(57)【要約】【課題】特定の柱状部に電流を集中させることができる発光装置を提供する。【解決手段】基体と、前記基体に設けられた積層体と、を有し、前記積層体は、複数の第１柱状部と、第２柱状部と、を有し、前記第１柱状部の最小径は、前記第１柱状部の径方向の空乏層領域の長さであり、前記第２柱状部の最小径は、前記第２柱状部の径方向の空乏層領域の長さよりも大きい、発光装置。【選択図】図１
2019029522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体に設けられた積層体と、
を有し、
前記積層体は、複数の第１柱状部と、第２柱状部と、を有し、
前記第１柱状部の最小径は、前記第１柱状部の径方向の空乏層領域の長さであり、
前記第２柱状部の最小径は、前記第２柱状部の径方向の空乏層領域の長さよりも大きい、発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記積層体は、
前記第１柱状部が設けられた第１領域と、
前記第２柱状部が設けられた第２領域と、
を有し、
前記第１領域は、前記積層体の積層方向からみて、前記第２領域を囲っている、発光装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記積層体は、
前記第１柱状部が設けられた第１領域と、
前記第２柱状部が設けられた第２領域と、
を有し、
前記第１領域は、２つ設けられ、
前記第２領域は、前記積層体の積層方向からみて、２つの前記第１領域の間に設けられている、発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記積層体の前記基体側とは反対側に設けられた電極を有し、
前記電極には、開口部が設けられ、
前記開口部は、前記積層体の積層方向からみて、前記第２柱状部と重なっている、発光装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記積層体は、前記第２柱状部を挟む第１ミラー層および第２ミラー層を有する、発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記第２柱状部は、複数設けられている、発光装置。
【請求項７】
請求項６において、
隣り合う前記第１柱状部の間隔は、隣り合う前記第２柱状部の間隔よりも大きい、発光装置。
【請求項８】
請求項１ないし７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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）において、微小領域に電流を集中させるための電流狭窄は、特性向上のための重要な技術である。このような電流狭窄を実現させる方法としては、共振器（キャビティー）側面をエッチングにより露出させて酸化させる方法や、イオン注入により高抵抗化させる方法が知られている。
【０００３】
一方、高輝度の次世代光源として、ナノ構造体（ナノコラム）を適用した発光装置が期待されている。例えば、特許文献１には、ＧａＮナノコラムを有する発光装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５２４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなナノコラム（柱状部）を有する発光装置においても、面発光レーザーと同様に、微小領域に（特定の柱状部に）電流を集中させる技術が求められている。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、特定の柱状部に電流を集中させることができる発光装置を提供することにある。あるいは、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記発光装置を有するプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る発光装置は、
基体と、
前記基体に設けられた積層体と、
を有し、
前記積層体は、複数の第１柱状部と、第２柱状部と、を有し、
前記第１柱状部の最小径は、前記第１柱状部の径方向の空乏層領域の長さであり、
前記第２柱状部の最小径は、前記第２柱状部の径方向の空乏層領域の長さよりも大きい。
【０００８】
このような発光装置では、第１柱状部の積層方向の抵抗を、第２柱状部の積層方向の抵抗に比べて、十分に大きくすることができる。したがって、このような発光装置では、第１柱状部に流れる電流を減少させ、第２柱状部に電流を集中させることができる。
【０００９】
本発明に係る発光装置において、
前記積層体は、
前記第１柱状部が設けられた第１領域と、
前記第２柱状部が設けられた第２領域と、
を有し、
前記第１領域は、前記積層体の積層方向からみて、前記第２領域を囲っていてもよい。
【００１０】
このような発光装置では、第２柱状部の活性層で発生した光を、積層体の積層方向からみて第２領域内に閉じ込め、レーザー発振させることができる。
【００１１】
本発明に係る発光装置において、
前記積層体は、
前記第１柱状部が設けられた第１領域と、
前記第２柱状部が設けられた第２領域と、
を有し、
前記第１領域は、２つ設けられ、
前記第２領域は、前記積層体の積層方向からみて、２つの前記第１領域の間に設けられていてもよい。
【００１２】
このような発光装置では、第２柱状部の活性層で発生した光を、積層体の積層方向からみて２つの第１領域の間で多重反射させて、レーザー発振させることができる。
【００１３】
本発明に係る発光装置において、
前記積層体の前記基体側とは反対側に設けられた電極を有し、
前記電極には、開口部が設けられ、
前記開口部は、前記積層体の積層方向からみて、前記第２柱状部と重なっていてもよい。
【００１４】
このような発光装置では、第２柱状部の活性層で発生した光が第２電極において吸収されることを抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る発光装置において、
前記積層体は、前記第２柱状部を挟む第１ミラー層および第２ミラー層を有していてもよい。
【００１６】
このような発光装置では、第２柱状部の活性層で発生した光を、第１ミラー層と第２ミラー層との間で多重反射させてレーザー発振させることができる。
【００１７】
本発明に係る発光装置において、
前記第２柱状部は、複数設けられていてもよい。
【００１８】
このような発光装置では、例えば、第２柱状部の平面方向（積層方向と直交する方向）の大きさやピッチを調整することにより、フォトニック結晶の効果を発現することができる。
【００１９】
本発明に係る発光装置において、
隣り合う前記第１柱状部の間隔は、隣り合う前記第２柱状部の間隔よりも大きくてもよい。
【００２０】
このような発光装置では、第１領域における活性層と空気との平均屈折率を、第２領域における活性層と空気との平均屈折率よりも、より確実に低くすることができる。
【００２１】
本発明に係る発光装置にプロジェクターは、
本発明に係る発光装置を有する。
【００２２】
このようなプロジェクターでは、本発明に係る発光装置を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図２】第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図３】第１実施形態に係る発光装置の第１柱状部の空乏層領域を説明するめの図。
【図４】第１実施形態に係る発光装置の第２柱状部の空乏層領域を説明するめの図。
【図５】柱状部を構成する第１半導体層のキャリア濃度と√αとの関係を示すグラフ。
【図６】柱状部を構成する第１半導体層の直径と抵抗率との関係を示すグラフ。
【図７】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。
【図８】第１実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図１０】第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図１１】第２実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図１２】第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
１．  第１実施形態
１．１．  発光装置
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を模式的に示す断面図である。図２は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【００２６】
発光装置１００は、図１および図２に示すように、基体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。なお、便宜上、図２では、積層体２０の第２半導体層４４、および第２電極５２の図示を省略している。
【００２７】
基体１０は、例えば、板状の形状を有している。基体１０は、例えば、Ｓｉ基板、ＧａＮ基板、サファイア基板などである。
【００２８】
積層体２０は、基体１０に（基体１０上に）設けられている。積層体２０は、バッファー層２２と、第１柱状部３０と、第２柱状部３２と、を有している。
【００２９】
なお、本発明において、「上」とは、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、積層体２０の活性層４２からみて基体１０から遠ざかる方向のことであり、「下」とは、積層方向において、活性層４２からみて基体１０に近づく方向のことである。
【００３０】
また、本発明において、「積層体２０の積層方向」とは、積層体２０の第１半導体層４０と活性層４２との積層方向（図示の例では上下方向）のことである。
【００３１】
バッファー層２２は、基体１０上に設けられている。バッファー層２２は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＮ層（具体的にはＳｉがドープされたＧａＮ層）などである。
【００３２】
第１柱状部３０および第２柱状部３２は、バッファー層２２上に設けられている。積層体２０は、第１柱状部３０が設けられた第１領域２と、第２柱状部３２が設けられた第２領域４と、を有している。図示の例では、バッファー層２２は、第１領域２と、第２領域４と、を有している。第１領域２は、積層方向からみて（平面視において）、第２領域４を囲んでいる。第１柱状部３０は、第１領域２から上方に突出した柱状の形状を有している。第２柱状部３２は、第２領域４から上方に突出した柱状の形状を有している。
【００３３】
第１柱状部３０は、複数設けられている。第２柱状部３２は、複数設けられている。複数の第２柱状部３２は、例えば、平面視において、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、複数の第２柱状部３２は、平面視において、正三角格子状に配列されている。柱状部３０，３２の平面形状（積層方向からみた形状）は、例えば、六角形（具体的には正六角形）である。
【００３４】
第１柱状部３０および第２柱状部３２は、第１半導体層４０と、活性層４２と、第２半導体層４４と、を有している。
【００３５】
第１半導体層４０は、バッファー層２２上に設けられている。第１半導体層４０は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＮ層（具体的にはＳｉがドープされたＧａＮ層）、ＡｌＧａＮ層などである。
【００３６】
活性層４２は、第１半導体層４０上に設けられている。活性層４２は、第１半導体層４０と第２半導体層４４との間に設けられている。活性層４２は、電流が注入されることで光を発することが可能な層である。活性層４２は、例えば、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とから構成された量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。活性層４２を構成するＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層の数は、特に限定されない。
【００３７】
第２半導体層４４は、活性層４２上に設けられている。第２半導体層４４は、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＧａＮ層（具体的にはＭｇがドープされたＧａＮ層）、ＡｌＧａＮ層などである。半導体層４０，４４は、例えば、活性層４２に光を閉じ込める（活性層４２から光が漏れることを抑制する）機能を有するクラッド層である。
【００３８】
第１柱状部３０の最小径は、第２柱状部３２の最小径よりも小さい。第１柱状部３０において、第２半導体層４４の径は、例えば、活性層４２および第１半導体層４０の径よりも大きい。図示の例では、第１柱状部３０において、活性層４２の径と第１半導体層４０の径とは、同じである。同様に、第２柱状部３２において、第２半導体層４４の径は、例えば、活性層４２および第１半導体層４０の径よりも大きく、活性層４２の径と第１半導体層４０の径とは、同じである。第２半導体層４４は、上方に向けて（活性層４２側から第２電極５２側に向けて）径が徐々に大きくなる部分を有している。
【００３９】
なお、本発明において、「径」とは、柱状部３０，３２の平面形状が図２に示すように多角形の場合は、該多角形を内部に含む最小の円（最小包含円）の直径である。また、図示はしないが、柱状部３０，３２の平面形状が円の場合は、「径」とは、直径である。
【００４０】
また、本発明において、「最小径」とは、柱状部３０，３２において最小の径のことである。図示の例では、最小径は、活性層４２の径、または第１半導体層４０の径である。
【００４１】
第１柱状部３０および第２柱状部３２の最小径は、例えば、ｎｍオーダーである。柱状部３０，３２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３０，３２の積層方向の大きさは、例えば、０．１μｍ以上５μｍ以下である。隣り合う第１柱状部３０の間隔は、隣り合う第２柱状部３２の間隔よりも大きい。隣
り合う第１柱状部３０の間隔は、例えば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。隣り合う第２柱状部３２の間隔は、例えば、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
【００４２】
第１領域２における活性層４２と空気（空隙）との平均屈折率は、第２領域４における活性層４２と空気との平均屈折率よりも低い。なお、「第１領域２における活性層４２と空気との平均屈折率」とは、活性層４２を通り、平面視において第１領域２と重なる仮想平面（積層方向の法線を有する平面）における活性層４２と空気との平均屈折率である。「第２領域４における活性層４２と空気（空隙）との平均屈折率」についても同様である。具体的には、平均屈折率ｎＡＶＥは、下記式（１）として表される。
【００４３】
【数１】
2019029522.tif 000003
【００４４】
ただし、式（１）において、ε１は、活性層４２の誘電率である。φは、仮想平面（平面視において第１領域２と重なる仮想平面）における活性層４２の充填率（該仮想平面の面積に対する活性層４２の面積の比）である。εＡＩＲは、空気の誘電率である。また、空気の代わりに所定の部材が設けられている場合は、式（１）において空気の誘電率εＡＩＲを該部材の誘電率と置き換えて、平均屈折率ｎＡＶＥを求めることができる。
【００４５】
第１柱状部３０および第２柱状部３２は、空乏層領域を有している。ここで、図３は、第１柱状部３０の空乏層領域３４を説明するための断面図である。図４は、第２柱状部３２の空乏層領域３４を説明するための断面図である。なお、便宜上、図１および後述する図８，１０，１１では、空乏層領域３４の図示を省略している。
【００４６】
第１柱状部３０の最小径Ｄ１は、図３に示すように、第１柱状部３０の径方向（積層方向と直交する方向、平面方向）の空乏層領域３４の長さである。第１柱状部３０の最小径Ｄ１を構成する部分は、空乏層領域３４である（空乏層領域３４によって充填されている）。図示の例では、第１柱状部３０の最小径Ｄ１を構成する部分は、第１半導体層４０であり、第１半導体層４０は、空乏層領域３４である。
【００４７】
第２柱状部３２の最小径Ｄ２は、図４に示すように、第２柱状部３２の径方向の空乏層領域３４の長さ（２×Ｌ）よりも大きい。第２柱状部３２の最小径Ｄ２を構成する部分は、空乏層領域３４によって充填されていない。図示の例では、第２柱状部３２の最小径Ｄ２を構成する部分は、第１半導体層４０であり、第１半導体層４０は、空乏層領域３４と、空乏層領域３４を形成していない非空乏層領域３６と、を有している。
【００４８】
なお、「径方向の空乏層領域３４の長さ」とは、第２柱状部３２の最小径Ｄ２から、非空乏層領域３６の径（非空乏層領域の平面形状が多角形の場合は、該多角形の内接円の直径、円の場合は直径）Ｄ３を引いた値である。
【００４９】
空乏層領域３４は、フェルミレベルピニング（Ｆｅｒｍｉ−ｌｅｖｅｌ  ｐｉｎｎｉｎｇ）によって柱状部３０，３２の側面近傍に生じるキャリアが枯渇した領域である。図３に示すように、第１半導体層４０が空乏層領域３４によって充填されると、第１半導体層４０の積層方向に電流を流した場合の抵抗は、高抵抗となる。空乏層領域３４によって充填されていない第１半導体層４０一本あたりの抵抗ＲＮＷは、下記式（２）で表される。
【００５０】
【数２】
2019029522.tif 000004
【００５１】
ただし、式（２）において、ｌＮＷは、第１半導体層４０の積層方向の長さである。ｑは、電気素量である。Ｎは、第１半導体層４０のキャリア濃度である。μは、第１半導体層４０の移動度である。ｒは、柱状部３０，３２を構成する第１半導体層４０の径の半分の値である。ε０は、真空の誘電率である。εｒは、第１半導体層４０の比誘電率である。ψは、第１半導体層４０の表面ポテンシャルである。
【００５２】
式（２）において、ｒを小さくしていくと、ｒが√α（αの平方根、ただし、α＝（２ε０εｒψ）／（ｑＮ））に近くなると、ＲＮＷは急激に増加する。第１柱状部３０の最小径は、２√α以下の値である。第２柱状部３２の最小径は、２√αより大きい値である。
【００５３】
ここで、図５は、キャリア濃度Ｎと√αとの関係を示すグラフである。図６は、柱状部の最小径（第１半導体層の直径）２ｒと第１半導体層の抵抗ＲＮＷとの関係を示すグラフである。図５では、第１半導体層の材質をＳｉドープＧａＮ（ＳｉがドープされたＧａＮ）とし、ε０＝８．８５×１０−１２Ｆｍ−１、εｒ＝８．９、ｑ＝１．６×１０−１９Ｃ、ψ＝０．５５ｅＶとして計算した。また、図６では、図５の値の他、ＧａＮ柱状結晶の移動度μを表す下記式式（３）［Ｏ．  Ｂｅｎｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  １０７，  ０８２１０３  （２０１５）参照］として、式（２）より計算した。図６の縦軸は、式（２）のＲＮＷを長さｌＮＷで割って面積πｒ２を掛けた抵抗率である。
【００５４】
【数３】
2019029522.tif 000005
【００５５】
図５では、実線（斜めの直線）以下の領域は、柱状部を構成する第１半導体層４０の直径が空乏層領域３４の長さ（柱状部の径方向の空乏層領域３４の長さ）となる領域である。この領域では、第１半導体層４０は、空乏層領域３４である。
【００５６】
図５では、実線より上側の領域は、第１半導体層４０の直径が空乏層領域３４の長さよりも大きくなる領域である。この領域では、第１半導体層４０は、空乏層領域３４と非空乏層領域３６と、を有している。
【００５７】
例えば、キャリア濃度Ｎが１×１０１８（ｃｍ−３）である場合、第１半導体層４０の半径が２３ｎｍ（直径が４６ｎｍ）以下で、第１半導体層４０の直径が空乏層領域３４の長さとなる。キャリア濃度Ｎが１×１０１８（ｃｍ−３）である場合、第１柱状部３０の最小径Ｄ１は、４６ｎｍ以下であり、第２柱状部３２の最小径Ｄ２は４６ｎｍよりも大きい。
【００５８】
図６に示すように、柱状部を構成する第１半導体層４０の直径を小さくしていくと、抵抗ＲＮＷが急激に高くなることがわかる。通常、抵抗は、第１半導体層４０の断面積（積
層方向の法線を有する平面で切断した場合の断面積）に反比例し、断面積が１／２になると、抵抗は２倍になる。しかし、第１半導体層４０の直径が空乏層領域３４の長さとなると、上記の相関がなくなり、抵抗が急激に高くなる。
【００５９】
例えば、第１柱状部の第１半導体層の積層方向の抵抗と、第２柱状部の第１半導体層の積層方向の抵抗と、を測定し、断面積と抵抗との上記相関がなくなっていれば、第１柱状部の第１半導体層の直径が空乏層領域の長さであるとしてもよい。第１半導体層は、例えば、収束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて、切り出すことができる。
【００６０】
また、第１半導体層の比誘電率εｒ、表面ポテンシャルψ、およびキャリア濃度Ｎから√αを求め、求めた√αが図５のグラフにおいて実線以下の領域にあれば、第１半導体層の直径が空乏層領域の長さであるとしてもよい。キャリア濃度Ｎは、例えば、ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）から求めることができる。
【００６１】
発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層４４、不純物がドーピングされていない活性層４２、およびｎ型の第１半導体層４０により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１半導体層４０および第２半導体層４４の各々は、活性層４２よりもバンドギャップが大きい層である。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、第１柱状部３０の第１半導体層４０は抵抗が高いため、電流は第２柱状部３２に集中する。そして、第２柱状部３２の活性層４２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。
【００６２】
第２柱状部３２の活性層４２で発生した光は、半導体層４０，４４により平面方向に伝搬し、第１柱状部３０に至ると反射する。第２柱状部３２の活性層４２で発生した光は、第２領域４の一方側に位置している第１領域２に設けられた第１柱状部３０と、第２領域４の他方側に位置している第１領域２に設けられた第１柱状部３０と、の間で多重反射して定在波を形成し、活性層４２において利得を受けてレーザー発振する。
【００６３】
そして、発光装置１００は、＋１次回折光および−１次回折光をレーザー光として、積層方向に（第２電極５２側および基体１０側に）出射する。例えば、第２柱状部３２の平面方向の大きさやピッチを調整することにより、多重反射している光は、第２柱状部３２によるフォトニック結晶の効果を受け、＋１次回折光および−１次回折光をレーザー光として、積層方向に出射される。
【００６４】
なお、図示はしないが、基体１０と第１半導体層４０との間、または基体１０の下にミラー層が設けられていてもよい。該ミラー層は、例えば、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラーである。該ミラー層によって、活性層４２で発生した光を反射させることができ、発光装置１００は、第２電極５２側からのみ光を出射することができる。
【００６５】
第１電極５０は、バッファー層２２上に設けられている。図示の例では、第１電極５０は、バッファー層２２の第３領域６に設けられている。第３領域６は、第１領域２および第２領域４とは異なる領域である。第３領域６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４０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４０と電気的に接続されている。第１電極５０は、活性層４２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、第３領域６側から、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。
【００６６】
なお、図示はしないが、第１電極５０とバッファー層２２との間には、第１コンタクト
層が設けられていてもよい。第１コンタクト層は、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コンタクト層は、ｎ型のＧａＮ層であってもよい。また、基体１０が導電性の場合には、図示はしないが、第１電極５０は、基体１０の下に設けられていてもよい。
【００６７】
第２電極５２は、第２半導体層４４上に設けられている。第２電極５２は、積層体２０の基体１０側とは反対側に設けられている。第２電極５２は、第２半導体層４４と電気的に接続されている。図示の例では、第２電極５２は、第２柱状部３２の上方（第２領域４の上方）に設けられている。第２電極５２は、活性層４２に電流を注入するための他方の電極である。第２電極５２は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極である。これにより、活性層４２において発光した光は、第２電極５２を透過して出射されることができる。
【００６８】
なお、図示はしないが、第２電極５２と第２半導体層４４との間には、第２コンタクト層が設けられていてもよい。第２コンタクト層は、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コンタクト層は、ｐ型のＧａＮ層であってもよい。
【００６９】
また、上記では、ＩｎＧａＮ系の活性層４２について説明したが、活性層４２としては、電流が注入されることで発光可能なあらゆる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。
【００７０】
発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７１】
発光装置１００では、第１柱状部３０の最小径は、第１柱状部３０の径方向の空乏層領域３４の長さであり、第２柱状部３２の最小径は、第２柱状部３２の径方向の空乏層領域３４の長さよりも大きい。そのため、発光装置１００では、第１柱状部３０の積層方向の抵抗を、第２柱状部３２の積層方向の抵抗に比べて、十分に（例えば「断面積が１／２になると抵抗が２倍になる」という相関が崩れる程度に）大きくすることができる。したがって、発光装置１００では、第１柱状部３０に流れる電流を減少させ、第２柱状部３２に電流を集中させることができる。このように、発光装置１００では、柱状部の単位で電流を集中させることができるという高い精度の電流狭窄機構を有することができる。これにより、発光装置１００では、例えば、第２柱状部３２に流れる電流密度を高くすることができ、光の取り出し効率を向上させることができる。さらに、発光装置１００では、図１に示すように、第２柱状部３２上に第２電極５２が設けられていても、２柱状部３２に電流を集中させることができるので、第２電極５２の位置精度を緩和することができる。
【００７２】
発光装置１００では、第１領域２は、平面視において、第２領域４を囲っている。ここで、第１領域２に設けられた第１柱状部３０は、第２領域４に設けられた第２柱状部３２に比べて、径が小さいため、例えば、第１領域２における活性層４２と空気との平均屈折率は、第２領域４における活性層４２と空気との平均屈折率よりも低い。そのため、発光装置１００では、第２柱状部３２の活性層４２で発生した光を、平面視において第２領域４内に閉じ込め、レーザー発振させることができる。例えば、複数の第１柱状部３０は、フォトニックバンドギャップ構造を有し、第２柱状部３２がフォトニック結晶の欠陥として機能し、平面視において第２領域４内に光を閉じ込めることができる。これにより、発光装置１００では、例えば、出射された光の指向性を制御することができる。
【００７３】
発光装置１００では、第２柱状部３２は、複数設けられている。そのため、例えば、第２柱状部３２の平面方向の大きさやピッチを調整することにより、発光装置１００は、フォトニック結晶の効果を発現することができる。なお、図示はしないが、第２柱状部３２
は、複数ではなく、１つだけ設けられていてもよい。これにより、例えば、単一光子発生素子を構成することができる。
【００７４】
発光装置１００では、隣り合う第１柱状部３０の間隔は、隣り合う第２柱状部３２の間隔よりも大きい。そのため、発光装置１００では、第１領域２における活性層４２と空気との平均屈折率を、第２領域４における活性層４２と空気との平均屈折率よりも、より確実に低くすることができる。
【００７５】
なお、本発明に係る発光装置は、レーザー光を出射する半導体レーザーではなく、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）であってもよい。
【００７６】
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７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。
【００７７】
図７に示すように、基体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。
【００７８】
次に、バッファー層２２上にマスク層（図示せず）を形成する。マスク層は、例えば、酸化シリコン層、酸化チタン層、チタン層、これらの積層膜などである。マスク層は、例えば、電子ビーム蒸着法やプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによる成膜、ならびにフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によるパターニングによって形成される。
【００７９】
図１に示すように、マスク層をマスクとして、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などにより、第１半導体層４０、活性層４２、および第２半導体層４４を、この順でエピタキシャル成長させる。これにより、第１柱状部３０および第２柱状部３２を形成することができる。柱状部３０，３２の径は、例えば、各層の成長温度によって調整することができる。第２半導体層４４は、例えば、Ｍｇがドープされているため、径が大きくなりやすい。
【００８０】
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４４上に第２電極５２を形成する。例えば第１電極５０が形成される前に、バッファー層２２の一部をエッチングして窪み部を形成し、該窪み部に第１電極５０を形成してもよい。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と第２電極５２との形成順序は、特に限定されない。
【００８１】
以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。
【００８２】
１．３．  発光装置の変形例
１．３．１．  第１変形例
次に、第１実施形態の第１変形例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８は、第１実施形態の第１変形例に係る発光装置１１０を模式的に示す断面図である。
【００８３】
以下、第１実施形態の第１変形例に係る発光装置１１０において、上述した発光装置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。このことは、以下に示す第１実施形態の第２変形例に係る発光装置において
、同様である。
【００８４】
上述した発光装置１００では、図１に示すように、複数の第１柱状部３０の第２半導体層４４、および複数の第２柱状部３２の第２半導体層４４は、互いに離間していた。
【００８５】
これに対し、発光装置１１０では、図８に示すように、複数の第１柱状部３０の第２半導体層４４、および複数の第２柱状部３２の第２半導体層４４は、互いに連続している。
【００８６】
発光装置１１０では、発光装置１００と同様の効果を有することができる。
【００８７】
さらに、発光装置１００では、複数の第１柱状部３０の第２半導体層４４、および複数の第２柱状部３２の第２半導体層４４は、互いに連続しているため、第２電極５２が隣り合う第２半導体層４４の間に入ってしまうことを抑制することができる。
【００８８】
１．３．２．  第２変形例
次に、第１実施形態の第２変形例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９は、第１実施形態の第２変形例に係る発光装置１２０を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図９では、第２半導体層４４および第２電極５２の図示を省略している。
【００８９】
上述した発光装置１００では、図２に示すように、第１領域２は、平面視において、第２領域４を囲んでいた。
【００９０】
これに対し、発光装置１２０では、図９に示すように、第１領域２は、２つ設けられ、第２領域４は、平面視において、２つの第１領域２の間に設けられている。
【００９１】
発光装置１１０では、発光装置１００と同様の効果を有することができる。
【００９２】
さらに、発光装置１００では、第２領域４は、平面視において、２つの第１領域２の間に設けられているため、第２柱状部３２の活性層４２で発生した光を、平面視において２つの第１領域２の間で多重反射させて、レーザー発振させることができる。
【００９３】
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１０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。
【００９４】
以下、第２実施形態に係る発光装置２００において、上述した発光装置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。
【００９５】
上述した発光装置１００では、図１に示すように、第２電極５２は、第２領域４の上方に設けられていた。
【００９６】
これに対し、発光装置２００では、図１０に示すように、第２電極５２は、第１領域２の上方に設けられている。第２電極５２には、開口部５４が設けられている。開口部５４は、平面視において、第２柱状部３２と重なっている。開口部５４は、第２領域４の上方に設けられている。第２電極５２の平面形状は、例えば、リング状である。第２電極５２は、活性層４２で発生した光を透過させる透明電極でなくてもよい。第２電極５２は、活性層４２で発生した光を吸収する材料で構成されていてもよい。
【００９７】
図示の例では、複数の第１柱状部３０の第２半導体層４４、および複数の第２柱状部３２の第２半導体層４４は、互いに連続している。なお、複数の第１柱状部３０の第２半導体層４４、および複数の第２柱状部３２の第２半導体層４４は、互いに離間していてもよい。
【００９８】
発光装置２００では、発光装置１００と同様の効果を有することができる。
【００９９】
さらに、発光装置２００では、第２電極５２には、開口部５４が設けられ、開口部５４は、平面視において、第２柱状部３２と重なっている。そのため、発光装置２００では、第２柱状部３２の活性層４２で発生した光が第２電極５２において吸収されることを抑制することができる。さらに、発光装置２００では、第２電極５２の材質の自由度を高くすることができる。
【０１００】
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、説明する。第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法は、上述した発光装置１００の製造方法と、基本的に同じである。したがって、その詳細な説明を省略する。
【０１０１】
２．３．  発光装置の変形例
次に、第２実施形態の変形例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１１は、第２実施形態の変形例に係る発光装置２１０を模式的に示す断面図である。
【０１０２】
以下、第２実施形態の変形例に係る発光装置２１０において、上述した発光装置１００，２００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。
【０１０３】
発光装置２１０では、積層体２０は、第２柱状部３２を挟む第１ミラー層２１２および第２ミラー層２１４を有している点において、上述した発光装置１００と異なる。
【０１０４】
第１ミラー層２１２は、例えば、バッファー層２２と支持層２４との間に設けられている。支持層２４は、第１ミラー層２１２と基体１０との間に設けられている。支持層２４は、例えば、ＧａＮ層である。
【０１０５】
第２ミラー層２１４は、第２半導体層４４上に設けられている。図示の例では、第２ミラー層２１４は、第２柱状部３２の上方（第２領域４の上方）に設けられている。第２ミラー層２１４は、平面視において、開口部５４に設けられている。第２ミラー層２１４は、第２電極５２と離間して設けられている。
【０１０６】
第１ミラー層２１２および第２ミラー層２１４は、高屈折率層、および該高屈折率層よりも屈折率の低い低屈折率層が、交互に積層された分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラーである。第１ミラー層２１２の高屈折率層は、例えば、ＧａＮ層である。第１ミラー層２１２の低屈折率層は、例えば、ＡｌＧａＮ層、ＡｌＮ層、ＩｎＡｌＮ層などである。第２ミラー層２１４の高屈折率層は、例えば、Ｔａ２Ｏ５層、ＴｉＯ２層、ＨｆＯ２層などである。第２ミラー層２１４の低屈折率層は、例えば、ＳｉＯ２層などである。高屈折率層と低屈折率層との積層数（ペア数）は、例えば、３ペア以上１００ペア以下である。
【０１０７】
第１ミラー層２１２、第２ミラー層２１４、および支持層２４は、例えば、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などによるエピタキシャル成長、真空蒸着法、スパッタ法などによって形成される。
【０１０８】
発光装置２１０では、発光装置２００と同様の効果を有することができる。
【０１０９】
さらに、発光装置２１０では、積層体２０は、第２柱状部３２を挟む第１ミラー層２１２と第２ミラー層２１４とを有している。そのため、発光装置２１０では、第２柱状部３２の活性層４２で発生した光を、第１ミラー層２１２と第２ミラー層２１４との間で多重反射させてレーザー発振することができる。
【０１１０】
さらに、発光装置２１０では、第１柱状部３０の積層方向の抵抗は、第２柱状部３２の積層方向の抵抗よりも十分に大きいため、第２電極５２の下方に第２柱状部３２が設けられていなくても、第２柱状部３２に電流を集中させることができる。
【０１１１】
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１２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。
【０１１２】
本発明に係るプロジェクターは、本発明に係る発光装置を含む。以下では、本発明に係る発光装置として発光装置１００を含むプロジェクター９００について説明する。
【０１１３】
プロジェクター９００は、筐体（図示せず）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、を含む。赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂの各々は、例えば、複数の発光装置１００を積層方向と直交する方向にアレイ状に配置させ、複数の発光装置１００において基体１０を共通基板としたものである。光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの各々を構成する発光装置１００の数は、特に限定されない。なお、便宜上、図１２では、プロジェクター９００を構成する筐体を省略し、さらに光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを簡略化している。
【０１１４】
プロジェクター９００は、さらに、筐体内に備えられているレンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂ、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ、および投射レンズ（投射装置）９０８を含む。
【０１１５】
光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、各レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂに入射する。光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂによって、集光され、例えば重畳（一部重畳）されることができる。これにより、均一性よく液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂを照射することができる。
【０１１６】
各レンズアレイ９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂによって集光された光は、各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。そして、投射レンズ９０８は、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂによって形成された像（画像）を拡大してスクリーン（表示面）９１０に投射する。
【０１１７】
また、プロジェクター９００は、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂから出射された光を合成して投射レンズ９０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）９０６を、含むことができる。
【０１１８】
各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，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。このプリズムは、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
誘電体多層膜とが十字状に配置されている。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、投射光学系である投射レンズ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。
【０１１９】
なお、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを構成する発光装置１００を映像の画素として画像情報に応じて制御する（変調する）ことで、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂを用いずに、直接的に映像を形成してもよい。そして、投射レンズ９０８は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，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。
【０１２０】
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  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、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。
【０１２１】
また、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ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（プロジェクター）の光源装置にも適用することが可能である。 
本発明に係る発光装置の用途は、上述した実施形態に限定されず、プロジェクター以外にも、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、スキャナー、車載用ライト、光を用いるセンシング機器、通信機器等の光源としても用いることが可能である。
【０１２２】
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
【０１２３】
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。
【符号の説明】
【０１２４】
２…第１領域、４…第２領域、６…第３領域、１０…基体、２０…積層体、２２…バッファー層、２４…支持層、３０…第１柱状部、３２…第２柱状部、３４…空乏層領域、３６…非空乏層領域、４０…第１半導体層、４２…活性層、４４…第２半導体層、５０…第１電極、５２…第２電極、５４…開口部、１００…発光装置、１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ…光源、１１０，２００，２１０…発光装置、２１２…第１ミラー層、２１４…第２ミラー層、９００…プロジェクター、９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂ…レンズアレイ、９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ…液晶ライトバルブ、９０６…クロスダイクロイックプリズム、９０８…投射レンズ、９１０…スクリーン
【図１】
2019029522.tif 000006
【図２】
2019029522.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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