(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面とを有し、ＡｌＮで構成される基板と、
前記基板の前記第１主面上に設けられ、ＡｌＧａＮで構成される活性層と、
前記基板の前記第２主面上に設けられ、前記活性層よりもＡｌＮ組成比の高いＡｌＧａＮで構成される光取出層と、を備えることを特徴とする深紫外発光素子。
【請求項２】
前記基板の前記第１主面と前記活性層の間に設けられ、前記活性層よりもＡｌＮ組成比の高いＡｌＧａＮで構成されるベース層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の深紫外発光素子。
【請求項３】
前記光取出層は、前記活性層が発する深紫外光に対する吸収係数が５×１０４／ｃｍ以下の材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の深紫外発光素子。
【請求項４】
前記光取出層の厚さが５０ｎｍ以上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深紫外発光素子。
【請求項５】
前記光取出層は、微細な凹凸構造が形成された光取出面を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の深紫外発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、深紫外発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色光を出力する発光ダイオードやレーザダイオード等の半導体発光素子が実用化されており、さらに波長の短い深紫外光を出力する発光素子の開発が進められている。深紫外光は高い殺菌能力を有することから、深紫外光の出力が可能な半導体発光素子は、医療や食品加工の現場における水銀フリーの殺菌用光源として注目されている。このような深紫外光用の発光素子は、基板上に順に積層される窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系のｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層などを有し、活性層が発する深紫外光が基板の光取出面から出力される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５９４５３０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Applied physics express 3 (2010) 061004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
深紫外光発光素子では、基板の光取出面を通じて出力される深紫外光の外部量子効率が数％程度と低く、発光波長を短波長化するにつれて外部量子効率がより低くなることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、深紫外発光素子の光取出効率を高める技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の深紫外発光素子は、第１主面と、第１主面の反対側の第２主面とを有する基板と、基板の第１主面上に設けられ、深紫外光を発する活性層と、基板の第２主面上に設けられ、活性層が発する深紫外光に対する屈折率が基板より高く、活性層より低い材料で形成される光取出層と、を備える。
【０００８】
この態様によると、基板の第２主面上に基板よりも屈折率の高い光取出層を設けることで、活性層が発する深紫外光のうち基板にまで到達した深紫外光を第２主面での全反射が生じないようにして光取出層に導くことができる。また、光取出層に到達した深紫外光のうち光取出層の界面での反射ないし散乱により外部へ出力されない深紫外光の一部を第２主面にて反射させ、光取出層内に留めることができる。その結果、活性層や発光素子の電極などに戻って吸収されてしまう光成分を低減させ、光取出層内での反射ないし散乱を通じて外部へ取り出される光成分を増加させることができる。また、活性層より低屈折率の材料を用いることで、光取出層の屈折率が高すぎることに起因する光取出効率の低下を防げる。したがって、本態様によれば、深紫外発光素子の光取出効率を向上させることができる。
【０００９】
基板の第１主面と活性層の間に設けられ、活性層が発する深紫外光に対する屈折率が基板より高く、活性層より低い材料で形成されるベース層をさらに備えてもよい。
【００１０】
光取出層は、活性層が発する深紫外光に対する吸収係数が５×１０４／ｃｍ以下の材料であってもよい。
【００１１】
光取出層の厚さが５０ｎｍ以上であってもよい。
【００１２】
光取出層は、微細な凹凸構造が形成された光取出面を有してもよい。
【００１３】
光取出層は、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料層または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、深紫外発光素子の光取出効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る深紫外発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】比較例に係る深紫外発光素子を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態に係る深紫外発光素子が奏する効果を模式的に示す図である。
【図４】変形例に係る深紫外発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の発光素子の寸法比と一致しない。
【００１７】
図１は、実施の形態に係る深紫外発光素子１０の構成を概略的に示す断面図である。深紫外発光素子１０は、基板１２、第１ベース層１４、第２ベース層１６、ｎ型クラッド層１８、活性層２０、電子ブロック層２２、ｐ型クラッド層２４、ｐ型コンタクト層２６、ｐ側電極２８、ｎ型コンタクト層３２、ｎ側電極３４、光取出層４０を備える。
【００１８】
深紫外発光素子１０は、中心波長が約３５５ｎｍ以下となる「深紫外光」を発するように構成される半導体発光素子である。このような波長の深紫外光を出力するため、活性層２０は、バンドギャップが約３．４ｅＶ以上となる窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料で構成される。本実施の形態では、特に、中心波長が約２８０ｎｍの深紫外光を発する場合について示す。
【００１９】
本明細書において、「ＡｌＧａＮ系半導体材料」とは、主に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む半導体材料のことをいい、窒化インジウム（ＩｎＮ）などの他の材料を含有する半導体材料を含むものとする。したがって、本明細書にいう「ＡｌＧａＮ系半導体材料」は、例えば、Ｉｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＮ（０≦ｘ＋ｙ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成で表すことができ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、窒化インジウムアルミニウム（ＩｎＡｌＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化インジウムアルミニウムガリウム（ＩｎＡｌＧａＮ）を含むものとする。
【００２０】
また「ＡｌＧａＮ系半導体材料」のうち、ＡｌＮを実質的に含まない材料を区別するために「ＧａＮ系半導体材料」ということがある。「ＧａＮ系半導体材料」には、主にＧａＮやＩｎＧａＮが含まれ、これらに微量のＡｌＮを含有する材料も含まれる。同様に、「ＡｌＧａＮ系半導体材料」のうち、ＧａＮを実質的に含まない材料を区別するために「ＡｌＮ系半導体材料」ということがある。「ＡｌＮ系半導体材料」には、主にＡｌＮやＩｎＡｌＮが含まれ、これらに微量のＧａＮが含有される材料も含まれる。
【００２１】
基板１２は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板である。基板１２は、第１主面１２ａと、第１主面１２ａの反対側の第２主面１２ｂとを有する。第１主面１２ａは、結晶成長面となる一主面であり、例えば、サファイア基板の（０００１）面である。第１主面１２ａ上には、第１ベース層１４および第２ベース層１６が積層される。第１ベース層１４は、ＡｌＮ系半導体材料で形成される層であり、例えば、高温成長させたＡｌＮ（ＨＴ−ＡｌＮ）層である。第２ベース層１６は、ＡｌＧａＮ系半導体材料で形成される層であり、例えば、アンドープのＡｌＧａＮ（ｕ−ＡｌＧａＮ）層である。
【００２２】
基板１２、第１ベース層１４および第２ベース層１６は、ｎ型クラッド層１８から上の層を形成するための下地層（テンプレート）として機能する。またこれらの層は、活性層２０が発する深紫外光を外部に取り出すための光取出基板の一部として機能し、活性層２０が発する深紫外光を透過する。第１ベース層１４および第２ベース層１６は、活性層２０からの深紫外光の透過率が高まるように、活性層２０よりもＡｌＮ比率の高いＡｌＧａＮ系またはＡｌＮ系材料で構成されることが好ましく、活性層２０より低屈折率の材料で構成されることが好ましい。また、第１ベース層１４および第２ベース層１６は、基板１２より高屈折率の材料で構成されることが好ましい。例えば、基板１２がサファイア基板（屈折率ｎ１＝１．８程度）であり、活性層２０がＡｌＧａＮ系半導体材料（屈折率ｎ３＝２．４〜２．６程度）である場合、第１ベース層１４や第２ベース層１６は、ＡｌＮ層（屈折率ｎ２＝２．１程度）や、ＡｌＮ組成比が相対的に高いＡｌＧａＮ系半導体材料（屈折率ｎ２＝２．２〜２．３程度）で構成されることが好ましい。
【００２３】
ｎ型クラッド層１８は、第２ベース層１６の上に設けられるｎ型半導体層である。ｎ型クラッド層１８は、ｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料で形成され、例えば、ｎ型の不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされるＡｌＧａＮ層である。ｎ型クラッド層１８は、活性層２０が発する深紫外光を透過するように組成比が選択され、例えば、ＡｌＮのモル分率が４０％以上、好ましくは、５０％以上となるように形成される。ｎ型クラッド層１８は、活性層２０が発する深紫外光の波長よりも大きいバンドギャップを有し、例えば、バンドギャップが４．３ｅＶ以上となるように形成される。ｎ型クラッド層１８は、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、２００ｎｍ程度の厚さを有する。
【００２４】
活性層２０は、ｎ型クラッド層１８の一部領域上に形成される。活性層２０は、ＡｌＧａＮ系半導体材料で形成され、ｎ型クラッド層１８と電子ブロック層２２に挟まれてダブルヘテロ接合構造を構成する。活性層２０は、単層もしくは多層の量子井戸構造を構成してもよい。このような量子井戸構造は、例えば、ｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料で形成されるバリア層と、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料で形成される井戸層とを積層させることにより形成される。活性層２０は、波長３５５ｎｍ以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが３．４ｅＶ以上となるように構成され、例えば、波長３１０ｎｍ以下の深紫外光を出力できるようにＡｌＮ組成比が選択される。
【００２５】
電子ブロック層２２は、活性層２０の上に形成される。電子ブロック層２２は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料で形成される層であり、例えば、ｐ型の不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドープされるＡｌＧａＮ層である。電子ブロック層２２は、例えば、ＡｌＮのモル分率が４０％以上、好ましくは、５０％以上となるように形成される。電子ブロック層２２は、ＡｌＮのモル分率が８０％以上となるように形成されてもよく、実質的にＧａＮを含まないＡｌＮ系半導体材料で形成されてもよい。電子ブロック層２２は、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、２ｎｍ〜５ｎｍ程度の厚さを有する。
【００２６】
ｐ型クラッド層２４は、電子ブロック層２２の上に形成される。ｐ型クラッド層２４は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料で形成される層であり、例えば、ＭｇドープのＡｌＧａＮ層である。ｐ型クラッド層２４は、電子ブロック層２２よりもＡｌＮのモル分率が低くなるように組成比が選択される。ｐ型クラッド層２４は、３００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の厚さを有する。
【００２７】
ｐ型コンタクト層２６は、ｐ型クラッド層２４の上に形成される。ｐ型コンタクト層２６は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料で形成され、電子ブロック層２２やｐ型クラッド層２４よりもＡｌ含有率が低くなるように組成比が選択される。ｐ型コンタクト層２６は、ＡｌＮのモル分率が２０％以下であることが好ましく、ＡｌＮのモル分率が１０％以下であることがより望ましい。ｐ型コンタクト層２６は、実質的にＡｌＮを含まないｐ型のＧａＮ系半導体材料で形成されてもよい。ｐ型コンタクト層２６のＡｌＮのモル分率を小さくすることにより、ｐ側電極２８との良好なオーミック接触を得ることができる。また、ｐ型コンタクト層２６のバルク抵抗を下げることができ、活性層２０へのキャリア注入効率を向上させることができる。
【００２８】
ｐ側電極２８は、ｐ型コンタクト層２６の上に設けられる。ｐ側電極２８は、ｐ型コンタクト層２６との間でオーミック接触が実現できる材料で形成され、例えば、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の積層構造により形成される。各金属層の厚さは、例えば、Ｎｉ層が６０ｎｍ程度であり、Ａｕ層が５０ｎｍ程度である。
【００２９】
ｎ型コンタクト層３２は、ｎ型クラッド層１８の上の活性層２０が設けられていない露出領域に設けられる。ｎ型コンタクト層３２は、ｎ型クラッド層１８よりもＡｌ含有率が低くなるように組成比が選択されるｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料またはＧａＮ系半導体材料で構成される。ｎ型コンタクト層は、ＡｌＮのモル分率が２０％以下であることが好ましく、ＡｌＮのモル分率が１０％以下であることがより望ましい。
【００３０】
ｎ側電極３４は、ｎ型コンタクト層３２の上に設けられる。ｎ側電極３４は、例えば、チタン（Ｔｉ）／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕの積層構造により形成される。各金属層の厚さは、例えば、第１のＴｉ層が２０ｎｍ程度であり、Ａｌ層が１００ｎｍ程度であり、第２のＴｉ層が５０ｎｍ程度であり、Ａｕ層が１００ｎｍ程度である。
【００３１】
光取出層４０は、基板１２の第２主面１２ｂ上に設けられる。したがって、光取出層４０は、基板１２を挟んで活性層２０と反対側に設けられる。光取出層４０は、活性層２０が発する深紫外光の波長に対して、活性層２０より屈折率が低く、基板１２より屈折率が高い材料で構成される。基板１２がサファイア（屈折率ｎ１＝１．８程度）であり、活性層２０がＡｌＧａＮ系半導体材料（屈折率ｎ３＝２．４〜２．６程度）である場合、光取出層４０は、ＡｌＮ（屈折率ｎ４＝２．１程度）や、ＡｌＮ組成比の相対的に高いＡｌＧａＮ系半導体材料（屈折率ｎ４＝２．２〜２．３程度）で構成されることが好ましい。光取出層４０は、窒化シリコン（ＳｉＮ、屈折率ｎ４＝１．９〜２．１程度）であってもよい。
【００３２】
光取出層４０は、活性層２０が発する深紫外光の透過率が高い材料であることが好ましく、吸収係数が５×１０４／ｃｍ以下、より好ましくは１×１０４／ｃｍ以下の材料であることが望ましい。例えば、波長２８０ｎｍの深紫外光に対するＡｌＮ層の吸収係数は１×１０２／ｃｍであり、ＡｌＮ組成比が４０％程度のＡｌＧａＮ層の吸収係数は４×１０４／ｃｍである。ＡｌＮ組成比がより低いＡｌＧａＮ系半導体材料を用いることにより、吸収係数のより低い光取出層４０が実現される。
【００３３】
光取出層４０としてこのような吸収係数の材料を選択することで、光取出層４０の厚さｔを５０ｎｍ以上とする場合であっても、光取出層４０の吸収による損失を抑制し、光取出層４０の吸収による光取出効率の低下を防ぐことができる。具体的には、第２主面１２ｂと光取出面４０ｂの間で反射を繰り返しながら光取出層４０の内部を１回または複数回往復した場合の深紫外光の光強度の減衰率が５０％以下、好ましくは、１０％以下となるようにできる。例えば、吸収係数が４×１０４／ｃｍの材料を用いて光取出層４０の厚さｔ＝５０ｎｍとすると、光取出層４０を１回往復することによる減衰率が４０％となる。また、吸収係数が１×１０４／ｃｍの材料を用いて厚さｔ＝５０ｎｍとした場合、光取出層４０を１回往復することによる減衰率は１０％となる。
【００３４】
光取出層４０は、第２主面１２ｂと反対側に光取出面４０ｂを有する。光取出面４０ｂには、サブミクロンないしサブミリ程度の微小な凹凸構造（テクスチャ構造）４２が形成される。光取出面４０ｂに凹凸構造４２を形成することにより、光取出面４０ｂにおける反射ないし全反射を抑制して光取出効率を高めることができる。凹凸構造４２が形成される光取出面４０ｂ（テクスチャ面）は、光取出層４０より低屈折率の材料で被覆されてもよく、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や非晶質（アモルファス）フッ素樹脂などでコーティングされてもよい。変形例においては、光取出面４０ｂに凹凸構造４２が設けられなくてもよく、光取出面４０ｂが平坦面で構成されてもよい。
【００３５】
つづいて、深紫外発光素子１０の製造方法について述べる。まず、基板１２の第１主面１２ａ上に第１ベース層１４、第２ベース層１６、ｎ型クラッド層１８、活性層２０、電子ブロック層２２、ｐ型クラッド層２４、ｐ型コンタクト層２６を順に積層させる。ＡｌＧａＮ系またはＧａＮ系半導体材料で形成される第２ベース層１６、ｎ型クラッド層１８、活性層２０、電子ブロック層２２、ｐ型クラッド層２４およびｐ型コンタクト層２６は、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。
【００３６】
次に、ｎ型クラッド層１８の上に積層される活性層２０、電子ブロック層２２、ｐ型クラッド層２４およびｐ型コンタクト層２６の一部を除去し、ｎ型クラッド層１８の一部領域を露出させる。例えば、ｐ型コンタクト層２６上の一部領域を避けてマスクを形成し、反応性イオンエッチングやプラズマ等を用いたドライエッチングを行うことにより、活性層２０、電子ブロック層２２、ｐ型クラッド層２４およびｐ型コンタクト層２６の一部を除去し、ｎ型クラッド層１８の一部領域を露出させることができる。
【００３７】
次に、露出したｎ型クラッド層１８の一部領域上にｎ型コンタクト層３２が形成される。ｎ型コンタクト層３２は、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。つづいて、ｐ型コンタクト層２６の上にｐ側電極２８が形成され、ｎ型コンタクト層３２の上にｎ側電極３４が形成される。ｐ側電極２８およびｎ側電極３４を構成する各金属層は、例えば、ＭＢＥ法などの周知の方法により形成できる。
【００３８】
次に、基板１２の第２主面１２ｂの上に光取出層４０が形成される。光取出層４０は、例えば、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料やＡｌＮなどで構成され、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。光取出面４０ｂの凹凸構造４２は、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリ溶液を用いた異方性エッチングや、ナノインプリントなどを施したマスクを介したドライエッチングなどにより形成することができる。凹凸構造４２の上にさらに酸化シリコンやアモルファスフッ素樹脂などの被覆層を設けてもよい。以上の工程により、図１に示す深紫外発光素子１０ができあがる。
【００３９】
なお、上述した製造方法に示される各工程は、上述の順序で実行されてもよいし、異なる順序で実行されてもよい。例えば、第１主面１２ａの上に各層を形成する前に、第２主面１２ｂの上に光取出層４０を形成してもよいし、第１主面１２ａの上に各層を形成する途中において、第２主面１２ｂの上に光取出層４０を形成してもよい。
【００４０】
つづいて、深紫外発光素子１０が奏する効果について述べる。図２は、比較例に係る深紫外発光素子１１０を模式的に示す図である。比較例に係る深紫外発光素子１１０は、基板１１２の第２主面１１２ｂの上に光取出層４０が設けられず、第２主面１１２ｂが光取出面となる点で上述の実施の形態と相違する。活性層２０から基板１１２に向かう深紫外光の一部Ａ１は、第２主面１１２ｂから深紫外発光素子１１０の外部へ取り出される一方、別の一部Ａ２は、第２主面１１２ｂにおいて反射ないし散乱され、第１主面１１２ａの方へ戻る。このとき、基板１１２の屈折率ｎ１は、第１ベース層１４の屈折率ｎ２よりも小さいため、基板１１２からの戻り光Ａ２は、第１主面１１２ａにて全反射されることなく、第１主面１１２ａより上に設けられる各層を伝搬していく。戻り光Ａ２がｎ側電極３４や活性層２０より上のｐ型コンタクト層２６およびｐ側電極２８に到達すると、これらの層ないし電極に吸収されて損失となる。つまり、比較例では、基板１１２の第２主面１１２ｂに到達するものの第２主面１１２ｂから内部に戻ってしまう深紫外光をうまく外部に取り出すことができないかもしれない。
【００４１】
図３は、実施の形態に係る深紫外発光素子１０が奏する効果を模式的に示す図である。本実施の形態では、基板１２の屈折率ｎ１よりも光取出層４０の屈折率ｎ４が高いため、活性層２０から基板１２に向かう深紫外光は、第２主面１２ｂにて全反射されずに光取出層４０に到達する。光取出層４０を伝搬する深紫外光の一部Ｂ１は、光取出面４０ｂから深紫外発光素子１０の外部へ取り出される一方、別の一部Ｂ２は、光取出面４０ｂにおいて反射ないし散乱され、第２主面１２ｂの方へ戻る。このとき、光取出層４０の屈折率ｎ４が基板１２の屈折率ｎ１よりも高いため、ある角度範囲で光取出層４０から第２主面１２ｂに入射する深紫外光の一部Ｂ２は、第２主面１２ｂにおいて反射ないし全反射し、再度光取出面４０ｂへ向かう。第２主面１２ｂにて反射して光取出面４０ｂに向かう深紫外光の一部Ｂ２は、その一部が光取出面４０ｂから深紫外発光素子１０の外部へ取り出されることとなる。このようにして、本実施の形態によれば、光取出面４０ｂから基板１２に向けて戻ってしまう深紫外光の一部を再度光取出面４０ｂに向かわせて外部に出射させることができるため、深紫外光の光取出効率を高めることができる。
【００４２】
本実施の形態によれば、サファイアで構成される基板１２ではなく、光取出層４０に凹凸構造４２を形成するため、アスペクト比の高いテクスチャ構造を比較的容易に形成できる。基板１２に用いるサファイアは、エッチングされにくい硬い材料（つまり、エッチングレートの低い材料）であるため、ナノインプリントなどを施したマスクを用いてドライエッチングする場合に高アスペクト比の構造を形成することが難しい。一般に、光取出面に形成されるテクスチャ構造は、アスペクト比を高くすることで光取出効率が高められるとされる。そのため、サファイア基板に直接テクスチャ構造を形成する場合には、アスペクト比の低い構造となってしまい、光取出効率を高めるために十分なアスペクト比を持つ凹凸構造を形成できないかもしれない。一方、本実施の形態によれば、サファイアよりもエッチングレートの高い材料で構成される光取出層４０に凹凸構造４２を形成するため、サファイアの場合と比べて高アスペクト比の凹凸構造４２を容易に形成できる。これにより、凹凸構造４２による光取出効率向上の効果を高めることができる。
【００４３】
図４は、変形例に係る深紫外発光素子６０の構成を概略的に示す断面図である。本変形例に係る深紫外発光素子６０は、サファイア基板１２の代わりに窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の基板６２を備える点で上述の実施の形態と相違する。
【００４４】
深紫外発光素子６０は、基板６２、第２ベース層（ベース層）１６、ｎ型クラッド層１８、活性層２０、電子ブロック層２２、ｐ型クラッド層２４、ｐ型コンタクト層２６、ｐ側電極２８、ｎ型コンタクト層３２、ｎ側電極３４、光取出層６４を備える。
【００４５】
基板６２は、ＡｌＮ基板である。基板６２の第１主面６２ａ上には、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料で構成されるベース層１６が設けられる。基板６２の第１主面６２ａと反対側の第２主面６２ｂ上には、ＡｌＮの基板６２よりも屈折率の高いＡｌＧａＮ系半導体材料の光取出層６４が設けられる。光取出層６４は、活性層２０よりもＡｌＮ組成比の高いＡｌＧａＮ系半導体材料で構成され、活性層２０が発する深紫外光に対する屈折率が活性層２０よりも低い。光取出層６４は、第２主面６２ｂとは反対側の光取出面６４ｂを有する。光取出面６４ｂには、サブミクロンないしサブミリ程度の微小な凹凸構造６６が形成される。
【００４６】
光取出層６４は、活性層２０が発する深紫外光の透過率が高い材料で構成され、吸収係数が５×１０４／ｃｍ以下、より好ましくは１×１０４／ｃｍ以下の材料であることが望ましい。このような吸収係数の材料を選択することで、光取出層４０の厚さｔを５０ｎｍ以上とする場合であっても、光取出層６４の吸収による損失を抑制し、光取出層６４の吸収による光取出効率の低下を防ぐことができる。
【００４７】
本変形例によれば、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００４８】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００４９】
１０…深紫外発光素子、１２…基板、１２ａ…第１主面、１２ｂ…第２主面、１４…第１ベース層、１６…第２ベース層、１８…ｎ型クラッド層、２０…活性層、２２…電子ブロック層、２８…ｐ側電極、３４…ｎ側電極、４０…光取出層、４０ｂ…光取出面、４２…凹凸構造。
【図１】
0006564348.tif 000002
【図２】
0006564348.tif 000003
【図３】
0006564348.tif 000004
【図４】
0006564348.tif 000005