特開 2017-107968 発光デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-107968(P2017-107968A)

(43)【公開日】2017年6月15日

(54)【発明の名称】発光デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/042 20060101AFI20170519BHJP

   H01S 5/32 20060101ALI20170519BHJP

   H01L 33/02 20100101ALI20170519BHJP

   H01L 33/34 20100101ALI20170519BHJP

   H01L 33/38 20100101ALI20170519BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/042 614

   H01S5/32

   H01L33/00 100

   H01L33/00 188

   H01L33/00 210

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-240362(P2015-240362)

(22)【出願日】2015年12月9日

(71)【出願人】

【識別番号】000132725

【氏名又は名称】株式会社ソディック

(72)【発明者】

【氏名】津田 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】松舘 政茂

(72)【発明者】

【氏名】山田 健治

(72)【発明者】

【氏名】坪利 悠司

(72)【発明者】

【氏名】高山 翼

【テーマコード（参考）】

5F173

5F241

【Ｆターム（参考）】

5F173AB62

5F173AB64

5F173AB65

5F173AB66

5F173AF15

5F173AH40

5F173AK21

5F173AR14

5F173AR43

5F241AA04

5F241AA14

5F241CA02

5F241CA14

5F241CA22

5F241CA33

5F241CA93

(57)【要約】      （修正有）

【課題】質の高い光を射出することができる発光デバイスを提供すること。
【解決手段】ｐ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｐ型添加部分１とｎ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｎ型添加部分２とそれらの境界部分に形成されるｐｎ活性部分３とからなる発光素子１０と、ｐ型添加部分の表面に配置された第１電極５と、ｎ型添加部分の表面に配置された第２電極４と、を備え、ｐ型添加部分、ｎ型添加部分およびｐｎ活性部分は、その一部またはすべての領域からなる発光部を有し、第１電極と第２電極との間に電流が印加されることにより、ｐ型添加部分、ｎ型添加部分およびｐｎ活性部分内に電子が添加され、電子が付与されることによって発光部が発光する発光デバイスであって、第１電極および第２電極のうちの少なくとも一方は、発光部が発光することによって得られる光の質を高める光質向上構成を有している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｐ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｐ型添加部分と、ｎ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｎ型添加部分と、前記ｐ型添加部分と前記ｎ型添加部分との境界部分に形成されるｐｎ活性部分と、からなる発光素子と、
前記発光素子の前記ｐ型添加部分の表面に配置された第１電極と、
前記発光素子の前記ｎ型添加部分の表面に配置された第２電極と、
を備え、
前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分は、その一部またはすべての領域からなる発光部を有し、
前記第１電極と前記第２電極との間に電流が印加されることにより、前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分内に電子が添加され、電子が付与されることによって前記発光部が発光する発光デバイスであって、
前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方は、前記発光部が発光することによって得られる光の質を高める光質向上構成を有していることを特徴とする発光デバイス。

【請求項2】

前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方は、前記光の射出方向に延在して配置され、
前記光質向上構成は、前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方の前記延在方向両端部のうちの少なくとも一方の端部が、前記延在方向中央部の少なくとも一部よりも幅が小さいことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。

【請求項3】

前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方は、
前記延在方向中央部に形成された幅広部と、
前記幅広部から延びる幅狭部と、からなり、
前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分の厚み方向から見て、前記幅広部は、前記幅狭部よりも面積が大きいことを特徴とする請求項２に記載の発光デバイス。

【請求項4】

前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方は、前記延在方向一端から他端に向かって幅広になるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光デバイス。

【請求項5】

前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方は、前記光の射出方向に延在して配置され、
前記光質向上構成は、
前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分の厚み方向から見て、
前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方の前記延在方向端部と、前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分の端面と、の角度が９０度よりも小さくなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、間接遷移型の半導体レーザ装置等に適用される発光デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

電流注入によってレーザ発振を得る間接遷移型半導体レーザの発光素子として、特許文献１に記載のものがある。この発光素子は、シリコン等の間接遷移型半導体にｐ型不純物が添加されたｐ型添加部分と、同間接遷移型の半導体にｎ型不純物が添加されたｎ型添加部分と、ｐ型添加部分とｎ型添加部分との境界部分に形成されるｐｎ活性部分とを備えている。

【0003】

ｐ型添加部分およびｎ型添加部分は、その一部の領域、また、ｐｎ活性部分は、そのすべてが、電流が印加されて電子が付与されることにより発光する発光領域となっている。また、ｎ型添加部分およびｐ型添加部分には電源が接続され、レーザの発振時には、ｎ型添加部分側が正電圧、ｐ型添加部分側が負電圧となるように順方向にバイアス電圧が印加される。これにより、ｎ型添加部分、ｐｎ活性部分およびｎ型添加部分に電流が注入され、ｎ型添加部分、ｐｎ活性部分およびｎ型添加部分の発光領域に電子が付与されることにより、その一部またはすべてが発光する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２４３８２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の発光素子では、実用化に至るような質の高い光を得ることができない。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、質の高い光を射出することができる、発光デバイスを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の発明の発光デバイスは、ｐ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｐ型添加部分と、ｎ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｎ型添加部分と、前記ｐ型添加部分と前記ｎ型添加部分との境界部分に形成されるｐｎ活性部分と、からなる発光素子と、前記発光素子の前記ｐ型添加部分の表面に配置された第１電極と、前記発光素子の前記ｎ型添加部分の表面に配置された第２電極と、を備え、前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分は、その一部またはすべての領域からなる発光部を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に電流が印加されることにより、前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分内に電子が添加され、電子が付与されることによって前記発光部が発光する発光デバイスであって、前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方は、前記発光部が発光することによって得られる光の質を高める光質向上構成を有していることを特徴とするものである。

【0008】

本発明では、第１電極および第２電極のうちの少なくとも一方は、発光部が発光することによって得られる光の質を高める光質向上構成を有している。従って、質の高い光を射出することができる。

【0009】

第２の発明の発光デバイスは、前記第１の発明において、前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方は、前記光の射出方向に延在して配置され、前記光質向上構成は、前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方の前記延在方向両端部のうちの少なくとも一方の端部が、前記延在方向中央部の少なくとも一部よりも幅が小さいことを特徴とするものである。

【0010】

本発明では、第１電極および第２電極のうちの少なくとも一方は、光の射出方向に延在して配置され、光質向上構成は、第１電極および第２電極のうちの少なくとも一方の延在方向両端部のうちの少なくとも一方の端部が、延在方向中央部の少なくとも一部よりも幅が小さい。従って、発光素子の延在方向中央部から端部にかけて電流の流れる電流狭窄領域の断面を小さくし、光を狭い領域に集光することができる。これにより、発光素子の端面から射出される光の光量を大きくすることができる。

【0011】

第３の発明の発光デバイスは、前記第２の発明において、前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方は、前記延在方向中央部に形成された幅広部と、前記幅広部から延びる幅狭部と、からなり、前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分の厚み方向から見て、前記幅広部は、前記幅狭部よりも面積が大きいことを特徴とするものである。

【0012】

本発明では、第１電極および第２電極のうちの少なくとも一方は、延在方向中央部に形成された幅広部と、幅広部から延びる幅狭部と、からなり、ｐ型添加部分、ｎ型添加部分およびｐｎ活性部分の厚み方向から見て、幅広部は、幅狭部よりも面積が大きい。従って、発光素子の延在方向中央部の広い範囲に電流を流して発光させることができる。そして、ここで得られた光を発光素子の端部で集光させることにより、限られた大きさの発光デバイスから光量の大きい光を効率よく得ることができる。

【0013】

第４の発明の発光デバイスは、前記第２の発明において、前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方は、前記延在方向一端から他端に向かって幅広になるように形成されていることを特徴とするものである。

【0014】

本発明では、第１電極および第２電極のうちの少なくとも一方は、延在方向一端から他端に向かって幅広になるように形成されている。従って、電流印加時、発光素子内では、一端から他端に近づくに連れて電流狭窄領域が狭くなっている。これにより、発光素子の他端側の広い範囲で生じた光を一端側で集光することができるため、発光素子の一端面から射出される光の光量を大きくすることができる。

【0015】

第５の発明の発光デバイスは、前記第１の発明において、前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方は、前記光の射出方向に延在して配置され、前記光質向上構成は、前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分の厚み方向から見て、前記第１電極および前記第２電極のうちの少なくとも一方の前記延在方向端部と、前記ｐ型添加部分、前記ｎ型添加部分および前記ｐｎ活性部分の端面と、の角度が９０度よりも小さくなるように配置されている。

【0016】

本発明では、第１電極および第２電極のうちの少なくとも一方の延在方向端部と、ｐ型添加部分、ｎ型添加部分およびｐｎ活性部分の端面と、の角度が９０度よりも小さくなるように配置されている。従って、この角度を調節することによって、発光素子の端面から所望の偏光を有する光を射出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態に係る発光デバイスの斜視図である。

【図2】図１の上面図である。

【図3】（ａ）は、図２のＸ−Ｘ断面図であって、（ｂ）は、図２のＹ−Ｙ断面図である。

【図4】変更形態における発光デバイスの上面図である。

【図5】変更形態における発光デバイスの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0019】

本実施形態は、半導体レーザとして利用され、ｎ型添加部分側が正電圧、ｐ型添加部分側が負電圧となるように、順方向にバイアス電圧を印加することにより発光する発光デバイスに本発明を適用した一例である。なお、以下では、図１〜図５に示す上下、左右、前後の各方向を、上下方向、左右方向および前後方向と定義し、これらの方向語を適宜使用して説明する。

【0020】

図１に示すように、発光デバイス１００は、所定厚みを有する略直方体形状である。発光デバイス１００は、発光素子１０と発光素子１０の表面に形成されたｐ型電極５およびｎ型電極４とからなる。

【0021】

発光素子１０は、所定厚みを有する直方体形状である。発光素子１０は、シリコン等の間接遷移型の半導体にｐ型不純物が添加されたｐ型添加部分１と、同間接遷移型の半導体にｎ型不純物が添加されたｎ型添加部分２と、ｐ型添加部分１とｎ型添加部分２との境界部分に形成されたｐｎ活性部分３とからなる。また、ｐ型添加部分１およびｎ型添加部分２は、その一部が電流が印加されて電子が付与されることによって発光する発光部となっている。また、ｐｎ活性部分３は、そのすべてが電流が印加されて電子が付与されることによって発光する発光部となっている。

【0022】

図２に示すように、ｐ型電極５は、発光素子１０の上側表面に形成されている。ｐ型電極５は、発光素子１０の略中央部に形成された幅広部５ａと、幅広部５ａの前後方向両端の中央部から発光素子１０の前後方向両端まで延在するように形成された２つの幅狭部５ｂとを有している。幅広部５ａおよび２つの幅狭部５ｂは、前後方向に長い矩形状をなしている。また、幅広部５ａの前後方向の長さは、２つの幅狭部５ｂの前後方向の長さよりも大きい。幅広部５ａの左右方向の幅ｄ１は、２つの幅狭部５ｂの左右方向の幅ｄ２よりも大きい。従って、上から見て、幅広部５ａの面積は、幅狭部５ｂの面積よりも十分大きくなっている。ｐ型電極５の表面には、配線部材（不図示）が接合され、この配線部材（不図示）に接続された電源装置（不図示）から電流が供給される。

【0023】

図１、図３に示すように、ｎ型電極４は、発光素子１０の下側表面に形成されている。ｎ型電極４は、所謂ベタ電極であって、発光素子１０の下側表面の全域を覆うように形成されている。ｎ型電極４の表面には、配線部材（不図示）が接合され、この配線部材（不図示）に接続された電源装置（不図示）から電流が供給される。

【0024】

ｐ型電極５およびｎ型電極４に電流が印加されると、図３（ａ），（ｂ）の一点鎖線で示すように、発光素子１０内には電流狭窄領域Ｒ１，Ｒ２が生じる。この電流狭窄領域Ｒ１，Ｒ２が発光素子１０内において電流が流れる領域であって、この領域内の発光部に電子が付与されることによって発光素子１０が発光する。より具体的には、ｐ型電極５の幅広部５ａの下部では電流狭窄領域Ｒ１が生じ、ｐ型電極５の幅狭部５ｂの下部では電流狭窄領域Ｒ２が生じる。

【0025】

図２に示すように、幅広部５ａの面積は幅狭部５ｂの面積よりも十分大きい。従って、その下部の発光素子１０内に生じる発光領域Ｒ１は、発光領域Ｒ２と比較して十分大きくなる。つまり、発光素子１０は、その中央部の広い範囲で発光する。

【0026】

また、幅狭部５ｂの幅ｄ２は、幅広部５ａの幅ｄ１よりも小さい。従って、図３（ａ），（ｂ）に示すように、幅狭部５ｂに生じる電流狭窄領域Ｒ２の断面は、幅広部５ａで生じる電流狭窄領域Ｒ１の断面よりも小さい。すなわち、発光素子１０の左右側面を光の射出面とした時、光の射出面近傍である左右両端部では、発光部の発光可能範囲が狭くなっている。これにより、発光素子１０中央部の広い範囲で発生した光を、前後両端部で狭い範囲に集光して射出させることができる。これにより、限られた大きさの発光デバイス１００から、得られる光の光量を効率よく大きくすることができる。

【0027】

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

【0028】

本実施形態では、ｐ型電極５のみ上述したような形態であって、ｎ型電極４はベタ電極であると記載したが、例えば、ｐ型電極５とｎ型電極４とを同様の形態とし、ｐ型電極５とｎ型電極４とを発光素子１０に上下対称に形成しても構わない。

【0029】

また、本実施形態では、ｐ型電極５のみ上述したような形態であって、ｎ型電極４はベタ電極であると記載したが、ｎ型電極４のみ上述したｐ型電極５と同様の形態とし、ｐ型電極５をベタ電極としても構わない。

【0030】

また、本実施形態では、ｐ型電極５は幅広部５ａをひとつのみ設ける場合について記載したが、幅広部５ａは、前後方向に複数設けられていても構わない。より具体的には、前後方向において、幅広部５ａと幅狭部５ｂを交互に複数形成しても構わない。

【0031】

また、本実施形態では、ｐ型電極５は、ひとつの電極からなる場合について記載したが、ｐ型電極５は、例えば、複数電極であっても構わない。この場合、上述した形態のｐ型電極５は、左右方向に複数並べて形成される。

【0032】

また、図４に示すように、発光デバイス２００は、上から見て、ｐ型電極６を前端から後端にかけて幅広になるように形成しても構わない。これにより、電流印加時、発光素子１０内では、一端から他端に近づくに連れて電流狭窄領域が狭くなる。従って、発光素子１０の後端側の広い範囲で生じた光を前端側の狭い範囲で集光することができるため、本実施形態と同様に、発光素子１０の前端面から射出される光の光量を大きくすることができる。

【0033】

また、図５に示すように、発光デバイス３００は、上から見て、幅ｄ３一定のｐ型電極７を発光素子１００の前端および後端に対して角度θで傾斜するように形成しても構わない。この角度θを調節することによって、発光素子１０の前後端面から所望の偏光を有する光を射出することができる。

【0034】

また、本実施形態に係る発光デバイス１００は、半導体レーザのみならず、ＬＥＤ光源等に適用することができる。

【符号の説明】

【0035】

１ ｐ型添加部分
２ ｎ型添加部分
３ ｐｎ活性部分
４ ｎ型電極
５ ｐ型電極
５ａ 幅広部
５ｂ 幅狭部
６ ｐ型電極
７ ｐ型電極
１０ 発光素子
１００ 発光デバイス
Ｒ１ 電流狭窄領域
Ｒ２ 電流狭窄領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】