(57)【要約】【課題】発光強度の高い発光素子を提供すること。【解決手段】ｐ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｐ層と、ｎ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｎ層と、ｐ層とｎ層との間に介在するｐｎ接合層と、を備え、ｐ層、ｐｎ接合層およびｎ層は、その一部またはすべての領域からなる発光部を有し、電圧が印加されることにより電子が注入され、電子が付与されることによって発光部が発光する発光素子であって、発光部に電子が多く付与されるように寄与する発光部への電子付与手段を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｐ層と、
ｎ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｎ層と、
前記ｐ層と前記ｎ層との間に介在するｐｎ接合層と、
を備え、
前記ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層は、その一部またはすべての領域からなる発光部を有し、
電圧が印加されることにより電子が注入され、電子が付与されることによって前記発光部が発光する発光素子であって、
前記発光部に電子が多く付与されるように寄与する前記発光部への電子付与手段を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記ｐｎ接合層は、その厚み方向において２つに分割された第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、
前記電子付与手段に相当する前記i層は、第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第１ｐ層および第２ｐ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、
前記電子付与手段に相当する前記i層は、前記第１ｐ層と前記第２ｐ層との間に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第１ｎ層および第２ｎ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、
前記電子付与手段に相当する前記i層は、前記第１ｎ層と前記第２ｎ層との間に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
前記ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第３ｐ層および第４ｐ層と、ｎ型不純物が添加された第３ｎ層と、を有し、
前記電子付与手段に相当する前記第３ｎ層は、前記第３ｐ層と前記第４ｐ層との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第４ｎ層および第５ｎ層と、ｐ型不純物が添加された第５ｐ層と、を有し、
前記電子付与手段に相当する前記第５ｐ層は、前記第４ｐ層と前記第５ｐ層との間に配置されていることを特徴とする請求項１または５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記ｐ層は、高濃度のｐ型不純物が添加された高濃度ｐ層と、前記高濃度ｐ層よりもｐ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｐ層と、を有し、
前記高濃度ｐ層は、前記電子付与手段に相当し、
前記高濃度ｐ層、前記低濃度ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記前記ｎ層は、前記高濃度ｐ層、前記低濃度ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記ｎ層の順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記ｎ層は、高濃度のｎ型不純物が添加された高濃度ｎ層と、前記高濃度ｎ層よりもｎ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｎ層と、を有し、
前記高濃度ｎ層は、前記電子付与手段に相当し、
前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記高濃度ｎ層および前記低濃度ｎ層は、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記低濃度ｎ層、前記高濃度ｎ層の順に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記ｐ層は、ダイヤモンドにｐ型不純物が添加されたダイヤモンドｐ層と、ｐ型不純物が添加された第６ｐ層と、を有し、
前記ダイヤモンドｐ層は、前記電子付与手段に相当し、
前記ダイヤモンドｐ層、前記第６ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層は、前記ダイヤモンドｐ層、前記第６ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記ｎ層の順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記ｎ層は、ダイヤモンドにｎ型不純物が添加されたダイヤモンドｎ層と、ｎ型不純物のみが添加された第６ｎ層と、を有し、
前記ダイヤモンドｎ層は、前記電子付与手段に相当し、
前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記ダイヤモンドｎ層および前記第６ｎ層は、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記第６ｎ層および前記ダイヤモンドｎ層の順に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の発光素子。
ダイヤモンドは高い絶縁破壊強度と大きな正孔移動度を持つため，高電圧を印加
【請求項１１】
前記電子付与手段は、量子ドットが添加された、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層のうちの少なくともひとつの層であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記電子付与手段は、前記ｐ層との接合面積が大きくなるように、その接合部に第１凹凸部が形成された前記ｐｎ接合層であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記第１凹凸部は、前記ｐｎ接合層と前記ｎ層との間の接合部に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記第１凹凸部は、少なくとも一方向から見た断面が波型形状または三角波形状を有していることを特徴とする請求項１２または１３に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記ｐ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に配置された第１電極と、
前記ｎ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に配置された第２電極と、
をさらに有し、
前記電子付与手段は、前記第１電極と前記ｐ層との接合面積が大きくなるように、
前記ｐ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に、第２凹凸部が形成された前記ｐ層であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子
【請求項１６】
前記第２凹凸部は、前記ｎ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１７】
モスアイ
前記第２凹凸部は、針状構造を有していることを特徴とする請求項１５または１６に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ等に利用される発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流注入によってレーザ発信を得る間接半導体レーザの発光素子として、特許文献１に記載の発光素子がある。この発光素子は、シリコン等の間接半導体にｐ型不純物が添加されたｐ層と、前記間接半導体にｎ型不純物が添加されたｎ層と、ｐ層とｎ層との接合部に形成される、所謂活性層に相当するｐｎ接合層とを備えている。
【０００３】
ｐ層およびｎ層は、その一部の領域、また、ｐｎ接合層は、そのすべての領域が電子が付与されることにより発光する発光部を有している。また、ｎ層およびｐ層には電源が接続され、レーザの発信時には、ｎ層側が正電圧、ｐ層側が負電圧となるように順方向にバイアス電圧が印加される。これにより、ｎ層、ｐｎ接合層およびｎ層内に電流が注入され、ｎ層、ｐｎ接合層およびｎ層内の発光部に電子が付与されることにより、その一部またはすべてが発光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４３８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発光素子では、高い発光強度を有する光を得ることができない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、発光強度の高い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の発明の発光素子は、ｐ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｐ層と、ｎ型不純物が添加された間接遷移型半導体からなるｎ層と、前記ｐ層と前記ｎ層との間に介在するｐｎ接合層と、を備え、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層は、その一部またはすべての領域からなる発光部を有し、電圧が印加されることにより電子が注入され、電子が付与されることによって前記発光部が発光する発光素子であって、前記発光部に電子が多く付与されるように寄与する前記発光部への電子付与手段を有することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、発光部に電子が多く付与されるように寄与する発光部への電子付与手段を有している。これにより、ｐ層、ｐｎ接合層およびｎ層に対して電圧を印加した際、ｐ層、ｐｎ接合層およびｎ層の一部またはすべての領域の発光部に対して電子を多く付与することができる。これにより、発光部を多く発光させることができるため、強い発光強度を有する光を得ることができる。
【０００９】
第２の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記ｐｎ接合層は、その厚み方向において２つに分割された第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、前記電子付与手段に相当する前記i層は、第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層との間に配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、ｐｎ接合層は、その厚み方向において２つに分割された第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、電子付与手段に相当するi層は、第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層との間に配置されている。従って、そのすべての領域において発光部が形成された第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層内において、キャリアの移動度を高くすることができる。これにより、第１ｐｎ接合層および第２ｐｎ接合層内の発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。
【００１１】
第３の発明の発光素子は、前記第１または２の発明において、前記ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第１ｐ層および第２ｐ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、前記電子付与手段に相当する前記i層は、前記第１ｐ層と前記第２ｐ層との間に配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明では、ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第１ｐ層および第２ｐ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、電子付与手段に相当するi層は、第１ｐ層と第２ｐ層との間に配置されている。従って、その一部の領域において発光部が形成された第１ｐ層および第２ｐ層内において、キャリア移動度を高くすることができる。これにより、第１ｐ層および第２ｐ層内の発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。
【００１３】
第４の発明の発光素子は、前記第１〜３いずれかの発明において、前記ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第１ｎ層および第２ｎ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、前記電子付与手段に相当する前記i層は、前記第１ｎ層と前記第２ｎ層との間に配置されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明では、ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第１ｎ層および第２ｎ層と、不純物が添加されていないi層と、を有し、電子付与手段に相当するi層は、第１ｎ層と第２ｎ層との間に配置されている。従って、その一部の領域において発光部が形成された第１ｎ層および第２ｎ層内において、キャリア移動度を高くすることができる。これにより、第１ｎ層および第２ｎ層内の発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。
【００１５】
第５の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第３ｐ層および第４ｐ層と、ｎ型不純物が添加された第３ｎ層と、を有し、前記電子付与手段に相当する前記第３ｎ層は、前記第３ｐ層と前記第４ｐ層との間に配置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明では、ｐ層は、ｐ型不純物が添加された第３ｐ層および第４ｐ層と、ｎ型不純物が添加された第３ｎ層と、を有し、電子付与手段に相当する第３ｎ層は、第３ｐ層と前記第４ｐ層との間に配置されている。これにより、第３ｐ層と第３ｎ層との間の接合部と、第４ｐ層と第３ｎ層との間の接合部に、新たにｐｎ接合の層を形成することができる。上述したように、ｐｎ接合の層には、そのすべての領域に発光部が形成されている。従って、ｐ層内に第３ｎ層が形成されていない場合と比較して、発光部が存在する領域を大きくすることができるため、発光素子全体として、より多くの電子を発光部に付与させることができる。
【００１７】
第６の発明の発光素子は、前記第１または５の発明において、前記ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第４ｎ層および第５ｎ層と、ｐ型不純物が添加された第５ｐ層と、を有し、前記電子付与手段に相当する前記第５ｐ層は、前記第４ｐ層と前記第５ｐ層との間に配置されていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明では、ｎ層は、ｎ型不純物が添加された第４ｎ層および第５ｎ層と、ｐ型不純物が添加された第５ｐ層と、を有し、電子付与手段に相当する第５ｐ層は、第４ｐ層と第５ｐ層との間に配置されている。これにより、第４ｎ層と第５ｐ層との間の接合部と、第５ｐ層と第５ｎ層との間の接合部に、新たにｐｎ接合の層を形成することができる。上述したように、ｐｎ接合の層には、そのすべての領域に発光部が形成されている。従って、ｎ層内に第５ｐ層が形成されていない場合と比較して、発光部が存在する領域を大きくすることができるため、発光素子全体として、より多くの電子を発光部に付与させることができる。
【００１９】
第７の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記ｐ層は、高濃度のｐ型不純物が添加された高濃度ｐ層と、前記高濃度ｐ層よりもｐ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｐ層と、を有し、前記高濃度ｐ層は、前記電子付与手段に相当し、前記高濃度ｐ層、前記低濃度ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記前記ｎ層は、前記高濃度ｐ層、前記低濃度ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記前記ｎ層の順に配置されていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明では、ｐ層は、高濃度のｐ型不純物が添加された高濃度ｐ層と、高濃度ｐ層よりもｐ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｐ層と、を有し、高濃度ｐ層は、電子付与手段に相当し、高濃度ｐ層、低濃度ｐ層、ｐｎ接合層および前記ｎ層は、高濃度ｐ層、低濃度ｐ層、ｐｎ接合層、ｎ層の順に配置されている。これにより、発光素子の厚み方向ｐ層側端部の電気伝導度を高くすることができる。従って、厚み方向に対して、より大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。これにより、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。
【００２１】
第８の発明の発光素子は、前記第７の発明において、前記ｎ層は、高濃度のｎ型不純物が添加された高濃度ｎ層と、前記高濃度ｎ層よりもｎ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｎ層と、を有し、前記高濃度ｎ層は、前記電子付与手段に相当し、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記高濃度ｎ層および前記低濃度ｎ層は、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記低濃度ｎ層、前記高濃度ｎ層の順に配置されていることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明では、ｎ層は、高濃度のｎ型不純物が添加された高濃度ｎ層と、高濃度ｎ層よりもｎ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｎ層と、を有し、高濃度ｎ層は、電子付与手段に相当し、ｐ層、ｐｎ接合層、高濃度ｎ層および低濃度ｎ層は、ｐ層、ｐｎ接合層、低濃度ｎ層、高濃度ｎ層の順に配置されている。これにより、発光素子の厚み方向において、ｐ層側端部およびｎ層側端部の電気伝導度を高くすることができる。従って、厚み方向に対して、より大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。これにより、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。
【００２３】
第９の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記ｐ層は、ダイヤモンドにｐ型不純物が添加されたダイヤモンドｐ層と、ｐ型不純物が添加された第６ｐ層と、を有し、前記ダイヤモンドｐ層は、前記電子付与手段に相当し、前記ダイヤモンドｐ層、前記第６ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層は、前記ダイヤモンドｐ層、前記第６ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記ｎ層の順に配置されていることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明では、ｐ層は、ダイヤモンドにｐ型不純物が添加されたダイヤモンドｐ層と、ｐ型不純物が添加された第６ｐ層と、を有し、ダイヤモンドｐ層は、電子付与手段に相当し、ダイヤモンドｐ層、第６ｐ層、ｐｎ接合層およびｎ層は、ダイヤモンドｐ層、第６ｐ層、ｐｎ接合層、ｎ層の順に配置されている。ここで、ダイヤモンドは、高い絶縁破壊強度と大きなキャリア移動度を有している。これにより、発光素子に対してより大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。従って、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。
【００２５】
第１０の発明の発光素子は、前記第９の発明において、前記ｎ層は、ダイヤモンドにｎ型不純物が添加されたダイヤモンドｎ層と、ｎ型不純物のみが添加された第６ｎ層と、を有し、前記ダイヤモンドｎ層は、前記電子付与手段に相当し、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記ダイヤモンドｎ層および前記第６ｎ層は、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層、前記第６ｎ層および前記ダイヤモンドｎ層の順に配置されていることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明では、ｎ層は、ダイヤモンドにｎ型不純物が添加されたダイヤモンドｎ層と、ｎ型不純物のみが添加された第６ｎ層と、を有し、ダイヤモンドｎ層は、電子付与手段に相当し、ｐ層、ｐｎ接合層、ダイヤモンドｎ層および第６ｎ層は、ｐ層、ｐｎ接合層、第６ｎ層およびダイヤモンドｎ層の順に配置されている。上述したように、ダイヤモンドは、高い絶縁破壊強度と大きなキャリア移動度を有している。従って、発光素子の厚み方向において、ｐ層側端部およびｎ層側端部にダイヤモンドの層を形成することにより、発光素子に対してより大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。従って、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。
【００２７】
第１１の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記電子付与手段は、量子ドットが添加された、前記ｐ層、前記ｐｎ接合層および前記ｎ層のうちの少なくともひとつの層であることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明では、電子付与手段は、量子ドットが添加された、ｐ層、ｐｎ接合層およびｎ層のうちの少なくともひとつの層である。従って、量子ドット効果により電子の拡散を抑え、熱の影響による発光部への電子付与数の低下を防止することができる。
【００２９】
第１２の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記電子付与手段は、前記ｐ層との接合面積が大きくなるように、その接合部に第１凹凸部が形成された前記ｐｎ接合層であることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明では、電子付与手段は、ｐ層との接合面積が大きくなるように、その接合面に第１凹凸部が形成された前記ｐｎ接合層である。これにより、ｐ層とｐｎ接合層との間の接合部の表面積を大きくすることができる。従って、ｐ層とｐｎ接合層との間の接合部に形成された発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。
【００３１】
第１３の発明の発光素子は、前記第１２の発明において、前記第１凹凸部は、前記ｐｎ接合層と前記ｎ層との間の接合部に形成されていることを特徴とするものである。
【００３２】
本発明では、第１凹凸部は、前記ｐｎ接合層と前記ｎ層との間の接合部に形成されている。これにより、ｐ層とｐｎ接合層との間の接合部の表面積と、ｐｎ接合層とｎ層との間の接合部の表面積とを大きくすることができる。従って、ｐ層とｐｎ接合層との間の接合部、および、ｐｎ接合層とｎ層との間の接合部に形成された発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。
【００３３】
第１４の発明の発光素子は、前記第１２または１３の発明において、前記第１凹凸部は、少なくとも一方向から見た断面が波型形状または三角波形状を有していることを特徴とするものである。
【００３４】
本発明では、第１凹凸部は、少なくとも一方向から見た断面が波型形状または三角波形状を有している。これにより、ｐ層とｐｎ接合層との接合部の表面積、または／および、ｐｎ接合層とｎ層との接合部の表面積を確実に大きくすることができる。
【００３５】
第１５の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記ｐ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に配置された第１電極と、前記ｎ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に配置された第２電極と、をさらに有し、前記電子付与手段は、前記第１電極と前記ｐ層との接合面積が大きくなるように、前記ｐ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に、第２凹凸部が形成された前記ｐ層であることを特徴とするものである。
【００３６】
本発明では、ｐ層のｐｎ接合層と反対側の面に配置された第１電極と、ｎ層のｐｎ接合層と反対側の面に配置された第２電極と、をさらに有し、電子付与手段は、第１電極とｐ層との接合面積が大きくなるように、ｐ層のｐｎ接合層と反対側の面に、第２凹凸部が形成されたｐ層である。従って、第１電極とｐ層との接合面積を大きくすることができる。これにより、電流注入を増加させることができるため、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。
【００３７】
第１６の発明の発光素子は、前記第１５の発明において、前記第２凹凸部は、前記ｎ層の前記ｐｎ接合層と反対側の面に形成されていることを特徴とするものである。
【００３８】
本発明では、第２凹凸部は、ｎ層のｐｎ接合層と反対側の面に形成されている。従って、第２凹凸部は、ｐ層のｐｎ接合層と反対側の面とｎ層のｐｎ接合層と反対側の面とに形成されている。これにより、電流注入をより増加させることができるため、発光部に対してさらに多くの電子を付与させることができる。
【００３９】
第１７の発明の発光素子は、前記第１５または１６の発明において、第２凹凸部は、針状構造を有していることを特徴とするものである。
【００４０】
本発明では、第２凹凸部は、針状構造を有している。これにより、第１電極とｐ層との接合面積、または／および、ｎ層と第２電極との接合面積を確実に大きくすることができる。これにより、電流注入を増加させることができるため、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る発光素子の長手方向から見た断面図である。
【図２】本実施形態に係る発光素子の長手方向から見た断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係る発光素子の長手方向から見た断面図である。
【図４】本実施形態に係る発光素子の長手方向から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４３】
本実施形態は、半導体レーザやＬＥＤ光源として利用され、ｎ層側が正電圧、ｐ層側が負電圧となるように順方向にバイアス電圧を印加することにより発光する発光素子に、本発明を適用した一例である。なお、発光素子は、所定厚みを有し、厚み方向に直交する方向から見て矩形状をなす直方体形状であるが、図面上では全形の図示を省略し、長手方向から見た断面図によって、その構成を説明する。また、以下では、図１〜４に示す上下、左右の各方向を、上下方向および左右方向と定義し、これらの方向語を適宜使用して説明する。
【００４４】
[１]新たな層を形成する構成
（ａ）図１の（ａ）に示すように、発光素子１００は、シリコン等の間接半導体にｐ型不純物が添加された第１，第２ｐ層１，２と、不純物が添加されていない間接半導体からなる第１〜第３ｉ層３，４，５と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第１，第２ｎ層６，７と、第１，第２ｐ層１，２と第１，第２ｎ層６，７との接合部に形成された第１，第２ｐｎ接合層４２，４３とを備えている。また、第１，第２ｐ層１，２、第１〜第３ｉ層３，４，５、第１，第２ｎ層６，７、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３は、上側から順に、第１ｐ層１、第１ｉ層３、第２ｐ層２、第１ｐｎ接合層４２、第２ｉ層４、第２ｐｎ接合層４３、第１ｎ層６、第３ｉ層５、第２ｎ層７となるように積層されている。
【００４５】
本実施形態では、不純物が添加されていない第１〜第３ｉ層３，４，５が、第１，第２ｐ層１，２、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３、第１，第２ｎ層６，７の間にそれぞれ形成されている。これにより、第１，第２ｐ層１，２、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３および第１，第２ｎ層６，７内におけるキャリアの移動度を高くすることができる。これにより、第１，第２ｐ層１，２、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３および第１，第２ｎ層６，７内の発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。これにより、発光部を多く発光させることができるため、強い発光強度を有する光を得ることができる。
【００４６】
（ｂ）図１の（ｂ）に示すように、発光素子２００は、間接半導体にｐ型不純物が添加された第３〜第５ｐ層８，９，１０と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第３〜第５ｎ層１１，１２，１３と、第３〜第５ｐ層８，９，１０と第３〜第５ｎ層１１，１２，１３との接合部に形成された第３〜第７ｐｎ接合層１４〜１８とを備えている。また、第３〜第５ｐ層８，９，１０、第３〜第５ｎ層１１，１２，１３、第３〜第７ｐｎ接合層１４〜１８は、上側から順に、第３ｐ層８、第３ｐｎ接合層１４、第３ｎ層１３、第４ｐｎ接合層１５、第４ｐ層９、第５ｐｎ接合層１６、第４ｎ層１１、第６ｐｎ接合層１７、第５ｐ層１０、第７ｐｎ接合層１８、第５ｎ層１２となるように積層されている。
【００４７】
本実施形態では、第３〜第５ｐ層８，９，１０、第３〜第５ｎ層１１，１２，１３、第３〜第７ｐｎ接合層１４〜１８は、上側から順に、第３ｐ層８、第３ｐｎ接合層１４、第３ｎ層１３、第４ｐｎ接合層１５、第４ｐ層９、第５ｐｎ接合層１６、第４ｎ層１１、第６ｐｎ接合層１７、第５ｐ層１０、第７ｐｎ接合層１８、第５ｎ層１２となるように積層されている。これにより、ｐｎ接合層を５層形成することができる。ここで、上述したように、ｐｎ接合の層には、そのすべての領域に発光部が形成されている。従って、ｐｎ接合層が１層のみ形成されている場合と比較して、発光部が存在する領域を大きくすることができるため、発光素子２００全体として発光部により多く電子を付与させることができる。
【００４８】
（ｃ）図１の（ｃ）に示すように、発光素子３００は、高濃度のｐ型不純物が添加された高濃度ｐ層１９と、高濃度ｐ層１９よりもｐ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｐ層２０と、第８ｐｎ接合層２１と、高濃度のｎ型不純物が添加された高濃度ｎ層２２と、高濃度ｎ層よりもｎ型不純物の添加濃度の低い低濃度ｎ層２３とを備えている。また、高濃度ｐ層１９、低濃度ｐ層２０、第８ｐｎ接合層２１、低濃度ｎ層２３および高濃度ｎ層２２は、上から順に、高濃度ｐ層１９、低濃度ｐ層２０、第８ｐｎ接合層２１、低濃度ｎ層２３、高濃度ｎ層２２となるように積層されている。
【００４９】
本実施形態では、発光素子３００の上下方向両端部に、高濃度ｐ層１９と高濃度ｎ層２２とが配置されている。これにより、発光素子３００の上下方向両端部の電気伝導度を高くすることができる。従って、上下方向に対して、より大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。これにより、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。
【００５０】
（ｄ）図１の（ｄ）に示すように、発光素子４００は、ダイヤモンドにｐ型不純物が添加されたダイヤモンドｐ層２４と、間接半導体にｐ型不純物が添加された第６ｐ層２５と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第６ｎ層２６と、第６ｐ層２５と第６ｎ層２６との接合部に形成された第９ｐｎ接合層２７と、ダイヤモンドにｎ型不純物が添加されたダイヤモンドｎ層２８とを備えている。また、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６およびダイヤモンドｎ層２８は、上から順に、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６、ダイヤモンドｎ層２８となるように積層されている。
【００５１】
本実施形態では、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６およびダイヤモンドｎ層２８は、上から順に、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６、ダイヤモンドｎ層２８となるように積層されている。ここで、ダイヤモンドは、高い絶縁破壊強度と大きなキャリア移動度を有している。これにより、従って、上下方向両端部にダイヤモンドの層を形成することによって、発光素子４００に対してより大きな電圧を印加させることができるため、電流注入を増加させることができる。従って、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。
【００５２】
[２]ｐ層、ｎ層およびｐｎ接合層内に新たなものを添加する構成
図２に示すように、発光素子５００は、間接半導体にｐ型不純物が添加された第７ｐ層２９と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第７ｎ層３０と、第７ｐ層２９と第７ｎ層３０との接合部に形成された第１０ｐｎ接合層４１とを有している。また、第１０ｐｎ接合部４１内には、すべての領域に量子ドット３１が添加され、第７ｐ層２９および第７ｎ層３０内には、発光部が形成されている確率の高い第１０ｐｎ層４１に近い領域に、量子ドット３１が添加されている。
【００５３】
本実施形態では、第１０ｐｎ接合部４１内には、すべての領域に量子ドット３１が添加され、第７ｐ層２９および第７ｎ層３０内には、発光部が形成されている確率の高い第１０ｐｎ層４１に近い領域に、量子ドット３１が添加されている。従って、量子ドット効果により電子の拡散を抑え、熱の影響による発光部への電子付与の低下を防止することができる。
【００５４】
[３]電流の流れる面積を大きくする構成
（ａ）図３の（ａ）に示すように、発光素子６００は、間接半導体にｐ型不純物が添加された第８ｐ層３２と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第８ｎ層３３と、第８ｐ層３２と第８ｎ層３３との接合部に形成された第１１ｐｎ接合層３４とを有している。また、第１１ｐｎ接合層３４の上下方向両端部は、発光素子６００の長手方向から見て、その断面３５が波型形状となっている。
【００５５】
本実施形態では、第１１ｐｎ接合層３４の上下方向両端部は、発光素子６００の長手方向から見て、その断面３５が波型形状となっている。これにより、第８ｐ層３２と第１１ｐｎ接合層３４との間の接合部の表面積と、第１１ｐｎ接合層３４と第８ｎ層３３との間の接合部の表面積とを大きくすることができる。従って、第８ｐ層３２と第１１ｐｎ接合層３４との間の接合部、および、第１１ｐｎ接合層３４と第８ｎ層３３との間の接合部に形成された発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。
【００５６】
また、図３の（ｂ）に示すように、第１１ｐｎ接合層３４の上下方向両端部には、発光素子７００の長手方向から見て、その断面３６が細かい三角波形状となるように、例えば、針状シリコンが形成されていても構わない。この場合であっても、第１１ｐｎ接合層３４と第８ｎ層３３との間の接合部の表面積とをより大きくすることができる。従って、第８ｐ層３２と第１１ｐｎ接合層３４との間の接合部、および、第１１ｐｎ接合層３４と第８ｎ層３３との間の接合部に形成された発光部に対して、より多くの電子を付与させることができる。
【００５７】
（ｂ）図４に示すように、発光素子８００は、間接半導体にｐ型不純物が添加された第９ｐ層３７と、間接半導体にｎ型不純物が添加された第９ｎ層３８と、第９ｐ層３７と第９ｎ層３８との接合部に形成された第１２ｐｎ接合層３９とを有している。また、第９ｐ層３７および第９ｎ層３８の上下方向端部は、発光素子８００の長手方向から見て、その断面４０が例えば、モスアイ構造等、細かい針状となっている。
【００５８】
本実施形態では、第９ｐ層３７および第９ｎ層３８の上下方向端部は、発光素子８００の長手方向から見て、その断面４０が例えば、モスアイ構造等、細かい針状となっている。従って、例えば、発光素子８００を半導体レーザの光源として適用するときに、第９ｐ層３７にｐ型電極（不図示）、第９ｎ層３８にｎ型電極（不図示）を取り付けた際、各電極（不図示）との接合面積を大きくすることができる。これにより、電流注入を増加させることができるため、発光部に対してより多くの電子を付与させることができる。
【００５９】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００６０】
本実施形態では、本実施形態では、不純物が添加されていない第１〜第３ｉ層３，４，５が、第１，第２ｐ層１，２、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３、第１，第２ｎ層６，７の間にそれぞれ形成されていると記載したが、不純物の含まれていないｉ層は、第１，第２ｐ層１，２、第１，第２ｐｎ接合層４２，４３、第１，第２ｎ層の６，７間の少なくともひとつに形成されていれば構わない。
【００６１】
また、本実施形態では、第３〜第５ｐ層８，９，１０、第３〜第５ｎ層１１，１２，１３、第３〜第７ｐｎ接合層１４〜１８は、上側から順に、第３ｐ層８、第３ｐｎ接合層１４、第３ｎ層１３、第４ｐｎ接合層１５、第４ｐ層９、第５ｐｎ接合層１６、第４ｎ層１１、第６ｐｎ接合層１７、第５ｐ層１０、第７ｐｎ接合層１８、第５ｎ層１２となるように積層されていると記載したが、ｐｎ接合層が２以上形成されるように、ｐ層とｎ層とを３以上上下方向に交互に積層されていれば構わない。
【００６２】
また、本実施形態では、発光素子３００の上下方向両端部に、高濃度ｐ層１９と高濃度ｎ層２２とが配置されていると記載したが、高濃度ｎ層２２が形成されていなくても構わない。
【００６３】
また、本実施形態では、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６およびダイヤモンドｎ層２８は、上から順に、ダイヤモンドｐ層２４、第６ｐ層２５、第９ｐｎ接合層２７、第６ｎ層２６、ダイヤモンドｎ層２８となるように積層されていると記載したが、ダイヤモンドｎ層２８が形成されていなくても構わない。また、ダイヤモンドの代わりにシリサイドであっても構わない。
【００６４】
また、本実施形態では、第１０ｐｎ接合部４１内には、すべての領域に量子ドット３１が添加され、第７ｐ層２９および第７ｎ層３０内には、発光部が形成されている確率の高い第１０ｐｎ層４１に近い領域に、量子ドット３１が添加されていると記載したが、量子ドットは、第７ｐ層２９、第７ｎ層および第１０ｐｎ接合層のうち、少なくともひとつの層に形成されていれば構わない。
【００６５】
また、本実施形態では、第１１ｐｎ接合層３４の上下方向両端部は、発光素子６００，７００の長手方向から見て、その断面３５，３６が波型形状、もしくは、細かい針状であると記載したが、節度号部の接合面積が大きくなれば、その他の形状であっても構わない。
【００６６】
また、本実施形態では、第９ｐ層３７および第９ｎ層３８の上下方向端部は、発光素子８００の長手方向から見て、その断面４０が例えば、モスアイ構造等、細かい針状となっていると記載したが、第１０ｐ層のみ針状であれば構わない。さらに、ｐ電極（不図示）または／およびｎ電極（不図示）との接合面積が大きくなれば、その他の形状であっても構わない。
【００６７】
また、本実施形態では、上から順に、ｐ層、ｐｎ接合層およびｎ層が積層されていると記載したが、上下方向においてｐ層とｎ層とが逆となるように積層されていても構わない。
【００６８】
また、本実施形態に係る発光素子は、半導体レーザのみならず、ＬＥＤ光源等に適用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
３  第１ｉ層
４  第２ｉ層
５  第３ｉ層
１９  高濃度ｐ層
２２  高濃度ｎ層
２４  ダイヤモンドｐ層
２８  ダイヤモンドｎ層
３１  量子ドット
【図１】
2017092075.tif 000003
【図２】
2017092075.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017092075.tif 000006