特開 2024-157410 半導体発光素子

(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】P2024157410

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】半導体発光素子

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/183 20060101AFI20241030BHJP

【ＦＩ】

H01S5/183

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071762

(22)【出願日】2023-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】000002185

【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 匠

(72)【発明者】

【氏名】牧野 智大

(72)【発明者】

【氏名】濱口 達史

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173AC03

5F173AC13

5F173AC26

5F173AC36

5F173AC46

5F173AC48

5F173AC52

5F173AR13

5F173AR46

(57)【要約】

【課題】半導体発光素子の発光部に応力が作用しても、当該発光部から所望のレーザ光を安定的に出射させるのに有利な技術を提供する。
【解決手段】半導体発光素子は、第１分布ブラッグ反射鏡及び第２分布ブラッグ反射鏡と、第１分布ブラッグ反射鏡と第２分布ブラッグ反射鏡との間に位置する半導体層及び活性層とを有し、レーザを発振する発光部と、発光部に応力を加える応力印加部と、を備え、第１分布ブラッグ反射鏡は、発光部から出射するレーザが通過するレーザ通過部を有し、第２分布ブラッグ反射鏡は、第１分布ブラッグ反射鏡から見て凹状を成す凹状反射部を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１分布ブラッグ反射鏡及び第２分布ブラッグ反射鏡と、前記第１分布ブラッグ反射鏡と前記第２分布ブラッグ反射鏡との間に位置する半導体層及び活性層とを有し、レーザ光を発振する発光部と、
前記発光部に応力を加える応力印加部と、を備え、
前記第２分布ブラッグ反射鏡は、前記第１分布ブラッグ反射鏡から見て凹状を成す凹状反射部を有する、
半導体発光素子。

【請求項2】

前記発光部は、５０μｍ以下の共振器長を有する
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項3】

前記発光部は、前記第１分布ブラッグ反射鏡、前記活性層、前記半導体層及び前記第２分布ブラッグ反射鏡が並べられる積層方向に関し、６０μｍ以下の厚みを有する
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項4】

前記応力印加部は、前記第１分布ブラッグ反射鏡に取り付けられる
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項5】

前記応力印加部は、前記第２分布ブラッグ反射鏡に取り付けられる
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項6】

前記応力印加部は、圧電体を含み、前記圧電体に印加される電圧に応じた応力を前記発光部に加える
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項7】

前記応力印加部は、前記発光部の通電のための電気回路から独立した電気回路によって通電される
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項8】

前記発光部及び前記応力印加部は、共通の電気回路によって通電される
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項9】

前記発光部は、
共通の電気回路が接続される第１共通電極及び第２共通電極と、
前記第１共通電極及び前記第２共通電極に電気的に接続される接続体と、
を有し、
前記接続体は、前記応力印加部を含む
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項10】

前記第１分布ブラッグ反射鏡は、前記発光部から出射する前記レーザ光の透過を許容するレーザ光透過部を有し、
前記発光部からの前記レーザ光の出射方向に沿って見て、前記レーザ光透過部は、前記第１共通電極と前記第２共通電極との間に位置する
請求項９に記載の半導体発光素子。

【請求項11】

前記応力印加部は、ＭＥＭＳ構造体を有する
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項12】

前記ＭＥＭＳ構造体は、
第１ＭＥＭＳ電極及び第２ＭＥＭＳ電極と、
前記発光部に取り付けられ、前記第１ＭＥＭＳ電極及び前記第２ＭＥＭＳ電極を介して印加される電圧に応じて変形する応力印加層と、を有し、
前記発光部には、前記応力印加層の変形に応じた応力が加えられる
請求項１１に記載の半導体発光素子。

【請求項13】

前記第１ＭＥＭＳ電極及び前記第２ＭＥＭＳ電極は、エアギャップを介して対向し、
前記応力印加層は、前記第１ＭＥＭＳ電極に取り付けられる
請求項１２に記載の半導体発光素子。

【請求項14】

前記応力印加部は、前記半導体層よりも大きな熱膨張率を有する熱変形部を有する
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項15】

前記熱変形部の熱膨張率は、前記第１分布ブラッグ反射鏡、前記半導体層及び前記第２分布ブラッグ反射鏡が並べられる積層方向に関する前記熱変形部の中心を基準に、前記積層方向に非対称である
請求項１４に記載の半導体発光素子。

【請求項16】

前記応力印加部は、照射される光に応じて変形する光変形部を有する
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項17】

前記光変形部は、アゾベンゼンを含有する樹脂を含む
請求項１６に記載の半導体発光素子。

【請求項18】

前記樹脂は、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂である
請求項１７に記載の半導体発光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体発光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ光を発振する半導体発光素子として、分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）を利用した半導体発光素子が知られている。

【0003】

例えば特許文献１が開示するＤＢＲタイプの面発光型レーザ装置では、レーザ光の発振波長を変化させるために、加振部材によって、活性層及び当該活性層を挟む部材に高周波振動が印加される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－９５５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１が開示する面発光型レーザ装置のように半導体発光素子の活性層に応力が作用する場合、半導体発光素子に歪みが生じる。

【0006】

特に、ファブリペロー型半導体発光素子のように反射鏡を利用してレーザ光発振を行う半導体発光素子に対し、応力が作用すると、反射鏡に歪みが生じることがある。この場合、反射鏡でのレーザ光反射が適切に行われず、レーザ光の出力の大きさや出射角が意図せずに変動し、半導体発光素子から所望のレーザ光を安定的に出射させることができないことがある。

【0007】

本開示は、半導体発光素子の発光部に応力が作用しても、当該発光部から所望のレーザ光を安定的に出射させるのに有利な技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様は、第１分布ブラッグ反射鏡及び第２分布ブラッグ反射鏡と、第１分布ブラッグ反射鏡と第２分布ブラッグ反射鏡との間に位置する半導体層及び活性層とを有し、レーザ光を発振する発光部と、発光部に応力を加える応力印加部と、を備え、第２分布ブラッグ反射鏡は、第１分布ブラッグ反射鏡から見て凹状を成す凹状反射部を有する、半導体発光素子に関する。

【0009】

発光部は、５０μｍ以下の共振器長を有してもよい。

【0010】

発光部は、第１分布ブラッグ反射鏡、活性層、半導体層及び第２分布ブラッグ反射鏡が並べられる積層方向に関し、６０μｍ以下の厚みを有してもよい。

【0011】

応力印加部は、第１分布ブラッグ反射鏡に取り付けられてもよい。

【0012】

応力印加部は、第２分布ブラッグ反射鏡に取り付けられてもよい。

【0013】

応力印加部は、圧電体を含み、圧電体に印加される電圧に応じた応力を発光部に加えてもよい。

【0014】

応力印加部は、発光部の通電のための電気回路から独立した電気回路によって通電されてもよい。

【0015】

発光部及び応力印加部は、共通の電気回路によって通電されてもよい。

【0016】

発光部は、共通の電気回路が接続される第１共通電極及び第２共通電極と、第１共通電極及び第２共通電極に電気的に接続される接続体と、を有してもよく、接続体は、応力印加部を含んでもよい。

【0017】

前記第１分布ブラッグ反射鏡は、前記発光部から出射する前記レーザ光の透過を許容するレーザ光透過部を有し、
発光部からのレーザ光の出射方向に沿って見て、レーザ光透過部は、第１共通電極と第２共通電極との間に位置してもよい。

【0018】

応力印加部は、ＭＥＭＳ構造体を有してもよい。

【0019】

ＭＥＭＳ構造体は、第１ＭＥＭＳ電極及び第２ＭＥＭＳ電極と、発光部に取り付けられ、第１ＭＥＭＳ電極及び第２ＭＥＭＳ電極を介して印加される電圧に応じて変形する応力印加層と、を有し、発光部には、応力印加層の変形に応じた応力が加えられてもよい。

【0020】

第１ＭＥＭＳ電極及び第２ＭＥＭＳ電極は、エアギャップを介して対向してもよく、応力印加層は、第１ＭＥＭＳ電極に取り付けられてもよい。

【0021】

応力印加部は、半導体層よりも大きな熱膨張率を有する熱変形部を有してもよい。

【0022】

熱変形部の熱膨張率は、第１分布ブラッグ反射鏡、半導体層及び第２分布ブラッグ反射鏡が並べられる積層方向に関する熱変形部の中心を基準に、積層方向に非対称であってもよい。

【0023】

応力印加部は、照射される光に応じて変形する光変形部を有してもよい。

【0024】

光変形部は、アゾベンゼンを含有する樹脂を含んでもよい。

【0025】

樹脂は、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1A】図１Ａは、半導体発光素子の一例の概略構成を示す断面図である。

【図1B】図１Ｂは、図１Ａに示す半導体発光素子において、応力印加部から発光部に外向きの力（すなわち膨張力）が加えられる場合を示す断面図である。

【図1C】図１Ｃは、図１Ａに示す半導体発光素子において、応力印加部から発光部に内向きの力（すなわち収縮力）が加えられる場合を示す断面図である。

【図2A】図２Ａは、ＶＣＳＥＬタイプの発光部の一例を示す断面図であり、特に第２ＤＢＲが凹面型ＤＢＲとして構成される場合を示す。

【図2B】図２Ｂは、ＶＣＳＥＬタイプの発光部の一例を示す断面図であり、特に第２ＤＢＲが凹面型ＤＢＲとして構成される場合を示す。

【図3A】図３Ａは、ＶＣＳＥＬタイプの発光部の一例を示す断面図であり、特に第２ＤＢＲが平面型ＤＢＲとして構成される場合を示す。

【図3B】図３Ｂは、ＶＣＳＥＬタイプの発光部の一例を示す断面図であり、特に第２ＤＢＲが平面型ＤＢＲとして構成される場合を示す。

【図4A】図４Ａは、第１実施形態の半導体発光素子の一例の概略構成を示す断面図である。

【図4B】図４Ｂは、図４Ａに示す例の半導体発光素子の一形態を示す断面図である。

【図4C】図４Ｃは、図４Ａに示す例の半導体発光素子の他の形態を示す断面図である。

【図5】図５は、図４Ｂに示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された一例を示す断面図である。

【図6】図６は、図４Ｂに示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された他の例を示す断面図である。

【図7A】図７Ａは、図４Ｃに示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された一例を示し、半導体発光素子の上面図である。

【図7B】図７Ｂは、図４Ｃに示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された一例を示し、半導体発光素子の断面図である。

【図8】図８は、第２実施形態の半導体発光素子の一例の概略構成を示す断面図である。

【図9A】図９Ａは、図８に示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された一例を示す断面図である。

【図9B】図９Ｂは、図８に示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された一例を示す断面図である。

【図10A】図１０Ａは、図８に示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された他の例を示す断面図である。

【図10B】図１０Ｂは、図８に示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された他の例を示す断面図である。

【図11】図１１は、第３実施形態の半導体発光素子の一例の概略構成を示す断面図である。

【図12A】図１２Ａは、図１１に示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された一例を示す断面図である。

【図12B】図１２Ｂは、図１１に示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された他の例を示す断面図である。

【図13A】図１３Ａは、第３実施形態の半導体発光素子の他の例の概略構成を示す断面図である。

【図13B】図１３Ｂは、第３実施形態の半導体発光素子の他の例の概略構成を示す断面図である。

【図14】図１４は、応力印加部の積層方向の厚み位置と、熱膨張率との間の関係例を示す図である。

【図15】図１５は、図１３Ａに示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された一例を示す断面図である。

【図16】図１６は、図１３Ａに示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された他の例を示す断面図である。

【図17】図１７は、図１３Ａに示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された他の例を示す断面図である。

【図18】図１８は、図１３Ａに示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された他の例を示す断面図である。

【図19】図１９は、第４実施形態の半導体発光素子の一例の概略構成を示す断面図である。

【図20】図２０は、アゾベンゼンの光異方化反応を説明する図面である。

【図21】図２１は、光変形部を構成しうる樹脂の一例を示す化学式であり、特にアゾベンゼン骨格を有する樹脂の一例を示す。

【図22】図２２は、図１９に示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された一例を示す断面図である。

【図23】図２３は、図１９に示す半導体発光素子がＶＣＳＥＬタイプの発光部に応用された他の例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面を参照して本開示の実施形態を例示的に示す。

【0028】

図１Ａは、半導体発光素子１０の一例の概略構成を示す断面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す半導体発光素子１０において、応力印加部１２から発光部１１に外向きの力（すなわち膨張力）が加えられる場合を示す断面図である。図１Ｃは、図１Ａに示す半導体発光素子１０において、応力印加部１２から発光部１１に内向きの力（すなわち収縮力）が加えられる場合を示す断面図である。

【0029】

図１Ａに示す半導体発光素子１０は、レーザ光を発振する発光部１１と、発光部１１に応力を加える応力印加部１２とを備える。

【0030】

発光部１１は、第１ＤＢＲ２１及び第２ＤＢＲ２２と、第１ＤＢＲ２１と第２ＤＢＲ２２との間に位置する半導体層２３及び活性層２４と、を有する。活性層２４は半導体層２３によって挟まれており、活性層２４及び半導体層２３は積層構造体２５を構成する。

【0031】

応力印加部１２は、エネルギーが供給されることによって、発光部１１の積層構造体２５（すなわち半導体層２３及び活性層２４）よりも大きな寸法変化を示し、その結果、活性層２４に応力が加えられる。

【0032】

応力印加部１２に供給されるエネルギーの形態は限定されない。例えば、後述されるような電気エネルギー、熱エネルギー或いは光エネルギーが応力印加部１２に与えられることによって、応力印加部１２は発光部１１（特に活性層２４）に応力をもたらしてもよい。

【0033】

発光部１１において発振されるレーザ光の偏光状態は、活性層２４にかかる応力に応じて変わる。そのため応力印加部１２によって発光部１１に加えられる応力をコントロールすることで、発光部１１で発振されるレーザ光の偏光状態を、動的にコントロールできる。例えば図１Ｂに示すように、応力印加部１２に供給されるエネルギーをコントロールして応力印加部１２を意図的に膨張変形させることで、応力印加部１２に取り付けられる発光部１１の活性層２４に、膨張方向に働く応力を加えることができる。一方、図１Ｃに示すように、応力印加部１２に供給されるエネルギーをコントロールして応力印加部１２を意図的に収縮変形させることで、応力印加部１２に取り付けられる発光部１１の活性層２４に、収縮方向に働く応力を加えることができる。

【0034】

このように応力印加部１２に供給されるエネルギーを能動的にコントロールすることで、発光部１１から出射されるレーザ光の出力や出射角を大幅に変動させることなく、当該レーザ光の偏光状態を所望の状態に動的に変えられる。なお本開示の技術は、応力印加部１２に供給されるエネルギーが能動的にコントロールされる場合だけではなく、応力印加部１２に供給されるエネルギーが能動的にはコントロールされない場合にも適用可能である。

【0035】

図１Ａ～図１Ｃに示す例では、発光部１１とは別体の応力印加部１２が発光部１１に取り付けられているが、発光部１１の内部に応力印加部１２が設けられてもよい。すなわち発光部１１を構成する要素の一部が、応力印加部１２として設けられてもよい。この場合にも、応力印加部１２として設けられる発光部１１の一部要素にエネルギーが加えられることで、発光部１１の活性層２４に応力を加えることができる。

【0036】

次に、半導体発光素子１０の発光部１１が、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）として構成される例について説明する。

【0037】

図２Ａ及び図２Ｂは、ＶＣＳＥＬタイプの発光部１１の一例を示す断面図であり、特に第２ＤＢＲ２２が凹面型ＤＢＲとして構成される場合を示す。図３Ａ及び図３Ｂは、ＶＣＳＥＬタイプの発光部１１の一例を示す断面図であり、特に第２ＤＢＲ２２が平面型ＤＢＲとして構成される場合を示す。図２Ａ及び図３Ａは積層構造体２５に応力が加えられていない状態を示し、図２Ｂ及び図３Ｂは積層構造体２５に応力が加えられている状態を示す。

【0038】

図２Ａ～図３Ｂに示す発光部１１は、第２ＤＢＲ２２（特に光反射面の形状）以外の構成は、互いに同じである。すなわち発光部１１は、上述の第１ＤＢＲ２１、第２ＤＢＲ２２及び積層構造体２５（すなわち半導体層２３及び活性層２４）に加え、ｐ型半導体層電極３１、ｎ型半導体層電極３２、絶縁層３３、透明導電膜３４及び高電気抵抗領域３５を有する。

【0039】

ｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２は、発光部１１の駆動源である電気回路が接続され、レーザ光発振のための電流を積層構造体２５（特に活性層２４）に注入するための電極として設けられる。ｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２は、任意の導電材料によって構成可能であり、典型的には金属によって構成される。

【0040】

ｐ型半導体層電極３１は、半導体層２３及び活性層２４の一部範囲のみを覆うように設けられ、発光部１１のうちのｐ型半導体層に電気的に接続される。ｐ型半導体層電極３１の一部分は、第１ＤＢＲ２１が有する貫通孔を介して外部に露出し、当該露出部分に電気回路が接続される。ｐ型半導体層電極３１の他の部分は、第１ＤＢＲ２１により覆われ、外部に露出しない。

【0041】

ｐ型半導体層電極３１は、第１ＤＢＲ２１（特に後述のレーザ光透過部２１ａ）が存在する貫通孔を有する。レーザ光Ｌは、ｐ型半導体層電極３１の当該貫通孔（厳密には、当該貫通孔内の第１ＤＢＲ２１（レーザ光透過部２１ａ））を通って、発光部１１から出射する。

【0042】

ｎ型半導体層電極３２は、半導体層２３及び活性層２４の一部範囲のみを覆うように設けられ、発光部１１のうちのｎ型半導体層に接続される。ｎ型半導体層電極３２は、第１ＤＢＲ２１が有する貫通孔を介して外部に露出し、当該露出部分に電気回路が接続される。ｎ型半導体層電極３２は、半導体層２３（特に活性層２４と第２ＤＢＲ２２との間に位置する半導体層２３）に接触し、且つ、絶縁層３３によって周囲が包囲される。

【0043】

絶縁層３３は、電気を通しにくい不導体（例えばＳｉＯ２）により構成される。絶縁層３３は、ｎ型半導体層電極３２が配置される貫通孔と、透明導電膜３４が配置される貫通孔とを有する。積層方向Ｄｔに関し、絶縁層３３の一方側（図２Ａ～図３Ｂの上側）に第１ＤＢＲ２１及びｐ型半導体層電極３１が設けられ、絶縁層３３の他方側（図２Ａ～図３Ｂの下側）に高電気抵抗領域３５、積層構造体２５及び第２ＤＢＲ２２が設けられる。

【0044】

ここで言う積層方向Ｄｔは、第１ＤＢＲ２１、半導体層２３、活性層２４及び第２ＤＢＲ２２が並べられる方向（図２Ａ～図３Ｂの上下方向）を意味する。本例において、積層方向Ｄｔは、第１ＤＢＲ２１と第２ＤＢＲ２２との間におけるレーザ光の反射方向に一致し、発光部１１からのレーザ光Ｌの出射方向にも一致する。

【0045】

透明導電膜３４は、可視光（特に発光部１１から出射するレーザ光Ｌ）を透過可能であり且つ導電性を有する任意の材料（例えばＩＴＯ：Indium Tin Oxide）により構成される。透明導電膜３４は、ｐ型半導体層電極３１及び半導体層２３（特に第１ＤＢＲ２１と活性層２４との間に位置する半導体層２３）に接触するように設けられ、ｐ型半導体層電極３１と半導体層２３との間の電流の流れを確保する。

【0046】

高電気抵抗領域３５は、隣接する半導体層２３及び活性層２４よりも大きな電気抵抗を有する領域であり、半導体層２３及び活性層２４に比べて電気が流れにくい領域である。高電気抵抗領域３５は、任意の構成を有することができ、例えば半導体層２３にイオン（例えばボロン（Ｂ））が打ち込まれたイオンインプランテーション領域によって構成可能である。

【0047】

高電気抵抗領域３５は、半導体層２３を部分的に覆うように設けられる。すなわち高電気抵抗領域３５は、半導体層２３及び活性層２４の一部分（特に透明導電膜３４の少なくとも一部と積層方向Ｄｔに対面する部分）を覆わないように設けられる。これにより、透明導電膜３４に対する半導体層２３の接触状態が確保され、透明導電膜３４と半導体層２３（ひいては活性層２４）との間における電流の流れが確保される。

【0048】

第１ＤＢＲ２１、第２ＤＢＲ２２、半導体層２３及び活性層２４も任意の材料で構成可能である。一例として、第１ＤＢＲ２１及び第２ＤＢＲ２２は、Ｔｉ２Ｏ５／ＳｉＯ２多層膜によって構成可能であり、半導体層２３はＧａＮ（窒化ガリウム）などの半導体材料によって構成可能である。

【0049】

上述の構成を有する発光部１１は、第１ＤＢＲ２１と半導体層２３との間において、ｐ型半導体層電極３１、絶縁層３３、高電気抵抗領域３５、活性層２４及び高電気抵抗領域３５が積層方向Ｄｔに順次積層される箇所を有する。また発光部１１は、第１ＤＢＲ２１と半導体層２３との間において、絶縁層３３、高電気抵抗領域３５、活性層２４及び高電気抵抗領域３５が積層方向Ｄｔに順次積層される箇所を有する。

【0050】

第１ＤＢＲ２１は、発光部１１から出射するレーザ光Ｌ（すなわち所望の特定の波長を有するレーザ光Ｌ）の透過を許容するレーザ光透過部２１ａを有する。

【0051】

図２Ａ及び図２Ｂに示す発光部１１では、第２ＤＢＲ２２が、第１ＤＢＲ２１から見て凹状を成す凹状反射部２２ａを有する。凹状反射部２２ａ（特に半導体層２３に接して境界面を成す反射表面）の少なくとも一部の法線方向は、第１ＤＢＲ２１のレーザ光透過部２１ａに向けられる。

【0052】

レーザ光透過部２１ａ、ｐ型半導体層電極３１の貫通孔、透明導電膜３４、半導体層２３及び活性層２４のうち高電気抵抗領域３５によって覆われない部分、及び凹状反射部２２ａは、積層方向Ｄｔに延びる同一直線上に配置され、レーザ光Ｌの導波路を構成する。

【0053】

第２ＤＢＲ２２を図２Ａ及び図２Ｂに示すような凹面型ＤＢＲとして構成することは、発光部１１（例えば積層構造体２５）に歪みが生じうる状況下において、適切な光の反射特性を確保するのに有利である。

【0054】

すなわち図２Ｂに示すように、積層構造体２５（半導体層２３及び活性層２４）に応力がかかって歪む場合、第２ＤＢＲ２２も同様に歪むが、凹状反射部２２ａは、引き続き、第１ＤＢＲ２１のレーザ光透過部２１ａに向けられた状態を維持しやすい。そのため凹状反射部２２ａは、積層構造体２５が歪んでも、レーザ光を、第１ＤＢＲ２１と第２ＤＢＲ２２との間で導波路に沿って安定的に往復伝播させるように働き、活性層２４のうちの高電気抵抗領域３５によって覆われない部分に効果的に集光させる。

【0055】

このように積層構造体２５及び第２ＤＢＲ２２に歪みが生じた状態であっても、レーザ光は第１ＤＢＲ２１及び第２ＤＢＲ２２によって適切に繰り返し反射され、所望の波長のレーザ光Ｌが発光部１１から出射する。

【0056】

一方、図３Ａ及び図３Ｂに示す例では、第２ＤＢＲ２２が第１ＤＢＲ２１から見て平坦形状を成し、第２ＤＢＲ２２の反射面（平坦状反射部２２ｂ）は平坦状に延びる。そのため図３Ｂに示すように、積層構造体２５及び第２ＤＢＲ２２に生じる歪みに応じて、第２ＤＢＲ２２の反射面の向きが変わる。その場合、レーザ光は、第２ＤＢＲ２２の反射面における反射によって、第１ＤＢＲ２１のレーザ光透過部２１ａから外れた部分に向けられやすい。

【0057】

このように平面型ＤＢＲとして構成される第２ＤＢＲ２２（図３Ａ及び図３Ｂ参照）を半導体発光素子１０が具備する場合、積層構造体２５及び第２ＤＢＲ２２が応力によって歪むと、発光部１１からのレーザ光Ｌの出力及び出射角が意図せずに変動しやすい。したがって第２ＤＢＲ２２を平面型ＤＢＲとして構成することは、発光部１１（例えば積層構造体２５）に歪みが生じうる状況下において、適切な光の反射特性を確保するのに不利である。

【0058】

なお発光部１１からのレーザ光Ｌの出射特性は、発光部１１の厚み（すなわち積層方向Ｄｔのサイズ）が小さいほど、積層構造体２５にかかる応力によってより大きな影響を受ける傾向がある。

【0059】

例えば、発光部１１が、積層方向Ｄｔに関し、６０μｍ以下の積層方向厚みＴ１（すなわちチップ厚み、素子厚み）を有する場合に、より効果的に、凹状反射部２２ａによってもたらされるレーザ光Ｌの安定的な出射特性の利益を享受しやすい。また発光部１１が５０μｍ以下の共振器長Ｔ２を有する場合に、凹状反射部２２ａによってもたらされるレーザ光Ｌの安定的な出射特性の利益を享受しやすい。

【0060】

ここで言う積層方向厚みＴ１は、積層方向Ｄｔに関する発光部１１の最も大きなサイズを有する部分の長さである。図２Ａ～図３Ｂに示す発光部１１では、第１ＤＢＲ２１の最外面（上面）と第２ＤＢＲ２２の最外面（図２Ａ及び図２Ｂに示す例では凹状反射部２２ａの最外面（下面））との間の積層方向Ｄｔの距離が、積層方向厚みＴ１となる。

【0061】

一方、共振器長Ｔ２は、発光部１１における光の反射部間距離である。図２Ａ～図３Ｂに示す発光部１１では、第１ＤＢＲ２１のうちの積層構造体２５側の面（下面）と第２ＤＢＲ２２（図２Ａ及び図２Ｂに示す例では凹状反射部２２ａ）のうちの積層構造体２５側の面（上面）との間の積層方向Ｄｔの距離が、共振器長Ｔ２となる。

【0062】

なお、応力印加部１２によって発光部１１に加えられる応力に起因する半導体発光素子１０の寸法変化は、任意の方法で測定可能である。例えば物理的研磨処理や化学的エッチング処理によって半導体発光素子１０の一部が除去された状態で、半導体発光素子１０の寸法変化が測定されてもよい。また応力印加部１２に対してエネルギーが供給されている状態及び供給されていない状態の両方に関し、撮像を行って半導体発光素子１０の画像を取得し、これらの画像を解析することで半導体発光素子１０の寸法変化が導出されてもよい。

【0063】

次に、半導体発光素子１０のより具体的な実施形態について説明する。

【0064】

［第１実施形態］
図４Ａは、第１実施形態の半導体発光素子１０の一例の概略構成を示す断面図である。

【0065】

図４Ａに示す半導体発光素子１０は、上述の図１Ａに示す半導体発光素子１０と同様の構成を有するが、応力印加部１２が圧電効果を示す圧電体４１を含む。圧電体４１は、印加される電圧に応じた応力を発光部１１に加える。

【0066】

圧電体４１は、印加電圧に応じた寸法変化を示す任意の圧電材料により構成可能である。例えばＳｉＯ２及びＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの無機材料やＰＬＡ（ポリ乳酸）及びＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などの有機材料を、圧電体４１は含んでいてもよい。これらの圧電材料は、比較的安価であり、所望の厚みを有する圧電体４１（応力印加部１２）の構成材料として好適に用いられうる。

【0067】

圧電体４１に供給される電気エネルギーは、発光部１１に電気エネルギーを供給する電気回路とは別の電気回路から圧電体４１に供給されてもよいし、同じ電気回路から圧電体４１に供給されてもよい。

【0068】

図４Ｂは、図４Ａに示す例の半導体発光素子１０の一形態を示す断面図である。

【0069】

図４Ｂに示す半導体発光素子１０は、互いに別個の電気回路として設けられる発光用電気回路４５及び応力印加用電気回路４６を備える。発光用電気回路４５は、レーザ光の発振のために発光部１１に電気エネルギーを供給するための電気回路である。応力印加用電気回路４６は、応力印加部１２の圧電体４１に電気エネルギーを供給するための電気回路である。

【0070】

発光部１１は、発光用電気回路４５の電極４５ｂ、４５ｃに電気的に接続され、電源４５ａからの電流が供給される。応力印加部１２の圧電体４１は、応力印加用電気回路４６の電極４６ｂ、４６ｃに電気的に接続され、電源４６ａからの電流が供給される。

【0071】

このように応力印加部１２は、発光部１１（特に活性層２４）の通電のための発光用電気回路４５から独立した応力印加用電気回路４６によって、通電されてもよい。

【0072】

図４Ｃは、図４Ａに示す例の半導体発光素子１０の他の形態を示す断面図である。

【0073】

図４Ｃに示す半導体発光素子１０は、発光部１１及び応力印加部１２によって共用される電気回路として設けられる共通電気回路４７を備える。すなわち共通電気回路４７は、レーザ光の発振のために発光部１１に電気エネルギーを供給するための電気回路であるとともに、応力印加部１２の圧電体４１に電気エネルギーを供給するための電気回路でもある。

【0074】

図４Ｃに示す共通電気回路４７は、発光部１１及び応力印加部１２の両方に電気的にて接続される電極４７ｂ、４７ｃを有し、電源４７ａからの電流が当該電極４７ｂ、４７ｃを介して発光部１１及び応力印加部１２の両方に供給される。

【0075】

このように発光部１１及び応力印加部１２は、共通電気回路４７によって通電されてもよい。

【0076】

図５は、図４Ｂに示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された一例を示す断面図である。

【0077】

図５に示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２は、発光部１１の第２ＤＢＲ２２に取り付けられる。すなわち、第１ＤＢＲ２１によって構成されるレーザ光の出射面とは反対側の面（すなわち第２ＤＢＲ２２によって構成される面）に、応力印加部１２の圧電体４１が設置される。

【0078】

発光用電気回路４５は、発光部１１のｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２に接続され、発光用電気回路４５の電源４５ａからの電流がｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２を介して半導体層２３及び活性層２４に供給される。

【0079】

応力印加用電気回路４６の電源４６ａは、電極４６ｂ、４６ｃを介して圧電体４１（応力印加部１２）に電気的に接続され、電源４６ａからの電流が電極４６ｂ、４６ｃを介して圧電体４１に供給される。

【0080】

このように図５に示す半導体発光素子１０では、ＶＣＳＥＬタイプの発光部１１の活性層２４に電流を注入するための発光用電気回路４５から独立した応力印加用電気回路４６が、圧電体４１（応力印加部１２）のために設けられる。なお図５に示す発光用電気回路４５はオンオフ切り替え可能なスイッチ４５ｄを有し、応力印加用電気回路４６はオンオフ切り替え可能なスイッチ４６ｄを有する。

【0081】

図６は、図４Ｂに示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された他の例を示す断面図である。

【0082】

図６に示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２（圧電体４１）は、発光部１１の第１ＤＢＲ２１に取り付けられる。すなわち、レーザ光の出射面（すなわち第１ＤＢＲ２１によって構成される面）に、応力印加部１２の圧電体４１が設置される。

【0083】

圧電体４１は、レーザ光通過部４１ａを構成する貫通孔を有する。圧電体４１のレーザ光通過部４１ａは、第１ＤＢＲ２１のレーザ光透過部２１ａと積層方向Ｄｔに向かい合って位置する。すなわちレーザ光通過部４１ａ、レーザ光透過部２１ａ、ｐ型半導体層電極３１の貫通孔、透明導電膜３４、半導体層２３及び活性層２４のうち高電気抵抗領域３５によって覆われない部分、及び凹状反射部２２ａは、積層方向Ｄｔに延びる同一直線上に配置され、レーザ光Ｌの導波路を構成する。

【0084】

このように圧電体４１がレーザ光通過部４１ａを有するため、レーザ光の出射面に応力印加部１２（圧電体４１）が設けられていても、発光部１１からレーザ光を適切に出射させることができる。なお図６に示す例では貫通孔によってレーザ光通過部４１ａが構成されるが、レーザ光が透過可能な有体物によってレーザ光通過部４１ａの一部又は全部が構成されてもよい。

【0085】

図７Ａ及び図７Ｂは、図４Ｃに示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された一例を示し、図７Ａは半導体発光素子１０の上面図であり、図７Ｂは半導体発光素子１０の断面図である。

【0086】

本例の半導体発光素子１０では、発光部１１の絶縁層３３が、圧電体４１を含み、応力印加部１２として働く。

【0087】

すなわち発光部１１のｐ型半導体層電極３１（第１共通電極）及びｎ型半導体層電極３２（第２共通電極）には、共通電気回路４７（図７Ａ及び図７Ｂでは図示省略；図４Ｃ参照）が接続される。そして「ｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２に電気的に接続される接続体」である絶縁層３３が、応力印加部１２の圧電体４１を含む。

【0088】

ｐ型半導体層電極３１は、透明導電膜３４と、絶縁層３３に含まれる圧電体４１とに接続される。したがってｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２は、透明導電膜３４、半導体層２３及び活性層２４を介して互いに電気的に導通されるとともに、絶縁層３３に含まれる圧電体４１を介して互いに電気的に導通される。

【0089】

このように共通電気回路４７は、圧電体４１（応力印加部１２）及び活性層２４（発光部１１）によって共用される。

【0090】

なお本例のｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２は、図７Ａに示すように、発光部１１の四角形（正方形）の平面形状の対角線ＤＬ上に、透明導電膜３４及びレーザ光透過部２１ａを挟むように位置する。このように発光部１１からのレーザ光の出射方向に沿って見て、発光部１１におけるレーザ光の導波路が、ｐ型半導体層電極３１（第１共通電極）とｎ型半導体層電極３２（第２共通電極）との間に位置することで、活性層２４に効率的に応力を加えることができる。

【0091】

［第２実施形態］
本実施形態において、上述の第１実施形態と同一又は対応の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0092】

図８は、第２実施形態の半導体発光素子１０の一例の概略構成を示す断面図である。

【0093】

図８に示す半導体発光素子１０は、上述の図１Ａに示す半導体発光素子１０と同様の構成を有するが、応力印加部１２がＭＥＭＳ構造体５１を有する。

【0094】

ＭＥＭＳ構造体５１は、任意の構造を有するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）である。ＭＥＭＳ構造体５１の駆動のために駆動源からＭＥＭＳ構造体５１に供給されるエネルギーの形態も限定されず、例えば静電力を用いる静電ＭＥＭＳによってＭＥＭＳ構造体５１が構成されてもよい。

【0095】

図９Ａ及び図９Ｂは、図８に示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された一例を示す断面図である。図９Ａは、ＭＥＭＳ構造体５１に電力を供給するＭＥＭＳ用電気回路５２がオフの状態の一例を示し、図９Ｂは、ＭＥＭＳ構造体５１に電力を供給するＭＥＭＳ用電気回路５２がオンの状態の一例を示す。

【0096】

図９Ａ及び図９Ｂに示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２は発光部１１に取り付けられる。すなわち、第１ＤＢＲ２１によって構成されるレーザ光の出射面とは反対側の面（すなわち第２ＤＢＲ２２によって構成される面）に、応力印加部１２のＭＥＭＳ構造体５１が設置される。

【0097】

本例においても発光用電気回路４５（図９Ａ及び図９Ｂでは図示省略；図４Ｂ参照）が、発光部１１のｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２に接続される。また発光用電気回路４５とは別個の電気回路として設けられるＭＥＭＳ用電気回路５２が、ＭＥＭＳ構造体５１（特に第１ＭＥＭＳ電極５３及び第２ＭＥＭＳ電極５４）に対して電気的に接続される。

【0098】

ＭＥＭＳ構造体５１は、第１ＭＥＭＳ電極５３と、第２ＭＥＭＳ電極５４と、応力印加層として働く実装基板５７とを有する。

【0099】

第１ＭＥＭＳ電極５３及び第２ＭＥＭＳ電極５４は、電気的絶縁性を有するスペーサー５６を介して互いに取り付けられ、エアギャップ５５を介して互いに対向する。

【0100】

第１ＭＥＭＳ電極５３は、実装基板５７に取り付けられ、第１ＭＥＭＳ電極５３及び第２ＭＥＭＳ電極５４に印加される電圧に応じて変形する。実装基板５７は、第１ＭＥＭＳ電極５３に取り付けられるとともに、接続層５０を介して発光部１１（特に第２ＤＢＲ２２）に取り付けられ、第１ＭＥＭＳ電極５３とともに変形する。その結果、発光部１１には第１ＭＥＭＳ電極５３及び実装基板５７の変形に応じた応力が加えられる。

【0101】

第２ＭＥＭＳ電極５４は、実装基板５７よりも大きな曲げ剛性を有する支持基板５８に取り付けられ、支持基板５８により支持されつつ平板形状を維持する。

【0102】

本例ではＭＥＭＳ用電気回路５２がオン状態にされると、図９Ｂに示すように第１ＭＥＭＳ電極５３がプラスに帯電し且つ第２ＭＥＭＳ電極５４がマイナスに帯電する。その結果、第１ＭＥＭＳ電極５３及び第２ＭＥＭＳ電極５４には静電力（特に引力）が作用し、第１ＭＥＭＳ電極５３が第２ＭＥＭＳ電極５４側に凸状に湾曲し、発光部１１（特に活性層２４）には応力が加えられる。

【0103】

このように本例の半導体発光素子１０では、発光部１１の活性層２４に電流を注入するための発光用電気回路４５（図９Ａ及び図９Ｂでは省略）から独立したＭＥＭＳ用電気回路５２が、ＭＥＭＳ構造体５１（応力印加部１２）の駆動のために設けられる。

【0104】

図１０Ａ及び図１０Ｂは、図８に示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された他の例を示す断面図である。

【0105】

図１０Ａ及び図１０Ｂに示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２は発光部１１（特に第１ＤＢＲ２１）に取り付けられる。すなわちレーザ光の出射面（すなわち第１ＤＢＲ２１によって構成される面）に、応力印加部１２のＭＥＭＳ構造体５１が、接続層５０を介して設置される。

【0106】

ＭＥＭＳ構造体５１は、レーザ光通過部５９を構成する貫通孔を有する。ＭＥＭＳ構造体５１のレーザ光通過部５９は、第１ＤＢＲ２１のレーザ光透過部２１ａと積層方向Ｄｔに向かい合って位置する。すなわちレーザ光通過部５９、レーザ光透過部２１ａ、ｐ型半導体層電極３１の貫通孔、透明導電膜３４、半導体層２３及び活性層２４のうち高電気抵抗領域３５によって覆われない部分、及び凹状反射部２２ａは、積層方向Ｄｔに延びる同一直線上に配置され、レーザ光Ｌの導波路を構成する。

【0107】

このようにＭＥＭＳ構造体５１がレーザ光通過部５９を有するため、レーザ光の出射面に応力印加部１２（ＭＥＭＳ構造体５１）が設けられても、発光部１１からレーザ光を適切に出射させることができる。なお図１０Ａ及び図１０Ｂに示す例では貫通孔によってレーザ光通過部５９が構成されるが、レーザ光が透過可能な有体物によってレーザ光通過部５９の一部又は全部が構成されてもよい。

【0108】

上述の例（特に図９Ｂ及び図１０Ｂ参照）では、ＭＥＭＳ用電気回路５２がオン状態にされると、第１ＭＥＭＳ電極５３及び第２ＭＥＭＳ電極５４が互いに逆の極性に帯電するが、第１ＭＥＭＳ電極５３及び第２ＭＥＭＳ電極５４が互いに同じ極性に帯電してもよい。

【0109】

すなわちＭＥＭＳ用電気回路５２がオン状態にされることで、第１ＭＥＭＳ電極５３及び第２ＭＥＭＳ電極５４の両方が、プラスに帯電してもよいし或いはマイナスに帯電してもよい。このような場合、第１ＭＥＭＳ電極５３及び第２ＭＥＭＳ電極５４には静電力（特に斥力）が作用し、第１ＭＥＭＳ電極５３が発光部１１側に凸状に湾曲し、発光部１１（特に活性層２４）には応力が加えられる。

【0110】

［第３実施形態］
本実施形態において、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同一又は対応の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0111】

図１１は、第３実施形態の半導体発光素子１０の一例の概略構成を示す断面図である。

【0112】

図１１に示す半導体発光素子１０は、上述の図１Ａに示す半導体発光素子１０と同様の構成を有するが、応力印加部１２が熱変形部６１を有する。

【0113】

熱変形部６１は、半導体層２３及び活性層２４よりも熱膨張係数が高い材料により構成され、半導体層２３及び活性層２４よりも大きな熱膨張率を有する。例えば半導体層２３がＧａＮによって構成される場合、熱変形部６１を構成する材料として、ＧａＡｓ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｉ、Ａｕ或いはＣｕ等の無機材料や、ポリイミド樹脂或いはエポキシ樹脂等の有機材料が使われてもよい。このような熱変形部６１（応力印加部１２）に熱エネルギーが与えられることによって、発光部１１（特に活性層２４）に応力が加えられる。

【0114】

なお、そのような熱エネルギーは、能動的に熱変形部６１に与えられてもよいし、受動的に熱変形部６１に与えられてもよい。すなわち熱変形部６１は、専用の加熱デバイス６９によって熱エネルギーが与えられてもよいし、レーザ光の発振に起因して発光部１１で生じる熱エネルギーが与えられてもよい。

【0115】

図１２Ａは、図１１に示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された一例を示す断面図である。

【0116】

図１２Ａに示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２は発光部１１（特に第２ＤＢＲ２２）に取り付けられる。すなわち、第１ＤＢＲ２１によって構成されるレーザ光の出射面とは反対側の面（すなわち第２ＤＢＲ２２によって構成される面）に、応力印加部１２の熱変形部６１が設置される。

【0117】

本例においても発光用電気回路４５（図１２Ａでは図示省略；図４Ｂ参照）が、発光部１１のｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２に接続される。

【0118】

図１２Ａに示す熱変形部６１は、第２ＤＢＲ２２の全体を覆い、第２ＤＢＲ２２の外面の全体に熱変形部６１が取り付けられる。そのため与えられる熱エネルギー応じて熱変形部６１が膨張する場合、発光部１１（特に第２ＤＢＲ２２、半導体層２３及び活性層２４）には外向きの応力（膨張力）が加えられる。

【0119】

図１２Ｂは、図１１に示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された他の例を示す断面図である。

【0120】

図１２Ｂに示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２は発光部１１（特に第１ＤＢＲ２１）に取り付けられる。すなわち、レーザ光の出射面（すなわち第１ＤＢＲ２１によって構成される面）に、応力印加部１２の熱変形部６１が設置される。

【0121】

本例においても発光用電気回路４５（図１２Ｂでは図示省略；図４Ｂ参照）が、発光部１１のｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２に接続される。

【0122】

図１２Ｂに示す熱変形部６１は、第１ＤＢＲ２１の一部のみを覆い、第１ＤＢＲ２１の外面（図１２Ｂの上面）は、熱変形部６１が取り付けられる部分と、熱変形部６１が取り付けられる部分間に位置する熱変形部６１が取り付けられない部分と、を有する。

【0123】

特に本例の熱変形部６１は、レーザ光通過部６２を構成する貫通孔を有する。熱変形部６１のレーザ光通過部６２は、第１ＤＢＲ２１のレーザ光透過部２１ａと積層方向Ｄｔに向かい合って位置する。すなわちレーザ光通過部６２、レーザ光透過部２１ａ、ｐ型半導体層電極３１の貫通孔、透明導電膜３４、半導体層２３及び活性層２４のうち高電気抵抗領域３５によって覆われない部分、及び凹状反射部２２ａは、積層方向Ｄｔに延びる同一直線上に配置され、レーザ光Ｌの導波路を構成する。

【0124】

このように熱変形部６１がレーザ光通過部６２を有するため、レーザ光の出射面に応力印加部１２（熱変形部６１）が設けられていても、発光部１１からレーザ光を適切に出射させることができる。なお図１２Ｂに示す例では貫通孔によってレーザ光通過部６２が構成されるが、レーザ光が透過可能な有体物によってレーザ光通過部６２の一部又は全部が構成されてもよい。

【0125】

このような熱変形部６１が、与えられる熱エネルギー応じて膨張する場合、発光部１１（特に、活性層２４のうち、第１ＤＢＲ２１と第２ＤＢＲ２２との間で反射を繰り返すレーザ光が通過する導波路上の部分）には内向きの応力（圧縮力）が加えられる。

【0126】

図１３Ａ及び図１３Ｂは、第３実施形態の半導体発光素子１０の他の例の概略構成を示す断面図である。

【0127】

本例の応力印加部１２が有する熱変形部６１の熱膨張率は、積層方向Ｄｔに関する熱変形部６１の中心（厚み中央Ｃｔ）を基準に、積層方向Ｄｔに非対称である。

【0128】

例えば熱変形部６１の熱膨張率が熱変形部６１の炭素濃度に応じて定まる場合、熱変形部６１の積層方向Ｄｔにおける炭素濃度を、厚み中央Ｃｔに関して非対称とすることで、熱変形部６１の熱膨張率が積層方向Ｄｔに非対称となる。

【0129】

なお図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて応力印加部１２（熱変形部６１）の塗りつぶし濃度が積層方向Ｄｔに変化し、塗りつぶし濃度が薄い部分（白色に近い部分）ほど炭素濃度が薄く、塗りつぶし濃度が濃い部分（黒色に近い部分）ほど炭素濃度が濃い。

【0130】

図１４は、応力印加部１２の積層方向Ｄｔの厚み位置と、熱膨張率との間の関係例を示す図である。

【0131】

図１４の（ａ）に示す例の応力印加部１２は、積層方向Ｄｔの厚み位置によらず一定の熱膨張率を有し、厚み中央Ｃｔを基準に積層方向Ｄｔに関して対称的な熱膨張率を有する。また図１４の（ｂ）に示す例の応力印加部１２では、相対的に大きな熱膨張率を示す部分と、相対的に小さな熱膨張率を示す部分とが、積層方向Ｄｔに交互に繰り返され、厚み中央Ｃｔを基準に積層方向Ｄｔに関して対称的な熱膨張率を有する。

【0132】

一方、図１４の（ｃ）に示す例の応力印加部１２では、相対的に大きな熱膨張率を示す部分と、相対的に小さな熱膨張率を示す部分とが、積層方向Ｄｔに交互に繰り返され、厚み中央Ｃｔを基準に積層方向Ｄｔに関して非対称的な熱膨張率を有する。また図１４の（ｄ）に示す例の応力印加部１２は、積層方向Ｄｔに比例的に変化する熱膨張率を有し、厚み中央Ｃｔを基準に積層方向Ｄｔに関して非対称的な熱膨張率を有する。

【0133】

図１５は、図１３Ａに示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された一例を示す断面図である。

【0134】

図１５に示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２は発光部１１（特に第２ＤＢＲ２２）に取り付けられる。すなわち、第１ＤＢＲ２１によって構成されるレーザ光の出射面とは反対側の面（すなわち第２ＤＢＲ２２によって構成される面）に、応力印加部１２の熱変形部６１が設置される。

【0135】

本例の応力印加部１２の熱変形部６１は、熱膨張率が互いに異なる有機層６３及び無機層６４を含む多層膜構造を有し、有機層６３及び無機層６４が積層方向Ｄｔに交互に繰り返し配置される。

【0136】

特に本例の熱変形部６１の熱膨張率は、積層方向Ｄｔに関する熱変形部６１の中心（厚み中央Ｃｔ）を基準に、積層方向Ｄｔに非対称である（図１４の（ｃ）参照）。図１５に示す例では、中央の有機層６３が厚み中央Ｃｔに対応する位置に設けられるが、当該中央の有機層６３の積層方向Ｄｔに関する中心を厚み中央Ｃｔからずらすことで、熱変形部６１の熱膨張率の積層方向Ｄｔに関する非対称性が実現されている。

【0137】

このように多層膜構造の熱変形部６１の積層方向Ｄｔに関する膜厚分布を、厚み中央Ｃｔを基準に非対称的にすることで、熱変形部６１の熱膨張率の積層方向Ｄｔに関する非対称性を実現できる。

【0138】

図１６は、図１３Ａに示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された他の例を示す断面図である。

【0139】

図１６に示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２は発光部１１（特に第２ＤＢＲ２２）に取り付けられる。すなわち、第１ＤＢＲ２１によって構成されるレーザ光の出射面とは反対側の面（すなわち第２ＤＢＲ２２によって構成される面）に、応力印加部１２の熱変形部６１が設置される。

【0140】

本例の応力印加部１２の熱変形部６１は、有機層６３と、当該有機層６３中に分散された炭素６５とを含み、特に熱変形部６１の熱膨張率に影響する炭素原子濃度が、積層方向Ｄｔに関して不均一であり、厚み中央Ｃｔに関して非対称的である（図１４の（ｄ）参照）。

【0141】

なお熱変形部６１は、炭素６５に加え又は炭素６５の代わりに、熱膨張率に影響する他の物質（例えば無機粒子）を含んでいてもよく、当該他の物質の濃度が積層方向Ｄｔに関して不均一であり、厚み中央Ｃｔに関して非対称的であってもよい。

【0142】

図１７は、図１３Ａに示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された他の例を示す断面図である。

【0143】

図１７に示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２は発光部１１（特に第１ＤＢＲ２１）に取り付けられる。すなわち、レーザ光の出射面（すなわち第１ＤＢＲ２１によって構成される面）に、応力印加部１２の熱変形部６１が設置される。

【0144】

本例の応力印加部１２の熱変形部６１は、上述の図１５に示す例と同様に、熱膨張率が互いに異なる有機層６３及び無機層６４を含む多層膜構造を有し、有機層６３及び無機層６４が積層方向Ｄｔに交互に繰り返し配置される。特に本例の熱変形部６１の熱膨張率は、積層方向Ｄｔに関する熱変形部６１の中心（厚み中央Ｃｔ）を基準に、積層方向Ｄｔに非対称である。

【0145】

このように本例においても、多層膜構造の熱変形部６１の積層方向Ｄｔに関する膜厚分布を、厚み中央Ｃｔを基準に非対称的にすることで、熱変形部６１の熱膨張率の積層方向Ｄｔに関する非対称性を実現できる。

【0146】

特に本例の熱変形部６１は、レーザ光通過部６２を構成する貫通孔を有する。熱変形部６１のレーザ光通過部６２は、第１ＤＢＲ２１のレーザ光透過部２１ａと積層方向Ｄｔに向かい合って位置する。すなわちレーザ光通過部６２、レーザ光透過部２１ａ、ｐ型半導体層電極３１の貫通孔、透明導電膜３４、半導体層２３及び活性層２４のうち高電気抵抗領域３５によって覆われない部分、及び凹状反射部２２ａは、積層方向Ｄｔに延びる同一直線上に配置され、レーザ光Ｌの導波路を構成する。

【0147】

このように熱変形部６１がレーザ光通過部６２を有するため、レーザ光の出射面に応力印加部１２（熱変形部６１）が設けられていても、発光部１１からレーザ光を適切に出射させることができる。なお図１７に示す例では貫通孔によってレーザ光通過部６２が構成されるが、レーザ光が透過可能な有体物によってレーザ光通過部６２の一部又は全部が構成されてもよい。

【0148】

図１８は、図１３Ａに示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された他の例を示す断面図である。

【0149】

図１８に示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２は発光部１１（特に第１ＤＢＲ２１）に取り付けられる。すなわち、レーザ光の出射面（すなわち第１ＤＢＲ２１によって構成される面）に、応力印加部１２の熱変形部６１が設置される。

【0150】

本例の応力印加部１２の熱変形部６１は、上述の図１６に示す例と同様に、有機層６３と、当該有機層６３中に分散された炭素６５とを含み、特に熱変形部６１の熱膨張率に影響する炭素原子濃度が、積層方向Ｄｔに関して不均一であり、厚み中央Ｃｔに関して非対称的である。

【0151】

なお熱変形部６１は、炭素６５に加え又は炭素６５の代わりに、熱膨張率に影響する他の物質（例えば無機粒子）を含んでいてもよく、当該他の物質の濃度が積層方向Ｄｔに関して不均一であり、厚み中央Ｃｔに関して非対称的であってもよい。

【0152】

また本例の熱変形部６１には、上述の図１７に示す例と同様に、レーザ光通過部６２を構成する貫通孔が、第１ＤＢＲ２１のレーザ光透過部２１ａと積層方向Ｄｔに向かい合って位置するように設けられる。

【0153】

［第４実施形態］
本実施形態において、上述の第１～第３実施形態と同一又は対応の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0154】

図１９は、第４実施形態の半導体発光素子１０の一例の概略構成を示す断面図である。

【0155】

図１９に示す半導体発光素子１０は、上述の図１Ａに示す半導体発光素子１０と同様の構成を有するが、応力印加部１２が光変形部７１を有する。光変形部７１は、対応の波長を有する光が照射されることで変形し、当該変形に応じた応力を発光部１１に加えることができる。

【0156】

そのような光（光エネルギー）は、能動的に光変形部７１に与えられてもよいし、受動的に光変形部７１に与えられてもよい。例えば光変形部７１は、専用の光照射デバイス７９によって光エネルギーが与えられてもよい。

【0157】

光変形部７１を構成可能な材料は限定されず、光変形部７１を変形させる光の種類（波長等）も限定されない。一例として、光変形部７１は、光異方化反応を示すアゾベンゼンを含有する樹脂を含んでいてもよい。

【0158】

図２０は、アゾベンゼンの光異方化反応を説明する図面である。図２１は、光変形部７１を構成しうる樹脂の一例を示す化学式であり、特にアゾベンゼン骨格を有する樹脂の一例を示す。

【0159】

一般にアゾベンゼンは、図２０に示すように、紫外光が照射されるとトランス体からシス体に異方化され、可視光（例えば青色光）が照射されるとシス体からトランス体に異方化され、当該異方化によって物理的に変形する。

【0160】

図２１において「Ｒ」はエポキシ樹脂主骨格を表し、「ＯＨ」は水酸基を表し、「Ｎ」は窒素原子を表し、「Ｈ」は水素原子を表す。すなわち図２１に示す樹脂は、アゾベンゼン骨格、エポキシ樹脂主骨格、エポキシ基、アミノ基及び結合部を含む。

【0161】

このように光変形部７１は、ポリイミド樹脂若しくはエポキシ樹脂にアゾベンゼン骨格が化学的に結合した樹脂によって構成可能であり、光（例えば紫外光）が照射された際の変形を利用して、発光部１１（特に活性層２４）に応力を加えることができる。

【0162】

図２２は、図１９に示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された一例を示す断面図である。

【0163】

図２２に示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２は発光部１１（特に第２ＤＢＲ２２）に取り付けられる。すなわち、第１ＤＢＲ２１によって構成されるレーザ光の出射面とは反対側の面（すなわち第２ＤＢＲ２２によって構成される面）に、応力印加部１２の光変形部７１が設置される。

【0164】

本例においても発光用電気回路４５（図２２では図示省略；図４Ｂ参照）が、発光部１１のｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２に接続される。

【0165】

図２２に示す光変形部７１は、第２ＤＢＲ２２の全体を覆い、第２ＤＢＲ２２の外面の全体に光変形部７１が取り付けられる。このような光変形部７１に対応の光（例えば紫外線）を照射することによって、能動的に光変形部７１を変形させて、能動的に発光部１１（特に活性層２４）に応力を加えることができる。

【0166】

図２３は、図１９に示す半導体発光素子１０がＶＣＳＥＬタイプの発光部１１に応用された他の例を示す断面図である。

【0167】

図２３に示す半導体発光素子１０において、発光部１１は、上述の図２Ａに示す発光部１１と同じ構造を有し、応力印加部１２は発光部１１（特に第１ＤＢＲ２１）に取り付けられる。すなわち、レーザ光の出射面（すなわち第１ＤＢＲ２１によって構成される面）に、応力印加部１２の光変形部７１が設置される。

【0168】

本例においても発光用電気回路４５（図２３では図示省略；図４Ｂ参照）が、発光部１１のｐ型半導体層電極３１及びｎ型半導体層電極３２に接続される。

【0169】

図２３に示す光変形部７１は、第１ＤＢＲ２１の一部のみを覆い、第１ＤＢＲ２１の外面（図２３の上面）は、光変形部７１が取り付けられる部分と、光変形部７１が取り付けられる部分間に位置する光変形部７１が取り付けられない部分と、を有する。

【0170】

特に本例の光変形部７１は、レーザ光通過部７２を構成する貫通孔を有する。光変形部７１のレーザ光通過部７２は、第１ＤＢＲ２１のレーザ光透過部２１ａと積層方向Ｄｔに向かい合って位置する。すなわちレーザ光通過部７２、レーザ光透過部２１ａ、ｐ型半導体層電極３１の貫通孔、透明導電膜３４、半導体層２３及び活性層２４のうち高電気抵抗領域３５によって覆われない部分、及び凹状反射部２２ａは、積層方向Ｄｔに延びる同一直線上に配置され、レーザ光Ｌの導波路を構成する。

【0171】

このように光変形部７１がレーザ光通過部７２を有するため、レーザ光の出射面に応力印加部１２（光変形部７１）が設けられていても、発光部１１からレーザ光を適切に出射させることができる。なお図２３に示す例では貫通孔によってレーザ光通過部７２が構成されるが、レーザ光が透過可能な有体物によってレーザ光通過部７２の一部又は全部が構成されてもよい。

【0172】

このような光変形部７１に対応の光（例えば紫外線）を照射することによって、能動的に光変形部７１を変形させて、能動的に発光部１１（特に活性層２４）に応力を加えることができる。

【0173】

［変形例］
上述の例では、主として第２ＤＢＲ２２が凹面型ＤＢＲとして構成される例について説明したが、第２ＤＢＲ２２と共に又は第２ＤＢＲ２２の代わりに、第１ＤＢＲ２１が凹面型ＤＢとして構成されてもよい。すなわち第１ＤＢＲ２１のレーザ光透過部２１ａが、第２ＤＢＲ２２から見て凹状を成す凹状反射部によって構成されてもよい。レーザ光透過部２１ａのそのような凹状反射部（特に半導体層２３に接して境界面を成す反射表面）の少なくとも一部の法線方向は、第２ＤＢＲ２２（例えば凹状反射部２２ａ）に向けられる。

【0174】

本明細書で開示されている実施形態及び変形例はすべての点で例示に過ぎず限定的には解釈されないことに留意されるべきである。上述の実施形態及び変形例は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態での省略、置換及び変更が可能である。例えば上述の実施形態及び変形例が全体的に又は部分的に組み合わされてもよく、また上述以外の実施形態が上述の実施形態又は変形例と組み合わされてもよい。また、本明細書に記載された本開示の効果は例示に過ぎず、その他の効果がもたらされてもよい。

【0175】

上述の技術的思想を具現化する技術的カテゴリーは限定されない。例えば上述の装置を製造する方法或いは使用する方法に含まれる１又は複数の手順（ステップ）をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムによって、上述の技術的思想が具現化されてもよい。またそのようなコンピュータプログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な非一時的（non-transitory）な記録媒体によって、上述の技術的思想が具現化されてもよい。

【0176】

［付記］
本開示技術は、以下の構成もとりうる。

【0177】

［構成１］
第１分布ブラッグ反射鏡及び第２分布ブラッグ反射鏡と、前記第１分布ブラッグ反射鏡と前記第２分布ブラッグ反射鏡との間に位置する半導体層及び活性層とを有し、レーザ光を発振する発光部と、
前記発光部に応力を加える応力印加部と、を備え、
前記第２分布ブラッグ反射鏡は、前記第１分布ブラッグ反射鏡から見て凹状を成す凹状反射部を有する、
半導体発光素子。

【0178】

［構成２］
前記発光部は、５０μｍ以下の共振器長を有する
構成１に記載の半導体発光素子。

【0179】

［構成３］
前記発光部は、前記第１分布ブラッグ反射鏡、前記活性層、前記半導体層及び前記第２分布ブラッグ反射鏡が並べられる積層方向に関し、６０μｍ以下の厚みを有する
構成１又は２に記載の半導体発光素子。

【0180】

［構成４］
前記応力印加部は、前記第１分布ブラッグ反射鏡に取り付けられる
構成１～３のいずれかに記載の半導体発光素子。

【0181】

［構成５］
前記応力印加部は、前記第２分布ブラッグ反射鏡に取り付けられる
構成１～４のいずれかに記載の半導体発光素子。

【0182】

［構成６］
前記応力印加部は、圧電体を含み、前記圧電体に印加される電圧に応じた応力を前記発光部に加える
構成１～５のいずれかに記載の半導体発光素子。

【0183】

［構成７］
前記応力印加部は、前記発光部の通電のための電気回路から独立した電気回路によって通電される
構成１～６のいずれかに記載の半導体発光素子。

【0184】

［構成８］
前記発光部及び前記応力印加部は、共通の電気回路によって通電される
構成１～７のいずれかに記載の半導体発光素子。

【0185】

［構成９］
前記発光部は、
共通の電気回路が接続される第１共通電極及び第２共通電極と、
前記第１共通電極及び前記第２共通電極に電気的に接続される接続体と、
を有し、
前記接続体は、前記応力印加部を含む
構成１～８のいずれかに記載の半導体発光素子。

【0186】

［構成１０］
前記第１分布ブラッグ反射鏡は、前記発光部から出射する前記レーザ光の透過を許容するレーザ光透過部を有し、
前記発光部からの前記レーザ光の出射方向に沿って見て、前記レーザ光透過部は、前記第１共通電極と前記第２共通電極との間に位置する
構成９に記載の半導体発光素子。

【0187】

［構成１１］
前記応力印加部は、ＭＥＭＳ構造体を有する
構成１～１０のいずれかに記載の半導体発光素子。

【0188】

［構成１２］
前記ＭＥＭＳ構造体は、
第１ＭＥＭＳ電極及び第２ＭＥＭＳ電極と、
前記発光部に取り付けられ、前記第１ＭＥＭＳ電極及び前記第２ＭＥＭＳ電極を介して印加される電圧に応じて変形する応力印加層と、を有し、
前記発光部には、前記応力印加層の変形に応じた応力が加えられる
構成１１に記載の半導体発光素子。

【0189】

［構成１３］
前記第１ＭＥＭＳ電極及び前記第２ＭＥＭＳ電極は、エアギャップを介して対向し、
前記応力印加層は、前記第１ＭＥＭＳ電極に取り付けられる
構成１２に記載の半導体発光素子。

【0190】

［構成１４］
前記応力印加部は、前記半導体層よりも大きな熱膨張率を有する熱変形部を有する
構成１～１３のいずれかに記載の半導体発光素子。

【0191】

［構成１５］
前記熱変形部の熱膨張率は、前記第１分布ブラッグ反射鏡、前記半導体層及び前記第２分布ブラッグ反射鏡が並べられる積層方向に関する前記熱変形部の中心を基準に、前記積層方向に非対称である
構成１４に記載の半導体発光素子。

【0192】

［構成１６］
前記応力印加部は、照射される光に応じて変形する光変形部を有する
構成１～１５のいずれかに記載の半導体発光素子。

【0193】

［構成１７］
前記光変形部は、アゾベンゼンを含有する樹脂を含む
構成１６に記載の半導体発光素子。

【0194】

［構成１８］
前記樹脂は、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂である
構成１７に記載の半導体発光素子。

【符号の説明】

【0195】

１０ 半導体発光素子、１１ 発光部、１２ 応力印加部、２１ 第１ＤＢＲ、２１ａ レーザ光透過部、２２ 第２ＤＢＲ、２２ａ 凹状反射部、２２ｂ 平坦状反射部、２３ 半導体層、２４ 活性層、２５ 積層構造体、３１ ｐ型半導体層電極、３２ ｎ型半導体層電極、３３ 絶縁層、３４ 透明導電膜、３５ 高電気抵抗領域、４１ 圧電体、４１ａ レーザ光通過部、４５ 発光用電気回路、４５ａ 電源、４５ｂ 電極、４５ｃ 電極、４５ｄ スイッチ、４６ 応力印加用電気回路、４６ａ 電源、４６ｂ 電極、４６ｃ 電極、４６ｄ スイッチ、４７ 共通電気回路、４７ａ 電源、４７ｂ 電極、４７ｃ 電極、５０ 接続層、５１ ＭＥＭＳ構造体、５２ ＭＥＭＳ用電気回路、５３ 第１ＭＥＭＳ電極、５４ 第２ＭＥＭＳ電極、５５ エアギャップ、５６ スペーサー、５７ 実装基板、５８ 支持基板、５９ レーザ光通過部、６１ 熱変形部、６２ レーザ光通過部、６３ 有機層、６４ 無機層、６５ 炭素、６９ 加熱デバイス、７１ 光変形部、７２ レーザ光通過部、７９ 光照射デバイス、Ｃｔ 厚み中央、ＤＬ 対角線、Ｄｔ 積層方向、Ｌ レーザ光、Ｔ１ 積層方向厚み、Ｔ２ 共振器長

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】