JP3218980B2 - ２次元レーザアレー - Google Patents
２次元レーザアレーInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体（Ｉｎ
XＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よなる
レーザ素子に関する。
XＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よなる
レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体は紫外〜青色に発光するレ
ーザ素子の材料として従来より研究されており、本出願
人は、最近この材料を用いてパルス電流において、室温
での４１０ｎｍのレーザ発振を発表した（例えば、Jpn.
J.Appl.Phys.Vol35、1996 pp.L74-76）。発表した素子
はいわゆる電極ストライプ型のレーザ素子であり、エッ
チングにより、活性層の端面に平行鏡を形成して共振器
が作成されている。図５にそのレーザ素子の概略構造を
示す模式的な断面図を示す。このレーザ素子はレーザ光
の共振方向に平行な方向で素子を切断した際の図であ
り、４０は基板、４１はｎ型窒化物半導体層、４２は活
性層、４３はｐ型窒化物半導体層、４４、４５は活性層
の端面にエッチングにより形成された共振面である。
ーザ素子の材料として従来より研究されており、本出願
人は、最近この材料を用いてパルス電流において、室温
での４１０ｎｍのレーザ発振を発表した（例えば、Jpn.
J.Appl.Phys.Vol35、1996 pp.L74-76）。発表した素子
はいわゆる電極ストライプ型のレーザ素子であり、エッ
チングにより、活性層の端面に平行鏡を形成して共振器
が作成されている。図５にそのレーザ素子の概略構造を
示す模式的な断面図を示す。このレーザ素子はレーザ光
の共振方向に平行な方向で素子を切断した際の図であ
り、４０は基板、４１はｎ型窒化物半導体層、４２は活
性層、４３はｐ型窒化物半導体層、４４、４５は活性層
の端面にエッチングにより形成された共振面である。
【０００３】このように、窒化物半導体層の端面をエッ
チングして共振面を作成した場合、図５のＡに示すよう
に、「エッチングしろ」ができる。つまり、エッチング
により発生した水平な窒化物半導体面、若しくは基板面
が余剰部分となって表面に露出する。この「エッチング
しろ」が、活性層の端面より発せられるレーザ光の一部
を反射、及び吸収することにより、レーザ光の集光を難
しくし、出力を低下させるという欠点がある。
チングして共振面を作成した場合、図５のＡに示すよう
に、「エッチングしろ」ができる。つまり、エッチング
により発生した水平な窒化物半導体面、若しくは基板面
が余剰部分となって表面に露出する。この「エッチング
しろ」が、活性層の端面より発せられるレーザ光の一部
を反射、及び吸収することにより、レーザ光の集光を難
しくし、出力を低下させるという欠点がある。
【０００４】また、このように両端面を共振器とするい
わゆるストライプ導波路型のレーザ素子は、一個づつ独
立して製造されるために、レーザ素子の数々の特性をウ
ェーハの段階でチェックするのが難しい。さらに、レー
ザ素子を２次元アレーとして使用する際に、それぞれが
独立した構造を有するため、高集積化が難しいという欠
点もある。
わゆるストライプ導波路型のレーザ素子は、一個づつ独
立して製造されるために、レーザ素子の数々の特性をウ
ェーハの段階でチェックするのが難しい。さらに、レー
ザ素子を２次元アレーとして使用する際に、それぞれが
独立した構造を有するため、高集積化が難しいという欠
点もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
とするところは、窒化物半導体を用いた２次元レーザア
レーの出力を高めると共に、高集積化が可能な２次元レ
ーザアレーを実現することにある。
とするところは、窒化物半導体を用いた２次元レーザア
レーの出力を高めると共に、高集積化が可能な２次元レ
ーザアレーを実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の２次元レーザア
レーは２つの態様よりなり、第１の態様は、基板上に活
性層を含む窒化物半導体層が積層されてなる単位レーザ
素子が、同一基板内に複数形成された２次元レーザアレ
ーであって、前記基板は、３００Ｋにおける熱伝導率が
２０（ｋ/Ｗｍ-1Ｋ-1）以上、かつ、透明な材料から成
り、前記単位レーザ素子は、活性層端面にエッチングで
形成された対向する第１の共振面と第２の共振面とを有
し、さらに、少なくとも一方の共振面の外側にあり、端
面が基板水平方向に対して傾斜した角度で逆メサ形状に
エッチングされた窒化物半導体層の表面にミラーが形成
されており、共振面間で共振されたレーザ光がミラーで
反射されることにより、レーザ光の少なくとも一方が基
板側に出射されることを特徴とする。
レーは２つの態様よりなり、第１の態様は、基板上に活
性層を含む窒化物半導体層が積層されてなる単位レーザ
素子が、同一基板内に複数形成された２次元レーザアレ
ーであって、前記基板は、３００Ｋにおける熱伝導率が
２０（ｋ/Ｗｍ-1Ｋ-1）以上、かつ、透明な材料から成
り、前記単位レーザ素子は、活性層端面にエッチングで
形成された対向する第１の共振面と第２の共振面とを有
し、さらに、少なくとも一方の共振面の外側にあり、端
面が基板水平方向に対して傾斜した角度で逆メサ形状に
エッチングされた窒化物半導体層の表面にミラーが形成
されており、共振面間で共振されたレーザ光がミラーで
反射されることにより、レーザ光の少なくとも一方が基
板側に出射されることを特徴とする。
【０００７】さらに第２の態様は、基板上に活性層を含
む窒化物半導体層が積層されてなる単位レーザ素子が、
同一基板内に複数形成された２次元レーザアレーであっ
て、前記基板は、３００Ｋにおける熱伝導率が２０（ｋ
/Ｗｍ-1Ｋ-1）以上、かつ、透明な材料から成り、前記
単位レーザ素子は、活性層端面にエッチングで形成され
た第１の共振面を有し、また活性層以外の窒化物半導体
層内に第２の共振面を有し、さらに、基板水平方向に対
して傾斜した角度でエッチングされたもう一方の活性層
のエッチング端面にミラーが形成されており、活性層内
の発光がミラーを介して共振面間で共振されることによ
り、レーザ光の少なくとも一方が基板側に出射されるこ
とを特徴とする。
む窒化物半導体層が積層されてなる単位レーザ素子が、
同一基板内に複数形成された２次元レーザアレーであっ
て、前記基板は、３００Ｋにおける熱伝導率が２０（ｋ
/Ｗｍ-1Ｋ-1）以上、かつ、透明な材料から成り、前記
単位レーザ素子は、活性層端面にエッチングで形成され
た第１の共振面を有し、また活性層以外の窒化物半導体
層内に第２の共振面を有し、さらに、基板水平方向に対
して傾斜した角度でエッチングされたもう一方の活性層
のエッチング端面にミラーが形成されており、活性層内
の発光がミラーを介して共振面間で共振されることによ
り、レーザ光の少なくとも一方が基板側に出射されるこ
とを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の態様に係る
レーザ素子の概略の構造を示す模式的な断面図であり、
図５と同じくレーザ光の共振方向と平行方向での断面図
を示しているがｎ電極、ｐ電極は特に図示していない。
この図において、１０は基板、１１はｎ型窒化物半導体
層、１２は活性層、１３はｐ型窒化物半導体層を示して
いる。
レーザ素子の概略の構造を示す模式的な断面図であり、
図５と同じくレーザ光の共振方向と平行方向での断面図
を示しているがｎ電極、ｐ電極は特に図示していない。
この図において、１０は基板、１１はｎ型窒化物半導体
層、１２は活性層、１３はｐ型窒化物半導体層を示して
いる。
【０００９】第１の態様では、活性層１２の端面にエッ
チングにより形成された第１の共振面２１と、第２の共
振面２２とを有しており、これらの共振面は平行鏡とな
って、活性層の発光を共振面間で共振させる作用があ
る。エッチング方法には、大別してウェットエッチン
グ、ドライエッチングがあるが、共振面となるような表
面が平滑な面を得るためには、ドライエッチングを用い
る方が望ましい。ドライエッチング装置には、例えば反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビーム
エッチング（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトンエッチング
（ＥＣＲ）、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）等の装
置があり、いずれの装置を用いてもよく、窒化物半導体
のエッチングレート、保護膜等の種類によりエッチング
装置、そのエッチング装置に用いるエッチングガス等を
適宜使い分ける。例えば、ＲＩＥを用いる場合、特開平
８−１７８０３号公報に記載されているように、塩素ガ
スとケイ素ガスの混合ガスを用いることにより、制御性
よく窒化物半導体をエッチングすることができる。
チングにより形成された第１の共振面２１と、第２の共
振面２２とを有しており、これらの共振面は平行鏡とな
って、活性層の発光を共振面間で共振させる作用があ
る。エッチング方法には、大別してウェットエッチン
グ、ドライエッチングがあるが、共振面となるような表
面が平滑な面を得るためには、ドライエッチングを用い
る方が望ましい。ドライエッチング装置には、例えば反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビーム
エッチング（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトンエッチング
（ＥＣＲ）、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）等の装
置があり、いずれの装置を用いてもよく、窒化物半導体
のエッチングレート、保護膜等の種類によりエッチング
装置、そのエッチング装置に用いるエッチングガス等を
適宜使い分ける。例えば、ＲＩＥを用いる場合、特開平
８−１７８０３号公報に記載されているように、塩素ガ
スとケイ素ガスの混合ガスを用いることにより、制御性
よく窒化物半導体をエッチングすることができる。
【００１０】さらに、第１の態様では、少なくとも一方
の共振面の外側にあり、端面が基板水平方向に対して傾
斜した角度でエッチングされた窒化物半導体層の表面に
ミラー（２３）が形成されている。図１では共振面２２
の外側にある順メサ方向にエッチングされた窒化物半導
体層の表面にミラー２３が形成されているが、共振面の
片側だけでなく、両方の面の外側にある窒化物半導体層
の表面にミラーを形成してもよい。図２は、もう一方の
共振面２１の外側にある窒化物半導体層の表面にミラー
２３’を形成したレーザ素子である。このミラー２３、
２３’は共振面間２１、２２で共振されたレーザ光を反
射して、レーザ光を基板水平方向と異なる方向に出射す
る。即ち、このミラーにより、従来の端面発光の導波路
型レーザ素子を面発光型レーザ素子にできる。レーザ光
の出射方向としては基板水平面に対して垂直な方向が最
も好ましく、そのために、共振面の外側にある窒化物半
導体層のエッチング角度を適宜調整する必要がある。図
２ではミラー２３が形成される窒化物半導体を順メサ形
状、ミラー２３’が形成される窒化物半導体層を逆メサ
形状として、一方のレーザ光を窒化物半導体層側から取
り出し、片方のレーザ光を基板側から取り出している
が、両方を順メサ形状、若しくは逆メサ形状として両方
のレーザ光を同一面側から取り出すようにすることもで
きる。
の共振面の外側にあり、端面が基板水平方向に対して傾
斜した角度でエッチングされた窒化物半導体層の表面に
ミラー（２３）が形成されている。図１では共振面２２
の外側にある順メサ方向にエッチングされた窒化物半導
体層の表面にミラー２３が形成されているが、共振面の
片側だけでなく、両方の面の外側にある窒化物半導体層
の表面にミラーを形成してもよい。図２は、もう一方の
共振面２１の外側にある窒化物半導体層の表面にミラー
２３’を形成したレーザ素子である。このミラー２３、
２３’は共振面間２１、２２で共振されたレーザ光を反
射して、レーザ光を基板水平方向と異なる方向に出射す
る。即ち、このミラーにより、従来の端面発光の導波路
型レーザ素子を面発光型レーザ素子にできる。レーザ光
の出射方向としては基板水平面に対して垂直な方向が最
も好ましく、そのために、共振面の外側にある窒化物半
導体層のエッチング角度を適宜調整する必要がある。図
２ではミラー２３が形成される窒化物半導体を順メサ形
状、ミラー２３’が形成される窒化物半導体層を逆メサ
形状として、一方のレーザ光を窒化物半導体層側から取
り出し、片方のレーザ光を基板側から取り出している
が、両方を順メサ形状、若しくは逆メサ形状として両方
のレーザ光を同一面側から取り出すようにすることもで
きる。
【００１１】図３は本発明の第２の態様に係るレーザ素
子の概略の構造を示す模式的な断面図であり、活性層の
共振方向と同じ平行方向での断面図を示しており、同じ
くｐ電極、ｎ電極は特に図示していない。なお、この図
において、基板、ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒
化物半導体層の符号は図１、２と同一符号でもって示し
ている。
子の概略の構造を示す模式的な断面図であり、活性層の
共振方向と同じ平行方向での断面図を示しており、同じ
くｐ電極、ｎ電極は特に図示していない。なお、この図
において、基板、ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒
化物半導体層の符号は図１、２と同一符号でもって示し
ている。
【００１２】第２の態様では、活性層１２端面にエッチ
ングで形成された第１の共振面３１を有し、また活性層
以外の窒化物半導体層内、若しくは窒化物半導体が積層
されていない側の基板面に第２の共振面３２を有してい
る。図３では第２の共振面はｎ型窒化物半導体層１１の
内部に形成されているが、この第２の共振面１１を窒化
物半導体が積層されていない側の基板面、即ち基板の裏
面に形成してもよい。第２の共振面を窒化物半導体の内
部に形成する場合、その共振面となる部材はレーザ光が
共振するような窒化物半導体の多層膜で形成することが
できる。多層膜の構成としては、活性層の発光波長を反
射するように、互いに屈折率の異なる窒化物半導体層の
各膜厚をλ／４ｎ（λ：波長、ｎ：窒化物半導体の屈折
率）の膜厚で設計し、このように設計された窒化物半導
体層を数層〜数十層積層することにより第２の共振面３
２を作成することができる。一方、基板裏面に共振面を
形成する場合には、例えばＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3
等の互いに屈折率の異なる誘電体の各膜厚を同じくλ／
４ｎ（ｎ：誘電体の屈折率）となるように、数層〜数十
層、基板裏面表面に積層することにより第２の共振面３
２を形成することができる。
ングで形成された第１の共振面３１を有し、また活性層
以外の窒化物半導体層内、若しくは窒化物半導体が積層
されていない側の基板面に第２の共振面３２を有してい
る。図３では第２の共振面はｎ型窒化物半導体層１１の
内部に形成されているが、この第２の共振面１１を窒化
物半導体が積層されていない側の基板面、即ち基板の裏
面に形成してもよい。第２の共振面を窒化物半導体の内
部に形成する場合、その共振面となる部材はレーザ光が
共振するような窒化物半導体の多層膜で形成することが
できる。多層膜の構成としては、活性層の発光波長を反
射するように、互いに屈折率の異なる窒化物半導体層の
各膜厚をλ／４ｎ（λ：波長、ｎ：窒化物半導体の屈折
率）の膜厚で設計し、このように設計された窒化物半導
体層を数層〜数十層積層することにより第２の共振面３
２を作成することができる。一方、基板裏面に共振面を
形成する場合には、例えばＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3
等の互いに屈折率の異なる誘電体の各膜厚を同じくλ／
４ｎ（ｎ：誘電体の屈折率）となるように、数層〜数十
層、基板裏面表面に積層することにより第２の共振面３
２を形成することができる。
【００１３】さらに第２の態様では、基板水平方向に対
して傾斜した角度でエッチングされたもう一方の活性層
のエッチング端面にミラー３３が形成されている。この
ミラー３３は活性層内の発光がミラー３３を介して共振
面間３１、３２で共振されることにより、レーザ光が基
板水平方向と異なる方向に出射される。
して傾斜した角度でエッチングされたもう一方の活性層
のエッチング端面にミラー３３が形成されている。この
ミラー３３は活性層内の発光がミラー３３を介して共振
面間３１、３２で共振されることにより、レーザ光が基
板水平方向と異なる方向に出射される。
【００１４】本発明の第１の態様及び第２の態様におい
て、ミラー２３、２３’、３３は、例えば誘電体多層
膜、金属薄膜を表面に形成することによって実現でき
る。誘電体多層膜は、前記のように各膜厚をλ／４ｎに
調整して積層する。金属薄膜の場合は活性層の発光波長
に吸収が少ない反射率を有する金属材料を蒸着、スパッ
タ等の製膜装置を用いて形成する。また、本発明のレー
ザ素子では、共振面に誘電体多層膜よりなる共振面の反
射率を調整する反射膜を形成することもできるが、その
場合、共振面以外に形成するミラーの反射率を、共振面
に形成する反射膜の反射率よりも高くすることが望まし
い。
て、ミラー２３、２３’、３３は、例えば誘電体多層
膜、金属薄膜を表面に形成することによって実現でき
る。誘電体多層膜は、前記のように各膜厚をλ／４ｎに
調整して積層する。金属薄膜の場合は活性層の発光波長
に吸収が少ない反射率を有する金属材料を蒸着、スパッ
タ等の製膜装置を用いて形成する。また、本発明のレー
ザ素子では、共振面に誘電体多層膜よりなる共振面の反
射率を調整する反射膜を形成することもできるが、その
場合、共振面以外に形成するミラーの反射率を、共振面
に形成する反射膜の反射率よりも高くすることが望まし
い。
【００１５】本発明のレーザ素子の基板には、例えばサ
ファイア（Ａｌ2Ｏ3）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、Ｓ
ｉＣ、ＧａＮ、ＺｎＯ等のように常温（３００Ｋ）にお
ける熱伝導率が２０（ｋ／Ｗｍ-1Ｋ-1）以上にある材料
を用いることが望ましく、特に好ましくは、サファイ
ア、スピネル、ＧａＮ、ＺｎＯのような、透明な材料を
選択する。透明な材料は基板側からレーザ光を取り出す
ことができるので、発光効率が向上する。熱伝導率が高
い材料は、レーザ素子を載置するヒートシンクのような
放熱用の支持体に迅速に放熱することができるので、レ
ーザ素子の出力を高める。
ファイア（Ａｌ2Ｏ3）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、Ｓ
ｉＣ、ＧａＮ、ＺｎＯ等のように常温（３００Ｋ）にお
ける熱伝導率が２０（ｋ／Ｗｍ-1Ｋ-1）以上にある材料
を用いることが望ましく、特に好ましくは、サファイ
ア、スピネル、ＧａＮ、ＺｎＯのような、透明な材料を
選択する。透明な材料は基板側からレーザ光を取り出す
ことができるので、発光効率が向上する。熱伝導率が高
い材料は、レーザ素子を載置するヒートシンクのような
放熱用の支持体に迅速に放熱することができるので、レ
ーザ素子の出力を高める。
【００１６】
【発明の効果】図４は本発明の一実施例に係るレーザ素
子の構造を示す斜視図であり、具体的には第１の態様に
係るレーザ素子を示しており、活性層の両端面から出る
レーザ光が全て電極側から観測される。またこの図は単
位レーザ素子が同一面内に複数形成された２次元アレー
の一部を示している。このように本発明のレーザ素子に
よると、同一ウェーハ内において複数の発光部を構成す
ることができるので、従来のように一個づつ分離しなく
ても、レーザ素子の個々の特性をウェーハの状態で測
定、検査することができる。
子の構造を示す斜視図であり、具体的には第１の態様に
係るレーザ素子を示しており、活性層の両端面から出る
レーザ光が全て電極側から観測される。またこの図は単
位レーザ素子が同一面内に複数形成された２次元アレー
の一部を示している。このように本発明のレーザ素子に
よると、同一ウェーハ内において複数の発光部を構成す
ることができるので、従来のように一個づつ分離しなく
ても、レーザ素子の個々の特性をウェーハの状態で測
定、検査することができる。
【００１７】さらに、同一面側からレーザ光を取り出す
ようにすると、照明用の光源として用いることができ
る。例えばＬＥＤの効率は１５％前後、蛍光灯の効率が
２５％前後、白熱灯に至っては７％前後にしか過ぎな
い。しかしながら、本発明のレーザ素子をこのような照
明用光源として用いると、発光効率が７０％以上と非常
に高く、低電力の光源を提供できる。しかも窒化物半導
体はバンドギャップが１．９ｅＶ〜６．１ｅＶまである
ため、同一素子内において青色、緑色、赤色の発光を得
ることができる。従って、ディスプレイと同様に一個の
照明で数々の色調を再現することができる。また、本発
明のようにレーザ光を反射するミラーを設けると、レー
ザ光が広がりやすくなるが、照明用光源であれば、特に
集光する必要もなく、拡散するほど好ましいため、本発
明のレーザ素子が好適となる。また、照明用光源として
用いる場合、レーザ光の発光観測面側に、レーザ光を拡
散させる部材を配置することにより、さらに好ましい光
源が提供できる。
ようにすると、照明用の光源として用いることができ
る。例えばＬＥＤの効率は１５％前後、蛍光灯の効率が
２５％前後、白熱灯に至っては７％前後にしか過ぎな
い。しかしながら、本発明のレーザ素子をこのような照
明用光源として用いると、発光効率が７０％以上と非常
に高く、低電力の光源を提供できる。しかも窒化物半導
体はバンドギャップが１．９ｅＶ〜６．１ｅＶまである
ため、同一素子内において青色、緑色、赤色の発光を得
ることができる。従って、ディスプレイと同様に一個の
照明で数々の色調を再現することができる。また、本発
明のようにレーザ光を反射するミラーを設けると、レー
ザ光が広がりやすくなるが、照明用光源であれば、特に
集光する必要もなく、拡散するほど好ましいため、本発
明のレーザ素子が好適となる。また、照明用光源として
用いる場合、レーザ光の発光観測面側に、レーザ光を拡
散させる部材を配置することにより、さらに好ましい光
源が提供できる。
【００１８】本発明の第１の態様では、窒化物半導体の
共振面を形成する際にできる「エッチングしろ」をうま
く利用し、この「エッチングしろ」の部分を斜めに形成
し、その表面にミラーを形成することにより、従来の端
面発光型のレーザ素子を面発光型のレーザ素子に転換し
た。しかもこの斜めの「エッチングしろ」にはミラーが
形成されているため、レーザ光が吸収されることなく反
射されて出力の低下を防ぐことができる。また高集積化
が容易にできる。
共振面を形成する際にできる「エッチングしろ」をうま
く利用し、この「エッチングしろ」の部分を斜めに形成
し、その表面にミラーを形成することにより、従来の端
面発光型のレーザ素子を面発光型のレーザ素子に転換し
た。しかもこの斜めの「エッチングしろ」にはミラーが
形成されているため、レーザ光が吸収されることなく反
射されて出力の低下を防ぐことができる。また高集積化
が容易にできる。
【００１９】また従来のレーザ素子では、図５に示すよ
うにエッチングにより共振面の外側に残った「エッチン
グしろ」でレーザ光の一部が吸収、散乱されるころがあ
ったが本発明のレーザ素子ではミラーにより効率よくレ
ーザ光が取り出されるため実質的にしようできるレーザ
光の出力の効率を高くすることができる。
うにエッチングにより共振面の外側に残った「エッチン
グしろ」でレーザ光の一部が吸収、散乱されるころがあ
ったが本発明のレーザ素子ではミラーにより効率よくレ
ーザ光が取り出されるため実質的にしようできるレーザ
光の出力の効率を高くすることができる。
【００２０】第２の態様も同様に、レーザ光の出射角度
を変えることにより面発光型のレーザが実現できるの
で、素子の高集積化ができ、さらにレーザ光が吸収され
る材料が少ないので素子の出力低下を防止することがで
きる。
を変えることにより面発光型のレーザが実現できるの
で、素子の高集積化ができ、さらにレーザ光が吸収され
る材料が少ないので素子の出力低下を防止することがで
きる。
【００２１】さらにレーザ光の高集積化を図った場合、
全体の発熱量が非常に大きくなるが、窒化物半導体の場
合、基板にサファイア、スピネルのように透明で熱伝導
率の高い材料が使用されるため、発熱にも耐えるという
利点がある。さらに基板が透明であるということは、従
来のＧａＰ、ＧａＡｓのような不透明な基板を利用した
発光デバイスと異なり、基板側からでもレーザ光を損失
が少なく取り出すことができるため非常に好ましい光源
を提供することができる。
全体の発熱量が非常に大きくなるが、窒化物半導体の場
合、基板にサファイア、スピネルのように透明で熱伝導
率の高い材料が使用されるため、発熱にも耐えるという
利点がある。さらに基板が透明であるということは、従
来のＧａＰ、ＧａＡｓのような不透明な基板を利用した
発光デバイスと異なり、基板側からでもレーザ光を損失
が少なく取り出すことができるため非常に好ましい光源
を提供することができる。
【図１】 本発明の第１の態様に係るレーザ素子の概略
の構造を示す模式断面図。
の構造を示す模式断面図。
【図２】 本発明の第１の態様に係るレーザ素子の概略
の構造を示す模式断面図。
の構造を示す模式断面図。
【図３】 本発明の第２の態様に係るレーザ素子の概略
の構造を示す模式断面図。
の構造を示す模式断面図。
【図４】 本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図５】 従来のレーザ素子の概略の構造を示す模式断
面図。
面図。
１０・・・・基板 １１・・・・ｎ型窒化物半導体層 １２・・・・活性層 １３・・・・ｐ型窒化物半導体層 ２１、２２、３１、３２・・・・共振面 ２３、２３’、３３・・・・ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−228790（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−50588（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−152072（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−254751（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−97514（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上に活性層を含む窒化物半導体層が
積層されてなる単位レーザ素子が、同一基板内に複数形
成された２次元レーザアレーであって、 前記基板は、３００Ｋにおける熱伝導率が２０（ｋ/Ｗ
ｍ-1Ｋ-1）以上、かつ、透明な材料から成り、 前記単位レーザ素子は、活性層端面にエッチングで形成
された対向する第１の共振面と第２の共振面とを有し、
さらに、少なくとも一方の共振面の外側にあり、端面が
基板水平方向に対して傾斜した角度で逆メサ形状にエッ
チングされた窒化物半導体層の表面にミラーが形成され
ており、共振面間で共振されたレーザ光がミラーで反射
されることにより、レーザ光の少なくとも一方が基板側
に出射されることを特徴とする２次元レーザアレー。 - 【請求項２】 基板上に活性層を含む窒化物半導体層が
積層されてなる単位レーザ素子が、同一基板内に複数形
成された２次元レーザアレーであって、 前記基板は、３００Ｋにおける熱伝導率が２０（ｋ/Ｗ
ｍ-1Ｋ-1）以上、かつ、透明な材料から成り、 前記単位レーザ素子は、活性層端面にエッチングで形成
された第１の共振面を有し、また活性層以外の窒化物半
導体層内に第２の共振面を有し、さらに、基板水平方向
に対して傾斜した角度でエッチングされたもう一方の活
性層のエッチング端面にミラーが形成されており、活性
層内の発光がミラーを介して共振面間で共振されること
により、レーザ光の少なくとも一方が基板側に出射され
ることを特徴とする２次元レーザアレー。 - 【請求項３】 前記第２の共振面が、互いに屈折率の異
なる窒化物半導体層の各膜厚をλ/４ｎ（λは波長、ｎ
は窒化物半導体の屈折率）の膜厚で積層して成ることを
特徴とする請求項２記載の２次元レーザアレー。 - 【請求項４】 前記基板が、サファイア、スピネル、Ｇ
ａＮ、ＺｎＯから成る群から選択された１つであること
を特徴とする請求項１又は２記載の２次元レーザアレ
ー。 - 【請求項５】 基板上に活性層を含む窒化物半導体層が
積層されてなる単位レーザ素子が、同一基板内に複数形
成された照明用光源であって、 前記基板は、３００Ｋにおける熱伝導率が２０（ｋ/Ｗ
ｍ-1Ｋ-1）以上の材料から成り、 前記単位レーザ素子は、活性層端面にエッチングで形成
された対向する第１の共振面と第２の共振面とを有し、
さらに、少なくとも一方の共振面の外側にあり、端面が
基板水平方向に対して傾斜した角度でエッチングされた
窒化物半導体層の表面にミラーが形成されており、共振
面間で共振されたレーザ光がミラーで反射されることに
より、レーザ光の少なくとも一方が基板水平方向と異な
る方向に出射され、 発光観測面側に、レーザ光を拡散させる部材が配置され
たことを特徴とする照明用光源。 - 【請求項６】 基板上に活性層を含む窒化物半導体層が
積層されてなる単位レーザ素子が、同一基板内に複数形
成された照明用光源であって、 前記基板は、３００Ｋにおける熱伝導率が２０（ｋ/Ｗ
ｍ-1Ｋ-1）以上の材料から成り、 前記単位レーザ素子は、活性層端面にエッチングで形成
された第１の共振面を有し、また活性層以外の窒化物半
導体層内に第２の共振面を有し、さらに、基板水平方向
に対して傾斜した角度でエッチングされたもう一方の活
性層のエッチング端面にミラーが形成されており、活性
層内の発光がミラーを介して共振面間で共振されること
により、レーザ光の少なくとも一方が基板水平方向と異
なる方向に出射され、 発光観測面側に、レーザ光を拡散させる部材が配置され
たことを特徴とする照明用光源。 - 【請求項７】 前記第２の共振面が、互いに屈折率の異
なる窒化物半導体層の各膜厚をλ/４ｎ（λは波長、ｎ
は窒化物半導体の屈折率）の膜厚で積層して成ることを
特徴とする請求項６記載の照明用光源。 - 【請求項８】 前記基板が、サファイア、スピネル、Ｓ
ｉＣ、ＧａＮ、ＺｎＯから成る群から選択された１つか
ら成ることを特徴とする請求項６又は７記載の照明用光
源。
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| JP17191196A JP3218980B2 (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | ２次元レーザアレー |
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| JP17191196A Expired - Fee Related JP3218980B2 (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | ２次元レーザアレー |
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-
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- 1996-07-02 JP JP17191196A patent/JP3218980B2/ja not_active Expired - Fee Related
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