有源层结构，半导体发光元件和显示装置制造方法及图纸

该半导体发光元件具有：第一导电层、第二导电层以及设置在第一导电层和第二导电层之间的有源层。第一导电层具有电流狭窄结构，在电流狭窄结构中形成狭窄电流注入区域。有源层具有多个量子阱层并且形成为使得与多个量子阱层中的第一量子阱层的发光复合能级能隙对应的第一发光波长包括在整个发光光谱的强度峰值的波长范围内，第一量子阱层设置在最接近所述电流狭窄结构的位置处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有源层结构，半导体发光元件和显示装置
本技术涉及半导体发光元件，其有源层结构以及包括该半导体发光元件的显示装置。
技术介绍
作为半导体发光元件，超发光二极管(SLD)具有这样的特性：其具有相对地接近于发光二极管的宽的发光光谱宽度并且发射具有窄辐射角和高强度的光，如同半导体激光器的发光状态。专利文献1中描述的SLD包括垂直于在平面图中所见的解理端面(cleavageendsurface)而形成的线状脊波导，以及设置为沿着脊波导弯曲的曲线引导有源层。在解理端面上，有时形成AR(防反射)膜。在具有这种结构的SLD中，位于直线脊形波导正下方的有源层中产生的光的大部分行进到曲线引导有源层。朝向曲线引导有源层的光被分成由于弯曲而泄漏的光、被引导到端面(在解理端面的相反侧上的端面)上并在其上被反射的光和在被引导的同时被吸收的光。利用这种结构，因为由于弯曲而泄漏的光和在解理端面的相对侧上的端面上反射的光不能返回到线性有源层，所以抑制了激光模式振荡(参见例如第2页右下栏到第3页的左上栏，以及图1)。简言之，SLD不具有其中光通过在设置在两个端面上的反射镜而被谐振的结构，而是具有其中光通过经由单向波导进行传送而被放大的结构(进行受激发射)，这不同于常规的激光二极管(LD)。它们之间的区别在于SLD的输出光的波长的光谱宽度远大于LD的输出光的波长的光谱宽度。专利文献2公开了在光纤陀螺仪、光通信装置、光学应用测量装置等中使用的半导体发光元件(例如，SLD)。该半导体发光元件的有源层(发光层)由InGaAs形成，并且包括包含多个势垒层(barrierlayers)和多个阱层(welllayers)的多个量子阱。已知通过在多个阱层中设置至少一个应变阱层来提高发光的量子效率。具体地，专利文献1中公开的半导体发光元件的有源层包括其中材料的组成比不同的多个阱层(第一阱层和第二阱层)。因此，有源层的结构在第一阱层和第二阱层之间具有不同的带隙。因此，利用该元素，可以实现具有大约800nm至大约850nm的中心波长的宽的发光光谱特性(参见例如段落0082、0091至0098，和0207，以及图3A)。现有技术文献专利文献专利文献1：特开平2-310975号公报专利文献2：国际公开第2006/075759号
技术实现思路
技术问题顺便提及，为了扩大这种半导体发光元件的应用范围，不仅希望实现宽的光谱宽度，而且希望实现高的输出。考虑到上述情况，本技术的目的是提供一种半导体发光元件、其有源层结构以及包括该半导体发光元件的显示装置，它们能够实现宽发光光谱宽度以及增加输出。问题的解决方案为了实现上述目的，根据本技术的半导体发光元件包括第一导电层、第二导电层和有源层。第一导电层具有电流狭窄结构(currentconstrictionstructure)，电流注入区域在电流狭窄结构中变窄。有源层设置在第一导电层和第二导电层之间，有源层包括多个量子阱层，第一发光波长在整个发光光谱的强度峰值的波长范围内，第一发光波长对应于所述多个量子阱层中的第一量子阱层的发光复合能级能隙(lightemissionrecombinationlevelenergygap)，所述第一量子阱层设置在最靠近所述电流狭窄结构的位置。由于与提供给有源层的多个量子阱层中位于最靠近电流狭窄结构的位置的第一量子阱层的发光复合能级能隙相对应的第一发光波长处于整个发光光谱的强度峰值的波长范围内，可以实现宽的发光光谱宽度和高输出。有源层可以包括一个或多个第二量子阱层和一个或多个第三量子阱层。一个或多个第二量子阱层具有对应于比第一发光波长长的第二发光波长的发光复合能级能隙。一个或多个第三量子阱层具有对应于比第一发光波长短的第三发光波长的发光复合能级能隙。利用该结构，能够以第一发光波长为中心增大发光光谱宽度，同时实现高输出化。有源层可以包括分别作为一个或多个第二量子阱层和一个或多个第三量子阱层的多个第二量子阱层和多个第三量子阱，多个第二量子阱层具有多个不同的发光复合能级能隙，所述多个第三量子阱具有多个不同的发光复合能级能隙。第二量子阱层和第三量子阱层可以如下所述沿着远离第一量子阱层的方向交替地布置。也就是说，与多个第二量子阱层的发光复合能级能隙对应的发光波长可以在表示发光波长与输出之间的关系的光谱图中从第一发光波长起以升序排列，并且与所述多个第三量子阱层的发光复合能级能隙相对应的发光波长可以在光谱图中从第一发光波长按照降序排列。利用这种构造，可以在实现高输出的同时增加发光光谱宽度。多个量子阱层可以被配置为具有不同的组成。多个量子阱层可以被配置为具有不同的阱宽度。根据本技术的有源层结构是这样的有源层结构，包括：具有电流狭窄结构的第一导电层，电流注入区域在电流狭窄结构中变窄；第二导电层；以及设置在第一导电层和第二导电层之间的有源层。有源层包括多个量子阱层，第一发光波长在整个发光光谱的强度峰值的波长范围内，第一发光波长对应于多个量子阱层的第一量子阱层的发光复合能级能隙，所述第一量子阱层设置在最接近所述电流狭窄结构的位置。根据本技术的显示装置包括上述半导体发光元件；以及图像生成单元，其能够二维地扫描从所述半导体发光元件发射的光，并且基于图像数据来控制所述投射光的亮度。专利技术的有益效果如上所述，根据本技术，可以实现宽的频谱宽度和高输出。应当注意，这里描述的效果不一定是限制性的，并且可以是本公开中描述的任何效果。附图说明[图1]图1的部分A是示出作为根据本技术的实施例的半导体发光元件的SLD的示意性透视图，以及图1的部分B是其平面图。[图2]图2的左侧是沿图1的部分B中的线C-C截取的截面图。[图3]图3示意性地示出了其中最多载流子注入位于最靠近脊部的位置的第一量子阱层中的状态[图4]图4示出了SLD的整个发光光谱的形状和每个量子阱层的发光光谱的形状。[图5]图5的部分A示出了包括五个或更多个量子阱层的有源层结构，以及图5的部分B示出了其发光光谱。[图6]图6示出了取决于注入电流的输出的改善效果的模拟结果。[图7]图7示出了光谱宽度的改善效果的模拟结果。[图8]图8是示出在改变有源层薄膜的组成的情况下对应于带隙的发光波长的计算结果的图。[图9]图9的部分A示出了被配置为使得对应于多个有源层薄膜的量子阱层的阱宽度不同的有源层结构的能带结构。图9的部分B是示出在量子阱层的阱宽度改变的情况下的增益最大波长的计算结果的图。[图10]图10示意性地示出使用根据上述实施例中的任一个的半导体发光元件作为光源的显示装置的构造。[图11]图11是用于描述能隙和发光复合能级能隙之间的差异的图。具体实施方式在下文中，将参照附图描述本技术的实施例。在下面的描述中，使用诸如表示方向的“上”、“下”、“右”和“左”的术语来使描述简单，并且不限制根据本实施例的装置或元件。1.根据本实施例的半导体发光元件的基本原理(半导体发光元件的整体结构)图1的部分A是示出根据本技术的实施例的半导体发光元件的示意性透视图，以及图1的部分B是其平面图。图2的左侧是沿图1的部分B中的线C-C截取的截面图。该半导体发光元件例如是包括作为p型或n型导电层的脊部10的脊型超发光二极管(SLD)。从图2的左侧的顶部来看，SLD100包括：p型电极层11(或与p型电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光元件，包括：具有电流狭窄结构的第一导电层，电流注入区域在所述电流狭窄结构中变窄；第二导电层；以及有源层，设置在所述第一导电层和所述第二导电层之间，所述有源层包括多个量子阱层，第一发光波长在整个发光光谱的强度峰值的波长范围内，所述第一发光波长对应于所述多个量子阱层中的第一量子阱层的发光复合能级能隙，所述第一量子阱层设置在最接近所述电流狭窄结构的位置处。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.19 JP 2014-2569701.一种半导体发光元件，包括：具有电流狭窄结构的第一导电层，电流注入区域在所述电流狭窄结构中变窄；第二导电层；以及有源层，设置在所述第一导电层和所述第二导电层之间，所述有源层包括多个量子阱层，第一发光波长在整个发光光谱的强度峰值的波长范围内，所述第一发光波长对应于所述多个量子阱层中的第一量子阱层的发光复合能级能隙，所述第一量子阱层设置在最接近所述电流狭窄结构的位置处。2.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，所述有源层包括一个或多个第二量子阱层，所述一个或多个第二量子阱层具有与比所述第一发光波长长的第二发光波长对应的发光复合能级能隙，以及一个或多个第三量子阱层，所述一个或多个第三量子阱层具有与比所述第一发光波长短的第三发光波长对应的发光复合能级能隙。3.根据权利要求2所述的半导体发光元件，其中，所述有源层包括分别作为所述一个或多个第二量子阱层和所述一个或多个第三量子阱层的多个第二量子阱层和多个第三量子阱，所述多个第二量子阱层具有多个不同的发光复合能级能隙，所述多个第三量子阱具有多个不同的发光复合能级能隙，以及所述第二量子阱层和所述第三量子阱层在远离所述第一量子阱层的方向上交替排列，从而在表示发光波长与输出之间的关系的光谱图中，与所述多个第二量子阱层的发光复合能级能...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡部义昭，河角孝行，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP