(57)【要約】【課題】  透明電極の内部における電流の拡散を確保するとともに透明電極による光の吸収を抑制する半導体発光素子を提供することである。【解決手段】  発光素子１００は、ｎ型半導体層１２０と、発光層１３０と、ｐ型半導体層１４０と、透明電極ＴＥ１と、透明絶縁膜ＴＩ１と、反射電極Ｐ１と、を有する。透明電極ＴＥ１はＩｎを含んでいる。透明電極ＴＥ１の膜厚は１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。反射電極Ｐ１は、ｐ型の電極である。反射電極Ｐ１は、複数の開口部ＴＩ１ｘで透明電極ＴＥ１に接触する複数のコンタクト電極部Ｐ１ａを有する。複数のコンタクト電極部Ｐ１ａの個数密度は、４００個／ｍｍ2 以上１０００個／ｍｍ2 以下である。【選択図】図１
2017157650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１半導体層と、
第２導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に位置する発光層と、
前記第２半導体層の上の透明電極と、
前記透明電極の一部を覆うとともに複数の開口部を有する透明絶縁膜と、
前記複数の開口部で前記透明電極に接触する反射電極と、
を有し、
前記透明電極はＩｎを含んでおり、
前記透明電極の膜厚は１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であり、
前記反射電極は、第２導電型の電極であり、
前記反射電極は、前記複数の開口部で前記透明電極に接触する複数のコンタクト電極部を有し、
前記複数のコンタクト電極部の個数密度は、
４００個／ｍｍ2 以上１０００個／ｍｍ2 以下であること
を特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体発光素子において、
前記透明電極の面積に占める前記複数のコンタクト電極部の割合が、
１％以上５％以下であること
を特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体発光素子において、
前記透明絶縁膜は、分布ブラッグ反射膜であること
を特徴とする半導体発光素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の半導体発光素子において、
前記反射電極は、
前記透明電極と接触する透明導電膜と、
前記透明導電膜と接触する反射金属層と、
を有すること
を特徴とする半導体発光素子。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の半導体発光素子において、
前記透明電極は、ＩＺＯ膜であり、
前記反射電極は、
前記ＩＺＯ膜と接触するａ−ＩＺＯ膜と、
前記ａ−ＩＺＯ膜と接触する反射金属層と、
を有すること
を特徴とする半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の技術分野は、半導体発光素子に関する。さらに詳細には、反射電極を有する半導体発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子の技術分野においては、発光効率を向上させるために、電流を発光面内に拡散させる技術がある。そのために、半導体層の上に透明電極を形成することがある。この透明電極の内部では、電流が発光面内に拡散する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＺｎＭｇＯからなる膜厚１０００〜１０００００ÅのＰ側透明電極３と、反射電極７と、Ｐ側パッド電極８と、を有する発光素子が開示されている（特許文献１の段落［００２０］−［００２１］参照）。これにより、発光部から透明電極を透過してきた光を発光部側へと反射することができる旨が記載されている（特許文献１の段落［０００６］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６４９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、透明電極は、完全に光を透過するわけではない。透明電極は、光をわずかに吸収する。そのため、光が透明電極を通過する距離はなるべく短いほうがよい。光の通過距離を短くするためには、透明電極の膜厚を薄くすればよい。しかし、透明電極の膜厚を薄くすると、透明電極の内部で電流が十分に拡散しないおそれがある。
【０００６】
本明細書の技術は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、透明電極の内部における電流の拡散を確保するとともに透明電極による光の吸収を抑制する半導体発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様における半導体発光素子は、第１導電型の第１半導体層と、第２導電型の第２半導体層と、第１半導体層と第２半導体層との間に位置する発光層と、第２半導体層の上の透明電極と、透明電極の一部を覆うとともに複数の開口部を有する透明絶縁膜と、複数の開口部で透明電極に接触する反射電極と、を有する。透明電極はＩｎを含んでいる。透明電極の膜厚は１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。反射電極は、第２導電型の電極である。反射電極は、複数の開口部で透明電極に接触する複数のコンタクト電極部を有する。複数のコンタクト電極部の個数密度は、４００個／ｍｍ2 以上１０００個／ｍｍ2 以下である。
【０００８】
この半導体発光素子は、透明電極の内部における電流の拡散を確保するとともに透明電極による光の吸収を抑制することができる。
【０００９】
第２の態様における半導体発光素子においては、透明電極の面積に占める複数のコンタクト電極部の割合が、１％以上５％以下である。
【００１０】
第３の態様における半導体発光素子においては、透明絶縁膜は、分布ブラッグ反射膜である。
【００１１】
第４の態様における半導体発光素子においては、反射電極は、透明電極と接触する透明導電膜と、透明導電膜と接触する反射金属層と、を有する。
【００１２】
第５の態様における半導体発光素子においては、透明電極は、ＩＺＯ膜である。反射電極は、ＩＺＯ膜と接触するａ−ＩＺＯ膜と、ａ−ＩＺＯ膜と接触する反射金属層と、を有する。ａ−ＩＺＯ膜があるため、ＩＺＯ膜と金属層とのコンタクトが良好である。
【発明の効果】
【００１３】
本明細書では、透明電極の内部における電流の拡散を確保するとともに透明電極による光の吸収を抑制する半導体発光素子が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態における発光素子の構造を示す概略構成図である。
【図２】反射電極に向かう光が各材料間の境界面で反射される様子を示す図である。
【図３】透明電極に流れる電流を模式的に示す図である。
【図４】ＩＺＯに対する波長４５０ｎｍの光の反射率を示すグラフである。
【図５】図４の拡大図である。
【図６】ＩＴＯに対する波長４５０ｎｍの光の反射率を示すグラフである。
【図７】ＩＺＯの膜厚に対する全放射束Ｐｏを示すグラフである。
【図８】ＩＺＯの膜厚に対する駆動電圧Ｖｆを示すグラフである。
【図９】コンタクト電極部の個数密度に対する駆動電圧Ｖｆを示すグラフである。
【図１０】コンタクト電極部の個数密度に対する効率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、具体的な実施形態について、半導体発光素子を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、これらの実施形態に限定されるものではない。また、後述する半導体発光素子の各層の積層構造および電極構造は、例示である。実施形態とは異なる積層構造であってももちろん構わない。そして、それぞれの図における各層の厚みは、概念的に示したものであり、実際の厚みを示しているわけではない。
【００１６】
（第１の実施形態）
１．半導体発光素子
図１は、本実施形態の発光素子１００の構造を示す概略構成図である。発光素子１００は、フリップチップ型の半導体発光素子である。そのため、光は、矢印Ｌの向きに取り出される。ここで、発光素子１００の発光波長は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の程度である。図１に示すように、発光素子１００は、基板１１０と、ｎ型半導体層１２０と、発光層１３０と、ｐ型半導体層１４０と、透明電極ＴＥ１と、透明絶縁膜ＴＩ１と、反射電極Ｐ１と、カバー電極Ｐ２と、ｐパッド電極ＰＥと、ｎドット電極Ｎ１と、ｎ配線電極Ｎ２と、ｎパッド電極ＮＥと、絶縁層Ｉと、を有している。
【００１７】
ｎ型半導体層１２０は、ｎコンタクト電極と、ｎ側静電耐圧層と、ｎ側超格子層と、を有する第１導電型の第１半導体層である。ｐ型半導体層１４０は、ｐ型クラッド層と、ｐ型コンタクト層と、を有する第２導電型の第２半導体層である。発光層１３０は、ｎ型半導体層１２０とｐ型半導体層１４０との間に位置する半導体層である。発光層１３０は、正孔と電子とが再結合して発光するための層である。これらの半導体層は、III 族窒化物半導体層である。
【００１８】
基板１１０は、例えば、サファイア基板である。また、その他の一般に用いられる基板を用いてもよい。また、基板１１０の光取り出し面１１０ａは、凹凸を有するとよい。光取り出し効率が向上するからである。また、基板１１０の光取り出し面１１０ａの反対側の面は、凹凸を有するとよい。
【００１９】
透明電極ＴＥ１は、ｐ型半導体層１４０のｐ型コンタクト層とオーミックコンタクトをとるための電極である。透明電極ＴＥ１は、ｐ型半導体層１４０のｐ型コンタクト層の上に形成されている。透明電極ＴＥ１の材質は、ＩＺＯである。
【００２０】
透明絶縁膜ＴＩ１は、単一の透明な絶縁膜である。透明絶縁膜ＴＩ１は、透明電極ＴＥ１の第１面ＴＥ１ａの一部の上に形成されている。透明絶縁膜ＴＩ１は、透明電極ＴＥ１の一部を覆っている。透明絶縁膜ＴＩ１は、複数の開口部ＴＩ１ｘを有している。透明絶縁膜ＴＩ１の材質は、ＳｉＯ2 である。
【００２１】
反射電極Ｐ１は、透明電極ＴＥ１に接触する第２導電型の電極である。反射電極Ｐ１は、発光層１３０からの光を反射する反射層としての役割と半導体層に電力を供給するｐ電極の役割とを兼ねている。反射電極Ｐ１は、透明電極ＴＥ１の第１面ＴＥ１ａのうち、透明絶縁膜ＴＩ１で覆われていない残部の上および透明絶縁膜ＴＩ１の上に形成されている。そして、反射電極Ｐ１は、複数の開口部ＴＩ１ｘの箇所で透明電極ＴＥ１に接触している。反射電極Ｐ１は、例えば、透明電極ＴＥ１の側から、ａ−ＩＺＯ、Ａｇ合金の順で積層された層である。このように、反射電極Ｐ１は、ＩＺＯ膜と接触するａ−ＩＺＯ膜と、ａ−ＩＺＯ膜と接触する反射金属層と、を有する。ａ−ＩＺＯは、透明電極ＴＥ１のＩＺＯと密着する密着層である。密着層としてａ−ＩＺＯがあるため、その上にＡｇ合金層を好適に成膜することができる。ａ−ＩＺＯは、アモルファス状態のＩＺＯである。ａ−ＩＺＯは、透明導電膜である。ａ−ＩＺＯの膜厚は０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲内である。Ａｇ合金は、反射金属層である。反射金属層として、その他の金属を用いてもよい。また、反射金属層は、複数の金属層を有していてもよい。反射電極Ｐ１は、発光層１３０からみて基板１１０の反対側であって透明電極ＴＥ１より遠い位置に配置されている。もちろん、これ以外の材料を用いてもよい。
【００２２】
カバー電極Ｐ２は、第２導電型の電極である。カバー電極Ｐ２は、反射電極Ｐ１の上に形成されている。カバー電極Ｐ２は、例えば、反射電極Ｐ１の側から、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔａの順で積層された層である。もちろん、これ以外の材料を用いてもよい。
【００２３】
ｐパッド電極ＰＥは、第２導電型の電極である。ｐパッド電極ＰＥは、カバー電極Ｐ２の上に形成されている。ｐパッド電極ＰＥは、例えば、カバー電極Ｐ２の側から、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕの順で積層された層である。もちろん、これ以外の材料を用いてもよい。
【００２４】
ｎドット電極Ｎ１は、ｎ型半導体層１２０のｎコンタクト層に接触する第１導電型の電極である。ｎドット電極Ｎ１は、ｎ型半導体層１２０の上に形成されている。ｎドット電極Ｎ１は、例えば、ｎ型半導体層１２０の側から、Ｔｉ、Ａｌ合金、Ｔａの順で積層された層である。また、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｒｈもしくはこれらを含有する合金を用いてもよい。もちろん、これ以外の材料を用いてもよい。
【００２５】
ｎ配線電極Ｎ２は、第１導電型の電極である。ｎ配線電極Ｎ２は、ｎドット電極Ｎ１の上に形成されている。ｎ配線電極Ｎ２は、例えば、ｎドット電極Ｎ１の側から、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔａの順で積層された層である。もちろん、これ以外の材料を用いてもよい。
【００２６】
ｎパッド電極ＮＥは、第１導電型の電極である。ｎパッド電極ＮＥは、ｎ配線電極Ｎ２の上に形成されている。ｎパッド電極ＮＥは、例えば、ｎ配線電極Ｎ２の側から、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕの順で積層された層である。もちろん、これ以外の材料を用いてもよい。
【００２７】
絶縁層Ｉは、第１導電型の電極と第２導電型の電極とを絶縁するための層である。絶縁層Ｉの材質は、例えば、ＳｉＯ2 である。
【００２８】
２．反射電極の周辺の構造
前述のように、透明電極ＴＥ１は、ｐ型半導体層１４０の上に形成されている。反射電極Ｐ１は、透明電極ＴＥ１の第１面ＴＥ１ａの残部の上に形成されている。反射電極Ｐ１は、透明電極ＴＥ１の第１面ＴＥ１ａの残部を覆うとともに、透明絶縁膜ＴＩ１の一部を覆っている。また、透明電極ＴＥ１の第２面ＴＥ１ｂは、ｐ型半導体層１４０と接触している。
【００２９】
図１に示すように、透明絶縁膜ＴＩ１は、透明電極ＴＥ１の第１面ＴＥ１ａの一部の上に形成されている。透明絶縁膜ＴＩ１は、複数の開口部ＴＩ１ｘを有している。開口部ＴＩ１ｘは、透明絶縁膜ＴＩ１を貫通する貫通孔である。
【００３０】
反射電極Ｐ１は、複数のコンタクト電極部Ｐ１ａを有している。複数のコンタクト電極部Ｐ１ａは、発光面内に分散して配置されている。複数のコンタクト電極部Ｐ１ａは、複数の開口部ＴＩ１ｘの箇所で透明電極ＴＥ１と接触している。そのため、反射電極Ｐ１は、透明電極ＴＥ１と導通している。
【００３１】
図２に示すように、反射電極Ｐ１に向かう光Ｌ１は、ｐ型半導体層１４０と透明電極ＴＥ１との境界面で反射する成分Ｌ２と、透明電極ＴＥ１と透明絶縁膜ＴＩ１との境界面で反射する成分Ｌ３と、透明絶縁膜ＴＩ１と反射電極Ｐ１との境界面で反射する成分Ｌ４と、を有する。
【００３２】
ここで、透明電極ＴＥ１の全面積に占める残部の割合、すなわち、透明電極ＴＥ１の全面積に占める透明絶縁膜ＴＩ１の開口部ＴＩ１ｘの全面積の割合が、１％以上５％以下であるとよい。
【００３３】
３．透明電極および反射電極の成膜方法
透明電極ＴＥ１は、ＩＺＯを有する。反射電極Ｐ１は、ａ−ＩＺＯを有する。ａ−ＩＺＯは、ＩＺＯの上に形成されている。ここで、ＩＺＯおよびａ−ＩＺＯの成膜方法について説明する。ＩＺＯおよびａ−ＩＺＯは、スパッタリングにより成膜される。成膜した直後においては、ＩＺＯはアモルファス状のａ−ＩＺＯである。そこで、アモルファス状のａ−ＩＺＯに熱処理を加えるとａ−ＩＺＯは結晶性のＩＺＯとなる。その熱処理温度は、例えば、３００℃程度である。熱処理時間は、例えば、１時間程度である。つまり、透明電極ＴＥ１のＩＺＯは熱処理を実施された層であり、反射電極Ｐ１のａ−ＩＺＯは熱処理を実施されなかった層である。
【００３４】
４．透明電極の膜厚
透明電極ＴＥ１は、電流を拡散させるとともに、光を透過する電極である。しかし、透明電極ＴＥ１は、光を完全に透過するわけではなく、光をわずかに吸収する。したがって、透明電極ＴＥ１の膜厚が厚いと、光が透明電極ＴＥ１を通過する距離は長い。つまり、透明電極ＴＥ１の膜厚が厚いと、電流を十分に拡散させることができるが、透明電極ＴＥ１がその分だけ光を吸収する。一方、透明電極ＴＥ１の膜厚が薄いと、光が透明電極ＴＥ１を通過する距離は短い。つまり、透明電極ＴＥ１の膜厚が薄いと、透明電極ＴＥ１による光の吸収を抑制できるが、電流の拡散が不十分な場合がある。
【００３５】
したがって、本実施形態では、透明電極ＴＥ１の膜厚は、１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。ただし、この透明電極ＴＥ１の膜厚は、後述するコンタクト電極部Ｐ１ａの個数密度とも関係している。
【００３６】
５．複数のコンタクト電極部の個数密度
図３は、透明電極ＴＥ１に流れる電流を模式的に示す図である。図３に示すように、複数のコンタクト電極部Ｐ１ａから注入される電流は、透明電極ＴＥ１の内部で拡散する。図３には、拡散電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が模式的に描かれている。電流が透明電極ＴＥ１の内部で十分に拡散するか否かは、透明電極ＴＥ１の膜厚ｔ１と、複数のコンタクト電極部Ｐ１ａの個数密度に依存する。
【００３７】
本実施形態では、拡散電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が透明電極ＴＥ１の内部で十分に拡散する条件下で、透明電極ＴＥ１の膜厚を薄く設計する。これにより、電流を十分に拡散させて発光層１３０での発光を促進するとともに、透明電極ＴＥ１での光の吸収を抑制することができる。
【００３８】
コンタクト電極部Ｐ１ａの個数密度は、４００個／ｍｍ2 以上１０００個／ｍｍ2 以下である。なお、上記の個数密度における分母の面積は、透明電極ＴＥ１の面積である。つまり、上記の個数密度は、透明電極ＴＥ１の面積に対して存在するコンタクト電極部Ｐ１ａの個数である。図１等においては、模式的に描いてあるためコンタクト電極部Ｐ１ａの数はそれほ多く描かれていない。しかし、実際には、反射電極Ｐ１は、多数のコンタクト電極部Ｐ１ａを有する。透明電極の膜厚ｔ１およびコンタクト電極部Ｐ１ａの個数密度を表１にまとめる。
【００３９】
［表１］
透明電極の膜厚                １０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下
コンタクト電極部の個数密度    ４００個／ｍｍ2 以上１０００個／ｍｍ2 以下
【００４０】
６．本実施形態の効果
本実施形態の発光素子１００は、前述したように、電流を十分に拡散させて発光層１３０での発光を促進するとともに、透明電極ＴＥ１での光の吸収を抑制することができる。
【００４１】
７．変形例
７−１．半導体層の種類
本実施形態の発光素子１００の半導体層はIII 族窒化物半導体層である。しかし、半導体層として、その他のIII-V 族半導体、IV族半導体等、その他の半導体を用いてもよい。
【００４２】
７−２．透明絶縁膜
本実施形態の透明絶縁膜ＴＩ１は、単一の絶縁膜である。透明絶縁膜ＴＩ１として、多層の絶縁膜を用いてもよい。また、透明絶縁膜ＴＩ１の代わりに、分布ブラッグ反射膜（ＤＢＲ）を用いてもよい。例えば、ＳｉＯ2 とＴｉＯ2 とを交互に積層したＤＢＲ膜である。このＤＢＲ膜は、発光層１３０からの光を光取り出し面１１０ａの側に好適に反射させることができるからである。
【００４３】
７−３．透明電極の材質
本実施形態の透明電極ＴＥ１の材質はＩＺＯである。透明電極ＴＥ１は、ＩＺＯの代わりにＩｎを含む透明導電性酸化物を用いてもよい。例えば、ＩＴＯ、ＩＣＯ、ＩＧＯ、ＩＴＺＯ、ＩＧＺＯが挙げられる。
【００４４】
８．本実施形態のまとめ
以上詳細に説明したように、発光素子１００は、膜厚が１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の透明電極ＴＥ１と、個数密度が４００個／ｍｍ2 以上１０００個／ｍｍ2 以下の複数のコンタクト電極部Ｐ１ａと、を有する。そのため、発光素子１００は、電流を十分に拡散させて発光層１３０での発光を促進するとともに、透明電極ＴＥ１での光の吸収を抑制することができる。これにより、明るい発光素子１００が実現されている。
【００４５】
なお、以上に説明した実施形態は単なる例示にすぎない。したがって当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。半導体層の積層構造については、必ずしも図に示したものに限らない。
【実施例】
【００４６】
ここで、ＩＺＯ、ＩＴＯについて実施したシミュレーションおよび発光素子について実施した実験について説明する。
【００４７】
１．透明電極の膜厚についてのシミュレーション（反射率）
１−１．シミュレーション方法
ＩＺＯ、ＩＴＯについて実施したシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、図１のように、透明電極ＴＥ１の上に開口部ＴＩ１ｘを有する透明絶縁膜ＴＩ１と、反射電極Ｐ１と、を設けた系において、透明電極ＴＥ１の側から光を入射した場合の光の反射率を計算した。透明電極ＴＥ１としてＩＺＯまたはＩＴＯを用いた。透明電極ＴＥ１の膜厚は、２００ｎｍ、１５０ｎｍ、１００ｎｍのいずれかであった。透明絶縁膜ＴＩ１としてＳｉＯ2 とＮｂ2 Ｏ5 とからなるＤＢＲを用いた。開口部の個数密度は、４８１個／ｍｍ2 であった。光の波長は４５０ｎｍであった。
【００４８】
１−２．計算結果
図４は、ＩＺＯに対する波長４５０ｎｍの光の反射率を示すグラフである。図４の横軸は入射角（°）である。図４の縦軸は反射率（％）である。１００％からのずれは、ＩＺＯによる光の吸収を示す。なお、光出力の向上には、４０°から９０°にかけての入射角度が重要であると考えられる。発光層１３０においてこのような入射角の光が多く発生していると考えられるからである。
【００４９】
図４に示すように、入射角が３０°から４０°にかけてある程度の光の吸収が生じている。また、６０°近辺において、膜厚の違いに応じて反射率の差が生じている。
【００５０】
図５は、図４の拡大図である。図５に示すように、入射角が５０°から６５°近辺までにかけて光の吸収の程度の大きさについて、膜厚に起因する差が生じている。入射角が５０°から６５°までの範囲では、図５に示すように、ＩＺＯの膜厚が１００ｎｍの場合に光の吸収が最も小さい。ＩＺＯの膜厚が１５０ｎｍの場合に光の吸収がその次に大きい。ＩＺＯの膜厚が２００ｎｍの場合に光の吸収が最も大きい。
【００５１】
また、ＩＺＯの膜厚が１００ｎｍの場合に、入射角が５０°から６５°の範囲で光の反射率は９９．８％以上である。そのため、ＩＺＯの膜厚が１００ｎｍ以下であれば、ＩＺＯによる光の吸収は十分に抑制されると考えられる。
【００５２】
なお、入射角が６５°以上では、いずれの膜厚においても光の吸収はほとんどない。
【００５３】
図６は、ＩＴＯに対する波長４５０ｎｍの光の反射率を示すグラフである。図６の横軸は入射角（°）である。図６の縦軸は反射率（％）である。１００％からのずれは、ＩＴＯによる光の吸収を示す。なお、光出力の向上には、４０°から９０°にかけての入射角度が重要であると考えられる。発光層１３０においてこのような入射角の光が多く発生していると考えられるからである。
【００５４】
図６に示すように、入射角が３０°から４０°にかけてある程度の光の吸収が生じている。入射角が３０°から４０°にかけての領域において、膜厚が薄いほど光の反射率が高い傾向にある。
【００５５】
また、入射角が４０°から６０°にかけてある程度の光の吸収が生じている。入射角が４０°から６０°までの範囲では、図６に示すように、ＩＴＯの膜厚が１００ｎｍの場合に光の吸収が最も小さい。ＩＴＯの膜厚が１５０ｎｍの場合に光の吸収がその次に大きい傾向にある。ＩＴＯの膜厚が２００ｎｍの場合に光の吸収が最も大きい傾向にある。なお、入射角が４０°に近い領域においては、ＩＴＯの膜厚が１５０ｎｍの場合と２００ｎｍの場合とで一部逆転している。
【００５６】
また、ＩＴＯの膜厚が１００ｎｍの場合に、入射角が４０°から６０°の範囲で光の反射率は９８．５％以上である。そのため、ＩＴＯの膜厚が１００ｎｍ以下であれば、ＩＴＯによる光の吸収は十分に抑制されると考えられる。
【００５７】
なお、入射角が６０°以上では、いずれの膜厚においても光の吸収はほとんどない。
【００５８】
以上より、Ｉｎを含む透明電極の膜厚は１００ｎｍ以下であれば、光の吸収は十分に抑制できると考えられる。
【００５９】
２．透明電極の膜厚についての実験（全放射束および駆動電圧）
２−１．サンプル
サンプルとして次の１ｍｍ×１ｍｍの発光素子を製作した。ＩＺＯの面積は０．８９ｍｍ2 である。ＤＢＲの開口面積は０．０２ｍｍ2 である。ＩＺＯの面積に占めるＤＢＲの開口面積の割合は２．７％である。コンタクト電極部の個数は４８６個である。コンタクト電極部の個数密度は５４５個／ｍｍ2 である。
【００６０】
２−２．実験結果
図７は、ＩＺＯの膜厚に対する全放射束Ｐｏを示すグラフである。図７の横軸はＩＺＯの膜厚（ｎｍ）である。図７の縦軸は全放射束Ｐｏである。ここで、ＩＺＯの膜厚２００ｎｍの場合における全放射束の値を１とした。図７に示すように、ＩＺＯの膜厚が大きいほど、全放射束は小さい。
【００６１】
そのため、ＩＺＯの膜厚が１５０ｎｍ以下の場合に全放射束は１．０２以上である。ＩＺＯの膜厚が１００ｎｍ以下の場合に全放射束は１．０４以上である。したがって、ＩＺＯの膜厚が１５０ｎｍ以下であると、好ましい。ＩＺＯの膜厚が１００ｎｍ以下であると、さらに好ましい。
【００６２】
図８は、ＩＺＯの膜厚に対する駆動電圧Ｖｆを示すグラフである。図８の横軸はＩＺＯの膜厚（ｎｍ）である。図８の縦軸は駆動電圧Ｖｆである。ここで、ＩＺＯの膜厚２００ｎｍの場合における全放射束の値を１とした。図８に示すように、ＩＺＯの膜厚が５０ｎｍ以上で駆動電圧Ｖｆはほぼ１に収束する。
【００６３】
ＩＺＯの膜厚が１０ｎｍの場合には、駆動電圧Ｖｆは１．０１である。ＩＺＯの膜厚が５ｎｍの場合には、駆動電圧Ｖｆは１．０２である。したがって、ＩＺＯの膜厚は１０ｎｍ以上であるとよい。
【００６４】
３．透明電極の膜厚についてのまとめ
以上のシミュレーションおよび実験結果から、透明電極の膜厚は、１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であるとよい。より好ましくは、透明電極の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。また、ＩＺＯの面積に占めるＤＢＲの開口面積の割合は１％以上５％以下であるとよい。つまり、透明電極ＴＥ１の面積に占める複数のコンタクト電極部Ｐ１ａの割合が、１％以上５％以下であるとよい。
【００６５】
４．コンタクト電極部の個数密度についての実験
４−１．サンプル
サンプルとして透明電極の膜厚についての実験で用いた発光素子において、コンタクト電極部の個数密度を変えたものを製作した。透明電極として膜厚１００ｎｍのＩＺＯを採用した。
【００６６】
４−２．実験結果
図９は、コンタクト電極部の個数密度に対する駆動電圧Ｖｆを示すグラフである。図９の横軸はコンタクト電極部の個数密度（個／ｍｍ2 ）である。図９の縦軸は駆動電圧Ｖｆである。ここで、コンタクト電極部の個数密度が３００個／ｍｍ2 における駆動電圧Ｖｆの値を１とした。
【００６７】
図９に示すように、コンタクト電極部の個数密度が大きいほど、駆動電圧Ｖｆの値は小さい。そして、コンタクト電極部の個数密度が６００個／ｍｍ2 以上で、駆動電圧Ｖｆの値はほぼ収束する。そのため、コンタクト電極部の個数密度は４００個／ｍｍ2 以上であるとよい。
【００６８】
図１０は、コンタクト電極部の個数密度に対する効率を示すグラフである。図１０の横軸はコンタクト電極部の個数密度（個／ｍｍ2 ）である。図１０の縦軸は効率である。ここで、コンタクト電極部の個数密度が３００個／ｍｍ2 における効率の値を１とした。
【００６９】
図１０に示すように、コンタクト電極部の個数密度が４００個／ｍｍ2 以上１０００個／ｍｍ2 以下の場合に、効率は１．０２以上である。コンタクト電極部の個数密度が４５０個／ｍｍ2 以上１０００個／ｍｍ2 以下の場合に、効率は１．０４以上である。コンタクト電極部の個数密度が５５０個／ｍｍ2 以上８００個／ｍｍ2 以下の場合に、効率は１．０６以上である。
【００７０】
したがって、コンタクト電極部の個数密度は４００個／ｍｍ2 以上１０００個／ｍｍ2 以下であるとよい。好ましくは、コンタクト電極部の個数密度は４５０個／ｍｍ2 以上１０００個／ｍｍ2 以下である。さらに好ましくは、コンタクト電極部の個数密度が５５０個／ｍｍ2 以上８００個／ｍｍ2 以下の場合に、効率は１．０４以上である。
【符号の説明】
【００７１】
１００…発光素子
１１０…基板
１２０…ｎ型半導体層
１３０…発光層
１４０…ｐ型半導体層
ＴＥ１…透明電極
ＴＩ１…透明絶縁膜
ＴＩ１ｘ…開口部
Ｐ１…反射電極
Ｐ１ａ…コンタクト電極部
Ｐ２…カバー電極
ＰＥ…ｐパッド電極
Ｎ１…ｎドット電極
Ｎ２…ｎ配線電極
ＮＥ…ｎパッド電極
【図１】
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【図２】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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