JP2023025741A - Light-emitting device, projector, and display - Google Patents
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Abstract
【課題】柱状部の中央に選択的に電流を注入することができる発光装置を提供する。【解決手段】基板と、前記基板に設けられ、柱状部を有する積層体と、前記柱状部に電流を注入する第1電極および第2電極と、を有し、前記柱状部は、第1導電型の第1半導体層と、前記第1導電型と異なる第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半導体層との間に設けられた発光層と、を有し、前記柱状部の前記第1半導体層の側壁には、第1絶縁層が設けられ、前記第1絶縁層の前記第1半導体層と反対側には、第3電極が設けられ、前記第3電極と前記第1半導体層との電位差により、前記第1半導体層に空乏層が形成される、発光装置。【選択図】図1[Problem] To provide a light emitting device capable of selectively injecting a current into the center of a columnar portion. [Solution] A light emitting device comprising a substrate, a stacked body provided on the substrate and having a columnar portion, and a first electrode and a second electrode for injecting a current into the columnar portion, the columnar portion comprising a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type, and a light emitting layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, a first insulating layer is provided on the sidewall of the first semiconductor layer of the columnar portion, a third electrode is provided on the side of the first insulating layer opposite to the first semiconductor layer, and a depletion layer is formed in the first semiconductor layer due to a potential difference between the third electrode and the first semiconductor layer. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、発光装置、プロジェクター、およびディスプレイに関する。 The present invention relates to light emitting devices, projectors, and displays.
半導体レーザーは、高輝度の次世代光源として期待されている。特に、ナノコラムを適用した半導体レーザーは、ナノコラムによるフォトニック結晶の効果によって、狭放射角で高出力の発光が実現できると期待されている。 Semiconductor lasers are expected to be high-intensity next-generation light sources. In particular, semiconductor lasers to which nanocolumns are applied are expected to realize high-power light emission with a narrow emission angle due to the photonic crystal effect of the nanocolumns.
例えば特許文献1には、支持体の電気的絶縁面上に第1電極を形成する段階と、第1電極上に発光半導体ナノワイヤーを成長させる段階と、ナノワイヤーの自由端上に第2電極を形成する段階と、を含む発光デイバスの製造方法が記載されている。 For example, in US Pat. No. 5,400,004, a first electrode is formed on an electrically insulating surface of a support, a light-emitting semiconductor nanowire is grown on the first electrode, and a second electrode is provided on the free end of the nanowire. A method of manufacturing a light emitting device is described, comprising: forming a .
上記のような発光デイバスにおいて、例えば、ナノワイヤーの発光層としてInGaN層を成長させる場合、InGaN層は、ナノワイヤーの中央に選択的に成長される傾向にある。そのため、ナノワイヤーの中央に選択的に電流を注入することが望まれている。 In such light-emitting devices, for example, when growing an InGaN layer as the light-emitting layer of a nanowire, the InGaN layer tends to be preferentially grown in the center of the nanowire. Therefore, it is desirable to selectively inject current into the center of the nanowire.
本発明に係る発光装置の一態様は、
基板と、
前記基板に設けられ、柱状部を有する積層体と、
前記柱状部に電流を注入する第1電極および第2電極と、
を有し、
前記柱状部は、
第1導電型の第1半導体層と、
前記第1導電型と異なる第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半導体層との間に設けられた発光層と、
を有し、
前記柱状部の前記第1半導体層の側壁には、第1絶縁層が設けられ、
前記第1絶縁層の前記第1半導体層と反対側には、第3電極が設けられ、
前記第3電極と前記第1半導体層との電位差により、前記第1半導体層に空乏層が形成される。
One aspect of the light-emitting device according to the present invention is
a substrate;
a laminate provided on the substrate and having a columnar portion;
a first electrode and a second electrode for injecting current into the columnar portion;
has
The columnar portion is
a first semiconductor layer of a first conductivity type;
a second semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type;
a light-emitting layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
has
A first insulating layer is provided on a side wall of the first semiconductor layer of the columnar portion,
A third electrode is provided on the side of the first insulating layer opposite to the first semiconductor layer,
A depletion layer is formed in the first semiconductor layer due to the potential difference between the third electrode and the first semiconductor layer.
本発明に係るプロジェクターの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。
One aspect of the projector according to the present invention is
It has one mode of the light-emitting device.
本発明に係るディスプレイの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。
One aspect of the display according to the present invention is
It has one mode of the light-emitting device.
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。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described below do not unduly limit the scope of the invention described in the claims. Moreover, not all the configurations described below are essential constituent elements of the present invention.
1. 発光装置
まず、本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、本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。
1. Light-Emitting Device First, a light-emitting device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a
発光装置100は、図1に示すように、例えば、基板10と、積層体20と、絶縁層40と、第1電極50と、第2電極52と、第3電極54と、第4電極56と、SOG(Spin-on-Glass)層60と、を有している。発光装置100は、例えば、半導体レーザーである。
The
基板10は、例えば、Si基板、GaN基板、サファイア基板、SiC基板などである。
The
積層体20は、基板10に設けられている。図示の例では、積層体20は、基板10上に設けられている。積層体20は、例えば、バッファー層22と、複数の柱状部30と、を有している。柱状部30は、第1半導体層32と、発光層34と、第2半導体層36と、を有している。
The
本明細書では、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、発光層34を基準とした場合、発光層34から第2半導体層36に向かう方向を「上」とし、発光層34から第1半導体層32に向かう方向を「下」として説明する。また、積層方向と直交する方向を「面内方向」ともいう。また、「積層体20の積層方向」とは、第1半導体層32と発光層34との積層方向のことである。
In this specification, in the stacking direction of the stack 20 (hereinafter also simply referred to as “stacking direction”), when the
バッファー層22は、基板10上に設けられている。バッファー層22は、例えば、Siがドープされたn型のGaN層である。図示はしないが、バッファー層22上には、柱状部30を成長させるためのマスク層が設けられている。マスク層は、例えば、酸化シリコン層、チタン層、酸化チタン層、酸化アルミニウム層などである。
A
柱状部30は、バッファー層22上に設けられている。柱状部30は、バッファー層22から上方に突出した柱状の形状を有している。言い換えれば、柱状部30は、バッファー層22を介して基板10から上方に突出している。柱状部30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の平面形状は、例えば、六角形などの多角形、円である。
The
柱状部30の径は、例えば、50nm以上500nm以下である。柱状部30の径を500nm以下とすることによって、高品質な結晶の発光層34を得ることができ、かつ、発光層34に内在する歪を低減することができる。これにより、発光層34で発生する光を高い効率で増幅することができる。
The diameter of the
なお、「柱状部の径」とは、柱状部30の平面形状が円の場合は、直径であり、柱状部30の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の直径である。例えば、柱状部30の径は、柱状部30の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の直径であり、柱状部30の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の直径である。
The “diameter of the columnar portion” is the diameter when the planar shape of the
柱状部30は、複数設けられている。隣り合う柱状部30の間隔は、例えば、1nm以上500nm以下である。複数の柱状部30は、積層方向からみて、所定の方向に所定のピッチで配列されている。複数の柱状部30は、例えば、三角格子状、正方格子状に配置されている。複数の柱状部30は、フォトニック結晶の効果を発現することができる。
A plurality of
なお、「柱状部のピッチ」とは、所定の方向に沿って隣り合う柱状部30の中心間の距離である。「柱状部の中心」とは、柱状部30の平面形状が円の場合は、該円の中心であり、柱状部30の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の中心である。例えば、柱状部30の中心は、柱状部30の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の中心であり、柱状部30の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の中心である。
The “pitch of the columnar portions” is the distance between the centers of the
柱状部30の第1半導体層32は、バッファー層22上に設けられている。第1半導体層32は、基板10と発光層34との間に設けられている。第1半導体層32は、第1導電型の半導体層である。第1半導体層32は、例えば、Siがドープされたn型のGaN層である。
The
柱状部30の発光層34は、第1半導体層32上に設けられている。発光層34は、第1半導体層32と第2半導体層36との間に設けられている。発光層34は、電流が注入されることで光を発生させる。発光層34は、例えば、ウェル層34aと、バリア層34bと、を有している。ウェル層34aおよびバリア層34bは、不純物が意図的にドープされていないi型の半導体層である。ウェル層34aは、例えば、InGaN層である。バリア層34bは、例えば、GaN層である。発光層34は、ウェル層34aとバリア層34bとから構成されたMQW(Multiple Quantum Well)構造を有している。図示の例では、ウェル層34aは、柱状部30の側壁31と離間している。ウェル層34aは、柱状部30の中央に設けられている。
The
なお、発光層34を構成するウェル層34aおよびバリア層34bの数は、特に限定されない。例えば、ウェル層34aは、1層だけ設けられていてもよく、この場合、発光層34は、SQW(Single Quantum Well)構造を有している。
The number of
柱状部30の第2半導体層36は、発光層34上に設けられている。第2半導体層36は、発光層34と第2電極52との間に設けられている。第2半導体層36は、第1導電型と異なる第2導電型の半導体層である。第2半導体層36は、例えば、Mgがドープされたp型のGaN層である。第1半導体層32および第2半導体層36は、発光層34に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。
The
なお、図示はしないが、第1半導体層32と発光層34との間、および発光層34と第2半導体層36との間の少なくとも一方に、i型のInGaN層およびGaN層からなるOCL(Optical Confinement Layer)が設けられていてもよい。また、第2半導体層36は、p型のAlGaN層からなるEBL(Electron Blocking Layer)を有してもよい。
Although not shown, an OCL (OCL) consisting of an i-type InGaN layer and a GaN layer is provided between the
発光装置100では、p型の第2半導体層36、不純物が意図的にドープされていないi型の発光層34、およびn型の第1半導体層32により、pinダイオードが構成される。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、発光層34に電流が注入されて発光層34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。発光層34で発生した光は、絶縁層40およびSOG層60を面内方向に伝搬し、複数の柱状部30によるフォトニック結晶の効果により定在波を形成して、発光層34で利得を受けてレーザー発振する。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、積層方向に出射する。
In the light-emitting
なお、図示はしないが、基板10とバッファー層22との間、または基板10の下に反射層が設けられていてもよい。該反射層は、例えば、DBR(Distributed Bragg Reflector)層である。該反射層によって、発光層34において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。
Although not shown, a reflective layer may be provided between the
絶縁層40は、柱状部30の側壁31に設けられている。絶縁層40は、積層方向からみて、柱状部30を囲んでいる。絶縁層40は、例えば、酸化シリコン層である。絶縁層40は、例えば、第1絶縁層42と、第2絶縁層44と、第3絶縁層46と、を有している。
The insulating
第1絶縁層42は、柱状部30の第1半導体層32の側壁31に設けられている。第1絶縁層42は、積層方向からみて、柱状部30を囲んでいる。第1絶縁層42の厚さは、例えば、5nm以上100nm以下である。第1絶縁層42の厚さが5nm以上であれば、第3電極54から第1絶縁層42を通って第1半導体層32に流れるリーク電流を抑制することができる。第1絶縁層42の厚さが100nm以下であれば、第1半導体層32に容易に空乏層2を形成することができる。
The first insulating
なお、「第1絶縁層42の厚さ」とは、第1絶縁層42の面内方向の大きさである。このことは、後述する第2絶縁層44の厚さおよび第3絶縁層46の厚さにおいて同様である。
The “thickness of the first insulating
第2絶縁層44は、柱状部30の第2半導体層36の側壁31に設けられている。第2絶縁層44は、積層方向からみて、柱状部30を囲んでいる。第2絶縁層44の厚さは、例えば、第1絶縁層42と同じである。
The second insulating
第3絶縁層46は、柱状部30の発光層34の側壁31に設けられている。第3絶縁層46は、積層方向からみて、柱状部30を囲んでいる。第3絶縁層46の厚さは、例えば、第1絶縁層42と同じである。第3絶縁層46は、第1絶縁層42と第2絶縁層44との間に設けられている。図示の例では、第3絶縁層46は、第1絶縁層42および第2絶縁層44と連続して設けられている。第1絶縁層42、第2絶縁層44、および第3絶縁層46は、一体的に設けられて絶縁層40を構成している。
The third insulating
第1電極50は、バッファー層22上に設けられている。バッファー層22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32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32と電気的に接続されている。第1電極50は、発光層34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、バッファー層22側から、Cr層、Ni層、Au層の順序で積層したものなどを用いる。
The
第2電極52は、第2半導体層36上に設けられている。図示の例では、第2電極52は、さらに、絶縁層40上および第4電極56上に設けられている。第2半導体層36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電極52は、発光層34に電流を注入するための他方の電極である。第2電極52としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、ZnOなどを用いる。
The
第3電極54は、第1絶縁層42の第1半導体層32とは反対側に設けられている。第1絶縁層42は、第3電極54と第1半導体層32とに挟まれている。第3電極54は、隣り合う柱状部30の第1半導体層32の間に設けられている。第3電極54は、第3絶縁層46に接していない。第3電極54は、積層方向からみて、柱状部30を囲んでいる。第3電極54は、第1電極50と電気的に接続されている。図示の例では、第3電極54は、バッファー層22を介して、第1電極50と電気的に接続されている。第3電極54の材質は、リン(P)やボロン(B)などの不純物がドープされたポリシリコンである。不純物がドープされたポリシリコンは、n型であってもよいし、p型であってもよい。
The
第3電極54と第1半導体層32との電位差により、第1半導体層32に空乏層2が形成される。第1半導体層32がn型の半導体層である場合、第3電極54には、負の電圧が印加される。第1半導体層32の抵抗率は、第3電極54の抵抗率よりも高い。そのため、バッファー層22から発光層34に向かうにつれて、電圧降下により第3電極54と第1半導体層32との電位差が大きくなる。これにより、空乏層2の幅は、バッファー層22から発光層34に向かうにつれて大きくなる。積層方向からみて、空乏層2は、柱状部30の中心には設けられていない。なお、「空乏層2の幅」とは、空乏層2の面内方向の大きさである。このことは、後述する空乏層4において同様である。
A
第4電極56は、第2絶縁層44の第2半導体層36とは反対側に設けられている。第2絶縁層44は、第4電極56と第2半導体層36とに挟まれている。第4電極56は、隣り合う柱状部30の第2半導体層36の間に設けられている。第4電極56は、積層方向からみて、柱状部30を囲んでいる。図示の例では、第4電極56は、SOG層60上に設けられている。第4電極56は、第3絶縁層46に接していない。第4電極56は、第2電極52と電気的に接続されている。第4電極56の材質は、例えば、リンやボロンなどの不純物がドープされたポリシリコンである。不純物がドープされたポリシリコンは、n型であってもよいし、p型であってもよい。
The
なお、第3電極54および第4電極56を構成する材料は、導電性であれば特に限定されず、アルミニウムなどの金属材料であってもよいし、不純物をドープしたGaNなどの半導体材料であってもよい。
The material forming the
第4電極56と第2半導体層36との電位差により、第2半導体層36に空乏層4が形成される。第2半導体層36がp型の半導体層である場合、第4電極56には、正の電圧が印加される。第2半導体層36の抵抗率は、第4電極56の抵抗率よりも高い。そのため、第2電極52から発光層34に向かうにつれて、電圧降下により第4電極56と第2半導体層36との電位差が大きくなる。これにより、空乏層4の幅は、第2電極52から発光層34に向かうにつれて大きくなる。積層方向からみて、空乏層4は、柱状部30の中心には設けられていない。
A
SOG層60は、第3電極54と第4電極56との間に設けられている。SOG層60は、第3絶縁層46の発光層34とは反対側に設けられている。第3絶縁層46は、SOG層60と発光層34とに挟まれている。SOG層60は、隣り合う柱状部30の発光層34の間に設けられている。図示の例では、SOG層60は、第3電極54上に設けられている。SOG層60は、積層方向からみて、柱状部30を囲んでいる。図示の例では、積層方向において、第3電極54とSOG層60との境界線の位置と、第1半導体層32と発光層34との境界線との位置とは、同じである。積層方向において、第4電極56とSOG層60との境界線の位置と、第2半導体層36と発光層34との境界線との位置とは、同じである。
The
なお、上記では、InGaN系の発光層34について説明したが、発光層34としては、出射される光の波長に応じて、電流が注入されることで発光可能な様々な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。
Although the InGaN-based light-emitting
また、発光装置100は、レーザーに限らず、LED(Light Emitting Diode)であってもよい。
Moreover, the
発光装置100は、例えば、以下の特徴を有する。
The
発光装置100では、柱状部30の第1半導体層32の側壁31には、第1絶縁層42が設けられ、第1絶縁層42の第1半導体層32と反対側には、第3電極54が設けられ、第3電極54と第1半導体層32との電位差により、第1半導体層32に空乏層2が形成される。そのため、発光装置100では、第1半導体層に空乏層が形成されていない場合に比べて、柱状部30の中央に選択的に電流を注入することができる。これにより、例えばウェル層34aが柱状部30の側壁31と離間している場合に、発光効率を上げることができる。さらに、柱状部30の側壁31のダングリングボンドに起因する非発光再結合を低減することができる。
In the
さらに、発光装置100では、基板10から発光層34に向かうにつれて、電圧降下により第3電極54と第1半導体層32との電位差は、大きくなる。そのため、空乏層2の幅は、バッファー層22から発光層34に向かうにつれて大きくなる。これにより、例えば空乏層の幅が発光層から基板に向かうにつれて大きくなる場合に比べて、柱状部30の中央により選択的に電流を注入することができる。
Furthermore, in the light-emitting
発光装置100では、第3電極54は、第1電極50と電気的に接続されている。そのため、発光装置100では、第3電極54に電圧を印加するための電源を別途用意する必要がないので、小型化を図ることができる。
In the
なお、図示はしないが、第3電極54は、第1電極50と電気的に接続されていなくてもよい。例えば、第3電極54に電圧を印加するための電源を別途用意し、第3電極54に第1電極50よりも高い電圧を印加してもよい。これにより、第3電極54が第1電極50と電気的に接続されている場合に比べて、空乏層2の幅を大きくすることができる。
Although not shown, the
発光装置100では、積層方向からみて、第3電極54は、柱状部30を囲んでいる。そのため、発光装置100では、積層方向からみて第3電極が柱状部を囲んでいない場合に比べて、柱状部30の中央により選択的に電流を注入することができる。
In the
発光装置100では、第3電極54の材質は、不純物がドープされたポリシリコンである。そのため、発光装置100では、例えば第3電極を金属材料で形成する場合に比べて、第3電極54を容易に形成することができる。
In the
発光装置100では、柱状部30の第2半導体層36の側壁31には、第2絶縁層44が設けられ、第2絶縁層44の第2半導体層36と反対側には、第4電極56が設けられ、第4電極56と第2半導体層36との電位差により、第2半導体層36に空乏層4が形成される。そのため、発光装置100では、第2半導体層に空乏層が形成されていない場合に比べて、柱状部30の中央に選択的に電流を注入することができる。さらに、第1半導体層および第2半導体層の一方のみに空乏層が形成されている場合に比べて、柱状部30の中央により選択的に電流を注入することができる。
In the
発光装置100では、第4電極56は、第2電極52と電気的に接続されている。そのため、発光装置100では、第4電極56に電圧を印加するための電源を別途用意する必要がないので、小型化を図ることができる。
In the
発光装置100では、積層方向からみて、第4電極56は、柱状部30を囲んでいる。そのため、発光装置100では、積層方向からみて第4電極が柱状部を囲んでいない場合に比べて、柱状部30の中央により選択的に電流を注入することができる。
In the
発光装置100では、第4電極56の材質は、不純物がドープされたポリシリコンである。そのため、発光装置100では、例えば第4電極を金属材料で形成する場合に比べて、第4電極56を容易に形成することができる。
In the
2. 発光装置の製造方法
次に、本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2~図8は、本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。
2. Method for Manufacturing Light Emitting Device Next, a method for manufacturing the
図2に示すように、基板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。
As shown in FIG. 2, a
次に、バッファー層22上に、図示せぬマスク層を形成する。マスク層は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などによる成膜、およびパターニングによって形成される。パターニングは、例えば、電子線リソグラフィーおよびドライエッチングによって行われる。
Next, a mask layer (not shown) is formed on the
次に、マスク層をマスクとしてバッファー層22上に、第1半導体層32、発光層34、および第2半導体層36を、この順で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法、MBE法などが挙げられる。本工程により、複数の柱状部30を有する積層体20を形成することができる。ウェル層34aとしてInGaN層を用いる場合、ウェル層34aは、柱状部30の中央に選択的に成長される。
Next, using the mask layer as a mask, the
図3に示すように、柱状部30の側壁31に絶縁層40を形成する。絶縁層40は、例えば、ALD(Atomic Layer Deposition)法によって形成される。
As shown in FIG. 3, the insulating
図4に示すように、側壁31に絶縁層40が形成された柱状部30、およびバッファー層22を覆う第1導電層54aを形成する。第1導電層54aは、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法によってポリシリコン層を形成し、該ポリシリコン層に不純物をドープすることによって形成される。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、第1導電層54aをエッチバックして、第3電極54を形成する。第1導電層54aのエッチバックは、例えば、ドライエッチングによって行われる。図示の例では、積層方向において、第3電極54の上面の位置が、第1半導体層32の上面の位置と同じになるように、第1導電層54aをエッチバックしている。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、側壁31に絶縁層40が形成された柱状部30、および第3電極54を覆うSOG層60aを形成する。SOG層60aは、例えば、スピンコート法によって形成される。
As shown in FIG. 6, the
図7に示すように、SOG層60aをエッチバックして、SOG層60を形成する。SOG層60aのエッチバックは、例えば、ドライエッチングによって行われる。図示の例では、積層方向において、SOG層60の上面の位置が、発光層34の上面の位置と同じになるように、SOG層60aをエッチバックしている。
As shown in FIG. 7, the
図8に示すように、側壁31に絶縁層40が形成された柱状部30、およびSOG層60を覆う第2導電層56aを形成する。第2導電層56aは、例えば、CVD法によってポリシリコン層を形成し、該ポリシリコン層に不純物をドープすることによって形成される。
As shown in FIG. 8, the
図1に示すように、第2導電層56aをエッチバックして、第4電極56を形成する。第2導電層56aのエッチバックは、例えば、ドライエッチングによって行われる。図示の例では、積層方向において、第4電極56の上面の位置が、第2半導体層36の上面の位置と同じになるように、第2導電層56aをエッチバックしている。
As shown in FIG. 1, the second
次に、第2半導体層36上および第4電極56上に、第2電極52を形成する。次に、バッファー層22上に第1電極50を形成する。第1電極50および第2電極52は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法によって形成される。なお、第1電極50を形成する工程と、第2電極52を形成する工程と、の順序は、特に限定されない。
Next, the
以上の工程により、発光装置100を製造することができる。
The
3. 発光装置の変形例
3.1. 第1変形例
次に、本実施形態の第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9は、本実施形態の第1変形例に係る発光装置200を模式的に示す断面図である。
3. Modification of Light Emitting Device 3.1. First Modification Next, a light emitting device according to a first modification of this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a
以下、本実施形態の第1変形例に係る発光装置200において、上述した本実施形態に係る発光装置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、以下に説明する本実施形態の第2変形例に係る発光装置について同様である。
Hereinafter, in the light-emitting
上述した発光装置100では、図1に示すように、第3電極54が設けられていた。これに対し、発光装置200では、図9に示すように、第3電極54は、設けられていない。
In the
発光装置200では、SOG層60は、隣り合う柱状部30の第1半導体層32の間、および隣り合う柱状部30の発光層34の間に設けられている。
In the
発光装置200では、第4電極56と第2半導体層36との電位差により第2半導体層36に形成される空乏層4によって、柱状部30の中央に選択的に電流を注入することができる。
In the
3.2. 第2変形例
次に、本実施形態の第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10は、本実施形態の第2変形例に係る発光装置300を模式的に示す断面図である。
3.2. Second Modification Next, a light emitting device according to a second modification of this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a
上述した発光装置100では、図1に示すように、第4電極56が設けられていた。これに対し、発光装置300では、図10に示すように、第4電極56は、設けられていない。
In the
図示の例では、発光装置300には、例えば、SOG層60は設けられていない。発光装置300には、SOG層60が設けられていないため、製造工程を短縮することができる。
In the illustrated example, the
発光装置300では、第3電極54と第1半導体層32との電位差により第1半導体層32に形成される空乏層2によって、柱状部30の中央に選択的に電流を注入することができる。
In the
なお、図示はしないが、隣り合う柱状部30の発光層34の間、および隣り合う柱状部30の第2半導体層36の間にSOG層60が設けられていてもよい。SOG層60を設けることにより、第2電極52の平坦性を高めることができる。
Although not shown, SOG layers 60 may be provided between the light emitting
また、図示はしないが、隣り合う柱状部30の発光層34の間にSOG層60が設けられ、隣り合う柱状部30の第2半導体層36の間には、SOG層60が設けられずに空隙が形成されていてもよい。これにより、発光層34が設けられた部分における面内方向の平均屈折率と、第2半導体層36が設けられた部分における面内方向の平均屈折率と、の差を大きくすることができる。
Although not shown, the
4. プロジェクター
次に、本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11は、本実施形態に係るプロジェクター800を模式的に示す図である。
4. Projector Next, a projector according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a diagram schematically showing a
プロジェクター800は、例えば、光源として、発光装置100を有している。
The
プロジェクター800は、図示しない筐体と、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、を有している。なお、便宜上、図11では、赤色光源100R、緑色光源100G、および青色光源100Bを簡略化している。
The
プロジェクター800は、さらに、筐体内に備えられている、第1光学素子802Rと、第2光学素子802Gと、第3光学素子802Bと、第1光変調装置804Rと、第2光変調装置804Gと、第3光変調装置804Bと、投射装置808と、を有している。第1光変調装置804R、第2光変調装置804G、および第3光変調装置804Bは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置808は、例えば、投射レンズである。
The
赤色光源100Rから出射された光は、第1光学素子802Rに入射する。赤色光源100Rから出射された光は、第1光学素子802Rによって集光される。なお、第1光学素子802Rは、集光以外の機能を有していてもよい。後述する第2光学素子802Gおよび第3光学素子802Bについても同様である。
Light emitted from the
第1光学素子802Rによって集光された光は、第1光変調装置804Rに入射する。第1光変調装置804Rは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置808は、第1光変調装置804Rによって形成された像を拡大してスクリーン810に投射する。
The light collected by the first
緑色光源100Gから出射された光は、第2光学素子802Gに入射する。緑色光源100Gから出射された光は、第2光学素子802Gによって集光される。
Light emitted from the
第2光学素子802Gによって集光された光は、第2光変調装置804Gに入射する。第2光変調装置804Gは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置808は、第2光変調装置804Gによって形成された像を拡大してスクリーン810に投射する。
The light collected by the second
青色光源100Bから出射された光は、第3光学素子802Bに入射する。青色光源100Bから出射された光は、第3光学素子802Bによって集光される。
Light emitted from the blue
第3光学素子802Bによって集光された光は、第3光変調装置804Bに入射する。第3光変調装置804Bは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置808は、第3光変調装置804Bによって形成された像を拡大してスクリーン810に投射する。
The light collected by the third
また、プロジェクター800は、第1光変調装置804R、第2光変調装置804G、および第3光変調装置804Bから出射された光を合成して投射装置808に導くクロスダイクロイックプリズム806を有することができる。
The
第1光変調装置804R、第2光変調装置804G、および第3光変調装置804B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806に入射する。クロスダイクロイックプリズム806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、投射装置808によりスクリーン810上に投射され、拡大された画像が表示される。
The three color lights modulated by the
なお、赤色光源100R、緑色光源100G、および青色光源100Bは、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ことで、第1光変調装置804R、第2光変調装置804G、および第3光変調装置804Bを用いずに、直接的に映像を形成してもよい。そして、投射装置808は、赤色光源100R、緑色光源100G、および青色光源100Bによって形成された映像を、拡大してスクリーン810に投射してもよい。
Note that the
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 Micro Mirror Device)が挙げられる。また、投射装置の構成は、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。 Also, in the above example, a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device, but a light valve other than liquid crystal may be used, or a reflective light valve may be used. Examples of such light valves include reflective liquid crystal light valves and digital micro mirror devices. Also, the configuration of the projection device is appropriately changed according to the type of light valve used.
また、光源を、光源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の光源装置にも適用することが可能である。 Also, the light source device of a scanning type image display device having scanning means which is an image forming device for displaying an image of a desired size on a display surface by scanning the light from the light source on a screen. It can also be applied to
5. ディスプレイ
次に、本実施形態に係るディスプレイについて、図面を参照しながら説明する。図12は、本実施形態に係るディスプレイ900を模式的に示す平面図である。図13は、本実施形態に係るディスプレイ900を模式的に示す断面図である。なお、図12には、便宜上、互いに直交する2つの軸として、X軸およびY軸を図示している。
5. Display Next, a display according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a plan view schematically showing the
ディスプレイ900は、例えば、光源として、発光装置100を有している。
The
ディスプレイ900は、画像を表示する表示装置である。画像には、文字情報のみを表示するものが含まれる。ディスプレイ900は、自発光型のディスプレイである。ディスプレイ900は、図12および図13に示すように、回路基板910と、レンズアレイ920と、ヒートシンク930と、を有している。
A
回路基板910には、発光装置100を駆動させるための駆動回路が搭載されている。駆動回路は、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などを含む回路である。駆動回路は、例えば、入力された画像情報に基づいて、発光装置100を駆動させる。図示はしないが、回路基板910上には、回路基板910を保護するための透光性の基板が配置されている。
A drive circuit for driving the
回路基板910は、表示領域912と、データ線駆動回路914と、走査線駆動回路916と、制御回路918と、を有している。
The
表示領域912は、複数の画素Pで構成されている。画素Pは、図示の例では、X軸およびY軸に沿って配列されている。
The
図示はしないが、回路基板910には、複数の走査線と複数のデータ線が設けられている。例えば、走査線はX軸に沿って延び、データ線はY軸に沿って延びている。走査線は、走査線駆動回路916に接続されている。データ線は、データ線駆動回路914に接続されている。走査線とデータ線の交点に対応して画素Pが設けられている。
Although not shown, the
1つの画素Pは、例えば、1つの発光装置100と、1つのレンズ922と、図示しない画素回路と、を有している。画素回路は、画素Pのスイッチとして機能するスイッチング用トランジスターを含み、スイッチング用トランジスターのゲートが走査線に接続され、ソースまたはドレインの一方がデータ線に接続されている。
One pixel P has, for example, one
データ線駆動回路914および走査線駆動回路916は、画素Pを構成する発光装置100の駆動を制御する回路である。制御回路918は、画像の表示を制御する。
The data line driving
制御回路918には、上位回路から画像データが供給される。制御回路918は、当該画像データに基づく各種信号をデータ線駆動回路914および走査線駆動回路916に供給する。
Image data is supplied to the
走査線駆動回路916が走査信号をアクティブにすることで走査線が選択されると、選択された画素Pのスイッチング用トランジスターがオンになる。このとき、データ線駆動回路914が、選択された画素Pにデータ線からデータ信号を供給することで、選択された画素Pの発光装置100がデータ信号に応じて発光する。
When a scanning line is selected by the scanning
レンズアレイ920は、複数のレンズ922を有している。レンズ922は、例えば、1つの発光装置100に対して、1つ設けられている。発光装置100から出射された光は、1つのレンズ922に入射する。
ヒートシンク930は、回路基板910に接触している。ヒートシンク930の材質は、例えば、銅、アルミニウムなどの金属である。ヒートシンク930は、発光装置100で発生した熱を、放熱する。
A
上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクターやディスプレイ以外にも用いることが可能である。プロジェクターやディスプレイ以外の用途には、例えば、屋内外の照明、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、通信機器等の光源がある。 The light-emitting device according to the above-described embodiments can be used for applications other than projectors and displays. Applications other than projectors and displays include, for example, indoor and outdoor lighting, laser printers, scanners, vehicle lights, sensing devices that use light, and light sources for communication devices.
上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクターやディスプレイ以外にも用いることが可能である。プロジェクターやディスプレイ以外の用途には、例えば、屋内外の照明、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、通信機器等の光源がある。また、上述した実施形態に係る発光装置は、ヘッドマウントディスプレイの表示装置として用いることができる。 The light-emitting device according to the above-described embodiments can be used for applications other than projectors and displays. Applications other than projectors and displays include, for example, indoor and outdoor lighting, laser printers, scanners, vehicle lights, sensing devices that use light, and light sources for communication devices. Moreover, the light emitting device according to the above-described embodiments can be used as a display device for a head mounted display.
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。 The above-described embodiments and modifications are examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is also possible to appropriately combine each embodiment and each modification.
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。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments, for example, configurations that have the same function, method and result, or configurations that have the same purpose and effect. Moreover, the present invention includes configurations obtained by replacing non-essential portions of the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effects or achieves the same purpose as the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes configurations obtained by adding known techniques to the configurations described in the embodiments.
上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。 The following content is derived from the embodiment and modifications described above.
発光装置の一態様は、
基板と、
前記基板に設けられ、柱状部を有する積層体と、
前記柱状部に電流を注入する第1電極および第2電極と、
を有し、
前記柱状部は、
第1導電型の第1半導体層と、
前記第1導電型と異なる第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半導体層との間に設けられた発光層と、
を有し、
前記柱状部の前記第1半導体層の側壁には、第1絶縁層が設けられ、
前記第1絶縁層の前記第1半導体層と反対側には、第3電極が設けられ、
前記第3電極と前記第1半導体層との電位差により、前記第1半導体層に空乏層が形成される。
One aspect of the light-emitting device is
a substrate;
a laminate provided on the substrate and having a columnar portion;
a first electrode and a second electrode for injecting current into the columnar portion;
has
The columnar portion is
a first semiconductor layer of a first conductivity type;
a second semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type;
a light-emitting layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
has
A first insulating layer is provided on a side wall of the first semiconductor layer of the columnar portion,
A third electrode is provided on the side of the first insulating layer opposite to the first semiconductor layer,
A depletion layer is formed in the first semiconductor layer due to the potential difference between the third electrode and the first semiconductor layer.
この発光装置によれば、柱状部の中央に選択的に電流を注入することができる。 According to this light emitting device, a current can be selectively injected into the center of the columnar portion.
発光装置の一態様において、
前記第3電極は、前記第1電極と電気的に接続されていてもよい。
In one aspect of the light-emitting device,
The third electrode may be electrically connected to the first electrode.
この発光装置によれば、第3電極に電圧を印加するための電源を別途用意する必要がないので、小型化を図ることができる。 According to this light emitting device, it is not necessary to separately prepare a power source for applying a voltage to the third electrode, so it is possible to reduce the size of the device.
発光装置の一態様において、
前記積層体の積層方向からみて、前記第3電極は、前記柱状部を囲んでいてもよい。
In one aspect of the light-emitting device,
The third electrode may surround the columnar portion when viewed from the stacking direction of the laminate.
この発光装置によれば、柱状部の中央により選択的に電流を注入することができる。 According to this light emitting device, current can be selectively injected into the center of the columnar portion.
発光装置の一態様において、
前記第3電極の材質は、不純物がドープされたポリシリコンであってもよい。
In one aspect of the light-emitting device,
A material of the third electrode may be polysilicon doped with impurities.
この発光装置によれば、第3電極を容易に形成することができる。 According to this light emitting device, the third electrode can be easily formed.
発光装置の一態様において、
前記柱状部の前記第2半導体層の側壁には、第2絶縁層が設けられ、
前記第2絶縁層の前記第2半導体層と反対側には、第4電極が設けられ、
前記第4電極と前記第2半導体層との電位差により、前記第2半導体層に空乏層が形成されてもよい。
In one aspect of the light-emitting device,
A second insulating layer is provided on a side wall of the second semiconductor layer of the columnar portion,
A fourth electrode is provided on the side of the second insulating layer opposite to the second semiconductor layer,
A depletion layer may be formed in the second semiconductor layer due to a potential difference between the fourth electrode and the second semiconductor layer.
この発光装置によれば、柱状部の中央に選択的に電流を注入することができる。 According to this light emitting device, a current can be selectively injected into the center of the columnar portion.
発光装置の一態様において、
前記第4電極は、前記第2電極と電気的に接続されていてもよい。
In one aspect of the light-emitting device,
The fourth electrode may be electrically connected to the second electrode.
この発光装置によれば、第4電極に電圧を印加するための電源を別途用意する必要がないので、小型化を図ることができる。 According to this light emitting device, it is not necessary to separately prepare a power source for applying a voltage to the fourth electrode, so that the size can be reduced.
発光装置の一態様において、
前記積層体の積層方向からみて、前記第4電極は、前記柱状部を囲んでいてもよい。
In one aspect of the light-emitting device,
The fourth electrode may surround the columnar portion when viewed from the stacking direction of the laminate.
この発光装置によれば、柱状部の中央により選択的に電流を注入することができる。 According to this light emitting device, current can be selectively injected into the center of the columnar portion.
発光装置の一態様において、
前記第4電極の材質は、不純物がドープされたポリシリコンであってもよい。
In one aspect of the light-emitting device,
A material of the fourth electrode may be polysilicon doped with impurities.
この発光装置によれば、第4電極を容易に形成することができる。 According to this light emitting device, the fourth electrode can be easily formed.
プロジェクターの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。
One aspect of the projector is
It has one mode of the light-emitting device.
ディスプレイの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。
One aspect of the display is
It has one mode of the light-emitting device.
2,4…空乏層、10…基板、20…積層体、22…バッファー層、30…柱状部、31…側壁、32…第1半導体層、34…発光層、36…第2半導体層、40…絶縁層、42…第1絶縁層、44…第2絶縁層、46…第3絶縁層、50…第1電極、52…第2電極、54…第3電極、54a…第1導電層、56…第4電極、56a…第2導電層、60,60a…SOG層、100,200,300…発光装置、800…プロジェクター、802R…第1光学素子、802G…第2光学素子、802B…第3光学素子、804R…第1光変調装置、804G…第2光変調装置、804B…第3光変調装置、806…クロスダイクロイックプリズム、808…投射装置、810…スクリーン、900…ディスプレイ、910…回路基板、912…表示領域、914…データ線駆動回路、916…走査線駆動回路、918…制御回路、920…レンズアレイ、922…レンズ、930…ヒートシンク
Claims (10)
前記基板に設けられ、柱状部を有する積層体と、
前記柱状部に電流を注入する第1電極および第2電極と、
を有し、
前記柱状部は、
第1導電型の第1半導体層と、
前記第1導電型と異なる第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半導体層との間に設けられた発光層と、
を有し、
前記柱状部の前記第1半導体層の側壁には、第1絶縁層が設けられ、
前記第1絶縁層の前記第1半導体層と反対側には、第3電極が設けられ、
前記第3電極と前記第1半導体層との電位差により、前記第1半導体層に空乏層が形成される、発光装置。 a substrate;
a laminate provided on the substrate and having a columnar portion;
a first electrode and a second electrode for injecting current into the columnar portion;
has
The columnar portion is
a first semiconductor layer of a first conductivity type;
a second semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type;
a light-emitting layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
has
A first insulating layer is provided on a side wall of the first semiconductor layer of the columnar portion,
A third electrode is provided on the side of the first insulating layer opposite to the first semiconductor layer,
A light-emitting device, wherein a depletion layer is formed in the first semiconductor layer due to a potential difference between the third electrode and the first semiconductor layer.
前記第3電極は、前記第1電極と電気的に接続されている、発光装置。 In claim 1,
The light-emitting device, wherein the third electrode is electrically connected to the first electrode.
前記積層体の積層方向からみて、前記第3電極は、前記柱状部を囲んでいる、発光装置。 In claim 1 or 2,
The light-emitting device, wherein the third electrode surrounds the columnar portion when viewed from the lamination direction of the laminate.
前記第3電極の材質は、不純物がドープされたポリシリコンである、発光装置。 In any one of claims 1 to 3,
The light-emitting device, wherein the material of the third electrode is polysilicon doped with an impurity.
前記柱状部の前記第2半導体層の側壁には、第2絶縁層が設けられ、
前記第2絶縁層の前記第2半導体層と反対側には、第4電極が設けられ、
前記第4電極と前記第2半導体層との電位差により、前記第2半導体層に空乏層が形成される、発光装置。 In any one of claims 1 to 4,
A second insulating layer is provided on a side wall of the second semiconductor layer of the columnar portion,
A fourth electrode is provided on the side of the second insulating layer opposite to the second semiconductor layer,
A light-emitting device, wherein a depletion layer is formed in the second semiconductor layer due to a potential difference between the fourth electrode and the second semiconductor layer.
前記第4電極は、前記第2電極と電気的に接続されている、発光装置。 In claim 5,
The light-emitting device, wherein the fourth electrode is electrically connected to the second electrode.
前記積層体の積層方向からみて、前記第4電極は、前記柱状部を囲んでいる、発光装置。 In claim 5 or 6,
The light-emitting device, wherein the fourth electrode surrounds the columnar portion when viewed from the lamination direction of the laminate.
前記第4電極の材質は、不純物がドープされたポリシリコンである、発光装置。 In any one of claims 5 to 7,
The light-emitting device, wherein the material of the fourth electrode is impurity-doped polysilicon.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021131047A JP2023025741A (en) | 2021-08-11 | 2021-08-11 | Light-emitting device, projector, and display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021131047A JP2023025741A (en) | 2021-08-11 | 2021-08-11 | Light-emitting device, projector, and display |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023025741A true JP2023025741A (en) | 2023-02-24 |
Family
ID=85252568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021131047A Pending JP2023025741A (en) | 2021-08-11 | 2021-08-11 | Light-emitting device, projector, and display |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023025741A (en) |
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2021
- 2021-08-11 JP JP2021131047A patent/JP2023025741A/en active Pending
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