましく、具体的には、例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ａｌ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ、Ｎｉ／Ｐｔ、Ｐｄ／Ｐｔ、Ａｇ／Ｐｄを例示することができる。尚、多層構成における「／」の前の層ほど、より活性層側に位置する。以下の説明においても同様である。第１電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて成膜することができる。

第１光反射層を取り囲むように第１電極を形成する場合、第１光反射層と第１電極とは接している構成とすることができる。あるいは又、第１光反射層と第１電極とは離間しており、即ち、オフセットを有しており、離間距離は１ｍｍ以内である構成とすることができる。第１光反射層内に位置する電流注入領域と第１電極とが平面的に離れると、電流は、第１化合物半導体層中を長い距離、流れることになる。それ故、この電流経路において生ずる電気抵抗を低く抑えるために、離間距離は１ｍｍ以内であることが好ましい。場合によっては、第１光反射層の縁部の上にまで第１電極が形成されている状態、第１電極の縁部の上にまで第１光反射層が形成されている状態を挙げることもできる。ここで、第１電極の縁部の上にまで第１光反射層が形成されている状態とする場合、第１電極は、レーザ発振の基本モード光を出来る限り吸収しないように、或る程度の大きさの開口を有する必要がある。開口の大きさは、基本モードの波長や横方向（第１化合物半導体層の面内方向）の光閉じ込め構造によって変化するので、限定するものではないが、おおよそ発振波長λ₀の数倍あるいはそれ以上のオーダーであることが好ましい。

第２電極は透明導電性材料から成る構成とすることができる。第２電極を構成する透明導電性材料として、インジウム系透明導電性材料［具体的には、例えば、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ，Indium Tin Oxide，ＳｎドープのＩｎ₂Ｏ₃、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯを含む）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、インジウム−ガリウム酸化物（ＩＧＯ）、インジウム・ドープのガリウム−亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ−ＧａＺｎＯ₄）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ₂Ｏ₃）、ＩＴｉＯ（ＴｉドープのＩｎ₂Ｏ₃）、ＩｎＳｎ、ＩｎＳｎＺｎＯ］、錫系透明導電性材料［具体的には、例えば、酸化錫（ＳｎＯ₂）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ₂）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ₂）］、亜鉛系透明導電性材料［具体的には、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ、ＡｌドープのＺｎＯ（ＡＺＯ）やＢドープのＺｎＯを含む）、ガリウム・ドープの酸化亜鉛（ＧＺＯ）、ＡｌＭｇＺｎＯ（酸化アルミニウム及び酸化マグネシウム・ドープの酸化亜鉛）］、ＮｉＯを例示することができる。あるいは又、第２電極として、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、アンチモン酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明導電膜を挙げることができるし、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ₂Ｏ₄構造を有する酸化物といった透明導電性材料を挙げることもできる。但し、第２電極を構成する材料として、第２光反射層と第２電極との配置状態に依存するが、透明導電性材料に限定するものではなく、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）等の金属を用いることもできる。第２電極は、これらの材料の少なくとも１種類から構成すればよい。第２電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて成膜することができる。あるいは又、透明電極層として低抵抗な半導体層を用いることもでき、この場合、具体的には、ｎ型のＧａＮ系化合物半導体層を用いることもできる。更には、ｎ型ＧａＮ系化合物半導体層と隣接する層がｐ型である場合、両者をトンネルジャンクションを介して接合することで、界面の電気抵抗を下げることもできる。第２電極を透明導電性材料から構成することで、電流を横方向（第２化合物半導体層の面内方向）に広げることができ、効率良く、電流注入領域に電流を供給することができる。

第１電極や第２電極上に、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するために、パッド電極を設けてもよい。パッド電極は、Ｔｉ（チタン）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウム）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましい。あるいは又、パッド電極を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｃｒ／Ａｕの多層構成に例示される多層構成とすることもできる。第１電極をＡｇ層あるいはＡｇ／Ｐｄ層から構成する場合、第１電極の表面に、例えば、Ｎｉ／ＴｉＷ／Ｐｄ／ＴｉＷ／Ｎｉから成るカバーメタル層を形成し、カバーメタル層の上に、例えば、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕの多層構成あるいはＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｃｒ／Ａｕの多層構成から成るパッド電極を形成することが好ましい。

第１光反射層及び第２光反射層を構成する光反射層（分布ブラッグ反射鏡層、Distributed Bragg Reflector 層、ＤＢＲ層）は、例えば、半導体多層膜や誘電体多層膜から構成される。誘電体材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等の酸化物、窒化物（例えば、ＳｉＮ_X、ＡｌＮ_X、ＡｌＧａＮ_X、ＧａＮ_X、ＢＮ_X等）、又は、フッ化物等を挙げることができる。具体的には、ＳｉＯ_X、ＴｉＯ_X、ＮｂＯ_X、ＺｒＯ_X、ＴａＯ_X、ＺｎＯ_X、ＡｌＯ_X、ＨｆＯ_X、ＳｉＮ_X、ＡｌＮ_X等を例示することができる。そして、これらの誘電体材料の内、屈折率が異なる誘電体材料から成る２種類以上の誘電体膜を交互に積層することにより、光反射層を得ることができる。例えば、ＳｉＯ_X／ＳｉＮ_Y、ＳｉＯ_X／ＴａＯ_X、ＳｉＯ_X／ＮｂＯ_Y、ＳｉＯ_X／ＺｒＯ_Y、ＳｉＯ_X／ＡｌＮ_Y等の多層膜が好ましい。所望の光反射率を得るために、各誘電体膜を構成する材料、膜厚、積層数等を、適宜、選択すればよい。各誘電体膜の厚さは、用いる材料等により、適宜、調整することができ、発振波長（発光波長）λ₀、用いる材料の発振波長λ₀での屈折率ｎによって決定される。具体的には、λ₀／（４ｎ）の奇数倍とすることが好ましい。例えば、発振波長λ₀が４１０ｎｍの発光素子において、光反射層をＳｉＯ_X／ＮｂＯ_Yから構成する場合、４０ｎｍ乃至７０ｎｍ程度を例示することができる。積層数は、２以上、好ましくは５乃至２０程度を例示することができる。光反射層全体の厚さとして、例えば、０．６μｍ乃至１．７μｍ程度を例示することができる。また、光反射層の光反射率は９５％以上であることが望ましい。

光反射層は、周知の方法に基づき形成することができ、具体的には、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＥＣＲプラズマスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法等のＰＶＤ法；各種ＣＶＤ法；スプレー法、スピンコート法、ディップ法等の塗布法；これらの方法の２種以上を組み合わせる方法；これらの方法と、全体又は部分的な前処理、不活性ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ等）又はプラズマの照射、酸素ガスやオゾンガス、プラズマの照射、酸化処理（熱処理）、露光処理のいずれか１種以上とを組み合わせる方法等を挙げることができる。

電流注入領域と電流非注入領域との境界の形状、素子領域や電流狭窄領域に設けられた開口部の平面形状として、具体的には、円形、楕円形、矩形、多角形（三角形、四角形、六角形等）を挙げることができる。電流注入領域と電流非注入領域との境界の形状が円形の場合、直径５μｍ乃至１００μｍ程度であることが好ましい。ここで、「素子領域」とは、狭窄された電流が注入される領域、あるいは又、屈折率差等により光が閉じ込められる領域、あるいは又、第１光反射層と第２光反射層で挟まれた領域の内、レーザ発振が生じる領域、あるいは又、第１光反射層と第２光反射層で挟まれた領域の内、実際にレーザ発振に寄与する領域を指す。

積層構造体の側面や露出面を被覆層で被覆してもよい。被覆層の形成は、周知の方法に基づき行うことができる。被覆層を構成する材料の屈折率は、積層構造体を構成する材料の屈折率よりも小さいことが好ましい。被覆層を構成する材料として、ＳｉＯ₂を含むＳｉＯ_X系材料、ＳｉＮ_X系材料、ＳｉＯ_YＮ_Z系材料、ＴａＯ_X、ＺｒＯ_X、ＡｌＮ_X、ＡｌＯ_X、ＧａＯ_Xを例示することができるし、あるいは又、ポリイミド樹脂等の有機材料を挙げることもできる。被覆層の形成方法として、例えば真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、あるいは、ＣＶＤ法を挙げることができるし、塗布法に基づき形成することもできる。

実施例１は、本開示の発光素子及び発光素子アレイに関し、具体的には、本開示の第１の態様に係る発光素子に関し、また、第３−Ａ構成の発光素子に関する。実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例４、実施例６〜実施例１０の発光素子は、より具体的には、第１光反射層を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）から成る。また、後述する実施例５の発光素子は、より具体的には、第２光反射層を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）から成る。実施例１の発光素子の模式的な一部端面図を図１に示す。また、図１から光収束・発散変更手段を除いた実施例１の発光素子の模式的な一部端面図を図２に示す。

実施例１の発光素子あるいは後述する実施例２〜実施例１０の発光素子は、
（Ａ）第１面２１ａ、及び、第１面２１ａと対向する第２面２１ｂを有し、第１導電型（具体的には、ｎ型）を有する第１化合物半導体層２１、
第１化合物半導体層２１の第２面２１ｂと面する活性層（発光層）２３、並びに、
活性層２３と面する第１面２２ａ、及び、第１面２２ａと対向する第２面２２ｂを有し、第２導電型（具体的には、ｐ型）を有する第２化合物半導体層２２、
が積層された積層構造体２０（具体的には、ＧａＮ系化合物半導体）、
（Ｂ）第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ側に配設された第１光反射層４１、
（Ｃ）第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ側に配設された第２光反射層４２、並びに、
（Ｄ）光収束・発散変更手段５０、
を備えている。第１光反射層４１は凹面鏡部４３の上に形成されている。第２光反射層４２は平坦な形状を有する。そして、活性層２３において生成した光が外部に出射されるとき、活性層２３において生成した光が光収束・発散変更手段５０に入射する前の光の収束・発散状態と、光収束・発散変更手段５０を通過した後の光の収束・発散状態とは異なる。

また、実施例１の発光素子アレイは、実施例１の発光素子が、複数、並置されて成る。そして、発光素子の出射する光の波長が異なっている。光の波長が異なる発光素子の構成、構造は、周知の構成、構造とすることができる。そして、複数の発光素子は、例えば、１枚の実装基板に実装されている。発光素子の出射する光の色として、青色、緑色、赤色を例示することができる。

そして、活性層２３において生成した光が光収束・発散変更手段５０を通過したとき、実施例１の発光素子にあっては、光収束・発散変更手段５０に入射する前よりも、より収束状態となる。ここで、実施例１の発光素子において、光収束・発散変更手段５０は凸レンズから成るが、これに限定するものではない。そして、光収束・発散変更手段５０を通過した光は、例えば、平行光とされる。光収束・発散変更手段５０は、例えば、ＳｉＯ₂といった透明絶縁材料層をエッチバック加工することで形成することができる。

また、実施例１の発光素子にあっては、前述したとおり、第１光反射層４１を介して光が出射され、光収束・発散変更手段５０は、第１光反射層４１の光出射側に配設されている。具体的には、光収束・発散変更手段５０は、第１光反射層４１の光出射面４１ａの上に形成されている。そして、光収束・発散変更手段５０の光軸（Ｚ軸）における曲率中心（具体的には、凹面鏡部における半径ｒ’_DBRの有効領域に対応する光収束・発散変更手段５０の領域における曲率中心）は、第１光反射層４１の光軸（Ｚ軸）における曲率中心（具体的には、凹面鏡部における半径ｒ’_DBRの有効領域に対応する第１光反射層４１の領域における曲率中心）よりも光収束・発散変更手段５０に近い所に位置する（光出射面寄りに位置する）。

更には、光軸（Ｚ軸）上において、光収束・発散変更手段５０の光出射面５０Ａから第１光反射層４１の光出射面４１ａまでの距離は、１×１０^-6ｍ乃至１×１０^-3ｍ、具体的には、１０μｍである。また、第１光反射層４１の平面形状を円形と想定したときの円形の直径は、１×１０^-4ｍ以下、具体的には、６０μｍである。光軸（Ｚ軸）に沿った光収束・発散変更手段５０の厚さは、１×１０^-6ｍ乃至１×１０^-3ｍ、具体的には、１０μｍである。活性層２３から第１光反射層４１までの距離は、１×１０^-5ｍ乃至５×１０^-4ｍ、具体的には、５０μｍである。光軸（Ｚ軸）に沿った第１光反射層４１から第２光反射層までの距離は１×１０^-5ｍ以上、即ち、共振器長Ｌ_ORは、１×１０^-5ｍ≦Ｌ_OR、具体的には、Ｌ_OR＝５０μｍである。尚、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａから或る深さまでの第１光反射層４１の領域、積層構造体２０（第１化合物半導体層２１、活性層２３及び第２化合物半導体層２２）、並びに、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂから或る深さまでの第２光反射層４２の領域によって、共振器が構成される。

そして、第２化合物半導体層２２には、電流注入領域６１Ａ、及び、電流注入領域６１Ａを取り囲む電流非注入領域（電流狭窄領域）６１Ｂが設けられている。凹面鏡部４３の形状は、凹面鏡部４３の中心部からビームウェスト半径ω₀の範囲（領域）内において、あるいは又、例えば、ビームウェスト半径ω₀の１．２倍の範囲（領域）、あるいは又、ビームウェスト半径ω₀の２倍の範囲（領域）といった、所望の領域内において、決定係数０．８以上、好ましくは０．９以上、より好ましくは０．９９以上である球形状又は放物線形状である。具体的には、実施例１の発光素子において、積層構造体２０の積層方向を含む仮想平面で凹面鏡部４３を切断したときの凹面鏡部４３の一部（凹面鏡部４３における有効領域４４であり、上記の所望の領域である）の積層構造体２０に面する界面４３ａが描く図形は、円の一部又は放物線の一部である。尚、有効領域４４の外側に位置する凹面鏡部４３の部分の形状（断面形状の図形）は、円の一部や放物線の一部でなくともよい。

また、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａと第１光反射層４１との間には、ＧａＮ基板から成る化合物半導体基板１１が配されている。第１化合物半導体層２１と面する化合物半導体基板（発光素子製造用基板）１１の面を『第２面１１ｂ』と呼び、第２面１１ｂと対向する面を『第１面１１ａ』と呼ぶ。即ち、積層構造体２０は、導電性を有する化合物半導体基板１１の第２面１１ｂの上に形成されている。そして、第１光反射層４１は、化合物半導体基板１１の第１面１１ａの突出部１１ａ’から成る凹面鏡部４３の少なくとも一部の表面（具体的には、凹面鏡部４３の表面）に形成された多層光反射膜４５から構成されている。更には、凹面鏡部４３（具体的には、凹面鏡部４３における半径ｒ’_DBRの有効領域４４）の曲率半径をＲ_DBRとしたとき、
Ｒ_DBR≦１×１０^-3ｍ
を満足する。具体的には、限定するものではないが、
Ｌ_OR ＝５０μｍ
Ｒ_DBR ＝７０μｍ
ｒ’_DBR＝１５μｍ
を例示することができる。また、発光素子から主に出射される所望の光の波長（発振波長）λ₀の一例として、
λ₀ ＝４５０ｎｍ
を例示することができるし、あるいは又、発光素子アレイを構成するために、青色を発光する発光素子以外に、緑色及び赤色を発光する発光素子の（発振波長）λ₀の一例として、
λ₀ ＝５１５ｎｍ
λ₀ ＝６３５ｎｍ
を例示することができる。

ここで、活性層２３から凹面鏡部４３と多層光反射膜４５との界面までの距離をＴ₀とすると、理想的な放物線の関数ｘ＝ｆ（ｚ）は、
ｘ ＝ｚ²／t₀
ｈ_DBR＝ｒ’_DBR ²／２Ｔ₀
で表すことができるが、界面４３ａが描く図形を放物線の一部としたとき、このような理想的な放物線から逸脱した放物線であってもよいことは云うまでもない。但し、前述したとおり、所望の領域内においては、決定係数０．８以上ある球形状又は放物線形状である。

また、積層構造体２０の熱伝導率の値は、第１光反射層４１の熱伝導率の値よりも高い。第１光反射層４１を構成する誘電体材料の熱伝導率の値は、１０ワット／（ｍ・Ｋ）程度あるいはそれ以下である。一方、積層構造体２０を構成するＧａＮ系化合物半導体の熱伝導率の値は、５０ワット／（ｍ・Ｋ）程度乃至１００ワット／（ｍ・Ｋ）程度である。

第１化合物半導体層２１はｎ−ＧａＮ層から成り、活性層２３はＩｎ_0.04Ｇａ_0.96Ｎ層（障壁層）とＩｎ_0.16Ｇａ_0.84Ｎ層（井戸層）とが積層された５重の多重量子井戸構造から成り、第２化合物半導体層２２はｐ−ＧａＮ層から成る。第１電極３１は、化合物半導体基板１１の第１面１１ａの上に形成されている。一方、第２電極３２は、第２化合物半導体層２２の上に形成されており、第２光反射層４２は第２電極３２上に形成されている。第２電極３２の上の第２光反射層４２は平坦な形状を有する。第１電極３１はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕから成り、第２電極３２は、透明導電性材料、具体的には、ＩＴＯから成る。第１電極３１の縁部の上には、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するための、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ又はＶ／Ｐｔ／Ａｕから成るパッド電極（図示せず）が形成あるいは接続されている。第２電極３２の縁部の上には、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するための、例えば、Ｐｄ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕから成るパッド電極３３が形成あるいは接続されている。第１光反射層４１及び第２光反射層４２は、Ｔａ₂Ｏ₅層とＳｉＯ₂層の積層構造（誘電体膜の積層総数：２０層）から成る。第１光反射層４１及び第２光反射層４２はこのように多層構造を有するが、図面の簡素化のため、１層で表している。第１電極３１、第１光反射層４１、第２光反射層４２、絶縁膜（電流狭窄領域）３４に設けられた開口部３４Ａのそれぞれの平面形状は円形である。

以下、積層構造体等の模式的な一部端面図である図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５、図６、図７及び図８を参照して、実施例１の発光素子の製造方法を説明する。

［工程−１００］
先ず、厚さ０．４ｍｍ程度の化合物半導体基板１１の第２面１１ｂ上に、
第１面２１ａ、及び、第１面２１ａと対向する第２面２１ｂを有する第１化合物半導体層２１、
第１化合物半導体層２１の第２面２１ｂと面する活性層（発光層）２３、並びに、
活性層２３と面する第１面２２ａ、及び、第１面２２ａと対向する第２面２２ｂを有する第２化合物半導体層２２、
が積層された、ＧａＮ系化合物半導体から成る積層構造体２０を形成する。具体的には、周知のＭＯＣＶＤ法によるエピタキシャル成長法に基づき、第１化合物半導体層２１、活性層２３及び第２化合物半導体層２２を、化合物半導体基板１１の第２面１１ｂ上に、順次、形成することで、積層構造体２０を得ることができる（図３Ａ参照）。

［工程−１１０］
次いで、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ上に、ＣＶＤ法やスパッタリング法、真空蒸着法といった成膜法とウエットエッチング法やドライエッチング法との組合せに基づき、開口部３４Ａを有し、ＳｉＯ₂から成る絶縁膜（電流狭窄層）３４を形成する（図３Ｂ参照）。開口部３４Ａを有する絶縁膜３４によって、電流狭窄領域（電流注入領域６１Ａ及び電流非注入領域６１Ｂ）が規定される。即ち、開口部３４Ａによって電流注入領域６１Ａが規定される。

電流狭窄領域を得るためには、第２電極３２と第２化合物半導体層２２との間に絶縁材料（例えば、ＳｉＯ_XやＳｉＮ_X、ＡｌＯ_X、ＺｒＯ_X、ＨｆＯ_X）から成る絶縁膜（電流狭窄層）を形成してもよいし、あるいは又、第２化合物半導体層２２をＲＩＥ法等によりエッチングしてメサ構造を形成してもよいし、あるいは又、積層された第２化合物半導体層２２の一部の層を横方向から部分的に酸化して電流狭窄領域を形成してもよいし、第２化合物半導体層２２に不純物をイオン注入して導電性が低下した領域を形成してもよいし、あるいは、これらを、適宜、組み合わせてもよい。但し、第２電極３２は、電流狭窄により電流が流れる第２化合物半導体層２２の部分と電気的に接続されている必要がある。

［工程−１２０］
その後、第２化合物半導体層２２上に第２電極３２及び第２光反射層４２を形成する。具体的には、開口部３４Ａ（電流注入領域６１Ａ）の底面に露出した第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂから絶縁膜３４の上に亙り、例えば、リフトオフ法に基づき第２電極３２を形成し、更に、スパッタリング法や真空蒸着法といった成膜法とウエットエッチング法やドライエッチング法といったパターニング法との組合せに基づきパッド電極３３を形成する。次いで、第２電極３２の上からパッド電極３３の上に亙り、スパッタリング法や真空蒸着法といった成膜法とウエットエッチング法やドライエッチング法といったパターニング法との組合せに基づき第２光反射層４２を形成する。第２電極３２の上の第２光反射層４２は平坦な形状を有する。こうして、図４に示す構造を得ることができる。

［工程−１３０］
次いで、第２光反射層４２を、接合層４８を介して支持基板４９に固定する（図５参照）。具体的には、第２光反射層４２を、接着剤から成る接合層４８を用いて、サファイア基板から構成された支持基板４９に固定する。

［工程−１４０］
次いで、化合物半導体基板１１を、機械研磨法やＣＭＰ法に基づき薄くし、更に、化合物半導体基板１１の第１面１１ａに鏡面仕上げを施す（図６参照）。化合物半導体基板１１の第１面１１ａの表面粗さＲａの値は１０ｎｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ−６１０：２００１に規定されており、具体的には、ＡＦＭや断面ＴＥＭに基づく観察に基づき測定することができる。そして、化合物半導体基板１１の露出面（第１面１１ａ）に突出部１１ａ’から成る凹面鏡部４３を形成する。具体的には、凹面鏡部４３を形成すべき化合物半導体基板１１の第１面１１ａ上にパターニングされたレジスト層を形成し、レジスト層を加熱することでレジスト層をリフローさせて、レジストパターンを得る。レジストパターンには突出部１１ａ’の形状と同じ形状（あるいは類似した形状）が付与される。そして、レジストパターン及び化合物半導体基板１１の第１面１１ａを、ＲＩＥ法等を用いてエッチバックすることによって、化合物半導体基板１１の露出面（第１面１１ａ）に突出部１１ａ’から成る凹面鏡部４３を形成することができる（図７参照）。

［工程−１５０］
その後、少なくとも凹面鏡部４３の一部の上に多層光反射膜４５を形成する。具体的には、化合物半導体基板１１の露出面（第１面１１ａ）から凹面鏡部４３の上に亙り、スパッタリング法や真空蒸着法といった周知の方法に基づき多層光反射膜４５を形成する。そして、ウエットエッチング法やドライエッチング法といったパターニング法に基づき多層光反射膜４５の不要な部分を除去して第１光反射層４１を得た後（図８参照）、化合物半導体基板１１の第１面１１ａ上に、スパッタリング法や真空蒸着法といった成膜法とウエットエッチング法やドライエッチング法といったパターニング法との組合せに基づき第１電極３１を形成することで、第１化合物半導体層２１に電気的に接続された第１電極３１を得ることができる。

［工程−１６０］
次いで、光収束・発散変更手段５０を形成するために、第１光反射層４１、第１電極３１を含む化合物半導体基板１１の露出面（第１面１１ａ）上にＳｉＯ₂から成る透明絶縁材料層を、例えば、ＣＶＤ法に基づき形成する。そして、透明絶縁材料層の上に凸レンズの断面形状と同じ断面形状を有するレジスト材料層を形成し、レジスト材料層及び透明絶縁材料層をエッチバックすることによって、第１光反射層４１の光出射面４１ａの上に形成され、凸レンズから構成された光収束・発散変更手段５０を得ることができる。

［工程−１７０］
そして、支持基板４９及び接合層４８を除去する。こうして、図１に示す構造を得ることができる。その後、所謂素子分離を行うことで発光素子を分離し、積層構造体の側面や露出面を、例えば、ＳｉＯ₂から成る絶縁層で被覆する。次いで、パッケージや封止することで、実施例１の発光素子を完成させる。

尚、［工程−１４０］において、化合物半導体基板１１を薄くし、更に、鏡面仕上げを施した後、支持基板４９及び接合層４８を除去してもよい。また、支持基板４９及び接合層４８を残しておいてもよい。

実施例１の発光素子において、第１光反射層は凹面鏡部を有している。従って、共振器長Ｌ_ORが１×１０^-5ｍ以上であっても、回折損失が増加することを回避することができる結果、確実にレーザ発振を行うことができるし、共振器長Ｌ_ORが１×１０^-5ｍ以上とすることができるが故に、熱飽和の問題を緩和することもできる。また、共振器長Ｌ_ORが１×１０^-5ｍ以上とすることができるが故に、発光素子の製造プロセスの許容度が高くなる結果、歩留りの向上を図ることができる。

しかも、実施例１の発光素子あるいは発光素子アレイにあっては、光収束・発散変更手段を備えているので、活性層において生成した光が外部に出射されるときの出射状態を、正確に、所望の状態に制御することができる。

また、後述する実施例４を除き、発光素子の製造プロセスにあっては、ＧａＮ基板を用いるが、ＥＬＯ法等の横方向にエピタキシャル成長させる方法に基づきＧａＮ系化合物半導体を形成してはいない。従って、ＧａＮ基板として、極性ＧａＮ基板だけでなく、反極性ＧａＮ基板や無極性ＧａＮ基板を用いることができる。極性ＧａＮ基板を使用すると、活性層におけるピエゾ電界の効果のために発光効率が低下する傾向があるが、無極性ＧａＮ基板や反極性ＧａＮ基板を用いれば、このような問題を解決したり、緩和することが可能である。

実施例２は、実施例１の変形であり、第３−Ｂ構成の発光素子に関する。模式的な一部端面図を図９に示す実施例２の発光素子において、凹面鏡部４３は、化合物半導体基板１１の上（具体的には、化合物半導体基板１１の第１面１１ａの上）に形成された突出部４３’から構成されており、第１光反射層４１は、凹面鏡部４３（突出部４３’）上に形成された多層光反射膜４５から構成されている。突出部４３’（突出部４３’）を構成する材料として、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂等の透明な誘電体材料、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等を挙げることができる。

実施例２の発光素子は、実施例１の［工程−１４０］と同様の工程において、化合物半導体基板１１を薄くし、鏡面仕上げを施した後、化合物半導体基板１１の露出面（第１面１１ａ）の上に突出部４３’から成る凹面鏡部４３を形成する。具体的には、化合物半導体基板１１の露出面（第１面１１ａ）の上に、例えば、ＴｉＯ₂層又はＴａ₂Ｏ₅層を形成し、次いで、凹面鏡部４３を形成すべきＴｉＯ₂層又はＴａ₂Ｏ₅層の上にパターニングされたレジスト層を形成し、レジスト層を加熱することでレジスト層をリフローさせて、レジストパターンを得る。レジストパターンには突出部４３’の形状と同じ形状（あるいは類似した形状）が付与される。そして、レジストパターン及びＴｉＯ₂層又はＴａ₂Ｏ₅層をエッチバックすることによって、化合物半導体基板１１の露出面（第１面１１ａ）の上に突出部４３’から成る凹面鏡部４３を形成することができる。次いで、化合物半導体基板１１の露出面（第１面１１ａ）から凹面鏡部４３の上に亙り、周知の方法に基づき多層光反射膜４５を形成する。その後、多層光反射膜４５の不要な部分を除去して第１光反射層４１を得た後、化合物半導体基板１１の第１面１１ａ上に第１電極３１を形成することで、第１化合物半導体層２１に電気的に接続された第１電極３１を得ることができる。

以上の点を除き、実施例２の発光素子の構成、構造は、実施例１の発光素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、支持基板４９や接合層４８を除去せず、残しておいてもよい。

実施例３も、実施例１〜実施例２の変形であり、第４構成の発光素子に関する。模式的な一部端面図を図１０に示す実施例３の発光素子において、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａには第１光反射層４１が形成されている。実施例３の発光素子の製造においては、実施例１の［工程−１４０］と同様の工程において、発光素子製造用基板１１を除去し、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａを露出させる。そして、実施例１と同様に、凹面鏡部４３を形成すべき第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ上にパターニングされたレジスト層を形成し、レジスト層を加熱することでレジスト層をリフローさせて、レジストパターンを得る。レジストパターンには突出部２１ｃの形状と同じ形状（あるいは類似した形状）が付与される。そして、レジストパターン及び第１化合物半導体層２１の第１面２１ａをエッチバックすることによって、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａに突出部２１ｃから成る凹面鏡部４３を形成することができる。あるいは又、模式的な一部端面図を図１１に示す実施例３の発光素子の変形例において、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａの上に、例えば、ＴｉＯ₂層又はＴａ₂Ｏ₅層を形成し、次いで、凹面鏡部４３を形成すべきＴｉＯ₂層又はＴａ₂Ｏ₅層の上にパターニングされたレジスト層を形成し、レジスト層を加熱することでレジスト層をリフローさせて、レジストパターンを得る。レジストパターンには突出部２１ｄの形状と同じ形状（あるいは類似した形状）が付与される。そして、レジストパターン及びＴｉＯ₂層又はＴａ₂Ｏ₅層をエッチバックすることによって、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａの上に突出部２１ｄから成る凹面鏡部４３を形成することができる。

以上の点を除き、実施例３の発光素子及びその変形例の構成、構造は、実施例１あるいは実施例２の発光素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、支持基板４９や接合層４８を除去せず、残しておいてもよい。

実施例４は、実施例３の変形である。実施例４の発光素子の模式的な一部端面図は、実質的に、図１１と同様であるし、実施例４の発光素子の構成、構造は、実質的に、実施例３の発光素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

実施例４にあっては、先ず、発光素子製造用基板１１の第２面１１ｂに、凹面鏡部４３を形成するための凹部４３Ａを形成する。そして、発光素子製造用基板１１の第２面１１ｂの上に、多層膜から成る第１光反射層４１を形成した後、第１光反射層４１上に平坦化膜４６を形成し、平坦化膜４６及び第１光反射層４１に平坦化処理を施し、平坦化膜４６及び第１光反射層４１を残しつつ、発光素子製造用基板１１の第２面１１ｂの一部を露出させる（図１２Ａ参照）。第１光反射層４１の平面形状は円形である。但し、第１光反射層４１の形状はこれに限定するものではない。

次に、第１光反射層４１を含む発光素子製造用基板１１上に、ＥＬＯ法等の横方向にエピタキシャル成長させる方法を用いて、横方向成長に基づき積層構造体２０を形成する（図１２Ｂ参照）。その後、実施例１の［工程−１１０］及び［工程−１２０］を実行する。そして、発光素子製造用基板１１を除去し、露出した第１化合物半導体層２１の第１面２１ａに第１電極３１を形成する。あるいは又、発光素子製造用基板１１を除去すること無く、発光素子製造用基板１１の第１面１１ａに第１電極３１を形成する。

実施例５は、本開示の第２の態様に係る発光素子に関する。実施例５の発光素子の模式的な一部端面図を図１３に示す。実施例５の発光素子にあっては、第２光反射層４２を介して光が出射され、光収束・発散変更手段５０は、第２光反射層４２の光出射側に配設されている。具体的には、光収束・発散変更手段５０は、第２光反射層４２の光出射面４２ａの上に形成されている。そして、光収束・発散変更手段５０の光軸（Ｚ軸）における曲率中心（具体的には、凹面鏡部における半径ｒ’_DBRの有効領域に対応する光収束・発散変更手段５０の領域における曲率中心）は、第１光反射層４１の光軸（Ｚ軸）における曲率中心（具体的には、凹面鏡部における半径ｒ’_DBRの有効領域に対応する第１光反射層４１の領域における曲率中心）よりも光収束・発散変更手段５０に近い所に位置する（光出射面寄りに位置する）。

実施例５の発光素子の製造にあっては、実施例１の［工程−１００］〜［工程−１２０］と同様の工程を実行した後、次いで、光収束・発散変更手段５０を形成するために、第２光反射層４２を含む第２化合物半導体層２２上にＳｉＯ₂から成る透明絶縁材料層を、例えば、ＣＶＤ法に基づき形成する。そして、透明絶縁材料層の上に凸レンズの断面形状と同じ断面形状を有するレジスト材料層を形成し、レジスト材料層及び透明絶縁材料層をエッチバックすることによって、第２光反射層４２の光出射面４２ａの上に形成され、凸レンズから構成された光収束・発散変更手段５０を得ることができる。

その後、実施例１の［工程−１３０］〜［工程−１５０］、［工程−１７０］を実行する。こうして、図１３に示す構造を得ることができる。その後、所謂素子分離を行うことで発光素子を分離し、積層構造体の側面や露出面を、例えば、ＳｉＯ₂から成る絶縁層で被覆する。次いで、パッケージや封止することで、実施例５の発光素子を完成させる。尚、［工程−１５０］の後、第１光反射層４１、第１電極３１を含む化合物半導体基板１１の露出面（第１面１１ａ）を、接合層を介して支持基板に固定してもよい。

実施例６は、実施例１〜実施例５の変形である。実施例６の発光素子において、第１光反射層４１には、光透過部４１Ａ、及び、光透過部４１Ａを取り囲む遮光部４１Ｂが設けられている。実施例６の発光素子にあっては、電流注入領域６１Ａの外縁の形状と光透過部４１Ａの外縁の形状とは相似であることが好ましいし、凹面鏡部４３の外縁の形状と光透過部４１Ａの外縁の形状とは相似であることが好ましい。遮光部４１Ｂは、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層体から構成されている。尚、以下に説明する実施例６の発光素子に関する図面においては、図面の簡素化のため、光収束・発散変更手段５０の図示を省略している。

実施例６の発光素子において、第１光反射層には光透過部が設けられているが、遮光部の具体的な位置として、前述した種々に位置を挙げることができる。また、実施例６の発光素子の製造方法にあっては、凹面鏡部の一部の上に、又は、凹面鏡部の一部の上からその外側領域に亙り、遮光部を形成する工程を更に備えている。

図１に示した実施例１の発光素子に対して、実施例６における遮光部を適用した例を、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９に示す。また、図９に示した実施例２の発光素子に対して、実施例６における遮光部を適用した例を図２０に示し、図１０に示した実施例３の発光素子に対して、実施例６における遮光部を適用した例を図２１に示し、図１１に示した実施例３の発光素子の変形に対して、実施例６における遮光部を適用した例を図２２に示す。

図１４に示す例では、遮光部４１Ｂは、化合物半導体基板１１の第１面１１ａ及び凹面鏡部４３の一部の上に形成されている。図１５に示す例では、遮光部４１Ｂは、凹面鏡部４３の一部の上に形成されている。図１６に示す例では、遮光部４１Ｂは、化合物半導体基板１１の第１面１１ａの一部の上に形成されている。図１７に示す例では、遮光部４１Ｂは、化合物半導体基板１１の第１面１１ａ及び第１光反射層４１の一部の上に形成されている。図１８に示す例では、遮光部４１Ｂは、第１光反射層４１の一部の上に形成されている。図１９に示す例では、遮光部４１Ｂは、化合物半導体基板１１の第１面１１ａの一部の上に形成されている。尚、図１５〜図１９に示した遮光部を他の実施例に、適宜、適用することもできる。図２０に示す例では、遮光部４１Ｂは、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ及び凹面鏡部４３の一部の上に形成されている。図２１及び図２２に示す例では、遮光部４１Ｂは、凹面鏡部４３の一部の上に形成されている。

実施例７は、実施例１〜実施例６の変形であり、第１構成の発光素子に関する。前述したとおり、開口部３４Ａを有する絶縁膜３４によって、電流注入領域６１Ａ及び電流非注入領域６１Ｂ（電流狭窄領域）が規定される。即ち、開口部３４Ａによって電流注入領域６１Ａが規定される。即ち、実施例７の発光素子にあっては、第２化合物半導体層２２には、電流注入領域６１Ａ、及び、電流注入領域６１Ａを取り囲む電流非注入領域６１Ｂが設けられており、電流注入領域６１Ａの面積重心点から、電流注入領域６１Ａと電流非注入領域６１Ｂの境界６１Ｃまでの最短距離Ｄ_CIは、前述した式（Ａ）及び式（Ｂ）を満足する。

実施例７の発光素子にあっては、第１光反射層４１の凹面鏡部４３における有効領域の半径ｒ’_DBRは、
ω₀≦ｒ’_DBR≦２０・ω₀
を満足する。また、Ｄ_CI≧ω₀を満足する。更には、Ｒ_DBR≦１×１０^-3ｍを満足する。具体的には、
Ｄ_CI ＝４μｍ
ω₀ ＝１．５μｍ
Ｌ_OR ＝５０μｍ
Ｒ_DBR＝６０μｍ
λ₀ ＝５２５ｎｍ
を例示することができる。また、開口部３４Ａの直径として８μｍを例示することができる。ＧａＮ基板として、ｃ面をｍ軸方向に約７５度傾けた面を主面とする基板を用いる。即ち、ＧａＮ基板は、主面として、半極性面である｛２０−２１｝面を有する。尚、このようなＧａＮ基板を、他の実施例において用いることもできる。

凹面鏡部４３の中心軸（Ｚ軸）と、ＸＹ平面方向における電流注入領域６１Ａとの間のズレは、発光素子の特性を悪化させる原因となる。凹面鏡部４３の形成のためのパターニング、開口部３４Ａの形成のためのパターニングのいずれも、リソグラフィ技術を用いることが多いが、この場合、両者の位置関係は、露光機の性能に応じてＸＹ平面内で屡々ずれる。特に、開口部３４Ａ（電流注入領域６１Ａ）は、第２化合物半導体層２２の側からアライメントを行って位置決めされる。一方、凹面鏡部４３は、化合物半導体基板１１の側からアライメントを行って位置決めされる。そこで、実施例７の発光素子では、開口部３４Ａ（電流注入領域６１）を、凹面鏡部４３によって光が絞られる領域よりも大きく形成することで、凹面鏡部４３の中心軸（Ｚ軸）と、ＸＹ平面方向における電流注入領域６１Ａとの間にズレが生じても、発振特性に影響が出ない構造を実現している。

即ち、第１光反射層によって反射される光が集光される領域が、電流注入によって活性層が利得を持つ領域に対応する電流注入領域に含まれない場合、キャリアから光の誘導放出が阻害され、ひいては、レーザ発振が阻害される虞がある。然るに、上式（Ａ）及び（Ｂ）を満足することで、第１光反射層によって反射される光が集光される領域が電流注入領域に含まれることを保証することができ、レーザ発振を確実に達成することができる。

実施例８は、実施例１〜実施例７の変形であり、第２構成の発光素子に関する。

ところで、２つのＤＢＲ層及びその間に形成された積層構造体によって構成された積層構造体における共振器長Ｌ_ORは、積層構造体全体の等価屈折率をｎ_eq、面発光レーザ素子（発光素子）から出射すべきレーザ光の波長をλ₀としたとき、
Ｌ＝（ｍ・λ₀）／（２・ｎ_eq）
で表される。ここで、ｍは、正の整数である。そして、面発光レーザ素子（発光素子）において、発振可能な波長は共振器長Ｌ_ORによって決まる。発振可能な個々の発振モードは縦モードと呼ばれる。そして、縦モードの内、活性層によって決まるゲインスペクトルと合致するものが、レーザ発振し得る。縦モードの間隔Δλは、実効屈折率をｎ_effとしたとき、
λ₀ ²／（２ｎ_eff・Ｌ）
で表される。即ち、共振器長Ｌ_ORが長いほど、縦モードの間隔Δλは狭くなる。よって、共振器長Ｌ_ORが長い場合、複数の縦モードがゲインスペクトル内に存在し得るため、複数の縦モードが発振し得る。尚、等価屈折率ｎ_eqと実効屈折率ｎ_effとの間には、発振波長をλ₀としたとき、以下の関係がある。

ｎ_eff＝ｎ_eq−λ₀・（ｄｎ_eq／ｄλ₀）

ここで、積層構造体をＧａＡｓ系化合物半導体層から構成する場合、共振器長Ｌ_ORは、通常、１μｍ以下と短く、面発光レーザ素子から出射される縦モードのレーザ光は、１種類（１波長）である（図３０Ａの概念図を参照）。従って、面発光レーザ素子から出射される縦モードのレーザ光の発振波長を正確に制御することが可能である。一方、積層構造体をＧａＮ系化合物半導体層から構成する場合、共振器長Ｌ_ORは、通常、面発光レーザ素子から出射されるレーザ光の波長の数倍と長い。従って、面発光レーザ素子から出射され得る縦モードのレーザ光が複数種類となってしまい（図３０Ｂの概念図を参照）、面発光レーザ素子から出射され得るレーザ光の発振波長を正確に制御することが困難となる。

模式的な一部断面図を図２３あるいは図２４（実施例１の発光素子の変形例）に示すように、実施例８の発光素子、あるいは又、後述する実施例９〜実施例１０の発光素子において、第２電極３２を含む積層構造体２０には、活性層２３が占める仮想平面と平行に、少なくとも２層の光吸収材料層７１が、好ましくは、少なくとも４層の光吸収材料層７１が、具体的には、実施例８にあっては２０層の光吸収材料層７１が、形成されている。尚、図面を簡素化するため、図面では２層の光吸収材料層７１のみを示した。

実施例８において、発振波長（発光素子から出射される所望の発振波長）λ₀は４５０ｎｍである。２０層の光吸収材料層７１は、積層構造体２０を構成する化合物半導体よりもバンドギャップの狭い化合物半導体材料、具体的には、ｎ−Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎから成り、第１化合物半導体層２１の内部に形成されている。光吸収材料層７１の厚さはλ₀／（４・ｎ_eq）以下、具体的には、３ｎｍである。また、光吸収材料層７１の光吸収係数は、ｎ−ＧａＮ層から成る第１化合物半導体層２１の光吸収係数の２倍以上、具体的には、１×１０³倍である。

また、積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最低振幅部分に光吸収材料層７１が位置するし、積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最大振幅部分に活性層２３が位置する。活性層２３の厚さ方向中心と、活性層２３に隣接した光吸収材料層７１の厚さ方向中心との間の距離は、４６．５ｎｍである。更には、２層の光吸収材料層７１、及び、光吸収材料層７１と光吸収材料層７１との間に位置する積層構造体の部分（具体的には、実施例８にあっては、第１化合物半導体層２１）の全体の等価屈折率をｎ_eq、光吸収材料層７１と光吸収材料層７１との間の距離をＬ_Absとしたとき、
０．９×｛（ｍ・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛（ｍ・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝
を満足する。ここで、ｍは、１、又は、１を含む２以上の任意の整数である。但し、実施例８においては、ｍ＝１とした。従って、隣接する光吸収材料層７１の間の距離は、全ての複数の光吸収材料層７１（２０層の光吸収材料層７１）において、
０．９×｛λ₀／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛λ₀／（２・ｎ_eq）｝
を満足する。等価屈折率ｎ_eqの値は、具体的には、２．４２であり、ｍ＝１としたとき、具体的には、
Ｌ_Abs＝１×４５０／（２×２．４２）
＝９３．０ｎｍ
である。尚、２０層の光吸収材料層７１の内、一部の光吸収材料層７１にあっては、ｍを、２以上の任意の整数とすることもできる。

実施例８の発光素子の製造にあっては、実施例１の［工程−１００］と同様の工程において、積層構造体２０を形成するが、このとき、第１化合物半導体層２１の内部に２０層の光吸収材料層７１を併せて形成する。この点を除き、実施例８の発光素子は、実施例１の発光素子と同様の方法に基づき製造することができる。

活性層２３によって決まるゲインスペクトル内に複数の縦モードが発生する場合、これを模式的に表すと図２５のようになる。尚、図２５においては、縦モードＡと縦モードＢの２つの縦モードを図示する。そして、この場合、光吸収材料層７１が、縦モードＡの最低振幅部分に位置し、且つ、縦モードＢの最低振幅部分には位置しないとする。とすると、縦モードＡのモードロスは最小化されるが、縦モードＢのモードロスは大きい。図２５において、縦モードＢのモードロス分を模式的に実線で示す。従って、縦モードＡの方が、縦モードＢよりも発振し易くなる。それ故、このような構造を用いることで、即ち、光吸収材料層７１の位置や周期を制御することで、特定の縦モードを安定化させることができ、発振し易くすることができる。その一方で、望ましくないそれ以外の縦モードに対するモードロスを増加させることができるので、望ましくないそれ以外の縦モードの発振を抑制することが可能となる。

以上のとおり、実施例８の発光素子にあっては、少なくとも２層の光吸収材料層が積層構造体の内部に形成されているので、面発光レーザ素子から出射され得る複数種類の縦モードのレーザ光の内、不所望の縦モードのレーザ光の発振を抑制することができる。その結果、出射されるレーザ光の発振波長を正確に制御することが可能となる。しかも、尚、実施例８の発光素子にあっては凹面鏡部４３を有するので、回折損失の発生を確実に抑制することができる。

実施例９は、実施例８の変形である。実施例８においては、光吸収材料層７１を、積層構造体２０を構成する化合物半導体よりもバンドギャップの狭い化合物半導体材料から構成した。一方、実施例９においては、１０層の光吸収材料層７１を、不純物をドープした化合物半導体材料、具体的には、１×１０¹⁹／ｃｍ³の不純物濃度（不純物：Ｓｉ）を有する化合物半導体材料（具体的には、ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ）から構成した。また、実施例９にあっては、発振波長λ₀を５１５ｎｍとした。尚、活性層２３の組成は、Ｉｎ_0.3Ｇａ_0.7Ｎである。実施例９にあっては、ｍ＝１とし、Ｌ_Absの値は１０７ｎｍであり、活性層２３の厚さ方向中心と、活性層２３に隣接した光吸収材料層７１の厚さ方向中心との間の距離は５３．５ｎｍであり、光吸収材料層７１の厚さは３ｎｍである。以上の点を除き、実施例９の発光素子の構成、構造は、実施例８の発光素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、１０層の光吸収材料層７１の内、一部の光吸収材料層７１にあっては、ｍを、２以上の任意の整数とすることもできる。

実施例１０も、実施例８の変形である。実施例１０においては、５層の光吸収材料層（便宜上、『第１の光吸収材料層』と呼ぶ）を、実施例８の光吸収材料層７１と同様の構成、即ち、ｎ−Ｉｎ_0.3Ｇａ_0.7Ｎから構成した。更には、実施例１０にあっては、１層の光吸収材料層（便宜上、『第２の光吸収材料層』と呼ぶ）を透明導電性材料から構成した。具体的には、第２の光吸収材料層を、ＩＴＯから成る第２電極３２と兼用した。実施例１０にあっては、発振波長λ₀を４５０ｎｍとした。また、ｍ＝１及び２とした。ｍ＝１にあっては、Ｌ_Absの値は９３．０ｎｍであり、活性層２３の厚さ方向中心と、活性層２３に隣接した第１の光吸収材料層の厚さ方向中心との間の距離は４６．５ｎｍであり、５層の第１の光吸収材料層の厚さは３ｎｍである。即ち、５層の第１の光吸収材料層にあっては、
０．９×｛λ₀／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛λ₀／（２・ｎ_eq）｝
を満足する。また、活性層２３に隣接した第１の光吸収材料層と、第２の光吸収材料層とは、ｍ＝２とした。即ち、
０．９×｛（２・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛（２・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝
を満足する。第２電極３２を兼用する１層の第２の光吸収材料層の光吸収係数は２０００ｃｍ^-1、厚さは３０ｎｍであり、活性層２３から第２の光吸収材料層までの距離は１３９．５ｎｍである。以上の点を除き、実施例１０の発光素子の構成、構造は、実施例８の発光素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、５層の第１の光吸収材料層の内、一部の第１の光吸収材料層にあっては、ｍを、２以上の任意の整数とすることもできる。尚、実施例８と異なり、光吸収材料層７１の数を１とすることもできる。この場合にも、第２電極３２を兼ねた第２の光吸収材料層と光吸収材料層７１の位置関係は、以下の式を満たす必要がある。
０．９×｛（ｍ・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛（ｍ・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝

以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した発光素子の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができるし、発光素子の製造方法も、適宜、変更することができる。場合によっては、接合層や支持基板を適切に選択することで、第２化合物半導体層の頂面から第２光反射層を介して光を出射する面発光レーザ素子とすることができる。

尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《発光素子》
第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第１化合物半導体層、
第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
が積層された積層構造体、
第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、
第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、並びに、
光収束・発散変更手段、
を備えており、
第１光反射層は、凹面鏡部上に形成されており、
第２光反射層は、平坦な形状を有しており、
活性層において生成した光が外部に出射されるとき、光収束・発散変更手段に入射する前の光の収束・発散状態と、光収束・発散変更手段を通過した後の光の収束・発散状態とは異なる発光素子。
［Ａ０２］活性層において生成した光が光収束・発散変更手段を通過したとき、光収束・発散変更手段に入射する前よりも、より収束状態となる［Ａ０１］に記載の発光素子。
［Ａ０３］光収束・発散変更手段は、凸レンズ、又は、フレネルレンズ、又は、ホログラムレンズから成る［Ａ０２］に記載の発光素子。
［Ａ０４］第１光反射層を介して光が出射され、
光収束・発散変更手段は、第１光反射層の光出射側に配設されている［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ０５］光収束・発散変更手段の光軸における曲率中心は、第１光反射層の光軸における曲率中心よりも光収束・発散変更手段に近い所に位置する［Ａ０４］に記載の発光素子。
［Ａ０６］光軸上において、光収束・発散変更手段の光出射面から第１光反射層の光出射面までの距離は、１×１０^-6ｍ乃至１×１０^-3ｍである［Ａ０４］又は［Ａ０５］に記載の発光素子。
［Ａ０７］第１光反射層の平面形状を円形と想定したときの円形の直径は、１×１０^-4ｍ以下である［Ａ０４］乃至［Ａ０６］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ０８］光軸に沿った光収束・発散変更手段の厚さは、１×１０^-6ｍ乃至１×１０^-3ｍである［Ａ０４］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ０９］活性層から第１光反射層までの距離は、１×１０^-5ｍ乃至５×１０^-4ｍである［Ａ０４］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１０］第２光反射層を介して光が出射され、
光収束・発散変更手段は、第２光反射層の光出射側に配設されている［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１１］光軸に沿った第１光反射層から第２光反射層までの距離は、１×１０^-5ｍ以上である［Ａ０１］乃至［Ａ１０］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１２］積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成る［Ａ０１］乃至［Ａ１１］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１３］面発光レーザ素子から成る［Ａ０１］乃至［Ａ１２］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１４］第１光反射層には、光透過部、及び、光透過部を取り囲む遮光部が設けられている［Ａ０１］乃至［Ａ１３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１５］凹面鏡部の形状は、凹面鏡部の中心部からビームウェスト半径ω₀の範囲内において、決定係数０．８以上である球形状又は放物線形状である［Ａ０１］乃至［Ａ１４］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１６］積層構造体の積層方向を含む仮想平面で第１光反射層を切断したときの第１光反射層の凹面鏡部の一部の積層構造体に面する界面が描く図形は、円の一部又は放物線の一部である［Ａ０１］乃至［Ａ１５］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ０１］《第１構成の発光素子》
第２化合物半導体層には、電流注入領域、及び、電流注入領域を取り囲む電流非注入領域が設けられており、
電流注入領域の面積重心点から、電流注入領域と電流非注入領域の境界までの最短距離Ｄ_CIは、以下の式を満足する［Ａ０１］乃至［Ａ１６］のいずれか１項に記載の発光素子。
Ｄ_CI≧ω₀／２
但し、
ω₀ ²≡（λ₀／π）｛Ｌ_OR（Ｒ_DBR−Ｌ_OR）｝^1/2
ここで、
λ₀ ：発光素子から主に出射される光の波長
Ｌ_OR ：共振器長
Ｒ_DBR：第１光反射層の凹面鏡部の曲率半径
［Ｂ０２］第１光反射層の凹面鏡部における有効領域の半径ｒ’_DBRは、
ω₀≦ｒ’_DBR≦２０・ω₀
を満足する［Ｂ０１］に記載の発光素子。
［Ｂ０３］Ｄ_CI≧ω₀を満足する［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の発光素子。
［Ｂ０４］Ｒ_DBR≦１×１０^-3ｍを満足する［Ｂ０１］乃至［Ｂ０３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０１］《第２構成の発光素子》
第２電極を含む積層構造体には、活性層が占める仮想平面と平行に、少なくとも２層の光吸収材料層が形成されている［Ａ０１］乃至［Ｂ０４］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０２］少なくとも４層の光吸収材料層が形成されている［Ｃ０１］に記載の発光素子。
［Ｃ０３］発振波長をλ₀、２層の光吸収材料層、及び、光吸収材料層と光吸収材料層との間に位置する積層構造体の部分の全体の等価屈折率をｎ_eq、光吸収材料層と光吸収材料層との間の距離をＬ_Absとしたとき、
０．９×｛（ｍ・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝≦Ｌ_Abs≦１．１×｛（ｍ・λ₀）／（２・ｎ_eq）｝
を満足する［Ｃ０１］又は［Ｃ０２］に記載の発光素子。
但し、ｍは、１、又は、１を含む２以上の任意の整数である。
［Ｃ０４］光吸収材料層の厚さは、λ₀／（４・ｎ_eq）以下である［Ｃ０１］乃至［Ｃ０３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０５］積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最低振幅部分に光吸収材料層が位置する［Ｃ０１］乃至［Ｃ０４］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０６］積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最大振幅部分に活性層が位置する［Ｃ０１］乃至［Ｃ０５］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０７］光吸収材料層は、積層構造体を構成する化合物半導体の光吸収係数の２倍以上の光吸収係数を有する［Ｃ０１］乃至［Ｃ０６］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０８］光吸収材料層は、積層構造体を構成する化合物半導体よりもバンドギャップの狭い化合物半導体材料、不純物をドープした化合物半導体材料、透明導電性材料、及び、光吸収特性を有する光反射層構成材料から成る群から選択された少なくとも１種類の材料から構成されている［Ｃ０１］乃至［Ｃ０７］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｄ０１］第１化合物半導体層の第１面と第１光反射層との間には化合物半導体基板が配されている［Ａ０１］乃至［Ｃ０８］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｄ０２］化合物半導体基板はＧａＮ基板から成る［Ｄ０１］に記載の発光素子。
［Ｄ０３］第１光反射層は、化合物半導体基板の突出部から成る凹面鏡部の少なくとも一部の表面に形成された多層光反射膜から構成されている［Ｄ０１］又は［Ｄ０２］に記載の発光素子。
［Ｄ０４］第１光反射層は、化合物半導体基板上に形成された凹面鏡部の少なくとも一部の表面に形成された多層光反射膜から構成されている［Ｄ０１］又は［Ｄ０２］に記載の発光素子。
［Ｄ０５］第１化合物半導体層の第１面に第１光反射層が形成されている［Ａ０１］乃至［Ｃ０８］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｄ０６］積層構造体の熱伝導率の値は、第１光反射層の熱伝導率の値よりも高い［Ａ０１］乃至［Ｄ０５］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｄ０７］発光素子の凹面鏡部の曲率半径をＲ_DBRとしたとき、Ｒ_DBR≦１×１０^-3ｍを満足する［Ａ０１］乃至［Ｄ０６］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｄ０８］第１光反射層の周囲には凸形状部が形成されており、第１光反射層は凸形状部から突出していない［Ａ０１］乃至［Ｄ０７］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｅ０１］《発光素子アレイ》
複数の発光素子が並置されて成る発光素子アレイであって、
各発光素子は、
第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第１化合物半導体層、
第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
が積層された積層構造体、
第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、
第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、並びに、
光収束・発散変更手段、
を備えており、
第１光反射層は、凹面鏡部上に形成されており、
第２光反射層は、平坦な形状を有しており、
活性層において生成した光が外部に出射されるとき、光収束・発散変更手段に入射する前の光の収束・発散状態と、光収束・発散変更手段を通過した後の光の収束・発散状態とは異なる発光素子から成る発光素子アレイ。
［Ｅ０２］《発光素子アレイ》
複数の発光素子が並置されて成る発光素子アレイであって、
各発光素子は、［Ａ０１］乃至［Ｄ０８］のいずれか１項に記載の発光素子から成る発光素子アレイ。
［Ｅ０３］発光素子の出射する光の波長が異なっている［Ｅ０１］又は［Ｅ０２］に記載の発光素子アレイ。

１１・・・化合物半導体基板（発光素子製造用基板）、１１ａ・・・化合物半導体基板の第１面、１１ｂ・・・化合物半導体基板の第２面、１１ａ’・・・化合物半導体基板の第１面の突出部、２０・・・積層構造体、２１・・・第１化合物半導体層、２１ａ・・・第１化合物半導体層の第１面、２１ｂ・・・第１化合物半導体層の第２面、２１ｃ，２１ｄ・・・第１化合物半導体層の第１面に形成された突出部、２２・・・第２化合物半導体層、２２ａ・・・第２化合物半導体層の第１面、２２ｂ・・・第２化合物半導体層の第２面、２３・・・活性層（発光層）、３１・・・第１電極、３２・・・第２電極、３３・・・パッド電極、３４・・・絶縁膜（電流狭窄領域）、３４Ａ・・・絶縁膜（電流狭窄領域）に設けられた開口部、４１・・・第１光反射層、４１ａ・・・第１光反射層の光出射面、４１Ａ・・・光透過部、４１Ｂ・・・遮光部、４２・・・第２光反射層、４２ａ・・・第２光反射層の光出射面、４３・・・凹面鏡部、４３ａ・・・第１光反射層の凹面鏡部における有効領域の積層構造体に面する界面、４３’・・・化合物半導体基板に形成された突出部、４４・・・第１光反射層の凹面鏡部における有効領域、４５・・・多層光反射膜、４６・・・平坦化膜、４８，４８’・・・接合層、４９，４９’・・・支持基板、６１Ａ・・・電流注入領域、６１Ｂ・・・電流非注入領域（電流狭窄領域）、７１・・・光吸収材料層

Claims (15)

1. 第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第１化合物半導体層、
   第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
   活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
   が積層された積層構造体、
   第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、
   第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、並びに、
   光収束・発散変更手段、
   を備えており、
   第１光反射層は、凹面鏡部上に形成されており、
   第２光反射層は、平坦な形状を有しており、
   活性層において生成した光が外部に出射されるとき、光収束・発散変更手段に入射する前の光の収束・発散状態と、光収束・発散変更手段を通過した後の光の収束・発散状態とは異なる発光素子。
2. 活性層において生成した光が光収束・発散変更手段を通過したとき、光収束・発散変更手段に入射する前よりも、より収束状態となる請求項１に記載の発光素子。
3. 光収束・発散変更手段は、凸レンズ、又は、フレネルレンズ、又は、ホログラムレンズから成る請求項２に記載の発光素子。
4. 第１光反射層を介して光が出射され、
   光収束・発散変更手段は、第１光反射層の光出射側に配設されている請求項１に記載の発光素子。
5. 光収束・発散変更手段の光軸における曲率中心は、第１光反射層の光軸における曲率中心よりも光収束・発散変更手段に近い所に位置する請求項４に記載の発光素子。
6. 光軸上において、光収束・発散変更手段の光出射面から第１光反射層の光出射面までの距離は、１×１０^-6ｍ乃至１×１０^-3ｍである請求項４に記載の発光素子。
7. 第１光反射層の平面形状を円形と想定したときの円形の直径は、１×１０^-4ｍ以下である請求項４に記載の発光素子。
8. 光軸に沿った光収束・発散変更手段の厚さは、１×１０^-6ｍ乃至１×１０^-3ｍである請求項４に記載の発光素子。
9. 活性層から第１光反射層までの距離は、１×１０^-5ｍ乃至５×１０^-4ｍである請求項４に記載の発光素子。
10. 第２光反射層を介して光が出射され、
    光収束・発散変更手段は、第２光反射層の光出射側に配設されている請求項１に記載の発光素子。
11. 光軸に沿った第１光反射層から第２光反射層までの距離は、１×１０^-5ｍ以上である請求項１に記載の発光素子。
12. 積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成る請求項１に記載の発光素子。
13. 面発光レーザ素子から成る請求項１に記載の発光素子。
14. 複数の発光素子が並置されて成る発光素子アレイであって、
    各発光素子は、
    第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第１化合物半導体層、
    第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
    活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
    が積層された積層構造体、
    第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、
    第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、並びに、
    光収束・発散変更手段、
    を備えており、
    第１光反射層は、凹面鏡部上に形成されており、
    第２光反射層は、平坦な形状を有しており、
    活性層において生成した光が外部に出射されるとき、光収束・発散変更手段に入射する前の光の収束・発散状態と、光収束・発散変更手段を通過した後の光の収束・発散状態とは異なる発光素子から成る発光素子アレイ。
15. 発光素子の出射する光の波長が異なっている請求項１４に記載の発光素子アレイ。