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發光裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201010131873.8

申請日:

2010.03.16

公開號:

CN101840981B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01L 33/10申請日:20100316|||公開
IPC分類號: H01S5/10; H01L33/10(2010.01)I 主分類號: H01S5/10
申請人: 精工愛普生株式會社
發明人: 望月理光
地址: 日本東京
優先權: 2009.03.16 JP 2009-062502
專利代理機構: 中科專利商標代理有限責任公司 11021 代理人: 李貴亮
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201010131873.8

授權公告號:

101840981B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2012.04.18|||2010.09.22

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種發光裝置,其包括:第1包覆層、形成在第1包覆層的上方的有源層、形成于有源層的上方的第2包覆層,有源層,具有第1側面、與第1側面平行的第2側面,有源層中的至少一部分,構成第1增益區域和第2增益區域,在第1增益區域以及第2增益區域中所產生的光的波長帶中,第2側面的反射率比第1側面的反射率高,第1增益區域的第2側面側的第1端面的一部分,與第2增益區域的第2側面側的第2端面的一部分,在重疊面中重疊,第1增益區域從第1端面到第1側面側的第3端面,相對于第1側面的垂線P傾斜而設置,第2增益區域從第2端面到第1側面側的第4端面,相對于第1側面的垂線P傾斜而設置,通過第1端面的中心和第3端面的中心的第1中心線,通過第2端面的中心和第4端面的中心的第2中心線,具有交點A,重疊面相對于交點A,位于從第2側面向第1側面的方向。從而能夠得到降低了斑點噪聲,且高輸出、新穎的發光裝置。

權利要求書

1: 一種發光裝置,其中, 包括: 第1包覆層; 有源層,其形成在所述第1包覆層的上方; 第2包覆層,其形成在所述有源層的上方, 所述有源層具有第1側面以及與所述第1側面平行的第2側面, 所述有源層中的至少一部分, 構成第1增益區域和第2增益區域, 在所述第1增益區域以及所述第2增益區域所產生的光的波長帶中,所述第2側面的反射率比所述第1側面的反射率高, 所述第1增益區域的所述第2側面側的第1端面的一部分與所述第2增益區域的所述第2側面側的第2端面的一部分,在重疊面中重合, 所述第1增益區域,從所述第1端面到所述第1側面側的第3端面,相對于所述第1側面的垂線傾斜而設置, 所述第2增益區域,從所述第2端面到所述第1側面側的第4端面,相對于所述第1側面的垂線傾斜而設置, 通過所述第1端面的中心和所述第3端面的中心的第1中心線,與通過所述第2端面的中心和所述第4端面的中心的第2中心線具有交點, 所述重疊面相對于所述交點,位于從所述第2側面向所述第1側面的方向。
2: 根據權利要求1所述的發光裝置,其特征在于, 按照平面視,所述第1增益區域的所述第1端面的寬和所述第2增益區域的所述第2端面的寬相等, 將所述交點和所述重疊面之間的距離設為L,將所述第1增益區域的所述第1端面的寬以及所述第2增益區域的所述第2端面中的寬設為W,所述L和所述W,滿足下述式(1): 0<L<W??……(1)。
3: 根據權利要求2所述的發光裝置,其特征在于, 所述L和所述W滿足下述式(2): (W/4)≤L≤(3W/4)……(2)。
4: 根據權利要求3所述的發光裝置,其特征在于, 所述L和所述W滿足下述式(3),發光裝置。 L=(W/2)????????……(3)
5: 根據權利要求1~4中任一項所述的發光裝置,其特征在于, 所述第1增益區域從所述第1端面到所述第3端面以一定的寬度設置, 所述第2增益區域從所述第2端面到所述第4端面以一定的寬度設置, 所述第1增益區域的寬和所述第2增益區域的寬相等。
6: 根據權利要求1~5中任一項所述的發光裝置,其特征在于, 在所述第2側面設置有反射部。
7: 根據權利要求1~6中任一項所述的發光裝置,其特征在于, 所述第1增益區域的平面形狀和所述第2增益區域的平面形狀,相對于所述重疊面的垂線而線對稱。
8: 根據權利要求1~6中任一項所述的發光裝置,其特征在于, 所述第1增益區域在從所述第1端面到所述第3端面之間,具有對在所述第1增益區域內行進的光進行反射的反射面, 從所述第3端面出射的光和從所述第4端面出射的光,沿同一的方向行進。
9: 根據權利要求1~8中任一項所述的發光裝置,其特征在于, 從所述有源層的所述第1側面側平面視,所述第1增益區域的所述第1端面和所述第3端面不重合, 所述第2增益區域的所述第2端面和所述第4端面不重合。
10: 根據權利要求1~9中任一項所述的發光裝置,其特征在于, 所述第1增益區域所產生的光的一部分,在所述重疊面中進行反射,并從所述第2增益區域的所述第4端面出射, 所述第2增益區域所產生的光的一部分,在所述重疊面中進行反射,并從所述第1增益區域的所述第3端面出射。
11: 根據權利要求1~10中任一項所述的發光裝置,其特征在于, 包括: 電連接在所述第1包覆層的第1電極;以及 電連接在所述第2包覆層的第2電極。
12: 根據權利要求11所述的發光裝置,其特征在于, 還包含形成在所述第2包覆層的上方,并與所述第2電極歐姆接觸的接觸層, 至少所述接觸層和所述第2包覆層的一部分,構成柱狀部, 所述柱狀部,具有與所述第1增益區域以及所述第2增益區域相同的平面形狀。

說明書


發光裝置

    【技術領域】

    本發明涉及發光裝置。

    背景技術

    近年來,作為投影儀、顯示器等顯示裝置的光源用的發光裝置,正期待高亮度且色再現性優良的激光裝置。然而,存在因屏幕面中的亂反射光相互干涉而產生的斑點噪聲(スペツクルノイズ)的問題。針對該問題,例如在下述專利文獻1中,提案了使屏幕搖動而對斑點圖案(スペツクル圖案)變化,從而降低斑點噪聲的方法。

    【專利文獻1】特開平11-64789號公報

    然而,在上述專利文獻1所公開的方法中,存在如下情況:限定了屏幕、需要用于使屏幕移動的電機(モ一タ一)等的構件、來自電機等雜音等的新的問題。

    另外,為了降低斑點噪聲,作為光源用的發光裝置,可以考慮通常的LED(Light?Emitting?Diode)。然而,在LED中,不能夠得到充分的光輸出。

    本發明的目的之一在于提供一種能夠降低斑點噪聲,且為高輸出的新穎的發光裝置。

    【發明內容】

    本發明所涉及的發光裝置,包括:第1包覆層;有源層,其形成在所述第1包覆層的上方;第2包覆層,其形成在所述有源層的上方,所述有源層具有:第1側面以及與所述第1側面平行的第2側面,所述有源層中的至少一部分,構成第1增益區域和第2增益區域,在所述第1增益區域以及所述第2增益區域所產生的光的波長帶中,所述第2側面的反射率比所述第1側面的反射率高,所述第1增益區域的所述第2側面側的第1端面的一部分與所述第2增益區域的所述第2側面側的第2端面的一部分,在重疊面中重合,所述第1增益區域,從所述第1端面到所述第1側面側的第3端面,相對于所述第1側面的垂線傾斜而設置,所述第2增益區域,從所述第2端面到所述第1側面側的第4端面,相對于所述第1側面的垂線傾斜而設置,通過所述第1端面的中心和所述第3端面的中心的第1中心線,與通過所述第2端面的中心和所述第4端面的中心的第2中心線具有交點,所述重疊面相對于所述交點,位于從所述第2側面到所述第1側面的方向。

    本發明所涉及的發光裝置中,如后述那樣,能夠抑制或防止在增益區域產生的光的激光振蕩。因此,能夠降低斑點噪聲。此外,本發明所涉及的發光裝置中,增益區域中所產生的光,在該增益區域內中接受增益的同時而行進,并能夠向外部出射。因此,能夠得到比以往通常的LED相比較高的輸出。如以上那樣,根據本發明,可以得到能夠降低斑點噪聲,且高輸出、新穎的發光裝置。

    另外,在本發明所涉及的記載中,將稱作‘上方’的文言,用作例如,在“特定的物質(以下稱作‘A’)的‘上方’形成其它特定的物質(以下稱作‘B’)”等。在本發明所涉及的記載中,在該例那樣的情況下,作為包含在A上直接形成B的情況和在A上通過其它物質形成B那樣的情況的情況下,使用稱作‘上方’的文言。

    本發明所涉及的發光裝置中,按照平面視,所述第1增益區域的所述第1端面的寬和所述第2增益區域的所述第2端面的寬相等,將所述交點和所述重疊面之間的距離設為L,將所述第1增益區域的所述第1端面的寬以及所述第2增益區域的所述第2端面中的寬設為W,所述L和所述W,下述式(1):

    0<L<W……(1)。

    本發明所涉及的發光裝置中,所述L和所述W能夠滿足下述式(2)。

    (W/4)≤L≤(3W/4)……(2)

    本發明所涉及的發光裝置中,所述L和所述W滿足下述式(3),發光裝置。

    L=(W/2)……(3)

    本發明所涉及的發光裝置中,也可以,所述第1增益區域從所述第1端面到所述第3端面以一定的寬度設置,所述第2增益區域從所述第2端面到所述第4端面,以一定的寬度設置,所述第1增益區域的寬和所述第2增益區域的寬相等。

    本發明所涉及的發光裝置中,在所述第2側面能夠設置反射部。

    本發明所涉及的發光裝置中,也可以,所述第1增益區域的平面形狀和所述第2增益區域的平面形狀,相對于所述重疊面的垂線而線對稱。

    本發明所涉及的發光裝置中,也可以,所述第1增益區域在從所述第1端面到所述第3端面之間,具有對在所述第1增益區域內行進的光進行反射的反射面,從所述第3端面出射的光和從所述第4端面出射的光,沿同一的方向行進。

    本發明所涉及的發光裝置中,也可以,從所述有源層的所述第1側面側平面視,所述第1增益區域的所述第1端面和所述第3端面不重合,所述第2增益區域的所述第2端面和所述第4端面不重合。

    本發明所涉及的發光裝置中,所述第1增益區域所產生的光的一部分,在所述重疊面中進行反射,從所述第2增益區域的所述第4端面出射,所述第2增益區域所產生的光的一部分,在所述重疊面中進行反射,從所述第1增益區域的所述第3端面出射。

    本發明所涉及的發光裝置中,可以包含:與所述第1包覆層電連接的第1電極,與所述第2包覆層電連接的第2電極。

    另外,在本發明所涉及的記載中,將稱作‘電連接’的文言,用作例如“與特定的構件(以下稱作‘C構件’)電連接的其他的特定的構件(以下稱作‘D構件’)等。本發明所涉及的記載中,在該例那樣的情況下,作為包含C構件和D構件直接相接而電連接的情況以及C構件和D構件通過其他的構件而電連接那樣的情況的情況,使用稱作“電連接”的文言。

    本發明所涉及的發光裝置中,也可以,進一步包含形成在所述第2包覆層的上方,并與所述第2電極歐姆接觸的接觸層,至少所述接觸層和所述第2包覆層的一部分,構成柱狀部,所述柱狀部,具有與所述第1增益區域以及所述第2增益區域相同的平面形狀。

    【附圖說明】

    圖1是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置的立體圖。

    圖2是示意性地表示本實施方式涉及的發光裝置的俯視(平面)圖。

    圖3是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置的剖面圖。

    圖4是從第1側面側俯視觀察本實施方式所涉及的有源層的圖。

    圖5是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置的制造工序的剖面圖。

    圖6是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置的制造工序的剖面圖。

    圖7是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置的制造工序的剖面圖。

    圖8是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置的制造工序的俯視圖。

    圖9是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置的實驗例中所用的模型(モデル)的俯視圖。

    圖10是表示本實施方式所涉及的發光裝置的實驗例的結果的曲線圖。

    圖11是示意性地表示本實施方式的變形例所涉及的發光裝置的俯視圖。

    圖中:1-晶圓、3-刻度線(スクライブライン)、10-光、12-光、13-光、14-光、20-出射光、22-出射光、100-發光裝置、101-發光圖案、102-基板、104-第1包覆層、105-第1側面、106-有源層(活性眉)、107-第2側面、108-第2包覆層、110-接觸層、111-柱狀部、112-第1電極、114-第2電極、116-絕緣部、130-反射部、160-第1增益(利得)區域、160a-第1中心線、162-第2增益區域、162a-第2中心線、170-第1端面、172-第2端面、174-第3端面、176-第4端面、178-重疊面、200-發光裝置、205-第3側面、210-光、261-反射面。

    【具體實施方式】

    以下,針對本發明的適當的實施方式參照附圖進行說明。

    1、發光裝置

    首先,針對本實施方式所涉及的發光裝置,參照附圖進行說明。圖1是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置100的立體圖。圖2是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置100的俯視圖。圖3是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置100的圖2的III-III線剖面圖。另外,在圖1以及圖2中,為了方便,省略第2電極114的圖示。另外,這里,對于發光裝置100是InGaAlP系(赤色)的半導體發光裝置的情況進行說明。

    發光裝置100如圖1~圖3所示那樣,包含第1包覆層104、有源層106、以及第2包覆層108。發光裝置100,還可以包括:基板102、接觸層110、絕緣層116、第1電極112、以及第2電極114。

    作為基板102,例如,能夠使用第1導電型(例如n型)的GaAs基板等。

    第1包覆層104,形成于基板102上。作為第1包覆層104,例如,能夠使用n型的AlGaP層等。另外,雖然未圖示,但是也可以在第1基板102和第1包覆層104之間,形成緩沖層。作為緩沖層,例如,能夠使用n型的GaAs層、InGaP層等。

    有源層106形成于第1包覆層104上。有源層106,例如具有將由InGaP勢阱(ウエル)層和InGaAlP勢壘(バリア)層構成的量子阱構造3層重疊后的多重量子阱(MQW)構造。

    有源層106的一部分構成多個增益區域。在圖示的例中,有源層106的一部分,構成第1增益區域160和第2增益區域162。雖然未圖示,但是有源層106除了第1增益區域160以及第2增益區域162以外還具有增益區域,包含增益區域160、162的多個增益區域,以陣列狀排列。

    增益區域160、162能夠產生光,該光能夠在增益區域160、162內接受增益。有源層106的形狀是例如長方體(包括是立方體的情況)等。有源層106,如圖2所示那樣,具有第1側面105和第2側面107。第1側面105和第2側面107平行。在增益區域160、162中所產生的光的波長帶中,第2側面107的反射率比第1側面105的反射率高。例如,如圖1以及圖2所示那樣,通過由反射部130覆蓋第2側面107,能夠得到高的反射率。反射部130,例如具有電介質(誘電體)反射鏡、金屬反射鏡等的高反射構造。更具體地來說,作為反射部130,例如能夠使用從第2側面107側以SiO2層、Ta2O5層的順序層積10對后的反射鏡等。優選為,第2側面107的反射率是100%,或者接近于此。相對于此,優選為,第1側面105的反射率,是0%或接近于此。例如,通過由反射防止部(未圖示)覆蓋第1側面105,能夠得到低的反射率。另外,作為反射部130,不限于上述的例,例如,能夠使用Al2O3層、TiO2層、SiN層、它們的多層膜等。

    增益區域160、162的每個如圖2所示那樣俯視中,從第2側面107到第1側面105,向著相對于第1側面105的垂線P而傾斜的方向被設置。藉此,能夠抑制或防止增益區域160、162中所所產生的光的激光振蕩。第1增益區域160和第2增益區域162,向著不同的方向而設置。在圖示的例中,第1增益區域160,相對于垂線P向一方側而傾斜,并面向具有角度θ的傾斜的一個方向而設置。第2增益區域162,向相對于垂線P的另一方側(與上述一方的側相反的側)而傾斜,并面向具有角度θ的傾斜的其他的方向而設置。

    第1增益區域160如圖2所示那樣,具有設于第2側面107的第1端面170和設于第1側面105的第3端面174。第2增益區域162,具有設于第2側面107的第2端面172和設于第1側面105的第4端面176。第1增益區域160的第1端面170中的寬和第2增益區域162的第2端面172中的寬相等。在圖示的例中,第1增益區域160從第1端面170到第3端面174以一定的寬W而設置。第2增益區域162,從第2端面172到第4端面176以一定的寬W而被設置。也即,第1增益區域160以及第2增益區域162的每個的平面形狀是平行四邊形。另外,第1增益區域160的寬W和第2增益區域162的寬W相等。

    第1端面170的一部分和第2端面172的一部分在重疊面178中重疊。也即,第1端面170和第2端面172是連續的一個的面。第1端面170能夠反射第1增益區域160所產生的光。第2端面172能夠反射第2增益區域162所產生的光。第1增益區域160的平面形狀和第2增益區域162的平面形狀例如相對于第1側面105的垂線P而線對稱。第1增益區域160的平面形狀第2利得區域162的平面形狀,例如相對于重疊面178的垂線而線對稱。

    另外,雖然未圖示,第1端面170以及第2端面172并非設置于有源層106的側面,而是設置于形成在有源層106的開口部。

    如圖2所示那樣,通過第1增益區域160的第1端面170的中心和第3端面174的中心的第1中心線160a,以及通過第2增益區域162的第2端面172的中心和第4端面176和的中心的第2中心線162a,具有交點A。重疊面178(第2側面107),相對于交點A而位于第1側面105側(+X方向)。這里,交點A和重疊面178之間的距離(也即,交點A和第2側面107和之間的距離)設為L,將增益區域160,162的寬設為W,則距離L和寬W,滿足下述式(1)。

    0<L<W……(1)

    此外,優選為,距離L和寬W滿足下述式(2)。

    (W/4)≤L≤(3W/4)……(2)

    此外,優選為,距離L和寬W滿足下述式(3)。

    L=(W/2)……(3)

    另外,所謂第1中心線160a,說的是在如圖2所示那樣的平面視中,通過構成第1增益區域160的4邊中的未成為第1端面170或第3端面174的邊的2邊的中間的線。同樣,所謂第2中心線162a,說的是通過構成第2增益區域162的4邊中未成為第2端面172或第4端面176的2邊的中間的線。另外,所謂第1增益區域160的寬W,是如圖2所示那樣在平面視中,與第1中心線160a平行的第1增益區域160的2邊之間的距離。同樣,所謂第2增益區域162的寬W,是與第2中心線162a平行的第2增益區域162的2邊之間的距離。

    由于距離L和寬W滿足上述關系式,因此發光裝置100,能夠效率更高地出射光。詳細留作后述。

    圖4是從第1側面105側平面地觀察有源層106的圖。如圖4所示的那樣,第1增益區域160的第1端面170和第3端面174,不重疊。同樣,第2增益區域162的第2端面172和第4端面176,不重疊。藉此,不使第1增益區域160所產生的光在第1端面170和第3端面174之間直接地多重反射,并且不使第2增益區域162所產生的光在第2端面172和第4端面176之間直接地多重反射。其結果,不能夠構成直接的諧振器,因此能夠確實地抑制或防止增益區域160、162所產生的光的激光振蕩。因此,發光裝置100能夠發出不是激光的光。另外,在該情況中,如圖4所示那樣,在例如第1增益區域160中,第1端面170和第3端面174的錯位寬x可以是正值。

    第2包覆層108如圖1以及圖3所示那樣,形成于有源層106上。作為第2包覆層108,例如,能夠使用第2導電型(例如p型)的AlGaP層等。

    例如,能夠通過p型的第2包覆層108、未摻雜有雜質的有源層106以及n型的第1包覆層104,構成pin二極管。第1包覆層104以及第2包覆層108的每個,是與有源層106相比禁帶寬度較大、折射率較小的層。有源層106具有放大光的功能。第1包覆層104以及第2包覆層108具有夾著有源層106而將注入載流子(電子以及空穴)以及光閉入的功能。

    發光裝置100中,若在第1電極112和第2電極114之間施加pin二極管的正偏(順バイアス)電壓,則在有源層106的增益區域160、162中引起電子和空穴再接合。通過該再接合而產生發光。將該所產生的光作為起點,而連鎖地引起誘導(誘導)放出,增益區域160、162內光的強度放大。例如,如圖1所示那樣,第1增益區域160所產生的光的一部分10在第1增益區域160內被放大后,在重疊面178中進行反射,并從第2增益區域162的第4端面176作為出射光20而出射,但是反射后的第2增益區域162內光強度也被放大。同樣,第2增益區域162所產生的光的一部分,在第2增益區域162內被放大后,在重疊面178中進行反射,從第1增益區域160的第3端面174作為出射光22而出射,反射后的第1增益區域160內中光強度也被放大。另外,在第1增益區域160中所產生的光中,存在直接從第3端面174作為出射光22而被出射的光。同樣,在第2增益區域162所產生的光中,存在直接從第4端面176作為出射光20而被出射的光。這些光同樣在各增益區域160,162內中被放大。

    接觸層110如圖1以及圖3所示那樣形成于第2包覆層108上。作為接觸層110,能夠使用與第2電極114歐姆接觸的層。作為接觸層110,例如能夠使用p型的GaAs層等。

    接觸層110和第2包覆層108的一部分能夠形成柱狀部111。柱狀部111的平面形狀例如圖2所示那樣,與增益區域160、162相同。也即,例如,能夠通過柱狀部111的平面形狀,決定電極112、114間的電流經路,其結果,能夠決定增益區域160,162的平面形狀。另外,雖然未圖示,但是柱狀部111例如能夠由接觸層110、第2包覆層108的一部分、有源層106的一部分、以及第1包覆層104的一部分構成。另外,雖然未圖示,但是柱狀部111的側面也可以傾斜。

    絕緣部116,可以如圖1以及圖3所示那樣,位于第2包覆層108上,并設置于柱狀部111的側方。絕緣部116,與柱狀部111的側面相接。絕緣部116的上表面(上面),例如,能夠與接觸層110的上表面連續。作為絕緣部116,例如,能夠使用SiN層、SiO2層、聚(酰)亞胺層等。作為絕緣部116使用這些的材料情況下,在電極112、114之間的電流,避開絕緣部116,而流過由該絕緣部116所夾持的柱狀部111。絕緣部116,可以具有比有源層106的折射率更小的折射率。該情況下,形成絕緣部116后的部分的垂直剖面的有效折射率,比未形成絕緣部116的部分也即形成了柱狀部111后的部分的垂直剖面的有效折射率更小。藉此,能夠針對平面方向,在增益區域160、162內效率高地閉入光。另外,能夠不設置絕緣部116。也可以解釋為絕緣部116是空氣。該情況下,有必要使得在柱狀部111不包含有源層106以及第1包覆層104,或第2電極114不直接與有源層106以及第1包覆層104相接。

    第1電極112形成于基板102下的整個面。第1電極112,也可以與和該第1電極112歐姆接觸的層(圖示的例中為基板102)相接。第1電極112通過基板102而與第1包覆層104電連接。第1電極112是用于驅動發光裝置100的一方的電極。作為第1電極112,例如,使用從基板102側以Cr層、AuGe層、Ni層、Au層順次層積后的層等。另外,在第1包覆層104和基板102之間,設置第2接觸層(未圖示),并利用干(ドライ)蝕刻等使該第2接觸層露出,能夠將第1電極112設置在第2接觸層上。由此,能夠得到一面電極構造。該方式中基板102是絕緣性的情況特別有效。

    第2電極114如圖3所示那樣,形成于接觸層110(柱狀部111)上。雖然未圖示,但是第2電極114也可以形成在接觸層110以及絕緣部116上的整個面。第2電極114經由接觸層110與第2包覆層108電連接。第2電極114是用于驅動發光裝置100的另一電極。作為第2電極114,例如,能夠使用從接觸層110側按照Cr層、AuZn層、Au層的順序層積后的層等。第2電極114和接觸層110的接觸面如圖2所示那樣,具有與增益區域160、162同樣的平面形狀。

    作為本實施方式所涉及的發光裝置100的一例,針對InGaAlP系的情況進行了說明,但是發光裝置100,可以使用能夠形成發光增益區域的所有的材料系。如果是半導體材料,則例如能夠使用AlGaN系、InGaN系、GaAs系、InGaAs系、GaInNAs系、ZnCdSe系等的半導體材料。

    本實施方式所涉及的發光裝置100例如能夠適用于投影儀、顯示器、照明裝置、測量裝置等的光源。

    本實施方式所涉及的發光裝置100,例如具有以下的特征。

    在發光裝置100中,如上述那樣,能夠抑制或防止增益區域160、162所產生的光的激光振蕩。因此,能夠降低斑點噪聲。此外,在發光裝置100中,在增益區域160,162所產生的光,能夠一邊在增益區域160,162內中接受增益一邊行進并出射到外部。因此,能夠得到比以往的通常的LED(Light?Emitting?Diode)更高的輸出。

    在發光裝置100中,交點A和重疊面178之間的距離L,以及增益區域160\162的寬W,可以滿足上述(1)式,還可以滿足上述(2)式,還可以滿足上述式(3)。為此,發光裝置100能夠效率更高地射出光。詳細留作后述。

    在發光裝置100中,第1增益區域160中所產生的光的一部分10,能夠在重疊面178中進行反射,并能夠在第2增益區域162中,一邊接受增益一邊行進。另外,關于第2增益區域162所產生的光的一部分也同樣。因此,在發光裝置100中,例如,與不使重疊面178中積極地反射的情況相比,光強度的放大距離變長,能夠得到較高的光輸出。

    2、發光裝置的制造方法

    接下來,針對本實施方式所涉及的發光裝置的制造方法,參照附圖進行說明。圖5~圖7是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置100的制造工序的剖面圖,與圖3相對應。圖8是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置100的制造工序的俯視圖。另外,在圖8中為了方便而省略第2電極114的圖示。

    如圖5所示那樣,在基板102上,順次外延(エピタキシヤル)生長第1包覆層104、有源層106、第2包覆層108、以及接觸層110。作為外延生長的方法,例如,能夠使用MOCVD(Metal?Organic?Chemical?VaporDeposition)法、MBE(Molecular?Beam?Epitaxy)法等。

    如圖6所示那樣,能夠對接觸層110以及第2包覆層108進行圖案化。例如,使用光蝕刻(フオトリソグラフイ)技術以及蝕刻技術等。利用本工序,能夠形成柱狀部111。

    如圖7所示那樣,以覆蓋柱狀部111的側面的方式形成絕緣部116。具體來說,首先,例如,利用CVD(Chemical?Vapor?Deposition)法、涂布法等,在第2包覆層108的上方(包含接觸層110上方)成膜絕緣層(未圖示)。接下來,例如,使用蝕刻技術等,使接觸層110的上表面露出。利用以上的工序,能夠形成絕緣部116。

    接下來,在接觸層110上形成第2電極114。第2電極114,例如利用真空蒸鍍法而形成。

    接下來,在基板102的下表面下形成第1電極112。第1電極112的制法例如與上述的第2電極114的制法的例示相同。另外,第1電極112以及第2電極114的形成順序不特別地被限定。利用以上的工序,能夠在晶圓內形成多個發光圖案。

    如圖8所示那樣,在具有利用上述工序而形成的多個發光圖案101(101a、101b、101c)的晶圓1,形成為了分離發光圖案101的刻度線(スクライブライン)3(3a,3b,3c)。發光圖案101的數目,在圖示的例中是3個,并不特別地限定其數目。刻度線3,例如由金剛石切割器(ダイヤモンドカツタ一)、激光等形成。沿著刻度線3,將晶圓1解理(劈開),并將發光圖案101分離,而能夠得到發光裝置100。也可以為了形成包含第2側面107的解理面而設置刻度線。優選為,刻度線3相對于第1中心線160a和第2中心線162a的交點A,而形成于在+X方向(第1側面105側)距離L的位置。優選為,距離L是增益區域160、162的寬W的一半的值。也即,刻度線3和交點A之間的距離L,滿足上述式(3)。另外,本發明中,在例如如圖示的那樣夾著發光圖案101a而形成刻度線3a的情況下,刻度線3和交點A的距離L,表示連接一方的3a和另一方的3a的直線與交點A之間的距離。

    更具體地說,如圖8所示那樣,針對發光圖案101a,以滿足上述式(3)的方式形成刻度線3a,并針對發光圖案101b,以滿足上述式(3)的方式形成刻度線3b,針對發光圖案101c,以滿足上述式(3)的方式形成刻度線3c。也即,能夠針對多個發光圖案101的每個以滿足上述式(3)的方式形成刻度線3。為此,刻度線3,例如,并非以一直線狀連續,并能夠如圖8所示那樣形成為虛線(破線)狀。由此,能夠針對多個發光圖案101的每個,正確地形成滿足上述式(3)的解理面。特別是,在例如圖案化時發生錯位,各發光圖案101未形成為一直線狀的情況下,是有效的手段。

    另外,有時刻度線3自身在制作上也存在偏差。例如,有時即使對準交點A而形成刻度線,刻度線比交點A向-X方向側(與第1側面105相反側)錯位。在該情況下,如后述那樣,發光裝置不能夠效率更高地出射光。因此,瞄準滿足上述式(3)的位置而制作的方法,對制作上的偏差的容許度變大,可以得到能夠高效率地出射光的發光裝置100。

    如圖1以及圖2所示那樣,在第2側面107側的全面形成反射部130。反射部130例如由CVD法、濺射法離子輔助蒸鍍(オンアシスト蒸著)(IonAssisted?Deposition)法等形成。

    根據以上的工序,能夠制造發光裝置100。

    根據發光裝置100的制造方法,可以高效率地出射光的發光裝置100。詳細留作后述。

    3、發光裝置的實驗例

    接下來,針對本實施方式所涉及的發光裝置的實驗例,參照附圖進行說明。具體來說,針對將本實施方式所涉及的發光裝置100的第1增益區域160、第2增益區域162以及反射部130模型化后的模型M中的仿真(シミユレ一シヨン)進行說明。圖9是示意性地表示本實施方式所涉及的發光裝置100的模型M的俯視圖。圖10是表示本實施方式所涉及的發光裝置100的模型M中的仿真的結果的曲線圖。

    首先,針對模型M的構成進行說明。

    模型M中,僅對本實施方式所涉及的發光裝置100的重疊面178的近傍進行解析。更具體地,如圖9所示那樣,將第3端面174以及第4端面176側的計算區域的端作為計算端部B-B線。并且,產生從第1增益區域160的計算端部B-B線近傍向第1端面170的強度I12的光12、和從第1端面170向計算端部B-B線的強度I13的光13,并對到達第2增益區域162的計算端部B-B線的光14的強度I14進行監視。另外,在模型M中,到達計算端部B-B線的光,使用幾乎全部透過計算端部B-B線的邊界條件。也即,到達計算端部B-B線后的光13、14全部透過計算端部B-B線而放出到計算區域外(比計算端部B-B線更靠+X方向側),而不是返回增益區域160、162內的光。為此,通過使計算區域變窄,計算區域中的第1增益區域160的端面從第1側面105側俯視而重疊,第1增益區域160內不產生多重反射。同樣,第2增益區域162中也不產生多重反射。如此,在模型M不產生多重反射,因此不形成諧振器。

    在模型M中,將第1側面105的位置固定,并變化第1中心線160a和第2中心線162a的交點A,與第2側面107(重疊面178)之間的距離L,而對光14的強度I14進行監視。在模型M中,光12從第1增益區域160的計算端部B-B線近傍,向第1端面170在第1增益區域160內行進,經過重疊面178而在第2增益區域162內行進,作為光14到達第2增益區域162的計算端部B-B線,并向計算區域外透過。另外,在模型M中,為了計算上的方便,假設光12在增益區域160、162內不接受增益。因此,在模型M中,通過對光14的強度I14進行監視,能夠計算出相對于光12的強度I12的損失(loss)。

    在模型M中,將增益區域160、162的實效折射率(也即柱狀部的實效折射率)設為3.346,將不構成增益區域160、162的部分(也即柱狀部的外側的實效折射率)設為3.344。在模型M中,將第1側面105的相對于垂線P的增益區域160、162的角度θ一并設為10度。在模型M中,作為反射部130,使用從第2側面107側以SiO2層、Ta2O5層的順序層積10對后的電介質反射鏡。SiO2層中,設折射率為1.43,設一層的厚度為113.61nm。Ta2O5層中,設折射率為2.16,設一層的厚度為75.22nm。在模型M中,對增益區域160、162的寬W為5μm的情況、10μm情況,進行仿真。

    接下來,針對仿真的結果進行說明。

    圖10所示的曲線圖中,橫軸是距離L,縱軸是強度比R。橫軸的距離L中,將交點A和第2側面107重疊的點設為0,將使第2側面107向第1側面105(+X方向)側變位的情況設為正(プラス)(也即,距離L的值是正),將使第2側面107向與第1側面105側相反側(-X方向)變位的情況設為負(也即,距離L的值為負)。縱軸的強度比R,光14的強度I14相對于光12的強度I12的比(I14/I12×100(%))。也即,可以說,強度比R越大,光的損失越小,并能夠高效率地出射光。

    根據圖10,可知0<L<W的范圍(上述式(1)的范圍)的強度比R比L=0的強度比R大致不等同,而為其以上。另外,可知(W/4)≤L≤(3W/4)的范圍(上述式(2)的范圍)的強度比R確實比L=0的強度比R大。另外,可知L=(W/2)的情況(上述式(3)的情況)中,強度比R得到了最大值,光的損失最小。

    根據上述的距離L和寬W的關系,光的損失變小的理由,按照以下的方式被推察。

    第1增益區域160和第2增益區域162,隨著接近第2側面107側,兩增益區域160、162間的距離變小。如此,利用艾巴奈賽特耦合(エバネツセントカツプリング),在第1增益區域160內而向第1端面170行進的光的一部分的成分,不通過重疊面178而開始向第2增益區域162移動。也即,在第1增益區域160內向第1端面170行進的光到達(感じる)高屈折區域即第2增益區域162,其一部分開始向第2增益區域162側移動并被彎折。有時構成增益區域160、162的折射率,以及未構成增益區域160、162的部分的活性層106的折射率的差較小,因此開始向第2增益區域162移動而彎折的光,原樣穿透(突き抜け)第2增益區域162而流失(ロス)。為了不使該光損失而使之入射到第2增益區域162,需要與被彎折后的光的經路一致地,使反射面接近。因此,將L設為正值,將距離L和寬W的關系設為上述式(1),優選為設為上述式(2),更優選為設為上述式(3)的關系,由此能夠使該光的損失較小,因此可以推定為能夠增大強度比R。

    如以上那樣,在發光裝置100中,距離L和寬W,能夠滿足上述式(1),此外,能夠滿足上述式(2),此外,能夠滿足上述式(3)。為此,在發光裝置100中,能夠縮小光的損失,并能夠高效率地出射光。此外,發光裝置100能夠高效率地出射光,因此,此時能夠謀求小型化。

    4.變形例

    接下來,針對本實施方式的變形例所涉及的發光裝置200,參照附圖進行說明。圖11是示意性地表示發光裝置200的立體圖。以下,針對本實施方式的變形例所涉及的發光裝置200中,對于具有與本實施方式所涉及的發光裝置100的構成構件同樣的功能的構件附加同一的符號,并省略其詳細的說明。另外,圖11中,為了方便省略第2電極114的圖示。

    在發光裝置200中,如圖11所示那樣,第1增益區域160,在第1端面170和第3端面174之間,具有反射面261。在圖示的例中,反射面261,設置在與活性層106的第1側面105以及第2側面107相垂直的第3側面205上。第1增益區域160中,從第1端面170向反射面261行進的光210被反射面261所反射(例如全反射),能夠從反射面261向第3端面174行進。并且,光210能夠從第3端面174作為出射光22而出射。在圖示的例中,從第3端面174出射的光22,從第4端面出射的光20,能夠沿同一的方向行進。

    另外,雖然未圖示,但是反射面261也可以未設置在第1增益區域160,而僅僅設置在第2增益區域162,也可以在兩增益區域160、162設置。另外,也可以在設置有反射面261的第3端面205,形成反射部。另外,反射面261,也可以不在第3端面205,而例如在有源層106內利用蝕刻而形成的開口部上設置。另外,從第3端面174出射的光22和從第4端面出射的光20也可以沿聚焦方向行進。

    根據發光裝置200,從第3端面174出射的光22和從第4端面176出射的光20,能夠沿同一的方向行進。由此,例如,與兩束出射光沿發散的方向行進的情況相比,并能夠將未圖示的光學系(出射光20、22所入射的光學系)小型化。

    如上述的那樣,針對本發明的實施方式詳細進行進行了說明,本領域技術人員可以理解,不脫離本發明的新穎事項以及效果實質性的較多的變形是可能的。因此,這種變形例全包括在本發明的范圍中。

    

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