专利名称：发光装置及投影仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光装置及投影仪。
背景技术：
现已知有如下的发光装置在基板上形成由III族氮化物半导体构成的发光层， 从外部注入电流，在发光层内使电子与空穴复合而发光。在这样的发光装置中，有时会在发光层与基板之间产生应变。特别是，在使用了 InGaN作为发光层且使用了与^iGaN不同的材料(例如GaN)作为基板的情况下，会在两者之间产生晶格不匹配，因该晶格不匹配而使应变变大。一旦产生这样的应变，就会对发光层施加由压电效应造成的电场(压电电场)， 从而使电子与空穴的发光复合概率显著地降低。作为解决上述的问题的方法，例如有如下的方法，S卩，如专利文献1中记载的那样，将III族氮化物半导体制成微细柱状晶体结构，以缓解在发光层与基板之间产生的应变。专利文献1日本特开2008-169060号公报但是，在专利文献1所记载的技术中，由于微细柱状晶体结构的侧面是露出的，因此有时会产生与侧面附近的缺陷或杂质相伴的非发光复合，使发光效率降低的情况。
发明内容
本发明的以下几个实施方式的目的之一在于，提供一种发光效率高的发光装置。 另外，本发明的以下几个实施方式的目的之一在于，提供一种具有上述发光装置的投影仪。本发明的发光装置，包括第一层，其具有第一面；第二层，其具有与上述第一面对置的第二面；及结构体，其被上述第一面和上述第二面夹持，上述结构体具有第一微细壁状构件、第二微细壁状构件和半导体构件，上述第一微细壁状构件及上述第二微细壁状构件具有第三层，其与上述第一面邻接；第四层，其与上述第二面邻接；及第五层，其被上述第三层和上述第四层夹持，上述半导体构件被上述第一微细壁状构件和上述第二微细壁状构件夹持，上述第一层及上述第二层的材质为GaN，上述第三层、上述第四层、上述第五层及上述半导体构件的材质为hxGai_xN(0 < χ < 1)，上述第五层的χ的值比上述第三层的χ的值、上述第四层的χ的值及上述半导体构件的X的值大，上述第五层是产生光并且传导光的层，
上述第三层及上述第四层是传导在上述第五层中产生的光的层，上述第一层及上述第二层是抑制在上述第五层中产生的光的泄漏的层。根据这样的发光装置，在第一微细壁状构件与第二微细壁状构件之间形成有半导体构件。由此，就可以抑制在第一微细壁状构件及第二微细壁状构件的侧面的非发光复合。 所以，在这样的发光装置中，可以在缓解在基板与结构体之间产生的应变，并且获得高发光效率。反过来说，如果不形成这样的半导体构件，而将微细壁状构件的侧面露出，则会产生与该侧面附近的缺陷或杂质相伴的非发光复合，从而会有发光效率降低的情况。此外，根据这样的发光装置，半导体构件的材质为InGaN，第一微细壁状构件及第二微细壁状构件的材质例如也为^GaN。由此，与在第一微细壁状构件及第二微细壁状构件之间形成例如由氧化硅或聚酰亚胺构成的绝缘构件的情况相比，可以使第一微细壁状构件及第二微细壁状构件与半导体构件的热膨胀系数接近。所以，在这样的发光装置中，例如即使因电流注入而放热，也可以减小因热膨胀而对结构体施加的应力，可以抑制由应力造成的发光效率的降低或寿命的降低。本发明的发光装置，包括第一层，其具有第一面；第二层，其具有与上述第一面对置的第二面；及结构体，其被上述第一面和上述第二面夹持，上述结构体具有第一微细壁状构件、第二微细壁状构件和半导体构件，上述第一微细壁状构件及上述第二微细壁状构件具有第三层，其与上述第一面邻接；第四层，其与上述第二面邻接；及第五层，其被上述第三层和上述第四层夹持，上述半导体构件被上述第一微细壁状构件和上述第二微细壁状构件夹持，上述第一层及上述第二层的材质为AWaN，上述第三层及上述第四层的材质为GaN，上述第五层及上述半导体构件的材质为LxGi^xN(0 < χ < 1)，上述第五层的χ的值比上述半导体构件的χ的值大，上述第五层是产生光并且传导光的层，上述第三层及上述第四层是传导在上述第五层中产生的光的层，上述第一层及上述第二层是抑制在上述第五层中产生的光的泄漏的层。根据这样的发光装置，同样地可以获得高发光效率。在本发明的发光装置中，上述半导体构件还可以形成于上述第一微细壁状构件的与上述第二微细壁状构件侧相反的相反一侧、以及上述第二微细壁状构件的与上述第一微细壁状构件侧相反的一侧。根据这样的发光装置，可以进一步抑制在第一微细壁状构件及第二微细壁状构件的侧面的非发光复合，从而可以获得更高的发光效率。在本发明的发光装置中，还可以包括还包括第六层，该第六层以将射出在上述第五层中产生的光的出射面覆盖的方式形成，上述第六层是抑制在上述第五层中产生的光的反射的层，
上述第一微细壁状构件的有效折射率与上述半导体构件的有效折射率的差为 0.01以下，上述第二微细壁状构件的有效折射率与上述半导体构件的有效折射率的差为 0. 01以下。根据这样的发光装置，可以以将第一端面及第二端面覆盖的方式形成防反射层。 这样，就可以减小成为出射面的端面的反射率。由此，就可以不使光在端面间发生多重反射。其结果是，可以抑制端面间的激光振荡。此外，在这样的发光装置中可以是，第一微细壁状构件及第二微细壁状构件的有效折射率与半导体构件的有效折射率之差为0.01以下。 虽然详情后述，然而这样就可以抑制在活性层中产生的光在第一微细壁状构件与半导体构件的界面、以及第二微细壁状构件与半导体构件的界面中被反射。所以，可以不使之在第一微细壁状构件与半导体构件的界面、以及第二微细壁状构件与半导体构件的界面间发生多重反射。其结果是，可以抑制激光振荡。本发明的发光装置中可以是，上述第一微细壁状构件的有效折射率与上述半导体构件的有效折射率相同，上述第二微细壁状构件的有效折射率与上述半导体构件的有效折射率相同。根据这样的发光装置，可以可靠地抑制激光振荡。本发明的发光装置中可以是，上述第五层的χ的值为0.4以上0.6以下。根据这样的发光装置，可以射出绿色的光。本发明的发光装置中可以是，上述结构体具有第三面，其与上述第一面及上述第二面连接；及第四面，其与上述第一面及上述第二面连接，并与上述第三面对置，上述结构体的一部分形成为波导路径，从上述第一面的垂线方向俯视上述波导路径时，上述波导路径以与上述第一微细壁状构件及上述第二微细壁状构件交叉的方式被从上述第三面设置到上述第四面。根据这样的发光装置，可以获得高发光效率。本发明的发光装置中可以是，还包括第一电极，其与上述第一层电连接；第二电极，其与上述第二层电连接；及第七层，其被形成于上述第二层与上述第二电极之间，上述结构体具有第三面，其与上述第一面及上述第二面连接；及第四面，其与上述第一面及上述第二面连接，并与上述第三面对置，上述第七层与上述第二电极进行欧姆接触，从上述第一面的垂线方向俯视上述第七层与上述第二电极的接触面时，上述第七层与上述第二电极的接触面以与上述第一微细壁状构件及上述第二微细壁状构件交叉的方式被从上述第三面设置到上述第四面。根据这样的发光装置，可以利用第七层来减小第二电极的接触电阻。
本发明的发光装置中可以是，上述第三层被掺杂为第一导电型，上述第四层被掺杂为第二导电型，上述半导体构件未被掺杂。根据这样的发光装置，可以使注入载流子(电子及空穴)避开半导体构件流入微细壁状构件。本发明的发光装置可以是超辐射发光二极管。根据这样的发光装置，可以抑制激光振荡，在作为投影仪等图像投影装置、图像显示装置的光源使用的情况下，可以减少散斑噪声。本发明的投影仪包括本发明的发光装置、光调制装置，其根据图像信息调制从上述发光装置中射出的光；及投射装置，其投射由上述光调制装置形成的图像。根据这样的投影仪，可以获得高发光效率。
图1是示意性地表示本实施方式的发光装置的立体图。图2是示意性地表示本实施方式的发光装置的俯视图。图3是示意性地表示本实施方式的发光装置的剖面图。图4是示意性地表示本实施方式的发光装置的制造工序的立体图。图5是示意性地表示本实施方式的发光装置的制造工序的立体图。图6是示意性地表示本实施方式的发光装置的制造工序的立体图。图7是示意性地表示本实施方式的发光装置的制造工序的立体图。图8是示意性地表示本实施方式的发光装置的制造工序的立体图。图9是示意性地表示本实施方式的变形例的发光装置的剖面图。图10是示意性地表示本实施方式的发光装置的实验例中所用的模型的图。图11是表示本实施方式的发光装置的实验例的结果的曲线图。图12是表示本实施方式的发光装置的实验例的结果的曲线图。图13是示意性地表示本实施方式的投影仪的图。图中符号说明100发光装置，102基板，104第一包层，104a上面，106第二包层， 106b下面，107接触层，107a接触面，108柱状部，109绝缘构件，110结构体，IlOa第一侧面， IlOb第二侧面，IlOc第三侧面，IlOd第四侧面，111微细壁状构件，112第一微细壁状构件， 113第二微细壁状构件，114第一引导层，115活性层，116第二引导层，118半导体构件，119 波导路径，119a第一端面，119b第二端面，120第一电极，122第二电极，130防反射层，200 发光装置，700投影仪，702均勻化光学系统，70 全息透镜，702b场透镜，704液晶光阀，706 正交二向色棱镜，708投射透镜，710屏幕。
具体实施例方式下面，边参照附图边对本发明的优选的实施方式进行说明。
1.发光装置首先，边参照附图边对本实施方式的发光装置进行说明。图1是示意性地表示本实施方式的发光装置100的立体图。图2是示意性地表示本实施方式的发光装置100的俯视图。图3是示意性地表示本实施方式的发光装置100的图2的III-III线剖面图。而且， 在图1中，为了方便起见，省略了第二电极122及第六层130的图示。另外，为了方便起见， 在图2中，省略了第二层106、绝缘部109及第二电极122的图示。下面，作为一个例子，对发光装置100为超辐射发光二极管(Super Luminescent Diode，以下也称作“SLD”)的情况进行说明。SLD与半导体激光器不同，可以通过抑制谐振器的形成来抑制激光振荡。由此，在作为投影仪等图像投影装置或图像显示装置的光源使用的情况下，可以减少散斑噪声。发光装置100如图1 图3所示，包括第一层104(以下也称作“第一包层104”)、 第二层106(以下也称作“第二包层106”)、结构体110。此外，发光装置100还可以包括基板102、第六层130(以下也称作“防反射层130”)、第七层107(以下也称作“接触层107”)、 绝缘构件109、第一电极120、第二电极122。作为基板102，例如可以使用第一导电型(例如η型)的GaN基板、或在蓝宝石基板上形成了 η型的GaN层的GaN模板基板。第一包层104形成于基板102上。作为第一包层104，例如可以使用η型的GaN 层。而且，虽然未图示，然而也可以在基板102与第一包层104之间形成缓冲层。作为缓冲层，例如可以使用η型的GaN层。缓冲层可以提高形成于其上方的层的结晶性。结构体110形成于第一包层104上。在结构体110上，形成第二包层106。由此也可以说，结构体110被第一包层104的第一面l(Ma(以下也称作“上面l(Ma”)和与上面 10 对置的第二包层106的第二面106a (以下也称作“下面106a”)夹持。结构体110的形状例如为长方体(包括立方体的情况)。结构体110可以如图2 所示，具有相互对置的第三面(以下也称作“第一侧面110a”)及第四面(以下也称作“第二侧面110b”)、将第一侧面IlOa与第二侧面IlOb连接的第三侧面IlOc及第四侧面110d。 第一侧面IlOa如图1所示，也可以称作将上面10 与下面106a连接的面。同样地，结构体110的侧面110b、110c、IlOd也可以称作将第一包层104的上面10 与第二包层106的下面106a连接的面。而且，也可以说结构体110的第一侧面IlOa的垂线P与第一包层104的上面10 的垂线(未图示)交叉。同样，也可以说结构体Iio的侧面110b、110c、110d的各自的垂线 (未图示)与第一包层104的上面10 的垂线交叉。结构体110具有微细壁状构件111和半导体构件118。微细壁状构件111被形成于第一包层104上。可以形成多个微细壁状构件111，其数目没有特别限定。在图1所示的例子中，微细壁状构件111具有相对于第一包层104的上面10 直立的壁状的形状(板状的形状)。如图2所示，从上面10 的垂线方向观看(俯视)发光装置100，微细壁状构件111被从第三侧面IlOc开始设置到第四侧面110d。在图2所示的例子中，微细壁状构件 111的平面形状为长方形，微细壁状构件111与第三侧面IlOc的垂线Q平行地从第三侧面 IlOc设置到第四侧面110d。虽然未图示，然而微细壁状构件111的平面形状也可以是平行四边形，也可以相对于垂线Q倾斜地从第三侧面IlOc设置到第四侧面110d。另外，虽然在图2所示的例子中，多个微细壁状构件111的平面形状彼此相同，但是也可以彼此不同。如果微细壁状构件111的宽度方向的边的大小(例如垂线P方向的边的大小)为数百nm以下，则长度方向的边的大小(例如垂线Q方向的边的大小)、高度(例如与垂线 P及垂线Q正交的方向的大小)就没有特别限定。但是，宽度方向及长度方向的边的大小越小，则缓解对结构体110施加的应变的效果就越大。特别是，宽度方向的边的大小最好为 250nm以下。像这样，由于微细壁状构件111的宽度方向的边的大小为纳米单位，因此也可以将微细壁状构件111称作“纳米墙111”。在微细壁状构件111的晶系为六方晶系的情况下，微细壁状构件111的长度方向也可以是六方晶系的a轴方向。微细壁状构件111如图1及图3所示，具有第三层114(以下也称作“第一引导层 114”)、第四层116(以下也称作“第二引导层116”)、包含第五层(以下也称作“阱层”)的活性层115。第一引导层114被形成于第一包层104上。也可以说，第一引导层114与第一包层104的上面10 邻接。作为第一引导层114，例如可以使用η型的InGaN层。活性层115形成于第一引导层114上。也可以说，活性层115被第一引导层114 和第二引导层116夹持。活性层115例如具有将由阱层和阻挡层构成的量子阱结构重叠了 3次的多重量子阱(MQW)结构。阱层的材质例如为Ina5Giia5N,阻挡层的材质例如为 Inai5G^l85I阱层及阻挡层的厚度例如为数nm到IOnm左右。第二引导层116形成于活性层115上。也可以说，第二引导层116与第二包层106 的下面106a邻接。作为第二引导层116，例如可以使用第二导电型(例如ρ型)WhGaN 层。第一引导层114及第二引导层116的厚度比阱层及阻挡层的厚度大，例如为数十nm到数百nm左右。半导体构件118被形成于第一包层104上。虽然在图2所示的例子中，半导体构件118的平面形状是与微细壁状构件111的平面形状相同的长方形，然而没有特别限定，例如也可以平行四边形。另外，虽然在图2所示的例子中，多个半导体构件118的平面形状彼此相同，然而也可以彼此不同。微细壁状构件111与半导体构件118如图2所示，被从第一侧面IlOa朝向第二侧面IlOb交替地配置。即，在多个微细壁状构件111中的邻接的第一微细壁状构件112与第二微细壁状构件113之间形成半导体构件118。此外，半导体构件118还形成于第一微细壁状构件112的与第二微细壁状构件113相反的一侧(第二侧面IlOb侧)、以及第二微细壁状构件113的与第一微细壁状构件112相反的一侧(第一侧面IlOa侧)。邻接的微细壁状构件111及半导体构件118例如彼此相接。微细壁状构件111与半导体构件118也可以被以一定的周期配置。也可以说，按照将多个微细壁状构件111之间填充的方式形成半导体构件118。也可以说，结构体110中的微细壁状构件111以外的部分是半导体构件118。半导体构件118的材质例如可以是未被掺杂的hGaN。通过不对半导体构件118 进行掺杂，而对构成微细壁状构件111的第一引导层114和第二引导层116如前所述地掺杂，就可以使注入载流子(电子及空穴)避开半导体构件118，流入到微细壁状构件111。活性层115的一部分、引导层114、116的一部分以及半导体构件118的一部分如图2及图3所示，可以构成波导路径119。活性层115(阱层)可以产生光，该光可以在波导路径119内传播。波导路径119在如图2所示俯视时，被与第一微细壁状构件112及第二微细壁状构件113交叉地从第一侧面IlOa设置到第二侧面110b。即，连结被设于第一侧面IlOa中的波导路径119的第一端面119a的中心和被设于第二侧面IlOb中的波导路径119的第二端面119b的中心的假想直线R与第一微细壁状构件112及第二微细壁状构件113交叉。在图2所示的例子中，波导路径119相对于垂线P被倾斜地从第一侧面IlOa设置到第二侧面110b。除此以外，再通过进行后述的半导体构件118的折射率的设计，就可以使光在第一端面119a与第二端面119b之间不发生多重反射。其结果是，可以抑制第一端面 119a与第二端面119b之间的激光振荡。而且，虽然未图示，然而也可以设置多条波导路径 119。波导路径119如后所述，可以通过利用柱状部108的平面形状，在平面方向(例如与活性层115的厚度方向正交的方向)上赋予有效折射率差而形成。另外，波导路径119也可以如后所述，通过利用接触层107与第二电极122接触的接触面107a的平面形状决定电流路径而形成。防反射层130是覆盖波导路径119的第一端面119a和第二端面119b而形成的。 也可以覆盖结构体110的第一侧面IlOa和第二侧面IlOb的全面而形成防反射层130。防反射层130可以抑制在活性层115中产生的光的反射。即，可以利用防反射层130，将端面 119a、119b的反射率设为0%或与之接近的值。这样，就可以从端面119a、119b (也可以称作出射面119a、119b)中高效地射出光。虽然在图2所示的例子中，防反射层130覆盖第一端面119a及第二端面119b的双方，然而也可以仅将第一端面119a覆盖，第二端面119b也可以由反射层覆盖。这样，在活性层115中产生的光的一部分在第二端面119b中被反射后，可以从第一端面119a中射出。作为防反射层130及反射层，例如可以使用Al2O3层、TiN层、TW2层、SiON层、SiN层、 SiO2层、Ta2O3层或层叠它们的多层膜等。第二包层106被形成于结构体110上。作为第二包层106，例如可以使用ρ型的
GaN 层。例如，利用ρ型的第二包层106、未掺杂杂质的活性层115以及η型的第一包层 104，来构成PIN 二极管。如上所述，可以将包层104、106的材质设为GaN，将活性层115、引导层114、116以及半导体构件118的材质设为InxGai_xN(0 < χ < 1)。这样，就可以将包层104、106设为与活性层115、引导层114、116以及半导体构件118相比禁带宽度大而折射率小的层。此外， 可以使构成活性层115的阱层的χ的值(相对于( 的h的值)比引导层114、116的χ的值大。这样，就可以将引导层114、116设为与阱层相比禁带宽度大、折射率小的层。此外， 半导体构件118的χ的值优选比引导层114、116的χ的值大，比阱层115的χ的值小。这样，就可以抑制在活性层115中产生的光在半导体构件118中被吸收的情况。而且，通过将阱层的材质设为LxGi^xN(0. 4 ^ χ ^ 0. 6)，就可以使活性层115产生绿色的光。所以，发光装置100就可以射出绿色的光。另外，只要确保上述各层的折射率的大小关系，则在以上述的材质作为主成分的各层104、106、114、116中，作为副成分也可以混入Al等。S卩，也可以将包层104、106的材质设为AKiaN，将引导层114、116的材质设为InAKiaN。另外，只要确保上述各层的折射率的大小关系，则也可以将包层104、106的材质设为AKkiN，将引导层114、116的材质设为GaN。另外，例如也可以将包层104、106设为由AlGaN层和GaN层构成的超晶格结构，将引导层 114、116的材质设为GaN或MGaN。利用如上所述的各层的材质，可以使活性层115(阱层)产生光，具有将光放大的功能。此外，活性层115还具有传导光的功能。引导层114、116具有传导在活性层115中产生的光的功能。包层104、106具有将注入载流子(电子及空穴)以及密封光而抑制泄漏的功能。半导体构件118虽然具有传导光的功能，然而从注入载流子避开半导体构件118 而进行流动的方面考虑，与引导层114、116功能不同。更具体来说，发光装置100在向第一电极120与第二电极122之间施加PIN 二极管的正向偏置电压时，电子及空穴就会避开半导体构件118从引导层114、116注入到活性层115，在活性层115中的构成波导路径119的部分发生电子与空穴的复合。利用该复合产生发光。以该产生的光为起点，连锁地发生受激辐射，在波导路径119的活性层115内光的强度被放大。例如，可以将在波导路径119的活性层115中产生的光的一部分交替地通过构成波导路径119的微细壁状构件111及半导体构件118，从第一端面119a中作为出射光射出。同样地，可以将在波导路径119的活性层115中产生的光的一部分交替地通过构成波导路径119的微细壁状构件111及半导体构件118，从第二端面119b中作为出射光射出。而且，虽然在图1及图2所示的例子中，端面119a、119b被设于半导体构件118中，然而也可以设于微细壁状构件111中。微细壁状构件111的有效折射率(形成有微细壁状构件111的部分的垂直剖面的有效折射率)与半导体构件118的有效折射率(形成有半导体构件118的部分的垂直剖面的有效折射率)的差优选为0.01以下。即，优选第一微细壁状构件112的有效折射率与半导体构件118的有效折射率的差为0. 01以下，第二微细壁状构件113的有效折射率与半导体构件118的有效折射率的差为0. 01以下。虽然详情后述，然而这样就可以抑制在活性层 115中产生的光在构成波导路径119的微细壁状构件111与半导体构件118的界面中被反射。所以，例如就可以不使之在第一微细壁状构件112与半导体构件118的界面、第二微细壁状构件113与半导体构件118的界面之间发生多重反射。其结果是，可以抑制微细壁状构件111与半导体构件118的界面间的激光振荡。而且，如果将E设为电场，将Z设为活性层115的厚度方向(第一包层104的垂线方向)，则可以将有效折射率η如下式(1)所示地表示。
OOOO
_ η - [Jn(Z) E 2dZ ]/[f |E|2dZ ]…式⑴
-OO-OO接触层107如图1及图3所示，被形成于第二包层106上。作为接触层107，例如可以使用P型的GaN层。接触层107可以与第二电极122进行欧姆接触。这样，就可以减少第二电极122的接触电阻。而且，虽然未图示，然而也可以在第二包层106与接触层107之间，形成蚀刻阻挡层或载流子阻挡层。蚀刻阻挡层可以提高脊的深度(绝缘构件109的厚度)的精度。载流子阻挡层可以减小电子与空穴的迁移率的差别。接触层107与第二包层106的一部分可以构成柱状部108。形成了柱状部108的部分如后所述，与未形成柱状部108的部分相比可以增大上述的有效折射率。这样，通过在平面方向上密封光，就可以构成波导路径119。即，可以利用柱状部108的平面形状，决定波导路径119的平面形状。如后所述，在接触层107上形成有第二电极122。该接触层107 的与第二电极122接触的接触面107a的平面形状也可以与柱状部108的平面形状，即波导路径119的平面形状相同。也就是说，接触面107a也可以与波导路径119相同，如图2所示，从第一侧面IlOa到第二侧面IlOb为止与第一微细壁状构件112及第二微细壁状构件 113交叉。另外，利用该柱状部108，如后所述，也可以防止电流沿平面方向扩散(通过将电流沿平面方向密封)，决定电极120、122间的电流路径。而且，虽然未图示，然而也可以使柱状部108的侧面倾斜。绝缘构件109如图1及图3所示，被设于第二包层106上，且被设于柱状部108的侧方。绝缘构件109可以与柱状部108的侧面相接。绝缘构件109的上面如图3所示，例如与接触层107的上面连续。作为绝缘构件109的材质，例如可以举出SiN、Si02、聚酰亚胺等。在作为绝缘构件109使用了这些材料的情况下，电极120、122间的电流可以避开绝缘构件109，流过由绝缘构件109夹持的柱状部108。绝缘构件109可以具有比活性层115及引导层114、116的折射率小的折射率。该情况下，形成了绝缘构件109的部分的垂直剖面的有效折射率就会比未形成绝缘构件109的部分，即形成了柱状部108的部分的垂直剖面的有效折射率小。这样，就可以在平面方向中，将光有效地密封在波导路径119内。而且， 虽然未图示，然而也可以不设置绝缘构件109。也可以将绝缘构件109解释为空气。第一电极120形成于基板102下的整面中。第一电极120可以与同该第一电极 120进行欧姆接触的层(图示的例子中是基板10 相接。第一电极120借助基板102与第一包层104电连接。第一电极120是用于驱动发光装置100的一方的电极。作为第一电极 120，例如可以使用从基板102侧起依次层叠了 Ti层、Al层、Au层的材料等。而且，也可以在第一包层104与基板102之间，设置第二接触层(未图示)，利用干式蚀刻等使该第二接触层露出，将第一电极120设于第二接触层上。这样，就可以获得单面电极结构。该方式在如下的情况下特别有效，即，像在蓝宝石基板上生长了 GaN层后的GaN 模板基板那样，基板102的一部分是绝缘性的。第二电极122被形成于接触层107上。此外，第二电极122也可以如图3所示，被设于绝缘构件109上。第二电极122借助接触层107与第二包层106电连接。第二电极122 是用于驱动发光装置100的另一方电极。作为第二电极122，例如可以使用从接触层107侧起依次层叠了 M层、Pd层、Au层的材料等。如上所述的发光装置100例如可以适用于投影仪、显示器、照明装置、计测装置等的光源中。本实施方式的发光装置100例如具有以下的特征。根据发光装置100，在第一微细壁状构件112与第二微细壁状构件113之间形成半导体构件118。由此，就可以抑制在构成波导路径9的第一微细壁状构件112及第二微细壁状构件113的侧面的非发光复合。所以，在发光装置100中，可以在缓解在基板102与结构体110之间产生的应变，且获得高发光效率。例如，如果微细壁状构件的侧面露出，则会产生与该侧面附近的缺陷或杂质相伴的非发光复合，从而会有发光效率降低的情况。此外，在发光装置100中，半导体构件118的材质为InGaN，微细壁状构件112、113 的材质例如为hGaN。由此，与在微细壁状构件112、113之间形成例如由氧化硅或聚酰亚胺构成的绝缘构件的情况相比，可以使微细壁状构件112、113与半导体构件118的热膨胀系数接近。所以，在发光装置100中，即使例如因电流注入而放热，也可以减小因热膨胀而对结构体110施加的应力，可以抑制由应力造成的发光效率的降低或寿命的降低。这一点对于活性层115的材质为InGaN、引导层114、116的材质为GaN也是相同的。根据发光装置100，半导体构件118还可以被形成于第一微细壁状构件112的与第二微细壁状构件113相反的一侧(第二侧面IlOb侧)、以及第二微细壁状构件113的与第一微细壁状构件112相反的一侧(第一侧面IlOa侧)。由此，就可以进一步抑制微细壁状构件112、113的侧面的非发光复合。根据发光装置100，可以按照将波导路径119的第一端面119a及第二端面119b覆盖的方式形成防反射层130。这样，就可以减小成为出射面的端面119a、119b的反射率。此外，在发光装置100中，可以使微细壁状构件112、113的有效折射率与半导体构件118的有效折射率的差为0. 01以下。虽然详情后述，然而这样就可以抑制在活性层115中产生的光在微细壁状构件112、113与半导体构件118的界面中被反射。所以，可以使光在微细壁状构件112、113与半导体构件118的界面之间不发生多重反射。其结果是，可以抑制微细壁状构件112、113与半导体构件118的界面间的激光振荡。另外，由于可以减小端面119a、119b 的反射率，因此在端面119a、119b间，也可以使光不发生多重反射。其结果是，也可以抑制端面119a、119b间的激光振荡。根据以上说明，在发光装置100中，可以抑制激光振荡，发光装置100可以是超辐射发光二极管。所以，发光装置100可以抑制激光振荡，在作为投影仪等图像投影装置或图像显示装置的光源使用的情况下，可以减少散斑噪声。根据发光装置100，构成活性层115的阱层的材质可以是 InxGa1^xN(0. 4彡χ彡0. 6)。这样，发光装置100就可以射出绿色的光。根据发光装置100，可以不对半导体构件118进行掺杂，而对构成微细壁状构件 111的第一引导层114和第二引导层116进行掺杂。这样，注入载流子就可以避开半导体构件118，流入到微细壁状构件111。2.发光装置的制造方法下面，边参照附图边对本实施方式的发光装置的制造方法进行说明。图4 图8 是示意性地表示本实施方式的发光装置100的制造工序的立体图。如图4所示，在基板102上，依次外延生长第一包层104、第一引导层114、活性层 115及第二引导层116。作为使之外延生长的方法，例如可以使用MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、MBE (Molecular Beam Epitaxy)法。如图5所示，对第二引导层116、活性层115及第一引导层114进行图案处理，形成微细壁状构件111。图案处理例如使用光刻技术及蚀刻技术来进行。在图示的例子中，图案处理是按照使第一包层104的上面10 的一部分露出的方式进行的。如图6所示，在被露出的第一包层104的上面10 上，且在微细壁状构件111的侧方，形成半导体构件118。这样，就可以形成结构体110。半导体构件118例如按照使半导体构件118的上面与微细壁状构件111的上面连续的方式形成。半导体构件118例如可以利用基于MOCVD法的横向生长(Epitaxial Lateral Overgrowth ；EL0)来形成。作为半导体构件118的材质的InGaN的横向(例如与活性层115的厚度方向正交的方向)的生长与层叠方向(例如活性层115的厚度方向)的生长相比极快，可以比较容易地将微细壁状构件111之间填充。具体来说，即使邻接的微细壁状构件111之间的距离为数十nm 数百 nm，通过利用横向生长形成半导体构件118，与CVD(Chemical Vapor Deposition)法或溅射法等相比，也可以更为容易并且没有间隙地填入半导体构件118。此外，通过利用横向生长形成半导体构件118，可以使半导体构件118的结晶性提高。如图7所示，在结构体110上，依次外延生长第二包层106及接触层107。作为使之外延生长的方法，例如可以使用MOCVD法、MBE法。如图8所示，至少对接触层107及第二包层106进行图案处理，形成柱状部108。 图案处理例如可以使用光刻技术及蚀刻技术来进行。图示的例子中，图案处理是按照不使结构体110的上面露出的方式进行的。如图1所示，以覆盖柱状部108的侧面的方式形成绝缘构件109。具体来说，首先， 例如利用CVD法、涂布法等，在第二包层106的上方(包括接触层107上)形成绝缘层(未图示)。然后，例如使用蚀刻技术等，使接触层107的上面露出。利用以上的工序，可以形成绝缘构件109。如图3所示，在接触层107及绝缘构件109上形成第二电极122。第二电极122例如可以利用真空蒸镀法形成。然后，在基板102的下面下形成第一电极120。第一电极120例如可以利用真空蒸镀法形成。而且，第一电极120及第二电极122的形成顺序没有特别限定。如图2所示，在结构体110的第一侧面IlOa及第二侧面IlOb形成防反射层130。 防反射层130例如可以利用CVD法、溅射法、离子辅助蒸镀(Ion Assisted Depostion)法等形成。利用以上的工序，可以制造发光装置100。根据发光装置100的制造方法，可以制造发光效率高的发光装置100。3.发光装置的变形例下面，边参照附图，边对本实施方式的变形例的发光装置进行说明。图9是示意性地表示本实施方式的发光装置200的剖面图，是与图3对应的图。下面，在本实施方式的变形例的发光装置200中，对于具有与本实施方式的发光装置100的构成构件相同的功能的构件，使用相同的符号，省略其详细的说明。在发光装置100的例子中，如图3所示，针对在形成有绝缘构件109的区域、和未形成绝缘构件109的区域，即形成柱状部108的区域设置折射率差而将光密封的折射率波导型进行了说明。与之不同，发光装置200是未形成柱状部108而在平面方向没有设置折射率差的增益波导型。即，在发光装置200中，如图9所示，接触层107及第二包层106不构成柱状部，因而也不会有在柱状部的侧方形成绝缘构件109的情况。发光装置200中，绝缘构件109形成于成为波导路径119的部分的上方以外的接触层107上。也就是说，绝缘构件109在成为波导路径119的部分的上方具有开口部，在该开口部中将接触层107的上面露出。第二电极122形成于该露出的接触层107上及绝缘构件109上。在图示的例子中，利用第二电极122与接触层107接触的接触面107a的平面形状，来决定电极120、122间的电流路径，其结果是，决定了波导路径119的平面形状。所以，第二电极122与接触层107的接触面107a 的平面形状成为与波导路径119相同的平面形状。而且，虽然未图示，然而第二电极122也可以不形成于绝缘构件109上，而仅形成于波导路径119的上方的接触层107上。根据发光装置200，与发光装置100相同，可以获得高发光效率。4.发光装置的实验例下面，边参照附图边对本实施方式的发光装置的实验例进行说明。具体来说， 对将本实施方式的发光装置100模型化了的模型M的模拟进行说明。模拟是利用二维 FDTD(Finite Difference Time Domain)法进行的。4.1.模型M的构成图10是示意性地表示本实施方式的发光装置100的模型M的图。在模型M中，将基板102的材质设为GaN (折射率2. 54)。将第一包层104的材质设为GaN (折射率2. M、厚度 IOOOnm)。将第一引导层114的材质设为Inai5G^1.85N(折射率3. 0、厚度IOOnm)。将活性层 115设为由Ina5Giia5N阱层(折射率3. 4、厚度4. Onm)和Inai5Giia85N阻挡层(折射率3. 0、厚度10. Onm)构成的二重量子阱(DQff)结构。将第二引导层116的材质设为In0.15Ga0.85N( ff 射率3. 0、厚度IOOnm)。将第一包层106的材质设为GaN(折射率2. M、厚度IOOOnm)。将接触层107的材质设为GaN (折射率2. M、厚度30nm)。模型M的形状如图10所示，与图1中记载的发光装置100的平行于图2的垂线P 并且与包含柱状部108的剖面的形状相同。即，如果是发光装置100，则采用形成有柱状部 108的部分的垂直于基板的上面及第一侧面的剖面的形状。如果是发光装置200，则是与垂直于基板的上面及第一侧面的任意的剖面形状相同的形状。也就是说，在模型M中，也可以说例如图2所示的发光装置100的波导路径119相对于第一侧面IlOa垂直地延伸。在模型M中，不采取发光装置100的波导路径方向的剖面是因为，直接地因产生多重反射而形成激光振荡的可能性最高的光的传播方向是垂直于微细壁状构件111的长度方向的方向。在模型M中，活性层115及引导层114、116是传导光的部分。在模型M中，将厚度 T111= λ/(4ηηι)的微细壁状构件111沿X轴方向周期性地配置。而且，λ是活性层115所产生的光的波长，nm是微细壁状构件111的有效折射率。将模型M的在X轴方向的长度设为无限大。即，在模型M中，在X轴方向，以λΛ4ηηι)周期无限地重复微细壁状构件111。 但是，在模型M中，由于在微细壁状构件111的外侧另外还设有包层，因此上述的式(1)的积分范围并非从-⑴到⑴，而需要设为从引导层114的下面到引导层116的上面。另外，由此算出的nm也是近似的值，实际上，以模拟结果为基础而求出Ii111，厚度T111也需要重新变更，反复计算至收敛为止。在模型M中，通过将半导体构件118的材质设为InxGai_xN (0 < χ < 1)，并使χ的值变化，而使半导体构件118的有效折射率ηη8每次变化0. 01来进行分析。将该半导体构件 118的厚度T111设为T111= λΛ4η118)。而且，Ii118是半导体构件118的有效折射率。此外， 采用在X轴方向上以Tm+T118= λ/(4ηιη) + λ/(4η118)的周期无限地重复该微细壁状构件 111及半导体构件118的条件而进行了分析。更准确地说，应用了如下的边界条件(Bloch 的边界条件)，即，虽然计算区域本身是单一周期，然而在计算区域的X方向的两端，在周期结构中沿X方向，也就是微细壁状构件111的宽度方向，以某个传播常数无限地传播。在模型M中，使构成微细壁状构件111的活性层115中产生光，分析了在结构体 110内传播或谐振的光的频率成分。为了方便起见，认为所产生的光在活性层115内未得到增 ο
4.2.模拟结果图11及图12是表示模拟结果的曲线图，是表示作为Bloch的边界条件应用了布拉格反射的条件(相当于布里渊区的端的条件)时的传播光及谐振光的波长谱图的图。已知在应用这样的条件的情况下，如果存在能够引起多重反射的反射波段，则会显现出2个谐振峰。这些谐振峰显示出微细壁状构件111与半导体构件118的界面间的 DFB(distributed feedback)振荡。而且，这些峰之间的波段是反射波段。在图11中，给出 n118为3. 00及3. 02时的波长谱图。图12中，给出nn8为3. 03及3. 05时的波长谱图。根据图11及图12可以看出，除Ii118为3. 02的情况以外，都显现出2个峰。微细壁状构件111与半导体构件118的界面的折射率差越大、反射率越大，则这两个峰的间隔，即反射波段就越大。根据图11可以认为，由于仅在η118为3. 02的情况下，反射波段消失，因此在该情况下有效折射率差Δη为0. 01以下。即，可知微细壁状构件111的有效折射率rim 约为3. 02。也就是说，可以说，如果微细壁状构件111的有效折射率Ii111与半导体构件118 的有效折射率η118相同，则可以可靠地防止微细壁状构件111与半导体构件118的振荡。 实际上，有效折射率Ii111是通过进行这样的计算而算出的，以它为基础重新设定上述的厚度 T111,再次进行模拟，反复进行直至Ii111的值(即厚度T111的值也)收敛为止。图11及图12 所示的模拟结果是该收敛后的结果。即，是设为周期！^^= λ/(4ηιη) = λ/(4X3. 02)时的计算结果。如图12所示，Δη为0. 01时(η118为3. 03时)，2个峰的间隔，即反射波段十分的小，可以说是能够充分地抑制微细壁状构件111与半导体构件118的界面间的振荡的程度。 另外，将η118设为3. 03,3. 05，可以看到，越是增大Δη，则2个峰间隔，即反射波段就越大。根据以上说明可知，为了在模型M中抑制振荡，Δη优选为0.01以下。而且，在模型M中，如上所述，将微细壁状构件111的厚度设为T111 = λ/(4ηηι), 将半导体构件118的厚度设为Tn8 = λ/(^118)，形成无限的周期结构，将光的传播方向也设为与微细壁状构件111的长度方向正交。这些条件是最容易引起振荡的条件。所以，发光装置100及发光装置200中，如果满足Δ η为0. 01以下的条件，则无论微细壁状构件111 的厚度及周期如何，都可以具有充分地抑制振荡的效果。5.投影仪下面，对本实施方式的投影仪700进行说明。图13是示意性地表示投影仪700的图。而且，在图13中，为了方便起见，省略了构成投影仪700的壳体。投影仪700具有本发明的发光装置。以下，针对作为本发明的发光装置使用了发光装置100的例子进行说明。投影仪700可以具有分别射出红色光、绿色光、蓝色光的红色光源(发光装置)100R、绿色光源(发光装置)100G、蓝色光源(发光装置)100Β。它们当中，至少100G是上述的发光装置100。投影仪700具备分别与图像信息对应地调制从光源100R、100G、100Β中射出的光的透过型的液晶光阀(光调制装置)704R、704G、704B ；将由液晶光阀704R、704G、704B形成的像放大并向屏幕(显示面)710投射的投射透镜(投射装置)708。另外，投影仪700可以具备将从液晶光阀704R、704G、704B中射出的光合成并导向投射透镜708的正交二向色棱镜(色光合成机构)706。此外，投影仪700为了使从光源100R、100G、100B中射出的光的照度分布均勻化，在各光源100R、100G、100B的光路下游侧，设有均勻化光学系统702R、702G、702B，以利用它们将照度分布均勻化了的光，将液晶光阀704R、704G、704B照明。均勻化光学系统702R、 702G.702B例如由全息透镜70 及场透镜702b构成。利用各液晶光阀704R、704G、704B调制了的3种色光射入到正交二向色棱镜706。 该棱镜是将4个直角棱镜贴合而形成的，在其内面以十字形配置有反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜。利用这些电介质多层膜合成3种色光，形成显示彩色图像的光。此后，被合成的光由作为投射光学系统的投射透镜706投射到屏幕710上，显示出放大了的图像。根据投影仪700，可以具有发光效率高的绿色光源100G。所以，作为投影仪700整体来说，也可以具有高发光效率。而且，虽然在上述的例子中，作为光调制装置使用了透过型的液晶光阀，然而也可以使用液晶以外的光阀，还可以使用反射型的光阀。作为这样的光阀，例如可以举出反射型的液晶光阀、数字微镜设备(Digital Micromirror Device)。另外，投射光学系统的构成可以根据所用的光阀的种类适当地变更。另外，即使是作为如下的扫描型的图像显示装置(投影仪)的光源装置，即，具有作为通过使来自光源的光在屏幕上扫描而在显示面中显示所需的大小的图像的图像形成装置的扫描机构，也可以使用光源100R、100G、100B。而且，上述的实施方式及变形例只是一个例子，并不一定限定于它们。例如，也可以将各实施方式及各变形例适当地组合。虽然如上所述地对本发明的实施方式进行了详细说明，然而对于本领域技术人员来说可以很容易地理解，在实质上不脱离本发明的新事项及效果的情况下可以进行很多变形。所以，这样的变形全都包含于本发明的范围中。
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于，包括第一层，其具有第一面；第二层，其具有与所述第一面对置的第二面；及结构体，其被所述第一面和所述第二面夹持，所述结构体具有第一微细壁状构件、第二微细壁状构件和半导体构件， 所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件具有 第三层，其与所述第一面邻接； 第四层，其与所述第二面邻接；及第五层，其被所述第三层和所述第四层夹持，所述半导体构件被所述第一微细壁状构件和所述第二微细壁状构件夹持， 所述第一层及所述第二层的材质为GaN，所述第三层、所述第四层、所述第五层及所述半导体构件的材质为Inx(iai_xN，其中，0 < χ < 1，所述第五层的χ的值比所述第三层的χ的值、所述第四层的χ的值及所述半导体构件的χ的值大，所述第五层是产生光并且传导光的层，所述第三层及所述第四层是传导在所述第五层中产生的光的层， 所述第一层及所述第二层是抑制在所述第五层中产生的光的泄漏的层。
2.一种发光装置，其特征在于，包括第一层，其具有第一面；第二层，其具有与所述第一面对置的第二面；及结构体，其被所述第一面和所述第二面夹持，所述结构体具有第一微细壁状构件、第二微细壁状构件和半导体构件， 所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件具有 第三层，其与所述第一面邻接； 第四层，其与所述第二面邻接；及第五层，其被所述第三层和所述第四层夹持，所述半导体构件被所述第一微细壁状构件和所述第二微细壁状构件夹持， 所述第一层及所述第二层的材质为AWaN， 所述第三层及所述第四层的材质为GaN，所述第五层及所述半导体构件的材质为MxGi^xN,其中，0 < χ < 1， 所述第五层的χ的值比所述半导体构件的χ的值大， 所述第五层是产生光并且传导光的层，所述第三层及所述第四层是传导在所述第五层中产生的光的层， 所述第一层及所述第二层是抑制在所述第五层中产生的光的泄漏的层。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述半导体构件还形成于所述第一微细壁状构件的与所述第二微细壁状构件侧相反的一侧以及所述第二微细壁状构件的与所述第一微细壁状构件侧相反的一侧。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括第六层，该第六层以将射出在所述第五层中产生的光的出射面覆盖的方式形成，所述第六层是抑制在所述第五层中产生的光的反射的层，所述第一微细壁状构件的有效折射率与所述半导体构件的有效折射率的差为0. 01以下，所述第二微细壁状构件的有效折射率与所述半导体构件的有效折射率的差为0.01以下。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，所述第一微细壁状构件的有效折射率与所述半导体构件的有效折射率相同， 所述第二微细壁状构件的有效折射率与所述半导体构件的有效折射率相同。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述第五层的χ的值为0. 4以上0. 6以下。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述结构体具有第三面，其与所述第一面及所述第二面连接；及第四面，其与所述第一面及所述第二面连接，并与所述第三面对置，所述结构体的一部分形成为波导路径，从所述第一面的垂线方向俯视所述波导路径时，所述波导路径以与所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件交叉的方式被从所述第三面设置到所述第四面。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括 第一电极，其与所述第一层电连接；第二电极，其与所述第二层电连接；及第七层，其被形成于所述第二层与所述第二电极之间，所述结构体具有第三面，其与所述第一面及所述第二面连接；及第四面，其与所述第一面及所述第二面连接，并与所述第三面对置，所述第七层与所述第二电极进行欧姆接触，从所述第一面的垂线方向俯视所述第七层与所述第二电极的接触面时，所述第七层与所述第二电极的接触面以与所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件交叉的方式被从所述第三面设置到所述第四面。
9.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述第三层被掺杂为第一导电型，所述第四层被掺杂为第二导电型， 所述半导体构件未被掺杂。
10.一种发光装置，其特征在于，具有 第一层；多个壁状构件，其具有沿着所述第一层的面内方向伸长的长方形形状，并且在所述第一层上沿着与所述长方形形状的长度方向垂直的方向排列；半导体构件，其由InxGahN构成，被设于所述多个壁状构件之间，其中，0 < χ < 1 ；及第二层，其位于所述多个壁状构件和所述半导体构件之上，所述壁状构件是通过在与所述第一层的面内方向垂直的方向上层叠第一波导层、发光层和第二波导层而构成的，所述发光层是产生光的层，由^iyGivyN构成，其中，0 < χ < y < 1， 所述第一波导层及第二波导层是传导在所述发光层中产生的光的层， 所述第一层及所述第二层是抑制在所述发光层中产生的光的泄漏的层。
11. 一种投影仪，其特征在于，包括 权利要求1所述的发光装置；光调制装置，其根据图像信息调制从所述发光装置中射出的光；及投射装置，其投射由所述光调制装置形成的图像。
全文摘要
本发明涉及发光装置及投影仪，该发光装置包括第一层、第二层及由所述第一层和所述第二层夹持的结构体，所述结构体具有第一微细壁状构件、第二微细壁状构件及由该第一微细构件和第二微细构件夹持的半导体构件，所述第一及第二微细壁状构件具有第三层、第四层及由该第三层和第四层夹持的第五层，所述第五层是产生光并且传导光的层，所述第三层及所述第四层是传导在所述第五层中产生的光的层，所述第一层及所述第二层是抑制在所述第五层中产生的光的泄漏的层。
文档编号H01L33/12GK102290507SQ20111015110
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月26日 优先权日2010年6月11日
发明者望月理光 申请人:精工爱普生株式会社