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JP7616598B2 - METHOD FOR MANUFACTURING PHOTONIC CRYSTAL STRUCTURE, ... LIGHT EMITTING DEVICE, AND PROJECTOR - Google Patents
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METHOD FOR MANUFACTURING PHOTONIC CRYSTAL STRUCTURE, ... LIGHT EMITTING DEVICE, AND PROJECTOR Download PDF

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JP7616598B2 JP2020217411A JP2020217411A JP7616598B2 JP 7616598 B2 JP7616598 B2 JP 7616598B2 JP 2020217411 A JP2020217411 A JP 2020217411A JP 2020217411 A JP2020217411 A JP 2020217411A JP 7616598 B2 JP7616598 B2 JP 7616598B2
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Description

本発明は、フォトニック結晶構造体の製造方法、フォトニック結晶構造体、発光装置、およびプロジェクターに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a photonic crystal structure, a photonic crystal structure, a light emitting device, and a projector.

フォトニック結晶について世界的に精力的な研究が進められ、近年、フォトニック結晶レーザーが実用化されるに至っている。 Photonic crystals have been the subject of vigorous research worldwide, and in recent years photonic crystal lasers have come into practical use.

例えば特許文献1では、二次元周期穴構造をリソグラフィーおよびドライエッチング加工により形成し、この二次元周期構造の上にSi/SiOの交互積層構造を自己クローニングモードにより積層することにより三次元周期構造を作製することが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a method of forming a two-dimensional periodic hole structure by lithography and dry etching processing, and then laminating an alternating layer structure of Si/ SiO2 on this two-dimensional periodic structure by an autocloning mode to fabricate a three-dimensional periodic structure.

特開2001-249235号公報JP 2001-249235 A

上記のような三次元周期構造を有するフォトニック結晶構造体では、良好な周期性を有することが求められている。 Photonic crystal structures having three-dimensional periodic structures such as those described above are required to have good periodicity.

本発明に係るフォトニック結晶構造体の製造方法の一態様は、
複数の第1柱状部、および前記第1柱状部よりも高さが小さい複数の第2柱状部を形成する工程と、
複数の前記第1柱状部の各々に第1柱状結晶を結晶成長させ、複数の前記第2柱状部の各々に第2柱状結晶を結晶成長させる工程と、
を有し、
前記第1柱状結晶および前記第2柱状結晶を結晶成長させる工程では、
第1低屈折率層と、前記第1低屈折率層よりも屈折率が高い第1高屈折率層と、を交互に積層させて、前記第1柱状結晶を結晶成長させ、
第2低屈折率層と、前記第2低屈折率層よりも屈折率が高い第2高屈折率層と、を交互に積層させて、前記第2柱状結晶を結晶成長させ、
前記第1低屈折率層と前記第1高屈折率層との積層方向における第1位置に、前記第1低屈折率層および前記第2高屈折率層を配置させ、
前記積層方向における前記第1位置と異なる第2位置に、前記第2低屈折率層および前記第1高屈折率層を配置させる。
One aspect of the method for producing a photonic crystal structure according to the present invention comprises the steps of:
forming a plurality of first columnar sections and a plurality of second columnar sections each having a height smaller than that of the first columnar sections;
growing a first columnar crystal on each of the plurality of first columnar portions and growing a second columnar crystal on each of the plurality of second columnar portions;
having
In the step of growing the first columnar crystals and the second columnar crystals,
a first low refractive index layer and a first high refractive index layer having a refractive index higher than that of the first low refractive index layer are alternately laminated to grow the first columnar crystals;
a second low refractive index layer and a second high refractive index layer having a refractive index higher than that of the second low refractive index layer are alternately laminated to grow the second columnar crystals;
The first low refractive index layer and the second high refractive index layer are disposed at a first position in a stacking direction of the first low refractive index layer and the first high refractive index layer,
The second low refractive index layer and the first high refractive index layer are disposed at a second position different from the first position in the stacking direction.

本発明に係るフォトニック結晶構造体の一態様は、
複数の第1柱状部と、
前記第1柱状部よりも高さが小さい複数の第2柱状部と、
複数の前記第1柱状部の各々に設けられた第1柱状結晶と、
複数の前記第2柱状部の各々に設けられた第2柱状結晶と、
を有し、
前記第1柱状結晶は、
第1低屈折率層と、
前記第1低屈折率層よりも屈折率が高い第1高屈折率層と、
を有し、
前記第1低屈折率層と前記第1高屈折率層とは、交互に積層され、
前記第2柱状結晶は、
第2低屈折率層と、
前記第2低屈折率層よりも屈折率が高い第2高屈折率層と、
を有し、
前記第2低屈折率層と前記第2高屈折率層とは、交互に積層され、
前記第1低屈折率層と前記第1高屈折率層との積層方向における第1位置には、前記第1低屈折率層および前記第2高屈折率層が設けられ、
前記積層方向における前記第1位置と異なる第2位置には、前記第2低屈折率層および前記第1高屈折率層が設けられている。
One aspect of the photonic crystal structure according to the present invention is
A plurality of first columnar portions;
A plurality of second columnar portions each having a height smaller than that of the first columnar portions;
a first columnar crystal provided in each of the plurality of first columnar portions;
second columnar crystals provided in each of the plurality of second columnar portions;
having
The first columnar crystals are
A first low refractive index layer;
a first high refractive index layer having a refractive index higher than that of the first low refractive index layer;
having
the first low refractive index layers and the first high refractive index layers are alternately stacked,
The second columnar crystals are
A second low refractive index layer;
a second high refractive index layer having a refractive index higher than that of the second low refractive index layer;
having
the second low refractive index layer and the second high refractive index layer are alternately stacked,
the first low-refractive index layer and the second high-refractive index layer are provided at a first position in a stacking direction of the first low-refractive index layer and the first high-refractive index layer,
The second low refractive index layer and the first high refractive index layer are provided at a second position different from the first position in the stacking direction.

本発明に係る発光装置の一態様は、
前記フォトニック結晶構造体の一態様と、
前記第1柱状結晶に設けられた発光層と、
を有する。
One aspect of the light emitting device according to the present invention is
One embodiment of the photonic crystal structure;
a light emitting layer provided on the first columnar crystal;
has.

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
The present invention has one aspect of the light emitting device.

第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体を模式的に示す断面図。1 is a cross-sectional view illustrating a photonic crystal structure according to a first embodiment. 第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体を模式的に示す平面図。FIG. 1 is a plan view illustrating a photonic crystal structure according to a first embodiment. 第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体を模式的に示す断面図。1 is a cross-sectional view illustrating a photonic crystal structure according to a first embodiment. 第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体の製造方法を説明するためのフローチャート。3 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a photonic crystal structure according to the first embodiment. 第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体の製造工程を模式的に示す断面図。3A to 3C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a manufacturing process of the photonic crystal structure according to the first embodiment. 第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体の製造工程を模式的に示す断面図。3A to 3C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a manufacturing process of the photonic crystal structure according to the first embodiment. 複数の柱状部のTEM像。TEM image of multiple pillars. 複数の柱状部のTEM像。TEM image of multiple pillars. 第1実施形態の変形例に係るフォトニック結晶構造体を模式的に示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a photonic crystal structure according to a modified example of the first embodiment. 第1実施形態の変形例に係るフォトニック結晶構造体を模式的に示す平面図。FIG. 11 is a plan view diagrammatically showing a photonic crystal structure according to a modified example of the first embodiment. 第2実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to a second embodiment. 第2実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。FIG. 11 is a plan view illustrating a light emitting device according to a second embodiment. 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。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to a modified example of the second embodiment. 本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。FIG. 1 is a diagram illustrating a projector according to an embodiment of the present invention.

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。 Below, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the embodiments described below do not unduly limit the content of the present invention described in the claims. Furthermore, not all of the configurations described below are necessarily essential components of the present invention.

1. 第1実施形態
1.1. フォトニック結晶構造体
まず、第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体100を模式的に示す断面図である。図2は、第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体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。
1. First embodiment 1.1. Photonic crystal structure First, the photonic crystal structure according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a cross-sectional view that shows a model of the photonic crystal structure 100 according to the first embodiment. Fig. 2 is a plan view that shows a model of the photonic crystal structure 100 according to the first embodiment. Fig. 1 is a cross-sectional view taken along line II in Fig. 2.

フォトニック結晶構造体100は、図1および図2に示すように、基板10と、第1柱状部20と、第2柱状部22と、第1柱状結晶30と、第2柱状結晶40と、を有している。なお、便宜上、図2では、柱状部20,22以外の部材の図示を省略している。 As shown in Figures 1 and 2, the photonic crystal structure 100 has a substrate 10, a first columnar section 20, a second columnar section 22, a first columnar crystal 30, and a second columnar crystal 40. For convenience, components other than the columnar sections 20 and 22 are not shown in Figure 2.

基板10は、例えば、支持基板12と、バッファー層14と、を有している。支持基板12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。バッファー層14は、支持基板12上に設けられている。バッファー層14は、例えば、GaN層である。 The substrate 10 has, for example, a support substrate 12 and a buffer layer 14. The support substrate 12 is, for example, a Si substrate, a GaN substrate, a sapphire substrate, a SiC substrate, etc. The buffer layer 14 is provided on the support substrate 12. The buffer layer 14 is, for example, a GaN layer.

本明細書では、第1柱状結晶30の第1低屈折率層32と第1高屈折率層34との積層方向(以下、単に「積層方向」ともいう)において、第1柱状部20を基準とした場合、第1柱状部20から第1柱状結晶30に向かう方向を「上」とし、第1柱状部20から基板10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。 In this specification, in the stacking direction (hereinafter also simply referred to as the "stacking direction") of the first low refractive index layer 32 and the first high refractive index layer 34 of the first columnar crystal 30, when the first columnar section 20 is used as a reference, the direction from the first columnar section 20 toward the first columnar crystal 30 is described as "up" and the direction from the first columnar section 20 toward the substrate 10 is described as "down". The direction perpendicular to the stacking direction is also referred to as the "in-plane direction".

バッファー層14上には、柱状部20,22を形成するためのマスク層16が設けられている。マスク層16は、例えば、チタン層、酸化チタン層、シリコン層、酸化シリコン層などである。 A mask layer 16 for forming the columnar sections 20 and 22 is provided on the buffer layer 14. The mask layer 16 is, for example, a titanium layer, a titanium oxide layer, a silicon layer, a silicon oxide layer, or the like.

第1柱状部20および第2柱状部22は、バッファー層14上に設けられている。第1柱状部20は、基板10と第1柱状結晶30との間に設けられている。第2柱状部22は、基板10と第2柱状結晶40との間に設けられている。柱状部20,22は、バッファー層14から上方に突出した柱状の形状を有している。柱状部20,22は、例えば、GaN層である。 The first columnar section 20 and the second columnar section 22 are provided on the buffer layer 14. The first columnar section 20 is provided between the substrate 10 and the first columnar crystal 30. The second columnar section 22 is provided between the substrate 10 and the second columnar crystal 40. The columnar sections 20 and 22 have a columnar shape that protrudes upward from the buffer layer 14. The columnar sections 20 and 22 are, for example, GaN layers.

第1柱状部20および第2柱状部22の径は、例えば、50nm以上500nm以下である。第1柱状部20の径D1は、第2柱状部22の径D2よりも大きい。 The diameters of the first columnar section 20 and the second columnar section 22 are, for example, 50 nm or more and 500 nm or less. The diameter D1 of the first columnar section 20 is larger than the diameter D2 of the second columnar section 22.

なお、「柱状部の径」とは、柱状部20,22の平面形状が円の場合は、直径であり、柱状部20,22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20,22の径は、柱状部20,22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20,22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。このことは、後述する「柱状結晶の径」について同様である。 The "diameter of the columnar portion" refers to the diameter when the planar shape of the columnar portions 20, 22 is a circle, and refers to the diameter of the smallest inclusive circle when the planar shape of the columnar portions 20, 22 is not a circle. For example, when the planar shape of the columnar portions 20, 22 is a polygon, the diameter of the smallest circle that contains the polygon, and when the planar shape of the columnar portions 20, 22 is an ellipse, the diameter of the smallest circle that contains the ellipse. The same applies to the "diameter of the columnar crystal" described below.

第2柱状部22の高さH2は、第1柱状部20の高さH1よりも小さい。すなわち、第2柱状部22の積層方向における大きさは、第1柱状部20の積層方向における大きさよりも小さい。図示の例では、高さH1と高さH2との差は、第2低屈折率層42の厚さと等しい。 The height H2 of the second columnar section 22 is smaller than the height H1 of the first columnar section 20. That is, the size of the second columnar section 22 in the stacking direction is smaller than the size of the first columnar section 20 in the stacking direction. In the illustrated example, the difference between the height H1 and the height H2 is equal to the thickness of the second low refractive index layer 42.

第1柱状部20は、複数設けられている。第2柱状部22は、複数設けられている。複数の柱状部20,22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。図2に示す例では、複数の柱状部20,22は、三角格子状に配置されている。柱状部20,22の平面形状は、正六角形である。 A plurality of first columnar sections 20 are provided. A plurality of second columnar sections 22 are provided. The plurality of columnar sections 20, 22 are arranged at a predetermined pitch in a predetermined direction when viewed from the stacking direction. In the example shown in FIG. 2, the plurality of columnar sections 20, 22 are arranged in a triangular lattice pattern. The planar shape of the columnar sections 20, 22 is a regular hexagon.

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20,22の中心間の距離である。「柱状部の中心」とは、柱状部20,22の平面形状が円の場合は、該円の中心であり、柱状部20,22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20,22の中心は、柱状部20,22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20,22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 parts" refers to the distance between the centers of adjacent columnar parts 20, 22 along a specified direction. The "center of the columnar part" refers to the center of the circle when the planar shape of the columnar parts 20, 22 is a circle, and refers to the center of the smallest inclusive circle when the planar shape of the columnar parts 20, 22 is a shape other than a circle. For example, when the planar shape of the columnar parts 20, 22 is a polygon, the center of the smallest circle that contains the polygon inside, and when the planar shape of the columnar parts 20, 22 is an ellipse, the center of the smallest circle that contains the ellipse inside.

第1柱状結晶30は、複数の第1柱状部20の各々の上に設けられている。第1柱状結晶30は、第1低屈折率層32と、第1低屈折率層32よりも屈折率が高い第1高屈折率層34と、を有している。第1低屈折率層32は、複数設けられている。第1高屈折率層34は、複数設けられている。第1低屈折率層32と第1高屈折率層34とは、交互に積層されている。第1低屈折率層32および第1高屈折率層34は、所定の周期で積層方向に配列されている。第1低屈折率層32は、例えば、AlGaN層である。第1高屈折率層34は、例えば、GaN層である。 The first columnar crystal 30 is provided on each of the multiple first columnar sections 20. The first columnar crystal 30 has a first low-refractive index layer 32 and a first high-refractive index layer 34 having a higher refractive index than the first low-refractive index layer 32. A plurality of first low-refractive index layers 32 are provided. A plurality of first high-refractive index layers 34 are provided. The first low-refractive index layers 32 and the first high-refractive index layers 34 are alternately stacked. The first low-refractive index layers 32 and the first high-refractive index layers 34 are arranged in the stacking direction at a predetermined period. The first low-refractive index layers 32 are, for example, AlGaN layers. The first high-refractive index layers 34 are, for example, GaN layers.

第2柱状結晶40は、複数の第2柱状部22の各々の上に設けられている。第2柱状結晶40は、第2低屈折率層42と、第2低屈折率層42よりも屈折率が高い第2高屈折率層44と、を有している。第2低屈折率層42は、複数設けられている。第2高屈折率層44は、複数設けられている。第2低屈折率層42と第2高屈折率層44とは、交互に積層されている。第2低屈折率層42および第2高屈折率層44は、例えば、第1低屈折率層32および第1高屈折率層34と同じ周期で、かつ第1低屈折率層32および第1高屈折率層34に対して半周期分ずれて、積層方向に配列されている。第2低屈折率層42の数は、第1低屈折率層32の数と同じである。第2高屈折率層44の数は、第1高屈折率層34の数と同じである。第2低屈折率層42は、例えば、AlGaN層である。第2高屈折率層44は、例えば、GaN層である。 The second columnar crystal 40 is provided on each of the multiple second columnar sections 22. The second columnar crystal 40 has a second low-refractive index layer 42 and a second high-refractive index layer 44 having a higher refractive index than the second low-refractive index layer 42. A plurality of second low-refractive index layers 42 are provided. A plurality of second high-refractive index layers 44 are provided. The second low-refractive index layers 42 and the second high-refractive index layers 44 are alternately stacked. The second low-refractive index layers 42 and the second high-refractive index layers 44 are arranged in the stacking direction, for example, with the same period as the first low-refractive index layer 32 and the first high-refractive index layer 34, and shifted by half a period with respect to the first low-refractive index layer 32 and the first high-refractive index layer 34. The number of second low-refractive index layers 42 is the same as the number of first low-refractive index layers 32. The number of second high-refractive index layers 44 is the same as the number of first high-refractive index layers 34. The second low-refractive index layer 42 is, for example, an AlGaN layer. The second high refractive index layer 44 is, for example, a GaN layer.

積層方向における第1位置P1には、第1低屈折率層32および第2高屈折率層44が設けられている。第1低屈折率層32および第2高屈折率層44は、第1位置P1において、所定の周期で面内方向に配列されている。図示の例では、第1位置P1は、最も上方に位置する第2高屈折率層44の中心を通る位置である。第1低屈折率層32の側方には、第2高屈折率層44が設けられている。 At a first position P1 in the stacking direction, a first low refractive index layer 32 and a second high refractive index layer 44 are provided. The first low refractive index layer 32 and the second high refractive index layer 44 are arranged in the in-plane direction at a predetermined period at the first position P1. In the illustrated example, the first position P1 is a position that passes through the center of the second high refractive index layer 44 located at the top. The second high refractive index layer 44 is provided on the side of the first low refractive index layer 32.

積層方向における第2位置P2には、第2低屈折率層42および第1高屈折率層34が設けられている。第2低屈折率層42および第1高屈折率層34は、第2位置P2において、第1位置P1における第1低屈折率層32および第2高屈折率層44の周期と同じ周期で、面内方向に配列されている。第2位置P2は、第1位置P1と異なる位置である。図示の例では、第2位置P2は、最も上方に位置する第2低屈折率層42の中心を通る位置である。 At the second position P2 in the stacking direction, the second low refractive index layer 42 and the first high refractive index layer 34 are provided. At the second position P2, the second low refractive index layer 42 and the first high refractive index layer 34 are arranged in the in-plane direction with the same period as the period of the first low refractive index layer 32 and the second high refractive index layer 44 at the first position P1. The second position P2 is a position different from the first position P1. In the illustrated example, the second position P2 is a position that passes through the center of the second low refractive index layer 42 located at the top.

ここで、図3は、第1柱状結晶30および第2柱状結晶40の形状を、より詳細に説明するための図である。 Here, FIG. 3 is a diagram for explaining the shapes of the first columnar crystal 30 and the second columnar crystal 40 in more detail.

図1では、便宜上、第2柱状結晶40の径を一定として図示しているが、第2柱状結晶40は、図3に示すように、上方に向けて徐々に径が大きくなるテーパー形状部40aと、径が一定となる径一定形状部40bと、を有している。テーパー形状部40aは、第2柱状部22上に設けられている。径一定形状部40bは、テーパー形状部40a上に設けられている。図示の例では、第1柱状結晶30の径は、一定である。第1柱状結晶30の最大の径D3および第2柱状結晶40の最大の径D4は、互いに等しい。柱状結晶30,40は、第1位置P1において、それぞれ最大の径D3,D4を有する。さらに、柱状結
晶30,40は、第2位置P2において、それぞれ最大の径D3,D4を有する。
In FIG. 1, for convenience, the diameter of the second columnar crystal 40 is illustrated as being constant, but the second columnar crystal 40 has a tapered portion 40a whose diameter gradually increases upward, and a constant diameter portion 40b whose diameter is constant, as shown in FIG. 3. The tapered portion 40a is provided on the second columnar portion 22. The constant diameter portion 40b is provided on the tapered portion 40a. In the illustrated example, the diameter of the first columnar crystal 30 is constant. The maximum diameter D3 of the first columnar crystal 30 and the maximum diameter D4 of the second columnar crystal 40 are equal to each other. The columnar crystals 30 and 40 have maximum diameters D3 and D4, respectively, at the first position P1. Furthermore, the columnar crystals 30 and 40 have maximum diameters D3 and D4, respectively, at the second position P2.

なお、図1では、便宜上、第1低屈折率層32と第1高屈折率層34とのペア数、および第2低屈折率層42と第2高屈折率層44とのペア数を、3ペアとして図示しているが、第1低屈折率層32と第1高屈折率層34とのペア数、および第2低屈折率層42と第2高屈折率層44とのペア数は、3ペアよりも多く、例えば、20ペア以上である。 In FIG. 1, for convenience, the number of pairs between the first low refractive index layer 32 and the first high refractive index layer 34, and the number of pairs between the second low refractive index layer 42 and the second high refractive index layer 44 are illustrated as three pairs, but the number of pairs between the first low refractive index layer 32 and the first high refractive index layer 34, and the number of pairs between the second low refractive index layer 42 and the second high refractive index layer 44 are more than three pairs, for example, 20 pairs or more.

フォトニック結晶構造体100では、第1低屈折率層32と第1高屈折率層34との屈折率差、および第2低屈折率層42と第2高屈折率層44との屈折率差によって、積層方向において、フォトニック結晶の効果を発現することができる。さらに、第1低屈折率層32と第2高屈折率層44との屈折率差、および第2低屈折率層42と第1高屈折率層34との屈折率差によって、面内方向において、フォトニック結晶の効果を発現することができる。したがって、フォトニック結晶構造体100では、三次元フォトニック結晶としての性質を有する。 In the photonic crystal structure 100, the effect of the photonic crystal can be expressed in the stacking direction due to the refractive index difference between the first low-refractive index layer 32 and the first high-refractive index layer 34, and the refractive index difference between the second low-refractive index layer 42 and the second high-refractive index layer 44. Furthermore, the effect of the photonic crystal can be expressed in the in-plane direction due to the refractive index difference between the first low-refractive index layer 32 and the second high-refractive index layer 44, and the refractive index difference between the second low-refractive index layer 42 and the first high-refractive index layer 34. Therefore, the photonic crystal structure 100 has the properties of a three-dimensional photonic crystal.

フォトニック結晶構造体100は、例えば、以下の作用効果を有する。 The photonic crystal structure 100 has, for example, the following effects:

フォトニック結晶構造体100では、複数の第1柱状部20と、第1柱状部20よりも高さが小さい複数の第2柱状部22と、複数の第1柱状部20の各々に設けられた第1柱状結晶30と、複数の第2柱状部22の各々に設けられた第2柱状結晶40と、を有する。第1柱状結晶30は、第1低屈折率層32と、第1低屈折率層32よりも屈折率が高い第1高屈折率層34と、を有し、第1低屈折率層32と第1高屈折率層34とは、交互に積層されている。第2柱状結晶40は、第2低屈折率層42と、第2低屈折率層42よりも屈折率が高い第2高屈折率層44と、を有し、第2低屈折率層42と第2高屈折率層44とは、交互に積層されている。積層方向における第1位置P1には、第1低屈折率層32および第2高屈折率層44が設けられ、積層方向における第1位置P1と異なる第2位置P2には、第2低屈折率層42および第1高屈折率層34が設けられている。そのため、フォトニック結晶構造体100では、良好な周期性を備えた三次元周期構造を有することができる。 The photonic crystal structure 100 has a plurality of first columnar sections 20, a plurality of second columnar sections 22 each having a height smaller than that of the first columnar sections 20, a first columnar crystal 30 provided on each of the plurality of first columnar sections 20, and a second columnar crystal 40 provided on each of the plurality of second columnar sections 22. The first columnar crystal 30 has a first low-refractive index layer 32 and a first high-refractive index layer 34 having a higher refractive index than the first low-refractive index layer 32, and the first low-refractive index layer 32 and the first high-refractive index layer 34 are alternately stacked. The second columnar crystal 40 has a second low-refractive index layer 42 and a second high-refractive index layer 44 having a higher refractive index than the second low-refractive index layer 42, and the second low-refractive index layer 42 and the second high-refractive index layer 44 are alternately stacked. A first low-refractive index layer 32 and a second high-refractive index layer 44 are provided at a first position P1 in the stacking direction, and a second low-refractive index layer 42 and a first high-refractive index layer 34 are provided at a second position P2 different from the first position P1 in the stacking direction. Therefore, the photonic crystal structure 100 can have a three-dimensional periodic structure with good periodicity.

例えば、基板に凹凸形状を形成し、凹凸形状が形成された基板上に、互いに屈折率の異なる層を形成する場合、積層を重ねることで段差が変化して良好な周期性を保つことができない。フォトニック結晶構造体100では、互いに高さが異なる柱状部20,22を設け、その上に、それぞれ柱状結晶30,40を設けるため、良好な周期性を有することができる。 For example, if an uneven surface is formed on a substrate, and layers with different refractive indices are formed on the substrate with the uneven surface, the steps will change as the layers are stacked, making it impossible to maintain good periodicity. In the photonic crystal structure 100, columnar sections 20 and 22 of different heights are provided, and columnar crystals 30 and 40 are provided on top of these, respectively, so that good periodicity can be achieved.

フォトニック結晶構造体100では、第1柱状結晶30の最大の径D3および第2柱状結晶40の最大の径D4は、互いに等しい。そのため、フォトニック結晶構造体100では、柱状結晶30,40の最大の径D3,D4が互いに同じとなる部分の成長速度を同じにすることができる。これにより、最大の径D3,D4が互いに同じとなる部分において、第1柱状結晶30と第2柱状結晶40との高さの差を保ちながら柱状結晶30,40を結晶成長させることができる。その結果、面内方向における周期構造の制御が容易となる。 In the photonic crystal structure 100, the maximum diameter D3 of the first columnar crystal 30 and the maximum diameter D4 of the second columnar crystal 40 are equal to each other. Therefore, in the photonic crystal structure 100, the growth rates of the columnar crystals 30, 40 in the portions where the maximum diameters D3, D4 are the same can be made the same. This allows the columnar crystals 30, 40 to grow while maintaining the height difference between the first columnar crystal 30 and the second columnar crystal 40 in the portions where the maximum diameters D3, D4 are the same. As a result, it becomes easier to control the periodic structure in the in-plane direction.

フォトニック結晶構造体100では、第1柱状部20の径D1は、第2柱状部22の径D2よりも大きい。柱状部を結晶成長させた場合、柱状部の径が大きいほど、積層方向における成長速度が速くなる。そのため、フォトニック結晶構造体100では、第1柱状部20の高さを第2柱状部22の高さよりも大きくすることができる。 In the photonic crystal structure 100, the diameter D1 of the first columnar section 20 is larger than the diameter D2 of the second columnar section 22. When the columnar section is grown as a crystal, the larger the diameter of the columnar section, the faster the growth rate in the stacking direction. Therefore, in the photonic crystal structure 100, the height of the first columnar section 20 can be made larger than the height of the second columnar section 22.

1.2. フォトニック結晶構造体の製造方法
次に、第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体100の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図4は、第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体100の製造方法を説明するためのフローチャートである。図5および図6は、第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体100の製造工程を模式的に示す断面図である。
1.2. Manufacturing Method of Photonic Crystal Structure Next, a manufacturing method of the photonic crystal structure 100 according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. Fig. 4 is a flow chart for explaining the manufacturing method of the photonic crystal structure 100 according to the first embodiment. Fig. 5 and Fig. 6 are cross-sectional views that typically show the manufacturing process of the photonic crystal structure 100 according to the first embodiment.

図5に示すように、支持基板12上に、バッファー層14を結晶成長させる(ステップS1)。バッファー層14の結晶成長は、例えば、MOCVD(Metal Organic Chemical
Vapor Deposition)法、RF-MBE(Radio Frequency - Molecular Beam Epitaxy)法を用いたエピタキシャル成長である。ステップS1により、基板10を形成することができる。
5, the buffer layer 14 is grown on the support substrate 12 (step S1). The buffer layer 14 is grown by crystal growth, for example, by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition).
The epitaxial growth is performed by using a method such as a Radio Frequency Vapor Deposition (RF-MBE) method and a Radio Frequency Molecular Beam Epitaxy (RF-MBE) method. In step S1, a substrate 10 can be formed.

次に、バッファー層14上に、マスク層16を形成する(ステップS2)。マスク層16は、例えば、スパッタ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、電子ビーム蒸着法によって成膜され、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。 Next, a mask layer 16 is formed on the buffer layer 14 (step S2). The mask layer 16 is formed by, for example, sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition), or electron beam deposition, and is patterned by photolithography and etching techniques.

図6に示すように、マスク層16をマスクとして、バッファー層14上に、複数の第1柱状部20、および複数の第2柱状部22を形成する(ステップS3)。具体的には、柱状部20,22を結晶成長させる。柱状部20,22の結晶成長は、例えば、MOCVD法、RF-MBE法を用いたエピタキシャル成長である。柱状部20,22の径D1,D2を変えることで柱状部20,22の積層方向の成長速度が変化するため、マスク層16に設けられた開口部の径によって、柱状部20,22の高さH1,H2を制御することができる。具体的には、第1柱状部20の径D1は、第2柱状部22の径D2よりも大きいため、第1柱状部20の高さHD1は、第2柱状部22の高さH2よりも大きくなる。 As shown in FIG. 6, a plurality of first columnar sections 20 and a plurality of second columnar sections 22 are formed on the buffer layer 14 using the mask layer 16 as a mask (step S3). Specifically, the columnar sections 20 and 22 are grown by crystal growth. The crystal growth of the columnar sections 20 and 22 is, for example, epitaxial growth using the MOCVD method or the RF-MBE method. Since the growth rate of the columnar sections 20 and 22 in the stacking direction changes by changing the diameters D1 and D2 of the columnar sections 20 and 22, the heights H1 and H2 of the columnar sections 20 and 22 can be controlled by the diameter of the openings provided in the mask layer 16. Specifically, since the diameter D1 of the first columnar section 20 is larger than the diameter D2 of the second columnar section 22, the height HD1 of the first columnar section 20 is larger than the height H2 of the second columnar section 22.

ここで、図7および図8は、複数の柱状部のSEM(Scanning Electron Microscope)像である。図7は平面図であり、図8は斜視図である。図7および図8に示すように、柱状部の径が大きいと、柱状部の高さが大きくなることがわかる。 Here, Fig. 7 and Fig. 8 are SEM (Scanning Electron Microscope) images of multiple columnar portions. Fig. 7 is a plan view, and Fig. 8 is a perspective view. As shown in Figs. 7 and 8, it can be seen that the height of the columnar portion increases when the diameter of the columnar portion is large.

図1に示すように、複数の第1柱状部20の各々の上に第1柱状結晶30を結晶成長させ、複数の第2柱状部22の各々の上に第2柱状結晶40を結晶成長させる(ステップS4)。ステップS4では、第1低屈折率層32と第1高屈折率層34とを交互に積層させて、第1柱状結晶30を結晶成長させる。さらに、第2低屈折率層42と第2高屈折率層44とを交互に積層させて、第2柱状結晶40を結晶成長させる。第1低屈折率層32の結晶成長と第2低屈折率層42の結晶成長とは、同一の工程で行われる。第1高屈折率層34の結晶成長と第2高屈折率層44の結晶成長とは、同一の工程で行われる。低屈折率層32,42および高屈折率層34,44の結晶成長は、例えば、MOCVD法、RF-MBE法を用いたエピタキシャル成長である。 As shown in FIG. 1, the first columnar crystal 30 is grown on each of the first columnar sections 20, and the second columnar crystal 40 is grown on each of the second columnar sections 22 (step S4). In step S4, the first low-refractive index layer 32 and the first high-refractive index layer 34 are alternately stacked to grow the first columnar crystal 30. Furthermore, the second low-refractive index layer 42 and the second high-refractive index layer 44 are alternately stacked to grow the second columnar crystal 40. The crystal growth of the first low-refractive index layer 32 and the crystal growth of the second low-refractive index layer 42 are performed in the same process. The crystal growth of the first high-refractive index layer 34 and the crystal growth of the second high-refractive index layer 44 are performed in the same process. The crystal growth of the low-refractive index layers 32, 42 and the high-refractive index layers 34, 44 is epitaxial growth using, for example, the MOCVD method or the RF-MBE method.

ステップS4では、第2柱状結晶40が面内方向によって広がり、かつシャドウ効果によって、図3に示すように、径が小さい第2柱状結晶40が拡大して径D3,D4が互いに等しくなるような条件で、柱状結晶30,40を結晶成長させる。これにより、柱状結晶30,40の最大の径D3,D4が互いに同じとなる部分の成長速度を同じにすることができる。その結果、最大の径D3,D4が互いに同じとなる部分において、第1柱状結晶30と第2柱状結晶40との高さの差を保ちながら柱状結晶30,40を結晶成長させることができる。なお、「シャドウ効果」とは、柱状部20,22の間隔が狭くなると原料が入り込み難くなる現象のことである。 In step S4, the columnar crystals 30, 40 are grown under conditions in which the second columnar crystals 40 expand in the in-plane direction and the smaller diameter second columnar crystals 40 expand due to the shadow effect, as shown in FIG. 3, so that the diameters D3, D4 become equal. This allows the growth rates of the columnar crystals 30, 40 at the portions where the maximum diameters D3, D4 are the same to be the same. As a result, in the portions where the maximum diameters D3, D4 are the same, the columnar crystals 30, 40 can be grown while maintaining the difference in height between the first columnar crystal 30 and the second columnar crystal 40. The "shadow effect" refers to the phenomenon in which the raw material becomes more difficult to enter when the gap between the columnar portions 20, 22 becomes narrow.

ステップS4では、積層方向における第1位置P1に、第1低屈折率層32および第2高屈折率層44を配置させる。さらに、積層方向における第2位置P2に、第2低屈折率
層42および第1高屈折率層34を配置させる。
In step S4, the first low refractive index layer 32 and the second high refractive index layer 44 are disposed at a first position P1 in the stacking direction. Furthermore, the second low refractive index layer 42 and the first high refractive index layer 34 are disposed at a second position P2 in the stacking direction.

以上の工程により、フォトニック結晶構造体100を製造することができる。 The above steps allow the production of the photonic crystal structure 100.

1.3. フォトニック結晶構造体の変形例
次に、第1実施形態の変形例に係るフォトニック結晶構造体について、図面を参照しながら説明する。図9は、第1実施形態の変形例に係るフォトニック結晶構造体110を模式的に示す断面図である。図10は、第1実施形態の変形例に係るフォトニック結晶構造体110を模式的に示す平面図である。なお、図9は、図10のIX-IX線断面図である。また、便宜上、図10では、柱状部20,22以外の部材の図示を省略している。
1.3. Modifications of the Photonic Crystal Structure Next, a photonic crystal structure according to a modification of the first embodiment will be described with reference to the drawings. Fig. 9 is a cross-sectional view that shows a model of a photonic crystal structure 110 according to a modification of the first embodiment. Fig. 10 is a plan view that shows a model of a photonic crystal structure 110 according to a modification of the first embodiment. Fig. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in Fig. 10. For convenience, Fig. 10 omits illustration of members other than the columnar portions 20, 22.

以下、第1実施形態の変形例に係るフォトニック結晶構造体110において、上述した第1実施形態に係るフォトニック結晶構造体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。 In the following description of the photonic crystal structure 110 according to a modified example of the first embodiment, components having the same functions as the components of the photonic crystal structure 100 according to the first embodiment described above are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted.

上述したフォトニック結晶構造体100は、図1および図2に示すように、複数の柱状部20,22の平面形状は、三角格子状に配置されていた。さらに、柱状部20,22の平面形状は、正六角形であった。 As shown in Figures 1 and 2, the planar shape of the multiple columnar portions 20, 22 of the photonic crystal structure 100 described above is arranged in a triangular lattice pattern. Furthermore, the planar shape of the columnar portions 20, 22 is a regular hexagon.

これに対し、フォトニック結晶構造体110は、図9および図10に示すように、複数の柱状部20,22の平面形状は、四角格子状に配置されている。柱状部20,22の平面形状は、円である。 In contrast, as shown in Figures 9 and 10, the photonic crystal structure 110 has multiple columnar sections 20, 22 arranged in a square lattice shape in plan view. The columnar sections 20, 22 have a circular plan view.

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11は、第2本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。図12は、第2実施形態に係る発光装置200を模式的に示す平面図である。なお、図11は、図12のXI-XI線断面図である。また、便宜上、図12では、柱状部20,22以外の部材の図示を省略している。
2. Second embodiment 2.1. Light-emitting device Next, a light-emitting device according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. Fig. 11 is a cross-sectional view that shows a light-emitting device 200 according to the second embodiment. Fig. 12 is a plan view that shows a light-emitting device 200 according to the second embodiment. Fig. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in Fig. 12. For convenience, Fig. 12 omits illustration of members other than the columnar portions 20 and 22.

発光装置200は、図11および図12に示すように、例えば、上述したフォトニック結晶構造体100を有している。さらに、発光装置200は、第1発光層50と、第2発光層52と、第3柱状結晶60と、第4柱状結晶70と、を有している。 As shown in Figs. 11 and 12, the light emitting device 200 has, for example, the above-mentioned photonic crystal structure 100. Furthermore, the light emitting device 200 has a first light emitting layer 50, a second light emitting layer 52, a third columnar crystal 60, and a fourth columnar crystal 70.

第1発光層50は、第1柱状結晶30上に設けられている。第1発光層50は、第1柱状結晶30と第3柱状結晶60との間に設けられている。第2発光層52は、第2柱状結晶40上に設けられている。第2発光層52は、第2柱状結晶40と第4柱状結晶70との間に設けられている。図示の例では、第1発光層50は、第1高屈折率層34および第3高屈折率層64と接している。第2発光層52は、第2高屈折率層44および第4高屈折率層74と接している。 The first light-emitting layer 50 is provided on the first columnar crystal 30. The first light-emitting layer 50 is provided between the first columnar crystal 30 and the third columnar crystal 60. The second light-emitting layer 52 is provided on the second columnar crystal 40. The second light-emitting layer 52 is provided between the second columnar crystal 40 and the fourth columnar crystal 70. In the illustrated example, the first light-emitting layer 50 is in contact with the first high-refractive index layer 34 and the third high-refractive index layer 64. The second light-emitting layer 52 is in contact with the second high-refractive index layer 44 and the fourth high-refractive index layer 74.

第1発光層50および第2発光層52は、光が入射されることで光を発生させる。発光層50,52は、例えば、i型のInGaN層からなるウェル層と、i型のGaN層からなるバリア層と、を有している。発光層50,52は、例えば、ウェル層とバリア層とから構成されたMQW(Multiple Quantum Well)構造を有している。なお、ウェル層の数およびバリア層の数は、特に限定されない。発光層50,52は、SQW(Single Quantum Well)構造を有していてもよい。 The first light-emitting layer 50 and the second light-emitting layer 52 generate light when light is incident thereon. The light-emitting layers 50 and 52 have, for example, a well layer made of an i-type InGaN layer and a barrier layer made of an i-type GaN layer. The light-emitting layers 50 and 52 have, for example, an MQW (Multiple Quantum Well) structure made up of a well layer and a barrier layer. The number of well layers and the number of barrier layers are not particularly limited. The light-emitting layers 50 and 52 may have an SQW (Single Quantum Well) structure.

第3柱状結晶60は、第1発光層50上に設けられている。第3柱状結晶60は、第3
低屈折率層62と、第3低屈折率層62よりも屈折率が高い第3高屈折率層64と、を有している。第3低屈折率層62は、複数設けられている。第3高屈折率層64は、複数設けられている。第3低屈折率層62と第3高屈折率層64とは、交互に積層されている。第3低屈折率層62および第3高屈折率層64は、所定の周期で積層方向に配列されている。第3低屈折率層62は、例えば、AlGaN層である。第3高屈折率層64は、例えば、GaN層である。
The third columnar crystals 60 are provided on the first light-emitting layer 50. The third columnar crystals 60 are
The optical waveguide has a low refractive index layer 62 and a third high refractive index layer 64 having a refractive index higher than that of the third low refractive index layer 62. A plurality of third low refractive index layers 62 are provided. A plurality of third high refractive index layers 64 are provided. The third low refractive index layers 62 and the third high refractive index layers 64 are alternately stacked. The third low refractive index layers 62 and the third high refractive index layers 64 are arranged in the stacking direction at a predetermined period. The third low refractive index layers 62 are, for example, AlGaN layers. The third high refractive index layers 64 are, for example, GaN layers.

第4柱状結晶70は、第2発光層52上に設けられている。第4柱状結晶70は、第4低屈折率層72と、第4低屈折率層72よりも屈折率が高い第4高屈折率層74と、を有している。第4低屈折率層72は、複数設けられている。第4高屈折率層74は、複数設けられている。第4低屈折率層72と第4高屈折率層74とは、交互に積層されている。第4低屈折率層72および第4高屈折率層74は、例えば、第3低屈折率層62および第3高屈折率層64と同じ周期で、かつ第3低屈折率層62および第3高屈折率層64に対して半周期分ずれて、積層方向に配列されている。第4低屈折率層72の数は、第3低屈折率層62の数と同じである。第4高屈折率層74の数は、第3高屈折率層64の数と同じである。第4低屈折率層72は、例えば、AlGaN層である。第4高屈折率層74は、例えば、GaN層である。 The fourth columnar crystal 70 is provided on the second light-emitting layer 52. The fourth columnar crystal 70 has a fourth low-refractive index layer 72 and a fourth high-refractive index layer 74 having a higher refractive index than the fourth low-refractive index layer 72. A plurality of fourth low-refractive index layers 72 are provided. A plurality of fourth high-refractive index layers 74 are provided. The fourth low-refractive index layers 72 and the fourth high-refractive index layers 74 are alternately stacked. The fourth low-refractive index layers 72 and the fourth high-refractive index layers 74 are arranged in the stacking direction, for example, with the same period as the third low-refractive index layers 62 and the third high-refractive index layers 64, and shifted by half a period with respect to the third low-refractive index layers 62 and the third high-refractive index layers 64. The number of the fourth low-refractive index layers 72 is the same as the number of the third low-refractive index layers 62. The number of the fourth high-refractive index layers 74 is the same as the number of the third high-refractive index layers 64. The fourth low-refractive index layers 72 are, for example, AlGaN layers. The fourth high refractive index layer 74 is, for example, a GaN layer.

発光装置200では、周期構造に周期性を乱す欠陥を意図的に設けることで、欠陥に光を強く局在させることができる。具体的には、基板10上の位置Aに、第1柱状部20を設ける。これにより、柱状部20,22の周期性を乱すことができ、位置Aに位置する第1柱状部20上に設けられた第1発光層50に光を局在させることができる。位置Aを除いた領域で、第1低屈折率層32と第2高屈折率層44、第2低屈折率層42と第1高屈折率層34、第3低屈折率層62と第4高屈折率層74、および第4低屈折率層72と第3高屈折率層64は、面内方向に周期的に配列されている。 In the light emitting device 200, defects that disrupt the periodicity of the periodic structure are intentionally provided, so that light can be strongly localized in the defects. Specifically, a first columnar section 20 is provided at position A on the substrate 10. This disrupts the periodicity of the columnar sections 20 and 22, and light can be localized in the first light emitting layer 50 provided on the first columnar section 20 located at position A. In the region excluding position A, the first low refractive index layer 32 and the second high refractive index layer 44, the second low refractive index layer 42 and the first high refractive index layer 34, the third low refractive index layer 62 and the fourth high refractive index layer 74, and the fourth low refractive index layer 72 and the third high refractive index layer 64 are periodically arranged in the in-plane direction.

発光装置200では、入射した励起光は発光層50,52で吸収され、電子が励起されて発光する。発生した光は、面内方向および積層方向におけるフォトニック結晶の効果により位置Aに局在し、第1発光層50で利得を受けてレーザー発振する。そして、発光装置200は、レーザー光を積層方向に出射する。 In the light-emitting device 200, the incident excitation light is absorbed by the light-emitting layers 50 and 52, and electrons are excited to emit light. The generated light is localized at position A due to the effect of the photonic crystal in the in-plane direction and stacking direction, and receives gain in the first light-emitting layer 50 to produce laser oscillation. The light-emitting device 200 then emits laser light in the stacking direction.

発光装置200では、面内方向および積層方向におけるフォトニック結晶の効果によって、自然放出が抑制されるために、キャリアを効率よく蓄積することができる。そのため、低閾値の半導体レーザーを実現することができる。 In the light emitting device 200, spontaneous emission is suppressed due to the effect of the photonic crystal in the in-plane direction and the stacking direction, allowing carriers to be efficiently accumulated. This makes it possible to realize a semiconductor laser with a low threshold.

なお、図示はしないが、支持基板12とバッファー層14との間、または支持基板12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、第1発光層50において発生した光を反射させることができ、発光装置200は、基板10とは反対側のみから光を出射することができる。 Although not shown, a reflective layer may be provided between the support substrate 12 and the buffer layer 14 or below the support substrate 12. The reflective layer is, for example, a DBR (Distributed Bragg Reflector) layer. The reflective layer can reflect the light generated in the first light-emitting layer 50, and the light-emitting device 200 can emit light only from the side opposite to the substrate 10.

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、図面を参照しながら説明する。
2.2. Method for Manufacturing the Light-Emitting Device Next, a method for manufacturing the light-emitting device 200 according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.

第1柱状結晶30および第2柱状結晶40を結晶成長させるところまでは、上述したフォトニック結晶構造体100の製造方法と同様である。 Up to the point where the first columnar crystal 30 and the second columnar crystal 40 are grown, the manufacturing method is the same as that of the photonic crystal structure 100 described above.

図11に示すように、第1柱状結晶30上に第1発光層50を結晶成長させ、第2柱状結晶40上に第2発光層52を結晶成長させる。発光層50,52の結晶成長は、例えば
、MOCVD法、RF-MBE法を用いたエピタキシャル成長である。第1発光層50の結晶成長と第2発光層52の結晶成長とは、同一の工程で行われる。
11 , the first light-emitting layer 50 is grown on the first columnar crystals 30, and the second light-emitting layer 52 is grown on the second columnar crystals 40. The light-emitting layers 50 and 52 are grown by epitaxial growth using, for example, the MOCVD method or the RF-MBE method. The crystal growth of the first light-emitting layer 50 and the crystal growth of the second light-emitting layer 52 are performed in the same process.

次に、第1発光層50上に第3柱状結晶60を結晶成長させ、第2発光層52上に第4柱状結晶70を結晶成長させる。柱状結晶60,70の結晶成長は、例えば、MOCVD法、RF-MBE法を用いたエピタキシャル成長である。第3柱状結晶60の結晶成長と第4柱状結晶70の結晶成長とは、同一の工程で行われる。 Next, the third columnar crystals 60 are grown on the first light-emitting layer 50, and the fourth columnar crystals 70 are grown on the second light-emitting layer 52. The crystal growth of the columnar crystals 60, 70 is epitaxial growth using, for example, the MOCVD method or the RF-MBE method. The crystal growth of the third columnar crystals 60 and the crystal growth of the fourth columnar crystals 70 are performed in the same process.

以上の工程により、発光装置200を製造することができる。 The above steps allow the light emitting device 200 to be manufactured.

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13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。
2.3 Modifications of the Light Emitting Device Next, a light emitting device according to a modification of the second embodiment will be described with reference to the drawings. Fig. 13 is a cross-sectional view showing a light emitting device 210 according to a modification of the second embodiment.

以下、第2実施形態の変形例に係る発光装置210において、上述した第2実施形態に係る発光装置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。 In the following description of the light-emitting device 210 according to a modified example of the second embodiment, components having the same functions as the components of the light-emitting device 200 according to the second embodiment described above are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted.

上述した発光装置200は、図11に示すように、第1発光層50に光が入射されることによって発光した。 As shown in FIG. 11, the light-emitting device 200 described above emits light when light is incident on the first light-emitting layer 50.

これに対し、発光装置210は、図13に示すように、第1発光層50に電流が注入されることによって発光する。 In contrast, the light emitting device 210 emits light when a current is injected into the first light emitting layer 50, as shown in FIG. 13.

発光装置210では、バッファー層14、柱状部20,22、および高屈折率層34,44は、例えば、Siがドープされたn型のGaN層である。低屈折率層32,42は、Siがドープされたn型のAlGaN層である。高屈折率層64,74は、Mgがドープされたp型のGaN層である。低屈折率層62,72は、Mgがドープされたp型のAlGaN層である。 In the light emitting device 210, the buffer layer 14, the columnar sections 20 and 22, and the high refractive index layers 34 and 44 are, for example, n-type GaN layers doped with Si. The low refractive index layers 32 and 42 are n-type AlGaN layers doped with Si. The high refractive index layers 64 and 74 are p-type GaN layers doped with Mg. The low refractive index layers 62 and 72 are p-type AlGaN layers doped with Mg.

発光装置210は、第1電極80と、第2電極82と、を有している。 The light emitting device 210 has a first electrode 80 and a second electrode 82.

第1電極80は、バッファー層14上に設けられている。バッファー層14は、第1電極80とオーミックコンタクトしていてもよい。第1電極80は、柱状結晶30,40と電気的に接続されている。図示の例では、第1電極80は、バッファー層14および柱状部20,22を介して、柱状結晶30,40と電気的に接続されている。第1電極80は、第1発光層50に電流を注入するための一方の電極である。第1電極80としては、例えば、バッファー層14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 first electrode 80 is provided on the buffer layer 14. The buffer layer 14 may be in ohmic contact with the first electrode 80. The first electrode 80 is electrically connected to the columnar crystals 30, 40. In the illustrated example, the first electrode 80 is electrically connected to the columnar crystals 30, 40 via the buffer layer 14 and the columnar portions 20, 22. The first electrode 80 is one electrode for injecting a current into the first light-emitting layer 50. As the first electrode 80, for example, a layer formed by laminating a Cr layer, a Ni layer, and an Au layer in this order from the buffer layer 14 side is used.

第2電極82は、柱状結晶60,70上に設けられている。第2電極82は、柱状結晶60,70と電気的に接続されている。柱状結晶60,70は、第2電極82とオーミックコンタクトしていてもよい。第2電極82は、第1発光層50に電流を注入するための他方の電極である。第2電極82としては、例えば、ITO(indium tin oxide)などを用いる。電極80,82は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。 The second electrode 82 is provided on the columnar crystals 60, 70. The second electrode 82 is electrically connected to the columnar crystals 60, 70. The columnar crystals 60, 70 may be in ohmic contact with the second electrode 82. The second electrode 82 is the other electrode for injecting a current into the first light-emitting layer 50. For example, ITO (indium tin oxide) is used as the second electrode 82. The electrodes 80, 82 are formed by, for example, a vacuum deposition method.

発光装置210では、p型の柱状結晶60,70、不純物がドープされていないi型の第1発光層50、およびn型の柱状結晶30,40により、pinダイオードが構成される。発光装置210では、第1電極80と第2電極82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発光層50に電流が注入されて第1発光層50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。第1発光層50で発生した光は、面内方向および積層方向におけるフォトニック結晶の効果により位置Aに局在し、第1発光層50で利得を受けてレーザー発振する。そして、発光装置210は、積層方向にレーザー光を出射する。
In the light emitting device 210, a pin diode is formed by the p-type columnar crystals 60, 70, the i-type first light emitting layer 50 not doped with impurities, and the n-type columnar crystals 30, 40. In the light emitting device 210, when a forward bias voltage of the pin diode is applied between the first electrode 80 and the second electrode 82, a current is injected into the first light emitting layer 50, and recombination of electrons and holes occurs in the first light emitting layer 50. This recombination causes light emission. The light generated in the first light emitting layer 50 is localized at position A due to the effect of the photonic crystal in the in-plane direction and the stacking direction, and receives gain in the first light emitting layer 50 to oscillate as a laser. Then, the light emitting device 210 emits laser light in the stacking direction.

なお、第2発光層52に注入される電流の密度は、第1発光層50に注入される電流の密度よりも小さくしてもよい。第2柱状部22の径は、第1柱状部20の径よりも小さいため、第2柱状部22の抵抗は高い。これにより、第2発光層52に注入される電流の密度を小さくすることができる。上記のように、光は、位置Aに位置する第1柱状部20上に設けられた第1発光層50に局在するため、第1発光層50に選択的に電流を注入させることにより、効率よく第1発光層50を発光させることができる。 The density of the current injected into the second light-emitting layer 52 may be smaller than the density of the current injected into the first light-emitting layer 50. Since the diameter of the second columnar section 22 is smaller than the diameter of the first columnar section 20, the resistance of the second columnar section 22 is high. This allows the density of the current injected into the second light-emitting layer 52 to be reduced. As described above, the light is localized in the first light-emitting layer 50 provided on the first columnar section 20 located at position A, so that the first light-emitting layer 50 can be made to emit light efficiently by selectively injecting a current into the first light-emitting layer 50.

また、上記では、発光装置200,210が半導体レーザーである場合について説明したが、発光装置200,210は、LED(Light Emitting Diode)であってもよい。 In the above, the light emitting devices 200 and 210 are described as semiconductor lasers, but the light emitting devices 200 and 210 may be LEDs (Light Emitting Diodes).

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14は、本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。
3. Third Embodiment Next, a projector according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. Fig. 14 is a diagram that illustrates a projector 900 according to this embodiment.

プロジェクター900は、例えば、光源として、発光装置210を有している。 The projector 900 has, for example, a light-emitting device 210 as a light source.

プロジェクター900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210R、緑色光源210G、青色光源210Bと、を有している。なお、便宜上、図14では、赤色光源210R、緑色光源210G、および青色光源210Bを簡略化している。 Projector 900 has a housing (not shown) and red light source 210R, green light source 210G, and blue light source 210B that are provided in the housing and emit red light, green light, and blue light, respectively. For convenience, red light source 210R, green light source 210G, and blue light source 210B are simplified in FIG. 14.

プロジェクター900は、さらに、筐体内に備えられている、第1光学素子902Rと、第2光学素子902Gと、第3光学素子902Bと、第1光変調装置904Rと、第2光変調装置904Gと、第3光変調装置904Bと、投射装置908と、を有している。第1光変調装置904R、第2光変調装置904G、および第3光変調装置904Bは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置908は、例えば、投射レンズである。 The projector 900 further includes a first optical element 902R, a second optical element 902G, a third optical element 902B, a first light modulation device 904R, a second light modulation device 904G, a third light modulation device 904B, and a projection device 908, which are provided within the housing. The first light modulation device 904R, the second light modulation device 904G, and the third light modulation device 904B are, for example, transmissive liquid crystal light valves. The projection device 908 is, for example, a projection lens.

赤色光源210Rから出射された光は、第1光学素子902Rに入射する。赤色光源210Rから出射された光は、第1光学素子902Rによって集光される。なお、第1光学素子902R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902Gおよび第3光学素子902Bについても同様である。 Light emitted from the red light source 210R is incident on the first optical element 902R. The light emitted from the red light source 210R is collected by the first optical element 902R. The first optical element 902R may have a function other than collecting light. The same applies to the second optical element 902G and the third optical element 902B described below.

第1光学素子902Rによって集光された光は、第1光変調装置904Rに入射する。第1光変調装置904R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908は、第1光変調装置904Rによって形成された像を拡大してスクリーン910に投射する。 The light collected by the first optical element 902R is incident on the first light modulation device 904R. The first light modulation device 904R modulates the incident light according to image information. The projection device 908 then enlarges the image formed by the first light modulation device 904R and projects it onto the screen 910.

緑色光源210Gから出射された光は、第2光学素子902Gに入射する。緑色光源210Gから出射された光は、第2光学素子902Gによって集光される。 The light emitted from the green light source 210G is incident on the second optical element 902G. The light emitted from the green light source 210G is collected by the second optical element 902G.

第2光学素子902Gによって集光された光は、第2光変調装置904Gに入射する。第2光変調装置904G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908は、第2光変調装置904Gによって形成された像を拡大してスクリーン910に投射する。 The light collected by the second optical element 902G is incident on the second light modulation device 904G. The second light modulation device 904G modulates the incident light according to image information. The projection device 908 then enlarges the image formed by the second light modulation device 904G and projects it onto the screen 910.

青色光源210Bから出射された光は、第3光学素子902Bに入射する。青色光源210Bから出射された光は、第3光学素子902Bによって集光される。 The light emitted from the blue light source 210B is incident on the third optical element 902B. The light emitted from the blue light source 210B is collected by the third optical element 902B.

第3光学素子902Bによって集光された光は、第3光変調装置904Bに入射する。第3光変調装置904B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908は、第3光変調装置904Bによって形成された像を拡大してスクリーン910に投射する。 The light collected by the third optical element 902B enters the third light modulation device 904B. The third light modulation device 904B modulates the incident light according to image information. The projection device 908 then enlarges the image formed by the third light modulation device 904B and projects it onto the screen 910.

また、プロジェクター900は、第1光変調装置904R、第2光変調装置904G、および第3光変調装置904Bから出射された光を合成して投射装置908に導くクロスダイクロイックプリズム906を有することができる。 The projector 900 may also have a cross dichroic prism 906 that combines the light emitted from the first light modulation device 904R, the second light modulation device 904G, and the third light modulation device 904B and directs the light to the projection device 908.

第1光変調装置904R、第2光変調装置904G、および第3光変調装置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。クロスダイクロイックプリズム906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。 The three color lights modulated by the first light modulation device 904R, the second light modulation device 904G, and the third light modulation device 904B enter the cross dichroic prism 906. The cross dichroic prism 906 is formed by bonding together four right-angle prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are arranged on its inner surface. These dielectric multilayer films combine the three color lights to form light that represents a color image. The combined light is then projected by the projection device 908 onto the screen 910, and an enlarged image is displayed.

なお、赤色光源210R、緑色光源210G、および青色光源210Bは、発光装置210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904R、第2光変調装置904G、および第3光変調装置904Bを用いずに、直接的に映像を形成してもよい。そして、投射装置908は、赤色光源210R、緑色光源210G、および青色光源210B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。 The red light source 210R, the green light source 210G, and the blue light source 210B may directly form an image without using the first light modulation device 904R, the second light modulation device 904G, and the third light modulation device 904B, by controlling the light emitting device 210 as a pixel of the image according to image information. The projection device 908 may then enlarge and project the image formed by the red light source 210R, the green light source 210G, and the blue light source 210B onto the screen 910.

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。 In the above example, a transmissive liquid crystal light valve was 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 a reflective liquid crystal light valve and a digital micro mirror device. The configuration of the projection device may be changed as appropriate depending on 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。 The light source can also be applied to a light source device of a scanning type image display device having a scanning means, which is an image forming device that displays an image of a desired size on a display surface by scanning light from the light source on a screen.

上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクター以外にも用いることが可能である。プロジェクター以外の用途には、例えば、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、通信機器等の光源がある。また、上述した実施形態に係る発光装置は、微小な発光素子をアレイ状に配置して画像表示させるLEDディスプレイの発光素子にも適用することができる。 The light-emitting device according to the above-described embodiment can be used for purposes other than projectors. Examples of uses other than projectors include indoor and outdoor lighting, display backlights, laser printers, scanners, car lights, sensing devices that use light, and light sources for communication devices. The light-emitting device according to the above-described embodiment can also be used as a light-emitting element in an LED display that displays images by arranging tiny light-emitting elements in an array.

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 embodiment and modified examples are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, each embodiment and each modified example can be appropriately combined.

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 with the same functions, methods, and results, or configurations with the same purpose and effects. The present invention also includes configurations in which non-essential parts of the configurations described in the embodiments are replaced. The present invention also includes configurations that achieve the same effects as the configurations described in the embodiments, or configurations that can achieve the same purpose. The present invention also includes configurations in which publicly known technology is added 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 can be derived from the above-described embodiment and variant examples:

フォトニック結晶構造体の製造方法の一態様は、
複数の第1柱状部、および前記第1柱状部よりも高さが小さい複数の第2柱状部を形成する工程と、
複数の前記第1柱状部の各々に第1柱状結晶を結晶成長させ、複数の前記第2柱状部の各々に第2柱状結晶を結晶成長させる工程と、
を有し、
前記第1柱状結晶および前記第2柱状結晶を結晶成長させる工程では、
第1低屈折率層と、前記第1低屈折率層よりも屈折率が高い第1高屈折率層と、を交互に積層させて、前記第1柱状結晶を結晶成長させ、
第2低屈折率層と、前記第2低屈折率層よりも屈折率が高い第2高屈折率層と、を交互に積層させて、前記第2柱状結晶を結晶成長させ、
前記第1低屈折率層と前記第1高屈折率層との積層方向における第1位置に、前記第1低屈折率層および前記第2高屈折率層を配置させ、
前記積層方向における前記第1位置と異なる第2位置に、前記第2低屈折率層および前記第1高屈折率層を配置させる。
One aspect of the method for producing a photonic crystal structure includes the steps of:
forming a plurality of first columnar sections and a plurality of second columnar sections each having a height smaller than that of the first columnar sections;
growing a first columnar crystal on each of the plurality of first columnar portions and growing a second columnar crystal on each of the plurality of second columnar portions;
having
In the step of growing the first columnar crystals and the second columnar crystals,
a first low refractive index layer and a first high refractive index layer having a refractive index higher than that of the first low refractive index layer are alternately laminated to grow the first columnar crystals;
a second low refractive index layer and a second high refractive index layer having a refractive index higher than that of the second low refractive index layer are alternately laminated to grow the second columnar crystals;
The first low refractive index layer and the second high refractive index layer are disposed at a first position in a stacking direction of the first low refractive index layer and the first high refractive index layer,
The second low refractive index layer and the first high refractive index layer are disposed at a second position different from the first position in the stacking direction.

このフォトニック結晶構造体の製造方法では、良好な周期性を備えた三次元周期構造を有するフォトニック結晶構造体を製造することができる。 This method for manufacturing a photonic crystal structure makes it possible to manufacture a photonic crystal structure having a three-dimensional periodic structure with good periodicity.

フォトニック結晶構造体の製造方法の一態様において、
前記第1柱状結晶の最大の径および前記第2柱状結晶の最大の径は、互いに等しくてもよい。
In one embodiment of a method for producing a photonic crystal structure,
The maximum diameter of the first columnar crystals and the maximum diameter of the second columnar crystals may be equal to each other.

このフォトニック結晶構造体の製造方法によれば、第1柱状結晶と第2柱状結晶との成長速度を同じにすることができる。 This method for manufacturing a photonic crystal structure allows the growth rates of the first columnar crystal and the second columnar crystal to be the same.

フォトニック結晶構造体の製造方法の一態様において、
前記第1柱状部および前記第2柱状部を形成する工程では、前記第1柱状部および前記第2柱状部を結晶成長させてもよい。
In one embodiment of a method for producing a photonic crystal structure,
In the step of forming the first columnar section and the second columnar section, the first columnar section and the second columnar section may be formed by crystal growth.

フォトニック結晶構造体の製造方法の一態様において、
前記第1柱状部の径は、前記第2柱状部の径よりも大きくてもよい。
In one embodiment of a method for producing a photonic crystal structure,
The first columnar section may have a larger diameter than the second columnar section.

このフォトニック結晶構造体の製造方法によれば、第1柱状部の高さを第2柱状部の高さよりも大きくすることができる。 This method for manufacturing a photonic crystal structure allows the height of the first columnar section to be greater than the height of the second columnar section.

フォトニック結晶構造体の一態様は、
複数の第1柱状部と、
前記第1柱状部よりも高さが小さい複数の第2柱状部と、
複数の前記第1柱状部の各々に設けられた第1柱状結晶と、
複数の前記第2柱状部の各々に設けられた第2柱状結晶と、
を有し、
前記第1柱状結晶は、
第1低屈折率層と、
前記第1低屈折率層よりも屈折率が高い第1高屈折率層と、
を有し、
前記第1低屈折率層と前記第1高屈折率層とは、交互に積層され、
前記第2柱状結晶は、
第2低屈折率層と、
前記第2低屈折率層よりも屈折率が高い第2高屈折率層と、
を有し、
前記第2低屈折率層と前記第2高屈折率層とは、交互に積層され、
前記第1低屈折率層と前記第1高屈折率層との積層方向における第1位置には、前記第1低屈折率層および前記第2高屈折率層が設けられ、
前記積層方向における前記第1位置と異なる第2位置には、前記第2低屈折率層および前記第1高屈折率層が設けられている。
One aspect of the photonic crystal structure is
A plurality of first columnar portions;
A plurality of second columnar portions each having a height smaller than that of the first columnar portions;
a first columnar crystal provided in each of the plurality of first columnar portions;
second columnar crystals provided in each of the plurality of second columnar portions;
having
The first columnar crystals are
A first low refractive index layer;
a first high refractive index layer having a refractive index higher than that of the first low refractive index layer;
having
the first low refractive index layers and the first high refractive index layers are alternately stacked,
The second columnar crystals are
A second low refractive index layer;
a second high refractive index layer having a refractive index higher than that of the second low refractive index layer;
having
the second low refractive index layer and the second high refractive index layer are alternately stacked,
the first low-refractive index layer and the second high-refractive index layer are provided at a first position in a stacking direction of the first low-refractive index layer and the first high-refractive index layer,
The second low refractive index layer and the first high refractive index layer are provided at a second position different from the first position in the stacking direction.

このフォトニック結晶構造体によれば、良好な周期性を備えた三次元周期構造を有することができる。 This photonic crystal structure can have a three-dimensional periodic structure with good periodicity.

フォトニック結晶構造体の一態様において、
前記第1柱状結晶の最大の径および前記第2柱状結晶の最大の径は、互いに等しくてもよい。
In one embodiment of the photonic crystal structure,
The maximum diameter of the first columnar crystals and the maximum diameter of the second columnar crystals may be equal to each other.

このフォトニック結晶構造体によれば、第1柱状結晶と第2柱状結晶との成長速度を同じにすることができる。 This photonic crystal structure allows the growth rates of the first columnar crystal and the second columnar crystal to be the same.

フォトニック結晶構造体の一態様において、
前記第1柱状部の径は、前記第2柱状部の径よりも大きくてもよい。
In one embodiment of the photonic crystal structure,
The first columnar section may have a larger diameter than the second columnar section.

このフォトニック結晶構造体によれば、第1柱状部の高さを第2柱状部の高さよりも大きくすることができる。 With this photonic crystal structure, the height of the first columnar portion can be made greater than the height of the second columnar portion.

発光装置の一態様において、
前記のフォトニック結晶構造体と、
前記第1柱状結晶に設けられた発光層と、
を有する。
In one embodiment of the light emitting device,
The photonic crystal structure;
a light emitting layer provided on the first columnar crystal;
has.

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
The present invention has one aspect of the light emitting device.

10…基板、12…支持基板、14…バッファー層、16…マスク層、20…第1柱状部、22…第2柱状部、30…第1柱状結晶、32…第1低屈折率層、34…第1高屈折率層、40…第2柱状結晶、40a…テーパー形状部、40b…径一定形状部、42…第2低屈折率層、44…第2高屈折率層、50…第1発光層、52…第2発光層、60…第3柱状結晶、62…第3低屈折率層、64…第3高屈折率層、70…第4柱状結晶、72…第4低屈折率層、74…第4高屈折率層、80…第1電極、82…第2電極、100,110…フォトニック結晶構造体、200,210…発光装置、210R…赤色光源、210G…緑色光源、210B…青色光源、900…プロジェクター、902R…第1光学素子、902G…第2光学素子、902B…第3光学素子、904R…第1光変調装置、904G…第2光変調装置、904B…第3光変調装置、906…クロスダイクロイックプリズム、908…投射装置、910…スクリーン 10...substrate, 12...support substrate, 14...buffer layer, 16...mask layer, 20...first columnar portion, 22...second columnar portion, 30...first columnar crystal, 32...first low refractive index layer, 34...first high refractive index layer, 40...second columnar crystal, 40a...tapered portion, 40b...constant diameter portion, 42...second low refractive index layer, 44...second high refractive index layer, 50...first light-emitting layer, 52...second light-emitting layer, 60...third columnar crystal, 62...third low refractive index layer, 64...third high refractive index layer, 70...fourth columnar crystal, 72...fourth low refractive index layer, 74... Fourth high refractive index layer, 80...first electrode, 82...second electrode, 100, 110...photonic crystal structure, 200, 210...light emitting device, 210R...red light source, 210G...green light source, 210B...blue light source, 900...projector, 902R...first optical element, 902G...second optical element, 902B...third optical element, 904R...first light modulation device, 904G...second light modulation device, 904B...third light modulation device, 906...cross dichroic prism, 908...projection device, 910...screen

Claims (7)

複数の第1柱状部、および前記第1柱状部よりも高さが小さい複数の第2柱状部を形成する工程と、
複数の前記第1柱状部の各々に第1柱状結晶を結晶成長させ、複数の前記第2柱状部の各々に第2柱状結晶を結晶成長させる工程と、
を有し、
前記第1柱状結晶および前記第2柱状結晶を結晶成長させる工程では、
第1低屈折率層と、前記第1低屈折率層よりも屈折率が高い第1高屈折率層と、を交互に積層させて、前記第1柱状結晶を結晶成長させ、
第2低屈折率層と、前記第2低屈折率層よりも屈折率が高い第2高屈折率層と、を交互に積層させて、前記第2柱状結晶を結晶成長させ、
前記第1低屈折率層と前記第1高屈折率層との積層方向における第1位置に、前記第1低屈折率層および前記第2高屈折率層を配置させ、
前記積層方向における前記第1位置と異なる第2位置に、前記第2低屈折率層および前記第1高屈折率層を配置させる、フォトニック結晶構造体の製造方法。
forming a plurality of first columnar sections and a plurality of second columnar sections each having a height smaller than that of the first columnar sections;
growing a first columnar crystal on each of the plurality of first columnar portions and growing a second columnar crystal on each of the plurality of second columnar portions;
having
In the step of growing the first columnar crystals and the second columnar crystals,
a first low refractive index layer and a first high refractive index layer having a refractive index higher than that of the first low refractive index layer are alternately laminated to grow the first columnar crystals;
a second low refractive index layer and a second high refractive index layer having a refractive index higher than that of the second low refractive index layer are alternately laminated to grow the second columnar crystals;
The first low refractive index layer and the second high refractive index layer are disposed at a first position in a stacking direction of the first low refractive index layer and the first high refractive index layer,
A method for manufacturing a photonic crystal structure, comprising: arranging the second low refractive index layer and the first high refractive index layer at a second position different from the first position in the stacking direction.
請求項1において、
前記第1柱状部および前記第2柱状部を形成する工程では、前記第1柱状部および前記第2柱状部を結晶成長させる、フォトニック結晶構造体の製造方法。
In claim 1 ,
A method for manufacturing a photonic crystal structure, wherein in the step of forming the first columnar portion and the second columnar portion, the first columnar portion and the second columnar portion are formed by crystal growth.
請求項において、
前記第1柱状部の径は、前記第2柱状部の径よりも大きい、フォトニック結晶構造体の製造方法。
In claim 2 ,
A method for manufacturing a photonic crystal structure, wherein a diameter of the first columnar section is larger than a diameter of the second columnar section.
複数の第1柱状部と、
前記第1柱状部よりも高さが小さい複数の第2柱状部と、
複数の前記第1柱状部の各々に設けられた第1柱状結晶と、
複数の前記第2柱状部の各々に設けられた第2柱状結晶と、
を有し、
前記第1柱状結晶は、
第1低屈折率層と、
前記第1低屈折率層よりも屈折率が高い第1高屈折率層と、
を有し、
前記第1低屈折率層と前記第1高屈折率層とは、交互に積層され、
前記第2柱状結晶は、
第2低屈折率層と、
前記第2低屈折率層よりも屈折率が高い第2高屈折率層と、
を有し、
前記第2低屈折率層と前記第2高屈折率層とは、交互に積層され、
前記第1低屈折率層と前記第1高屈折率層との積層方向における第1位置には、前記第1低屈折率層および前記第2高屈折率層が設けられ、
前記積層方向における前記第1位置と異なる第2位置には、前記第2低屈折率層および前記第1高屈折率層が設けられている、フォトニック結晶構造体。
A plurality of first columnar portions;
A plurality of second columnar portions each having a height smaller than that of the first columnar portions;
a first columnar crystal provided in each of the plurality of first columnar portions;
second columnar crystals provided in each of the plurality of second columnar portions;
having
The first columnar crystals are
A first low refractive index layer;
a first high refractive index layer having a refractive index higher than that of the first low refractive index layer;
having
the first low refractive index layers and the first high refractive index layers are alternately stacked,
The second columnar crystals are
A second low refractive index layer;
a second high refractive index layer having a refractive index higher than that of the second low refractive index layer;
having
the second low refractive index layer and the second high refractive index layer are alternately stacked,
the first low-refractive index layer and the second high-refractive index layer are provided at a first position in a stacking direction of the first low-refractive index layer and the first high-refractive index layer,
The photonic crystal structure, wherein the second low refractive index layer and the first high refractive index layer are provided at a second position different from the first position in the stacking direction.
請求項において、
前記第1柱状部の径は、前記第2柱状部の径よりも大きい、フォトニック結晶構造体。
In claim 4 ,
A photonic crystal structure, wherein the diameter of the first columnar portion is larger than the diameter of the second columnar portion.
請求項4または5に記載のフォトニック結晶構造体と、
前記第1柱状結晶に設けられた発光層と、
を有する、発光装置。
The photonic crystal structure according to claim 4 or 5 ,
a light emitting layer provided on the first columnar crystal;
A light emitting device comprising:
請求項に記載の発光装置を有する、プロジェクター。
A projector comprising the light emitting device according to claim 6 .
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