WO2025079366A1 - 面発光素子 - Google Patents

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WO2025079366A1
WO2025079366A1 PCT/JP2024/031435 JP2024031435W WO2025079366A1 WO 2025079366 A1 WO2025079366 A1 WO 2025079366A1 JP 2024031435 W JP2024031435 W JP 2024031435W WO 2025079366 A1 WO2025079366 A1 WO 2025079366A1
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WO
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layer
light
thickness direction
oxidized
constriction
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English (en)
French (fr)
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諒磨 東
修 前田
直輝 城岸
広樹 横山
ビピン スベディ
雄太 乙黒
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Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Definitions

  • the technology disclosed herein (hereinafter also referred to as “the technology”) relates to a surface-emitting device.
  • surface-emitting devices that can obtain surface-emitting output, such as surface-emitting lasers and light-emitting diodes, are known.
  • Some conventional surface-emitting devices have an oxidized constriction layer in which a non-oxidized region with a high refractive index is surrounded by an oxidized region with a low refractive index (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the main objective of this technology is to provide a surface-emitting device that can increase the effective refractive index difference in the oxide constriction layer while suppressing the occurrence of cracks.
  • the present technology includes a first structure including a first semiconductor structure; a second structure including a second semiconductor structure stacked with the first structure; at least one light emitting layer disposed between the first and second structures; a plurality of oxidized constriction layers stacked on the light-emitting layer and on each other between a first surface, which is a surface of the first structure opposite to the second structure side, and a second surface, which is a surface of the second structure opposite to the first structure side; Equipped with The surface light emitting device includes at least one predetermined oxide constriction layer whose central position in the thickness direction does not coincide with a node position in a standing wave of the electric field of the emitted light.
  • the predetermined oxidized constriction layer may have a position other than the central position coincident with the node position.
  • the predetermined oxidized constriction layer may be such that the entire area in the thickness direction is offset from the node position that is closest to the central position.
  • the plurality of oxidized constricting layers may include at least two of the predetermined oxidized constricting layers.
  • the plurality of oxidation constriction layers may include an oxidation constriction layer whose central position coincides with the node position.
  • the distance between the central position and the node position closest to the central position is t
  • the distance between the central position and the central position in the thickness direction of the light-emitting layer may be (2k-1) ⁇ /4+t or (2k-1) ⁇ /4-t, where k is a natural number.
  • the multiple oxidized constriction layers include at least one first oxidized constriction layer arranged on the first surface side of the light-emitting layer and at least one second oxidized constriction layer arranged on the second surface side of the light-emitting layer, and the first and/or second oxidized constriction layer may be the specified oxidized constriction layer.
  • the predetermined oxidation constriction layer may be at least two, and each of the first and second oxidation constriction layers may be the predetermined oxidation constriction layer.
  • the central position in the thickness direction of the first oxidized constriction layer may be located on one of the first surface side and the second surface side of the node position closest to the central position, and the central position in the thickness direction of the second oxidized constriction layer may be located on the other of the first surface side and the second surface side of the node position closest to the central position.
  • L1 be the distance between the center position in the thickness direction of the first oxide constriction layer and the center position in the thickness direction of the light-emitting layer
  • L2 be the distance between the center position in the thickness direction of the second oxide constriction layer and the center position in the thickness direction of the light-emitting layer
  • t1 be the distance between the center position in the thickness direction of the first oxide constriction layer and the node position closest to the center position
  • t2 be the distance between the center position in the thickness direction of the second oxide constriction layer and the node position closest to the center position
  • the distance between the center position in the thickness direction of the first oxidized constriction layer and the center position in the thickness direction of the light-emitting layer may be equal to the distance between the center position in the thickness direction of the second oxidized constriction layer and the center position in the thickness direction of the light-emitting layer.
  • One of the first and second oxidized constricting layers may be the predetermined oxidized constricting layer.
  • the central position in the thickness direction of one of the first and second oxidized constriction layers may be located on the first surface side or the second surface side of the node position closest to the central position, and the central position in the thickness direction of the other of the first and second oxidized constriction layers may coincide with the node position.
  • L1 be the distance between the center position in the thickness direction of one of the first and second oxide constriction layers and the center position in the thickness direction of the light-emitting layer
  • L2 be the distance between the center position in the thickness direction of the other of the first and second oxide constriction layers and the center position in the thickness direction of the light-emitting layer
  • t be the distance between the center position in the thickness direction of one of the first and second oxide constriction layers and the node position closest to the center position
  • the distance between the center position in the thickness direction of the first oxidized constriction layer and the center position in the thickness direction of the light-emitting layer may be different from the distance between the center position in the thickness direction of the second oxidized constriction layer and the center position in the thickness direction of the light-emitting layer.
  • Each of the plurality of oxidized constriction layers may have a non-oxidized region and an oxidized region surrounding the non-oxidized region, and the non-oxidized region may contain AlAs or Al x Ga 1-x As (0.8 ⁇ x ⁇ 1).
  • the surface-emitting device may further include a tunnel junction layer disposed between at least one pair of adjacent light-emitting layers of the at least one light-emitting layer, the at least one light-emitting layer being a plurality of light-emitting layers stacked on top of one another.
  • the predetermined oxide constriction layer may be disposed between one of the two adjacent light emitting layers and the tunnel junction layer. The predetermined position in the thickness direction of the tunnel junction layer may coincide with the node position.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a surface-emitting laser according to a first comparative example.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface-emitting laser of Comparative Example 2.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface-emitting laser of Comparative Example 3.
  • 1 is a cross-sectional view of a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1 is a plan view of a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 5 is a partially enlarged view showing a mesa of the surface light emitting device of FIG. 4 .
  • 1 is a flowchart for explaining an example of a manufacturing method of a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 1A to 1C are cross-sectional views of steps in an example of a manufacturing method for a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • 11 is a partially enlarged view showing a mesa of a surface light emitting device according to Example 2 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface light emitting device according to Example 3 of an embodiment of the present technology.
  • 18 is a partially enlarged view showing a mesa of the surface light emitting device of FIG. 17.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface light emitting device according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • 20 is a partially enlarged view showing a mesa of the surface light emitting device of FIG. 19 .
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface light emitting device according to Example 5 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a surface light emitting device according to Example 6 of an embodiment of the present technology.
  • 23 is a partially enlarged view showing a part including a mesa of the surface light emitting device of FIG. 22.
  • 13 is a partially enlarged view showing a part including a mesa of a surface light emitting device according to Example 7 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a partially enlarged view showing a part including a mesa of a surface light emitting device according to Example 8 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface light emitting device according to Example 5 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a surface light emitting device according to Example 6 of an embodiment of the present technology.
  • 23 is a partially enlarged view
  • FIG. 13 is a partially enlarged view showing a part including a mesa of a surface light emitting device according to Example 9 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a partially enlarged view showing a part including a mesa of a surface light emitting device according to Example 10 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a partially enlarged view showing a part including a mesa of a surface light emitting device according to Example 11 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 13 is a partially enlarged view showing a part including a mesa of a surface light emitting device according to Example 12 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 23 is a partially enlarged view showing a mesa of a surface light emitting device according to Example 13 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a diagram (part 1) for explaining an operation of a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is a diagram (part 2) for explaining the operation of the surface light emitting device according to the example 1 of the embodiment of the present technology;
  • 1 is a cross-sectional view illustrating a mesa of a surface light emitting device according to a first modified example of an embodiment of the present technology.
  • 11 is a cross-sectional view illustrating a mesa of a surface light emitting device according to a second modified example of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a diagram (part 1) for explaining an operation of a surface light emitting device according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is a diagram (part 2) for explaining the operation of the surface light emitting device according to the example 1
  • FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a surface light emitting device to which the present technology can be applied;
  • Fig. 36A is a cross-sectional view taken along line XX in Fig. 35.
  • Fig. 36B is a cross-sectional view taken along line YY in Fig. 35.
  • 1 is a diagram showing an example of application of a surface light emitting device according to a first embodiment of the present technology to a distance measuring device.
  • 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system;
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an installation position of a distance measuring device.
  • Example 11 of an embodiment of the present technology Surface light emitting device according to Example 11 of an embodiment of the present technology 12.
  • Surface light emitting device according to Example 12 of an embodiment of the present technology Surface light emitting device according to Example 13 of an embodiment of the present technology 14.
  • Modification of the present technology Configuration example of a surface emitting laser to which the present technology can be applied 16.
  • Application example to electronic equipment Example in which a surface light emitting device is applied to a distance measuring device 18.
  • VCSELs vertical cavity surface emitting lasers
  • light-emitting diodes light-emitting diodes
  • VCSELs surface-emitting lasers
  • a first DBR (Distributed Bragg Reflector) 2 a first spacer layer 3, an active layer 4, a second spacer layer 6, an oxide constriction layer 5, a second DBR (Distributed Bragg Reflector) 7, and a contact layer 8 are laminated in this order on a substrate 1, an electrode 9 is formed on the back surface of the substrate 1, and an electrode 10 is formed on the surface of the contact layer 8.
  • a mesa is formed including the first spacer layer 3, the active layer 4, the second spacer layer 6, the oxide constriction layer 5, the second DBR 7, and the contact layer 8.
  • the oxide constriction layer 5 is formed by partially oxidizing the oxidized layer (semiconductor layer) from the side toward the center. By having the oxide constriction layer, the current distribution in the active layer 4 can be controlled, and effects such as a reduction in threshold current and an improvement in slope efficiency can be obtained.
  • VCSELs often have a single oxide constriction layer, but having multiple oxide constriction layers within the VCSEL can further improve the light emission efficiency.
  • a VCSEL with a multi-junction (MJ) structure that has multiple active layers (MJ-VCSEL) it is desirable to have one oxide constriction layer adjacent to each active layer.
  • MJ-VCSEL multi-junction
  • having two oxide constriction layers within the element can improve the light emission efficiency compared to having one oxide constriction layer.
  • the oxide constriction layer also contributes to lateral light confinement.
  • the oxidized region of the oxide constriction layer is aluminum oxide (AlxOy), and has a smaller refractive index than the non-oxidized region of the semiconductor layer. This creates an effective lateral refractive index difference ⁇ n in the mesa, and light is confined to the center of the mesa.
  • ⁇ n is minimized by matching the center position of the thickness direction of the oxide constriction layer with the node position of the standing wave generated in the resonator. Since there is a correlation between ⁇ n and the numerical aperture NA (Numerical Aperture), it is necessary to control the value of ⁇ n in the design to obtain the desired NA in the oxide constriction layer.
  • the "effective refractive index difference” is the refractive index difference that the light propagating in the resonator actually feels, and is also called the "equivalent refractive index difference.”
  • the surface-emitting laser C2 of Comparative Example 2 shown in FIG. 2 has an oxidized constriction layer 5 with an inclined surface on the side opposite to the active layer 4.
  • the condition that the center position in the thickness direction of the oxidized region coincides with the node position of the standing wave distribution for the fundamental transverse mode is satisfied, and the condition that the center position in the thickness direction of the oxidized region is displaced in the positive direction from the node position of the standing wave distribution for the higher-order transverse mode is satisfied.
  • reference numeral 11 denotes wiring
  • reference numeral 12 denotes an insulating film
  • reference numeral 13 denotes a bulk insulating material.
  • the surface-emitting laser C3 of Comparative Example 3 shown in Figure 3 has an oxidized constriction layer 5 and a mode adjustment section 14 formed by oxidation.
  • Current flows from the electrode 10 toward the active layer 4, and no current flows through the mode adjustment section 14, so the oxidized region of the mode adjustment section 14 can be made larger. This makes it possible to suppress higher-order modes and obtain a high-output fundamental transverse mode.
  • the surface-emitting lasers C1 to C3 of Comparative Examples 1 to 3 all aim to suppress higher-order transverse modes and obtain a high-intensity fundamental transverse mode, which tends to reduce the NA.
  • the inventors have found that while technology for stably obtaining a low NA like this has been proposed in the past, technology for stably obtaining a high NA has not yet been developed. This is the inventors' first new finding.
  • the inventors further investigated the issue and discovered that in order to obtain a high NA, it is necessary to increase the effective refractive index difference ⁇ n by increasing the overlapping area between the standing wave and the oxidized constriction layer, and that there are roughly two ways to achieve this. This is the inventors' second new finding.
  • One of these two methods is to increase the thickness of the oxidized constriction layer (the former), and the other is to displace the central position of the oxidized constriction layer in the thickness direction from the node position of the standing wave (the latter).
  • the oxidized constriction layer is formed by oxidizing an oxidized layer having an Al composition (for example, an AlAs layer or an AlGaAs layer with a high Al composition), and volume shrinkage occurs during the oxidation process (oxidation step).
  • an oxidized layer having an Al composition (for example, an AlAs layer or an AlGaAs layer with a high Al composition)
  • volume shrinkage occurs during the oxidation process (oxidation step).
  • the oxidized layer cannot withstand the internal stress generated, and cracks may occur at the interface between the oxidized layer and the semiconductor layers above and below it. Even if no cracks occur during the oxidation step, they may occur during the subsequent mounting step or reliability test.
  • the thicker the oxidized constriction layer the higher the risk of such cracks occurring, so from the perspective of reliability, it is desirable for the oxidized constriction layer to be thin. This is the inventors' third new finding.
  • the inventors have concluded from the second and third new findings above that it is desirable to shift the center position in the thickness direction of the oxidized constriction layer from the node position of the standing wave (the latter) in order to obtain a high ⁇ n without increasing the risk of cracking.
  • the inventors have then developed a surface-emitting device according to the present technology as a surface-emitting device that embodies this.
  • the surface-emitting device according to the present technology can provide a surface-emitting device that can increase the effective refractive index difference in the oxidized constriction layer while suppressing the occurrence of cracks. Increasing the effective refractive index difference in the oxidized constriction layer leads to a higher NA of the oxidized constriction layer.
  • a surface light emitting device 1000 according to Example 1 of an embodiment of the present technology is, for example, a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) as shown in Fig. 4 and Fig. 5.
  • the surface light emitting device 1000 is, for example, a surface emission type VCSEL.
  • the surface light emitting device 1000 has, for example, an MJ (Multi Junction) structure.
  • the surface-emitting element 1000 is driven by, for example, a driver (drive circuit).
  • the driver includes a power supply and a transistor that controls the on/off of the current from the power supply to the surface-emitting element 1000.
  • the surface-emitting device 1000 includes a first structure ST1 including a first semiconductor structure SS1, a second structure ST2 including a second semiconductor structure SS2 stacked with the first structure ST1, a third semiconductor structure SS3 including first and second light-emitting layers 103, 109 arranged between the first and second structures ST1, ST2, and oxide constriction layers 105, 111 stacked with the first and second light-emitting layers 103, 109 and stacked with each other between a first surface (lower surface) which is the surface of the first structure ST1 opposite to the second structure ST2 side, and a second surface (upper surface) which is the surface of the second structure ST2 opposite to the first structure ST1 side.
  • the direction in which the first and second structures ST1, ST2 are stacked is also referred to as the "stacking direction”.
  • the first structure ST1 includes, in addition to the first semiconductor structure SS1, a substrate 100 arranged on the opposite side (lower side) of the first semiconductor structure SS1 from the second semiconductor structure SS2 side.
  • the first semiconductor structure SS1 includes, as an example, a first semiconductor multilayer film reflector 101.
  • the second semiconductor structure SS2 is configured to include a second semiconductor multilayer reflector 112 and a contact layer 113.
  • the second semiconductor multilayer reflector 112 and the contact layer 113 are stacked in this order from the substrate 100 side (bottom side).
  • the third semiconductor structure SS3 includes, in addition to the first and second light emitting layers 103, 109, a first cladding layer 102, a second cladding layer 104, a third cladding layer 106, a tunnel junction layer 107, a fourth cladding layer 108, and a fifth cladding layer 110.
  • the first cladding layer 102, the second cladding layer 104, the third cladding layer 106, the tunnel junction layer 107, the fourth cladding layer 108, and the fifth cladding layer 110 are stacked in this order from the substrate 100 side (lower side).
  • the first light-emitting layer 103 is disposed between the first and second cladding layers 102, 104.
  • the tunnel junction layer 107 is disposed between the third and fourth cladding layers 106, 108.
  • the second light-emitting layer 109 is disposed between the fourth and fifth cladding layers 108, 110.
  • the oxide constriction layer 105 is disposed between the second cladding layer 104 and the third cladding layer 106.
  • the oxide constriction layer 111 is disposed between the fifth cladding layer 110 and the second semiconductor multilayer film reflector 112.
  • the first and fourth cladding layers 102, 108 are all made of n-type semiconductors.
  • the second, third and fifth cladding layers 104, 106, 110 are all made of p-type semiconductors.
  • the tunnel junction layer 107 is disposed between the first and second light-emitting layers 103 and 109 that are stacked on top of each other.
  • the oxide constriction layer 105 is disposed between the first light-emitting layer 103 and the tunnel junction layer 107.
  • the oxide constriction layer 105 mainly defines the light-emitting region of the first light-emitting layer 103.
  • the light-emitting region of the first light-emitting layer 103 is a region in the first light-emitting layer 103 where current is injected (current injection region) and where light is emitted.
  • the second oxide constriction layer 111 mainly defines the light-emitting region of the second light-emitting layer 109.
  • the light-emitting region of the second light-emitting layer 109 is a region in the second light-emitting layer 109 where current is injected (current injection region) and where light is emitted.
  • the first semiconductor multilayer reflector 101, the first cladding layer 102, the first light-emitting layer 103, the second cladding layer 104, the oxide constriction layer 105, the third cladding layer 106, the tunnel junction layer 107, the fourth cladding layer 108, the second light-emitting layer 109, the fifth cladding layer 110, the oxide constriction layer 111, the second semiconductor multilayer reflector 112, and the contact layer 113 are stacked on the substrate 100 in this order from the substrate 100 side (bottom side).
  • the surface-emitting device 1000 has a double heterostructure in which the first light-emitting layer 103 is sandwiched in the stacking direction between first and second clad layers 102, 104 of different conductivity types, and holes and electrons can be radiatively recombined (radiatively recombined) in the first light-emitting layer 103.
  • the surface-emitting device 1000 has a double heterostructure in which the second light-emitting layer 109 is sandwiched in the stacking direction between fourth and fifth clad layers 108, 110 of different conductivity types, and holes and electrons can be radiatively recombined (radiatively recombined) in the second light-emitting layer 109.
  • a resonator is formed including a third semiconductor structure SS3 including first and second light-emitting layers 103 and 109, and first and second semiconductor multilayer film reflectors 101 and 112 that sandwich the third semiconductor structure SS3 in the stacking direction.
  • the surface-emitting device 1000 emits laser light to the second surface side (upper side) of the second structure ST2.
  • a solid cathode electrode 114 (n-side electrode) is provided on the back surface (lower surface) of the substrate 100.
  • the cathode electrode 114 is electrically connected to the cathode side of the driver.
  • the substrate 100 is, for example, a GaAs substrate (eg, an n-GaAs substrate).
  • the first semiconductor multilayer reflector 101 (semiconductor DBR) is, for example, a semiconductor multilayer reflector doped with n-type impurities, and has low light absorption, high reflectivity, and electrical conductivity.
  • the multilayer reflector is also called a distributed Bragg reflector (DBR).
  • the first semiconductor multilayer reflector 101 has a layered structure in which low-refractive index layers and high-refractive index layers are alternately stacked, and a first or second graded layer (composition gradient layer) is disposed between adjacent low-refractive index layers and high-refractive index layers.
  • the layered structure a plurality of four-layer structures are stacked in which a low-refractive index layer, a first graded layer, a high-refractive index layer, and a second graded layer are stacked in this order.
  • the low-refractive index layer is made of Al x1 Ga 1-x1 As (0 ⁇ x1 ⁇ 1).
  • the high refractive index layer is made of Al x2 Ga 1-x2 As (0 ⁇ x2 ⁇ x1).
  • the first graded layer has a composition that changes continuously from one surface in contact with the low refractive index layer to the other surface in contact with the high refractive index layer, starting with the composition of the low refractive index layer and ending with the composition of the high refractive index layer.
  • the second graded layer has a composition that changes continuously from one surface in contact with the high refractive index layer to the other surface in contact with the low refractive index layer, starting with the composition of the high refractive index layer and ending with the composition of the low refractive index layer.
  • n-type impurities (n-type dopants) of the first semiconductor multilayer reflector 101 include Si, Se, Ge, etc.
  • the reflectance of the first semiconductor multilayer reflector 101 is set slightly higher than that of the second semiconductor multilayer reflector 112. In the first semiconductor multilayer reflector 101, the first and second graded layers are not essential.
  • the first cladding layer 102 is made of, for example, n-Al x3 Ga 1-x3 As (0 ⁇ x3 ⁇ 1).
  • the "first cladding layer” may also be called a "first spacer layer.”
  • Examples of n-type impurities (n-type dopants) in the first cladding layer 102 include Si, Se, and Ge.
  • the first light emitting layer 103 is, for example, made of a compound semiconductor having a smaller band gap energy than the first and second cladding layers 102 and 104.
  • the first light emitting layer 103 has a multiple quantum well structure in which, for example, a well layer made of undoped In x4 Ga 1-x4 As (0 ⁇ x4 ⁇ 1) and a barrier layer made of undoped Al x5 Ga 1-x5 As (0 ⁇ x5 ⁇ 1) are alternately stacked.
  • the first light emitting layer 103 may have any of a quantum well structure, a quantum wire structure, and a quantum dot structure instead of a multiple quantum well structure.
  • the emission wavelength of the first light emitting layer 103 is set to, for example, about 600 to 1100 nm.
  • the first light emitting layer 103 may be called a "first active layer". It is preferable that the center position in the thickness direction of the first light emitting layer 103 coincides with the antinode position (antinode position) of the standing wave generated in the resonator.
  • the second cladding layer 104 is made of, for example, p-Al x6 Ga 1-x6 As (0 ⁇ x6 ⁇ 1).
  • the "second cladding layer” may also be called a "second spacer layer.”
  • Examples of the p-type impurity (p-type dopant) of the second cladding layer 104 include Zn, Mg, Be, C, and the like.
  • the oxidized constriction layer 105 has, for example, a non-oxidized region 105a and an oxidized region 105b (insulating region) surrounding the non-oxidized region 105a.
  • the non-oxidized region 105a corresponds to the light-emitting region of the first light-emitting layer 103 and functions as a current/light passing region.
  • the non-oxidized region 105a is made of, for example, p-Al x7 Ga 1-x7 As (0 ⁇ x7 ⁇ 1). It is preferable that x7 ⁇ 0.8, and more preferably that x7 ⁇ 0.9.
  • Examples of p-type impurities (p-type dopants) in the non-oxidized region 105a include Zn, Mg, Be, and C.
  • the oxidized region 105b is a region that is circular (e.g., ring-shaped) in plan view and surrounds the non-oxidized region 105a.
  • the oxidized region 105b has a higher resistance and a lower refractive index than the non-oxidized region 105a, and functions as a current/light confinement region.
  • the oxidized region 105b is composed of, for example, Al 2 O 3 (aluminum oxide), and is obtained, for example, by selectively oxidizing a high Al composition oxidized layer 105S (e.g., a p-Al x7 Ga 1-x7 As layer (0 ⁇ x7 ⁇ 1)) from the side.
  • the thickness of the oxide constriction layer 105 is preferably ⁇ /2 or less, more preferably ⁇ /4 or less, more preferably ⁇ /8 or less, and even more preferably ⁇ /16 or less.
  • is the oscillation wavelength of the resonator.
  • the third cladding layer 106 is made of, for example, p-Al x8 Ga 1-x8 As (0 ⁇ x8 ⁇ 1).
  • the "third cladding layer” may also be called a “third spacer layer.”
  • Examples of the p-type impurity (p-type dopant) of the third cladding layer 106 include Zn, Mg, Be, C, and the like.
  • the tunnel junction layer 107 has a function of passing the current flowing through the second light emitting layer 109 to the first light emitting layer 103 without changing the current value by the tunnel effect. It is preferable that the predetermined position (e.g., the central position) of the tunnel junction layer 107 in the thickness direction coincides with the node position of the standing wave.
  • the tunnel junction layer 107 has a structure in which, for example, a p-type highly doped layer (p++ layer) and an n-type highly doped layer (n++ layer) are stacked.
  • the p-type highly doped layer is made of, for example, GaAs or InGaAs containing a p-type impurity such as a high concentration of carbon (C)
  • the n-type highly doped layer is made of, for example, GaAs or InGaAs containing an n-type impurity such as a high concentration of tellurium (Te).
  • the p-type highly doped layer is disposed on the substrate 100 side (lower side) of the n-type highly doped layer.
  • the fourth cladding layer 108 is made of, for example, n-Al x9 Ga 1-x9 As (0 ⁇ x9 ⁇ 1).
  • the "fourth cladding layer” may also be called a "fourth spacer layer.”
  • Examples of n-type impurities (n-type dopants) in the fourth cladding layer 108 include Si, Se, and Ge.
  • the second light emitting layer 109 is made of a compound semiconductor having a smaller band gap energy than the fourth and fifth cladding layers 108 and 110, for example.
  • the second light emitting layer 109 has a multiple quantum well structure in which a well layer made of undoped In x10 Ga 1-x10 As (0 ⁇ x10 ⁇ 1) and a barrier layer made of undoped Al x11 Ga 1-x11 As (0 ⁇ x11 ⁇ 1) are alternately stacked.
  • the second light emitting layer 109 may have any of a quantum well structure, a quantum wire structure, and a quantum dot structure instead of a multiple quantum well structure.
  • the emission wavelength of the second light emitting layer 109 is set to be the same as the emission wavelength of the first light emitting layer 103 (for example, 600 to 1100 nm).
  • the second light emitting layer 109 may be called a "second active layer". It is preferable that the center position in the thickness direction of the second light emitting layer 109 coincides with the antinode position (antinode position) of the standing wave generated in the resonator.
  • the oxidized constriction layer 111 has, for example, a non-oxidized region 111a and an oxidized region 111b (insulating region) surrounding the non-oxidized region 111a.
  • the non-oxidized region 111a corresponds to the light-emitting region of the second light-emitting layer 109, and functions as a current/light passing region.
  • the non-oxidized region 111a is made of, for example, p-Al x13 Ga 1-x13 As (0 ⁇ x13 ⁇ 1). It is preferable that x13 ⁇ 0.8, and more preferably that x13 ⁇ 0.9.
  • Examples of p-type impurities (p-type dopants) in the non-oxidized region 111a include Zn, Mg, Be, and C.
  • the thickness of the oxide constriction layer 111 is preferably ⁇ /2 or less, more preferably ⁇ /4 or less, more preferably ⁇ /8 or less, and even more preferably ⁇ /16 or less.
  • is the oscillation wavelength of the resonator.
  • the laminated structure a plurality of four-layer structures are laminated in which a low-refractive index layer, a first graded layer, a high-refractive index layer, and a second graded layer are laminated in this order.
  • the low-refractive index layer is made of Al x14 Ga 1-x14 As (0 ⁇ x14 ⁇ 1).
  • the high refractive index layer is made of Al x15 Ga 1-x15 As (0 ⁇ x15 ⁇ x14).
  • the first graded layer has a composition that changes continuously from one surface in contact with the low refractive index layer to the other surface in contact with the high refractive index layer, starting with the composition of the low refractive index layer and ending with the composition of the high refractive index layer.
  • the insulating film 116 is made of a dielectric material such as polyimide, SiN, SiO 2 , or SiON.
  • the cathode electrode 114 is, for example, made of an alloy, and has a structure in which, for example, AuGe, Ni, and Au are laminated in this order from the substrate 100 side.
  • Fig. 6 is a partial enlarged view showing the mesa M1 of the surface light emitting device 1000 of Fig. 4.
  • the first light emitting layer 103 has a center position CP103 in the thickness direction that coincides with the antinode position (antinode position) of the standing wave (standing wave generated in the resonator) of the electric field of the emitted light (oscillation light).
  • the second light emitting layer 109 has a center position CP109 in the thickness direction that coincides with the antinode position (antinode position) of the standing wave (standing wave generated in the resonator) of the electric field of the emitted light (oscillation light).
  • the oxidized constriction layer 105 is a first oxidized constriction layer arranged on the first surface side (lower side) of the first structure ST1 of the second light-emitting layer 109.
  • the oxidized constriction layer 111 is a second oxidized constriction layer arranged on the second surface side (upper side) of the second structure ST2 of the second light-emitting layer 109.
  • the oxidized constriction layer 105 is a predetermined oxidized constriction layer whose central position CP105 in the thickness direction does not coincide with a nodal position (node position) in the standing wave of the electric field of the emitted light (standing wave generated in the resonator).
  • the central position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 is located on the first surface side (below) of the node position NP105 of the standing wave, which is closest (nearest) to the central position CP105.
  • the oxidized constriction layer 111 is a predetermined oxidized constriction layer whose central position CP111 in the thickness direction does not coincide with a node position (node position) in the standing wave of the electric field of the emitted light (standing wave generated in the resonator).
  • the central position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111 is located on the second surface side (upper side) of the node position NP111 of the standing wave, which is closest (nearest) to the central position CP111.
  • the oxidized constriction layers 105 and 111 are shifted in opposite directions with respect to the nearest node position.
  • the oxidized constriction layer 105 (the specified oxidized constriction layer) is located, over its entire thickness direction, away from the node position NP105 of the standing wave, which is closest to the center position CP105 in the thickness direction.
  • the oxidized constriction layer 111 (the specified oxidized constriction layer) is located, over its entire thickness direction, away from the node position NP111 of the standing wave, which is closest to the center position CP111 in the thickness direction.
  • L2 (2m-1) ⁇ /4 + t2 holds, where m is a natural number. However, 0 ⁇ t2 ⁇ ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • the distance between the center position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 and the center position CP109 in the thickness direction of the second light-emitting layer 109 is equal to the distance between the center position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111 and the center position CP109 in the thickness direction of the second light-emitting layer 109.
  • ⁇ Operation of surface light emitting element The operation of the surface light emitting device 1000 will be described below.
  • a power supply voltage of a driver When a power supply voltage of a driver is applied to the surface light emitting device 1000, a current flows from the anode side of the driver through the anode electrode 115 into the mesa M1.
  • the current flowing into the mesa M1 passes through the contact layer 113 and the second semiconductor multilayer film reflector 112 in this order, is constricted by the oxide constriction layer 111, and is injected into the second light emitting layer 109 through the fifth cladding layer 110.
  • Injecting a current into each of the first and second light emitting layers 103, 109 causes the first and second light emitting layers 103, 109 to emit light, and the light travels back and forth between the first and second semiconductor multilayer film reflectors 101, 112 while being confined by the oxide confinement layers 105, 111 and amplified by the first and second light emitting layers 103, 109, and when an oscillation condition is satisfied, the light is emitted as laser light to the upper surface side of the mesa M1.
  • the current injected into the first light emitting layer 103 flows out to the cathode side of the driver via the first cladding layer 102, the first semiconductor multilayer film reflector 101, the substrate 100, and the cathode electrode 114 in this order.
  • a semiconductor manufacturing method using a semiconductor manufacturing apparatus is used to simultaneously produce a plurality of surface light emitting devices 1000 on a single wafer (hereinafter, for convenience, referred to as "substrate 100") that is the base material of the substrate 100.
  • substrate 100 a single wafer
  • the series of the surface light emitting devices 1000 are separated from each other by dicing (e.g., stealth dicing) to obtain chip-shaped surface light emitting devices 1000.
  • oxidized constriction layers 105 and 111 are formed (see FIG. 10). Specifically, the mesa formed in the laminate is exposed to a high-temperature water vapor atmosphere to selectively oxidize the Al contained in each of the oxidized layers 105S and 111S (see FIG. 9) from the side of the mesa. Alternatively, wet oxidation is used to selectively oxidize the Al contained in each of the oxidized layers 105S and 111S (see FIG. 9) from the side of the mesa.
  • an oxidized constriction layer 105 in which the non-oxidized region 105a is surrounded by the oxidized region 105b and an oxidized constriction layer 111 in which the non-oxidized region 111a is surrounded by the oxidized region 111b are formed.
  • the insulating film 116 is formed. Specifically, the insulating film 116 is first formed on the entire surface (see FIG. 11). It is preferable to use a CVD (Chemical Vapor Deposition) method for forming the insulating film 116. The reason is that the insulating film 116 prevents each component, such as the first semiconductor multilayer reflector 101, the second semiconductor multilayer reflector 112, the oxide constriction layer 105, and the oxide constriction layer 111, from coming into contact with moisture, and also electrically separates each component (except the contact layer 113) from the anode electrode 115, so it is necessary to improve the film coverage on the side surface of the mesa.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • a plasma CVD method, a thermal CVD method, or the like can be used for forming the insulating film 116.
  • a spin coating method or the like may be used to give the insulating film 116 flatness, but it is preferable to use a CVD method before or after the spin coating method in order to improve the film coverage.
  • the insulating film 116 on the mesa is selectively removed by photolithography and etching to form a circumferential (e.g., ring-shaped) contact hole 116a that exposes a portion of the contact layer 113 (see FIG. 12).
  • the anode electrode 115 is formed (see FIG. 13). Specifically, for example, Ti, Pt, and Au are laminated in this order in the contact hole 116a by, for example, vacuum deposition or sputtering to form a circumferential (for example, ring-shaped) anode electrode 115 that contacts the contact layer 113.
  • the anode wiring 150 is formed (see FIG. 14). Specifically, the anode wiring 150 is formed, for example, by a plating method, so as to be in contact with the anode electrode 115 and to expose the insulating film 116 on the inner diameter side of the anode electrode 115. It is preferable to form a seed layer in advance in the area to be plated prior to carrying out the plating method.
  • the cathode electrode 114 is formed (see FIG. 15). Specifically, the rear surface (lower surface) of the substrate 100 is polished to an overall thickness of, for example, about 100 ⁇ m, and then an alloy layer of Au and Ge (AuGe layer), a Ni layer, and an Au layer are laminated in this order on the rear surface by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like to form a solid cathode electrode 114.
  • the portion of the insulating film 116 to be diced is removed, and the multiple surface light emitting elements 1000 integrally formed on the substrate 100 are separated from each other by dicing (for example, stealth dicing) to obtain multiple chip-shaped surface light emitting elements 1000.
  • dicing for example, stealth dicing
  • the surface-emitting device 1000 includes a first structure ST1 including a first semiconductor structure SS1, a second structure ST2 including a second semiconductor structure SS2 stacked with the first structure ST1, first and second light-emitting layers 103, 109 arranged between the first and second structures ST1, ST2, and oxide constriction layers 105, 111 stacked with the first and second light-emitting layers 103, 109 and stacked with each other between a first surface, which is the surface of the first structure ST1 opposite to the second structure ST2 side, and a second surface, which is the surface of the second structure ST2 opposite to the first structure ST1 side.
  • Each of the oxide constriction layers 105, 111 is a predetermined oxide constriction layer whose center position in the thickness direction does not coincide with a node position in the standing wave of the electric field of the emitted light.
  • the center positions in the thickness direction of each of the oxidized constriction layers 105 and 111 do not coincide with the node positions of the standing wave of the electric field of the emitted light, so that the effective refractive index difference ⁇ n in the oxidized constriction layers can be increased without increasing the thickness of each oxidized constriction layer, compared to when the center positions coincide with the node positions.
  • Obtaining a high ⁇ n leads to obtaining a high NA.
  • the surface-emitting device 1000 can provide a surface-emitting device that can increase the effective refractive index difference ⁇ n in each of the oxidized constriction layers 105 and 111 while suppressing the occurrence of cracks.
  • Each of the oxidized constriction layers 105 and 111 is offset from the node position of the standing wave over the entire thickness direction. This allows the effective refractive index difference ⁇ n in the oxidized constriction layer to be sufficiently large even if the thickness of each oxidized constriction layer is thin.
  • the distance between the center position in the thickness direction of each oxidized constriction layer and the node position of the standing wave closest to the center position is t
  • the distance between the center position and the center position CP109 in the thickness direction of the second light-emitting layer 109 is (2k-1) ⁇ /4+t, where k is a natural number. This makes it possible to match the center position CP109 in the thickness direction of the second light-emitting layer 109 with the antinode position of the standing wave, and to shift the center position in the thickness direction of each oxidized constriction layer by the distance t from the nearest node position of the standing wave.
  • the center position in the thickness direction of each light-emitting layer can be aligned with the antinode position of the standing wave, and all of the oxidized constriction layers 105 and 111 can be the specified oxidized constriction layers (oxidized constriction layers whose center position in the thickness direction does not coincide with the nearest node position of the standing wave).
  • the surface-emitting device 1000 can provide a high-output, high-efficiency VCSEL that suppresses the occurrence of cracks, achieves a high NA, and is highly robust against film thickness deviations.
  • the central position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 is located on the second surface side (upper side) of the node position NP105 of the standing wave, which is closest (nearest) to the central position CP105
  • the central position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111 is located on the first surface side (lower side) of the node position NP111 of the standing wave, which is closest (nearest) to the central position CP111.
  • the oxidized constriction layers 105 and 111 are shifted in opposite directions with respect to the nearest node position.
  • the third light emitting layer 117 is made of a compound semiconductor having a smaller band gap energy than the fourth and sixth cladding layers 108 and 118, for example.
  • the third light emitting layer 117 has a multiple quantum well structure in which a well layer made of undoped In x17 Ga 1-x17 As (0 ⁇ x17 ⁇ 1) and a barrier layer made of undoped Al x18 Ga 1-x18 As (0 ⁇ x18 ⁇ 1) are alternately stacked.
  • the third light emitting layer 117 may have any of a quantum well structure, a quantum wire structure, and a quantum dot structure instead of a multiple quantum well structure.
  • the tunnel junction layer 119 has a function of passing the current that has flowed through the second light-emitting layer 109 to the third light-emitting layer 117 without changing the current value by the tunnel effect. It is preferable that the predetermined position (e.g., the center position) of the tunnel junction layer 119 in the thickness direction coincides with the node position of the standing wave.
  • the tunnel junction layer 119 has a structure in which, for example, a p-type highly doped layer (p++ layer) and an n-type highly doped layer (n++ layer) are stacked.
  • the p-type highly doped layer is made of, for example, GaAs or InGaAs containing a p-type impurity such as a high concentration of carbon (C)
  • the n-type highly doped layer is made of, for example, GaAs or InGaAs containing an n-type impurity such as a high concentration of tellurium (Te).
  • the p-type highly doped layer is disposed on the substrate 100 side (lower side) of the n-type highly doped layer.
  • the tunnel junction layer 107 has the function of passing the current that has flowed through the third light-emitting layer 117 to the first light-emitting layer 103 without changing the current value due to the tunnel effect.
  • the seventh cladding layer 120 is made of, for example, n-Al x20 Ga 1-x20 As (0 ⁇ x20 ⁇ 1).
  • the "seventh cladding layer” may also be called a “seventh spacer layer.”
  • Examples of n-type impurities (n-type dopants) in the seventh cladding layer 120 include Si, Se, and Ge.
  • each of the oxidized constriction layers 105 and 111 is a predetermined oxidized constriction layer whose center position in the thickness direction does not coincide with a node position (node position) in the standing wave of the electric field of the emitted light (standing wave generated in the resonator), as shown in FIG. 18, for example.
  • the central position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 is located on the first surface side (lower side) of the node position NP105 of the standing wave, which is closest (nearest) to the central position CP105.
  • the central position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111 is located on the second surface side (upper side) of the node position NP111 of the standing wave, which is closest (nearest) to the central position CP111.
  • the oxidized constriction layers 105, 111 are shifted in opposite directions with respect to the nearest node position.
  • the oxidized constriction layer 105 (the specified oxidized constriction layer) has positions other than the central position CP105 in the thickness direction that coincide with the node position NP105 closest to the central position CP105.
  • the oxidized constriction layer 111 (the specified oxidized constriction layer) has positions other than the central position CP111 in the thickness direction that coincide with the node position NP111 closest to the central position CP111.
  • L2 (2m-1) ⁇ /4 + t2 holds, where m is a natural number. However, 0 ⁇ t2 ⁇ ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • the distance between the center position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 and the center position CP117 in the thickness direction of the third light-emitting layer 117 is equal to the distance between the center position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111 and the center position CP109 in the thickness direction of the second light-emitting layer 109.
  • the distance between the center position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 and the center position CP117 in the thickness direction of the third light-emitting layer 117 is different from the distance between the center position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111 and the center position CP117 in the thickness direction of the third light-emitting layer 117.
  • the distance between the center position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 and the center position CP109 in the thickness direction of the second light-emitting layer 109 is different from the distance between the center position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111 and the center position CP109 in the thickness direction of the second light-emitting layer 109.
  • the oxide constriction layers 105 and 111 are arranged symmetrically with respect to the center position in the thickness direction of the tunnel junction layer 119, and the second and third light-emitting layers 109 and 117 are arranged symmetrically.
  • L3 (2i-1) ⁇ /4 - t3 (0 ⁇ t3 ⁇ ⁇ /4) holds, where i is a natural number.
  • the surface-emitting device 3000 according to the third embodiment provides the same effects as the surface-emitting device 1000 according to the first embodiment, and because an additional light-emitting layer is provided, it is possible to achieve even higher output.
  • Fig. 19 is a cross-sectional view of a surface light emitting device 4000 according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 20 is a cross-sectional view of a mesa M4 of the surface light emitting device 4000 according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • the surface-emitting device 4000 includes first to third light-emitting layers 103, 109, and 117, and three oxide constriction layers 105, 111, and 121.
  • the tunnel junction layer 107 is disposed between the first and third light-emitting layers 103, 117
  • the tunnel junction layer 119 is disposed between the second and third light-emitting layers 109, 117
  • the oxide constriction layer 121 is disposed between the second and third light-emitting layers 109, 117.
  • the non-oxidized region 121a corresponds to the light-emitting regions of the second and third light-emitting layers 109 and 117, and functions as a current/light passing region.
  • the non-oxidized region 121a is made of, for example, p-Al x22 Ga 1-x22 As (0 ⁇ x22 ⁇ 1). It is preferable that x22 ⁇ 0.8, and more preferably that x22 ⁇ 0.9.
  • Examples of p-type impurities (p-type dopants) in the non-oxidized region 121a include Zn, Mg, Be, and C.
  • the central position CP105 in the thickness direction of the oxide constriction layer 105 which is the first oxide constriction layer corresponding to the third light-emitting layer 117, is located on the first surface side (below) of the node position NP105 of the standing wave, which is closest to the central position CP105, and the central position CP121 in the thickness direction of the oxide constriction layer 121, which is the second oxide constriction layer corresponding to the third light-emitting layer 117, coincides with the node position of the standing wave.
  • the central position CP111 in the thickness direction of the oxide constriction layer 111 which is the second oxide constriction layer corresponding to the second light-emitting layer 109, is located on the second surface side (upper side) of the node position NP111 of the standing wave, which is closest to the central position CP111, and the central position CP121 in the thickness direction of the oxide constriction layer 121, which is the first oxide constriction layer corresponding to the second light-emitting layer 109, coincides with the node position of the standing wave.
  • the distance between the center position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105, which is the first oxidized constriction layer corresponding to the third light-emitting layer 117, and the center position CP117 in the thickness direction of the third light-emitting layer 117 is L1
  • the distance between the center position CP121 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 121, which is the second oxidized constriction layer corresponding to the third light-emitting layer 117, and the center position CP117 in the thickness direction of the third light-emitting layer 117 is L2
  • the distance between the center position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 and the node position NP105 of the standing wave closest to the center position CP105 is t1
  • the central position CP121 in the thickness direction of the oxide constriction layer 121 which is the first oxide constriction layer corresponding to the second light-emitting layer 109, coincides with the node position of the standing wave
  • the central position CP111 in the thickness direction of the oxide constriction layer 111 which is the second oxide constriction layer corresponding to the second light-emitting layer 109, is located on the second surface side (upper side) of the node position NP111 of the standing wave, which is closest to the central position CP111.
  • the distance between the center position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111, which is the second oxidized constriction layer corresponding to the second light-emitting layer 109, and the center position CP109 in the thickness direction of the second light-emitting layer 109 is L1
  • the distance between the center position CP121 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 121, which is the first oxidized constriction layer corresponding to the second light-emitting layer 109, and the center position CP109 in the thickness direction of the second light-emitting layer 109 is L2
  • the distance between the center position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111 and the node position NP111 closest to the center position CP111 is t2
  • L1 (2n-1) ⁇ /4 + t2
  • L2 (2m-1) ⁇ /4 are satisfied, where n and m are natural numbers.
  • the surface-emitting device 4000 according to the fourth embodiment provides the same effects as the surface-emitting device 1000 according to the first embodiment, and further increases the output and efficiency by adding a light-emitting layer and an oxide constriction layer.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a surface light emitting device 5000 according to Example 5 of an embodiment of the present technology.
  • the surface-emitting device 5000 is a rear-emitting type, and has a configuration that is generally similar to the surface-emitting device 1000 of Example 1, except that the mesa conductivity types (p-type and n-type) are inverted.
  • a contact layer 113 (for example, a p-Al x16 Ga 1-x16 As layer (0 ⁇ x16 ⁇ 1)) is provided between the substrate 100 and the second semiconductor multilayer film reflector 112 .
  • the second semiconductor multilayer reflector 112 the oxide constriction layer 111, the fifth cladding layer 110, the second light emitting layer 109, the fourth cladding layer 108, the tunnel junction layer 107, the third cladding layer 106, the oxide constriction layer 105, the second cladding layer 104, the first light emitting layer 103, the first cladding layer 102, the first semiconductor multilayer reflector 101, and the contact layer 123 are laminated in this order from the substrate 100 side (lower side) to form the mesa M5.
  • the contact layer 123 is made of a highly doped layer doped with p-type impurities at a high concentration, for example, p- AlX24Ga1 -X24As (0 ⁇ X24 ⁇ 1).
  • a solid cathode electrode 114 is provided in a contact hole 116b provided in the insulating film 116 on the top of the mesa M5 (specifically, on the contact layer 123) so as to be in ohmic contact with the contact layer 123.
  • a contact hole 116c is provided in a circumferential (e.g., ring-shaped) shape so as to surround the mesa M5 in the insulating film 116 on the peripheral region of the mesa M5 of the contact layer 113, and a circumferential (e.g., ring-shaped) anode electrode 115 is provided in ohmic contact with the contact layer 113.
  • the surface-emitting device 5000 has an intra-cavity structure, and it is possible to reduce the series resistance.
  • a semi-insulating GaAs substrate can also be used for the substrate 100.
  • the surface-emitting device 5000 according to the fifth embodiment can provide the same effects as the surface-emitting device 1000 according to the first embodiment, and can provide a back-emitting type VCSEL with low power consumption, high output, and high efficiency.
  • Fig. 22 is a cross-sectional view of a surface light emitting device 6000 according to Example 6 of an embodiment of the present technology.
  • Fig. 23 is a cross-sectional view of a mesa M6 of a surface light emitting device 6000 according to Example 6 of an embodiment of the present technology.
  • the surface-emitting device 6000 has a configuration generally similar to that of the surface-emitting device 1000 of Example 1, except that it does not have the third cladding layer 106, the tunnel junction layer 107, the fourth cladding layer 108, the second light-emitting layer 109, and the fifth cladding layer 110.
  • the surface-emitting element 6000 is a VCSEL having a single light-emitting layer (first light-emitting layer 103).
  • an oxide constriction layer 105 is disposed between the first semiconductor multilayer reflector 101 and the first cladding layer 102, and an oxide constriction layer 111 is disposed between the second cladding layer 104 and the second semiconductor multilayer reflector 112.
  • each of the oxidized constriction layers 105 and 111 is a predetermined oxidized constriction layer whose center position in the thickness direction does not coincide with a node position (node position) in the standing wave of the electric field of the emitted light (standing wave generated in the resonator), as shown in FIG. 23, for example.
  • the central position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 is located on the second surface side (upper side) of the node position NP105 of the standing wave, which is closest (nearest) to the central position CP105
  • the central position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111 is located on the first surface side (lower side) of the node position NP111 of the standing wave, which is closest (nearest) to the central position CP111.
  • the oxidized constriction layers 105, 111 are shifted in opposite directions with respect to the nearest node positions.
  • the oxidized constriction layer 105 (the specified oxidized constriction layer) has a position (e.g., the bottom position) other than the central position CP105 in the thickness direction that coincides with the node position NP105 closest to the central position CP105.
  • the oxidized constriction layer 111 (the specified oxidized constriction layer) has a position (e.g., the top position) other than the central position CP111 in the thickness direction that coincides with the node position NP111 closest to the central position CP111.
  • the surface-emitting device 6000 according to the sixth embodiment can provide the same effect as the surface-emitting device 1000 according to the first embodiment, and can provide a highly efficient VCSEL with a simple configuration. Note that in the sixth embodiment, only one of the oxide constriction layers 105 and 111 may be the above-mentioned specified oxide constriction layer.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating a mesa M7 of a surface light emitting device according to Example 7 of an embodiment of the present technology.
  • the surface-emitting device of Example 7 has a similar configuration to the surface-emitting device 6000 of Example 6, except that, as shown in FIG. 24, the central position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 is located on the first surface side (lower side) of the node position NP105 of the standing wave, which is closest (nearest) to the central position CP105, and the central position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111 is located on the first surface side (upper side) of the node position NP111 of the standing wave, which is closest (nearest) to the central position CP111.
  • the surface-emitting device according to Example 7 provides the same effects as the surface-emitting device 6000 according to Example 6.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a mesa M8 of a surface light emitting device according to Example 8 of an embodiment of the present technology.
  • the surface-emitting device according to Example 8 has the same configuration as the surface-emitting device 6000 according to Example 6, except that t1 ⁇ t2, for example, t1 > t2, as shown in FIG. 25. Note that t1 ⁇ t2 may also be satisfied.
  • the surface-emitting device according to Example 8 provides the same effects as the surface-emitting device 6000 according to Example 6.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view illustrating a mesa M9 of a surface light emitting device according to Example 9 of an embodiment of the present technology.
  • the surface-emitting device according to Example 9 has the same configuration as the surface-emitting device according to Example 7, except that t1 ⁇ t2, for example, t2 > t1, as shown in FIG. 26. Note that t2 ⁇ t1 may also be satisfied.
  • the surface-emitting device according to Example 9 provides the same effects as the surface-emitting device 6000 according to Example 6.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view illustrating a mesa M10 of a surface light emitting device according to a tenth example of an embodiment of the present technology.
  • the surface-emitting device according to Example 10 provides the same effects as the surface-emitting device 6000 according to Example 6.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view illustrating a mesa M11 of a surface light emitting device according to an eleventh example of an embodiment of the present technology.
  • the surface-emitting device of Example 11 does not have the first and second cladding layers 102 and 104, but may have them.
  • the surface-emitting device according to Example 11 provides the same effects as the surface-emitting device 6000 according to Example 6.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view illustrating a mesa M12 of a surface light emitting device according to Example 12 of an embodiment of the present technology.
  • the surface-emitting device according to Example 12 has a structure in which one light-emitting layer and one oxide constriction layer are added to the surface-emitting device 4000 according to Example 4, as shown in FIG. 29.
  • the surface-emitting device 4000 has a structure similar to that of the surface-emitting device 4000 according to Example 4, except that in the mesa M12, the tunnel junction layer 124, the ninth clad layer 125, the fourth light-emitting layer 126, the tenth clad layer 127, the oxide constriction layer 128, and the eleventh clad layer 129 are stacked in this order from the eighth clad layer 122 side (lower side) between the eighth clad layer 122 and the tunnel junction layer 119.
  • the tunnel junction layer 124 has a function of passing the current that has flowed through the fourth light-emitting layer 126 to the third light-emitting layer 117 without changing the current value by the tunnel effect. It is preferable that the predetermined position in the thickness direction of the tunnel junction layer 124 coincides with the node position of the standing wave.
  • the tunnel junction layer 124 has a structure in which, for example, a p-type highly doped layer (p++ layer) and an n-type highly doped layer (n++ layer) are stacked.
  • the p-type highly doped layer is, for example, GaAs or InGaAs containing a p-type impurity such as a high concentration of carbon (C)
  • the n-type highly doped layer is, for example, GaAs or InGaAs containing an n-type impurity such as a high concentration of tellurium (Te).
  • the p-type highly doped layer is disposed on the first surface side (lower side) of the n-type highly doped layer.
  • the ninth cladding layer 125 is made of, for example, n-Al x25 Ga 1-x25 As (0 ⁇ x25 ⁇ 1).
  • the "ninth cladding layer” may also be called a "ninth spacer layer.”
  • Examples of n-type impurities (n-type dopants) in the ninth cladding layer 125 include Si, Se, and Ge.
  • the fourth light emitting layer 126 is made of a compound semiconductor having a smaller band gap energy than the ninth and tenth cladding layers 125 and 127, for example.
  • the fourth light emitting layer 126 has a multiple quantum well structure in which a well layer made of undoped In x26 Ga 1-26 As (0 ⁇ x26 ⁇ 1) and a barrier layer made of undoped Al x27 Ga 1-x27 As (0 ⁇ x27 ⁇ 1) are alternately stacked.
  • the fourth light emitting layer 126 may have any of a quantum well structure, a quantum wire structure, and a quantum dot structure instead of a multiple quantum well structure.
  • the emission wavelength of the fourth light emitting layer 126 is set to be the same as the emission wavelength (for example, 600 to 1100 nm) of the first to third light emitting layers 103, 109, and 117.
  • the fourth light emitting layer 126 may be called a "fourth active layer". It is preferable that the center position CP126 in the thickness direction of the fourth light-emitting layer 126 coincides with the antinode position of a standing wave generated in the resonator.
  • the tenth cladding layer 127 is made of, for example, p-Al x28 Ga 1-x28 As (0 ⁇ x28 ⁇ 1).
  • the "tenth cladding layer” may also be called a "tenth spacer layer.”
  • Examples of the p-type impurity (p-type dopant) of the tenth cladding layer 127 include Zn, Mg, Be, C, and the like.
  • the oxidized constriction layer 128 has a non-oxidized region and an oxidized region (insulating region) surrounding the non-oxidized region.
  • the non-oxidized region corresponds to the light-emitting region of the second and fourth light-emitting layers 109 and 126, and functions as a current/light passing region.
  • the non-oxidized region is made of, for example, p-Al x29 Ga 1-x29 As (0 ⁇ x29 ⁇ 1). It is preferable that x29 ⁇ 0.8, and more preferably that x29 ⁇ 0.9.
  • Examples of p-type impurities (p-type dopants) in the non-oxidized region include Zn, Mg, Be, and C.
  • the oxidized region is a region that is circular (e.g., ring-shaped) in plan view and surrounds the non-oxidized region.
  • the oxidized region has a higher resistance and a lower refractive index than the non-oxidized region, and functions as a current/light confinement region.
  • the oxidized region is, for example, composed of Al 2 O 3 (aluminum oxide), and is obtained, for example, by selectively oxidizing a high Al composition oxidized layer (e.g., a p-Al x30 Ga 1-x30 As layer (0 ⁇ x30 ⁇ 1)) from the side.
  • the non-oxidized region of the oxidized constriction layer 128 is located at a position corresponding to the non-oxidized regions 105a, 111a, and 121a of the oxidized constriction layers 105, 111, and 121.
  • the oxidized constriction diameter (inner diameter of the oxidized region) of the oxidized constriction layer 128 is set to be the same as the oxidized constriction diameter of the oxidized constriction layers 105, 111, and 121 (inner diameter of the oxidized regions 105b, 111b, and 121b), for example.
  • the thickness of the oxide constriction layer 128 is preferably ⁇ /2 or less, more preferably ⁇ /4 or less, more preferably ⁇ /8 or less, and even more preferably ⁇ /16 or less.
  • is the oscillation wavelength of the resonator.
  • the oxidized constriction layer 105 is a first oxidized constriction layer located on the first surface side (lower side) of the third light-emitting layer 117
  • the oxidized constriction layer 121 is a second oxidized constriction layer located on the second surface side (upper side) of the third light-emitting layer 117.
  • the oxidized constriction layer 121 is a first oxidized constriction layer located on the first surface side (lower side) of the fourth light-emitting layer 126
  • the oxidized constriction layer 128 is a second oxidized constriction layer located on the second surface side (upper side) of the fourth light-emitting layer 126.
  • the oxidized constriction layer 128 is a first oxidized constriction layer located on the first surface side (lower side) of the second light-emitting layer 109
  • the oxidized constriction layer 111 is a second oxidized constriction layer located on the second surface side (upper side) of the second light-emitting layer 109.
  • the first and second oxidized constriction layers (oxidized constriction layers 105, 121) corresponding to (adjacent to) the third light-emitting layer 117, the first and second oxidized constriction layers (oxidized constriction layers 121, 128) corresponding to (adjacent to) the fourth light-emitting layer 126, and the first and second oxidized constriction layers (oxidized constriction layers 128, 111) corresponding to (adjacent to) the second light-emitting layer 109 are predetermined oxidized constriction layers whose central positions in the thickness direction do not coincide with the nodal positions (node positions) of the standing waves of the electric field of the emitted light (standing waves generated in the resonator).
  • the central position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 which is the first oxidized constriction layer corresponding to the third light-emitting layer 117, is located on the first surface side (lower side) of the node position NP105 of the standing wave, which is closest to the central position CP105, and the central position CP121 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 121, which is the second oxidized constriction layer corresponding to the third light-emitting layer 117, is located on the second surface side (upper side) of the node position NP121 of the standing wave, which is closest to the central position CP121.
  • L2 (2m-1) ⁇ /4 + t2 holds, where m is a natural number. However, 0 ⁇ t2 ⁇ ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • the central position CP121 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 121 which is the first oxidized constriction layer corresponding to the fourth light-emitting layer 126, is located on the second surface side (upper side) of the node position NP121 of the standing wave, which is closest to the central position CP121, and the central position CP128 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 128, which is the second oxidized constriction layer corresponding to the fourth light-emitting layer 126, is located on the first surface side (lower side) of the node position NP128 of the standing wave, which is closest to the central position CP128.
  • L1 (2n-1) ⁇ /4 - t1 holds, where n is a natural number. However, 0 ⁇ t1 ⁇ ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • L2 (2m-1) ⁇ /4-t2 holds, where m is a natural number. However, 0 ⁇ t2 ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • the central position CP128 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 128, which is the first oxidized constriction layer corresponding to the second light-emitting layer 109, is located on the first surface side (lower side) of the node position NP128 of the standing wave, which is closest to the central position CP128, and the central position CP111 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 111, which is the second oxidized constriction layer corresponding to the second light-emitting layer 109, is located on the second surface side (upper side) of the node position NP111 of the standing wave, which is closest to the central position CP111.
  • L1 (2n-1) ⁇ /4 + t1 holds, where n is a natural number. However, 0 ⁇ t1 ⁇ ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • L2 (2m-1) ⁇ /4 + t2 holds, where m is a natural number. However, 0 ⁇ t2 ⁇ ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • the surface-emitting device of Example 12 provides the same effects as the surface-emitting device 4000 of Example 4, and further increases the output and efficiency by adding a light-emitting layer and an oxide constriction layer.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating a mesa M13 of a surface light emitting device according to Example 13 of an embodiment of the present technology.
  • the surface-emitting device according to Example 13 has a structure in which one light-emitting layer and one oxide constriction layer are added to the surface-emitting device according to Example 12, as shown in Figure 30.
  • the surface-emitting device according to Example 13 has a structure generally similar to that of the surface-emitting device according to Example 12, except that in the mesa M13, the tunnel junction layer 130, the 12th clad layer 131, the fifth light-emitting layer 132, the 13th clad layer 133, the oxide constriction layer 134, and the 14th clad layer 135 are stacked in this order from the 11th clad layer 129 side (lower side) between the 11th clad layer 129 and the tunnel junction layer 119.
  • the tunnel junction layer 130 has a function of passing the current that has flowed through the fifth light-emitting layer 132 to the fourth light-emitting layer 126 without changing the current value by the tunnel effect.
  • the tunnel junction layer 130 has a structure in which, for example, a p-type highly doped layer (p++ layer) and an n-type highly doped layer (n++ layer) are stacked.
  • the p-type highly doped layer is, for example, GaAs or InGaAs containing a high concentration of p-type impurities such as carbon (C)
  • the n-type highly doped layer is, for example, GaAs or InGaAs containing a high concentration of n-type impurities such as tellurium (Te).
  • the p-type highly doped layer is disposed on the first surface side (lower side) of the n-type highly doped layer.
  • the twelfth cladding layer 131 is made of, for example, n-Al x31 Ga 1-x31 As (0 ⁇ x31 ⁇ 1).
  • the "twelfth cladding layer” may also be called a "twelfth spacer layer.”
  • Examples of n-type impurities (n-type dopants) in the twelfth cladding layer 131 include Si, Se, and Ge.
  • the fifth light emitting layer 132 is made of a compound semiconductor having a smaller band gap energy than the twelfth and thirteenth cladding layers 131 and 133, for example.
  • the fifth light emitting layer 132 has a multiple quantum well structure in which a well layer made of undoped In x32 Ga 1-32 As (0 ⁇ x32 ⁇ 1) and a barrier layer made of undoped Al x33 Ga 1-x33 As (0 ⁇ x33 ⁇ 1) are alternately stacked.
  • the fifth light emitting layer 132 may have any of a quantum well structure, a quantum wire structure, and a quantum dot structure instead of a multiple quantum well structure.
  • the emission wavelength of the fifth light emitting layer 132 is set to be the same as the emission wavelength (for example, 600 to 1100 nm) of the first to fourth light emitting layers 103, 109, 117, and 126.
  • the fifth light emitting layer 132 may be called a "fifth active layer". It is preferable that the center position CP132 in the thickness direction of the fifth light-emitting layer 132 coincides with the antinode position of a standing wave generated in the resonator.
  • the thirteenth cladding layer 133 is made of, for example, p-Al x34 Ga 1-x34 As (0 ⁇ x34 ⁇ 1).
  • the "thirteenth cladding layer” may also be called a “thirteenth spacer layer.”
  • Examples of the p-type impurity (p-type dopant) of the thirteenth cladding layer 133 include Zn, Mg, Be, C, and the like.
  • the oxidized constriction layer 134 has a non-oxidized region and an oxidized region (insulating region) surrounding the non-oxidized region.
  • the non-oxidized region corresponds to the light-emitting regions of the second and fifth light-emitting layers 109 and 132, and functions as a current/light passing region.
  • the non-oxidized region is made of, for example, p-Al x35 Ga 1-x35 As (0 ⁇ x35 ⁇ 1). It is preferable that x35 ⁇ 0.8, and more preferably that x35 ⁇ 0.9.
  • p-type impurities (p-type dopants) in the non-oxidized region include Zn, Mg, Be, and C.
  • the oxidized region is a region that is circular (e.g., ring-shaped) in plan view and surrounds the non-oxidized region.
  • the oxidized region has a higher resistance and a lower refractive index than the non-oxidized region, and functions as a current/light confinement region.
  • the oxidized region is, for example, composed of Al 2 O 3 (aluminum oxide), and is obtained, for example, by selectively oxidizing a high Al composition oxidized layer (e.g., a p-Al x36 Ga 1-x36 As layer (0 ⁇ x36 ⁇ 1)) from the side.
  • the non-oxidized region of the oxidized constriction layer 134 is located at a position corresponding to the non-oxidized region of the oxidized constriction layers 105, 111, 121, and 128, for example.
  • the oxidized constriction diameter (inner diameter of the oxidized region) of the oxidized constriction layer 134 is set to be the same as the oxidized constriction diameter (inner diameter of the oxidized region) of the oxidized constriction layers 105, 111, 121, and 128, for example.
  • the thickness of the oxide constriction layer 134 is preferably ⁇ /2 or less, more preferably ⁇ /4 or less, more preferably ⁇ /8 or less, and even more preferably ⁇ /16 or less.
  • is the oscillation wavelength of the resonator.
  • the oxidized constriction layer 105 is a first oxidized constriction layer located on the first surface side (lower side) of the third light-emitting layer 117
  • the oxidized constriction layer 121 is a second oxidized constriction layer located on the second surface side (upper side) of the third light-emitting layer 117.
  • the oxidized constriction layer 121 is a first oxidized constriction layer located on the first surface side (lower side) of the fourth light-emitting layer 126
  • the oxidized constriction layer 128 is a second oxidized constriction layer located on the second surface side (upper side) of the fourth light-emitting layer 126.
  • the oxidized constriction layer 128 is a first oxidized constriction layer located on the first surface side (lower side) of the fifth light-emitting layer 132
  • the oxidized constriction layer 134 is a second oxidized constriction layer located on the second surface side (upper side) of the fifth light-emitting layer 132
  • the oxidized constriction layer 134 is a first oxidized constriction layer located on the first surface side (lower side) of the second light-emitting layer 109
  • the oxidized constriction layer 111 is a second oxidized constriction layer located on the second surface side (upper side) of the second light-emitting layer 109.
  • the first and second oxide constriction layers (oxidation constriction layers 105, 121) corresponding to (adjacent to) the third light-emitting layer 117, the first oxide constriction layer (oxidation constriction layer 121) corresponding to (adjacent to) the fourth light-emitting layer 126, the second oxide constriction layer (oxidation constriction layer 134) corresponding to (adjacent to) the fifth light-emitting layer 132, and the first and second oxide constriction layers (oxidation constriction layers 134, 111) corresponding to (adjacent to) the second light-emitting layer 109 are predetermined oxide constriction layers whose central positions in the thickness direction do not coincide with the node positions (node positions) of the standing wave of the electric field of the emitted light (standing wave generated in the resonator).
  • the oxide constriction layer 128, which is the second oxide constriction layer corresponding to (adjacent to) the fourth light-emitting layer 126 and the first oxide constriction layer corresponding to (adjacent to) the fifth light-emitting layer 132, has a central position in the thickness direction that coincides with the node position of the standing wave.
  • the central position CP105 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 105 which is the first oxidized constriction layer corresponding to the third light-emitting layer 117, is located on the first surface side (lower side) of the node position NP105 of the standing wave, which is closest to the central position CP105, and the central position CP121 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 121, which is the second oxidized constriction layer corresponding to the third light-emitting layer 117, is located on the second surface side (upper side) of the node position NP121 of the standing wave, which is closest to the central position CP121.
  • L1 (2n-1) ⁇ /4 + t1 holds, where n is a natural number. However, 0 ⁇ t1 ⁇ ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • L2 (2m-1) ⁇ /4 + t2 holds, where m is a natural number. However, 0 ⁇ t2 ⁇ ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • L1 L2.
  • the central position CP121 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 121 which is the first oxidized constriction layer corresponding to the fourth light-emitting layer 126, is located on the second surface side (upper side) of the node position NP121 of the standing wave, which is closest to the central position CP121, and the central position CP128 in the thickness direction of the oxidized constriction layer 128, which is the second oxidized constriction layer corresponding to the fourth light-emitting layer 126, coincides with the node position of the standing wave.
  • L1 (2n-1) ⁇ /4 - t1 holds, where n is a natural number. However, 0 ⁇ t1 ⁇ ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • L2 (2m-1) ⁇ /4 holds, where m is a natural number.
  • t1 t (0 ⁇ t ⁇ ⁇ /4)
  • L1 L2.
  • L1 (2n-1) ⁇ /4 holds, where n is a natural number.
  • t2 t (0 ⁇ t ⁇ ⁇ /4)
  • L1 L2.
  • the central position CP134 in the thickness direction of the oxide constriction layer 134 which is the first oxide constriction layer corresponding to the second light-emitting layer 109, is located on the first surface side (lower side) of the node position NP134 of the standing wave, which is closest to the central position CP134, and the central position CP111 in the thickness direction of the oxide constriction layer 111, which is the second oxide constriction layer corresponding to the second light-emitting layer 109, is located on the second surface side (upper side) of the node position NP111 of the standing wave, which is closest to the central position CP111.
  • L1 (2n-1) ⁇ /4 + t1 holds, where n is a natural number. However, 0 ⁇ t1 ⁇ ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • L2 (2m-1) ⁇ /4 + t2 holds, where m is a natural number. However, 0 ⁇ t2 ⁇ ⁇ /4 ( ⁇ : oscillation wavelength)
  • L1 L2.
  • L3 (2i-1) ⁇ /4 - t3 (0 ⁇ t3 ⁇ ⁇ /4) holds, where i is a natural number.
  • the surface-emitting device of Example 13 provides the same effects as the surface-emitting device of Example 12, and further increases the output and efficiency by adding a light-emitting layer and an oxide constriction layer.
  • n ⁇ m e.g., n > m
  • t1 ⁇ t2 e.g., t1 > t2
  • the positional relationship between the oxide constriction layer and the light-emitting layer in its vicinity can be set as in Examples 1, 2, 3, 5, 6 to 12 when the number of oxide constriction layers is an even number, and as in Examples 4 and 13 when the number is an odd number.
  • the displacement (downward displacement is - and upward displacement is +) of the center position of the oxide constriction layer in the thickness direction from the node position of the standing wave can be -t, -t, +t, +t, or +t, +t, -t, -t, or -t, +t, -t, +t, or +t, -t, +t, -t, or the like from the bottom.
  • the combination is arbitrary.
  • each of the multiple oxidized constriction layers can be the above-mentioned specified oxidized constriction layer.
  • each of the oxidized constriction layers other than the odd number of oxidized constriction layers, which are three or more, can be the above-mentioned specified oxidized constriction layer.
  • a light-emitting diode can be formed by replacing at least one of the first and second semiconductor multilayer reflectors 101, 112 with a cladding layer (e.g., an AlGaAs layer).
  • a cladding layer e.g., an AlGaAs layer
  • the surface-emitting elements according to the above embodiments and modifications can be arranged in one or two dimensions to form a surface-emitting element array.
  • a buffer layer may be provided between the substrate 100 and the first semiconductor multilayer film reflector 101.
  • a contact layer does not have to be provided.
  • GaAs-based surface-emitting device a material system that is lattice-matched to GaAs
  • present technology is not limited to this and can also be applied to surface-emitting devices such as InP-based (a material system that is lattice-matched to InP) and GaN-based (a material system that is lattice-matched to GaN).
  • InP-based devices include AlGaInP-based, AlGaInAs-based, and AlInAs-based devices.
  • the surface-emitting device according to this technology can use materials that emit light at any wavelength in the wavelength range of 200 to 2000 nm. Suitable compound semiconductors can be used as materials for the surface-emitting device according to this technology.
  • arsenic (As)-based semiconductors have been described as examples, but III-V group semiconductors containing, for example, nitrogen (N), boron (B), antimony (Sb), or phosphorus (P) may also be used as needed.
  • N nitrogen
  • B boron
  • Sb antimony
  • P phosphorus
  • At least one of the first and second structures ST1, ST2 is not limited to a semiconductor multilayer reflector, and may in fact have a reflector made of one or a combination of two or more materials selected from semiconductors, dielectrics, and metals.
  • the conductivity types (p-type and n-type) of the first and second structures ST1 and ST2 may be reversed.
  • each layer constituting the surface-emitting device can be changed as appropriate within the range in which it functions as a surface-emitting device.
  • the same effect can be obtained as long as it has the characteristics according to the claims of this disclosure.
  • FIG. 35 is a plan view showing a surface-emitting laser 20000, which is a structural example of a surface-emitting laser to which the present technology can be applied.
  • Fig. 36A is a cross-sectional view taken along line XX in Fig. 35.
  • Fig. 36B is a cross-sectional view taken along line YY in Fig. 35.
  • the substrate 2001 can be composed of semiconductors such as GaAs, InGaAs, InP, and InAsP.
  • the surface-emitting laser 20000 includes a protection region 2002 (transparent gray region in FIGS. 36A and 36B). As shown in FIG. 35, the protection region 2002 is circular in plan view, but may be another shape, such as an ellipse or a polygon, and is not limited to a particular shape.
  • the protection region 2002 includes a material that provides electrical isolation, and is, for example, an ion-implanted region.
  • the surface-emitting laser 20000 includes a first electrode 2003 and a second electrode 2004.
  • the first electrode 2003 has a ring shape having discontinuous portions (intermittent portions) in a plan view, i.e., a split ring shape, but is not limited to a specific shape.
  • the second electrode 2004 is in contact with the substrate 2001.
  • the first electrode 2003 and the second electrode 2004 are composed of a conductive material such as Ti, Pt, Au, AuGeNi, PdGeAu, etc.
  • the first electrode 2003 and the second electrode 2004 may have a single layer structure or a laminated structure.
  • the surface-emitting laser 20000 includes a trench 2005 provided around the protection region 2002.
  • FIG. 35 shows a structure in which six rectangular trenches 2005 are provided in a plan view as an example, but the number and shape of the trenches in a plan view are not limited to a specific one.
  • the trenches 2005 are openings for forming an oxidized constriction layer 2006 (including an oxidized region 2006a and a non-oxidized region 2006b).
  • high-temperature water vapor is supplied through the trenches 2005 to form an oxidized region 2006a of the oxidized constriction layer 2006.
  • the oxidized region 2006a is Al 2 O 3 formed as a result of oxidation of an AlAs or AlGaAs layer.
  • an arbitrary dielectric may be filled into the trench 2005 after the process of forming the oxidized constriction layer 2006.
  • a surface coating with a dielectric film may be performed.
  • the surface-emitting laser 20000 includes a dielectric opening 2008 (contact hole) provided in the dielectric layer 2007 on the first electrode 2003.
  • the dielectric layer 2007 may have a laminated structure as shown in FIG. 36A and FIG. 36B, or may have a single-layer structure.
  • the dielectric layer 2007 includes, for example, silicon oxide or silicon nitride.
  • the dielectric opening 2008 is formed in the same shape as the first electrode 2003.
  • the shape of the dielectric opening 2008 is not limited to the shape of the first electrode 2003, and may be formed partially on the first electrode 2003.
  • the dielectric opening 2008 is filled with a conductive material (not shown), and the conductive material comes into contact with the first electrode 2003.
  • the surface-emitting laser 20000 includes an optical aperture 2009 inside the first electrode 2003.
  • the surface-emitting laser 20000 emits light through the optical aperture 2009.
  • the oxidized region 2006a of the oxidized constriction layer 2006 functions as a current/light confinement region that confines current and light.
  • the non-oxidized region 2006b of the oxidized constriction layer 2006 is located below the optical aperture 2009, and functions as a current/light passing region that allows current and light to pass through.
  • the surface-emitting laser 20000 includes a first multilayer reflector 2011 and a second multilayer reflector 2012.
  • One example of the multilayer reflector is a semiconductor multilayer reflector, also known as a distributed Bragg reflector.
  • the surface-emitting laser 20000 includes an active layer 2013.
  • the active layer 2013 is disposed between the first multilayer reflector 2011 and the second multilayer reflector 2012, and confines the injected carriers to determine the emission wavelength of the surface-emitting laser 20000.
  • the surface-emitting laser 20000 is a surface-emitting surface-emitting laser, but the surface-emitting laser 20000 can also be a back-emitting surface-emitting laser.
  • the actual diameter of the surface-emitting laser 20000 in this configuration example is the diameter d of the imaginary circle defined by the trench 2005.
  • the surface-emitting laser 20000 of this configuration example is manufactured, for example, by the following steps 1 to 8.
  • Step 1 On the surface of a substrate 2001, a first multilayer reflector 2011, an active layer 2013, a selectively oxidized layer which will become an oxidized constriction layer 2006, and a second multilayer reflector 2012 are epitaxially grown.
  • Step 2 The first electrode 2003 is formed on the second multilayer reflector 2012 by using, for example, a lift-off method.
  • a trench 2005 is formed by, for example, photolithography.
  • Step 4) The side surface of the selectively oxidized layer is exposed, and the selectively oxidized layer is selectively oxidized from the side surface to form an oxidized constriction layer 2006 .
  • a protection region 2002 is formed by ion implantation or the like.
  • a dielectric layer 2007 is formed by, for example, deposition, sputtering, or the like.
  • a dielectric opening 2008 is formed in the dielectric layer 2007, for example by photolithography, to expose the contact of the first electrode 2003.
  • Step 8) After the rear surface of the substrate 2001 is polished to make it thinner, a second electrode 2004 is formed on the rear surface of the substrate 2001 .
  • the number, arrangement, thickness, order of arrangement, symmetry, etc. of the layers constituting the surface-emitting laser 20000 described above are merely examples and can be changed as appropriate. That is, the surface-emitting laser 20000 may include more layers, fewer layers, different layers, layers with different structures, or layers with different arrangements than those shown in Figures 35, 36A, and 36B.
  • This technology can be applied to the surface-emitting laser 20000 described above and its modified examples.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products (electronic devices).
  • the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, a robot, or the like, a low-power consumption device (e.g., a smartphone, a smart watch, a tablet, a mouse, or the like), or a communication device used for optical communication via a waveguide such as an optical fiber.
  • a low-power consumption device e.g., a smartphone, a smart watch, a tablet, a mouse, or the like
  • a communication device used for optical communication via a waveguide such as an optical fiber.
  • the surface-emitting device according to this technology can also be used as a light source for devices that form or display images using light (e.g., printers, copiers, projectors, head-mounted displays, head-up displays, etc.).
  • devices that form or display images using light (e.g., printers, copiers, projectors, head-mounted displays, head-up displays, etc.).
  • Example of application of surface light emitting element to distance measuring device An application example of the surface light emitting device 1000 according to Example 1 of an embodiment of the present technology will be described below.
  • FIG. 37 shows an example of the schematic configuration of a distance measuring device 10000 (distance measuring device) equipped with a surface-emitting element 1000, as an example of an electronic device according to the present technology.
  • the distance measuring device 10000 measures the distance to a subject S by a TOF (Time Of Flight) method.
  • the distance measuring device 10000 is equipped with a surface-emitting element 1000.
  • the distance measuring device 10000 is equipped with, for example, the surface-emitting element 1000, a light receiving device 140, lenses 145, 153, a signal processing unit 155, a control unit 160, a display unit 165, and a memory unit 175.
  • the light receiving device 140 receives the light emitted from the surface-emitting device 1000 and reflected by the specimen S (object). That is, the light receiving device 140 detects the light reflected by the specimen S.
  • the lens 145 is a lens for converting the light emitted from the surface-emitting device 1000 into parallel light, such as a collimating lens.
  • the lens 153 is a lens for collecting the light reflected by the specimen S and guiding it to the light receiving device 140, such as a collecting lens.
  • the signal processing unit 155 is a circuit for generating a signal corresponding to the difference between the signal input from the light receiving device 140 and the reference signal input from the control unit 160.
  • the control unit 160 is configured to include, for example, a Time to Digital Converter (TDC).
  • TDC Time to Digital Converter
  • the reference signal may be a signal input from the control unit 160, or may be an output signal of a detection unit that directly detects the output of the surface light emitting device 1000.
  • the control unit 160 is, for example, a processor that controls the surface light emitting device 1000, the light receiving device 140, the signal processing unit 155, the display unit 165, and the memory unit 175.
  • the control unit 160 is a circuit that measures the distance to the specimen S based on the signal generated by the signal processing unit 155.
  • the control unit 160 generates a video signal for displaying information about the distance to the specimen S and outputs it to the display unit 165.
  • the display unit 165 displays information about the distance to the specimen S based on the video signal input from the control unit 160.
  • the control unit 160 stores information about the distance to the subject S in the memory unit 175.
  • any of the surface-emitting elements according to Examples 2 to 13 and each of the modified examples can also be applied to the distance measurement device 10000.
  • FIG. 38 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a moving object control system to which the technology of the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • Also shown as functional components of the integrated control unit 12050 are a microcomputer 12051, an audio/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 functions as a control device for a drive force generating device for generating the drive force of the vehicle, such as an internal combustion engine or a drive motor, a drive force transmission mechanism for transmitting the drive force to the wheels, a steering mechanism for adjusting the steering angle of the vehicle, and a braking device for generating a braking force for the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a control device for a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or various lamps such as headlamps, tail lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps.
  • radio waves or signals from various switches transmitted from a portable device that replaces a key can be input to the body system control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 accepts the input of these radio waves or signals and controls the vehicle's door lock device, power window device, lamps, etc.
  • the outside-vehicle information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • a distance measurement device 12031 is connected to the outside-vehicle information detection unit 12030.
  • the distance measurement device 12031 includes the distance measurement device 10000 described above.
  • the outside-vehicle information detection unit 12030 causes the distance measurement device 12031 to measure the distance to an object outside the vehicle (subject S), and acquires the distance data obtained thereby.
  • the outside-vehicle information detection unit 12030 may perform object detection processing of people, cars, obstacles, signs, etc. based on the acquired distance data.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects information inside the vehicle.
  • a driver state detection unit 12041 that detects the state of the driver is connected.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 may calculate the driver's degree of fatigue or concentration based on the detection information input from the driver state detection unit 12041, or may determine whether the driver is dozing off.
  • the microcomputer 12051 can calculate control target values for the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on information inside and outside the vehicle acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, and output control commands to the drive system control unit 12010.
  • the microcomputer 12051 can perform cooperative control aimed at realizing the functions of an ADAS (Advanced Driver Assistance System), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following driving based on the distance between vehicles, maintaining vehicle speed, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 can also perform cooperative control for the purpose of autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on the driver's operation, by controlling the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on information about the surroundings of the vehicle acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040.
  • the microcomputer 12051 can also output control commands to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030. For example, the microcomputer 12051 can control the headlamps according to the position of a preceding vehicle or an oncoming vehicle detected by the outside information detection unit 12030, and perform cooperative control aimed at preventing glare, such as switching from high beams to low beams.
  • the audio/image output unit 12052 transmits at least one output signal of audio and image to an output device capable of visually or audibly notifying the occupants of the vehicle or the outside of the vehicle of information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • Figure 39 shows an example of the installation location of the distance measuring device 12031.
  • the vehicle 12100 has distance measurement devices 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the distance measurement device 12031.
  • the distance measuring devices 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, on the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and the top of the windshield inside the vehicle cabin of the vehicle 12100.
  • the distance measuring device 12101 provided on the front nose and the distance measuring device 12105 provided on the top of the windshield inside the vehicle cabin mainly obtain data in front of the vehicle 12100.
  • the distance measuring devices 12102 and 12103 provided on the side mirrors mainly obtain data on the sides of the vehicle 12100.
  • the distance measuring device 12104 provided on the rear bumper or back door mainly obtains data on the rear of the vehicle 12100.
  • the forward data obtained by the distance measuring devices 12101 and 12105 is mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, etc.
  • FIG. 39 shows an example of the detection ranges of the distance measuring devices 12101 to 12104.
  • Detection range 12111 indicates the detection range of the distance measuring device 12101 provided on the front nose
  • detection ranges 12112 and 12113 indicate the detection ranges of the distance measuring devices 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • detection range 12114 indicates the detection range of the distance measuring device 12104 provided on the rear bumper or back door.
  • the microcomputer 12051 can determine the distance to each three-dimensional object within the detection ranges 12111 to 12114 and the change in this distance over time (relative speed with respect to the vehicle 12100) based on the distance data obtained from the distance measuring devices 12101 to 12104, and can extract as a preceding vehicle, in particular, the closest three-dimensional object on the path of the vehicle 12100 that is traveling in approximately the same direction as the vehicle 12100 at a predetermined speed (e.g., 0 km/h or faster). Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance that should be maintained in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic braking control (including follow-up stop control) and automatic acceleration control (including follow-up start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving, which runs autonomously without relying on the driver's operation.
  • automatic braking control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 classifies and extracts three-dimensional object data on three-dimensional objects, such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects, based on the distance data obtained from the distance measuring devices 12101 to 12104, and can use the data to automatically avoid obstacles.
  • the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk, which indicates the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or exceeds a set value and there is a possibility of a collision, it can provide driving assistance for collision avoidance by outputting an alarm to the driver via the audio speaker 12061 or the display unit 12062, or by forcibly decelerating or steering to avoid a collision via the drive system control unit 12010.
  • the above describes an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the technology disclosed herein can be applied to the distance measuring device 12031 of the configuration described above.
  • the present technology can also be configured as follows. (1) a first structure including a first semiconductor structure; a second structure including a second semiconductor structure stacked with the first structure; at least one light emitting layer disposed between the first and second structures; a plurality of oxidized constriction layers stacked on the light-emitting layer and on each other between a first surface, which is a surface of the first structure opposite to the second structure side, and a second surface, which is a surface of the second structure opposite to the first structure side; Equipped with The surface-emitting device, wherein the plurality of oxidized constriction layers include at least one predetermined oxidized constriction layer whose central position in the thickness direction does not coincide with a node position in a standing wave of the electric field of the emitted light.
  • the distance between the central position and the node position closest to the central position is t
  • the distance between the center position and the center position in the thickness direction of the light-emitting layer is expressed as follows, where k is a natural number: (2k-1) ⁇ /4+t or (2k-1) ⁇ /4-t
  • the plurality of oxidized constriction layers include At least one first oxide constriction layer disposed on the first surface side of the light emitting layer; At least one second oxide constriction layer disposed on the second surface side of the light emitting layer; Including, The surface light emitting device according to any one of (1) to (6), wherein the first and/or second oxidized constriction layer is the predetermined oxidized constriction layer.
  • each of the first and second oxidized constriction layers is the predetermined oxidized constriction layer.
  • a center position in a thickness direction of the first oxidized constriction layer is located on one of the first surface side and the second surface side of the node position closest to the center position,
  • the surface-emitting device according to (7) or (8), wherein the central position in the thickness direction of the second oxide constriction layer is located on the other of the first surface side and the second surface side of the node position closest to the central position.
  • a center position in a thickness direction of one of the first and second oxidized constriction layers is located on the first surface side or the second surface side of the node position closest to the center position,
  • the surface light emitting device according to any one of (7) to (13), wherein a center position in a thickness direction of the other of the first and second oxidized constriction layers coincides with the node position.
  • L1 be the distance between the center position in the thickness direction of one of the first and second oxide constriction layers and the center position in the thickness direction of the light-emitting layer
  • L2 be the distance between the center position in the thickness direction of the other of the first and second oxide constriction layers and the center position in the thickness direction of the light-emitting layer
  • t be the distance between the center position in the thickness direction of one of the first and second oxide constriction layers and the node position closest to the center position
  • Each of the plurality of oxidized constriction layers is A non-oxidized region; an oxidized region surrounding the non-oxidized region; having The surface light emitting device according to any one of (1) to (16), wherein the non-oxidized region contains Al x Ga 1-x As (0.8 ⁇ x ⁇ 1).
  • the at least one light-emitting layer is a plurality of light-emitting layers stacked on one another, The surface-emitting device according to any one of (1) to (17), further comprising a tunnel junction layer disposed between at least one pair of two adjacent light-emitting layers among the plurality of light-emitting layers.
  • the plurality of oxidized constriction layers is an even number of oxidized constriction layers, The surface-emitting device according to any one of (1) to (20), wherein each of the plurality of oxidized constriction layers is the predetermined oxidized constriction layer.
  • the plurality of oxidation constriction layers is an odd number of oxidation constriction layers equal to or greater than three, The surface-emitting device according to any one of (1) to (21), wherein each of the oxidized constriction layers other than one or more odd-numbered oxidized constriction layers among the three or more odd-numbered oxidized constriction layers is the specified oxidized constriction layer.
  • first semiconductor multilayer film reflector (first semiconductor structure) 103: First light-emitting layer (light-emitting layer) 109: Second light-emitting layer (light-emitting layer) 117: Third light-emitting layer (light-emitting layer) 126: Fourth light-emitting layer (light-emitting layer) 132: Fifth light-emitting layer (light-emitting layer) 105, 111, 121, 128, 134: Oxidized constriction layer 107, 119, 124, 130: Tunnel junction layer 112: Second semiconductor multilayer film reflector (part of second semiconductor structure) 113: Contact layer (part of the second semiconductor structure) ST1: First structure ST2: Second structure SS1: First semiconductor structure SS2: Second semiconductor structure

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Abstract

クラックの発生を抑制しつつ酸化狭窄層における実効屈折率差を大きくすること。 本技術に係る面発光素子は、第1半導体構造を含む第1構造と、前記第1構造と積層された、第2半導体構造を含む第2構造と、前記第1及び第2構造の間に配置された少なくとも1つの発光層と、前記第1構造の前記第2構造側とは反対側の表面である第1面と、前記第2構造の前記第1構造側とは反対側の表面である第2面との間で、前記発光層と積層され且つ互いに積層された複数の酸化狭窄層と、を備え、前記複数の酸化狭窄層は、厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波における節位置と一致していない所定の酸化狭窄層を少なくとも1つ含む。

Description

面発光素子
 本開示に係る技術(以下「本技術」とも呼ぶ)は、面発光素子に関する。
 従来、例えば面発光レーザ、発光ダイオード等の面発光出力を得ることができる面発光素子が知られている。
 従来の面発光素子の中には、高屈折率の非酸化領域が低屈折率の酸化領域で囲まれた酸化狭窄層を有するものがある(例えば特許文献1、2参照)。
 従来の面発光素子では、酸化狭窄層の形成によりクラックが発生するおそれがあった。
特開2009-206480号公報 特開2005-259951号公報
 しかしながら、従来の面発光素子では、クラックの発生を抑制しつつ酸化狭窄層における実効屈折率差を大きくすることに関して何ら言及されていない。
 そこで、本技術は、クラックの発生を抑制しつつ酸化狭窄層における実効屈折率差を大きくすることができる面発光素子を提供することを主目的とする。
 本技術は、第1半導体構造を含む第1構造と、
 前記第1構造と積層された、第2半導体構造を含む第2構造と、
 前記第1及び第2構造の間に配置された少なくとも1つの発光層と、
 前記第1構造の前記第2構造側とは反対側の表面である第1面と、前記第2構造の前記第1構造側とは反対側の表面である第2面との間で、前記発光層と積層され且つ互いに積層された複数の酸化狭窄層と、
 を備え、
 前記複数の酸化狭窄層は、厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波における節位置と一致していない所定の酸化狭窄層を少なくとも1つ含む、面発光素子を提供する。
 前記所定の酸化狭窄層は、前記中央位置以外の位置が前記節位置と一致していてもよい。
 前記所定の酸化狭窄層は、厚さ方向の全域が、前記中央位置から最も近い前記節位置から外れていてもよい。
 前記複数の酸化狭窄層は、前記所定の酸化狭窄層を少なくとも2つ含んでいてもよい。
 前記複数の酸化狭窄層は、前記中央位置が前記節位置と一致している酸化狭窄層を含んでいてもよい。
 前記中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をtとすると、前記中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離は、kを自然数として、(2k-1)λ/4+t、又は、(2k-1)λ/4-tであってもよい。
 前記複数の酸化狭窄層は、前記発光層の前記第1面側に配置された少なくとも1つの第1酸化狭窄層と、前記発光層の前記第2面側に配置された少なくとも1つの第2酸化狭窄層と、を含み、前記第1及び/又は第2酸化狭窄層は、前記所定の酸化狭窄層であってもよい。
 前記所定の酸化狭窄層は、少なくとも2つあり、前記第1及び第2酸化狭窄層の各々は、前記所定の酸化狭窄層であってもよい。
 前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置が、該中央位置から最も近い前記節位置の前記第1面側及び前記第2面側の一方に位置し、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置が、該中央位置から最も近い前記節位置の前記第1面側及び前記第2面側の他方に位置していてもよい。
 前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL1、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL2、前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をt1、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をt2とすると、n、mを自然数として、
L1=(2n-1)λ/4+t1、且つ、L2=(2m-1)λ/4+t2、
又は、
L1=(2n-1)λ/4-t1、且つ、L2=(2m-1)λ/4-t2
が成立していてもよい。
 t1=t2であってもよい。
 前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離と、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離とが等しくてもよい。
 前記第1及び第2酸化狭窄層の一方が、前記所定の酸化狭窄層であってもよい。
 前記第1及び第2酸化狭窄層の前記一方の厚さ方向の中央位置が、該中央位置から最も近い前記節位置の前記第1面側又は前記第2面側に位置し、前記第1及び第2酸化狭窄層の他方の厚さ方向の中央位置が、前記節位置と一致していてもよい。
 前記第1及び2酸化狭窄層の前記一方の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL1、前記第1及び第2酸化狭窄層の他方の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL2、前記第1及び第2酸化狭窄層の前記一方の厚さ方向の中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をtとすると、n、mを自然数として、
L1=(2n-1)λ/4+t、且つ、L2=(2m-1)λ/4、
又は、
L1=(2n-1)λ/4-t、且つ、L2=(2m-1)λ/4
が成立していてもよい。
 前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離と、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離とが異なっていてもよい。
 前記複数の酸化狭窄層の各々は、非酸化領域と、前記非酸化領域を囲む酸化領域と、を有し、前記非酸化領域は、AlAs又はAlGa1-xAs(0.8≦x≦1)を含んでいてもよい。
 前記面発光素子は、前記少なくとも1つの発光層は、互いに積層された複数の発光層であり、前記複数の発光層のうち少なくとも1組の隣り合う2つの発光層の間に配置されたトンネルジャンクション層を更に備えていてもよい。
 前記隣り合う2つの発光層の一方と前記トンネルジャンクション層との間に前記所定の酸化狭窄層が配置されていてもよい。
 前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の所定位置が、前記節位置に一致していてもよい。
比較例1の面発光レーザの断面図である。 比較例2の面発光レーザの断面図である。 比較例3の面発光レーザの断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の平面図である。 図4の面発光素子のメサを抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光素子のメサを抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子の断面図である。 図17の面発光素子のメサを抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子の断面図である。 図19の面発光素子のメサを抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光素子の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子の断面図である。 図22の面発光素子のメサを含む一部を抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光素子のメサを含む一部を抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光素子のメサを含む一部を抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光素子のメサを含む一部を抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光素子のメサを含む一部を抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光素子のメサを含む一部を抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光素子のメサを含む一部を抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例13に係る面発光素子のメサを抜き出して示す部分拡大図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の作用を説明するための図(その1)である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の作用を説明するための図(その2)である。 本技術の一実施形態の変形例1に係る面発光素子のメサを抜き出して示す断面図である。 本技術の一実施形態の変形例2に係る面発光素子のメサを抜き出して示す断面図である。 本技術を適用し得る面発光素子の構成例を示す平面図である。 図36Aは、図35のX-X線断面図である。図36Bは、図35のY-Y線断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子の距離測定装置への適用例を示す図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 距離測定装置の設置位置の一例を示す説明図である。
 以下に添付図面を参照しながら、本技術の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。本明細書において、本技術に係る面発光素子が複数の効果を奏することが記載される場合でも、本技術に係る面発光素子は、少なくとも1つの効果を奏すればよい。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なく、また他の効果があってもよい。
 また、以下の順序で説明を行う。
0.導入
1.本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子
2.本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光素子
3.本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子
4.本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子
5.本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光素子
6.本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子
7.本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光素子
8.本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光素子
9.本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光素子
10.本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光素子
11.本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光素子
12.本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光素子
13.本技術の一実施形態の実施例13に係る面発光素子
14.本技術の変形例
15.本技術を適用し得る面発光レーザの構成例
16.電子機器への応用例
17.面発光素子を距離測定装置に適用した例
18.距離測定装置を移動体に搭載した例
<1.導入>
 面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:VCSEL)、発光ダイオード(light emitting diode)等の面発光素子は、小型、長寿命といった特長を活かし、様々な用途に応用されている。その中でも特に面発光レーザ(VCSEL)は、超小型化や高速動作の利点があり光通信や測距装置の光源として積極的な応用が進められている。
 図1に示す比較例1の面発光レーザC1では基板1上に、第1DBR(Distributed Bragg Reflector)2、第1スペーサ層3、活性層4、第2スペーサ層6、酸化狭窄層5、第2DBR(Distributed Bragg Reflector)7及びコンタクト層8がこの順に積層され、基板1の裏面に電極9が形成され、コンタクト層8の表面に電極10が形成されている。第1スペーサ層3、活性層4、第2スペーサ層6、酸化狭窄層5、第2DBR7及びコンタクト層8は含んでメサが構成されている。酸化狭窄層5は、材料となる被酸化層(半導体層)が側面から中心に向かって一部酸化されることにより形成される。酸化狭窄層を有することにより、活性層4における電流分布を制御することができ、閾値電流の低下やスロープ効率の向上といった効果が得られる。
 一般的なVCSELでは酸化狭窄層が1層であることが多いが、VCSEL内に複数の酸化狭窄層を有することによって更なる発光効率向上効果が得られる。特に、活性層を複数有するMulti Junction(MJ)構造を持つVCSEL(MJ-VCSEL)においては、活性層1層につき、その隣接層として酸化狭窄層1層を有することが望ましい。例えば、2StackのMJ-VCSELの場合、素子内に酸化狭窄層を1層有する場合と比較して、2層有するほうが発光効率を向上させることができる。
 酸化狭窄層は横方向の光閉じ込めにも寄与する。酸化狭窄層の酸化領域は酸化アルミニウム(AlxOy)であり、非酸化領域である半導体層に比べて屈折率が小さい。これにより、メサ内に横方向の実効屈折率差Δnが生じ、光がメサ中央に閉じ込められる。一般的に、酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置を共振器内に生じる定在波の節位置に一致させることによってΔnは最小となる。Δnと開口数NA(Numerical Aperture)には相関があるため、酸化狭窄層において所望のNAを得るためには設計上Δnの値を制御する必要がある。これまで、Δnを制御するために、酸化狭窄層の配置や形状に関して様々な提案が行われてきた。なお、NAはFFP(Far Field Pattern)と相関があることが知られている。「実効屈折率差」は、共振器内を伝搬する光が実際に感じる屈折率差であり、「等価屈折率差」とも呼ばれる。
 例えば図2に示す比較例2の面発光レーザC2では、活性層4側とは反対側の面が傾斜している酸化狭窄層5を有する。酸化狭窄層5において、基本横モードに対しては酸化領域の厚さ方向の中心位置が定在波分布の節位置に一致する条件を満たすとともに、高次横モードに対しては酸化領域の厚さ方向の中心位置が定在波分布の節位置から正の方向へ変位した条件を満たしている。これにより、基本横モードに対する発振閾値利得を低く保ちつつ、高次横モードに対する発振閾値利得のみを増加させることができ、高出力の基本横モード発振を得ることができる。なお、図2において、符号11は配線、符号12は絶縁膜、符号13はバルク絶縁材料を示す。
 例えば図3に示す比較例3の面発光レーザC3では、酸化により形成された酸化狭窄層5及びモード調整部14を有している。電極10から活性層4に向かって電流が流れ、モード調整部14には電流が流れないため、モード調整部14の酸化領域を大きくすることができる。これにより高次モードを抑制し、高出力の基本横モードを得ることができる。
 以上の比較例1~3の面発光レーザC1~C3は、いずれも高次横モードを抑制し高強度の基本横モードを得ることを目的としており、これはNAとしては小さくなる方向である。発明者らは、このように安定的に低NAを得るための技術は過去に提案されているが安定的に高NAを得るための技術が未だ開発されていないことを見出した。これは、発明者らの第1の新規知見である。
 発明者らは、更に検討を進め、高NAを得るためには、定在波と酸化狭窄層との重なり部分を増加させることにより実効屈折率差Δnの値を大きくする必要があり、これには大きく分けて2つの方法があることを見出した。これは、発明者らの第2の新規知見である。これら2つの方法の1つは酸化狭窄層の膜厚を厚くすること(前者)であり、もう1つは酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置を定在波の節位置から変位させること(後者)である。
 発明者らは、前者には以下のような問題があることを見出した。酸化狭窄層はAl組成を有する被酸化層(例えばAlAs層又は高Al組成のAlGaAs層)を酸化することにより形成されるが、その酸化プロセス(酸化工程)で体積収縮が起きる。この際、発生する内部応力に耐えきれず被酸化層とその上下の半導体層との界面からクラックが発生することがある。また、酸化工程ではクラックが発生しなかったとしても、その後の実装工程や信頼性試験でクラックが発生することがある。酸化狭窄層の膜厚が厚いほどこのようなクラック発生のリスクが高まるため、信頼性の観点から酸化狭窄層の膜厚は薄い方が望ましい。これは、発明者らの第3の新規知見である。
 発明者らは、上記第2及び第3の新規知見から、クラックリスクを高めることなく高Δnを得るために酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置を定在波の節位置からずらすこと(後者)が望ましいとの結論に至った。そして、発明者らは、これを具現化した面発光素子として、本技術に係る面発光素子を開発した。本技術に係る面発光素子によれば、クラックの発生を抑制しつつ酸化狭窄層における実効屈折率差を大きくすることが可能な面発光素子を提供することができる。酸化狭窄層における実効屈折率差を大きくすることは、該酸化狭窄層のNAを高くすることにつながる。
 以下、本技術に係る面発光素子の一実施形態の幾つかの実施例について図面を用いて詳細に説明する。以下、図1等の断面図において、適宜、上側を「上」、下側を「下」として説明する。
<1.本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子>
 図4は、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子1000の断面図である。図5は、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子1000の平面図(上面図)である。図4は、図5の1-1線断面図である。
≪面発光素子の構成≫
(全体構成)
 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子1000は、一例として、図4及び図5に示すように、垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)である。面発光素子1000は、一例として、表面出射型のVCSELである。面発光素子1000は、一例として、MJ(Multi Junction)構造を有する。
 面発光素子1000は、一例として、ドライバ(駆動回路)により駆動される。該ドライバは、一例として、電源と、該電源から面発光素子1000への通電のオンオフを制御するトランジスタとを含んで構成される。
 面発光素子1000は、一例として、第1半導体構造SS1を含む第1構造ST1と、該第1構造ST1と積層された、第2半導体構造SS2を含む第2構造ST2と、第1及び第2構造ST1、ST2の間に配置された、第1及び第2発光層103、109を含む第3半導体構造SS3と、第1構造ST1の第2構造ST2側とは反対側の表面である第1面(下面)と、第2構造ST2の第1構造ST1側とは反対側の表面である第2面(上面)との間で、第1及び第2発光層103、109と積層され且つ互いに積層された酸化狭窄層105、111とを備える。以下では、第1及び第2構造ST1、ST2が積層されている方向(上下方向)を「積層方向」とも呼ぶ。
 第1構造ST1は、一例として、第1半導体構造SS1に加えて、第1半導体構造SS1の第2半導体構造SS2側とは反対側(下側)に配置された基板100を含む。
 第1半導体構造SS1は、一例として、第1半導体多層膜反射鏡101を含んで構成される。
 第2半導体構造SS2は、一例として、第2半導体多層膜反射鏡112及びコンタクト層113を含んで構成される。第2半導体多層膜反射鏡112及びコンタクト層113は、基板100側(下側)からこの順に積層されている。
 第3半導体構造SS3は、第1及び第2発光層103、109に加えて、第1クラッド層102、第2クラッド層104、第3クラッド層106、トンネルジャンクション層107、第4クラッド層108及び5クラッド層110を含む。第1クラッド層102、第2クラッド層104、第3クラッド層106、トンネルジャンクション層107、第4クラッド層108及び5クラッド層110は、基板100側(下側)からこの順に積層されている。
 第1及び第2クラッド層102、104の間に第1発光層103が配置されている。第3及び第4クラッド層106、108の間にトンネルジャンクション層107が配置されている。第4及び第5クラッド層108、110の間に第2発光層109が配置されている。第2クラッド層104と第3クラッド層106との間に酸化狭窄層105が配置されている。第5クラッド層110と第2半導体多層膜反射鏡112との間に酸化狭窄層111が配置されている。第1及び第4クラッド層102、108は、いずれもn型半導体からなる。第2、第3及び第5クラッド層104、106、110は、いずれもp型半導体からなる。
 すなわち、互いに積層された第1及び第2発光層103、109の間にトンネルジャンクション層107が配置されている。第1発光層103とトンネルジャンクション層107との間に酸化狭窄層105が配置されている。
 酸化狭窄層105は、主に第1発光層103の発光領域を設定する。第1発光層103の発光領域は、第1発光層103における電流が注入される領域(電流注入領域)であって発光する領域である。
 第2酸化狭窄層111は、主に第2発光層109の発光領域を設定する。第2発光層109の発光領域は、第2発光層109における電流が注入される領域(電流注入領域)であって発光する領域である。
 以上のように、面発光素子1000では、一例として、基板100上に第1半導体多層膜反射鏡101と、第1クラッド層102と、第1発光層103と、第2クラッド層104と、酸化狭窄層105と、第3クラッド層106と、トンネルジャンクション層107と、第4クラッド層108と、第2発光層109と、第5クラッド層110と、酸化狭窄層111と、第2半導体多層膜反射鏡112と、コンタクト層113とが基板100側(下側)からこの順に積層されている。
 面発光素子1000は、第1発光層103が導電型の異なる第1及び第2クラッド層102、104で積層方向に挟まれたダブルヘテロ構造を有し、第1発光層103で正孔と電子とを発光再結合(輻射再結合)させることができる。
 面発光素子1000は、第2発光層109が導電型の異なる第4及び第5クラッド層108、110で積層方向に挟まれたダブルヘテロ構造を有し、第2発光層109で正孔と電子とを発光再結合(輻射再結合)させることができる。
 面発光素子1000では、第1及び第2発光層103、109を含む第3半導体構造SS3と、該第3半導体構造SS3を積層方向に挟む第1及び第2半導体多層膜反射鏡101、112とを含んで、共振器が構成されている。面発光素子1000は、第2構造ST2の第2面側(上側)へレーザ光を出射する。
 面発光素子1000では、一例として、第2及び第3半導体構造SS2、SS3と、酸化狭窄層105、111とでメサM1が構成されている。ここでは、メサM1は、第1半導体構造SS1から上方に突出している。メサM1は「発光メサ」とも呼ばれる。ここでは、メサM1の平面視形状は円形である(図2参照)が、これに限らず、楕円形、多角形等の他の形状であってもよい。メサM1の直径は、一例として、数十μm(例えば20μm~30μm)である。
 メサM1の頂部上(詳しくはコンタクト層113上)には、周回状(例えばリング状)のアノード電極115(p側電極)が平面視において各発光層の発光領域を囲むように設けられている。
 一例として、メサM1と、第1半導体構造SS1の、メサM1の周辺の領域とが絶縁膜116で覆われている。絶縁膜116は、アノード電極115が配置されるコンタクトホール116aを有する。絶縁膜116上にアノード配線150がアノード電極115に接するように設けられている。アノード配線150にはアノード電極115の内径側の絶縁膜116を露出させる開口150aが設けられ、該開口150aが出射口となっている。アノード電極115は、ドライバの陽極側に電気的に接続される。なお、アノード配線150がアノード電極115の内径部を露出させ、アノード電極115の内径側が出射口となっていてもよい。
 一例として、基板100の裏面(下面)に、ベタ状のカソード電極114(n側電極)が設けられている。カソード電極114は、ドライバの陰極側に電気的に接続される。
 面発光素子1000は、一例として、実装基板(例えばドライバを有する駆動基板、ドライバに接続される配線基板等)に対してジャンクションアップで実装される。
(基板)
 基板100は、一例として、GaAs基板(例えばn-GaAs基板)からなる。
(第1半導体多層膜反射鏡)
 第1半導体多層膜反射鏡101(半導体DBR)は、一例として、n型不純物がドープされた半導体多層膜反射鏡であり、光吸収が少なく、高反射率と導電性とを有する。多層膜反射鏡は、分布ブラッグ反射鏡(DBR:Distributed Bragg Reflector)とも呼ばれる。第1半導体多層膜反射鏡101は、低屈折率層及び高屈折率層が交互に積層された積層構造であって、隣り合う低屈折率層及び高屈折率層の間に第1又は第2グレーデッド層(組成傾斜層)が配置された積層構造を有する。該積層構造では、低屈折率層、第1グレーデッド層、高屈折率層及び第2グレーデッド層がこの順に積層された4層構造が複数積層されている。一例として、低屈折率層はAlx1Ga1-x1As(0<x1≦1)からなる。高屈折率層はAlx2Ga1-x2As(0≦x2<x1)からなる。第1グレーデッド層は、低屈折率層と接する一面から高屈折率層と接する他面に向かって低屈折率層の組成で始まって高屈折率層の組成で終わるように連続的に組成変化する。第2のグレーデッド層は、高屈折率層と接する一面から低屈折率層と接する他面に向かって高屈折率層の組成で始まって低屈折率層の組成で終わるように連続的に組成変化する。第1半導体多層膜反射鏡101のn型不純物(n型ドーパント)としては、例えばSi、Se、Ge等が挙げられる。第1半導体多層膜反射鏡101は、第2半導体多層膜反射鏡112よりも反射率が僅かに高く設定されている。なお、第1半導体多層膜反射鏡101において、第1及び第2グレーデッド層は必須ではない。
(第1クラッド層)
 第1クラッド層102は、例えばn-Alx3Ga1-x3As(0≦x3<1)からなる。「第1クラッド層」は「第1スペーサ層」と呼んでもよい。第1クラッド層102のn型不純物(n型ドーパント)としては、例えばSi、Se、Ge等が挙げられる。
(第1発光層)
 第1発光層103は、一例として、第1及び第2クラッド層102、104よりもバンドギャップエネルギーが小さい化合物半導体からなる。第1発光層103は、例えば、アンドープのInx4Ga1-x4As(0<x4<1)からなる井戸層)及びアンドープのAlx5Ga1-x5As(0<x5<1)からなる障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造を有する。第1発光層103は、多重量子井戸構造に代えて、量子井戸構造、量子細線構造、量子ドット構造のいずれかを有していてもよい。第1発光層103の発光波長は、例えば600~1100nm程度に設定されている。第1発光層103は「第1活性層」と呼んでもよい。第1発光層103は、厚さ方向の中央位置が、共振器内に生じる定在波の腹位置(腹の位置)に一致することが好ましい。
(第2クラッド層)
 第2クラッド層104は、例えばp-Alx6Ga1-x6As(0≦x6<1)からなる。「第2クラッド層」は「第2スペーサ層」と呼んでもよい。第2クラッド層104のp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
(酸化狭窄層105)
 酸化狭窄層105は、一例として、非酸化領域105aと、該非酸化領域105aを囲む酸化領域105b(絶縁領域)とを有する。
 非酸化領域105aは、第1発光層103の発光領域に対応する領域であり、電流・光通過領域として機能する。非酸化領域105aは、例えばp-Alx7Ga1-x7As(0<x7≦1)からなる。x7≧0.8であることが好ましく、x7≧0.9であることがより好ましい。非酸化領域105aのp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
 酸化領域105bは、一例として、非酸化領域105aを囲む平面視周回状(例えばリング状)の領域である。酸化領域105bは、非酸化領域105aよりも高抵抗且つ低屈折率な領域であり、電流・光狭窄領域として機能する。酸化領域105bは、例えば、Al(酸化アルミニウム)を含んで構成されており、例えば、高Al組成の被酸化層105S(例えばp-Alx7Ga1-x7As層(0≦x7≦1))を側面から選択酸化することにより得られる。
 酸化狭窄層105の厚さは、λ/2以下であることが好ましく、λ/4以下であることがより好ましく、λ/8以下であることより好ましく、λ/16以下であることがより好ましい。但し、λは共振器の発振波長
(第3クラッド層)
 第3クラッド層106は、例えばp-Alx8Ga1-x8As(0≦x8<1)からなる。「第3クラッド層」は「第3スペーサ層」と呼んでもよい。第3クラッド層106のp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
(トンネルジャンクション層)
 トンネルジャンクション層107は、第2発光層109を流れた電流をトンネル効果により電流値を変えずに第1発光層103へ流す機能を有する。トンネルジャンクション層107は、厚さ方向の所定位置(例えば中央位置)が定在波の節位置に一致することが好ましい。トンネルジャンクション層107は、例えば、p型ハイドープ層(p++層)とn型ハイドープ層(n++層)とが積層された構造を有する。p型ハイドープ層は、例えば、高濃度の炭素(C)などのp型不純物を含むGaAs又はInGaAsからなり、n型ハイドープ層は、例えば、高濃度のテルル(Te)などのn型不純物を含むGaAs又はInGaAsからなる。ここでは、p型ハイドープ層がn型ハイドープ層の基板100側(下側)に配置されている。
(第4クラッド層)
 第4クラッド層108は、例えばn-Alx9Ga1-x9As(0≦x9<1)からなる。「第4クラッド層」は「第4スペーサ層」と呼んでもよい。第4クラッド層108のn型不純物(n型ドーパント)としては、例えばSi、Se、Ge等が挙げられる。
(第2発光層)
 第2発光層109は、一例として、第4及び第5クラッド層108、110よりもバンドギャップエネルギーが小さい化合物半導体からなる。第2発光層109は、例えば、アンドープのInx10Ga1-x10As(0<x10<1)からなる井戸層及びアンドープのAlx11Ga1-x11As(0<x11<1)からなる障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造を有する。第2発光層109は、多重量子井戸構造に代えて、量子井戸構造、量子細線構造、量子ドット構造のいずれかを有していてもよい。第2発光層109の発光波長は、第1発光層103の発光波長(例えば600~1100nm)と同一に設定されている。第2発光層109は「第2活性層」と呼んでもよい。第2発光層109は、厚さ方向の中央位置が、共振器内に生じる定在波の腹位置(腹の位置)に一致することが好ましい。
(第5クラッド層)
 第5クラッド層110は、例えばp-Alx12Ga1-x12As(0≦x12<1)からなる。「第5クラッド層」は「第5スペーサ層」と呼んでもよい。第5クラッド層110のp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
(酸化狭窄層111)
 酸化狭窄層111は、一例として、非酸化領域111aと、該非酸化領域111aを囲む酸化領域111b(絶縁領域)とを有する。
 非酸化領域111aは、第2発光層109の発光領域に対応する領域であり、電流・光通過領域として機能する。非酸化領域111aは、例えばp-Alx13Ga1-x13As(0<x13≦1)からなる。x13≧0.8であることが好ましく、x13≧0.9であることがより好ましい。非酸化領域111aのp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
 酸化領域111bは、一例として、非酸化領域111aを囲む平面視周回状(例えばリング状)の領域である。酸化領域111bは、非酸化領域111aよりも高抵抗且つ低屈折率な領域であり、電流・光狭窄領域として機能する。酸化領域111bは、例えば、Al(酸化アルミニウム)を含んで構成されており、例えば、高Al組成の第2被酸化層111S(例えばp-Alx13Ga1-x13As層(0≦x13≦1))を側面から選択酸化することにより得られる。
 酸化狭窄層111の非酸化領域111aは、一例として、酸化狭窄層105の非酸化領域105aに対応する位置に位置している。酸化狭窄層111の酸化狭窄径(酸化領域111bの内径)は、一例として、酸化狭窄層105の酸化狭窄径(酸化領域105bの内径)と同一に設定されている。
 酸化狭窄層111の厚さは、λ/2以下であることが好ましく、λ/4以下であることがより好ましく、λ/8以下であることより好ましく、λ/16以下であることがより好ましい。但し、λは共振器の発振波長
(第2半導体多層膜反射鏡)
 第2半導体多層膜反射鏡112(半導体DBR)は、一例として、p型不純物がドープされた半導体多層膜反射鏡であり、光吸収が少なく、高反射率と導電性とを有する。多層膜反射鏡は、分布ブラッグ反射鏡(DBR:Distributed Bragg Reflector)とも呼ばれる。第2半導体多層膜反射鏡112は、低屈折率層及び高屈折率層が交互に積層された積層構造であって、隣り合う低屈折率層及び高屈折率層の間に第1又は第2グレーデッド層(組成傾斜層)が配置された積層構造を有する。該積層構造では、低屈折率層、第1グレーデッド層、高屈折率層及び第2グレーデッド層がこの順に積層された4層構造が複数積層されている。一例として、低屈折率層はAlx14Ga1-x14As(0<x14≦1)からなる。高屈折率層はAlx15Ga1-x15As(0≦x15<x14)からなる。第1グレーデッド層は、低屈折率層と接する一面から高屈折率層と接する他面に向かって低屈折率層の組成で始まって高屈折率層の組成で終わるように連続的に組成変化する。第2のグレーデッド層は、高屈折率層と接する一面から低屈折率層と接する他面に向かって高屈折率層の組成で始まって低屈折率層の組成で終わるように連続的に組成変化する。第2半導体多層膜反射鏡112のp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。なお、第2半導体多層膜反射鏡112において、第1及び第2グレーデッド層は必須ではない。
(コンタクト層)
 コンタクト層113は、アノード電極115と互いにオーミック接触させるための層である。コンタクト層113は、p型不純物が高濃度にドープされたハイドープ層であり、例えばp-Alx16Ga1-x16As(0≦x16<1)からなる。コンタクト層113のp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
(絶縁膜)
 絶縁膜116は、例えばポリイミド、SiN、SiO、SiON等の誘電体からなる。
(アノード電極)
 アノード電極115は、一例として、非合金によって構成されており、例えば、Ti、Pt、Auがコンタクト層113側からこの順に積層された構造を有する。
(アノード配線)
 アノード配線150は、一例として、Au、Ag、Cu等を含むメッキからなる。
(カソード電極)
 カソード電極114は、一例として、合金を含んで構成されており、例えば、AuGe、Ni、Auを基板100側からこの順に積層された構造を有する。
(発光層及び酸化狭窄層の位置)
 図6は、図4の面発光素子1000のメサM1を抜き出して示す部分拡大図である。第1発光層103は、一例として図6に示すように、厚さ方向の中央位置CP103が出射光(発振光)の電界の定在波(共振器内に生じる定在波)の腹位置(腹の位置)と一致している。第2発光層109は、厚さ方向の中央位置CP109が出射光(発振光)の電界の定在波(共振器内に生じる定在波)の腹位置(腹の位置)と一致している。
 酸化狭窄層105は、一例として、第2発光層109の、第1構造ST1の第1面側(下側)に配置された第1酸化狭窄層である。酸化狭窄層111は、一例として、第2発光層109の、第2構造ST2の第2面側(上側)に配置された第2酸化狭窄層である。
 酸化狭窄層105は、一例として、厚さ方向の中央位置CP105が出射光の電界の定在波(共振器内に生じる定在波)における節位置(節の位置)と一致していない所定の酸化狭窄層である。具体的には、一例として、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105が、該中央位置CP105から最も近い(最寄りの)、定在波の節位置NP105の第1面側(下側)に位置している。
 酸化狭窄層111は、一例として、厚さ方向の中央位置CP111が出射光の電界の定在波(共振器内に生じる定在波)における節位置(節の位置)と一致していない所定の酸化狭窄層である。具体的には、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111が、該中央位置CP111から最も近い(最寄りの)、定在波の節位置NP111の第2面側(上側)に位置している。すなわち、酸化狭窄層105、111は、最寄りの節位置に対するずれ方向が互いに逆向きである。
 ここでは、一例として、酸化狭窄層105(当該所定の酸化狭窄層)は、厚さ方向の全域が、厚さ方向の中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105から外れている。一例として、酸化狭窄層111(当該所定の酸化狭窄層)は、厚さ方向の全域が、厚さ方向の中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111から外れている。
 酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105との距離をt1、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離L1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4+t1が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111との距離をt2、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離L2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4+t2が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 図6の例では、t1=t2=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。これは、酸化狭窄層105、111が第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109に関して対称に配置されていることを意味する。
 すなわち、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離と、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離とが等しい。
 酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離をL3とすると、iを自然数として、L3=(2i-1)λ/4-t3(0<t3≦λ/4)が成立する。図6の例では、i=2、t3=tである。
 以上説明した面発光素子1000の構造的な特徴は、例えば、透過型電子顕微鏡分析(TEM)や走査型透過型電子顕微鏡分析(STEM)を用いた断面解析により判別することができる。
≪面発光素子の動作≫
 以下、面発光素子1000の動作について説明する。面発光素子1000にドライバの電源電圧が印加されると、ドライバの陽極側からアノード電極115を介してメサM1に電流が流入される。メサM1に流入された電流は、コンタクト層113及び第2半導体多層膜反射鏡112をこの順に介し、酸化狭窄層111で狭窄され、第5クラッド層110を介して第2発光層109に注入される。第2発光層109に注入された電流は、第4クラッド層108、トンネルジャンクション層107及び第3クラッド層106をこの順に介し、酸化狭窄層105で狭窄され、第2クラッド層104を介して第1発光層103に注入される。第1及び第2発光層103、109の各々への電流注入により、第1及び第2発光層103、109が発光し、それらの光が第1及び第2半導体多層膜反射鏡101、112の間を酸化狭窄層105、111で狭窄され且つ第1及び第2発光層103、109で増幅されつつ往復し、発振条件を満たしたとき、メサM1の上面側へレーザ光として出射される。第1発光層103に注入された電流は、第1クラッド層102、第1半導体多層膜反射鏡101、基板100及びカソード電極114をこの順に介してドライバの陰極側へ流出される。
≪面発光素子の製造方法≫
 以下、面発光素子1000の製造方法の一例について、図7のフローチャート等を参照して説明する。全体の流れとしては、先ず、半導体製造装置を用いた半導体製造方法により、基板100の基材である1枚のウェハ(以下では、便宜上「基板100」と呼ぶ)上に複数の面発光素子1000を同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子1000をダイシング(例えばステルスダイシング)により互いに分離して、チップ状の面発光素子1000を得る。
 最初のステップS1では、積層体を生成する(図8参照)。具体的には、例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相成長)法などのエピタキシャル結晶成長法により、成長基板としての基板100上に第1半導体多層膜反射鏡101、第1クラッド層102、第1発光層103、第2クラッド層104、被酸化層105S((例えばp-Alx7Ga1-x7As層(0≦x7≦1)))、第3クラッド層106、トンネルジャンクション層107、第4クラッド層108、第2発光層109、第5クラッド層110、被酸化層111S((例えばp-Alx13Ga1-x13As層(0≦x13≦1)))、第2半導体多層膜反射鏡112及びコンタクト層113をこの順に積層して積層体を生成する。積層体の生成の際、化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム(TMAl)、トリメチルガリウム(TMGa)、トリメチルインジウム(TMIn)などのメチル系有機金属ガスと、アルシン(AsH)ガスを用い、ドナー不純物の原料としては、例えばジシラン(Si)を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば四臭化炭素(CBr)を用いる。
 次のステップS2では、メサを形成する(図9参照)。具体的には、先ず、フォトリソグラフィにより、積層体上にメサを形成するためのレジストパターンを形成する。次いで、該レジストパターンをマスクとして積層体をドライエッチング(例えばCl系ガスによるRIE(Reactive Ion Etching))によりエッチングする。このエッチングは、少なくとも被酸化層105Sの側面が露出するまで(例えばエッチング底面が第1半導体多層膜反射鏡101の上面に一致するまで)行う。この結果、メサが形成される。その後、レジストパターンを除去する。
 次のステップS3では、酸化狭窄層105、111を形成する(図10参照)。具体的には、積層体に形成されたメサを高温の水蒸気雰囲気に曝して、メサの側面から被酸化層105S、111S(図9参照)の各々に含まれるAlを選択的に酸化する。または、ウェット酸化法により、メサの側面から被酸化層105S、111S(図9参照)の各々に含まれるAlを選択的に酸化する。この結果、非酸化領域105aが酸化領域105bで囲まれた酸化狭窄層105及び非酸化領域111aが酸化領域111bで囲まれた酸化狭窄層111が形成される。
 次のステップS4では、絶縁膜116を形成する。具体的には、先ず、絶縁膜116を全面に成膜する(図11参照)。絶縁膜116の成膜には、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いることが好ましい。その理由は、絶縁膜116は、第1半導体多層膜反射鏡101、第2半導体多層膜反射鏡112、酸化狭窄層105、酸化狭窄層111等の各構成要素と湿気との接触を防ぐものであるとともに、各構成要素(但し、コンタクト層113を除く)とアノード電極115とを電気的に分離するものでもあるため、メサの側面に対する被膜性を高くする必要があるからである。より具体的には、絶縁膜116の成膜には、例えば、プラズマCVD法、熱CVD法などを利用することができる。また、絶縁膜116に平坦性を持たせるためにスピンコート法などを用いてもよいが、被膜性を向上させるためにスピンコート法の前後にCVD法を併用することが好ましい。次いで、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、メサ上の絶縁膜116を選択的に除去して、コンタクト層113の一部を露出させる周回状(例えばリング状)のコンタクトホール116aを形成する(図12参照)。
 次のステップS5では、アノード電極115を形成する(図13参照)。具体的には、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により、コンタクトホール116a内に例えばTi、Pt及びAuをこの順に積層して、コンタクト層113に接する周回状(例えばリング状)のアノード電極115を形成する。
 次のステップS6では、アノード配線150を形成する(図14参照)。具体的には、例えばメッキ法により、アノード配線150を、アノード電極115と接するように且つアノード電極115の内径側の絶縁膜116を露出させるように形成する。なお、メッキ法の実施に先立って、メッキされることとなる箇所に予めシード層を形成しておくことが好ましい。
 最後のステップS7では、カソード電極114を形成する(図15参照)。具体的には、基板100の裏面(下面)を研磨して全体の厚さを例えば100μm程度にした後、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により、該裏面にAuとGeとの合金層(AuGe層)、Ni層及びAu層をこの順に積層してベタ状のカソード電極114を形成する。その後、絶縁膜116のダイシングされる部分を除去し、基板100上に一体に形成された複数の面発光素子1000をダイシング(例えばステルスダイシング)により互いに分離して、複数のチップ状の面発光素子1000を得る。
≪面発光素子の効果≫
 以下、面発光素子1000の効果について説明する。
 面発光素子1000は、第1半導体構造SS1を含む第1構造ST1と、第1構造ST1と積層された、第2半導体構造SS2を含む第2構造ST2と、第1及び第2構造ST1、ST2の間に配置された第1及び第2発光層103、109と、第1構造ST1の第2構造ST2側とは反対側の表面である第1面と、第2構造ST2の第1構造ST1側とは反対側の表面である第2面との間で、第1及び第2発光層103、109と積層され且つ互いに積層された酸化狭窄層105、111と、を備え、酸化狭窄層105、111の各々は、厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波における節位置と一致していない所定の酸化狭窄層である。
 面発光素子1000では、酸化狭窄層105、111の各々の厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波の節位置と一致していないため、該中央位置が節位置と一致している場合と比べ、各酸化狭窄層の厚さを厚くすることなく該酸化狭窄層における実効屈折率差Δnを大きくすることができる。高Δnを得ることは高NAを得ることにつながる。
 結果として、面発光素子1000によれば、クラックの発生を抑制しつつ酸化狭窄層105、111の各々における実効屈折率差Δnを大きくすることができる面発光素子を提供することができる。
 酸化狭窄層105、111の各々は、厚さ方向の全域が定在波の節位置から外れている。これにより、各酸化狭窄層の厚さが薄い場合でも、該酸化狭窄層における実効屈折率差Δnを十分に大きくすることができる。
 各酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と該中央位置から最も近い(最寄りの)、定在波の節位置との距離をtとすると、該中央位置と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離は、kを自然数として、(2k-1)λ/4+tである。これにより、第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109を定在波の腹位置に一致させ、且つ、各酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置を定在波の最寄りの節位置から距離tだけずらすことができる。
 酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105が、該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105の第1面側(下側)に位置し、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111が、該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111の第2面側(上側)に位置する。この場合、酸化狭窄層105は最寄りの節位置NP105から距離tだけ下方にずれ、酸化狭窄層111は最寄りの節位置NP111から距離tだけ上方にずれているため、仮に製造時に実際のエピ膜厚が設計値からずれてしまい、酸化狭窄層105、111と定在波とが積層方向(出射方向)に例えば距離u(<t)だけずれた場合でも、酸化狭窄層105、111の一方が最寄りの節位置に近づき、且つ、他方が最寄りの節位置から遠ざかるため(図31、図32参照)、Δnの設計値からのずれを抑制することができる。これにより、NAの設計値に対して高いロバスト性を担保することができる。補足すると、図31の例では、当該ずれにより、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と最寄りの節位置NP105との距離がt+u、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と最寄りの節位置NP111との距離がt-uとなっている。図32の例では、図31の例とはずれ方向が逆であり、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と最寄りの節位置NP105との距離がt-u、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と最寄りの節位置NP111との距離がt+uとなっている。なお、図31の例及び図32の例も、実施例1のメサM1の一形態ということができる。すなわち、図31の例では、t1=t+u、且つ、t2=t-uの場合に相当する。図32の例では、t1=t-u、且つ、t2=t+uの場合に相当する。例えば、t1、t2の設計値をtとしたときに、図6の例は膜厚ずれが生じていない例、図31及び図32の例は膜厚ずれが生じている例と捉えることもできる。
 酸化狭窄層105、111は、偶数個の酸化狭窄層であるため、各発光層の厚さ方向の中央位置を定在波の腹位置に一致させつつ、全ての酸化狭窄層105、111を当該所定の酸化狭窄層(定在波の最寄りの節位置に厚さ方向の中央位置が一致していない酸化狭窄層)とすることができる。
 以上のように、面発光素子1000によれば、クラックの発生を抑制しつつ、高NAが得られ、且つ、膜厚ずれに対して高いロバスト性を持つ、高出力且つ高効率のVCSELを提供することができる。
<2.本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光素子>
 図16は、本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光素子のメサM2を抜き出して示す断面図である。
 実施例2に係る面発光素子は、図16に示すように、各酸化狭窄層の、最寄りの節位置からのずれ方向が実施例1に係る面発光素子1000とは逆である点を除いて、実施例1に係る面発光素子1000と同様の構成を有する。
 実施例2においても、酸化狭窄層105、111の各々は、一例として、厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波(共振器内に生じる定在波)における節位置(節の位置)と一致していない所定の酸化狭窄層である。
 具体的には、実施例2では、一例として、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105が、該中央位置CP105から最も近い(最寄りの)、定在波の節位置NP105の第2面側(上側)に位置し、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111が、該中央位置CP111から最も近い(最寄りの)、定在波の節位置NP111の第1面側(下側)に位置している。すなわち、酸化狭窄層105、111は、最寄りの節位置に対するずれ方向が互いに逆向きである。
 ここでは、一例として、酸化狭窄層105(当該所定の酸化狭窄層)は、厚さ方向の中央位置CP105以外の位置が該中央位置CP105に最寄りの節位置NP105と一致している。一例として、酸化狭窄層111(当該所定の酸化狭窄層)は、厚さ方向の中央位置CP111以外の位置が該中央位置CP111に最寄りの節位置NP111と一致している。
 酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105との距離をt1、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離L1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4-t1が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111との距離をt2、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離L2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4-t2が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 図16の例では、t1=t2=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。これは、酸化狭窄層105、111が第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109に関して対称に配置されていることを意味する。
 すなわち、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離と、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離とが等しい。
 酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離L3とすると、iを自然数として、L3=(2i-1)λ/4+t3(0<t3≦λ/4)が成立する。図16の例では、i=2、t3=tである。
 実施例2に係る面発光素子によれば、実施例1に係る面発光素子1000と同様の効果が得られる。
<3.本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子>
 図17は、本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子3000の断面図である。図18は、本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子3000のメサM3を抜き出して示す断面図である。
 面発光素子3000は、図17に示すように、第1~第3発光層103、109、117を備えている。
 面発光素子3000は、第4クラッド層108と第2発光層109との間に第3発光層117、第6クラッド層118、トンネルジャンクション層119、第7クラッド層120が第4クラッド層108側(下側)からこの順に積層されている点を除いて、実施例1に係る面発光素子1000と同様の構成を有する。すなわち、面発光素子3000では、第1及び第3発光層103、117の間にトンネルジャンクション層107が配置され、且つ、第2及び第3発光層109、117の間にトンネルジャンクション層119が配置されている。面発光素子3000では、酸化狭窄層105、111の間に発光層及びトンネルジャンクション層が交互に積層されている。
 第3発光層117は、一例として、第4及び第6クラッド層108、118よりもバンドギャップエネルギーが小さい化合物半導体からなる。第3発光層117は、例えば、アンドープのInx17Ga1-x17As(0<x17<1)からなる井戸層及びアンドープのAlx18Ga1-x18As(0<x18<1)からなる障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造を有する。第3発光層117は、多重量子井戸構造に代えて、量子井戸構造、量子細線構造、量子ドット構造のいずれかを有していてもよい。第3発光層117の発光波長は、第1及び第2発光層103、109の発光波長(例えば600~1100nm)と同一に設定されている。第3発光層117は「第3活性層」と呼んでもよい。第3発光層117は、厚さ方向の中央位置が、共振器内に生じる定在波の腹位置に一致することが好ましい。
 第6クラッド層118は、例えばp-Alx19Ga1-x19As(0≦x19<1)からなる。「第6クラッド層」は「第6スペーサ層」と呼んでもよい。第6クラッド層118のp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
 トンネルジャンクション層119は、第2発光層109を流れた電流をトンネル効果により電流値を変えずに第3発光層117へ流す機能を有する。トンネルジャンクション層119は、厚さ方向の所定位置(例えば中央位置)が定在波の節位置に一致することが好ましい。トンネルジャンクション層119は、例えば、p型ハイドープ層(p++層)とn型ハイドープ層(n++層)とが積層された構造を有する。p型ハイドープ層は、例えば、高濃度の炭素(C)などのp型不純物を含むGaAs又はInGaAsからなり、n型ハイドープ層は、例えば、高濃度のテルル(Te)などのn型不純物を含むGaAs又はInGaAsからなる。ここでは、p型ハイドープ層がn型ハイドープ層の基板100側(下側)に配置されている。
 ここでは、トンネルジャンクション層107は、第3発光層117を流れた電流をトンネル効果により電流値を変えずに第1発光層103へ流す機能を有する。
 第7クラッド層120は、例えばn-Alx20Ga1-x20As(0≦x20<1)からなる。「第7クラッド層」は「第7スペーサ層」と呼んでもよい。第7クラッド層120のn型不純物(n型ドーパント)としては、例えばSi、Se、Ge等が挙げられる。
 実施例3においても、酸化狭窄層105、111の各々は、一例として、図18に示すように、厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波(共振器内に生じる定在波)における節位置(節の位置)と一致していない所定の酸化狭窄層である。
 具体的には、一例として、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105が、該中央位置CP105から最も近い(最寄りの)、定在波の節位置NP105の第1面側(下側)に位置する。一例として、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111が、該中央位置CP111から最も近い(最寄りの)、定在波の節位置NP111の第2面側(上側)に位置している。すなわち、酸化狭窄層105、111は、最寄りの節位置に対するずれ方向が互いに逆向きである。
 ここでは、一例として、酸化狭窄層105(当該所定の酸化狭窄層)は、厚さ方向の中央位置CP105以外の位置が該中央位置CP105に最寄りの節位置NP105と一致している。一例として、酸化狭窄層111(当該所定の酸化狭窄層)は、厚さ方向の中央位置CP111以外の位置が該中央位置CP111に最寄りの節位置NP111と一致している。
 酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105との距離をt1、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第3発光層117の厚さ方向の中央位置CP117との距離をL1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4+t1が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111との距離をt2、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離をL2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4+t2が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 図18の例では、t1=t2=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。
 すなわち、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第3発光層117の厚さ方向の中央位置CP117との距離と、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離とが等しい。酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第3発光層117の厚さ方向の中央位置CP117との距離と、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第3発光層117の厚さ方向の中央位置CP117との距離とが異なる。酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離と、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離とが異なる。ここでは、トンネルジャンクション層119の厚さ方向の中央位置に関して、酸化狭窄層105、111が対称に配置され、且つ、第2及び第3発光層109、117が対称に配置されている。
 酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離をL3とすると、iを自然数として、L3=(2i-1)λ/4-t3(0<t3≦λ/4)が成立する。図18の例では、i=2、t3=tである。
 実施例3に係る面発光素子3000によれば、実施例1に係る面発光素子1000と同様の効果が得られるともに、発光層が増設されているので更なる高出力化を図ることができる。
<4.本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子>
 図19は、本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子4000の断面図である。図20は、本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子4000のメサM4を抜き出して示す断面図である。
 面発光素子4000は、図19に示すように、第1~第3発光層103、109、117と、3つの酸化狭窄層105、111、121とを備える。
 面発光素子4000は、第4クラッド層108と第2発光層109との間に第3発光層117、第6クラッド層118、酸化狭窄層121、第8クラッド層122、トンネルジャンクション層119、第7クラッド層120が第4クラッド層108側(下側)からこの順に積層されている点を除いて、実施例1に係る面発光素子1000と同様の構成を有する。すなわち、面発光素子3000では、第1及び第3発光層103、117の間にトンネルジャンクション層107が配置され、且つ、第2及び第3発光層109、117の間にトンネルジャンクション層119が配置され、且つ、第2及び第3発光層109、117の間に酸化狭窄層121が配置されている。
 第8クラッド層122は、例えばp-Alx21Ga1-x21As(0≦x21<1)からなる。「第8クラッド層」は「第8スペーサ層」と呼んでもよい。第8クラッド層122のp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
 酸化狭窄層121は、一例として、非酸化領域121aと、該非酸化領域121aを囲む酸化領域121b(絶縁領域)とを有する。
 非酸化領域121aは、第2及び第3発光層109、117の発光領域に対応する領域であり、電流・光通過領域として機能する。非酸化領域121aは、例えばp-Alx22Ga1-x22As(0<x22≦1)からなる。x22≧0.8であることが好ましく、x22≧0.9であることがより好ましい。非酸化領域121aのp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
 酸化領域121bは、一例として、非酸化領域121aを囲む平面視周回状(例えばリング状)の領域である。酸化領域121bは、非酸化領域121aよりも高抵抗且つ低屈折率な領域であり、電流・光狭窄領域として機能する。酸化領域121bは、例えば、Al(酸化アルミニウム)を含んで構成されており、例えば、高Al組成の被酸化層(例えばp-Alx23Ga1-x23As層(0≦x23≦1))を側面から選択酸化することにより得られる。
 酸化狭窄層121の非酸化領域121aは、一例として、酸化狭窄層105、111の非酸化領域105a、111aに対応する位置に位置している。酸化狭窄層121の酸化狭窄径(酸化領域121bの内径)は、一例として、酸化狭窄層105、111の酸化狭窄径(酸化領域105b、111bの内径)と同一に設定されている。
 酸化狭窄層121の厚さは、λ/2以下であることが好ましく、λ/4以下であることがより好ましく、λ/8以下であることより好ましく、λ/16以下であることがより好ましい。但し、λは共振器の発振波長
 実施例4では、図20に示すように、酸化狭窄層105が第3発光層117の第1面側(下側)に位置する第1酸化狭窄層であり、酸化狭窄層121が第3発光層117の第2面側(上側)に位置する第2酸化狭窄層である。酸化狭窄層121が第2発光層109の第1面側(下側)に位置する第1酸化狭窄層であり、酸化狭窄層111が第2発光層109の第2面側(上側)に位置する第2酸化狭窄層である。
 実施例4では、第3発光層117に対応する(近接する)第1及び第2酸化狭窄層の一方(第1酸化狭窄層としての酸化狭窄層105)と、第2発光層109に対応する(近接する)第1及び第2酸化狭窄層の一方(第2酸化狭窄層としての酸化狭窄層111)とが、厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波(共振器内に生じる定在波)における節位置(節の位置)と一致していない所定の酸化狭窄層である。酸化狭窄層121は、厚さ方向の中央位置CP121が定在波の節位置と一致している。
 第3発光層117に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105が、該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105の第1面側(下側)に位置し、第3発光層117に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121が定在波の節位置と一致している。
 第2発光層109に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111が、該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111の第2面側(上側)に位置し、第2発光層109に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121が定在波の節位置と一致している。
 第3発光層117に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第3発光層117の厚さ方向の中央位置CP117との距離をL1、第3発光層117に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121と第3発光層117の厚さ方向の中央位置CP117との距離をL2、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105との距離をt1とすると、n、mを自然数として、L1=(2n-1)λ/4+t1、且つ、L2=(2m-1)λ/4が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 図20の例では、t1=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。
 第2発光層109に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121が定在波の節位置と一致し、第2発光層109に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111が、該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111の第2面側(上側)に位置している。
 第2発光層109に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離をL1、第2発光層109に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離をL2、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と該中央位置CP111から最も近い、節位置NP111との距離をt2とすると、n、mを自然数として、L1=(2n-1)λ/4+t2、且つ、L2=(2m-1)λ/4が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 図20の例では、t2=t(0<t≦λ/4)
、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。
 酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離をL3とすると、iを自然数として、L3=(2i-1)λ/4-t3(0<t3≦λ/4)が成立する。図20の例では、i=2、t3=tである。
 実施例4に係る面発光素子4000によれば、実施例1に係る面発光素子1000と同様の効果が得られるともに、発光層及び酸化狭窄層が増設されているので更なる高出力化及び高効率化を図ることができる。
<5.本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光素子>
 図21は、本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光素子5000の断面図である。
 面発光素子5000は、図21に示すように、裏面出射型であり、且つ、メサの導電型(p型及びn型)が反転された構成を有する点を除いて、実施例1に係る面発光素子1000と概ね同様の構成を有する。
 面発光素子5000では、基板100と第2半導体多層膜反射鏡112との間にコンタクト層113(例えばp-Alx16Ga1-x16As層(0≦x16<1))設けられている。
 ここでは、一例として、第2半導体多層膜反射鏡112、酸化狭窄層111、第5クラッド層110、第2発光層109、第4クラッド層108、トンネルジャンクション層107、第3クラッド層106、酸化狭窄層105、第2クラッド層104、第1発光層103、第1クラッド層102、第1半導体多層膜反射鏡101及びコンタクト層123が基板100側(下側)からこの順に積層され、メサM5が構成されている。コンタクト層123は、p型不純物が高濃度にドープされたハイドープ層、例えばp-AlX24Ga1-X24As(0≦X24<1)からなる。
 メサM5の頂部上(詳しくはコンタクト層123上)の絶縁膜116に設けられたコンタクトホール116b内にベタ状のカソード電極114がコンタクト層123とオーミック接触するように設けられている。
 コンタクト層113のメサM5の周辺の領域上の絶縁膜116にメサM5を囲むように周回状(例えばリング状)に設けられたコンタクトホール116c内に、周回状(例えばリング状)のアノード電極115がコンタクト層113にオーミック接触するように設けられている。すなわち、面発光素子5000は、イントラキャビティ構造を有し、直列抵抗を低減することが可能である。面発光素子5000では、例えば、基板100に半絶縁性のGaAs基板を用いることもできる。
 実施例5に係る面発光素子5000によれば、実施例1に係る面発光素子1000と同様の効果が得られるともに、裏面出射型の、低消費電力且つ高出力且つ高効率のVCSELを提供することができる。
<6.本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子>
 図22は、本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子6000の断面図である。図23は、本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子6000のメサM6を抜き出して示す断面図である。
 面発光素子6000は、図22及び図23に示すように、第3クラッド層106、トンネルジャンクション層107、第4クラッド層108、第2発光層109及び第5クラッド層110を有していない点を除いて、実施例1に係る面発光素子1000と概ね同様の構成を有する。
 すなわち、面発光素子6000は、単一の発光層(第1発光層103)を有するVCSELである。
 面発光素子6000では、第1半導体多層膜反射鏡101と第1クラッド層102との間に酸化狭窄層105が配置され、第2クラッド層104と第2半導体多層膜反射鏡112との間に酸化狭窄層111が配置されている。
 面発光素子6000では、酸化狭窄層105、第1クラッド層102、第1発光層103、第2クラッド層104、酸化狭窄層111、第2半導体多層膜反射鏡112及びコンタクト層113が基板100側(下側)からこの順に積層されて、メサM6が構成されている。
 実施例6においても、酸化狭窄層105、111の各々は、一例として、図23に示すように、厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波(共振器内に生じる定在波)における節位置(節の位置)と一致していない所定の酸化狭窄層である。
 具体的には、一例として、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105が、該中央位置CP105から最も近い(最寄りの)、定在波の節位置NP105の第2面側(上側)に位置し、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111が、該中央位置CP111から最も近い(最寄りの)、定在波の節位置NP111の第1面側(下側)に位置している。すなわち、酸化狭窄層105、111は、最寄りの節位置に対するずれ方向が互いに逆向きである。
 ここでは、一例として、酸化狭窄層105(当該所定の酸化狭窄層)は、厚さ方向の中央位置CP105以外の位置(例えば最下位置)が該中央位置CP105に最寄りの節位置NP105と一致している。一例として、酸化狭窄層111(当該所定の酸化狭窄層)は、厚さ方向の中央位置CP111以外の位置(例えば最上位置)が該中央位置CP111に最寄りの節位置NP111と一致している。
 酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105との距離をt1、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離L1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4-t1が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111との距離をt2、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離L2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4-t2が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 図23の例では、t1=t2=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。これは、酸化狭窄層105、111が第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103に関して対称に配置されていることを意味する。
 すなわち、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離と、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離とが等しい。
 実施例6に係る面発光素子6000によれば、実施例1に係る面発光素子1000と同様の効果が得られるともに、簡素な構成を有する高効率のVCSELを提供することができる。なお、実施例6において、酸化狭窄層105、111の一方のみが上記所定の酸化狭窄層であってもよい。
<7.本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光素子>
 図24は、本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光素子のメサM7を抜き出して示す断面図である。
 実施例7に係る面発光素子は、図24に示すように、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105が、該中央位置CP105から最も近い(最寄りの)、定在波の節位置NP105の第1面側(下側)に位置し、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111が、該中央位置CP111から最も近い(最寄りの)、定在波の節位置NP111の第1面側(上側)に位置している点を除いて、実施例6に係る面発光素子6000と同様の構成を有する。
 実施例7では、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105との距離をt1、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離L1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4+t1が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 実施例7では、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111との距離をt2、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離L2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4+t2が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 図24の例では、t1=t2=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。これは、酸化狭窄層105、111が第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103に関して対称に配置されていることを意味する。
 実施例7に係る面発光素子によれば、実施例6に係る面発光素子6000と同様の効果が得られる。
<8.本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光素子>
 図25は、本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光素子のメサM8を抜き出して示す断面図である。
 実施例8に係る面発光素子は、図25に示すように、t1≠t2である点、例えばt1>t2である点を除いて、実施例6に係る面発光素子6000と同様の構成を有する。なお、t1<t2であってもよい。
 実施例8に係る面発光素子によれば、実施例6に係る面発光素子6000と同様の効果が得られる。
<9.本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光素子>
 図26は、本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光素子のメサM9を抜き出して示す断面図である。
 実施例9に係る面発光素子は、図26に示すように、t1≠t2である点、例えばt2>t1である点を除いて、実施例7に係る面発光素子と同様の構成を有する。なお、t2<t1であってもよい。
 実施例9に係る面発光素子によれば、実施例6に係る面発光素子6000と同様の効果が得られる。
<10.本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光素子>
 図27は、本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光素子のメサM10を抜き出して示す断面図である。
 実施例10に係る面発光素子は、図27に示すように、L1、L2において、n=m=k=1である点を除いて、実施例7に係る面発光素子と同様の構成を有する。
 実施例10に係る面発光素子によれば、実施例6に係る面発光素子6000と同様の効果が得られる。
<11.本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光素子>
 図28は、本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光素子のメサM11を抜き出して示す断面図である。
 実施例11に係る面発光素子は、図28に示すように、L1、L2において、n=m=k=1である点を除いて、実施例6に係る面発光素子と概ね同様の構成を有する。
 実施例11に係る面発光素子は、第1及び第2クラッド層102、104を有していないが、有していてもよい。
 実施例11に係る面発光素子によれば、実施例6に係る面発光素子6000と同様の効果が得られる。
<12.本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光素子>
 図29は、本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光素子のメサM12を抜き出して示す断面図である。
 実施例12に係る面発光素子は、図29に示すように、実施例4に係る面発光素子4000に発光層及び酸化狭窄層が1つずつ増設された構造を有する。具体的には、面発光素子4000は、メサM12において、第8クラッド層122とトンネルジャンクション層119との間にトンネルジャンクション層124、第9クラッド層125、第4発光層126、第10クラッド層127、酸化狭窄層128及び第11クラッド層129が第8クラッド層122側(下側)からこの順に積層されている点を除いて、実施例4に係る面発光素子4000と概ね同様の構成を有する。
 トンネルジャンクション層124は、第4発光層126を流れた電流をトンネル効果により電流値を変えずに第3発光層117へ流す機能を有する。トンネルジャンクション層124は、厚さ方向の所定位置が定在波の節位置に一致することが好ましい。トンネルジャンクション層124は、例えば、p型ハイドープ層(p++層)とn型ハイドープ層(n++層)とが積層された構造を有する。p型ハイドープ層は、例えば、高濃度の炭素(C)などのp型不純物を含むGaAs又はInGaAsであり、n型ハイドープ層は、例えば、高濃度のテルル(Te)などのn型不純物を含むGaAs又はInGaAsである。ここでは、p型ハイドープ層がn型ハイドープ層の第1面側(下側)に配置されている。
 第9クラッド層125は、例えばn-Alx25Ga1-x25As(0≦x25<1)からなる。「第9クラッド層」は「第9スペーサ層」と呼んでもよい。第9クラッド層125のn型不純物(n型ドーパント)としては、例えばSi、Se、Ge等が挙げられる。
 第4発光層126は、一例として、第9及び第10クラッド層125、127よりもバンドギャップエネルギーが小さい化合物半導体からなる。第4発光層126は、例えば、アンドープのInx26Ga1-26As(0<x26<1)からなる井戸層及びアンドープのAlx27Ga1-x27As(0<x27<1)からなる障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造を有する。第4発光層126は、多重量子井戸構造に代えて、量子井戸構造、量子細線構造、量子ドット構造のいずれかを有していてもよい。第4発光層126の発光波長は、第1~第3発光層103、109、117の発光波長(例えば600~1100nm)と同一に設定されている。第4発光層126は「第4活性層」と呼んでもよい。第4発光層126は、厚さ方向の中央位置CP126が、共振器内に生じる定在波の腹位置に一致することが好ましい。
 第10クラッド層127は、例えばp-Alx28Ga1-x28As(0≦x28<1)からなる。「第10クラッド層」は「第10スペーサ層」と呼んでもよい。第10クラッド層127のp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
 酸化狭窄層128は、一例として、非酸化領域と、該非酸化領域を囲む酸化領域(絶縁領域)とを有する。
 当該非酸化領域は、第2及び第4発光層109、126の発光領域に対応する部分であり、電流・光通過領域として機能する。当該非酸化領域は、例えばp-Alx29Ga1-x29As(0<x29≦1)からなる。x29≧0.8であることが好ましく、x29≧0.9であることがより好ましい。当該非酸化領域のp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
 当該酸化領域は、一例として、当該非酸化領域を囲む平面視周回状(例えばリング状)の領域である。当該酸化領域は、当該非酸化領域よりも高抵抗且つ低屈折率な領域であり、電流・光狭窄領域として機能する。当該酸化領域は、例えば、Al(酸化アルミニウム)を含んで構成されており、例えば、高Al組成の被酸化層(例えばp-Alx30Ga1-x30As層(0≦x30≦1))を側面から選択酸化することにより得られる。
 酸化狭窄層128の非酸化領域は、一例として、酸化狭窄層105、111、121の非酸化領域105a、111a、121aに対応する位置に位置している。酸化狭窄層128の酸化狭窄径(酸化領域の内径)は、一例として、酸化狭窄層105、111、121の酸化狭窄径(酸化領域105b、111b、121bの内径)と同一に設定されている。
 酸化狭窄層128の厚さは、λ/2以下であることが好ましく、λ/4以下であることがより好ましく、λ/8以下であることより好ましく、λ/16以下であることがより好ましい。但し、λは共振器の発振波長
 実施例12では、酸化狭窄層105が第3発光層117の第1面側(下側)に位置する第1酸化狭窄層であり、酸化狭窄層121が第3発光層117の第2面側(上側)に位置する第2酸化狭窄層である。酸化狭窄層121が第4発光層126の第1面側(下側)に位置する第1酸化狭窄層であり、酸化狭窄層128が第4発光層126の第2面側(上側)に位置する第2酸化狭窄層である。酸化狭窄層128が第2発光層109の第1面側(下側)に位置する第1酸化狭窄層であり、酸化狭窄層111が第2発光層109の第2面側(上側)に位置する第2酸化狭窄層である。
 実施例12では、第3発光層117に対応する(近接する)第1及び第2酸化狭窄層(酸化狭窄層105、121)と、第4発光層126に対応する(近接する)第1及び第2酸化狭窄層(酸化狭窄層121、128)と、第2発光層109に対応する(近接する)第1及び第2酸化狭窄層(酸化狭窄層128、111)とが、厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波(共振器内に生じる定在波)における節位置(節の位置)と一致していない所定の酸化狭窄層である。
 第3発光層117に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105が、該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105の第1面側(下側)に位置し、第3発光層117に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121が、該中央位置CP121から最も近い、定在波の節位置NP121の第2面側(上側)に位置する。
 第3発光層117に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第3発光層117の厚さ方向の中央位置CP117との距離をL1、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105との距離をt1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4+t1が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 第3発光層117に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121と第3発光層117の厚さ方向の中央位置CP117との距離をL2、酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121と該中央位置CP121から最も近い、定在波の節位置NP121との距離をt2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4+t2が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 ここでは、t1=t2=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。すなわち、L1=L2が成立する。
 第4発光層126に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121が、該中央位置CP121から最も近い、定在波の節位置NP121の第2面側(上側)に位置し、第4発光層126に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層128の厚さ方向の中央位置CP128が、該中央位置CP128から最も近い、定在波の節位置NP128の第1面側(下側)に位置する。
 第4発光層126に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121と第4発光層126の厚さ方向の中央位置CP126との距離をL1、酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121と該中央位置CP121から最も近い、定在波の節位置NP121との距離をt1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4-t1が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 第4発光層126に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層128の厚さ方向の中央位置CP128と第4発光層126の厚さ方向の中央位置CP126との距離をL2、酸化狭窄層128の厚さ方向の中央位置CP128と該中央位置CP128から最も近い、定在波の節位置NP128との距離をt2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4-t2が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 ここでは、t1=t2=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。すなわち、L1=L2が成立する。
 第2発光層109に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層128の厚さ方向の中央位置CP128が、該中央位置CP128から最も近い、定在波の節位置NP128の第1面側(下側)に位置し、第2発光層109に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111が、該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111の第2面側(上側)に位置する。
 第2発光層109に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層128の厚さ方向の中央位置CP128と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離をL1、酸化狭窄層128の厚さ方向の中央位置CP128と該中央位置CP128から最も近い、定在波の節位置NP128との距離をt1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4+t1が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 第2発光層109に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離をL2、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111との距離をt2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4+t2が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 ここでは、t1=t2=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。すなわち、L1=L2が成立する。
 酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離をL3とすると、iを自然数として、L3=(2i-1)λ/4-t3(0<t3≦λ/4)が成立する。図29の例では、i=2、t3=tである。
 実施例12に係る面発光素子によれば、実施例4に係る面発光素子4000と同様の効果が得られるともに、発光層及び酸化狭窄層が増設されているので更なる高出力化及び高効率化を図ることができる。
<13.本技術の一実施形態の実施例13に係る面発光素子>
 図30は、本技術の一実施形態の実施例13に係る面発光素子のメサM13を抜き出して示す断面図である。
 実施例13に係る面発光素子は、図30に示すように、実施例12に係る面発光素子に発光層及び酸化狭窄層が1つずつ増設された構造を有する。具体的には、実施例13に係る面発光素子は、メサM13において、第11クラッド層129とトンネルジャンクション層119との間にトンネルジャンクション層130、第12クラッド層131、第5発光層132、第13クラッド層133、酸化狭窄層134及び第14クラッド層135--が第11クラッド層129側(下側)からこの順に積層されている点を除いて、実施例12に係る面発光素子と概ね同様の構成を有する。
 トンネルジャンクション層130は、第5発光層132を流れた電流をトンネル効果により電流値を変えずに第4発光層126へ流す機能を有する。トンネルジャンクション層130は、例えば、p型ハイドープ層(p++層)とn型ハイドープ層(n++層)とが積層された構造を有する。p型ハイドープ層は、例えば、高濃度の炭素(C)などのp型不純物を含むGaAs又はInGaAsであり、n型ハイドープ層は、例えば、高濃度のテルル(Te)などのn型不純物を含むGaAs又はInGaAsである。ここでは、p型ハイドープ層がn型ハイドープ層の第1面側(下側)に配置されている。
 第12クラッド層131は、例えばn-Alx31Ga1-x31As(0≦x31<1)からなる。「第12クラッド層」は「第12スペーサ層」と呼んでもよい。第12クラッド層131のn型不純物(n型ドーパント)としては、例えばSi、Se、Ge等が挙げられる。
 第5発光層132は、一例として、第12及び第13クラッド層131、133よりもバンドギャップエネルギーが小さい化合物半導体からなる。第5発光層132は、例えば、アンドープのInx32Ga1-32As(0<x32<1)からなる井戸層及びアンドープのAlx33Ga1-x33As(0<x33<1)からなる障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造を有する。第5発光層132は、多重量子井戸構造に代えて、量子井戸構造、量子細線構造、量子ドット構造のいずれかを有していてもよい。第5発光層132の発光波長は、第1~第4発光層103、109、117、126の発光波長(例えば600~1100nm)と同一に設定されている。第5発光層132は「第5活性層」と呼んでもよい。第5発光層132は、厚さ方向の中央位置CP132が、共振器内に生じる定在波の腹位置に一致することが好ましい。
 第13クラッド層133は、例えばp-Alx34Ga1-x34As(0≦x34<1)からなる。「第13クラッド層」は「第13スペーサ層」と呼んでもよい。第13クラッド層133のp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
 酸化狭窄層134は、一例として、非酸化領域と、該非酸化領域を囲む酸化領域(絶縁領域)とを有する。
 当該非酸化領域は、第2及び第5発光層109、132の発光領域に対応する部分であり、電流・光通過領域として機能する。当該非酸化領域は、例えばp-Alx35Ga1-x35As(0<x35≦1)からなる。x35≧0.8であることが好ましく、x35≧0.9であることがより好ましい。当該非酸化領域のp型不純物(p型ドーパント)としては、例えばZn、Mg、Be、C等が挙げられる。
 当該酸化領域は、一例として、当該非酸化領域を囲む平面視周回状(例えばリング状)の領域である。当該酸化領域は、当該非酸化領域よりも高抵抗且つ低屈折率な領域であり、電流・光狭窄領域として機能する。当該酸化領域は、例えば、Al(酸化アルミニウム)を含んで構成されており、例えば、高Al組成の被酸化層(例えばp-Alx36Ga1-x36As層(0≦x36≦1))を側面から選択酸化することにより得られる。
 酸化狭窄層134の非酸化領域は、一例として、酸化狭窄層105、111、121、128の非酸化領域に対応する位置に位置している。酸化狭窄層134の酸化狭窄径(酸化領域の内径)は、一例として、酸化狭窄層105、111、121、128の酸化狭窄径(酸化領域の内径)と同一に設定されている。
 酸化狭窄層134の厚さは、λ/2以下であることが好ましく、λ/4以下であることがより好ましく、λ/8以下であることより好ましく、λ/16以下であることがより好ましい。但し、λは共振器の発振波長
 実施例13では、酸化狭窄層105が第3発光層117の第1面側(下側)に位置する第1酸化狭窄層であり、酸化狭窄層121が第3発光層117の第2面側(上側)に位置する第2酸化狭窄層である。酸化狭窄層121が第4発光層126の第1面側(下側)に位置する第1酸化狭窄層であり、酸化狭窄層128が第4発光層126の第2面側(上側)に位置する第2酸化狭窄層である。酸化狭窄層128が第5発光層132の第1面側(下側)に位置する第1酸化狭窄層であり、酸化狭窄層134が第5発光層132の第2面側(上側)に位置する第2酸化狭窄層である。酸化狭窄層134が第2発光層109の第1面側(下側)に位置する第1酸化狭窄層であり、酸化狭窄層111が第2発光層109の第2面側(上側)に位置する第2酸化狭窄層である。
 実施例13では、第3発光層117に対応する(近接する)第1及び第2酸化狭窄層(酸化狭窄層105、121)と、第4発光層126に対応する(近接する)第1酸化狭窄層(酸化狭窄層121)と、第5発光層132に対応する(近接する)第2酸化狭窄層(酸化狭窄層134)と、第2発光層109に対応する(近接する)第1及び第2酸化狭窄層(酸化狭窄層134、111)とが、厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波(共振器内に生じる定在波)における節位置(節の位置)と一致していない所定の酸化狭窄層である。第4発光層126に対応する(近接する)第2酸化狭窄層であり、且つ、第5発光層132に対応する(近接する)第1酸化狭窄層である酸化狭窄層128は、厚さ方向の中央位置が定在波の節位置に一致する。
 第3発光層117に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105が、該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105の第1面側(下側)に位置し、第3発光層117に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121が、該中央位置CP121から最も近い、定在波の節位置NP121の第2面側(上側)に位置する。
 第3発光層117に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第3発光層117の厚さ方向の中央位置CP117との距離をL1、酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と該中央位置CP105から最も近い、定在波の節位置NP105との距離をt1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4+t1が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 第3発光層117に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121と第3発光層117の厚さ方向の中央位置CP117との距離をL2、酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121と該中央位置CP121から最も近い、定在波の節位置NP121との距離をt2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4+t2が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 ここでは、t1=t2=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。すなわち、L1=L2となっている。
 第4発光層126に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121が、該中央位置CP121から最も近い、定在波の節位置NP121の第2面側(上側)に位置し、第4発光層126に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層128の厚さ方向の中央位置CP128が定在波の節位置に一致する。
 第4発光層126に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121と第4発光層126の厚さ方向の中央位置CP126との距離をL1、酸化狭窄層121の厚さ方向の中央位置CP121と該中央位置CP121から最も近い、定在波の節位置NP121との距離をt1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4-t1が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 第4発光層126に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層128の厚さ方向の中央位置CP128と第4発光層126の厚さ方向の中央位置CP126との距離をL2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4が成立する。
 ここでは、t1=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。すなわち、L1≠L2となっている。
 第5発光層132に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層128の厚さ方向の中央位置CP128が定在波の節位置に一致し、第5発光層132に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層134の厚さ方向の中央位置CP134が、該中央位置CP134から最も近い、定在波の節位置NP134の第1面側(下側)に位置する。
 第5発光層132に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層128の厚さ方向の中央位置CP128と第5発光層132の厚さ方向の中央位置CP132との距離をL1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4が成立する。
 第5発光層132に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層134の厚さ方向の中央位置CP134と第5発光層132の厚さ方向の中央位置CP132との距離をL2、酸化狭窄層134の厚さ方向の中央位置CP134と該中央位置CP134から最も近い、定在波の節位置NP134との距離をt2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4-t2が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 ここでは、t2=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。すなわち、L1≠L2となっている。
 第2発光層109に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層134の厚さ方向の中央位置CP134が、該中央位置CP134から最も近い、定在波の節位置NP134の第1面側(下側)に位置し、第2発光層109に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111が、該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111の第2面側(上側)に位置する。
 第2発光層109に対応する第1酸化狭窄層である酸化狭窄層134の厚さ方向の中央位置CP134と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離をL1、酸化狭窄層134の厚さ方向の中央位置CP134と該中央位置CP134から最も近い、節位置NP134との距離をt1とすると、nを自然数として、L1=(2n-1)λ/4+t1が成立する。但し、0<t1≦λ/4(λ:発振波長)
 第2発光層109に対応する第2酸化狭窄層である酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と第2発光層109の厚さ方向の中央位置CP109との距離をL2、酸化狭窄層111の厚さ方向の中央位置CP111と該中央位置CP111から最も近い、定在波の節位置NP111との距離をt2とすると、mを自然数として、L2=(2m-1)λ/4+t2が成立する。但し、0<t2≦λ/4(λ:発振波長)
 ここでは、t1=t2=t(0<t≦λ/4)、n=m=k(kは自然数、ここではk=2)となっている。すなわち、L1=L2となっている。
 酸化狭窄層105の厚さ方向の中央位置CP105と第1発光層103の厚さ方向の中央位置CP103との距離をL3とすると、iを自然数として、L3=(2i-1)λ/4-t3(0<t3≦λ/4)が成立する。ここでは、i=2、t3=tである。
 実施例13に係る面発光素子によれば、実施例12に係る面発光素子と同様の効果が得られるともに、発光層及び酸化狭窄層が増設されているので更なる高出力化及び高効率化を図ることができる。
<14.本技術の変形例>
 本技術は、上記一実施形態の各実施例に限らず、適宜変更可能である。
 例えば図33に示す一実施形態の実施例7の変形例1に係る面発光素子のように、メサMM1のL1、L2において、n≠m(例えばn>m)、且つ、t1=t2=tであってもよい。なお、メサMM1のL1、L2において、n<m、且つ、t1=t2=tであってもよい。
 例えば図34に示す一実施形態の実施例7の変形例2に係る面発光素子のように、メサMM2のL1、L2において、n≠m(例えばn>m)、且つ、t1≠t2(例えばt1>t2)であってもよい。なお、メサMM2のL1、L2において、n<m、且つ、t1≠t2(t1>t2、又はt1<t2)であってもよい。
 例えば、発光層数が3、4、5、・・・と増え、それに伴い酸化狭窄層数が3、4、5、・・・と増えていった場合においても、酸化狭窄層数が偶数の場合には実施例1、2、3、5、6~12のように、また奇数の場合には実施例4、13のように、酸化狭窄層とその近傍の発光層との位置関係を設定することができる。また、例えば、酸化狭窄層が4層ある場合に、酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置の、定在波の節位置からの変位(下方変位を-、上方変位を+)を、下から順に‐t、‐t、+t、+tや、+t、+t、‐t、‐tや、‐t、+t、‐t、+tや、+t、‐t、+t、‐tなどとすることもできる。つまり、酸化狭窄層の略半数が節位置から+方向(上方)に、残りの略半数が節位置から-方向(下方)にずれていれば、その組み合わせは任意である。これは酸化狭窄層が奇数個である場合や、導電型(p型及びn型)が反転した構造であった場合においても同様である。さらに、酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置の、定在波の節位置からの変位量が等しくない場合においても、略半数が節位置から+方向に、残りの略半数が節位置から-方向にずれていれば、ある程度の効果は得られる。
 複数の酸化狭窄層が偶数個の酸化狭窄層である場合に、複数の酸化狭窄層の各々を上記所定の酸化狭窄層とすることが可能である。
 複数の酸化狭窄層が3個以上の奇数個の酸化狭窄層である場合に、3個以上の奇数個の酸化狭窄層のうち1個以上の奇数個の酸化狭窄層以外の酸化狭窄層の各々を上記所定の酸化狭窄層とすることが可能である。
 例えば、上記各実施例及び各変形例に係る面発光素子において、第1及び第2半導体多層膜反射鏡101、112の少なくとも一方をクラッド層(例えばAlGaAs層)に置き換えることにより、発光ダイオード(LED)を構成することもできる。
 例えば、上記各実施例及び各変形例に係る面発光素子を一次元又は二次元に配置して面発光素子アレイを構成することもできる。
 上記各実施例及び各変形例に係る面発光素子において、基板100と第1半導体多層膜反射鏡101との間にバッファ層が設けられてもよい。
 上記各実施例及び各変形例に係る面発光素子において、コンタクト層が設けられていなくてもよい。
 上記各実施例及び各変形例では、主にGaAs系(GaAsに格子整合する材料系)の面発光素子について説明したが、これに限らず、本技術は、例えば、InP系(InPに格子整合する材料系)、GaN系(GaNに格子整合する材料系)等の面発光素子にも適用可能である。一例として、InP系としては、例えばAlGaInP系、AlGaInAs系、AlInAs系などが挙げられる。
 すなわち、本技術に係る面発光素子には、波長帯200~2000nmに含まれるいずれの発光波長となる材料も用いることが可能である。本技術に係る面発光素子の材料には、適宜好適な化合物半導体を用いることができる。
 上記各実施例及び各変形例では、砒素(As)系半導体を例示して説明したが、必要に応じて、例えば窒素(N)、ホウ素(B)、アンチモン(Sb)、リン(P)を含む、III-V族半導体であってもかまわない。
 第1及び第2構造ST1、ST2の少なくとも一方は、半導体多層膜反射鏡に限らず、要は、半導体、誘電体及び金属から選択される一種又は2種以上の組み合わせで構成される反射鏡を有していてもよい。
 上記各実施例及び各変形例に係る面発光素子において、第1及び第2構造ST1、ST2の導電型(p型及びn型)を逆にしてもよい。
 上記各実施例及び各変形例に係る面発光素子の構成の一部を相互に矛盾しない範囲内で組み合わせてもよい。
 上記各実施例及び各変形例において、面発光素子を構成する各層の配置、材料、導電型、厚さ、幅、数値、形状、大きさ等は、面発光素子として機能する範囲内で適宜変更可能である。その他、面発光素子を構成する材質、組成、膜厚、含まれる元素、形状、呼称、駆動機構、製造方法、用途が如何に変わっても、本開示の請求項にかかる特徴を有している限り、同様の効果が得られるものである。
<15.本技術を適用し得る面発光レーザの構成例>
 図35は、本技術を適用し得る面発光レーザの構成例である面発光レーザ20000を示す平面図である。図36Aは、図35のX-X線断面図である。図36Bは、図35のY-Y線断面図である。
 面発光レーザ20000の各構成要素は、基板2001に積層されている。基板2001は例えばGaAs、InGaAs、InP、InAsP等の半導体を含んで構成することができる。
 面発光レーザ20000は、保護領域2002(図36A及び図36Bの透過性灰色領域)を含む。図35に示すように、保護領域2002は、平面視において円形状であるが、例えば楕円形状、多角形状等の別の形状であってもよく、特定の形状に限定されない。保護領域2002は電気的な分離をもたらす材料を含み、例えばイオン注入された領域である。
 更に、面発光レーザ20000は、図36A及び図36Bに示すように、第1電極2003と第2電極2004とを含む。図35に示すように、第1電極2003は、平面視において、不連続箇所(断続箇所)を有するリング形状、すなわちスプリットリング形状であるが、特定の形状に限定されない。図36A又は図36Bに示すように、第2電極2004は、基板2001に接触している。第1電極2003及び第2電極2004は、例えばTi、Pt、Au、AuGeNi、PdGeAu等の導電材料を含んで構成される。第1電極2003及び第2電極2004は、単層構造を有していてもよいし、積層構造を有していてもよい。
 更に、面発光レーザ20000は、保護領域2002の周囲に設けられたトレンチ2005を含む。図35は、一例として平面視矩形のトレンチ2005が6箇所に設けられた構造を示すが、その数や、平面視における形状は特定のものに限定されない。トレンチ2005は酸化狭窄層2006(酸化領域2006a及び非酸化領域2006bを含む)を形成するための開口である。面発光レーザ20000の製造工程において、トレンチ2005を介して高温水蒸気が供給されることで酸化狭窄層2006の酸化領域2006aが形成される。例えば、酸化領域2006aはAlAs又はAlGaAs層の酸化の結果として形成されるAlである。トレンチ2005には酸化狭窄層2006を形成する工程の後において、任意の誘電体が埋め込まれる場合もある。また、誘電体膜による表面被膜を行う場合もある。
 更に、面発光レーザ20000は、第1電極2003上の誘電体層2007に設けられた誘電体開口2008(コンタクトホール)を含む。誘電体層2007は、図36A及び図36Bに示すような積層構造を有していてもよいし、単層構造を有していてもよい。誘電体層2007は、一例として酸化シリコンや窒化シリコンなどを含む。図35に示すように、誘電体開口2008は、第1電極2003と同じ形状に形成されている。ただし、誘電体開口2008の形状は第1電極2003の形状には限定されず、第1電極2003上に部分的に形成されていてもよい。誘電体開口2008には不図示の導電材料が充填され、該導電材料が第1電極2003と接触する。
 更に、図36A及び図36Bに示すように、面発光レーザ20000は第1電極2003の内側に光学開口2009を含む。面発光レーザ20000は、光学開口2009を介して光線を出射する。更に、面発光レーザ20000は、酸化狭窄層2006の酸化領域2006aが、電流及び光を閉じ込める電流・光閉じ込め領域として機能する。酸化狭窄層2006の非酸化領域2006bは、光学開口2009の下方に位置し、電流及び光を通過させる電流・光通過領域として機能する。
 更に、面発光レーザ20000は、第1多層膜反射鏡2011及び第2多層膜反射鏡2012を含む。多層膜反射鏡は一例として半導体多層膜反射鏡であり、分布型ブラッグ反射鏡(Distributed Bragg Reflector)とも呼ばれる。
 更に、面発光レーザ20000は、活性層2013を含む。活性層2013は、第1多層膜反射鏡2011と第2多層膜反射鏡2012との間に配置され、注入キャリアを閉じ込め、面発光レーザ20000の発光波長を規定する。
 本構成例では、一例として、面発光レーザ20000が表面出射型面発光レーザである場合を例にとって説明したが、面発光レーザ20000は裏面出射型面発光レーザを構成することもできる。
 図35及び図36Aに示すように、本構成例の面発光レーザ20000の実質的な径はトレンチ2005によって規定される仮想的な円の直径dである。
 本構成例の面発光レーザ20000は、一例として、以下の工程1~8の手順で製造される。
(工程1)基板2001の表面に第1多層膜反射鏡2011、活性層2013、酸化狭窄層2006となる被選択酸化層、及び第2多層膜反射鏡2012をエピタキシャル成長させる。
(工程2)例えばリフトオフ法を用いて、第1電極2003を第2多層膜反射鏡2012上に形成する。
(工程3)例えばフォトリソグラフィによりトレンチ2005を形成する。
(工程4)被選択酸化層の側面を露出させ、該被選択酸化層を側面から選択酸化することにより酸化狭窄層2006を形成する。
(工程5)保護領域2002をイオン注入などによって形成する。
(工程6)誘電体層2007を例えば蒸着、スパッタ等により成膜する。
(工程7)例えばフォトリソグラフィにより誘電体層2007に誘電体開口2008を形成して第1電極2003の接点を露出させる。
(工程8)基板2001の裏面を研磨して薄膜化した後、第2電極2004を基板2001の裏面に形成する。
 以上説明した面発光レーザ20000を構成する層の層数、配置、厚さ、配置順、対称性等は一例であって適宜変更可能である。すなわち、面発光レーザ20000は、図35、図36A及び図36Bに示すものより多数の層、少数の層、異なる層、異なる構造の層、又は異なる配置の層を含んでもよい。
 本技術は、以上説明した面発光レーザ20000及びその変形例に適用することができる。
<16.電子機器への応用例>
 本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品(電子機器)へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体や、低消費電力機器(例えばスマートフォン、スマートウォッチ、タブレット、マウス等)や、光ファイバ等の導波路を介した光通信に用いられる通信機器に搭載される装置として実現されてもよい。
 本技術に係る面発光素子は、例えば、光により画像を形成又は表示する機器(例えばプリンタ、複写機、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等)の光源としても応用可能である。
<17.面発光素子を距離測定装置に適用した例>
 以下に、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子1000の適用例について説明する。
 図37は、本技術に係る電子機器の一例としての、面発光素子1000を備えた距離測定装置10000(測距装置)の概略構成の一例を表したものである。距離測定装置10000は、TOF(Time Of Flight)方式により被検体Sまでの距離を測定するものである。距離測定装置10000は、面発光素子1000を備えている。距離測定装置10000は、例えば、面発光素子1000、受光装置140、レンズ145、153、信号処理部155、制御部160、表示部165および記憶部175を備えている。
 受光装置140は、面発光素子1000から出射され被検体S(物体)で反射された光を受光する。すなわち、受光装置140は、被検体Sで反射された光を検出する。レンズ145は、面発光素子1000から出射された光を平行光化するためのレンズであり、例えばコリメートレンズである。レンズ153は、被検体Sで反射された光を集光し、受光装置140に導くためのレンズであり、例えば集光レンズである。
 信号処理部155は、受光装置140から入力された信号と、制御部160から入力された参照信号との差分に対応する信号を生成するための回路である。制御部160は、例えば、Time to Digital Converter (TDC)を含んで構成されている。参照信号は、制御部160から入力される信号であってもよいし、面発光素子1000の出力を直接検出する検出部の出力信号であってもよい。制御部160は、例えば、面発光素子1000、受光装置140、信号処理部155、表示部165および記憶部175を制御するプロセッサである。制御部160は、信号処理部155で生成された信号に基づいて、被検体Sまでの距離を計測する回路である。制御部160は、被検体Sまでの距離についての情報を表示するための映像信号を生成し、表示部165に出力する。表示部165は、制御部160から入力された映像信号に基づいて、被検体Sまでの距離についての情報を表示する。制御部160は、被検体Sまでの距離についての情報を記憶部175に格納する。
 本適用例において、面発光素子1000に代えて、実施例2~13及び各変形例に係る面発光素子のいずれかを距離測定装置10000に適用することもできる。
<18.距離測定装置を移動体に搭載した例>
 図38は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
 車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図38に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
 駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
 ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
 車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、距離測定装置12031が接続される。距離測定装置12031には、上述の距離測定装置10000が含まれる。車外情報検出ユニット12030は、距離測定装置12031に車外の物体(被検体S)との距離を計測させ、それにより得られた距離データを取得する。車外情報検出ユニット12030は、取得した距離データに基づいて、人、車、障害物、標識等の物体検出処理を行ってもよい。
 車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
 マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
 音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図38の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
 図39は、距離測定装置12031の設置位置の例を示す図である。
 図39では、車両12100は、距離測定装置12031として、距離測定装置12101,12102,12103,12104,12105を有する。
 距離測定装置12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる距離測定装置12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる距離測定装置12105は、主として車両12100の前方のデータを取得する。サイドミラーに備えられる距離測定装置12102,12103は、主として車両12100の側方のデータを取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる距離測定装置12104は、主として車両12100の後方のデータを取得する。距離測定装置12101及び12105で取得される前方のデータは、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識等の検出に用いられる。
 なお、図39には、距離測定装置12101ないし12104の検出範囲の一例が示されている。検出範囲12111は、フロントノーズに設けられた距離測定装置12101の検出範囲を示し、検出範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた距離測定装置12102,12103の検出範囲を示し、検出範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた距離測定装置12104の検出範囲を示す。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを基に、検出範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、距離測定装置12031に適用され得る。
 また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
(1)第1半導体構造を含む第1構造と、
 前記第1構造と積層された、第2半導体構造を含む第2構造と、
 前記第1及び第2構造の間に配置された少なくとも1つの発光層と、
 前記第1構造の前記第2構造側とは反対側の表面である第1面と、前記第2構造の前記第1構造側とは反対側の表面である第2面との間で、前記発光層と積層され且つ互いに積層された複数の酸化狭窄層と、
 を備え、
 前記複数の酸化狭窄層は、厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波における節位置と一致していない所定の酸化狭窄層を少なくとも1つ含む、面発光素子。
(2)前記所定の酸化狭窄層は、前記中央位置以外の位置が前記節位置と一致している、(1)に記載の面発光素子。
(3)前記所定の酸化狭窄層は、厚さ方向の全域が前記中央位置から最も近い前記節位置から外れている、(1)に記載の面発光素子。
(4)前記複数の酸化狭窄層は、前記所定の酸化狭窄層を少なくとも2つ含む、(1)~(3)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(5)前記複数の酸化狭窄層は、前記中央位置が前記節位置と一致している酸化狭窄層を含む、(1)~(4)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(6)前記中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をtとすると、
 前記中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離は、kを自然数として、
(2k-1)λ/4+t、又は、(2k-1)λ/4-t
である、(1)~(5)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(7)前記複数の酸化狭窄層は、
 前記発光層の前記第1面側に配置された少なくとも1つの第1酸化狭窄層と、
 前記発光層の前記第2面側に配置された少なくとも1つの第2酸化狭窄層と、
 を含み、
 前記第1及び/又は第2酸化狭窄層は、前記所定の酸化狭窄層である、(1)~(6)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(8)前記所定の酸化狭窄層は、少なくとも2つあり、
 前記第1及び第2酸化狭窄層の各々は、前記所定の酸化狭窄層である、(7)に記載の面発光素子。
(9)前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置が、該中央位置から最も近い前記節位置の前記第1面側及び前記第2面側の一方に位置し、
 前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置が、該中央位置から最も近い前記節位置の前記第1面側及び前記第2面側の他方に位置する、(7)又は(8)に記載の面発光素子。
(10)前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL1、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL2、前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をt1、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をt2とすると、n、mを自然数として、
L1=(2n-1)λ/4+t1、且つ、L2=(2m-1)λ/4+t2、
又は、
L1=(2n-1)λ/4-t1、且つ、L2=(2m-1)λ/4-t2
が成立する、(7)~(9)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(11)t1=t2である、(10)に記載の面発光素子。
(12)前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離と、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離とが等しい、(7)~(11)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(13)前記第1及び第2酸化狭窄層の一方が、前記所定の酸化狭窄層である、(7)~(12)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(14)前記第1及び第2酸化狭窄層の前記一方の厚さ方向の中央位置が、該中央位置から最も近い前記節位置の前記第1面側又は前記第2面側に位置し、
 前記第1及び第2酸化狭窄層の他方の厚さ方向の中央位置が、前記節位置と一致する、(7)~(13)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(15)前記第1及び2酸化狭窄層の前記一方の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL1、前記第1及び第2酸化狭窄層の他方の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL2、前記第1及び第2酸化狭窄層の前記一方の厚さ方向の中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をtとすると、n、mを自然数として、
L1=(2n-1)λ/4+t、且つ、L2=(2m-1)λ/4、
又は、
L1=(2n-1)λ/4-t、且つ、L2=(2m-1)λ/4
が成立する、(7)~(14)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(16)前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離と、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離とが異なる、(7)~(15)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(17)前記複数の酸化狭窄層の各々は、
 非酸化領域と、
 前記非酸化領域を囲む酸化領域と、
 を有し、
 前記非酸化領域は、AlGa1-xAs(0.8≦x≦1)を含む、(1)~(16)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(18)前記少なくとも1つの発光層は、互いに積層された複数の発光層であり、
 前記複数の発光層のうち少なくとも1組の隣り合う2つの発光層の間に配置されたトンネルジャンクション層を更に備える、(1)~(17)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(19)前記隣り合う2つの発光層の一方と前記トンネルジャンクション層との間に前記所定の酸化狭窄層が配置されている、(18)に記載の面発光素子。
(20)前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の所定位置が、前記節位置に一致する、(18)又は(19)に記載の面発光素子。
(21)前記複数の酸化狭窄層は、偶数個の酸化狭窄層であり、
 前記複数の酸化狭窄層の各々は、前記所定の酸化狭窄層である、(1)~(20)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(22)前記複数の酸化狭窄層は、3個以上の奇数個の酸化狭窄層であり、
 前記3個以上の奇数個の酸化狭窄層のうち1個以上の奇数個の酸化狭窄層以外の酸化狭窄層の各々は、前記所定の酸化狭窄層である、(1)~(21)のいずれか1つに記載の面発光素子。
 1000、2000、3000、4000、5000、6000:面発光素子
 100:基板
 101:第1半導体多層膜反射鏡(第1半導体構造)
 103:第1発光層(発光層)
 109:第2発光層(発光層)
 117:第3発光層(発光層)
 126:第4発光層(発光層)
 132:第5発光層(発光層)
 105、111、121、128、134:酸化狭窄層
 107、119、124、130:トンネルジャンクション層
 112:第2半導体多層膜反射鏡(第2半導体構造の一部)
 113:コンタクト層(第2半導体構造の一部)
 ST1:第1構造
 ST2:第2構造
 SS1:第1半導体構造
 SS2:第2半導体構造 

Claims (20)

  1.  第1半導体構造を含む第1構造と、
     前記第1構造と積層された、第2半導体構造を含む第2構造と、
     前記第1及び第2構造の間に配置された少なくとも1つの発光層と、
     前記第1構造の前記第2構造側とは反対側の表面である第1面と、前記第2構造の前記第1構造側とは反対側の表面である第2面との間で、前記発光層と積層され且つ互いに積層された複数の酸化狭窄層と、
     を備え、
     前記複数の酸化狭窄層は、厚さ方向の中央位置が出射光の電界の定在波における節位置と一致していない所定の酸化狭窄層を少なくとも1つ含む、面発光素子。
  2.  前記所定の酸化狭窄層は、前記中央位置以外の位置が前記節位置と一致している、請求項1に記載の面発光素子。
  3.  前記所定の酸化狭窄層は、厚さ方向の全域が、前記中央位置から最も近い前記節位置から外れている、請求項1に記載の面発光素子。
  4.  前記複数の酸化狭窄層は、前記所定の酸化狭窄層を少なくとも2つ含む、請求項1に記載の面発光素子。
  5.  前記複数の酸化狭窄層は、前記中央位置が前記節位置と一致している酸化狭窄層を含む、請求項1に記載の面発光素子。
  6.  前記中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をtとすると、
     前記中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離は、kを自然数として、
    (2k-1)λ/4+t、又は、(2k-1)λ/4-t
    である、請求項1に記載の面発光素子。
  7.  前記複数の酸化狭窄層は、
     前記発光層の前記第1面側に配置された少なくとも1つの第1酸化狭窄層と、
     前記発光層の前記第2面側に配置された少なくとも1つの第2酸化狭窄層と、
     を含み、
     前記第1及び/又は第2酸化狭窄層は、前記所定の酸化狭窄層である、請求項1に記載の面発光素子。
  8.  前記所定の酸化狭窄層は、少なくとも2つあり、
     前記第1及び第2酸化狭窄層の各々は、前記所定の酸化狭窄層である、請求項7に記載の面発光素子。
  9.  前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置が、該中央位置から最も近い前記節位置の前記第1面側及び前記第2面側の一方に位置し、
     前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置が、該中央位置から最も近い前記節位置の前記第1面側及び前記第2面側の他方に位置する、請求項8に記載の面発光素子。
  10.  前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL1、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL2、前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をt1、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をt2とすると、n、mを自然数として、
    L1=(2n-1)λ/4+t1、且つ、L2=(2m-1)λ/4+t2、
    又は、
    L1=(2n-1)λ/4-t1、且つ、L2=(2m-1)λ/4-t2
    が成立する、請求項8に記載の面発光素子。
  11.  t1=t2である、請求項10に記載の面発光素子。
  12.  前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離と、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離とが等しい、請求項8に記載の面発光素子。
  13.  前記第1及び第2酸化狭窄層の一方が、前記所定の酸化狭窄層である、請求項7に記載の面発光素子。
  14.  前記第1及び第2酸化狭窄層の前記一方の厚さ方向の中央位置が、該中央位置から最も近い前記節位置の前記第1面側又は前記第2面側に位置し、
     前記第1及び第2酸化狭窄層の他方の厚さ方向の中央位置が、前記節位置と一致する、請求項13に記載の面発光素子。
  15.  前記第1及び2酸化狭窄層の前記一方の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL1、前記第1及び第2酸化狭窄層の他方の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離をL2、前記第1及び第2酸化狭窄層の前記一方の厚さ方向の中央位置と該中央位置から最も近い前記節位置との距離をtとすると、n、mを自然数として、
    L1=(2n-1)λ/4+t、且つ、L2=(2m-1)λ/4、
    又は、
    L1=(2n-1)λ/4-t、且つ、L2=(2m-1)λ/4
    が成立する、請求項13に記載の面発光素子。
  16.  前記第1酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離と、前記第2酸化狭窄層の厚さ方向の中央位置と前記発光層の厚さ方向の中央位置との距離とが異なる、請求項13に記載の面発光素子。
  17.  前記複数の酸化狭窄層の各々は、
     非酸化領域と、
     前記非酸化領域を囲む酸化領域と、
     を有し、
     前記非酸化領域は、AlGa1-xAs(0.8≦x≦1)を含む、請求項1に記載の面発光素子。
  18.  前記少なくとも1つの発光層は、互いに積層された複数の発光層であり、
     前記複数の発光層のうち少なくとも1組の隣り合う2つの発光層の間に配置されたトンネルジャンクション層を更に備える、請求項1に記載の面発光素子。
  19.  前記隣り合う2つの発光層の一方と前記トンネルジャンクション層との間に前記所定の酸化狭窄層が配置されている、請求項18に記載の面発光素子。
  20.  前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の所定位置が、前記節位置に一致する、請求項18に記載の面発光素子。 
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002359434A (ja) * 2001-03-29 2002-12-13 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ素子および該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ
JP2016004944A (ja) * 2014-06-18 2016-01-12 古河電気工業株式会社 面発光レーザ素子
US20210057881A1 (en) * 2018-12-05 2021-02-25 Brightintelligence Technologies (Zhongshan) Co., Ltd. Vertical-cavity surface-emitting laser
WO2022158301A1 (ja) * 2021-01-20 2022-07-28 ソニーグループ株式会社 面発光レーザ、電子機器及び面発光レーザの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002359434A (ja) * 2001-03-29 2002-12-13 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ素子および該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ
JP2016004944A (ja) * 2014-06-18 2016-01-12 古河電気工業株式会社 面発光レーザ素子
US20210057881A1 (en) * 2018-12-05 2021-02-25 Brightintelligence Technologies (Zhongshan) Co., Ltd. Vertical-cavity surface-emitting laser
WO2022158301A1 (ja) * 2021-01-20 2022-07-28 ソニーグループ株式会社 面発光レーザ、電子機器及び面発光レーザの製造方法

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