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公開番号2025103298
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023220609
出願日2023-12-27
発明の名称発光素子及び発光装置
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人
主分類H10H 20/814 20250101AFI20250702BHJP()
要約【課題】斜め方向の光の取り出し効率を向上させることが可能な発光素子及び発光装置を提供する。
【解決手段】発光素子は、第1領域と、第1領域とは位置が異なる第2領域とを有する単結晶基板と、単結晶基板上に配置された第1導電型の第1半導体層と、第1領域における第1半導体層上に配置された発光層と、発光層上に配置された第2導電型の第2半導体層と、第2領域における第1半導体層上に配置された第1電極と、第2半導体層上に配置された第2電極と、単結晶基板及び第1半導体層の少なくとも一方の側面に設けられ、発光層から発光した光を吸収する側面吸収領域と、第2領域において、単結晶基板及び第1半導体層の少なくとも一方の内部に設けられ、周囲よりも屈折率が低い低屈折率領域と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１領域と、前記第１領域とは位置が異なる第２領域とを有する単結晶基板と、
前記単結晶基板上に配置された第１導電型の第１半導体層と、
前記第１領域における前記第１半導体層上に配置された発光層と、
前記発光層上に配置された第２導電型の第２半導体層と、
前記第２領域における前記第１半導体層上に配置された第１電極と、
前記第２半導体層上に配置された第２電極と、
前記単結晶基板及び前記第１半導体層の少なくとも一方の側面に設けられ、前記発光層から発光した光を吸収する側面吸収領域と、
前記第２領域において、前記単結晶基板及び前記第１半導体層の少なくとも一方の内部に設けられ、周囲よりも屈折率が低い低屈折率領域と、を備える発光素子。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記単結晶基板及び前記第１半導体層の厚さ方向において、前記低屈折率領域の高さは前記側面吸収領域の高さよりも高い、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１電極及び前記第２電極を通る平面で前記単結晶基板及び前記第１半導体層を切断した断面における前記低屈折率領域の形状は、
前記第１半導体層において前記第１電極が配置された面から、前記単結晶基板において前記第１半導体層が配置された面の反対側に位置する面に近づくにしたがって、幅が徐々に狭くなる逆三角形又は逆台形である、請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第１電極の直下の位置に、前記低屈折率領域の少なくとも一部が設けられている、請求項１又は２に起債の発光素子。
【請求項５】
前記低屈折率領域は、前記第１領域を囲むように配置されている、請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項６】
前記低屈折率領域は、
前記第１領域を囲むように配置された第１低屈折率領域と、
前記第１低屈折率領域を外側から囲むように配置された第２低屈折率領域と、を有する、請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項７】
前記単結晶基板において前記第１半導体層が配置された面の反対側の面が光取り出し面であり、
前記第１低屈折率領域よりも前記第２低屈折率領域の方が前記光取り出し面に近い位置に設けられている、請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記単結晶基板は、窒化アルミニウムを含む請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項９】
前記低屈折率領域は、空孔を含む請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記低屈折率領域は、アモルファス窒化アルミニウムを含む請求項１又は２に記載の発光素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、発光素子及び発光装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
紫外線発光素子は、小型、低消費電力の特徴を生かして様々な分野で応用されている。特許文献１に開示されている通り、一般に紫外線発光素子は、ｎ型窒化物半導体層と、発光層と、ｐ型窒化物半導体層とを有する積層部を備える。この紫外線発光素子は、ｎ型窒化物半導体層上の一方の電極部と、ｐ型窒化物半導体層上の他方の電極部とを介して供給された電力によって発光層から紫外光が発光される。
【０００３】
一般的に紫外線発光素子で用いられる半導体材料は高い屈折率を有している。このため、発光層から生成された紫外光は、光を取り出す面と空気との屈折率差によって、取り出し面と空気との界面で全反射され、紫外線発光素子の側面や内部で吸収される。発光層から生成された紫外光は取り出し面に対して角度をもっており、全反射臨界角以下の多くの光が反射されるため、光取り出し効率が低いという課題がある。
【０００４】
この課題を解決するために素子表面や裏面を加工する手法が広く用いられる。例えば特許文献２には六方ピラミッドキャビティが設けられるように窒化物半導体層の成膜を行うことで、半導体表面に凹凸構造を形成する手法が記載されている。
【０００５】
また、基板の裏面に屈折率が基板より小さい膜を形成させる手法も用いられる。例えば特許文献３には紫外線発光素子の基板の裏面に薄膜を塗布することによって光取り出し効率を高める手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１２／１４４０４６号
特開２００５－２７７４２３号公報
特表２０１０－５１０６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体発光素子に凹凸構造を形成して発光素子外部への光取り出し効率を向上させる場合、光取り出し面に対して斜めの光は取り出しやすくなる半面、垂直の光が出にくくなり、光取り出し効率の効果が十分に得られない可能性がある。
【０００８】
そこでこの発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、斜め方向の光の取り出し効率を向上させることが可能な発光素子及び発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の発光素子及び発光装置により、上記課題を解決できることを見出し、本開示を完成させた。
【００１０】
本開示の第１の態様に係る発光素子は、第１領域と、前記第１領域とは位置が異なる第２領域とを有する単結晶基板と、前記単結晶基板上に配置された第１導電型の第１半導体層と、前記第１領域における前記第１半導体層上に配置された発光層と、前記発光層上に配置された第２導電型の第２半導体層と、前記第２領域における前記第１半導体層上に配置された第１電極と、前記第２半導体層上に配置された第２電極と、前記単結晶基板及び前記第１半導体層の少なくとも一方の側面に設けられ、前記発光層から発光した光を吸収する側面吸収領域と、前記第２領域において、前記単結晶基板及び前記第１半導体層の少なくとも一方の内部に設けられ、周囲よりも屈折率が低い低屈折率領域と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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