(57)【要約】【課題】  ビーム品質を維持しながら、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を高出力に得ることができる半導体発光素子を提供する。【解決手段】  本発明の半導体発光素子１００は、光導波路１１５を有し、前記光導波路１１５は、活性層１０４と、第１の端面１１１と、第２の端面１１２とを備え、前記第１の端面１１１は、前記光導波路１１５の一端に設けられ、前記第２の端面１１２は、前記光導波路１１５の他端に設けられ、出射光の波長域における前記第１の端面１１１の光反射率は、１％以下であり、出射光の波長域における前記第２の端面１１２の光反射率は、２０％以上であり、前記活性層１０４は、利得発生領域を有し、前記利得発生領域で発生する利得波長が、不均一であることを特徴とする。【選択図】  図１
2011187581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路を有し、
前記光導波路は、活性層と、第１の端面と、第２の端面とを備え、
前記第１の端面は、前記光導波路の一端に設けられ、
前記第２の端面は、前記光導波路の他端に設けられ、
出射光の波長域における前記第１の端面の光反射率は、１％以下であり、
出射光の波長域における前記第２の端面の光反射率は、２０％以上であり、
前記活性層は、利得発生領域を有し、
前記利得発生領域内で発生する利得波長が、不均一であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１の端面の実効的な光反射率が、０．００５％以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１の端面が、その端面における前記光導波路の進行方向と直交する平面から傾斜しており、前記傾斜の角度が、７°未満であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記活性層における前記利得発生領域が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から形成され、
前記利得発生領域において、前記ｘおよび前記ｙの少なくとも一方が不均一であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記活性層における前記利得発生領域が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から形成され、かつ、組成揺らぎが、発光エネルギーにして３０〜１００ｍｅＶの範囲であることを特徴とする請求項４記載の半導体発光素子。
【請求項６】
さらに、基板を有し、
前記光導波路が、前記基板上に形成され、
前記活性層における前記利得発生領域が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から形成され、
前記基板のオフ角が、０．１〜０．４°の幅を持って分布していることを特徴とする請求項４または５記載の半導体発光素子。
【請求項７】
スーパールミネッセントダイオードであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
光導波路を形成する光導波路形成工程を含み、
前記光導波路形成工程は、活性層を形成する活性層形成工程と、第１の端面を形成する第１の端面形成工程と、第２の端面を形成する第２の端面形成工程とを含み、
前記第１の端面形成工程において、
前記第１の端面を、出射光の波長域における光反射率が１％以下となるように形成し、
前記第２の端面形成工程において、
前記第２の端面を、出射光の波長域における光反射率が２０％以上となるように形成し、
前記活性層形成工程において、
利得発生領域で発生する利得波長が不均一となる前記利得発生領域を有する活性層を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体発光素子、または請求項８記載の製造方法により製造された半導体発光素子を含むことを特徴とする画像表示装置用光源。
【請求項１０】
請求項９記載の画像表示装置用光源を含むことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、画像表示装置用光源および画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光レーザを光源に用いたプロジェクション型のレーザディスプレイ（レーザプロジェクタ）の開発が精力的に進められている。レーザ光は、従来のランプ光源と比較して単色性が高い。このため、色再現性に優れたディスプレイを実現できる。また、レーザ光は、指向性に優れている。このため、光の利用効率も高い。さらに、小型で高効率かつ発光ビーム品質に優れた半導体レーザを光源として用いれば、更なる低消費電力化や装置の小型化が可能となる。このため、ディスプレイ用可視半導体レーザ光源の実用化が期待されている。
【０００３】
しかしながら、レーザ光は、その位相が揃っているため高コヒーレンス性を有している。このため、レーザディスプレイでは、スクリーンに投射された光がランダムに干渉することにより、スペックルと呼ばれるちらつきが起こりうる。このスペックルの発生が、半導体レーザを光源に用いたレーザディスプレイを実現する上で大きな問題となっている。
【０００４】
このスペックルの発生を抑制するためには、レーザ光の時間的コヒーレンスを低減する必要がある。時間的コヒーレンスを低減する方法として、例えば、位相を空間的にランダムにするための空間位相変調器を光源の外に設ける方法、複数の光源からの光を集光する方法等があげられる。これらの方法は、大型のディスプレイ応用としては有効である。しかしながら、スペックル低減用に別の機構を設けることは、レーザディスプレイの小型化・省エネ・低コスト等の妨げとなる。このため、半導体レーザの特性を活かした小型のディスプレイ応用には、コスト低減の観点からも、より簡素な構成が望ましい。半導体素子単体でスペックルを低減でき、かつ半導体レーザのように単色性や指向性に優れた小型の光源が要求されている。
【０００５】
スペックルの低減を光源単体で実現するには、発光波長幅を拡大することが有効である。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）は、その発光波長幅が半導体レーザより遙かに広いため、スペックルは問題とならない。しかしながら、ＬＥＤはスペクトル幅が広い余り単色性の面で問題がある。また、発光ビームに指向性がないため、小型・低消費電力のディスプレイには不向きである。
【０００６】
これらの課題を解決可能であり、ディスプレイ用途に有望な半導体光源として、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）が提案されている（特許文献１および２参照）。前記ＳＬＤは、半導体レーザと同様に、光導波路構造を有し、光損失を増加させることにより発振を抑制したデバイスである。前記ＳＬＤは、光導波路構造により半導体レーザと同様に、指向性ビームを発することができる。また、発振を抑制するため、時間的コヒーレンス性が低減される。また、光導波路構造によって活性層により増幅・損失の効果を受けるため、ＬＥＤよりも波長幅を狭くすることができ、単色性の面でもＬＥＤと比較して有利である。
【０００７】
特許文献１に記載のＳＬＤは、所定以上のスペクトル半値幅を有する広い光スペクトル発光特性を提示することを目的としている。さらに、特許文献２に記載のＳＬＤは、発光効率を低下させることなく、比較的大きな光出力を得ることを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開２００６／０７５７５９号パンフレット
【特許文献２】特開２００２−７６４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に記載のＳＬＤのように、発光効率を低下させることなく、比較的大きな光出力を得ることのできるＳＬＤには、以下のような問題がある。
【００１０】
前記特許文献２に記載のＳＬＤでは、高効率化するために、反射端面（後端面）上に反射膜が形成され、出射端面上に反射防止膜が形成されている。前記後端面は、光導波路に対して垂直に交わる（垂直端）。このため、前記後端面からの無駄な出射を少なくすると共に、ＳＬＤ光の出力を高めることができる。ここで、特許文献２に記載のＳＬＤのように、前記後端面に反射膜を設けた場合には、前記出射端面では、安定的に発振を抑制するために、前面光反射率を０に近い値まで極めて低くする必要がある。前述のように後端面が反射面である場合には、活性層の利得が高い状態で、少しでも前面反射があると発振動作に移行してしまうからである。
【００１１】
前記光出射端面における前面光反射率を０に近い値まで極めて低くするためには、例えば、前記光出射端面に反射防止膜を設ける方法が考えられる。しかしながら、そのような低い光反射率の反射防止膜を再現性よく形成することは困難である。このため、前記特許文献２に記載のＳＬＤでは、前記出射端面を、前記光導波路に斜めに交わる斜め端とすることにより、前記前面光反射率を実質的に低減させている。すなわち、前記出射端面を斜め端とすることで、前記光出射端面で反射された光は、ほとんど光導波路に戻らない。これにより、前記特許文献２に記載のＳＬＤでは、実効的な光反射率を抑えて、発振を抑制している。
【００１２】
前記特許文献２に記載のＳＬＤでは、前述のように、実効的な光反射率を十分に抑えるために、斜め端の角度を大きくとすると、出射ビームの出射方向が、素子端面に垂直な方向から大きくずれる。このため、出射ビーム形状が左右非対称になる等のビーム品質低下が起こる。
【００１３】
本発明の目的は、ビーム品質を維持しながら、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を高出力に得ることができる半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、画像表示装置用光源および画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明の半導体発光素子は、
光導波路を有し、
前記光導波路は、活性層と、第１の端面と、第２の端面とを備え、
前記第１の端面は、前記光導波路の一端に設けられ、
前記第２の端面は、前記光導波路の他端に設けられ、
出射光の波長域における前記第１の端面の光反射率は、１％以下であり、
出射光の波長域における前記第２の端面の光反射率は、２０％以上であり、
前記活性層は、利得発生領域を有し、
前記利得発生領域内で発生する利得波長が、不均一であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、
光導波路を形成する光導波路形成工程を含み、
前記光導波路形成工程は、活性層を形成する活性層形成工程と、第１の端面を形成する第１の端面形成工程と、第２の端面を形成する第２の端面形成工程とを含み、
前記第１の端面形成工程において、
前記第１の端面を、出射光の波長域における光反射率が１％以下となるように形成し、
前記第２の端面形成工程において、
前記第２の端面を、出射光の波長域における光反射率が２０％以上となるように形成し、
前記活性層形成工程において、
利得発生領域で発生する利得波長が不均一となる前記利得発生領域を有する活性層を形成することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の画像表示装置用光源は、
前記本発明の半導体発光素子、または前記本発明の製造方法により製造された半導体発光素子を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の画像表示装置は、
前記本発明の画像表示装置用光源を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ビーム品質を維持しながら、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を高出力に得ることができる半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、画像表示装置用光源および画像表示装置を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は、本発明の半導体発光素子の実施形態１における一例の構成を示す平面図である。（ｂ）は、図１（ａ）に示す半導体発光素子のＩ−Ｉ方向に見た断面図である。（ｃ）は、図１（ａ）に示す半導体素子における活性層を詳細に示す断面図である。
【図２Ａ】図１に示す半導体発光素子の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】前記製造方法のその他の工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】前記製造方法のさらにその他の工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】前記製造方法のさらにその他の工程を示す断面図である。
【図３】本発明のＳＬＤおよび比較対象にかかる利得スペクトルを例示するグラフである。
【図４】本発明のＳＬＤおよび比較対象にかかる注入電流密度とＳＬ光出力との関係を例示するグラフである。
【図５】本発明のＳＬＤにおける後端面の光反射率と発光強度との関係を例示するグラフである。
【図６】本発明のＳＬＤにかかるＳＬ光の発光スペクトルを例示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明において「上に」は、特に断らない限り、上面に直接接触した状態でも良いし、間に他の構成要素が配置されていても良い。「下に」も同様とする。本発明において、「上面に」は、特に断らない限り、上面に直接接触した状態とする。「下面に」も同様とする。
【００２１】
本発明において、半導体積層体または基板等の「主面」とは、半導体積層体または基板等において最も広い平面、すなわち、いわゆる上面もしくは下面、または表面もしくは裏面をいう。
【００２２】
また、本発明において、「組成」とは、半導体層等を構成する元素の原子数の量的関係をいう。「組成比」とは、前記半導体層等を構成する特定の元素の原子数と、他の元素の原子数との相対的な割合をいう。例えば、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ―ｙＮの組成で表される半導体層において、ｘの数値を「Ａｌ組成比」、ｙの数値を「Ｇａ組成比」、１−ｘ−ｙの数値を「Ｉｎ組成比」という。また、本発明において、半導体層の組成または組成比を規定する場合、導電性等を発現させる不純物（ドーパント）は、半導体層を構成する元素として考慮しないものとする。例えば、ｐ型ＡｌＧａＮ層とｎ型ＡｌＧａＮ層とは、不純物（ドーパント）が異なるが、組成は同一であるものとする。
【００２３】
以下、本発明の半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法について、例を挙げて詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。なお、以下の図１から図６において、同一部分には、同一符号を付している。また、図面においては、説明の便宜上、各部の構造は適宜簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、実際とは異なる場合がある。また、グラフは、理論計算結果の一例であり、本発明の半導体発光素子における実際の現象は、理論計算と完全に一致しない場合がある。
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態の半導体発光素子は、緑色波長帯で発光する窒化ガリウム（ＧａＮ）系のリッジ導波路型素子のスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）である。図１に、本実施形態のＳＬＤの一例の構成を示す。図１（ａ）は、本実施形態のＳＬＤの平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＳＬＤのＩ−Ｉ方向に見た断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）に示すＳＬＤにおける活性層を詳細に示す断面図である。図示のとおり、このＳＬＤ１００は、光導波路１１５を有する。光導波路１１５は、ｎ型ＧａＮ基板１０１上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０２（第１クラッド層）、ＩｎＧａＮ下側光導波路層１０３、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１０４、ＩｎＧａＮ上側光導波路層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６（第２クラッド層）が前記順序で積層されて形成されている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６は、電流狭窄部を構成する。本実施形態での前記「ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ量子井戸活性層」は、本発明の「活性層」に相当する。
【００２５】
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６と、その上に設けられたｐ型ＧａＮコンタクト層１０７とはリッジ形状に加工されている。これにより、光導波路が画定される（リッジ導波路１１５）。このリッジ形状が電流狭窄部として機能する。リッジ部は、水平方向の屈折率導波機構として機能する。リッジ幅は、例えば、２．０μｍである。ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７上には、ｐ側電極１０８が設けられている。ｎ型ＧａＮ基板１０１の下面には、ｎ側電極１０９が設けられている。このＳＬＤ１００の上面（表面）は、リッジ導波路１１５およびｐ側電極１０８が設けられている部分を除いて、絶縁膜１１０で覆われている。なお、図１（ａ）では、説明の便宜のために、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６よりも上の層は省略している。本実施形態での前記「リッジ導波路」は、本発明の「光導波路」に相当する。
【００２６】
ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１０４は、２周期の量子井戸を含む。前記２周期の量子井戸は、２層のＩｎＧａＮ量子井戸層１０４ａと、これらを挟む３層のＩｎＧａＮバリア層１０４ｂとを含む。ＩｎＧａＮ量子井戸層１０４ａにおける、その平均層厚は２．５ｎｍであり、その平均インジウム組成は１７％（インジウム組成比：０．１７）である。ＩｎＧａＮバリア層１０４ｂにおける、その平均層厚は１０ｎｍであり、その平均インジウム組成は５％（インジウム組成比：０．０５）である。
【００２７】
本実施形態のＳＬＤは、量子井戸全体での利得スペクトル幅が大きくなるように、空間的な組成分布を形成するため、インジウムの組成揺らぎが大きくなるような条件を用いてＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１０４が作製されていることを特徴とする。前述のインジウムの組成揺らぎは、例えば、供給ガスの組成（例えば、Ｖ／ＩＩＩ比等）、温度条件、圧力条件、成長速度等の半導体結晶成長条件に適宜に変化をつけることで調整することができる。前記組成揺らぎは、発光エネルギー分布を指標として表すことができる。本実施形態のＳＬＤの場合には、前記組成揺らぎは、約１００ｍｅＶである。ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１０４の利得ピーク波長λｇは、およそ４５０ｎｍである。
【００２８】
本実施形態のＳＬＤ１００では、リッジ導波路１１５は、その一端に光出射端面１１１が設けられている。また、リッジ導波路１１５は、その他端に後端面１１２が設けられている。リッジ導波路１１５の平面形状は、光出射端面１１１がリッジ導波路１１５の進行方向（図１（ａ）における左右方向）と直交する平面から傾斜（斜め端）している。その傾斜の角度は、５°である。後端面１１２は、垂直端面である。前記両端面を接続するため、リッジ導波路構造１１５は曲がった形状となっている。曲がり部の形状は、光の導波損失を最小限に抑えるため、曲率半径が３ｍｍ程度の緩いカーブとなっている。光出射側端面１１１には、無反射コート多層膜１１３が設けられている。後端面１１２には、反射コート多層膜１１４が設けられている。ＳＬＤ１００の出射光の波長域における光出射端面１１１の光反射率は、１％である。ＳＬＤ１００の出射光の波長域における後端面１１２の光反射率は、９５％である。本実施形態での前記「光出射端面」は、本発明の「第１の端面」に相当する。本実施形態での前記「後端面」は、本発明の「第２の端面」に相当する。
【００２９】
本発明の半導体発光素子の製造方法は特に制限されないが、前記本発明の製造方法により製造することが好ましい。また、前記本発明の製造方法において、前記各工程を行う順序は特に制限されず、どのような順序でもよく、逐次でも同時でもよい。以下、本実施形態のＳＬＤの製造方法の一例を、図２Ａ〜図２Ｄを参照して説明する。
【００３０】
まず、図２Ａに示すように、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）等を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１０１上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０２、ＩｎＧａＮ下側光導波路層１０３、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１０４、ＩｎＧａＮ上側光導波路層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０７を、前記順序で積層して、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸活性層１０４を含む光導波路を形成する（光導波路形成工程）。本工程において、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸活性層１０４におけるＩｎＧａＮ量子井戸層１０４ａの平均層厚を２．５ｎｍとし、その平均インジウム組成を１７％（インジウム組成比：０．１７）とする。ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸活性層１０４におけるＩｎＧａＮバリア層１０４ｂの平均層厚を１０ｎｍとし、その平均インジウム組成を５％（インジウム組成比：０．０５）とする。この際、前述の結晶成長条件の変更により、インジウムの組成揺らぎを大きくする（活性層形成工程）。
【００３１】
つぎに、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて、図１（ａ）に示す光導波路形状および２μｍの幅に対応したエッチングマスクを形成する。この状態で、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６の途中までエッチングを行う。これにより、図２Ｂおよび図２Ｄに示すように、幅２μｍ程度のリッジ導波路１１５を形成する（リッジ導波路形成工程）。リッジ幅の値、およびｐ型クラッド層１０６のエッチング深さは、特に制限されないが、光導波路の水平横モード特性、電流−光出力特性、電流−電圧特性等に影響するので、要求されるデバイス特性等を考慮して、最適な値を選択する。
【００３２】
つぎに、半導体素子全体に、化学気相成長法（ＣＶＤ法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等を用いて、図２Ｃに示すように、酸化シリコン膜等の絶縁膜１１０を形成する（絶縁膜形成工程）。ついで、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて、ｐ側電極１０８形成部の絶縁膜１１０を除去する。この状態で、チタンおよび金を蒸着し、適当な条件で加熱してアロイ処理を行う。これにより、図２Ｃに示すように、ｐ側電極１０８を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１０１の裏面（図２Ｃにおいて、下側の面）にもチタン及び金を蒸着し、適当な条件で加熱してアロイ処理を行う。これにより、ｎ側電極１０９を形成する。（電極形成工程）。
【００３３】
さらに、劈開によりリッジ導波路１１５の両端に、それぞれ光出射端面１１１および後端面１１２を露出させる。この状態で、スパッタリング法等を用いて、図２Ｄに示すように、酸化チタン膜及び酸化アルミ膜からなる無反射コート多層膜１１３（光反射率：１％）を光出射端面１１１に形成する（光出射端面形成工程）。また、スパッタリング法等を用いて、図２Ｄに示すように、酸化チタン膜及び酸化アルミ膜からなる高反射コート多層膜１１４（光反射率：９５％）を後端面に形成する（後端面形成工程）。また、光出射端面１１１の傾斜角度は５°斜めになっている。このため、光出射端面１１１での実効的な光反射率は、光出射端面が垂直端面である場合の光反射率と比較して、約１／１００となっている（実効的な光反射率：０．０１％）。本実施形態では、半導体素子の光導波路長を、１．０ｍｍとしている。なお、前記光導波路長は、特に制限されず、所望の特性によって定められるものである。このようにして、本実施形態のＳＬＤを製造可能である。ただし、本実施形態のＳＬＤを製造する方法は、この例に限定されない。本実施形態での前記「光出射端面形成工程」は、本発明の「第１の端面形成工程」に相当する。本実施形態での前記「後端面形成工程」は、本発明の「第２の端面形成工程」に相当する。
【００３４】
つぎに、本発明によって得られる作用効果について、比較となる窒化物半導体発光素子との対比により図を用いて説明する。なお、本発明は、以下の記載によってなんら限定ないし制限されない。
【００３５】
図３のグラフに、シミュレーションにより得られた、実施形態１に示した本発明のＳＬＤおよび比較となる窒化物半導体発光素子（比較対象１）の利得スペクトルを示す。比較対象１は、活性層の結晶成長条件が異なること以外は、本発明のＳＬＤと同様の構成を有する窒化物半導体発光素子である。前記活性層の組成揺らぎの指標は、およそ１０ｍｅＶである。同図において、横軸は利得スペクトルであり、単位は（ｎｍ）である。縦軸は、利得であり、単位は任意単位（ａ．ｕ．）である。同図中の実線のグラフは、本発明のＳＬＤを示す。同図中の破線のグラフは、比較対象１を示す。図示のとおり、本発明のＳＬＤおよび比較対象１において、利得ピーク値は、ほぼ同じ値である。この時の動作電流値は、比較対象１の方が小さくなっている。このスペクトルにおいてピーク利得値が、ミラー損失及び光導波路の光損失を上回ると、発振動作に移行することになる。活性層の組成揺らぎが小さい比較対象１の方が、本発明のＳＬＤと比較して、少ない電流値で高いピーク利得が得られる。このため、比較対象１における活性層は、発振に寄与する極めて狭い波長範囲の利得が高ければ十分である半導体レーザの活性層として用いる場合には発振閾値を小さくできる。しかしながら、比較対象１における活性層は、電流に対するピーク利得増加の割合（ｄｇ／ｄＪ）が大きい。このため、発振しやすく、発振を抑制することが困難である。特に、可視の青〜緑色帯波長の素子に用いるＡｌＧａＩｎＮ系活性層の場合、ＧａＡｓ系またはＩｎＰ系の赤外波長帯の活性層と比較して、正孔の状態密度が極めて大きい。このため、前記ｄｇ／ｄＪが大きくなりやすく、発振動作への移行が更に懸念される。これに対し、本発明のＳＬＤにおける活性層は、電流に対するピーク利得増加の割合（ｄｇ／ｄＪ）が小さい。このため、本発明のＳＬＤでは、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を得ることができる。また、広い波長範囲に渡って高い利得を有する。このため、全波長範囲の発光が寄与することでＳＬ光出力を高めることができる。
【００３６】
前述の特許文献２に記載のＳＬＤのように、高出力を得ることを目的としているＳＬＤにおいて、更なる出力向上を考える際に、電流に対するピーク利得増加の割合が小さくなる利得スペクトルの幅広化は、出力低下に繋がる可能性がある。これにより、高出力化の効果を抑制してしまう可能性がある。このため、前述の特許文献２に記載のＳＬＤに、組成揺らぎ等による利得スペクトルの広幅化を適用することは好ましくないと考えられる。一方、本発明の半導体発光素子では、前述のとおり、利得スペクトル幅を広げることにより、電流に対するピーク利得増加の割合が小さくなっている。なお、本発明の半導体発光素子では、前述のとおり、広い波長範囲に渡って高い利得を有するため、ＳＬ光出力を高めることができる。
【００３７】
図４のグラフに、本発明のＳＬＤ、比較対象１および比較対象２のＳＬＤにおける、注入電流密度とＳＬ光出力との関係を示す。比較対象２は、後端面を低反射にしている以外は、本発明のＳＬＤと同様の構成を有する窒化物半導体発光素子である。同図において、横軸は注入電流密度であり、単位は任意単位（ａ．ｕ．）である。縦軸は、ＳＬ光出力であり、単位は任意単位（ａ．ｕ．）である。同図中の実線のグラフは、本発明のＳＬＤを示す。同図中の間隔の広い破線のグラフは、比較対象１を示す。同図中の間隔の狭い破線のグラフは、比較対象２を示す。図示のとおり、比較対象１では、本発明のＳＬＤよりも低い電流値で光出力が立ち上がっている。ここで、比較対象１では、光出力が増加し始める電流値と発振に至る電流値とが非常に近い。このため、現実には動作条件の僅かな変化によって容易に発振に移行してしまう。この結果、高いＳＬ光出力を得ることができない。一方、本発明のＳＬＤでは、比較対象１と比較して、光出力が立ち上がるのにより大きい電流値が必要である。しかしながら、光出力が増加し始める電流値と発振に至る電流値とが離れている。このため、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を得ることができる。この結果、本発明のＳＬＤは、比較対象１の窒化物半導体発光素子と比較して、５倍以上のＳＬ光出力を得ることができる。また、ここで、後端面も光出射端面と同様に反射率を低くした比較対象２では、両端面ともに反射率が低いため、発振に至る可能性は低い。しかしながら、低いＳＬ光出力しか得られないことが分かる。したがって、後端面を反射面としながら、利得スペクトル幅を広くすることによって発振を抑制することが重要であることが分かる。
【００３８】
ここで、ディスプレイ用光源としては、色再現性を確保するために、ある程度単色性を保つ必要がある。このため、発光スペクトル幅が広すぎることは好ましくない。例えば、ＲＧＢ３原色を用いるディスプレイの場合、色再現性範囲を確保するには、各波長の波長ピーク幅は、例えば、およそ２０ｎｍ以下である。ＳＬＤにおいて、利得スペクトル幅を広くし過ぎると、ＳＬ光の発光スペクトル幅が広くなり過ぎてしまう。したがって、最適な発光波長幅が得られ、かつ、本発明の効果も得られるような利得スペクトル幅の範囲について検討する。
【００３９】
本発明のＳＬＤのように、組成揺らぎにより活性層の利得スペクトル幅を広げる場合、発光波長幅は、半導体素子の光導波路長や端面光反射率等によって影響される。まず、光出射端面は、斜め端の角度が素子特性等に支障がない範囲の値（例えば、５°）で、更に反射率１％の無反射コート多層膜を形成した面を考えると、実効的な反射率は、およそ０．０１％となる。一方、後端面は、反射率が０に近い場合と比較して、図５のグラフに示すように、光反射率２０％で約１０倍、光反射率９０％で約５０倍の出力改善が見込める。同図において、横軸は後端面の光反射率である。縦軸は、発光強度であり、単位は反射率０の場合を１としている。したがって、本発明では、後端面の光反射率は２０％以上であり、９０％以上であることが好ましい。本発明において、比較対象１の窒化物半導体発光素子に対して、十分な発振抑制効果を得るためには、組成揺らぎは、３０ｍｅＶ以上であることが好ましい。また、後端面の光反射率が９０％以上である場合には、組成揺らぎは、約５０ｍｅＶ以上であることが好ましい。これらにより、ｄｇ／ｄＪを小さくし、発振状態への移行を抑制することができる。一方、発光波長幅に関しては、例えば、本実施例の構造では、組成揺らぎと同程度〜１．５倍程度になることが分かっている。この場合、青色〜緑色の波長帯で発光波長幅を２０ｎｍ以下にするには、組成揺らぎは、１００ｍｅＶ以下であることが好ましい。すなわち、利得スペクトル幅を組成揺らぎで表現した場合、組成揺らぎは、３０ｍｅＶ〜１００ｍｅＶの範囲であることが好ましい。前記組成揺らぎは、例えば、実際のデバイス特性または実験値に基づいて設計される。本発明者等が検討した結果では、強励起条件におけるフォトルミネッセンススペクトルにおいて、半値全幅が、１００ｍｅＶ〜２００ｍｅＶの範囲の場合に、良好な結果が得られた。
【００４０】
図６に、本発明のＳＬＤにおける発光スペクトルを計算した結果を示す。同図において、横軸は発光スペクトルであり、単位は（ｎｍ）である。縦軸は、発光強度であり、単位は任意単位（ａ．ｕ．）である。同図中の実線のグラフは、組成揺らぎが１００ｍｅＶである本発明のＳＬＤを示す。同図中の破線のグラフは、組成揺らぎが５０ｍｅＶである本発明のＳＬＤを示す。図示のとおり、組成揺らぎが１００ｍｅＶである本発明のＳＬＤにおける波長幅は、１９ｎｍである。組成揺らぎが５０ｍｅＶである本発明のＳＬＤにおける波長幅は、９ｎｍである。本発明のＳＬＤはいずれも、ディスプレイ用光源としての単色性の要件を満たす波長特性を有するＳＬＤと言える。なお、ＳＬＤにおいては、共振効果によるリップルと呼ばれるスペクトルの振動が発生する場合がある。ただし、目に感じる波長の分解能は広いため、ディスプレイ等の用途では、細かい波長差によるリップルの発生は、実質的に問題とならない。また、本発明の半導体発光素子の用途は、特に制限されない。
【００４１】
前述の特許文献１に記載のＳＬＤは、所定以上のスペクトル半値幅を有する広い光スペクトル発光特性を提示することを目的としている。このため、前述の特許文献１に記載のＳＬＤにおいて、前述のように両端面の光反射率を制御する（発光スペクトルが狭小化する）ことは、光スペクトルを広くするという特許文献１に記載のＳＬＤの目的と背反する。このため、前述の特許文献１のＳＬＤに、前述の両端面の光反射率の制御を適用することは好ましくないと考えられる。一方、本発明の半導体発光素子は、前述のとおり、利得スペクトル幅を広げることにより、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を得ることができる。また、本発明の半導体発光素子は、上記のように、例えば、ディスプレイ用光源としての単色性の要件を満たすために、発光波長幅は、ある程度狭いことが好ましい（例えば、１０〜２０ｎｍ）。ここで、前述の光出射端面を低反射とし、前述の後端面を高反射とすることで、発光スペクトルをある程度狭くすることができる。したがって、本発明では、前述のように両端面の光反射率を制御することが好ましい。
【００４２】
以上の説明では、前記活性層の利得スペクトル幅を広げる方法として、結晶成長条件の変更によりＩｎＧａＮ活性層における組成揺らぎを制御する方法を例にとり説明したが、本発明は、この例に限定されない。利得スペクトルの鋭いピーク特性を緩和し、かつ、ピーク付近で平坦化される方法であれば、利得スペクトル全体としての発光強度を維持したまま、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を得ることができるため、より好ましい。
【００４３】
この利得スペクトル幅をピーク付近で平坦にする方法としては、例えば、厚みまたは組成の異なる複数の量子井戸層を用いる方法がある。例えば、青または緑色のＩｎＧａＮ二重量子井戸（ＤＱＷ）において、各量子井戸層の遷移波長に波長差を設ける場合、先に述べた発光波長幅の制限から、１０〜２０ｎｍの範囲の波長差を設けることが好ましい。各量子井戸層の厚み変化により量子準位を変化させる場合には、各量子井戸層において、０．５〜１．５ｎｍの範囲の厚みの差が、上記波長差（１０〜２０ｎｍ）に対応する。このため、例えば、２ｎｍおよび３ｎｍの厚みの前記ＤＱＷを用いることが好ましい。また、各量子井戸層のインジウム組成を変化させる場合は、各量子井戸層において、０．０１〜０．０３の範囲のＩｎ組成の変化量が、上記波長差（１０〜２０ｎｍ）に対応する。このため、例えば、青色帯であれば、Ｉｎ組成０．２および０．２２の前記ＤＱＷを用いることができる。
【００４４】
また、青色または緑色のＩｎＧａＮ量子井戸層では、基板のオフ角が異なる場合、同じ結晶成長条件で量子井戸層を作製しても、局所的にインジウム組成が変化することが知られている（例えば、特開２００９−４９２２１号公報）。したがって、基板のオフ角の分布を、光導波路の存在する面内に設けて結晶成長を行うことで、利得スペクトル幅を広げることができる。本発明者等が検討した結果、青色〜緑色の波長帯では、オフ角差が０．１°の場合に、概ね５〜１０ｎｍ程度の波長差が得られることが分かっている。なお、波長差は、結晶成長条件等によっても異なるため、上記記載は、本発明を制限ないし限定するものではない。所望の利得スペクトル幅を得るためには、０．１°〜０．４°のオフ角分布を有する基板を用いることが好ましい。この基板を用いる場合は、例えば、図２Ａに示す光導波路形成工程において、適切なアスペクト比で段差加工されたＧａＮ基板を用いることにより、前述のオフ角分布を設定可能である。この結果、所望の利得スペクトル幅を得ることが可能である。前記段差加工されたＧａＮ基板は、例えば、以下のようにして作製する。すなわち、まず、ｎ型ＧａＮ基板上に、通常のフォトリソグラフィー加工を用いて、幅１０μｍ、ピッチ２０μｍのストライプ状のエッチングマスクを形成する。このマスクを用いて、例えば、塩素系ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、深さ３０ｎｍまでエッチングを行う。このエッチングにより、幅１０μｍの浅いメサストライプが形成される。このメサストライプは、マスクが配置された、表面がより高い第一の部分と、エッチングにより表面がより低い第二の部分とで構成された、凸型のメサ構造を有する。このようにして、前記段差加工されたＧａＮ基板を作製可能である。つぎに、エッチングマスクを除去した後、このｎ型ＧａＮ基板上にｎ型ＡｌＧａＮバッファ層をＭＯＶＰＥ法などにより積層する。前記ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層を約０．５μｍ積層することにより、段差部が斜面状に埋め込まれてオフ角が連続的に変化するような基板が形成される。この場合、平坦部中央付近では約０．２°、斜面部では最大約０．５°まで徐々に変化するような、オフ角分布を有する下地基板が形成される。ここで、ｎ型ＧａＮ基板の表面は、ｃ面から約０．２°傾斜したものを用いている。このようなオフ角分布を有する基板上に成長されたＩｎＧａＮ量子井戸層等では、成長条件や波長帯にもよるが、オフ角の小さい部分よりもオフ角の大きい部分の方が、インジウム組成が小さくなり、短波長化する。このような基板を用いて、基板に作製した段差ストライプに対して交差するように光導波路を形成することにより、利得スペクトル幅を広げた半導体発光素子を作製することができる。なお、前記段差加工されたＧａＮ基板の作製方法、または段差形状等は、この例には限定されない。また、他の方法を用いてオフ角分布を有する基板を作製しても構わない。
【００４５】
本発明では、前記活性層が、利得発生領域を有し、前記利得発生領域内で発生する利得波長が、不均一であるようにできれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、歪ＩｎＧａＮ量子井戸層を極性面基板上に成長させると、内部電界効果により利得スペクトル幅を広げることが可能である。この場合に、例えば、量子井戸層の厚みを厚くしたり、歪の影響を大きくするために、逆歪のＡｌＧａＮバリア層を用いたりすることで、前記内部電界効果を積極的に用いることによっても、単一のスペクトルを広幅化することが可能である。通常の半導体レーザに用いる活性層と比較して、利得スペクトル幅を広げる工夫を施すことによって、ピーク利得のｄｇ／ｄＪを下げながら、スペクトル全体での発光強度を維持することができる。レーザ発振への移行を抑制すると共に、ＳＬＤ素子の特性も向上させることができる。
【００４６】
また、実施形態および後述する実施例において、光導波路長が１．０ｍｍ、後端面の光反射率が９５％、光導波路幅が２μｍの場合を例にとり説明した。ただし、本発明は、この例に限定されない。本発明の半導体発光素子では、前記活性層の利得に応じて、適切な有効導波路長（利得長）を設けることが、高出力化設計上重要である。すなわち、利得が高くなるほど有効導波路長を長くする効果も高くなる。一方で、発振条件にも近くなるため、前記活性層に応じた設計が必要である。上記の実施例のようなＩｎＧａＮ系量子井戸活性層では、前記後端面の光反射率が５０％以上であれば、前記光導波路長が約０．５ｍｍ以上で概ね十分な光出力が得られると見積もられる。また、前記後端面の光反射率は、１００％に近いほど望ましいが、前述のように２０％以上で十分な効果が得られると見積もられる。
【００４７】
また、実施形態および後述する実施例において、光導波路幅（リッジ導波路幅）は、２μｍとしている。このように設定しているのは、ミラースキャンによるプロジェクション型ディスプレイ用光源として用いる場合には、光学的にシングルモードビームを発する素子が望ましいからである。ただし、本発明は、この例に限定されない。例えば、高出力化を優先する場合、またはビームのモード特性が限定されない場合には、より広い幅の光導波路、またはテーパ型の光導波路を用いることも可能である。
【００４８】
また、実施形態および後述する実施例では、斜め端である光出射端面の角度を５°として説明した。ただし、本発明は、この例に限定されない。本発明の半導体発光素子では、前述のとおり、活性層の利得スペクトル幅を広げることにより、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を高出力に得ることができる。このため、例えば、前述の特許文献２に記載のＳＬＤのように、斜め端の角度を７°以上とする必要がない（例えば、実施形態および後述する実施例では、斜め端の角度は５°である）。このように、レーザ発振を抑制するために、大きな斜め端角度を設定する必要がないため、斜め端角度が大きい場合に発生し得る、ビーム形状が左右非対称となる等のビーム品質の低下を抑制して、ビーム品質を維持することができる。なお、斜め端の角度を小さくして、前述のビーム品質を維持するには、光出射端面への無反射コートにより光反射率を、極めて低く制御する必要がある。しかしながら、特殊な膜厚制御を用いない一般的なコーティング膜の作製精度では、波長制御性も加味すると安定して得られる光反射率は、例えば、０．５％程度が限界である。このため、本発明のように、活性層の利得スペクトル幅を広げることなしに、ＳＬ光出力に対応した所望の波長範囲で、安定的に発振を抑制するのに十分低い光反射率（例えば、０．００１％以下）を実現するためには、少なくとも斜め端を用い、例えば、７°以上の角度としなければならない。これよりも浅い角度で、十分低い光反射率を実現するのは、現実的に困難である。したがって、これよりも浅い角度の場合には、容易に発振動作に移行してしまう懸念がある。例えば、前述の比較対象１（斜め端の角度５°）では、容易に発振動作に移行してしまう。例えば、ビーム品質への影響が小さいと考えられる、５°斜め端に無反射コートを施した場合として、約０．００５％程度の光反射率（実効的な光反射率）が現実的な範囲であると考えられる。本発明の半導体発光素子は、このような現実的な範囲内で、ビーム品質を維持しながら、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を高出力に得ることができる。この結果、本発明の半導体発光素子は、例えば、ビーム品質を維持しながらスペックルを低減できる、低コストで小型なディスプレイ用光源として有効である。なお、本発明は、この例に限定されない。
【００４９】
また、光出射端面の斜め端の角度に関しては、ビーム特性または実装容易性と、所望の実効的な光反射率の値とを考慮して設定することが望ましい。活性層の利得特性または屈折率等によって、その最適値は異なる。一方、２°未満の角度になると、斜め端による光反射率低減の効果は小さくなる。このため、本発明による発振を抑制する効果も小さくなる。ただし、精度の高い無反射コートが可能である、または光反射膜の他に発振抑制手段を設けるような場合には、この限りでない。前記光出射端面は、例えば、垂直端面であっても構わない。一方、ビーム品質の観点では、実施形態および後述する実施例で示した構成であっても、１０°以下の角度であると、ビーム形状の左右非対称の問題が抑制できる。また、ビームの出射方向の観点では、実施形態および実施例で用いたＧａＮ系材料では、ＳＬ光は、光出射端面の角度の約２．２倍の角度方向に出射する。すなわち、角度５°の場合には、約１１°の方向に出射することとなる。光学系に実装する場合には、この角度の分を傾けて実装することとなる。この点を考慮すると、ビーム品質の観点では、光出射端面の角度は、７°未満とすることが望ましい。以上より、本発明では、光出射端面の斜め端角度は、例えば、２°以上７°未満の範囲である。この場合、特にＳＬ光を有効に得られる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明は、これら実施形態に具体的に示した構成、方法に限定されるものではなく、発明の趣旨に沿うものであれば種々のバリエーションが考えられる。例えば、上記実施形態では、ＩｎＧａＮ量子井戸を活性層とする窒化物系青色半導体レーザ（ＳＬＤ）の例を採用している。ただし、本発明は、この例に限定されない。ＡｌＧａＩｎＰ系の赤色半導体発光素子、または窒化物系緑色半導体発光素子等のディスプレイ用の他の可視光源にも適用が可能である。ただし、ディスプレイ用途では、ＲＧＢのうち最も視感度の高い緑色光源において、スペックルを低減することが重要である。このため、この波長帯の発光が可能な窒化物系半導体に本発明を適用する意義は大きい。
【実施例】
【００５１】
つぎに、本発明によって得られる作用効果について、比較例との対比により説明する。なお、本発明は、下記の実施例および比較例によってなんら限定ないし制限されない。
【００５２】
［実施例１］
図１に示すＳＬＤ１００を作製した。すなわち、前記光導波路形成工程、前記リッジ導波路形成工程、前記絶縁膜形成工程、前記電極形成工程、前記光出射端面形成工程、および前記後端面形成工程を行い、本実施例のＳＬＤ１００を作製した。このＳＬＤ１００における活性層の組成揺らぎの指標は、１００ｍｅＶであった。光出射端面１１１の光反射率は、１％であった。後端面１１２の光反射率は、９５％であった。光出射端面１１１の斜め角度は、５°であった。光導波路長は、１．０ｍｍであった。本実施例のＳＬＤは、前述のシミュレーションにおける「組成揺らぎが１００ｍｅＶである本発明のＳＬＤ」に相当する。
【００５３】
［実施例２］
活性層の組成揺らぎの指標が、５０ｍｅＶとなるようにして活性層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例のＳＬＤを作製した。本実施例のＳＬＤは、前述のシミュレーションにおける「組成揺らぎが５０ｍｅＶである本発明のＳＬＤ」に相当する。
【００５４】
［比較例１］
活性層の結晶成長条件が異なること以外は、実施例１と同様にして、本比較例の窒化物半導体発光素子を作製した。前記活性層の組成揺らぎの指標は、およそ１０ｍｅＶであった。本比較例の窒化物半導体発光素子は、前述のシミュレーションにおける「比較対象１」に相当する。
【００５５】
［比較例２］
後端面に反射コート多層膜を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、本比較例の窒化物半導体発光素子を作製した。本比較例の窒化物半導体発光素子は、前述のシミュレーションにおける「比較対象２」に相当する。
【００５６】
実施例１および比較例１の利得スペクトルを測定した。この測定結果は、図３のグラフに示した理論計算で得られた結果と良い一致を示した。
【００５７】
実施例１、比較例１および比較例２における、注入電流密度によるＳＬ光出力を測定した。この測定結果は、図４のグラフに示した理論計算で得られた結果と良い一致を示した。
【００５８】
実施例１および実施例２における発光スペクトルを測定した。この測定結果は、図６に示した理論計算で得られた結果と良い一致を示した。
【００５９】
本発明の半導体発光素子は、ビーム品質を維持しながら、レーザ発振を抑制してインコヒーレントな光を高出力に得ることができる。したがって、本発明の半導体発光素子は、例えば、特に光源単体でスペックルを低減可能な、ディスプレイ用途に適したビーム特性及び発光波長幅を有する半導体発光素子として用いることができる。また、本発明の半導体発光素子は、例えば、ディスプレイ（画像表示装置）全般の光源に用いる可視光半導体発光素子として使用可能である。本発明の半導体発光素子は、可視光波長帯（例えば、４００〜７５０ｎｍ）で発光することが好ましく、青色〜赤色の可視光波長帯（例えば、４３０〜７５０ｎｍ）で発光することがより好ましく、青色〜緑色の可視光波長帯（例えば、４３０〜５７０ｎｍ）で発光することが特に好ましい。前述のとおり、本発明の画像表示装置用光源は、本発明の半導体発光素子を含むことを特徴とし、本発明の画像表示装置は、前記本発明の画像表示装置用光源を含むことを特徴とする。前記本発明の画像表示装置としては、例えば、レーザプロジェクタ（レーザディスプレイ）が好ましい。本発明のレーザプロジェクタ（レーザディスプレイ）によれば、例えば、色再現性の飛躍的な向上、省エネ・低コストで大画面・高精細化、光学系の超小型化等の効果を得ることも可能である。本発明のレーザプロジェクタ（レーザディスプレイ）は、具体的には、例えば、モバイルプロジェクタ、次世代リアプロジェクションＴＶ（ｒｅａｒ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ＴＶ）、デジタルシネマ、網膜走査ディスプレイ（ＲＳＤ：Ｒｅｔｉｎａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ  Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、または携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコン等への組込型プロジェクタ（ｅｍｂｅｄｄｅｄ  ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）等があげられ、幅広い市場に対する応用が可能である。また、本発明の半導体発光素子は、画像表示装置に限定されず、例えば、光干渉断層計（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、光ファイバジャイロ、光ファイバ破断点検出等の製品用の発光素子としても使用可能である。したがって、本発明の半導体発光素子は、例えば医療・バイオ分野、各種センシング分野等、幅広い分野への応用が可能である。
【００６０】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載しうるが、以下には限定されない。
【００６１】
（付記１）光導波路を有し、
前記光導波路は、活性層と、第１の端面と、第２の端面とを備え、
前記第１の端面は、前記光導波路の一端に設けられ、
前記第２の端面は、前記光導波路の他端に設けられ、
出射光の波長域における前記第１の端面の光反射率は、１％以下であり、
出射光の波長域における前記第２の端面の光反射率は、２０％以上であり、
前記活性層は、利得発生領域を有し、
前記利得発生領域内で発生する利得波長が、不均一であることを特徴とする半導体発光素子。
【００６２】
（付記２）前記第１の端面の実効的な光反射率が、０．００５％以上であることを特徴とする付記１に記載の半導体発光素子。
【００６３】
（付記３）前記第１の端面が、その端面における前記光導波路の進行方向と直交する平面から傾斜しており、前記傾斜の角度が、７°未満であることを特徴とする付記１または２に記載の半導体発光素子。
【００６４】
（付記４）前記活性層における前記利得発生領域が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から形成され、
前記利得発生領域において、前記ｘおよび前記ｙの少なくとも一方が不均一であることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の半導体発光素子。
【００６５】
（付記５）前記活性層における前記利得発生領域が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から形成され、かつ、組成揺らぎが、発光エネルギーにして３０〜１００ｍｅＶの範囲であることを特徴とする付記４に記載の半導体発光素子。
【００６６】
（付記６）さらに、基板を有し、
前記光導波路が、前記基板上に形成され、
前記活性層における前記利得発生領域が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から形成され、
前記基板のオフ角が、０．１〜０．４°の幅を持って分布していることを特徴とする付記４または５に記載の半導体発光素子。
【００６７】
（付記７）スーパールミネッセントダイオードであることを特徴とする付記１から６のいずれかに記載の半導体発光素子。
【００６８】
（付記８）光導波路を形成する光導波路形成工程を含み、
前記光導波路形成工程は、活性層を形成する活性層形成工程と、第１の端面を形成する第１の端面形成工程と、第２の端面を形成する第２の端面形成工程とを含み、
前記第１の端面形成工程において、
前記第１の端面を、出射光の波長域における光反射率が１％以下となるように形成し、
前記第２の端面形成工程において、
前記第２の端面を、出射光の波長域における光反射率が２０％以上となるように形成し、
前記活性層形成工程において、
利得発生領域で発生する利得波長が不均一となる前記利得発生領域を有する活性層を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【００６９】
（付記９）前記第１の端面の実効的な光反射率を、０．００５％以上とすることを特徴とする付記８に記載の半導体発光素子の製造方法。
【００７０】
（付記１０）前記第１の端面形成工程において、
前記第１の端面を、その端面における前記光導波路の進行方向と直交する平面から傾斜させ、前記傾斜の角度を７°未満とすることを特徴とする付記８または９に記載の半導体発光素子の製造方法。
【００７１】
（付記１１）前記活性層形成工程において、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から前記活性層における前記利得発生領域を形成し、
前記利得発生領域において、前記ｘおよび前記ｙの少なくとも一方を不均一とすることを特徴とする付記８から１０のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【００７２】
（付記１２）前記活性層形成工程において、
ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から前記活性層における前記利得発生領域を形成し、かつ、その組成揺らぎを、発光エネルギーにして３０〜１００ｍｅＶの範囲とすることを特徴とする付記１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【００７３】
（付記１３）前記光導波路形成工程において、
前記光導波路を、オフ角が０．１〜０．４°の幅を持って分布している基板上に形成し、
前記活性層形成工程において、
ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から前記活性層における前記利得発生領域を形成することを特徴とする付記１１または１２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【００７４】
（付記１４）スーパールミネッセントダイオードとすることを特徴とする請求項８から１３のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【００７５】
（付記１５）付記１から７のいずれかに記載の半導体発光素子、または付記８から１４のいずれかに記載の製造方法により製造された半導体発光素子を含むことを特徴とする画像表示装置用光源。
【００７６】
（付記１６）付記１５に記載の画像表示装置用光源を含むことを特徴とする画像表示装置。
【００７７】
（付記１７）レーザプロジェクタであることを特徴とする付記１６に記載の画像表示装置。
【符号の説明】
【００７８】
１００    スーパールミネッセントダイオード（半導体発光素子）
１０１    ｎ型ＧａＮ基板（基板）
１０２    ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
１０３    ＩｎＧａＮ下側光導波路層
１０４    ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸活性層（活性層）
１０４ａ  ＩｎＧａＮ量子井戸層
１０４ｂ  ＩｎＧａＮバリア層
１０５    ＩｎＧａＮ上側光導波路層
１０６    ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１０７    ｐ型ＧａＮコンタクト層
１０８    ｐ側電極
１０９    ｎ側電極
１１０    絶縁膜
１１１    光出射端面（第１の端面）
１１２    後端面（第２の端面）
１１３    無反射コート多層膜
１１４    反射コート多層膜
１１５    リッジ導波路（光導波路）
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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