JP2022110674A - Light emitting device and projector - Google Patents

Abstract

To provide a light emitting device that can reduce an oscillation threshold.SOLUTION: A light emitting device is such that: light oscillated in a wavelength range at a defect level propagates to a second photonic crystal; the second photonic crystal has a photonic band end at a Γ-point in the second photonic crystal; the wavelength range at the photonic band end overlaps the wavelength range of light propagating from the first photonic crystal to the second photonic crystal; when seen from a direction orthogonal to an in-plane direction of a substrate, the intensity of light propagating through the first photonic crystal becomes maximum at a first point in the first photonic crystal, and the intensity of light at the first point is larger than intensity of light at a second point different from the first point in the first photonic crystal; a first columnar part of a plurality of columnar parts has a larger diameter than that of a second columnar part of the plurality of columnar parts; the first columnar part has the largest diameter among the plurality of columnar parts and is provided nearest to the first point.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。 The present invention relates to a light emitting device and a projector.

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。中でも、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。 Semiconductor lasers are expected to be high-intensity next-generation light sources. Among them, semiconductor lasers to which nanocolumns are applied are expected to realize high-power light emission with a narrow emission angle due to the photonic crystal effect of the nanocolumns.

例えば特許文献１には、活性層を備えたＩＩＩ－Ｖ族半導体からなる柱状結晶を複数含む光デバイスが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes an optical device including a plurality of columnar crystals made of a III-V group semiconductor and having an active layer.

特開２０１８－１４２６６０号公報JP 2018-142660 A

上記のような光デバイスでは、柱状結晶の間には、活性層が存在しないため、光の利得が小さく、発振閾値が高くなる。 In the optical device as described above, since there is no active layer between the columnar crystals, the light gain is small and the oscillation threshold is high.

本発明に係る発光装置の一態様は、
基板と、
前記基板に設けられ、複数の柱状部を有する第１フォトニック結晶と、
前記基板に設けられた第２フォトニック結晶と、
を有し、
前記複数の柱状部の各々は、発光層を有し、
前記第１フォトニック結晶は、前記第１フォトニック結晶におけるΓ点に欠陥準位を有し、
前記発光層で発生する光は、前記第１フォトニック結晶において前記欠陥準位の波長帯で発振し、
前記第１フォトニック結晶により発振した光は、前記第２フォトニック結晶に伝播し、
前記第２フォトニック結晶は、前記第２フォトニック結晶におけるΓ点にフォトニックバンド端を有し、
前記フォトニックバンド端の波長帯は、前記第１フォトニック結晶から前記第２フォトニック結晶に伝播する光の波長帯と重なり、
前記基板の面内方向と直交する方向からみて、
前記第１フォトニック結晶を伝搬する光の強度は、前記第１フォトニック結晶における第１点で最大となり、
前記第１点の光の強度は、前記第１フォトニック結晶における前記第１点と異なる第２点の光の強度よりも大きく、
前記複数の柱状部のうちの第１柱状部は、前記複数の柱状部のうちの第２柱状部よりも、径が大きく、
前記第１柱状部は、前記複数の柱状部のうち、最も大きい径を有して、前記第１点の最も近くに設けられている。 One aspect of the light-emitting device according to the present invention is
a substrate;
a first photonic crystal provided on the substrate and having a plurality of columnar portions;
a second photonic crystal provided on the substrate;
has
each of the plurality of columnar portions has a light-emitting layer;
The first photonic crystal has a defect level at the Γ point in the first photonic crystal,
light generated in the light-emitting layer oscillates in the wavelength band of the defect level in the first photonic crystal;
Light oscillated by the first photonic crystal propagates to the second photonic crystal,
the second photonic crystal has a photonic band edge at the Γ point in the second photonic crystal;
the wavelength band of the edge of the photonic band overlaps with the wavelength band of light propagating from the first photonic crystal to the second photonic crystal;
Viewed from a direction perpendicular to the in-plane direction of the substrate,
The intensity of light propagating through the first photonic crystal is maximum at a first point on the first photonic crystal,
The intensity of light at the first point is greater than the intensity of light at a second point different from the first point in the first photonic crystal,
a first columnar portion of the plurality of columnar portions has a larger diameter than a second columnar portion of the plurality of columnar portions;
The first columnar portion has the largest diameter among the plurality of columnar portions and is provided closest to the first point.

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。 One aspect of the projector according to the present invention is
It has one mode of the light-emitting device.

第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。1 is a plan view schematically showing a light emitting device according to a first embodiment; FIG. 第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Sectional drawing which shows typically the light-emitting device which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る発光装置の第１フォトニック結晶および第２フォトニック結晶のフォトニックバンド図の一例。An example of a photonic band diagram of a first photonic crystal and a second photonic crystal of the light emitting device according to the first embodiment. 第１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。4A to 4C are cross-sectional views schematically showing manufacturing steps of the light emitting device according to the first embodiment; 第１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。4A to 4C are cross-sectional views schematically showing manufacturing steps of the light emitting device according to the first embodiment; 第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the light-emitting device which concerns on 2nd Embodiment. 第２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。5A to 5C are cross-sectional views schematically showing manufacturing steps of the light emitting device according to the second embodiment; 第２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。5A to 5C are cross-sectional views schematically showing manufacturing steps of the light emitting device according to the second embodiment; 第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。FIG. 11 is a diagram schematically showing a projector according to a third embodiment; FIG.

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。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described below do not unduly limit the scope of the invention described in the claims. Moreover, not all the configurations described below are essential constituent elements of the present invention.

１． 第１実施形態
１．１． 発光装置
１．１．１． 全体の構成
まず、第１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、第１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。図２は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。 1. First Embodiment 1.1. Light-emitting device 1.1.1. Overall Configuration First, a light emitting device according to a first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view schematically showing a light emitting device 100 according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1 schematically showing the light emitting device 100 according to the first embodiment.

発光装置１００は、図１および図２に示すように、例えば、基板１０と、積層体２０と、第１電極５０と、第２電極５２と、を有している。発光装置１００は、半導体レーザーである。なお、便宜上、図１では、第１電極５０および第２電極５２の図示を省略している。 The light emitting device 100 has, for example, a substrate 10, a laminate 20, a first electrode 50, and a second electrode 52, as shown in FIGS. Light emitting device 100 is a semiconductor laser. For convenience, illustration of the first electrode 50 and the second electrode 52 is omitted in FIG.

発光装置１００は、第１フォトニック結晶６０と、第２フォトニック結晶７０と、を有している。第１フォトニック結晶６０および第２フォトニック結晶７０の詳細な構造については、後述する。 The light emitting device 100 has a first photonic crystal 60 and a second photonic crystal 70 . Detailed structures of the first photonic crystal 60 and the second photonic crystal 70 will be described later.

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。 The substrate 10 is, for example, a Si substrate, a GaN substrate, a sapphire substrate, a SiC substrate, or the like.

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、バッファー層２２と、柱状部３０と、光伝搬層４０と、を有している。 The laminate 20 is provided on the substrate 10 . In the illustrated example, the laminate 20 is provided on the substrate 10 . The laminated body 20 has, for example, a buffer layer 22 , a columnar section 30 and a light propagation layer 40 .

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、発光層３４を基準とした場合、発光層３４から第２半導体層３６に向かう方向を「上」とし、発光層３４から第１半導体層３２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、柱状部３０の第１半導体層３２と発光層３４との積層方向のことである。 In this specification, in the stacking direction of the stack 20 (hereinafter also simply referred to as “stacking direction”), when the light emitting layer 34 is used as a reference, the direction from the light emitting layer 34 toward the second semiconductor layer 36 is defined as “up”. , the direction from the light emitting layer 34 to the first semiconductor layer 32 is defined as "down". Moreover, the direction perpendicular to the stacking direction is also referred to as the “in-plane direction”. Further, the “stacking direction of the stacked body 20 ” is the stacking direction of the first semiconductor layer 32 and the light emitting layer 34 of the columnar section 30 .

バッファー層２２は、基板１０上に設けられている。バッファー層２２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。バッファー層２２上には、柱状部３０を形成するためのマスク層２４が設けられている。マスク層２４は、例えば、酸化シリコン層、チタン層、酸化チタン層、酸化アルミニウム層などである。 A buffer layer 22 is provided on the substrate 10 . The buffer layer 22 is, for example, an n-type GaN layer doped with Si. A mask layer 24 for forming the columnar section 30 is provided on the buffer layer 22 . The mask layer 24 is, for example, a silicon oxide layer, a titanium layer, a titanium oxide layer, an aluminum oxide layer, or the like.

柱状部３０は、バッファー層２２上に設けられている。柱状部３０は、バッファー層２２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、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、多角形、円である。図１に示す例では、柱状部３０の平面形状は、正六角形である。 The columnar portion 30 is provided on the buffer layer 22 . The columnar portion 30 has a columnar shape protruding upward from the buffer layer 22 . In other words, the columnar portion 30 protrudes upward from the substrate 10 through the buffer layer 22 . The columnar part 30 is also called nanocolumn, nanowire, nanorod, or nanopillar, for example. The planar shape of the columnar portion 30 is, for example, a polygon or a circle. In the example shown in FIG. 1, the planar shape of the columnar portion 30 is a regular hexagon.

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３４を得ることができ、かつ、発光層３４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３４で発生する光を高い効率で増幅することができる。 The diameter of the columnar portion 30 is, for example, 50 nm or more and 500 nm or less. By setting the diameter of the columnar portion 30 to 500 nm or less, it is possible to obtain the light-emitting layer 34 of high quality crystals and to reduce the strain inherent in the light-emitting layer 34 . Thereby, the light generated in the light emitting layer 34 can be amplified with high efficiency.

なお、「柱状部の径」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。 The “diameter of the columnar portion” is the diameter when the planar shape of the columnar portion 30 is circular, and is the diameter of the minimum inclusive circle when the planar shape of the columnar portion 30 is not circular. For example, if the planar shape of the columnar part 30 is polygonal, the diameter of the columnar part 30 is the diameter of the smallest circle that includes the polygon. The diameter of the smallest circle that can be included inside.

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。図示の例では、複数の柱状部３０は、正方格子状に配置されている。なお、複数の柱状部３０の配置は、特に限定されず、三角格子状に配置されていてもよい。複数の柱状部３０は、フォトニック結晶の効果を発現することができる。 A plurality of columnar portions 30 are provided. The interval between adjacent columnar portions 30 is, for example, 1 nm or more and 500 nm or less. The plurality of columnar portions 30 are arranged at a predetermined pitch in a predetermined direction when viewed from the stacking direction. In the illustrated example, the plurality of columnar portions 30 are arranged in a square lattice. The arrangement of the plurality of columnar parts 30 is not particularly limited, and may be arranged in a triangular lattice. The plurality of columnar portions 30 can exhibit the effect of photonic crystals.

なお、「柱状部のピッチ」とは、所定の方向に沿って隣り合う柱状部３０の中心間の距離である。「柱状部の中心」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。 The “pitch of the columnar portions” is the distance between the centers of the columnar portions 30 adjacent to each other along a predetermined direction. The “center of the columnar portion” is the center of the circle when the planar shape of the columnar portion 30 is circular, and the center of the minimum containing circle when the planar shape of the columnar portion 30 is not circular. . For example, if the planar shape of the columnar portion 30 is polygonal, the center of the columnar portion 30 is the center of the smallest circle that includes the polygon. It is the center of the smallest enclosing circle.

柱状部３０は、図２に示すように、第１半導体層３２と、発光層３４と、第２半導体層３６と、を有している。 The columnar portion 30 has a first semiconductor layer 32, a light emitting layer 34, and a second semiconductor layer 36, as shown in FIG.

第１半導体層３２は、バッファー層２２上に設けられている。第１半導体層３２は、基板１０と発光層３４との間に設けられている。第１半導体層３２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。 The first semiconductor layer 32 is provided on the buffer layer 22 . The first semiconductor layer 32 is provided between the substrate 10 and the light emitting layer 34 . The first semiconductor layer 32 is, for example, an n-type GaN layer doped with Si.

発光層３４は、第１半導体層３２上に設けられている。発光層３４は、第１半導体層３２と第２半導体層３６との間に設けられている。発光層３４は、電流が注入されることで光を発生させる。発光層３４は、例えば、ウェル層３３と、バリア層３５と、を有している。ウェル層３３およびバリア層３５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３３は、例えば、ＩｎＧａＮ層である。バリア層３５は、例えば、ＧａＮ層である。発光層３４は、ウェル層３３とバリア層３５とから構成されたＭＱＷ（Multiple Quantum Well）構造を有している。 The light emitting layer 34 is provided on the first semiconductor layer 32 . The light emitting layer 34 is provided between the first semiconductor layer 32 and the second semiconductor layer 36 . The light-emitting layer 34 emits light when current is injected into it. The light emitting layer 34 has, for example, a well layer 33 and a barrier layer 35 . The well layer 33 and the barrier layer 35 are i-type semiconductor layers that are not intentionally doped with impurities. The well layer 33 is, for example, an InGaN layer. The barrier layer 35 is, for example, a GaN layer. The light emitting layer 34 has an MQW (Multiple Quantum Well) structure composed of a well layer 33 and a barrier layer 35 .

なお、発光層３４を構成するウェル層３３およびバリア層３５の数は、特に限定されない。例えば、ウェル層３３は、１層だけ設けられていてもよく、この場合、発光層３４は、ＳＱＷ（Single Quantum Well）構造を有している。 The number of well layers 33 and barrier layers 35 constituting the light-emitting layer 34 is not particularly limited. For example, only one well layer 33 may be provided, and in this case, the light emitting layer 34 has an SQW (Single Quantum Well) structure.

第２半導体層３６は、発光層３４上に設けられている。第２半導体層３６は、第１半導体層３２と導電型の異なる層である。第２半導体層３６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３２および第２半導体層３６は、発光層３４に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。 The second semiconductor layer 36 is provided on the light emitting layer 34 . The second semiconductor layer 36 is a layer having a conductivity type different from that of the first semiconductor layer 32 . The second semiconductor layer 36 is, for example, a p-type GaN layer doped with Mg. The first semiconductor layer 32 and the second semiconductor layer 36 are clad layers that have the function of confining light in the light emitting layer 34 .

なお、図示はしないが、第１半導体層３２と発光層３４との間に、ｉ型のＩｎＧａＮ層からなるＯＣＬ（Optical Confinement Layer）が設けられていてもよい。また、第２半導体層３６は、ｐ型のＡｌＧａＮ層からなるＥＢＬ（Electron Blocking Layer）を有してもよい。 Although not shown, an OCL (Optical Confinement Layer) made of an i-type InGaN layer may be provided between the first semiconductor layer 32 and the light emitting layer 34 . The second semiconductor layer 36 may also have an EBL (Electron Blocking Layer) made of a p-type AlGaN layer.

光伝搬層４０は、隣り合う柱状部３０の間に設けられている。図示の例では、光伝搬層４０は、マスク層２４上に設けられている。光伝搬層４０は、例えば、酸化シリコン層、窒化酸化シリコン層である。光伝搬層４０は、発光層３４で発光した光を伝搬させる。 The light propagation layer 40 is provided between adjacent columnar portions 30 . In the illustrated example, the light propagation layer 40 is provided on the mask layer 24 . The light propagation layer 40 is, for example, a silicon oxide layer or a silicon oxynitride layer. The light propagation layer 40 propagates the light emitted by the light emitting layer 34 .

第１電極５０は、バッファー層２２上に設けられている。バッファー層２２は、第１電極５０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極５０は、第１半導体層３２と電気的に接続されている。図示の例では、第１電極５０は、バッファー層２２を介して、第１半導体層３２と電気的に接続されている。第１電極５０は、発光層３４に電流を注入するための一方の電極である。第１電極５０としては、例えば、バッファー層２２側から、Ｃｒ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。 The first electrode 50 is provided on the buffer layer 22 . The buffer layer 22 may be in ohmic contact with the first electrode 50 . The first electrode 50 is electrically connected to the first semiconductor layer 32 . In the illustrated example, the first electrode 50 is electrically connected to the first semiconductor layer 32 through the buffer layer 22 . The first electrode 50 is one electrode for injecting current into the light emitting layer 34 . As the first electrode 50, for example, one in which a Cr layer, a Ni layer, and an Au layer are laminated in this order from the buffer layer 22 side is used.

第２電極５２は、第２半導体層３６上に設けられている。第２電極５２は、第２半導体層３６と電気的に接続されている。第２半導体層３６は、第２電極５２とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極５２は、発光層３４に電流を注入するための他方の電極である。第２電極５２としては、例えば、第２半導体層３６側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。 The second electrode 52 is provided on the second semiconductor layer 36 . The second electrode 52 is electrically connected to the second semiconductor layer 36 . The second semiconductor layer 36 may be in ohmic contact with the second electrode 52 . The second electrode 52 is the other electrode for injecting current into the light emitting layer 34 . As the second electrode 52, for example, a Cr layer, an AuZn layer, and an Au layer are laminated in this order from the second semiconductor layer 36 side.

なお、上記では、ＩｎＧａＮ系の発光層３４について説明したが、発光層３４としては、出射される光の波長に応じて、電流が注入されることで発光可能な様々な材料系を用いることができる。例えば、ＡｌＧａＮ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＰ系、ＡｌＧａＰ系などの半導体材料を用いることができる。 Although the InGaN-based light-emitting layer 34 has been described above, various materials that can emit light when a current is injected can be used as the light-emitting layer 34 depending on the wavelength of the emitted light. can. For example, AlGaN-based, AlGaAs-based, InGaAs-based, InGaAsP-based, InP-based, GaP-based, and AlGaP-based semiconductor materials can be used.

１．１．２． 第１フォトニック結晶および第２フォトニック結晶
発光装置１００は、図１および図２に示すように、第１フォトニック結晶６０と、第２フォトニック結晶７０と、を有している。第１フォトニック結晶６０および第２フォトニック結晶７０は、図２に示すように、基板１０に設けられている。図示の例では、第１フォトニック結晶６０および第２フォトニック結晶７０は、バッファー層２２を介して基板１０に設けられている。 1.1.2. First Photonic Crystal and Second Photonic Crystal The light emitting device 100 has a first photonic crystal 60 and a second photonic crystal 70, as shown in FIGS. The first photonic crystal 60 and the second photonic crystal 70 are provided on the substrate 10 as shown in FIG. In the illustrated example, the first photonic crystal 60 and the second photonic crystal 70 are provided on the substrate 10 with the buffer layer 22 interposed therebetween.

第１フォトニック結晶６０は、複数の柱状部３０と、光伝搬層４０と、を有している。図１に示す例では、第１フォトニック結晶６０は、２５個の柱状部３０を有している。第１フォトニック結晶６０は、例えば、第１柱状部３０ａと、第２柱状部３０ｂと、第３柱状部３０ｃと、を有している。 The first photonic crystal 60 has a plurality of columnar parts 30 and a light propagation layer 40 . In the example shown in FIG. 1 , the first photonic crystal 60 has 25 columnar portions 30 . The first photonic crystal 60 has, for example, a first columnar portion 30a, a second columnar portion 30b, and a third columnar portion 30c.

第１柱状部３０ａの径は、第２柱状部３０ｂの径および第３柱状部３０ｃの径よりも大きい。第１柱状部３０ａは、複数の柱状部３０のうち最も大きい径を有している。図示の例では、第１柱状部３０ａは、１個設けられている。 The diameter of the first columnar portion 30a is larger than the diameter of the second columnar portion 30b and the diameter of the third columnar portion 30c. The first columnar portion 30 a has the largest diameter among the plurality of columnar portions 30 . In the illustrated example, one first columnar portion 30a is provided.

第２柱状部３０ｂの径は、第１柱状部３０ａの径よりも小さく、かつ第３柱状部３０ｃの径よりも大きい。第２柱状部３０ｂは、例えば、複数設けられている。図示の例では、第２柱状部３０ｂは、８個設けられている。複数の第２柱状部３０ｂは、第１柱状部３０ａを囲むように設けられている。 The diameter of the second columnar portion 30b is smaller than the diameter of the first columnar portion 30a and larger than the diameter of the third columnar portion 30c. For example, a plurality of second columnar portions 30b are provided. In the illustrated example, eight second columnar portions 30b are provided. The plurality of second columnar portions 30b are provided so as to surround the first columnar portion 30a.

第３柱状部３０ｃの径は、第１柱状部３０ａの径および第２柱状部３０ｂの径よりも小さい。第３柱状部３０ｃは、例えば、複数設けられている。図示の例では、第３柱状部３０ｃは、１６個設けられている。複数の第３柱状部３０ｃは、第１柱状部３０ａおよび第２柱状部３０ｂを囲むように設けられている。第２柱状部３０ｂは、第１柱状部３０ａと第３柱状部３０ｃとの間に設けられている。 The diameter of the third columnar portion 30c is smaller than the diameter of the first columnar portion 30a and the diameter of the second columnar portion 30b. For example, a plurality of third columnar portions 30c are provided. In the illustrated example, 16 third columnar portions 30c are provided. The plurality of third columnar portions 30c are provided so as to surround the first columnar portion 30a and the second columnar portion 30b. The second columnar portion 30b is provided between the first columnar portion 30a and the third columnar portion 30c.

ここで、図３は、第１フォトニック結晶６０および第２フォトニック結晶７０のフォトニックバンド図の一例である。図３に示すフォトニックバンド図の横軸は、運動量に対応する波数ベクトルであり、縦軸はエネルギーに対応する規格化周波数である。 Here, FIG. 3 is an example of a photonic band diagram of the first photonic crystal 60 and the second photonic crystal 70. FIG. The horizontal axis of the photonic band diagram shown in FIG. 3 is the wave vector corresponding to the momentum, and the vertical axis is the normalized frequency corresponding to the energy.

第１フォトニック結晶６０は、図３に示すように、第１フォトニック結晶６０におけるΓ点に欠陥準位Ｄを有している。発光層３４で発生する光は、第１フォトニック結晶６０のフォトニック結晶の効果により、第１フォトニック結晶６０を面内方向に伝播し、第１フォトニック結晶６０において欠陥準位Ｄの波長帯で発振する。「欠陥準位Ｄの波長帯」とは、欠陥準位Ｄのエネルギーに対応する光の波長帯のことである。第１フォトニック結晶６０では、複数の柱状部３０のうち第１柱状部３０ａで径が最大であり、第１柱状部３０ａから離れるにつれて柱状部３０の径が小さくなる。そのため、第１フォトニック結晶６０は、Γ点に欠陥準位Ｄを有することができる。 The first photonic crystal 60 has a defect level D at the Γ point in the first photonic crystal 60, as shown in FIG. The light generated in the light emitting layer 34 propagates through the first photonic crystal 60 in the in-plane direction due to the effect of the photonic crystal of the first photonic crystal 60, and reaches the wavelength of the defect level D in the first photonic crystal 60. It oscillates in the band. The “wavelength band of the defect level D” is the wavelength band of light corresponding to the energy of the defect level D. FIG. In the first photonic crystal 60, the first columnar portion 30a of the plurality of columnar portions 30 has the largest diameter, and the diameter of the columnar portion 30 decreases as the distance from the first columnar portion 30a increases. Therefore, the first photonic crystal 60 can have a defect level D at the Γ point.

第１フォトニック結晶６０を伝搬する光の強度は、図１に示すように、積層方向からみて、第１フォトニック結晶６０における第１点Ｐ１で最大となる。第１点Ｐ１の光の強度は、第１フォトニック結晶６０における第２点Ｐ２の光の強度よりも大きい。第２点Ｐ２は、第１点Ｐ１と異なる点である。複数の柱状部３０は、第１フォトニック結晶６０の第１点Ｐ１に向かうにつれて、径が大きくなる。 The intensity of light propagating through the first photonic crystal 60 is maximized at the first point P1 on the first photonic crystal 60 when viewed from the lamination direction, as shown in FIG. The intensity of light at the first point P1 is greater than the intensity of light at the second point P2 on the first photonic crystal 60 . The second point P2 is a point different from the first point P1. The diameters of the plurality of columnar portions 30 increase toward the first point P<b>1 of the first photonic crystal 60 .

第１柱状部３０ａは、複数の柱状部３０のうち、第１点Ｐ１の最も近くに設けられている。図示の例では、第１柱状部３０ａは、第１点Ｐ１に設けられている。積層方向からみて、第１柱状部３０ａは、第１点Ｐ１と重なっている。第２点Ｐ２には、例えば、第２柱状部３０ｂが設けられている。 The first columnar portion 30 a is provided closest to the first point P<b>1 among the plurality of columnar portions 30 . In the illustrated example, the first columnar portion 30a is provided at the first point P1. When viewed from the stacking direction, the first columnar portion 30a overlaps the first point P1. For example, a second columnar portion 30b is provided at the second point P2.

図示の例では、第１点Ｐ１の位置は、第１フォトニック結晶６０の中心の位置と重なっている。図示の例では、第１フォトニック結晶６０の中心は、最外に位置する複数の第３柱状部３０ｃの中心を結んで形成される図形の中心であり、第１フォトニック結晶６０を内部に含む最小の円の中心である。図示の例では、第１フォトニック結晶６０の平面形状は、光伝搬層４０で規定されており、正方形である。 In the illustrated example, the position of the first point P1 overlaps the center position of the first photonic crystal 60 . In the illustrated example, the center of the first photonic crystal 60 is the center of the figure formed by connecting the centers of the plurality of outermost third columnar portions 30c. is the center of the smallest containing circle. In the illustrated example, the planar shape of the first photonic crystal 60 is defined by the light propagation layer 40 and is square.

第２フォトニック結晶７０は、積層方向からみて、第１フォトニック結晶６０を囲んでいる。第２フォトニック結晶７０は、複数の孔７２と、誘電体層７４と、を有する。第２フォトニック結晶７０は、複数の孔７２が設けられた誘電体層７４である。 The second photonic crystal 70 surrounds the first photonic crystal 60 when viewed from the stacking direction. The second photonic crystal 70 has a plurality of holes 72 and a dielectric layer 74 . The second photonic crystal 70 is a dielectric layer 74 provided with a plurality of holes 72 .

複数の孔７２は、例えば、正方格子状に設けられている。図示の例では、孔７２は、誘電体層７４を貫通している。柱状部３０のピッチは、例えば、孔７２のピッチよりも大きい。 The plurality of holes 72 are provided in, for example, a square lattice. In the illustrated example, hole 72 extends through dielectric layer 74 . The pitch of the columnar portions 30 is, for example, greater than the pitch of the holes 72 .

誘電体層７４は、マスク層２４上に設けられている。誘電体層７４は、例えば、第１フォトニック結晶６０の光伝搬層４０と接している。誘電体層７４は、例えば、酸化シリコン層、窒化酸化シリコン層である。 A dielectric layer 74 is provided over the mask layer 24 . Dielectric layer 74 is, for example, in contact with light propagating layer 40 of first photonic crystal 60 . The dielectric layer 74 is, for example, a silicon oxide layer or a silicon oxynitride layer.

なお、図示はしないが、孔７２は、充填部材で充填されていてもよい。充填部材の屈折率は、誘電体層７４の屈折率と異なる。 Although not shown, the holes 72 may be filled with a filling member. The refractive index of the filler member is different from the refractive index of dielectric layer 74 .

第２フォトニック結晶７０は、図３に示すように、第２フォトニック結晶７０におけるΓ点にフォトニックバンド端を有している。第２フォトニック結晶７０におけるΓ点のフォトニックバンド端Ｂの波長帯は、第１フォトニック結晶６０の欠陥準位Ｄの波長帯と重なっている。「フォトニックバンド端Ｂの波長帯」とは、フォトニックバンド端Ｂのエネルギーに相当する光の波長帯のことである。図示の例では、フォトニックバンド端Ｂおよび欠陥準位Ｄは、同じ周波数を有している。フォトニックバンド端Ｂの波長は、例えば、欠陥準位の波長帯に含まれる。第１フォトニック結晶６０により発振した光は、第２フォトニック結晶７０に伝播する。第２フォトニック結晶７０におけるΓ点のフォトニックバンド端Ｂの波長帯は、第１フォトニック結晶６０から第２フォトニック結晶７０に伝播する光の波長帯と重なる。 The second photonic crystal 70 has a photonic band edge at the Γ point in the second photonic crystal 70, as shown in FIG. The wavelength band of the photonic band edge B of the Γ point in the second photonic crystal 70 overlaps with the wavelength band of the defect level D of the first photonic crystal 60 . The “wavelength band of the photonic band edge B” is a wavelength band of light corresponding to the energy of the photonic band edge B. FIG. In the illustrated example, the photonic band edge B and the defect level D have the same frequency. The wavelength of the photonic band edge B is included in the defect level wavelength band, for example. Light oscillated by the first photonic crystal 60 propagates to the second photonic crystal 70 . The wavelength band of the photonic band edge B at the Γ point in the second photonic crystal 70 overlaps with the wavelength band of light propagating from the first photonic crystal 60 to the second photonic crystal 70 .

なお、複数の柱状部３０および複数の孔７２の周期・形状、および屈折率を取得すれば、図３に示すようなフォトニックバンド図を作成することができる。フォトニックバンド図は、例えば、平面波展開法、有限差分時間領域法、有限要素法などにより計算される。このようなフォトニックバンド図、および出射されるレーザー光の波長により、第１フォトニック結晶６０がΓ点に欠陥準位Ｄを有していること、第２フォトニック結晶７０がΓ点にフォトニックバンド端Ｂを有していること、およびフォトニックバンド端Ｂの波長帯が第１フォトニック結晶６０から第２フォトニック結晶７０に伝播する光の波長帯と重なることを、確認することができる。 By obtaining the period/shape and refractive index of the plurality of columnar portions 30 and the plurality of holes 72, a photonic band diagram as shown in FIG. 3 can be created. A photonic band diagram is calculated by, for example, a plane wave expansion method, a finite difference time domain method, a finite element method, or the like. From such a photonic band diagram and the wavelength of the emitted laser light, the first photonic crystal 60 has a defect level D at the Γ point, and the second photonic crystal 70 has a photonic state at the Γ point. It is possible to confirm that it has a nick band edge B and that the wavelength band of the photonic band edge B overlaps the wavelength band of light propagating from the first photonic crystal 60 to the second photonic crystal 70. can.

第２電極５２は、図２に示すように、第１フォトニック結晶６０上に設けられている。図示の例では、第２電極５２は、第２半導体層３６上および光伝搬層４０上に設けられている。第２電極５２は、第２フォトニック結晶７０上には設けられていない。第２電極５２は、第１フォトニック結晶６０の複数の柱状部３０に電流を注入する電極である。 The second electrode 52 is provided on the first photonic crystal 60, as shown in FIG. In the illustrated example, the second electrode 52 is provided on the second semiconductor layer 36 and the light propagation layer 40 . The second electrode 52 is not provided on the second photonic crystal 70 . The second electrode 52 is an electrode that injects current into the plurality of columnar portions 30 of the first photonic crystal 60 .

１．１．３． 動作
発光装置１００では、第１フォトニック結晶６０において、ｐ型の第２半導体層３６、不純物がドープされていないｉ型の発光層３４、およびｎ型の第１半導体層３２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５０と第２電極５２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３４に電流が注入されて発光層３４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。 1.1.3. Operation In the light emitting device 100, in the first photonic crystal 60, the p-type second semiconductor layer 36, the i-type light emitting layer 34 not doped with an impurity, and the n-type first semiconductor layer 32 form a pin diode. Configured. In the light-emitting device 100, when a forward bias voltage of a pin diode is applied between the first electrode 50 and the second electrode 52, current is injected into the light-emitting layer 34, and electrons and holes recombine in the light-emitting layer 34. happens. This recombination produces light emission.

発光層３４で発生した光は、光伝搬層４０を面内方向に伝搬し、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３４で利得を受けてレーザー発振する。ここで、第１フォトニック結晶６０は、第１フォトニック結晶６０におけるΓ点に欠陥準位を有しているため、図１に示す例では第１フォトニック結晶６０の中心と重なる第１点Ｐ１において最も光の強度が高くなる。第１フォトニック結晶６０において、第１柱状部３０ａは、複数の柱状部３０のうち、最も大きい径を有して、第１点Ｐ１の最も近くに設けられている。そのため、第１フォトニック結晶６０を伝搬する光と、発光層３４と、の重なりを大きくすることができる。これにより、第１フォトニック結晶６０を伝搬する光は、大きな利得を受けて低閾値でレーザー発振する。第１フォトニック結晶６０を伝搬する光は、欠陥準位Ｄの波長帯で発振する。 The light generated in the light emitting layer 34 propagates in the in-plane direction through the light propagation layer 40, forms a standing wave due to the photonic crystal effect of the plurality of columnar portions 30, receives gain in the light emitting layer 34, and emits a laser beam. oscillate. Here, since the first photonic crystal 60 has a defect level at the Γ point in the first photonic crystal 60, the first point overlapping the center of the first photonic crystal 60 in the example shown in FIG. The intensity of light is highest at P1. In the first photonic crystal 60, the first columnar portion 30a has the largest diameter among the plurality of columnar portions 30 and is provided closest to the first point P1. Therefore, the overlap between the light propagating through the first photonic crystal 60 and the light emitting layer 34 can be increased. As a result, the light propagating through the first photonic crystal 60 receives a large gain and undergoes laser oscillation at a low threshold. The light propagating through the first photonic crystal 60 oscillates in the defect level D wavelength band.

第１フォトニック結晶６０より発振した光の一部は、第２フォトニック結晶７０側に漏れて、第２フォトニック結晶７０に伝播する。第２フォトニック結晶７０は、第２フォトニック結晶７０におけるΓ点にフォトニックバンド端Ｂを有している。さらに、フォトニックバンド端Ｂの波長帯は、第１フォトニック結晶６０から第２フォトニック結晶７０に伝播する光の波長帯と重なっている。そのため、第２フォトニック結晶７０を面内方向に伝播する光は、第２フォトニック結晶７０におけるフォトニック結晶の効果により、レーザー光として面内方向と交差する方向に回折される。フォトニックバンド端ＢがΓ点の最低次のフォトニックバンド端である場合、光は、面内方向と直交する方向、すなわち、積層方向に出射される。例えば、柱状部３０のピッチを孔７２のピッチよりも大きくことで、フォトニックバンド端ＢをΓ点の最低次のフォトニックバンド端とすることができる。なお、フォトニックバンド端ＢがΓ点にあれば、高次のフォトニックバンド端でも、面内方向と交差する方向に光を出射することができる。 Part of the light emitted from the first photonic crystal 60 leaks to the second photonic crystal 70 side and propagates to the second photonic crystal 70 . The second photonic crystal 70 has a photonic band edge B at the Γ point in the second photonic crystal 70 . Furthermore, the wavelength band of the photonic band edge B overlaps with the wavelength band of light propagating from the first photonic crystal 60 to the second photonic crystal 70 . Therefore, light propagating in the in-plane direction of the second photonic crystal 70 is diffracted as laser light in a direction intersecting the in-plane direction due to the effect of the photonic crystal in the second photonic crystal 70 . When the photonic band edge B is the lowest photonic band edge of the Γ point, the light is emitted in a direction perpendicular to the in-plane direction, that is, in the stacking direction. For example, by making the pitch of the columnar portions 30 larger than the pitch of the holes 72, the photonic band edge B can be the lowest photonic band edge of the Γ point. If the photonic band edge B is located at the Γ point, light can be emitted in a direction crossing the in-plane direction even at a higher-order photonic band edge.

なお、図示はしないが、基板１０とバッファー層２２との間、または基板１０の下に反射層が設けられていてもよい。該反射層は、例えば、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層である。該反射層によって、発光層３４において発生した光を反射させることができ、発光装置１００は、基板１０とは反対側からのみ光を出射することができる。反射層は、積層方向からみて、第２フォトニック結晶７０と重なっている。 Although not shown, a reflective layer may be provided between the substrate 10 and the buffer layer 22 or under the substrate 10 . The reflective layer is, for example, a DBR (Distributed Bragg Reflector) layer. The reflective layer can reflect the light generated in the light-emitting layer 34 , and the light-emitting device 100 can emit light only from the side opposite to the substrate 10 . The reflective layer overlaps the second photonic crystal 70 when viewed from the stacking direction.

１．１．４． 作用効果
発光装置１００では、複数の柱状部３０の各々は、発光層３４を有し、第１フォトニック結晶６０は、第１フォトニック結晶６０におけるΓ点に欠陥準位Ｄを有し、発光層３４で発生する光は、第１フォトニック結晶６０において欠陥準位Ｄの波長帯で発振し、第１フォトニック結晶６０により発振した光は、第２フォトニック結晶７０に伝播する。第２フォトニック結晶７０は、第２フォトニック結晶７０におけるΓ点にフォトニックバンド端Ｂを有し、フォトニックバンド端Ｂの波長帯は、第１フォトニック結晶６０から第２フォトニック結晶７０に伝播する光の波長帯と重なる。積層方向からみて、第１フォトニック結晶６０を伝搬する光の強度は、第１フォトニック結晶６０における第１点Ｐ１で最大となり、第１点Ｐ１の光の強度は、第１フォトニック結晶６０における第１点Ｐ１と異なる第２点Ｐ２の光の強度よりも大きい。複数の柱状部３０のうちの第１柱状部３０ａは、複数の柱状部３０のうちの第２柱状部３０ｂよりも、径が大きく、第１柱状部３０ａは、複数の柱状部３０のうち、最も大きい径を有して、第１点Ｐ１の最も近くに設けられている。 1.1.4. Effects In the light emitting device 100, each of the plurality of columnar portions 30 has the light emitting layer 34, the first photonic crystal 60 has the defect level D at the Γ point in the first photonic crystal 60, and emits light. Light generated in the layer 34 oscillates in the wavelength band of the defect level D in the first photonic crystal 60 , and the light oscillated by the first photonic crystal 60 propagates to the second photonic crystal 70 . The second photonic crystal 70 has a photonic band edge B at the Γ point of the second photonic crystal 70 , and the wavelength band of the photonic band edge B extends from the first photonic crystal 60 to the second photonic crystal 70 overlaps the wavelength band of light propagating to When viewed from the stacking direction, the intensity of light propagating through the first photonic crystal 60 is maximized at the first point P1 on the first photonic crystal 60, and the intensity of the light at the first point P1 is the same as that of the first photonic crystal 60. is greater than the intensity of light at a second point P2 different from the first point P1 at . A first columnar portion 30a of the plurality of columnar portions 30 has a larger diameter than a second columnar portion 30b of the plurality of columnar portions 30, and the first columnar portion 30a is It has the largest diameter and is located closest to the first point P1.

そのため、発光装置１００では、複数の柱状部のうち最も大きい径を有する第１柱状部が、複数の柱状部のうち第１点Ｐ１の最も近くに設けられていない場合に比べて、第１フォトニック結晶６０を伝搬する光と、発光層３４と、の重なりを大きくすることができる。これにより、第１フォトニック結晶６０を伝搬する光は、大きな利得を受けることができる。その結果、発光装置１００では、発振閾値を低くすることができる。 Therefore, in the light-emitting device 100, compared to the case where the first columnar portion having the largest diameter among the plurality of columnar portions is not provided closest to the first point P1 among the plurality of columnar portions, the first photo The overlap between the light propagating through the nick crystal 60 and the light emitting layer 34 can be increased. Thereby, the light propagating through the first photonic crystal 60 can receive a large gain. As a result, in the light emitting device 100, the oscillation threshold can be lowered.

発光装置１００では、複数の柱状部３０は、第１フォトニック結晶６０の第１点Ｐ１に向かうにつれて、径が大きくなる。そのため、発光装置１００では、第１フォトニック結晶６０は、Γ点にフォトニックバンド端Ｂを有することができる。 In the light emitting device 100 , the diameters of the plurality of columnar portions 30 increase toward the first point P<b>1 of the first photonic crystal 60 . Therefore, in the light emitting device 100, the first photonic crystal 60 can have the photonic band edge B at the Γ point.

発光装置１００では、複数の柱状部３０に電流を注入する第２電極５２を有する。第２電極５２は、第２フォトニック結晶７０には電流を注入しないため、その分、省電力化を図ることができる。 The light emitting device 100 has a second electrode 52 that injects current into the plurality of columnar portions 30 . Since the second electrode 52 does not inject current into the second photonic crystal 70, power can be saved accordingly.

発光装置１００では、第２フォトニック結晶７０は、積層方向からみて、第１フォトニック結晶６０を囲んでいる。そのため、発光装置１００では、第２フォトニック結晶が第１フォトニック結晶を囲んでいない場合に比べて、第１フォトニック結晶６０から第２フォトニック結晶７０に伝播する光を増やすことができる。 In the light emitting device 100, the second photonic crystal 70 surrounds the first photonic crystal 60 when viewed from the stacking direction. Therefore, in the light-emitting device 100, light propagating from the first photonic crystal 60 to the second photonic crystal 70 can be increased compared to the case where the second photonic crystal does not surround the first photonic crystal.

発光装置１００では、第２フォトニック結晶７０は、複数の孔７２が設けられた誘電体層７４である。そのため、発光装置１００では、例えば柱状部を成長させることにより第２フォトニック結晶を形成する場合に比べて、第２フォトニック結晶７０を容易に形成することができる。 In the light emitting device 100, the second photonic crystal 70 is a dielectric layer 74 with a plurality of holes 72 provided therein. Therefore, in the light-emitting device 100, the second photonic crystal 70 can be formed more easily than when the second photonic crystal is formed by, for example, growing the columnar portion.

発光装置１００では、第２フォトニック結晶７０に伝播した光は、面内方向と交差する方向に回折される。そのため、発光装置１００では、レーザー光を面内方向と交差する方向に出射することができる。 In the light-emitting device 100, light propagated to the second photonic crystal 70 is diffracted in a direction crossing the in-plane direction. Therefore, the light-emitting device 100 can emit laser light in a direction intersecting the in-plane direction.

なお、発光装置１００を１画素として取り扱い、この画素を複数配置することで、アクティブ・マトリックス駆動可能なレーザー光源を提供することができる。複数の画素を配置する際に、画素ごとに発光層３４の発光波長を変えることで、マルチカラー映像表示デバイスに利用可能なレーザー光源を提供することができる。 By treating the light emitting device 100 as one pixel and arranging a plurality of pixels, a laser light source capable of active matrix driving can be provided. When arranging a plurality of pixels, by changing the emission wavelength of the light-emitting layer 34 for each pixel, it is possible to provide a laser light source that can be used in a multi-color image display device.

１．２． 発光装置の製造方法
次に、第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４および図５は、第１実施形態に係る発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。 1.2. Method for Manufacturing Light Emitting Device Next, a method for manufacturing the light emitting device 100 according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. 4 and 5 are cross-sectional views schematically showing manufacturing steps of the light emitting device 100 according to the first embodiment.

図４に示すように、基板１０上に、バッファー層２２を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、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などが挙げられる。 As shown in FIG. 4, a buffer layer 22 is epitaxially grown on the substrate 10 . Examples of epitaxial growth methods include MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) and MBE (Molecular Beam Epitaxy).

次に、バッファー層２２上に、マスク層２４を形成する。マスク層２４は、例えば、電子ビーム蒸着法、スパッタ法などにより形成される。 Next, a mask layer 24 is formed on the buffer layer 22 . The mask layer 24 is formed by, for example, an electron beam vapor deposition method, a sputtering method, or the like.

次に、マスク層２４上に誘電体層７４を形成する。誘電体層７４は、例えば、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法、ＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法によって形成される。 A dielectric layer 74 is then formed over the mask layer 24 . The dielectric layer 74 is formed by, for example, an ALD (Atomic Layer Deposition) method or a CVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method.

図５に示すように、誘電体層７４をパターニングして、誘電体層７４に、複数の孔７２および開口部７３を形成する。パターニングは、開口部７３を複数の孔７２が囲むように、行われる。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。本工程により、第２フォトニック結晶７０を形成することができる。 Dielectric layer 74 is patterned to form a plurality of holes 72 and openings 73 in dielectric layer 74, as shown in FIG. Patterning is performed so that the opening 73 is surrounded by a plurality of holes 72 . Patterning is performed, for example, by photolithography and etching. Through this step, the second photonic crystal 70 can be formed.

次に、開口部７３によって露出されたマスク層２４をパターニングして、複数の開口部を形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。 Mask layer 24 exposed by openings 73 is then patterned to form a plurality of openings. Patterning is performed, for example, by photolithography and etching.

図２に示すように、マスク層２４をマスクとしてバッファー層２２上に、第１半導体層３２、発光層３４、および第２半導体層３６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、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などが挙げられる。 As shown in FIG. 2, a first semiconductor layer 32, a light emitting layer 34, and a second semiconductor layer 36 are epitaxially grown in this order on the buffer layer 22 using the mask layer 24 as a mask. Examples of epitaxial growth methods include MOCVD and MBE.

次に、複数の柱状部３０の間に光伝搬層４０を形成する。光伝搬層４０は、例えば、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法によって形成される。本工程により、複数の柱状部３０を有する第１フォトニック結晶６０を形成することができる。 Next, the light propagation layer 40 is formed between the multiple columnar portions 30 . The light propagation layer 40 is formed by ALD method or CVD method, for example. Through this step, the first photonic crystal 60 having a plurality of columnar portions 30 can be formed.

次に、バッファー層２２上に第１電極５０を形成し、第２半導体層３６上に第２電極５２を形成する。第１電極５０および第２電極５２は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。なお、第１電極５０および第２電極５２の形成順序は、特に限定されない。 Next, a first electrode 50 is formed on the buffer layer 22 and a second electrode 52 is formed on the second semiconductor layer 36 . The first electrode 50 and the second electrode 52 are formed by, for example, a vacuum deposition method. The order of forming the first electrode 50 and the second electrode 52 is not particularly limited.

以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。 The light emitting device 100 can be manufactured through the above steps.

２． 第２実施形態
２．１． 発光装置
次に、第２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６は、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す断面図である。以下、第２実施形態に係る発光装置２００において、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 2. Second Embodiment 2.1. Light Emitting Device Next, a light emitting device according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting device 200 according to the second embodiment. Hereinafter, in the light-emitting device 200 according to the second embodiment, members having functions similar to those of the constituent members of the light-emitting device 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. .

上述した発光装置１００では、図２に示すように、第２フォトニック結晶７０は、複数の孔７２を有していた。 In the light emitting device 100 described above, the second photonic crystal 70 had a plurality of holes 72 as shown in FIG.

これに対し、発光装置２００では、図６に示すように、第２フォトニック結晶７０は、複数のダミー柱状部７６を有している。 On the other hand, in the light emitting device 200, the second photonic crystal 70 has a plurality of dummy columnar portions 76, as shown in FIG.

複数のダミー柱状部７６は、積層方向からみて、例えば、正方格子状に設けられている。ダミー柱状部７６は、第３半導体層７７と、第４半導体層７８と、を有している。第３半導体層７７は、バッファー層２２上に設けられている。第３半導体層７７の材質は、例えば、第１半導体層３２と同じである。第４半導体層７８は、第３半導体層７７上に設けられている。第４半導体層７８の材質は、例えば、第２半導体層３６と同じである。 The plurality of dummy columnar portions 76 are provided in, for example, a square lattice shape when viewed from the stacking direction. The dummy columnar portion 76 has a third semiconductor layer 77 and a fourth semiconductor layer 78 . The third semiconductor layer 77 is provided on the buffer layer 22 . The material of the third semiconductor layer 77 is, for example, the same as that of the first semiconductor layer 32 . The fourth semiconductor layer 78 is provided on the third semiconductor layer 77 . The material of the fourth semiconductor layer 78 is, for example, the same as that of the second semiconductor layer 36 .

ダミー柱状部７６は、発光層を有していない。そのため、ダミー柱状部７６は、発光しない。仮に、ダミー柱状部が発光すると、ダミー柱状部で発光した光の位相と、第１フォトニック結晶６０で発振した光の位相とが異なり、発光装置１００として所望の特性を有するレーザー光を出射することが困難となる。 The dummy columnar portion 76 does not have a light emitting layer. Therefore, the dummy columnar portion 76 does not emit light. If the dummy columnar portion emits light, the phase of the light emitted by the dummy columnar portion differs from the phase of the light oscillated by the first photonic crystal 60, and the light emitting device 100 emits laser light having desired characteristics. becomes difficult.

２．２． 発光装置の製造方法
次に、第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図７および図８は、第２実施形態に係る発光装置２００の製造工程を模式的に示す断面図である。以下、第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法において、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。 2.2. Method for Manufacturing Light Emitting Device Next, a method for manufacturing the light emitting device 200 according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. 7 and 8 are cross-sectional views schematically showing manufacturing steps of the light emitting device 200 according to the second embodiment. Hereinafter, in the manufacturing method of the light emitting device 200 according to the second embodiment, differences from the example of the manufacturing method of the light emitting device 100 according to the first embodiment will be described, and description of the same points will be omitted.

発光装置２００の製造方法では、基板１０上にバッファー層２２およびマスク層２４を形成した後、図７に示すように、マスク層２４に、柱状部３０を形成するための開口部と、ダミー柱状部７６を形成するための開口部を形成する。 In the method for manufacturing the light emitting device 200, after the buffer layer 22 and the mask layer 24 are formed on the substrate 10, as shown in FIG. An opening is formed to form the portion 76 .

次に、マスク層２４をマスクとして、バッファー層２２上に第１半導体層３２および第３半導体層７７をエピタキシャル成長させる。 Next, using the mask layer 24 as a mask, the first semiconductor layer 32 and the third semiconductor layer 77 are epitaxially grown on the buffer layer 22 .

図８に示すように、第１半導体層３２上に発光層３４をエピタキシャル成長させる。発光層３４の成長は、第３半導体層７７を図示せぬマスク層で覆った状態で行う。マスク層は、発光層３４の成長後に除去される。 As shown in FIG. 8, a light emitting layer 34 is epitaxially grown on the first semiconductor layer 32 . The light emitting layer 34 is grown while the third semiconductor layer 77 is covered with a mask layer (not shown). The mask layer is removed after growth of the light emitting layer 34 .

図６に示すように、発光層３４上に第２半導体層３６をエピタキシャル成長させ、第３半導体層７７上に第４半導体層７８をエピタキシャル成長させる。 As shown in FIG. 6, the second semiconductor layer 36 is epitaxially grown on the light emitting layer 34 and the fourth semiconductor layer 78 is epitaxially grown on the third semiconductor layer 77 .

次に、複数の柱状部３０の間に光伝搬層４０を形成し、複数のダミー柱状部７６の間に誘電体層７４を形成する。光伝搬層４０および誘電体層７４は、一体的に形成される。本工程により、第１フォトニック結晶６０および第２フォトニック結晶７０を形成することができる。 Next, the light propagation layer 40 is formed between the plurality of columnar portions 30 and the dielectric layer 74 is formed between the plurality of dummy columnar portions 76 . Light propagating layer 40 and dielectric layer 74 are integrally formed. Through this step, the first photonic crystal 60 and the second photonic crystal 70 can be formed.

次に、第１電極５０および第２電極５２を形成する。 Next, the first electrode 50 and the second electrode 52 are formed.

以上の工程により、発光装置２００を製造することができる。 The light emitting device 200 can be manufactured through the above steps.

３． 第３実施形態
次に、第３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９は、第３実施形態に係るプロジェクター９００を模式的に示す図である。 3. Third Embodiment Next, a projector according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a diagram schematically showing a projector 900 according to the third embodiment.

プロジェクター９００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。 The projector 900 has, for example, the light emitting device 100 as a light source.

プロジェクター９００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９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。 The projector 900 has a housing (not shown), and a red light source 100R, a green light source 100G, and a blue light source 100B that emit red light, green light, and blue light, respectively, provided in the housing. For convenience, red light source 100R, green light source 100G, and blue light source 100B are simplified in FIG.

プロジェクター９００は、さらに、筐体内に備えられている、第１光学素子９０２Ｒと、第２光学素子９０２Ｇと、第３光学素子９０２Ｂと、第１光変調装置９０４Ｒと、第２光変調装置９０４Ｇと、第３光変調装置９０４Ｂと、投射装置９０８と、を有している。第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置９０８は、例えば、投射レンズである。 The projector 900 further includes a first optical element 902R, a second optical element 902G, a third optical element 902B, a first optical modulator 904R, and a second optical modulator 904G, which are provided in the housing. , a third light modulating device 904B and a projection device 908 . The first light modulating device 904R, the second light modulating device 904G, and the third light modulating device 904B are, for example, transmissive liquid crystal light valves. Projection device 908 is, for example, a projection lens.

赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１光学素子９０２Ｒ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９０２Ｒによって集光される。なお、第１光学素子９０２Ｒ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９０２Ｇおよび第３光学素子９０２Ｂについても同様である。 Light emitted from the red light source 100R enters the first optical element 902R. Light emitted from the red light source 100R is collected by the first optical element 902R. Note that the first optical element 902R may have a function other than condensing. The same applies to a second optical element 902G and a third optical element 902B, which will be described later.

第１光学素子９０２Ｒによって集光された光は、第１光変調装置９０４Ｒに入射する。第１光変調装置９０４Ｒ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９０８は、第１光変調装置９０４Ｒによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。 The light collected by the first optical element 902R enters the first optical modulator 904R. The first light modulator 904R modulates incident light according to image information. The projection device 908 then magnifies the image formed by the first light modulation device 904R and projects it onto the screen 910 .

緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２光学素子９０２Ｇ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９０２Ｇによって集光される。 Light emitted from the green light source 100G enters the second optical element 902G. Light emitted from the green light source 100G is collected by the second optical element 902G.

第２光学素子９０２Ｇによって集光された光は、第２光変調装置９０４Ｇに入射する。第２光変調装置９０４Ｇ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９０８は、第２光変調装置９０４Ｇによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。 The light collected by the second optical element 902G enters the second optical modulator 904G. The second light modulator 904G modulates incident light according to image information. The projection device 908 then magnifies the image formed by the second light modulation device 904G and projects it onto the screen 910 .

青色光源１００Ｂから出射された光は、第３光学素子９０２Ｂ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９０２Ｂによって集光される。 Light emitted from the blue light source 100B enters the third optical element 902B. Light emitted from the blue light source 100B is collected by the third optical element 902B.

第３光学素子９０２Ｂによって集光された光は、第３光変調装置９０４Ｂに入射する。第３光変調装置９０４Ｂ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９０８は、第３光変調装置９０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。 The light condensed by the third optical element 902B enters the third optical modulator 904B. The third light modulator 904B modulates incident light according to image information. The projection device 908 then magnifies the image formed by the third light modulation device 904B and projects it onto the screen 910 .

また、プロジェクター９００は、第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂから出射された光を合成して投射装置９０８に導くクロスダイクロイックプリズム９０６を有することができる。 The projector 900 can also have a cross dichroic prism 906 that synthesizes the light emitted from the first light modulation device 904R, the second light modulation device 904G, and the third light modulation device 904B and guides them to the projection device 908. .

第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂ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９０６に入射する。クロスダイクロイックプリズム９０６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９０８によりスクリーン９１０上に投射され、拡大された画像が表示される。 The three colored lights modulated by the first light modulator 904R, the second light modulator 904G, and the third light modulator 904B are incident on the cross dichroic prism 906. FIG. The cross dichroic prism 906 is formed by pasting together four rectangular prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are arranged on its inner surface. These dielectric multilayer films synthesize three color lights to form light representing a color image. The combined light is projected onto a screen 910 by a projection device 908 to display an enlarged image.

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９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂ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９０８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９１０に投射してもよい。 Note that the red light source 100R, the green light source 100G, and the blue light source 100B control the light emitting device 100 as pixels of an image according to image information, so that the first light modulation device 904R, the second light modulation device 904G, and the second light modulation device 904G are controlled. An image may be formed directly without using the three-light modulator 904B. Then, the projection device 908 may enlarge the image formed by the red light source 100R, the green light source 100G, and the blue light source 100B and project it onto the screen 910 .

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。 Also, in the above example, a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device, but a light valve other than liquid crystal may be used, or a reflective light valve may be used. Examples of such light valves include reflective liquid crystal light valves and digital micro mirror devices. Also, the configuration of the projection device is appropriately changed according to the type of light valve used.

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。 Also, the light source device of a scanning type image display device having scanning means which is an image forming device for displaying an image of a desired size on a display surface by scanning the light from the light source on a screen. It can also be applied to

上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクター以外にも用いることが可能である。プロジェクター以外の用途には、例えば、屋内外の照明、ディスプレイのバックライト、レーザープリンター、テレビ、テレビのバックライト、イメージャー、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、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）等の光源がある。 The light-emitting device according to the above-described embodiments can be used for applications other than projectors. Applications other than projectors include, for example, indoor and outdoor lighting, display backlights, laser printers, TVs, TV backlights, imagers, scanners, automotive lights, sensing devices that use light, communication devices, LIDAR (light Detection and Ranging).

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。 The above-described embodiments and modifications are examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is also possible to appropriately combine each embodiment and each modification.

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。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments, for example, configurations that have the same function, method and result, or configurations that have the same purpose and effect. Moreover, the present invention includes configurations obtained by replacing non-essential portions of the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effects or achieves the same purpose as the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes configurations obtained by adding known techniques to the configurations described in the embodiments.

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。 The following content is derived from the embodiment and modifications described above.

発光装置の一態様は、
基板と、
前記基板に設けられ、複数の柱状部を有する第１フォトニック結晶と、
前記基板に設けられた第２フォトニック結晶と、
を有し、
前記複数の柱状部の各々は、発光層を有し、
前記第１フォトニック結晶は、前記第１フォトニック結晶におけるΓ点に欠陥準位を有し、
前記発光層で発生する光は、前記第１フォトニック結晶において前記欠陥準位の波長帯で発振し、
前記第１フォトニック結晶により発振した光は、前記第２フォトニック結晶に伝播し、
前記第２フォトニック結晶は、前記第２フォトニック結晶におけるΓ点にフォトニックバンド端を有し、
前記フォトニックバンド端の波長帯は、前記第１フォトニック結晶から前記第２フォトニック結晶に伝播する光の波長帯と重なり、
前記基板の面内方向と直交する方向からみて、
前記第１フォトニック結晶を伝搬する光の強度は、前記第１フォトニック結晶における第１点で最大となり、
前記第１点の光の強度は、前記第１フォトニック結晶における前記第１点と異なる第２点の光の強度よりも大きく、
前記複数の柱状部のうちの第１柱状部は、前記複数の柱状部のうちの第２柱状部よりも、径が大きく、
前記第１柱状部は、前記複数の柱状部のうち、最も大きい径を有して、前記第１点の最も近くに設けられている。 One aspect of the light-emitting device is
a substrate;
a first photonic crystal provided on the substrate and having a plurality of columnar portions;
a second photonic crystal provided on the substrate;
has
each of the plurality of columnar portions has a light-emitting layer;
The first photonic crystal has a defect level at the Γ point in the first photonic crystal,
light generated in the light-emitting layer oscillates in the wavelength band of the defect level in the first photonic crystal;
Light oscillated by the first photonic crystal propagates to the second photonic crystal,
the second photonic crystal has a photonic band edge at the Γ point in the second photonic crystal;
the wavelength band at the edge of the photonic band overlaps with the wavelength band of light propagating from the first photonic crystal to the second photonic crystal;
Viewed from a direction perpendicular to the in-plane direction of the substrate,
The intensity of light propagating through the first photonic crystal is maximum at a first point on the first photonic crystal,
The intensity of light at the first point is greater than the intensity of light at a second point different from the first point in the first photonic crystal,
a first columnar portion of the plurality of columnar portions has a larger diameter than a second columnar portion of the plurality of columnar portions;
The first columnar portion has the largest diameter among the plurality of columnar portions and is provided closest to the first point.

この発光装置によれば、発振閾値を低くすることができる。 According to this light emitting device, the oscillation threshold can be lowered.

発光装置の一態様において、
前記複数の柱状部は、前記第１フォトニック結晶の前記第１点に向かうにつれて、径が大きくなってもよい。 In one aspect of the light-emitting device,
The plurality of columnar portions may increase in diameter toward the first point of the first photonic crystal.

この発光装置によれば、第１フォトニック結晶は、Γ点にフォトニックバンド端を有することができる。 According to this light emitting device, the first photonic crystal can have a photonic band edge at the Γ point.

発光装置の一態様において、
前記複数の柱状部に電流を注入する電極を有してもよい。 In one aspect of the light-emitting device,
It may have an electrode for injecting a current into the plurality of columnar portions.

この発光装置によれば、電極は、第２フォトニック結晶には電流を注入しないため、その分、省電力化を図ることができる。 According to this light-emitting device, the electrode does not inject current into the second photonic crystal, so power can be saved accordingly.

発光装置の一態様において、
前記第２フォトニック結晶は、前記面内方向と直交する方向からみて、前記第１フォトニック結晶を囲んでいてもよい。 In one aspect of the light-emitting device,
The second photonic crystal may surround the first photonic crystal when viewed from a direction orthogonal to the in-plane direction.

この発光装置によれば、第１フォトニック結晶から第２フォトニック結晶に伝播する光を増やすことができる。 According to this light emitting device, the amount of light that propagates from the first photonic crystal to the second photonic crystal can be increased.

発光装置の一態様において、
前記第２フォトニック結晶は、複数の孔が設けられた誘電体層であってもよい。 In one aspect of the light-emitting device,
The second photonic crystal may be a dielectric layer provided with a plurality of holes.

この発光装置によれば、例えば柱状部を成長させることにより第２フォトニック結晶を形成する場合に比べて、第２フォトニック結晶を容易に形成することができる。 According to this light emitting device, the second photonic crystal can be formed more easily than, for example, the case of forming the second photonic crystal by growing the columnar portion.

発光装置の一態様において、
前記第２フォトニック結晶に伝播した光は、前記面内方向と交差する方向に回折されてもよい。 In one aspect of the light-emitting device,
The light propagated to the second photonic crystal may be diffracted in a direction crossing the in-plane direction.

この発光装置によれば、レーザー光を面内方向と交差する方向に出射することができる。 According to this light emitting device, laser light can be emitted in a direction intersecting the in-plane direction.

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。 One aspect of the projector is
It has one mode of the light-emitting device.

１０…基板、２０…積層体、２２…バッファー層、２４…マスク層、３０…柱状部、３０ａ…第１柱状部、３０ｂ…第２柱状部、３０ｃ…第３柱状部、３２…第１半導体層、３３…ウェル層、３４…発光層、３５…バリア層、３６…第２半導体層、４０…光伝搬層、５０…第１電極、５２…第２電極、６０…第１フォトニック結晶、７０…第２フォトニック結晶、７２…孔、７３…開口部、７４…誘電体層、７６…ダミー柱状部、７７…第３半導体層、７８…第４半導体層、１００…発光装置、１００Ｒ…赤色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｂ…青色光源、２００…発光装置、９００…プロジェクター、９０２Ｒ…第１光学素子、９０２Ｇ…第２光学素子、９０２Ｂ…第３光学素子、９０４Ｒ…第１光変調装置、９０４Ｇ…第２光変調装置、９０４Ｂ…第３光変調装置、９０６…クロスダイクロイックプリズム、９０８…投射装置、９１０…スクリーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Substrate 20... Laminated body 22... Buffer layer 24... Mask layer 30... Columnar part 30a... First columnar part 30b... Second columnar part 30c... Third columnar part 32... First semiconductor Layer 33 Well layer 34 Light emitting layer 35 Barrier layer 36 Second semiconductor layer 40 Light propagation layer 50 First electrode 52 Second electrode 60 First photonic crystal 70... Second photonic crystal 72... Hole 73... Opening 74... Dielectric layer 76... Dummy columnar part 77... Third semiconductor layer 78... Fourth semiconductor layer 100... Light emitting device 100R... Red light source 100G Green light source 100B Blue light source 200 Light emitting device 900 Projector 902R First optical element 902G Second optical element 902B Third optical element 904R First optical modulator , 904G... Second optical modulator, 904B... Third optical modulator, 906... Cross dichroic prism, 908... Projector, 910... Screen

Claims (7)

基板と、
前記基板に設けられ、複数の柱状部を有する第１フォトニック結晶と、
前記基板に設けられた第２フォトニック結晶と、
を有し、
前記複数の柱状部の各々は、発光層を有し、
前記第１フォトニック結晶は、前記第１フォトニック結晶におけるΓ点に欠陥準位を有し、
前記発光層で発生する光は、前記第１フォトニック結晶において前記欠陥準位の波長帯で発振し、
前記第１フォトニック結晶により発振した光は、前記第２フォトニック結晶に伝播し、
前記第２フォトニック結晶は、前記第２フォトニック結晶におけるΓ点にフォトニックバンド端を有し、
前記フォトニックバンド端の波長帯は、前記第１フォトニック結晶から前記第２フォトニック結晶に伝播する光の波長帯と重なり、
前記基板の面内方向と直交する方向からみて、
前記第１フォトニック結晶を伝搬する光の強度は、前記第１フォトニック結晶における第１点で最大となり、
前記第１点の光の強度は、前記第１フォトニック結晶における前記第１点と異なる第２点の光の強度よりも大きく、
前記複数の柱状部のうちの第１柱状部は、前記複数の柱状部のうちの第２柱状部よりも、径が大きく、
前記第１柱状部は、前記複数の柱状部のうち、最も大きい径を有して、前記第１点の最も近くに設けられている、発光装置。 a substrate;
a first photonic crystal provided on the substrate and having a plurality of columnar portions;
a second photonic crystal provided on the substrate;
has
each of the plurality of columnar portions has a light-emitting layer;
The first photonic crystal has a defect level at the Γ point in the first photonic crystal,
light generated in the light-emitting layer oscillates in the wavelength band of the defect level in the first photonic crystal;
Light oscillated by the first photonic crystal propagates to the second photonic crystal,
the second photonic crystal has a photonic band edge at the Γ point in the second photonic crystal;
the wavelength band of the edge of the photonic band overlaps with the wavelength band of light propagating from the first photonic crystal to the second photonic crystal;
Viewed from a direction perpendicular to the in-plane direction of the substrate,
The intensity of light propagating through the first photonic crystal is maximum at a first point on the first photonic crystal,
The intensity of light at the first point is greater than the intensity of light at a second point different from the first point in the first photonic crystal,
a first columnar portion of the plurality of columnar portions has a larger diameter than a second columnar portion of the plurality of columnar portions;
The light-emitting device, wherein the first columnar portion has the largest diameter among the plurality of columnar portions and is provided closest to the first point. 請求項１において、
前記複数の柱状部は、前記第１フォトニック結晶の前記第１点に向かうにつれて、径が大きくなる、発光装置。 In claim 1,
The light-emitting device, wherein the plurality of columnar portions increase in diameter toward the first point of the first photonic crystal. 請求項１または２において、
前記複数の柱状部に電流を注入する電極を有する、発光装置。 In claim 1 or 2,
A light-emitting device, comprising an electrode for injecting a current into the plurality of columnar portions. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第２フォトニック結晶は、前記面内方向と直交する方向からみて、前記第１フォトニック結晶を囲んでいる、発光装置。 In any one of claims 1 to 3,
The light-emitting device, wherein the second photonic crystal surrounds the first photonic crystal when viewed from a direction perpendicular to the in-plane direction. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記第２フォトニック結晶は、複数の孔が設けられた誘電体層である、発光装置。 In any one of claims 1 to 4,
The light-emitting device, wherein the second photonic crystal is a dielectric layer provided with a plurality of holes. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記第２フォトニック結晶に伝播した光は、前記面内方向と交差する方向に回折される、発光装置。 In any one of claims 1 to 5,
The light-emitting device, wherein light propagated to the second photonic crystal is diffracted in a direction crossing the in-plane direction. 請求項１ないし６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。 A projector comprising the light emitting device according to claim 1 .

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