[发明专利]半导体发光元件

说明书

该半导体发光元件包括：活性层；夹着活性层的上部包层和下部包层；和与活性层光学结合的相位调制层，其中相位调制层包括：基本层；和与基本层折射率不同的多个差异折射率区域，多个差异折射率区域配置成，在相位调制层的倒易晶格空间上的明线的外侧的区域形成图案。

技术领域

本发明涉及使用了光子晶体的半导体发光元件。

背景技术

现有技术中，已知有使用了光子晶体的半导体发光元件。

专利文献1中公开的半导体发光元件，其光子晶体内的单位构成区域具备一个第1差异折射率区域和设置于其周围的一个第2差异折射率区域。

专利文献2中公开的半导体发光元件是一种具备活性层、夹着活性层的一对包层和与活性层光学结合的相位调制层的半导体发光元件，其中，相位调制层具备基本层和与基本层折射率不同的多个差异折射率区域，设定以相位调制层的厚度方向为Z轴方向的XYZ直角坐标系，在XY平面内，设定了假想的晶格常数a的四方晶格的情况下，各个差异折射率区域配置成其重心位置从假想的四方晶格的晶格点位置偏离距离r，距离r为0＜r≤0.3a。

专利文献3中公开的半导体发光元件具备活性层和由在活性层上周期性地配置的不同折射率区域构成的衍射光栅(diffraction grating)，并显示了多个衍射光栅。

专利文献4中公开的半导体发光元件具备光子晶体，能够显示各种光束图案，可期待适用于各种工业或显示器。

专利文献1：国际公开WO2014/136962号

专利文献2：国际公开WO2016/148075号

专利文献3：日本特许第3983933号公报

非专利文献1：Yoshitaka Kurosaka et al.，“Phase-modulating lasers towardon-chip integration”，Sci.Rep.6，30138(2016)。

发明内容

在现有的半导体发光元件中，可期待使其输出(光强度)增加。本发明鉴于这样的技术问题，目的在于提供一种能够增加输出的半导体发光元件。

为了解决上述技术问题，第1半导体发光元件的特征在于，包括：活性层；夹着上述活性层的一对包层；以及与上述活性层光学结合的相位调制层，其中上述相位调制层包括：基本层；和与上述基本层折射率不同的多个差异折射率区域，在规定连接最靠近且相邻的上述差异折射率区域的重心位置间的线段，并将由该线段的垂直平分线围成的最小的区域作为各个单位构成区域时，多个上述差异折射率区域配置成，在上述相位调制层中的倒易晶格空间上的单位构成区域的内侧且明线(light line)的外侧的区域中，形成具有扩展的强度不为0的图案。

“明线”是指在半导体发光元件内产生的光输出到空气中时，光发生全反射，由此在半导体发光元件的上方或下方不输出的临界角所对应的倒易晶格空间上的边界线。因此，在“明线”的外侧的区域中，即使形成图案，光也应该不会输出到外部，本发明人的研讨中，一开始认为明线的外侧的图案是完全的“不需要的图案”。但是，本发明人们确认到，通过形成这种“不需要的图案”，半导体发光元件的输出增加。

在第2半导体发光元件中，特征在于：设定以上述相位调制层的厚度方向为Z轴方向的XYZ直角坐标系，在XY平面内设定了晶格常数a的假想的四方晶格的情况下，各个差异折射率区域配置成，其重心位置从上述假想的四方晶格中的晶格点位置偏离距离r，距离r为0＜r≤0.005a。在这种情况下，半导体发光元件的输出能够飞跃地增加。

在第3半导体发光元件中，特征在于：距离r为0.002a≤r。在这种情况下，半导体发光元件的输出能够进一步飞跃地增加。