ホーム > 特許ランキング > セイコーエプソン株式会社
▶ セイコーエプソン株式会社の特許一覧 ▶ 学校法人上智学院の特許一覧
(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】P2023094009
(43)【公開日】2023-07-05
(54)【発明の名称】発光装置、プロジェクター、およびディスプレイ
(51)【国際特許分類】
H01S 5/30 20060101AFI20230628BHJP
H01S 5/343 20060101ALI20230628BHJP
H01L 33/08 20100101ALI20230628BHJP
H01L 33/16 20100101ALI20230628BHJP
G03B 21/14 20060101ALI20230628BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20230628BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20230628BHJP
G09F 9/33 20060101ALI20230628BHJP
【ＦＩ】
H01S5/30
H01S5/343 610
H01L33/08
H01L33/16
G03B21/14 A
G03B21/00 D
G09F9/30 360
G09F9/33
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021209201
(22)【出願日】2021-12-23
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】502350504
【氏名又は名称】学校法人上智学院
(74)【代理人】
【識別番号】100090387
【弁理士】
【氏名又は名称】布施 行夫
(74)【代理人】
【識別番号】100090398
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 美千栄
(74)【代理人】
【識別番号】100148323
【弁理士】
【氏名又は名称】川▲崎▼ 通
(74)【代理人】
【識別番号】100168860
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 充史
(72)【発明者】
【氏名】赤坂 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】両角 浩一
(72)【発明者】
【氏名】石沢 峻介
(72)【発明者】
【氏名】岸野 克巳
【テーマコード（参考）】
2K203
5C094
5F173
5F241
【Ｆターム（参考）】
2K203FA23
2K203FA34
2K203FA44
2K203FA54
2K203GA02
2K203MA04
5C094AA07
5C094BA03
5C094BA23
5C094ED01
5F173AA23
5F173AB52
5F173AB90
5F173AF12
5F173AF25
5F173AF32
5F173AG03
5F173AH22
5F173AK21
5F173AP05
5F173AP09
5F173AP13
5F173AR23
5F173AR26
5F173AR82
5F241AA03
5F241CA05
5F241CA10
5F241CA12
5F241CA23
5F241CA40
5F241CA65
5F241CA66
5F241CA88
5F241CB02
5F241CB15
(57)【要約】
【課題】第１ウェル層の径を大きくすることができる発光装置を提供する。
【解決手段】基板と、少なくとも１つの柱状部と、を有し、前記柱状部は、第１導電型の第１半導体層と、前記第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有し、前記第１半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられ、前記発光層は、第１ウェル層と、バリア層と、を有し、前記バリア層は、前記第１半導体層と前記第１ウェル層との間に設けられた第１層を有し、前記第１層の結晶構造は、立方晶である、発光装置。
【選択図】図３
【解決手段】基板と、少なくとも１つの柱状部と、を有し、前記柱状部は、第１導電型の第１半導体層と、前記第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有し、前記第１半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられ、前記発光層は、第１ウェル層と、バリア層と、を有し、前記バリア層は、前記第１半導体層と前記第１ウェル層との間に設けられた第１層を有し、前記第１層の結晶構造は、立方晶である、発光装置。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
少なくとも１つの柱状部と、
を有し、
前記柱状部は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
を有し、
前記第１半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられ、
前記発光層は、第１ウェル層と、バリア層と、を有し、
前記バリア層は、前記第１半導体層と前記第１ウェル層との間に設けられた第１層を有し、
前記第１層の結晶構造は、立方晶である、発光装置。
少なくとも１つの柱状部と、
を有し、
前記柱状部は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
を有し、
前記第１半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられ、
前記発光層は、第１ウェル層と、バリア層と、を有し、
前記バリア層は、前記第１半導体層と前記第１ウェル層との間に設けられた第１層を有し、
前記第１層の結晶構造は、立方晶である、発光装置。
【請求項2】
請求項１において、
前記第１層の径は、前記第１ウェル層の径よりも大きい、発光装置。
前記第１層の径は、前記第１ウェル層の径よりも大きい、発光装置。
【請求項3】
請求項１または２において、
前記バリア層は、前記第１層と前記第１ウェル層との間に設けられた第２層を有し、
前記第２層の結晶構造は、六方晶である、発光装置。
前記バリア層は、前記第１層と前記第１ウェル層との間に設けられた第２層を有し、
前記第２層の結晶構造は、六方晶である、発光装置。
【請求項4】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記発光層は、第２ウェル層を有し、
前記第１ウェル層は、前記第１層と前記第２ウェル層との間に設けられ、
前記第１層の径は、前記第２ウェル層の径よりも大きい、発光装置。
前記発光層は、第２ウェル層を有し、
前記第１ウェル層は、前記第１層と前記第２ウェル層との間に設けられ、
前記第１層の径は、前記第２ウェル層の径よりも大きい、発光装置。
【請求項5】
請求項４において、
前記第２ウェル層の径は、前記第１ウェル層の径よりも大きい、発光装置。
前記第２ウェル層の径は、前記第１ウェル層の径よりも大きい、発光装置。
【請求項6】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
複数の前記柱状部を有し、
複数の前記柱状部は、フォトニック結晶を構成する、発光装置。
複数の前記柱状部を有し、
複数の前記柱状部は、フォトニック結晶を構成する、発光装置。
【請求項7】
請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記第１ウェル層は、ＩｎＧａＮ層であり、
前記バリア層は、ＧａＮ層である、発光装置。
前記第１ウェル層は、ＩｎＧａＮ層であり、
前記バリア層は、ＧａＮ層である、発光装置。
【請求項8】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光装置を有する、プロジェクター。
【請求項9】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光装置を有する、ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光装置、プロジェクター、およびディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体レーザーは、高輝度の次世代光源として期待されている。特に、ナノコラムを適用した半導体レーザーは、ナノコラムによるフォトニック結晶の効果によって、狭放射角で高出力の発光が実現できると期待されている。
【0003】
例えば特許文献１には、ｉ型のＩｎＧａＮ層である発光層と、ｉ型のＧａＮ層であるバリア層と、を有する柱状部を複数備えた発光装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－５７６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のようなＩｎＧａＮ層を有する発光装置では、ＩｎＧａＮ層を成長させる際に、Ｉｎが柱状部の中央に選択的に取り込まれる。そのため、柱状部に電流を注入した場合に、ＩｎＧａＮ層と、柱状部の側面と、の間を電流が流れ、発光効率が低下する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る発光装置の一態様は、
基板と、
少なくとも１つの柱状部と、
を有し、
前記柱状部は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
を有し、
前記第１半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられ、
前記発光層は、第１ウェル層と、バリア層と、を有し、
前記バリア層は、前記第１半導体層と前記第１ウェル層との間に設けられた第１層を有し、
前記第１層の結晶構造は、立方晶である。
基板と、
少なくとも１つの柱状部と、
を有し、
前記柱状部は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
を有し、
前記第１半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられ、
前記発光層は、第１ウェル層と、バリア層と、を有し、
前記バリア層は、前記第１半導体層と前記第１ウェル層との間に設けられた第１層を有し、
前記第１層の結晶構造は、立方晶である。
【0007】
本発明に係るプロジェクターの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。
前記発光装置の一態様を有する。
【0008】
本発明に係るディスプレイの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。
前記発光装置の一態様を有する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図2】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図3】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図4】本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図5】本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図6】本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図7】本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図8】本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【図9】本実施形態に係るディスプレイを模式的に示す平面図。
【図10】本実施形態に係るディスプレイを模式的に示す断面図。
【図11】柱状部のＴＥＭ像。
【図12】立方晶層の層数と、ウェル層の径の変動幅と、の関係を示すグラフ。
【図13】立方晶層の層数と、ウェル層の占有率と、の関係を示すグラフ。
【図14】柱状部のウェル層の径と、ウェル層の光閉じ込め係数と、の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【0011】
１． 発光装置
１．１． 全体の構成
まず、本実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ－Ｉ線断面図である。
１．１． 全体の構成
まず、本実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ－Ｉ線断面図である。
【0012】
発光装置１００は、図１に示すように、例えば、基板１０と、積層体２０と、第１電極４０と、第２電極４２と、を有している。発光装置１００は、例えば、半導体レーザーである。
【0013】
基板１０は、例えば、Ｓｉ基板、ＧａＮ基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板などである。
【0014】
積層体２０は、基板１０に設けられている。図示の例では、積層体２０は、基板１０上に設けられている。積層体２０は、例えば、第１バッファー層２２と、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層２４と、第２バッファー層２６と、マスク層２８と、少なくとも１つの柱状部３０と、を有している。なお、便宜上、図２では、柱状部３０以外の部材の図示を省略している。
【0015】
本明細書では、積層体２０の積層方向（以下、単に「積層方向」ともいう）において、柱状部３０の発光層１３０を基準とした場合、発光層１３０から柱状部３０の第２半導体層１５０に向かう方向を「上」とし、発光層１３０から柱状部３０の第１半導体層１１０に向かう方向を「下」として説明する。また、積層方向と直交する方向を「面内方向」ともいう。また、「積層体２０の積層方向」とは、第１半導体層１１０と発光層１３０との積層方向のことである。
【0016】
第１バッファー層２２は、基板１０上に設けられている。第１バッファー層２２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層、ＡｌＮ層である。第１バッファー層２２とＤＢＲ層２４との格子定数の差は、基板１０とＤＢＲ層２４との差よりも小さい。
【0017】
ＤＢＲ層２４は、第１バッファー層２２上に設けられている。ＤＢＲ層２４は、例えば、ＡｌＩｎＮ層とＧａＮ層との多層膜、ＡｌＧａＮ層とＧａＮ層との多層膜、ＡｌＮ層とＧａＮ層との多層膜によって構成されている。ＤＢＲ層２４は、発光層１３０で発生し基板１０側へ向かう光を、第２電極４２側に向けて反射させることができる。
【0018】
第２バッファー層２６は、ＤＢＲ層２４上に設けられている。第２バッファー層２６は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。第２バッファー層２６の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【0019】
マスク層２８は、第２バッファー層２６上に設けられている。マスク層２８は、例えば、チタン層、酸化チタン層、シリコン層、酸化シリコン層などである。マスク層２８は、柱状部３０を成長させるためのマスクとして機能する。
【0020】
柱状部３０は、第２バッファー層２６上に設けられている。柱状部３０は、第２バッファー層２６から上方に突出した柱状の形状を有している。言い換えれば、柱状部３０は、第２バッファー層２６、ＤＢＲ層２４、および第１バッファー層２２を介して、基板１０から上方に突出している。柱状部３０は、例えば、ナノコラム、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノピラーとも呼ばれる。柱状部３０の平面形状は、例えば、六角形などの多角形、円である。図２に示す例では、柱状部３０の平面形状は、正六角形である。
【0021】
柱状部３０の径は、例えば、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。柱状部３０の径を５００ｎｍ以下とすることによって、高品質な結晶の発光層１３０を得ることができ、かつ、発光層１３０に内在する歪を低減することができる。これにより、発光層１３０で発生する光を高い効率で増幅することができる。
【0022】
なお、「柱状部３０の径」とは、柱状部３０の平面形状が円の場合は、直径であり、柱状部３０の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の直径である。例えば、柱状部３０の径は、柱状部３０の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の直径であり、柱状部３０の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の直径である。このことは、後述する「ウェル層の径」および「立方晶層の径」において、同様である。
【0023】
柱状部３０は、複数設けられている。隣り合う柱状部３０の間隔は、例えば、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の柱状部３０は、積層方向からみて、所定の方向に所定のピッチで配列されている。複数の柱状部３０は、例えば、三角格子状、正方格子状に配列されている。図２に示す例では、複数の柱状部３０は、正三角格子状に配列されている。複数の柱状部３０は、フォトニック結晶を構成し、フォトニック結晶の効果を発現することができる。図示はしないが、柱状部３０は、１つだけ設けられていてもよい。
【0024】
なお、「柱状部３０のピッチ」とは、所定の方向に隣り合う柱状部３０の中心間の距離である。「柱状部３０の中心」とは、柱状部３０の平面形状が円の場合は、該円の中心であり、柱状部３０の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の中心である。例えば、柱状部３０の中心は、柱状部３０の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の中心であり、柱状部３０の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の中心である。
【0025】
柱状部３０は、図１に示すように、第１半導体層１１０と、発光層１３０と、第２半導体層１５０と、を有している。なお、便宜上、図１では、柱状部３０を簡略化して図示している。柱状部３０の詳細な構成は、後述する。
【0026】
第１半導体層１１０は、ＤＢＲ層２４上に設けられている。第１半導体層１１０は、基板１０と発光層１３０との間に設けられている。第１半導体層１１０は、第１導電型の半導体層である。第１半導体層１１０は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。
【0027】
発光層１３０は、第１半導体層１１０と第２半導体層１５０との間に設けられている。発光層１３０は、電流が注入されることで光を発生させる。発光層１３０は、図１では図示しないウェル層およびバリア層を有している。ウェル層およびバリア層は、不純物が意図的にドープされていないｉ型の半導体層である。ウェル層は、例えば、ＩｎＧａＮ層である。バリア層は、例えば、ＧａＮ層である。発光層１３０は、ウェル層とバリア層とから構成されたＭＱＷ（Multiple Quantum Well）構造を有している。
【0028】
なお、発光層１３０を構成するウェル層の数は、特に限定されない。例えば、ウェル層は、１層だけ設けられていてもよく、この場合、発光層１３０は、ＳＱＷ（Single Quantum Well）構造を有している。
【0029】
第２半導体層１５０は、発光層１３０と第２電極４２との間に設けられている。第２半導体層１５０は、第１導電型と異なる第２導電型の半導体層である。第２半導体層１５０は、例えば、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＮ層である。第１半導体層１１０および第２半導体層１５０は、発光層１３０に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。
【0030】
発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層１５０、ｉ型の発光層１３０、およびｎ型の第１半導体層１１０により、ｐｉｎダイオードが構成される。発光装置１００では、第１電極４０と第２電極４２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、発光層１３０に電流が注入されて発光層１３０において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。発光層１３０で発生した光は、面内方向に伝搬し、複数の柱状部３０によるフォトニック結晶の効果により定在波を形成して、発光層１３０で利得を受けてレーザー発振する。そして、発光装置１００は、＋１次回折光および－１次回折光をレーザー光として、積層方向に出射する。
【0031】
第１電極４０は、第２バッファー層２６上に設けられている。第２バッファー層２６は、第１電極４０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極４０は、第１半導体層１１０と電気的に接続されている。図示の例では、第１電極４０は、第２バッファー層２６を介して、第１半導体層１１０と電気的に接続されている。第１電極４０としては、例えば、第２バッファー層２６側から、Ｃｒ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層された金属電極などを用いる。第１電極４０は、発光層１３０に電流を注入するための一方の電極である。
【0032】
第２電極４２は、第２半導体層１５０上に設けられている。第２半導体層１５０は、第２電極４２とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極４２としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＺｎＯ等の透明電極、第２半導体層１５０側から、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層された金属電極、金属電極に透明電極が積層されたものなどを用いる。例えば、第２半導体層１５０と透明電極との間に金属電極を設けることで、第２電極４２のコンタクト抵抗を低くすることができる。この場合、金属電極の厚さは、透明電極の厚さよりも小さい。第２電極４２は、発光層１３０に電流を注入するための他方の電極である。
【0033】
なお、発光装置１００は、レーザーに限らず、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であってもよい。
【0034】
１．２． 柱状部の構成
図３は、柱状部３０を模式的に示す断面図である。柱状部３０は、図３に示すように、例えば、第１半導体層１１０と、ＯＣＬ（Optical Confinement Layer）１２０と、発光層１３０と、ＥＢＬ（Electron Blocking Layer）１４０と、第２半導体層１５０と、を有している。第１半導体層１１０、ＯＣＬ１２０、発光層１３０、ＥＢＬ１４０、および第２半導体層１５０は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体であり、ウルツ鉱型結晶構造を有している。
図３は、柱状部３０を模式的に示す断面図である。柱状部３０は、図３に示すように、例えば、第１半導体層１１０と、ＯＣＬ（Optical Confinement Layer）１２０と、発光層１３０と、ＥＢＬ（Electron Blocking Layer）１４０と、第２半導体層１５０と、を有している。第１半導体層１１０、ＯＣＬ１２０、発光層１３０、ＥＢＬ１４０、および第２半導体層１５０は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体であり、ウルツ鉱型結晶構造を有している。
【0035】
第１半導体層１１０は、ＤＢＲ層２４とＯＣＬ１２０との間に設けられている。第１半導体層１１０の結晶構造は、例えば、六方晶である。第１半導体層１１０の積層方向の大きさは、例えば、１００ｎｍ以上である。第１半導体層１１０の積層方向の大きさが１００ｎｍ以上であれば、基板１０からの貫通欠陥を低減することができる。なお、図示はしないが、第１半導体層１１０は、ＯＣＬ１２０と接するＡｌＧａＮ層を有していてもよい。
【0036】
ＯＣＬ１２０は、第１半導体層１１０上に設けられている。ＯＣＬ１２０は、第１半導体層１１０と発光層１３０との間に設けられている。ＯＣＬ１２０は、発光層１３０で発生した光を発光層１３０に閉じ込めることができる。
【0037】
ＯＣＬ１２０は、高屈折率層１２２と低屈折率層１２４とが交互に積層された超格子（ＳＬ）構造を有している。高屈折率層１２２は、例えば、ｉ型のＩｎＧａＮ層である。高屈折率層１２２および発光層１３０のウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃがＩｎＧａＮ層である場合、高屈折率層１２２のＩｎ組成は、ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃのＩｎ組成よりも小さい。高屈折率層１２２の屈折率は、低屈折率層１２４の屈折率よりも高く、ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃの屈折率よりも低い。高屈折率層１２２は、柱状部３０の側面３２と離間している。側面３２は、例えば、ｍ面である。低屈折率層１２４は、例えば、ｉ型のＧａＮ層である。低屈折率層１２４の結晶構造は、例えば、六方晶である。低屈折率層１２４は、柱状部３０の側面３２を構成している。なお、高屈折率層１２２は、ｎ型であってもよい。低屈折率層１２４は、ｎ型であってもよい。
【0038】
ＯＣＬ１２０は、ｃ面１２６と、ファセット面１２８と、を有している。ｃ面１２６は、例えば、基板１０の上面と平行である。ファセット面１２８は、ｃ面１２６に対して傾斜している。ファセット面１２８は、積層方向からみて、ｃ面１２６を囲んでいる。高屈折率層１２２は、ｃ面１２６を構成している。低屈折率層１２４は、ファセット面１２８を構成している。ＯＣＬ１２０の積層方向の大きさは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
【0039】
発光層１３０は、ＯＣＬ１２０上に設けられている。発光層１３０は、ＯＣＬ１２０とＥＢＬ１４０との間に設けられている。発光層１３０は、例えば、第１ウェル層１３２ａと、第２ウェル層１３２ｂと、第３ウェル層１３２ｃと、バリア層１３４と、を有している。なお、発光層１３０が有するウェル層の数は、特に限定されない。
【0040】
第１ウェル層１３２ａ、第２ウェル層１３２ｂ、および第３ウェル層１３２ｃは、例えば、ｉ型のＩｎＧａＮ層である。第１ウェル層１３２ａは、第１半導体層１１０と第２ウェル層１３２ｂとの間に設けられている。第２ウェル層１３２ｂは、第１ウェル層１３２ａと第３ウェル層１３２ｃとの間に設けられている。第３ウェル層１３２ｃは、第２ウェル層１３２ｂとＥＢＬ１４０との間に設けられている。
【0041】
第１ウェル層１３２ａの径Ｄ１は、ＯＣＬ１２０の高屈折率層１２２よりも大きい。第２ウェル層１３２ｂの径Ｄ２は、第１ウェル層１３２ａの径Ｄ１よりも大きい。第３ウェ
ル層１３２ｃの径Ｄ３は、第２ウェル層１３２ｂの径Ｄ２よりも大きい。ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃは、柱状部３０の側面３２と離間している。ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃの厚さは、例えば、ＯＣＬ１２０の高屈折率層１２２の厚さよりも大きい。
ル層１３２ｃの径Ｄ３は、第２ウェル層１３２ｂの径Ｄ２よりも大きい。ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃは、柱状部３０の側面３２と離間している。ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃの厚さは、例えば、ＯＣＬ１２０の高屈折率層１２２の厚さよりも大きい。
【0042】
バリア層１３４は、ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃを囲んでいる。ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃは、バリア層１３４に挟まれている。バリア層１３４は、例えば、ｉ型のＧａＮ層である。バリア層１３４は、柱状部３０の側面３２を構成している。
【0043】
バリア層１３４は、例えば、第１低屈折率層１３５ａ、第２低屈折率層１３５ｂ、第３低屈折率層１３５ｃ、および第４低屈折率層１３５ｄから構成されている。第１低屈折率層１３５ａは、ＯＣＬ１２０と第２低屈折率層１３５ｂとの間に設けられている。第２低屈折率層１３５ｂは、第１低屈折率層１３５ａと第３低屈折率層１３５ｃとの間に設けられている。第３低屈折率層１３５ｃは、第２低屈折率層１３５ｂと第４低屈折率層１３５ｄとの間に設けられている。第４低屈折率層１３５ｄは、第３低屈折率層１３５ｃとＥＢＬ１４０との間に設けられている。低屈折率層１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄの屈折率は、ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃの屈折率よりも低い。
【0044】
バリア層１３４は、例えば、第１立方晶層１３６ａと、第２立方晶層１３６ｂと、第３立方晶層１３６ｃと、六方晶層１３７と、を有している。立方晶層１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃの結晶構造は、立方晶である。六方晶層１３７の結晶構造は、六方晶である。バリア層１３４が有する立方晶層の数は、例えば、ウェル層の数と同じである。
【0045】
第１立方晶層１３６ａは、第１半導体層１１０と第１ウェル層１３２ａとの間に設けられている。第１ウェル層１３２ａは、第１立方晶層１３６ａと第２ウェル層１３２ｂとの間に設けられている。第２立方晶層１３６ｂは、第１ウェル層１３２ａと第２ウェル層１３２ｂとの間に設けられている。第３立方晶層１３６ｃは、第２ウェル層１３２ｂと第３ウェル層１３２ｃとの間に設けられている。
【0046】
第１立方晶層１３６ａの径Ｗは、ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃの径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３よりも大きい。図示の例では、第１立方晶層１３６ａの径Ｗは、柱状部３０の径と同じである。立方晶層１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃの径は、例えば、互いに等しい。立方晶層１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃは、柱状部３０の側面３２を構成している。
【0047】
六方晶層１３７は、バリア層１３４の立方晶層１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃ以外の部分を構成している。ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃは、六方晶層１３７と接し、立方晶層１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃは接していない。
【0048】
六方晶層１３７は、例えば、第１スペーサー層１３７ａと、第２スペーサー層１３７ｂと、第３スペーサー層１３７ｃと、を有している。第１スペーサー層１３７ａは、第１立方晶層１３６ａと第１ウェル層１３２ａとの間に設けられている。第２スペーサー層１３７ｂは、第２立方晶層１３６ｂと第２ウェル層１３２ｂとの間に設けられている。第３スペーサー層１３７ｃは、第３立方晶層１３６ｃと第３ウェル層１３２ｃとの間に設けられている。
【0049】
発光層１３０は、ｃ面１３８と、ファセット面１３９と、を有している。ｃ面１３８は、例えば、基板１０の上面と平行である。ファセット面１３９は、ｃ面１３８に対して傾斜している。ファセット面１３９は、積層方向からみて、ｃ面１３８を囲んでいる。ウェル層１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃは、ｃ面１３８を構成している。六方晶層１３７は、
ファセット面１２８を構成している。
ファセット面１２８を構成している。
【0050】
ＥＢＬ１４０は、発光層１３０上に設けられている。ＥＢＬ１４０は、発光層１３０と第２半導体層１５０との間に設けられている。ＥＢＬ１４０の積層方向の大きさは、例えば、２０ｎｍ以下である。ＥＢＬ１４０の材質は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＡｌＧａＮ層である。ＥＢＬ１４０がＡｌＧａＮ層である場合、ＥＢＬ１４０のＡｌ組成は、例えば、５％以上２５％以下である。なお、ＥＢＬ１４０は、ＡｌＧａＮ層とＧａＮ層とからなる積層体であってもよい。ＥＢＬ１４０は、発光層１３０から溢れる電子をブロックすることができる。
【0051】
第２半導体層１５０は、ＥＢＬ１４０上に設けられている。第２半導体層１５０は、ＥＢＬ１４０と第２電極４２との間に設けられている。第２半導体層１５０の結晶構造は、例えば、六方晶である。
【0052】
１．３． 作用効果
発光装置１００では、柱状部３０は、第１導電型の第１半導体層１１０と、第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層１５０と、第１半導体層１１０と第２半導体層１５０との間に設けられた発光層１３０と、を有する。第１半導体層１１０は、基板１０と発光層１３０との間に設けられている。発光層１３０は、第１ウェル層１３２ａと、バリア層１３４と、を有する。バリア層１３４は、第１半導体層１１０と第１ウェル層１３２ａとの間に設けられた第１層としての第１立方晶層１３６ａを有し、第１立方晶層１３６ａの結晶構造は、立方晶である。
発光装置１００では、柱状部３０は、第１導電型の第１半導体層１１０と、第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層１５０と、第１半導体層１１０と第２半導体層１５０との間に設けられた発光層１３０と、を有する。第１半導体層１１０は、基板１０と発光層１３０との間に設けられている。発光層１３０は、第１ウェル層１３２ａと、バリア層１３４と、を有する。バリア層１３４は、第１半導体層１１０と第１ウェル層１３２ａとの間に設けられた第１層としての第１立方晶層１３６ａを有し、第１立方晶層１３６ａの結晶構造は、立方晶である。
【0053】
そのため、発光装置１００では、第１立方晶層が設けられていない場合に比べて、Ｉｎが柱状部３０の中央に選択的に取り込まれ難く、後述する実験例に示すように、第１ウェル層１３２ａの径Ｄ１を大きくすることができる。これにより、第１ウェル層１３２ａと柱状部３０の側面３２との間を流れる電流を減少させることができる。したがって、高い発光効率を有することができる。
【0054】
発光装置１００では、第１立方晶層１３６ａの径Ｗは、第１ウェル層１３２ａの径Ｄ１よりも大きい。そのため、発光装置１００では、第１ウェル層１３２ａの径Ｄ１を、より確実に大きくすることができる。
【0055】
発光装置１００では、バリア層１３４は、第１立方晶層１３６ａと第１ウェル層１３２ａとの間に設けられた第２層としての第１スペーサー層１３７ａを有し、第１スペーサー層１３７ａの結晶構造は、六方晶である。そのため、発光装置１００では、第１スペーサー層が設けられておらず第１立方晶層と第１ウェル層とが接触している場合に比べて、第１ウェル層１３２ａに発生する歪を小さくすることができる。
【0056】
発光装置１００では、発光層１３０は、第２ウェル層１３２ｂを有し、第１ウェル層１３２ａは、第１立方晶層１３６ａと第２ウェル層１３２ｂとの間に設けられ、第１立方晶層１３６ａの径Ｗは、第２ウェル層１３２ｂの径Ｄ２よりも大きい。そのため、発光装置１００では、第２ウェル層１３２ｂの径Ｄ２を、より確実に大きくすることができる。
【0057】
発光装置１００では、第２ウェル層１３２ｂの径Ｄ２は、第１ウェル層１３２ａの径Ｄ２よりも大きい。そのため、発光装置１００では、径Ｄ２が径Ｄ１以下である場合に比べて、第２ウェル層１３２ｂと、柱状部３０の側面３２と、の間を流れる電流を減少させることができる。
【0058】
発光装置１００では、複数の柱状部３０を有し、複数の柱状部３０は、フォトニック結
晶を構成する。そのため、発光装置１００では、発光層１３０で発生した光を、レーザー光として積層方向に出射することができる。
晶を構成する。そのため、発光装置１００では、発光層１３０で発生した光を、レーザー光として積層方向に出射することができる。
【0059】
さらに、発光装置１００では、発光層１３０で発生した光と、第１ウェル層１３２ａと、が重なる部分を大きくすることができる。発光層１３０で発生する光は、周期的に配列された複数の柱状部３０によるフォトニック結晶効果によって、図２に示すように、積層方向からみて、ドーナッツ状の領域Ａにおいて強度が高く、柱状部３０の中心では強度が低い、という分布を有する。したがって、第１ウェル層１３２ａの径Ｄ１を大きくすることにより、発光層１３０で発生した光と、第１ウェル層１３２ａと、が重なる部分を大きくすることができる。これにより、第１ウェル層１３２ａの光閉じ込め係数を向上させることができる。
【0060】
発光装置１００では、第１ウェル層１３２ａは、ＩｎＧａＮ層であり、バリア層１３４は、ＧａＮ層である。そのため、発光装置１００では、第１ウェル層１３２ａが柱状部３０の中央に選択的に成長され易いＩｎＧａＮ層であっても、第１ウェル層１３２ａの径Ｄ１を大きくすることができる。
【0061】
【0062】
図４に示すように、基板１０上に、第１バッファー層２２、ＤＢＲ層２４、および第２バッファー層２６を、この順でエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法などが挙げられる。第１バッファー層２２、ＤＢＲ層２４、および第２バッファー層２６の成長は、ドーパントを照射しながら行われる。
【0063】
次に、ＤＢＲ層２４上に、マスク層２８を形成する。マスク層２８は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などによって形成される。次に、マスク層２８をパターニングして、開口部を形成する。パターニングは、例えば、電子線リソグラフィーおよびドライエッチングによって行われる。
【0064】
図５に示すように、ＤＢＲ層２４上に、第１半導体層１１０をエピタキシャル成長させる。第１半導体層１１０の成長は、マスク層２８をマスクとして行われる。第１半導体層１１０の成長では、例えば、７００℃以上１０００℃以下の成膜温度で、ＭＢＥ法の場合は、Ｇａ原子、およびＲＦ（Radio Frequency）プラズマを用いたＮ原子やガスソースとしてのＮＨ３を用いて供給し、ＭＯＣＶＤ法の場合は、ＴＭＧ(トリメチルガリウム)をＮ２やＨ２のキャリアガスを介して、Ｎ源はＮＨ３ガスを用いて供給する。Ｇａ原子およびＮ原子の供給方向は、特に限定されず、同時供給であってもよいし、交互供給であってもよいし、交互供給の後に同時供給を行ってもよいし、同時供給の後に交互供給を行ってもよい。第１半導体層１１０の成長は、ドーパントを照射しながら行われる。
【0065】
次に、第１半導体層１１０上に、ＯＣＬ１２０をエピタキシャル成長させる。ＩｎＧａＮ層である高屈折率層１２２と、ＧａＮ層である低屈折率層１２４と、で構成されるＯＣＬ１２０を成長させる場合、高屈折率層１２２の成長時には、Ｇａに対するＩｎの流量比を、例えば、４０％以上６０％以下、好ましくは５０％にする。低屈折率層１２４の成長時には、Ｇａに対するＩｎの流量比を、例えば、５％以上２０％以下、好ましくは１０％にする。なお、ＧａとＩｎとの流量比は、発光層１３０で発生される光の波長に合わせて、適宜調整される。
【0066】
次に、ＯＣＬ１２０上に、第１低屈折率層１３５ａおよび第１ウェル層１３２ａを、この順でエピタキシャル成長させる。第１低屈折率層１３５ａは、第１立方晶層１３６ａおよび六方晶層１３７で構成される。ＧａＮ層である第１立方晶層１３６ａおよび六方晶層１３７を成長させる場合、第１立方晶層１３６ａの成長時には、六方晶層１３７の成長時に比べて、Ｇａの供給量を大きくする。これにより、第１立方晶層１３６ａの結晶構造を立方晶にすることができる。ＭＢＥ法で第１低屈折率層１３５ａおよび第１ウェル層１３２ａを成長させる場合、シャッターやセル流量を調整することにより、Ｇａの供給量を制御する。ＭＯＣＶＤ法で第１低屈折率層１３５ａおよび第１ウェル層１３２ａを成長させる場合、Ｇａラインの切り替え供給量を調整することにより、Ｇａの供給量を制御する。
【0067】
図６に示すように、第１ウェル層１３２ａ上および第１低屈折率層１３５ａ上に、第２低屈折率層１３５ｂおよび第２ウェル層１３２ｂを、この順でエピタキシャル成長させる。第２低屈折率層１３５ｂの成長時において、第１立方晶層１３６ａは、横方向に成長する。「横方向」とは、面内方向のことである。第２低屈折率層１３５ｂは、立方晶層１３６ａ，１３６ｂおよび六方晶層１３７で構成される。
【0068】
図７に示すように、第２ウェル層１３２ｂ上および第２低屈折率層１３５ｂ上に、第３低屈折率層１３５ｃおよび第３ウェル層１３２ｃを、この順でエピタキシャル成長させる。第３低屈折率層１３５ｃの成長時において、第２立方晶層１３６ｂは、横方向に成長する。第３低屈折率層１３５ｃは、立方晶層１３６ｂ，１３６ｃおよび六方晶層１３７で構成される。
【0069】
図３に示すように、第３ウェル層１３２ｃ上および第３低屈折率層１３５ｃ上に、第４低屈折率層１３５ｄをエピタキシャル成長させる。第４低屈折率層１３５ｄの成長において、第３立方晶層１３６ｃは、横方向に成長する。第４低屈折率層１３５ｄは、第３立方晶層１３６ｃおよび六方晶層１３７で構成される。以上の工程により、発光層１３０を形成することができる。
【0070】
次に、発光層１３０上に、ＥＢＬ１４０および第２半導体層１５０をこの順でエピタキシャル成長させる。ＥＢＬ１４０および第２半導体層１５０の成長では、例えば、７００℃以上１０００℃以下の成膜温度で、ＭＢＥ法の場合は、ＡｌやＧａ原子、およびＲＦプラズマを用いたＮ原子やガスソースとしてのＮＨ３を用いて供給し、ＭＯＣＶＤ法の場合は、ＴＭＡ（トリメチルアミン）、ＴＭＧをＮ２やＨ２のキャリアガスを介して、Ｎ源はＮＨ３ガスを用いて供給する。Ｇａ原子およびＮ原子の供給方向は、特に限定されず、同時供給であってもよいし、交互供給であってもよいし、交互供給の後に同時供給を行ってもよいし、同時供給の後に交互供給を行ってもよい。ＥＢＬ１４０および第２半導体層１５０の成長は、ドーパントを照射しながら行われる。以上の工程により、複数の柱状部３０を形成することができる。
【0071】
図１に示すように、第２半導体層１５０上に、第２電極４２を形成する。次に、ＤＢＲ層２４上に、第１電極４０を形成する。第１電極４０および第２電極４２は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法などによって形成される。なお、第１電極４０を形成する工程と、第２電極４２を形成する工程と、の順序は、特に限定されない。
【0072】
以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。
【0073】
３． プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係るプロジェクター８００を模式的に示す図である。
次に、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係るプロジェクター８００を模式的に示す図である。
【0074】
プロジェクター８００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。
【0075】
プロジェクター８００は、図示しない筐体と、筐体内に備えられている赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ出射する赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂと、を有している。なお、便宜上、図８では、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂを簡略化している。
【0076】
プロジェクター８００は、さらに、筐体内に備えられている、第１光学素子８０２Ｒと、第２光学素子８０２Ｇと、第３光学素子８０２Ｂと、第１光変調装置８０４Ｒと、第２光変調装置８０４Ｇと、第３光変調装置８０４Ｂと、投射装置８０８と、を有している。第１光変調装置８０４Ｒ、第２光変調装置８０４Ｇ、および第３光変調装置８０４Ｂは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置８０８は、例えば、投射レンズである。
【0077】
赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１光学素子８０２Ｒに入射する。赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１光学素子８０２Ｒによって集光される。なお、第１光学素子８０２Ｒは、集光以外の機能を有していてもよい。後述する第２光学素子８０２Ｇおよび第３光学素子８０２Ｂについても同様である。
【0078】
第１光学素子８０２Ｒによって集光された光は、第１光変調装置８０４Ｒに入射する。第１光変調装置８０４Ｒは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置８０８は、第１光変調装置８０４Ｒによって形成された像を拡大してスクリーン８１０に投射する。
【0079】
緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２光学素子８０２Ｇに入射する。緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２光学素子８０２Ｇによって集光される。
【0080】
第２光学素子８０２Ｇによって集光された光は、第２光変調装置８０４Ｇに入射する。第２光変調装置８０４Ｇは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置８０８は、第２光変調装置８０４Ｇによって形成された像を拡大してスクリーン８１０に投射する。
【0081】
青色光源１００Ｂから出射された光は、第３光学素子８０２Ｂに入射する。青色光源１００Ｂから出射された光は、第３光学素子８０２Ｂによって集光される。
【0082】
第３光学素子８０２Ｂによって集光された光は、第３光変調装置８０４Ｂに入射する。第３光変調装置８０４Ｂは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置８０８は、第３光変調装置８０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン８１０に投射する。
【0083】
また、プロジェクター８００は、第１光変調装置８０４Ｒ、第２光変調装置８０４Ｇ、および第３光変調装置８０４Ｂから出射された光を合成して投射装置８０８に導くクロスダイクロイックプリズム８０６を有することができる。
【0084】
第１光変調装置８０４Ｒ、第２光変調装置８０４Ｇ、および第３光変調装置８０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８０６に入射する。クロスダイクロイックプリズム８０６は、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成さ
れる。そして、合成された光は、投射装置８０８によりスクリーン８１０上に投射され、拡大された画像が表示される。
れる。そして、合成された光は、投射装置８０８によりスクリーン８１０上に投射され、拡大された画像が表示される。
【0085】
なお、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂは、発光装置１００を映像の画素として画像情報に応じて制御することで、第１光変調装置８０４Ｒ、第２光変調装置８０４Ｇ、および第３光変調装置８０４Ｂを用いずに、直接的に映像を形成してもよい。そして、投射装置８０８は、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂによって形成された映像を、拡大してスクリーン８１０に投射してもよい。
【0086】
また、上記の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micro Mirror Device）が挙げられる。また、投射装置の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
【0087】
また、光源を、光源からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置の光源装置にも適用することが可能である。
【0088】
４． ディスプレイ
次に、本実施形態に係るディスプレイについて、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態に係るディスプレイ９００を模式的に示す平面図である。図１０は、本実施形態に係るディスプレイ９００を模式的に示す断面図である。なお、図９では、便宜上、互いに直交する２つの軸として、Ｘ軸およびＹ軸を図示している。
次に、本実施形態に係るディスプレイについて、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態に係るディスプレイ９００を模式的に示す平面図である。図１０は、本実施形態に係るディスプレイ９００を模式的に示す断面図である。なお、図９では、便宜上、互いに直交する２つの軸として、Ｘ軸およびＹ軸を図示している。
【0089】
ディスプレイ９００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。
【0090】
ディスプレイ９００は、画像を表示する表示装置である。画像には、文字情報のみを表示するものが含まれる。ディスプレイ９００は、自発光型のディスプレイである。ディスプレイ９００は、図９および図１０に示すように、回路基板９１０と、レンズアレイ９２０と、ヒートシンク９３０と、を有している。
【0091】
回路基板９１０には、発光装置１００を駆動させるための駆動回路が搭載されている。駆動回路は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などを含む回路である。駆動回路は、例えば、入力された画像情報に基づいて、発光装置１００を駆動させる。図示はしないが、回路基板９１０上には、回路基板９１０を保護するための透光性の基板が配置されている。
【0092】
回路基板９１０は、表示領域９１２と、データ線駆動回路９１４と、走査線駆動回路９１６と、制御回路９１８と、を有している。
【0093】
表示領域９１２は、複数の画素Ｐで構成されている。画素Ｐは、図示の例では、Ｘ軸およびＹ軸に沿って配列されている。
【0094】
図示はしないが、回路基板９１０には、複数の走査線と複数のデータ線が設けられている。例えば、走査線はＸ軸に沿って延び、データ線はＹ軸に沿って延びている。走査線は、走査線駆動回路９１６に接続されている。データ線は、データ線駆動回路９１４に接続されている。走査線とデータ線の交点に対応して画素Ｐが設けられている。
【0095】
１つの画素Ｐは、例えば、１つの発光装置１００と、１つのレンズ９２２と、図示しない画素回路と、を有している。画素回路は、画素Ｐのスイッチとして機能するスイッチング用トランジスターを含み、スイッチング用トランジスターのゲートが走査線に接続され、ソースまたはドレインの一方がデータ線に接続されている。
【0096】
データ線駆動回路９１４および走査線駆動回路９１６は、画素Ｐを構成する発光装置１００の駆動を制御する回路である。制御回路９１８は、画像の表示を制御する。
【0097】
制御回路９１８には、上位回路から画像データが供給される。制御回路９１８は、当該画像データに基づく各種信号をデータ線駆動回路９１４および走査線駆動回路９１６に供給する。
【0098】
走査線駆動回路９１６が走査信号をアクティブにすることで走査線が選択されると、選択された画素Ｐのスイッチング用トランジスターがオンになる。このとき、データ線駆動回路９１４が、選択された画素Ｐにデータ線からデータ信号を供給することで、選択された画素Ｐの発光装置１００がデータ信号に応じて発光する。
【0099】
レンズアレイ９２０は、複数のレンズ９２２を有している。レンズ９２２は、例えば、１つの発光装置１００に対して、１つ設けられている。発光装置１００から出射された光は、１つのレンズ９２２に入射する。
【0100】
ヒートシンク９３０は、回路基板９１０に接触している。ヒートシンク９３０の材質は、例えば、銅、アルミニウムなどの金属である。ヒートシンク９３０は、発光装置１００で発生した熱を、放熱する。
【0101】
上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクターやディスプレイ以外にも用いることが可能である。プロジェクターやディスプレイ以外の用途には、例えば、屋内外の照明、レーザープリンター、スキャナー、車載用ライト、光を用いるセンシング機器、通信機器等の光源がある。また、上述した実施形態に係る発光装置は、ヘッドマウントディスプレイの表示装置として用いることができる。
【0102】
５． 実験例
５．１． ＴＥＭ観察
図２に示す発光装置１００の柱状部３０に対応する柱状部を作製した。柱状部は、第１半導体層と、ＯＣＬと、発光層と、ＥＢＬと、第２半導体層と、を有している。第１半導体層、ＯＣＬ、発光層、ＥＢＬ、および第２半導体層は、ＭＢＥ法でエピタキシャル成長させた。第１半導体層をｎ型のＧａＮ層とした。ＯＣＬの高屈折率層をｉ型のＩｎＧａＮ層とし、低屈折率層をｉ型のＧａＮ層とした。発光層のウェル層をｉ型のＩｎＧａＮ層とし、バリア層をｉ型のＧａＮ層とした。ウェル層は、３層形成した。バリア層の成長時に、Ｇａの供給量を調整し、３層の立方晶層を有するバリア層を形成した。作製した柱状部をＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）で観察した。
５．１． ＴＥＭ観察
図２に示す発光装置１００の柱状部３０に対応する柱状部を作製した。柱状部は、第１半導体層と、ＯＣＬと、発光層と、ＥＢＬと、第２半導体層と、を有している。第１半導体層、ＯＣＬ、発光層、ＥＢＬ、および第２半導体層は、ＭＢＥ法でエピタキシャル成長させた。第１半導体層をｎ型のＧａＮ層とした。ＯＣＬの高屈折率層をｉ型のＩｎＧａＮ層とし、低屈折率層をｉ型のＧａＮ層とした。発光層のウェル層をｉ型のＩｎＧａＮ層とし、バリア層をｉ型のＧａＮ層とした。ウェル層は、３層形成した。バリア層の成長時に、Ｇａの供給量を調整し、３層の立方晶層を有するバリア層を形成した。作製した柱状部をＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）で観察した。
【0103】
図１１は、ＴＥＭ像です。具体的には、図１１は、柱状部のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ（High-Angle Annular Dark Field Scanning TEM）像である。図１１に示すように、ウェル層の径は、ＯＣＬの高屈折率層の径より大きいことがわかった。３層のウェル層において、上方に形成されたウェル層ほど、径が大きいことがわかった。
【0104】
５．２． 立方晶層の層数とウェル層の径との関係についてのシミュレーション
柱状部の発光層のモデルを作製し、該モデルにおいて、立方晶層の層数と、ウェル層の径と、の関係についてのシミュレーションを行った。シミュレーションは、平面波展開法
を用いた。ウェル層をｉ型のＩｎＧａＮ層とし、ｉ型のバリア層をＧａＮ層とした。バリア層の立方晶層の層数を振った。
柱状部の発光層のモデルを作製し、該モデルにおいて、立方晶層の層数と、ウェル層の径と、の関係についてのシミュレーションを行った。シミュレーションは、平面波展開法
を用いた。ウェル層をｉ型のＩｎＧａＮ層とし、ｉ型のバリア層をＧａＮ層とした。バリア層の立方晶層の層数を振った。
【0105】
図１２は、立方晶層の層数と、ウェル層の径の変動幅と、の関係を示すグラフである。「ウェル層の径の変動幅」とは、立方晶層が設けられていない場合、すなわち立方晶層の層数がゼロである場合のウェル層の径からの変動幅である。図１３は、立方晶層の層数と、ウェル層の占有率と、の関係を示すグラフである。「ウェル層の占有率」とは、柱状部の径に対するウェル層の径の比である。
【0106】
【0107】
図１４は、柱状部のウェル層の径と、ウェル層の光閉じ込め係数と、の関係を示すグラフである。バリア層の立方晶層の層数を１層とした。柱状部の周期を２１０ｎｍとした。発光波長を４５０ｎｍとした。ウェル層で発生する光の発振モードをＴＥとした。光閉じ込め係数は、面内方向における光閉じ込め係数である。図１４に示すように、ウェル層の径が１１０ｎｍで５０％以上の光閉じ込めが可能であり、ウェル層の径が１５０ｎｍで８０％以上の光閉じ込めが可能であることがわかった。
【0108】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【0109】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【0110】
上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。
【0111】
発光装置の一態様は、
基板と、
少なくとも１つの柱状部と、
を有し、
前記柱状部は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
を有し、
前記第１半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられ、
前記発光層は、第１ウェル層と、バリア層と、を有し、
前記バリア層は、前記第１半導体層と前記第１ウェル層との間に設けられた第１層を有し、
前記第１層の結晶構造は、立方晶である。
基板と、
少なくとも１つの柱状部と、
を有し、
前記柱状部は、
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
を有し、
前記第１半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられ、
前記発光層は、第１ウェル層と、バリア層と、を有し、
前記バリア層は、前記第１半導体層と前記第１ウェル層との間に設けられた第１層を有し、
前記第１層の結晶構造は、立方晶である。
【0112】
この発光装置によれば、第１ウェル層の径を、より確実に大きくすることができる。
【0113】
発光装置の一態様において、
前記第１層の径は、前記第１ウェル層の径よりも大きくてもよい。
前記第１層の径は、前記第１ウェル層の径よりも大きくてもよい。
【0114】
この発光装置によれば、第１ウェル層の径を大きくすることができる。
【0115】
発光装置の一態様において、
前記バリア層は、前記第１層と前記第１ウェル層との間に設けられた第２層を有し、
前記第２層の結晶構造は、六方晶であってもよい。
前記バリア層は、前記第１層と前記第１ウェル層との間に設けられた第２層を有し、
前記第２層の結晶構造は、六方晶であってもよい。
【0116】
この発光装置によれば、第１ウェル層に発生する歪を小さくすることができる。
【0117】
発光装置の一態様において、
前記発光層は、第２ウェル層を有し、
前記第１ウェル層は、前記第１層と前記第２ウェル層との間に設けられ、
前記第１層の径は、前記第２ウェル層の径よりも大きくてもよい。
前記発光層は、第２ウェル層を有し、
前記第１ウェル層は、前記第１層と前記第２ウェル層との間に設けられ、
前記第１層の径は、前記第２ウェル層の径よりも大きくてもよい。
【0118】
この発光装置によれば、第２ウェル層の径を、より確実に大きくすることができる。
【0119】
発光装置の一態様において、
前記第２ウェル層の径は、前記第１ウェル層の径よりも大きくてもよい。
前記第２ウェル層の径は、前記第１ウェル層の径よりも大きくてもよい。
【0120】
この発光装置によれば、第２ウェル層と、柱状部の側面と、の間を流れる電流を減少させることができる。
【0121】
発光装置の一態様において、
複数の前記柱状部を有し、
複数の前記柱状部は、フォトニック結晶を構成してもよい。
複数の前記柱状部を有し、
複数の前記柱状部は、フォトニック結晶を構成してもよい。
【0122】
この発光装置によれば、発光層で発生した光を、レーザー光として積層方向に出射することができる。
【0123】
発光装置の一態様において、
前記第１ウェル層は、ＩｎＧａＮ層であり、
前記バリア層は、ＧａＮ層であってもよい。
前記第１ウェル層は、ＩｎＧａＮ層であり、
前記バリア層は、ＧａＮ層であってもよい。
【0124】
この発光装置によれば、第１ウェル層が柱状部の中央に選択的に成長され易いＩｎＧａＮ層であっても、第１ウェル層の径を大きくすることができる。
【0125】
プロジェクターの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。
前記発光装置の一態様を有する。
【0126】
ディスプレイの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。
前記発光装置の一態様を有する。
【符号の説明】
【0127】
１０…基板、２０…積層体、２２…第１バッファー層、２４…ＤＢＲ層、２６…第２バッファー層、２８…マスク層、３０…柱状部、３２…側面、４０…第１電極、４２…第２電極、１００…発光装置、１１０…第１半導体層、１２０…ＯＣＬ、１２２…高屈折率層、１２４…低屈折率層、１２６…ｃ面、１２８…ファセット面、１３０…発光層、１３２ａ…第１ウェル層、１３２ｂ…第２ウェル層、１３２ｃ…第３ウェル層、１３４…バリア層、１３５ａ…第１低屈折率層、１３５ｂ…第２低屈折率層、１３５ｃ…第３低屈折率層、
１３５ｄ…第４低屈折率層、１３６ａ…第１立方晶層、１３６ｂ…第２立方晶層、１３６ｃ…第３立方晶層、１３７…六方晶層、１３７ａ…第１スペーサー層、１３７ｂ…第２スペーサー層、１３７ｃ…第３スペーサー層、１３８…ｃ面、１３９…ファセット面、１４０…ＥＢＬ、１５０…第２半導体層、８００…プロジェクター、８０２Ｒ…第１光学素子、８０２Ｇ…第２光学素子、８０２Ｂ…第３光学素子、８０４Ｒ…第１光変調装置、８０４Ｇ…第２光変調装置、８０４Ｂ…第３光変調装置、８０６…クロスダイクロイックプリズム、８０８…投射装置、８１０…スクリーン、９００…ディスプレイ、９１０…回路基板、９１２…表示領域、９１４…データ線駆動回路、９１６…走査線駆動回路、９１８…制御回路、９２０…レンズアレイ、９２２…レンズ、９３０…ヒートシンク
１３５ｄ…第４低屈折率層、１３６ａ…第１立方晶層、１３６ｂ…第２立方晶層、１３６ｃ…第３立方晶層、１３７…六方晶層、１３７ａ…第１スペーサー層、１３７ｂ…第２スペーサー層、１３７ｃ…第３スペーサー層、１３８…ｃ面、１３９…ファセット面、１４０…ＥＢＬ、１５０…第２半導体層、８００…プロジェクター、８０２Ｒ…第１光学素子、８０２Ｇ…第２光学素子、８０２Ｂ…第３光学素子、８０４Ｒ…第１光変調装置、８０４Ｇ…第２光変調装置、８０４Ｂ…第３光変調装置、８０６…クロスダイクロイックプリズム、８０８…投射装置、８１０…スクリーン、９００…ディスプレイ、９１０…回路基板、９１２…表示領域、９１４…データ線駆動回路、９１６…走査線駆動回路、９１８…制御回路、９２０…レンズアレイ、９２２…レンズ、９３０…ヒートシンク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】