二次元正方格子構造および二次元正方格子構造の製造方法
【課題】結晶へのダメージを抑制し、特性を向上する二次元正方格子構造および二次元正方格子構造の製造方法を提供する。
【解決手段】二次元正方格子構造１０ａは、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる第１の部分１１と、第１の部分１１を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分１２とを備えている。第１の部分１１を構成する材料は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する。
【解決手段】二次元正方格子構造１０ａは、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる第１の部分１１と、第１の部分１１を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分１２とを備えている。第１の部分１１を構成する材料は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元正方格子構造および二次元正方格子構造の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、二次元正方格子構造は、ＬＤ（Laser Diode：レーザダイオード）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）、有機ＥＬ（Organic Electroluminescence）、波長変換素子などに用いられている。二次元正方格子構造としての２次元フォトニック結晶を備えた波長変換装置は、たとえば特開２００８−１７０７１０号公報（特許文献１）に開示されている。上記特許文献１の波長変換装置は、以下の方法で作製されることが開示されている。
【０００３】
具体的には、＋ｃ面を有するＧａＮ（窒化ガリウム）基板上に、２次元分極反転構造パターンに対応したマスクパターンを形成する。その後、ＧａＮ基板の＋ｃ面およびマスクパターン上に、＋ｃ軸方向にＧａＮ層を形成する。この場合、ＧａＮ基板の＋ｃ面上には＋ｃ軸方向へＧａＮ層の厚さが増大するように＋ｃ領域をエピタキシャル成長し、マスク層上には−ｃ軸方向へＧａＮ層の厚さが増大するように−ｃ領域をエピタキシャル成長する。これにより、分極反転構造を形成している。
【０００４】
次に、分極反転構造上に、開口部を有するレジストパターンを形成する。その後、レジストパターンをマスクとして、ドライエッチングによって開口部に対応した複数の微小孔を形成する。次いで、レジストパターンを除去する。これにより、２次元フォトニック結晶構造を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７０７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
６．２ｅＶのエネルギーバンドギャップ、約３．３ＷＫ-1ｃｍ-1の熱伝導率および高い電気抵抗を有するＡｌＮ（窒化アルミニウム）結晶などのＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）（以下、ＡｌＧａＮとも言う）結晶は、短波長の光デバイスの材料として用いられている。このため、ＡｌＧａＮ結晶を含む二次元正方格子構造を波長変換素子などに用いることが期待されている。
【０００７】
しかし、上記特許文献１の波長変換装置の製造方法にしたがって、ＧａＮ基板上にＡｌＧａＮ層を形成すると、ＧａＮとＡｌＧａＮとは組成が異なるので、形成したＡｌＧａＮ層の結晶性が悪くなる。ＡｌＧａＮ層の結晶性が悪いと、二次元正方格子構造に入射された光によりＡｌＧａＮ層を構成する結晶にダメージが生じるという問題があること、および、二次元正方格子構造から出射される光の特性が悪化するという問題があることを本発明者は初めて明らかにした。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、結晶へのダメージを抑制し、特性を向上する二次元正方格子構造および二次元正方格子構造の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、結晶にダメージが生じること、および特性が悪化することは、ＡｌＧａＮ結晶の転位密度が高いことに起因することを見い出した。すなわち、入射された光のエネルギーによる熱が転位により吸収され、この熱により、ＡｌＧａＮ結晶へダメージを与え、かつ特性を低下することを本発明者は見い出した。
【００１０】
また、本発明者は、ＡｌＧａＮ結晶へのダメージを抑制し、かつ特性を向上するために、転位密度をどの程度低減することが効果的であるかを鋭意研究した。その結果、ＡｌＧａＮ結晶の転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満であることを見い出した。
【００１１】
そこで、本発明の二次元正方格子構造は、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる第１の部分と、第１の部分を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分とを備えている。第１の部分を構成する材料は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する。
【００１２】
本発明の二次元正方格子構造の製造方法は、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎよりなる下地基板を準備する工程と、下地基板上に、下地基板と同じ組成の結晶を成長する工程と、結晶を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分を結晶に形成する工程とを備えている。成長する工程では、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する結晶を成長する。
【００１３】
本発明の二次元正方格子構造およびその製造方法によれば、第１の部分を構成するＡｌＧａＮは、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有している。転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満であるので、入射光のエネルギーを転位で吸収することを抑制できる。このため、第１の部分を構成する結晶の温度が上昇することを抑制できる。これにより、結晶へのダメージを抑制することができる。また、第１の部分の屈折率のばらつきを抑制することができるので、出射光の特性を向上することができる。
【００１４】
上記二次元正方格子構造において好ましくは、第１の部分を構成する材料は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満の転位密度を有する。
【００１５】
上記二次元正方格子構造の製造方法において好ましくは、成長する工程では、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満の転位密度を有する結晶を成長する。
【００１６】
これにより、転位による入射光のエネルギーの吸収をより抑制することができる。したがって、結晶へのダメージをより抑制し、特性をより向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の二次元正方格子構造および二次元正方格子構造の製造方法によれば、第１の部分の転位密度を１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満にすることにより、結晶へのダメージを抑制し、特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の実施の形態１における二次元正方格子構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における二次元正方格子構造を概略的に示す平面図である。
【図３】図１における線分ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における二次元正方格子構造の製造方法のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１における下地基板を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における結晶を成長した状態を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における基材を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における第２の部分を形成するための製造工程を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における第２の部分を形成するための製造工程を概略的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における二次元正方格子構造を概略的に示す斜視図である。
【図１１】図１０における線分ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における第２の部分を形成するための製造工程を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における第２の部分を形成するための製造工程を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１〜図３を参照して、本発明の一実施の形態における二次元正方格子構造１０ａを説明する。二次元正方格子構造１０ａは、二次元回折格子、フォトニック結晶構造などである。
【００２１】
図１〜図３に示すように、二次元正方格子構造１０ａは、第１の部分１１と、第２の部分１２とを備えている。二次元正方格子構造１０ａの主面において、平面形状が円形の複数の第２の部分１１が、左右方向および当該左右方向に対して９０°の傾斜角度で延びる方向に周期的に形成されている。言い換えると、第２の部分１２の各々は、第１の部分１１の正方格子の格子点となる位置、つまり正方形の頂点の位置に形成されている。さらに、言い換えると、複数の第２の部分１２のうち１つの第２の部分１２ａに着目すると、この第２の部分１２ａと近接（または隣接）する第２の部分１２ｂの数が４となる。
【００２２】
第１の部分１１は、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる。Ａｌの組成比ｘは、０．１以上１以下であることが好ましく、０．５以上１以下であることがより好ましく、１である（ＡｌＮよりなる）ことがより一層好ましい。
【００２３】
第１の部分１１を構成する材料の転位密度は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満であり、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満であることが好ましい。１×１０7ｃｍ-2未満の場合、入射光１０１のエネルギーが転位で吸収されることを抑制できるので、この入射光１０１を転位で吸収することを抑制できる。このため、第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮ結晶へのダメージをより抑制し、特性をより向上することができる。１×１０5ｃｍ-2未満の場合、入射光１０１のエネルギーの転位での吸収を効果的に抑制することができる。転位密度は低い方が好ましいが、容易に製造できる観点から、下限値は、１×１０3ｃｍ-2である。
【００２４】
ここで、転位密度は、たとえば溶融ＫＯＨ（水酸化カリウム）中のエッチングによりできるピットの個数を数えて、単位面積で割るというアルカリ・エッチング法によって測定される値（エッチピット密度：ＥＰＤ）である。
【００２５】
第２の部分１２は、第１の部分１１を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有している。本実施の形態では、第２の部分１２は、屈折率が１の空気、屈折率が１．４６のＳｉＯ2（二酸化珪素）などを用いることができる。この場合、ＡｌＮの屈折率が２．３であること等から、第１の部分１１が高屈折率部であり、第２の部分１２が低屈折率部になる。第２の部分１２は、互いに略同一の形状である。
【００２６】
続いて、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ａの製造方法について説明する。図４および図５に示すように、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる下地基板２１を準備する（ステップＳ１）。下地基板２１は、成長する結晶２２と同じ組成である。下地基板２１は、主表面２１ａを有している。主表面２１ａは、たとえば（００１）面（ｃ面）である。
【００２７】
次に、図４および図６に示すように、下地基板２１の主表面２１ａ上に、下地基板２１と同じ組成の結晶２２を成長する（ステップＳ２）。つまり結晶２２は、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる。
【００２８】
下地基板２１と結晶２２とは格子不整合などが緩和されているので、転位密度の低い結晶２２を成長することができる。成長する結晶２２の転位密度は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満であり、好ましくは１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満である。
【００２９】
成長方法は特に限定されず、昇華法、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライド気相成長）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相堆積）法などの気相成長法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などを採用することができる。
【００３０】
次に、図４および図７に示すように、結晶２２から、第１の部分１１となるべき基材１１Ａを形成する（ステップＳ３）。基材１１Ａを形成する方法は特に限定されず、たとえば切断やへき開などによりスライス加工する。また、結晶２２から複数枚の基材１１Ａを作製してもよい。ここで、切断とは、電着ダイヤモンドホイールの外周刃を持つスライサーなどで機械的に基材１１Ａを切り出すことをいう。へき開とは、結晶格子面に沿って結晶２２を分割することをいう。なお、このステップＳ３は省略されてもよい。
【００３１】
次に、結晶２２から形成された基材１１Ａの少なくとも一方の表面を研磨する。研磨する方法は特に限定されないが、たとえばＣＭＰ研磨（Chemical Mechanical Planarization：化学機械研磨）などを採用できる。なお、この研磨するステップは省略されてもよい。
【００３２】
次に、図４に示すように、結晶２２を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分１２を、結晶２２から形成された基材１１Ａに形成する（ステップＳ４）。このステップＳ４では、たとえば以下の工程を行なう。
【００３３】
具体的には、まず、図８に示すように、第２の部分１２となるべき領域が開口したパターンを有するレジスト２３（円が開口したレジスト２３）を基材１１Ａ上に形成する。その後、図９に示すように、レジスト２３のパターンから開口した領域をたとえばエッチングなどにより除去する。基材１１Ａのうち残存した領域が第１の部分１１となり、基材１１Ａのうち除去した領域が第２の部分１２となる。次いで、レジスト２３を除去する。これにより、図１〜図３に示す二次元正方格子構造１０ａを製造することができる。
【００３４】
なお、第２の部分１２が空気以外の場合には、レジスト２３を除去する前に、基材１１Ａの開口部にＳｉＯ2膜などを形成することにより、ＳｉＯ2などよりなる第２の部分１２を形成してもよい。
【００３５】
続いて、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ａの動作について説明する。まず、二次元正方格子構造１０ａに入射光１０１を入射する。この入射光１０１は、二次元正方格子構造１０ａにおいて分極界面である第１の部分１１と第２の部分１２との界面に垂直になるように入射することが好ましい。二次元正方格子構造１０ａが有する所定の周期に対応する波長において入射光１０１は回折を繰り返し、位相条件が規定される。波長および位相条件の揃った光が主面に垂直な方向（図１において上向き）へ回折され、上面から出射光１０２を取り出すことができる。これにより、特定波長の入射光１０１を、異なる波長の出射光１０２に変換することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ａおよびその製造方法によれば、同じ組成の下地基板２１を用いて、第１の部分１１を形成している。このため、第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮは、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有している。転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満であるので、入射光１０１のエネルギーを転位で吸収してしまうことを抑制できる。このため、第１の部分１１を構成する結晶の温度が上昇することを抑制できる。これにより、第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮ結晶へのダメージを抑制することができる。また、第１の部分１１の屈折率のばらつきを抑制することができるので、出射光１０２の特性および効率を向上することができる。
【００３７】
したがって、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ａは、たとえば、トンネル磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗素子等の種々の磁気抵抗効果を利用した機能デバイス、発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光素子、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、スピンＦＥＴ、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor；高電子移動度トランジスタ）などの電子デバイスなどに好適に用いることができる。
【００３８】
特に、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ａは、フォトニック結晶構造を有するレーザなどの発光素子または波長変換素子に好適に用いられる。二次元正方格子構造１０ａをフォトニック結晶構造を有するレーザなどの発光素子に用いると、たとえば波長５３２ｎｍの光を上面に取り出す場合に特に有効である。二次元正方格子構造１０ａを波長変換素子に用いると、たとえば波長１０６４ｎｍの光を素子中に局在化させて波長変換効率を向上する場合に特に有効である。
【００３９】
（実施の形態２）
図１０および図１１を参照して、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ｂを説明する。本実施の形態における二次元正方格子構造１０ｂは、基本的には実施の形態１における二次元正方格子構造１０ａと同様の構成を備えているが、第１および第２の部分１１、１２の形状が異なっている。
【００４０】
具体的には、第１の部分１１は、基板と、基板上に形成された円柱形状の部分とを含んでいる。なお、第１の部分１１は、基板を含んでいなくてもよい。第２の部分１２は、円柱形状を開口した形状である。
【００４１】
続いて、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ｂの製造方法について説明する。
【００４２】
まず、実施の形態１と同様に、図５に示す下地基板２１を準備するステップＳ１、結晶成長するステップＳ２、基材１１Ａを形成するステップＳ３、および研磨するステップを適宜実施する。
【００４３】
次に、図１２に示すように、第２の部分となるべき領域が開口したパターンを有するレジスト２３（円形のレジスト）を基材１１Ａ上に形成する。その後、図１３に示すように、レジスト２３のパターンから開口した領域をたとえばエッチングなどにより除去する。エッチングの際、図１３に示すように、基材１１Ａに第２の部分１２が貫通しないように形成してもよく、第２の部分１２が貫通するように形成してもよい（図示せず）。次いで、レジスト２３を除去する。これにより、図１０および図１１に示すように、結晶２２を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分１２を、結晶２２から形成された基材１１Ａに形成できる（ステップＳ４）。
【実施例】
【００４４】
本実施例では、第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮが、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有することによる効果について調べた。
【００４５】
（本発明例１〜３）
本発明例１〜３の二次元正方格子構造は、基本的には実施の形態１にしたがって製造した。具体的には、まず、本発明例１〜３の下地基板２１として、主表面２１ａが（００１）面であるＡｌＮ単結晶基板、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ単結晶基板、およびＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ単結晶基板をそれぞれ準備した（ステップＳ１）。
【００４６】
次に、下地基板２１上に、下地基板２１と同じ組成の結晶２２を昇華法によりそれぞれ成長した（ステップＳ２）。つまり、結晶２２として、本発明例１〜３では、ＡｌＮ結晶、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ結晶、およびＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ結晶をそれぞれ成長した。
【００４７】
次に、結晶２２をスライスして、基材１１Ａを形成した（ステップＳ３）。その後、基材１１Ａの表面にＣＭＰ研磨を施した。
【００４８】
また得られた本発明例１〜３の基材１１Ａの転位密度を、ＫＯＨ−ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）を用いた溶融アルカリ・エッチング法によりそれぞれ測定した。その結果を下記の表１に示す。
【００４９】
次に、以下の方法で、第２の部分を形成した（ステップＳ４）。基材１１Ａ上に、電位ビーム露光および反応性イオンエッチングにより、図１および図３に示すように、直径Ｒが１０２．１ｎｍ、深さＨが１００ｎｍの微小円孔を、２４１．８ｎｍのピッチＰで、第２の部分１２を周期的に形成した。なお、ピッチＰは、隣り合う第２の部分１２の中心間の距離とした。また、基材１１Ａから残存した部分を第１の部分１１とした。
【００５０】
これにより、空気よりなる第２の部分１１が正方格子状に配列された本発明例１〜３の二次元正方格子構造１０ａを製造した。なお、本発明例１〜３の二次元正方格子構造１０において、第１の部分１１を構成する材料の屈折率と第２の部分１２を構成する材料の屈折率とは異なっていた。
【００５１】
（比較例１〜３）
比較例１〜３の二次元正方格子構造は、基本的には本発明例１〜３とぞれぞれ同様に製造したが、下地基板２１として、主表面が（００１）面のＳｉＣ（炭化珪素）基板を用いて、結晶２２としてＡｌＮ結晶、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ結晶、およびＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ結晶をそれぞれ成長した点においてのみ異なっていた。
【００５２】
（比較例４〜６）
比較例４〜６の二次元正方格子構造は、基本的には本発明例１〜３とそれぞれ同様に製造したが、下地基板２１として、主表面が（００１）面のＧａＮ（窒化ガリウム）基板を用いて、結晶２２としてＡｌＮ結晶、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ結晶、およびＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ結晶をそれぞれ成長した点においてのみ異なっていた。
【００５３】
（比較例７〜９）
比較例７〜９の二次元正方格子構造は、基本的には本発明例１〜３とそれぞれ同様に製造したが、下地基板２１として、主表面が（００１）面のＡｌ2Ｏ3（サファイア）基板を用いて、結晶２２としてＡｌＮ結晶、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ結晶、およびＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ結晶をそれぞれ成長した点においてのみ異なっていた。
【００５４】
（評価方法）
本発明例１〜３および比較例１〜９の二次元正方格子構造について、出射光（透過光）の減衰率と、温度上昇とを測定した。
【００５５】
具体的には、本発明例１〜３および比較例１〜９の二次元正方格子構造において、入射光１０１として波長が５３２ｎｍのレーザー光を、第１および第２の部分１１、１２の分極界面に垂直になるように入射し、このときの出射光１０２の強度を初期の強度としてそれぞれ測定した。１万時間照射を続けた後に、出射光１０２の強度をそれぞれ測定した。そして、初期の強度に対して１万時間経過後の強度が低下した割合を求めた。これを出射光の減衰率として、下記の表１に記載する。
【００５６】
また、本発明例１〜３および比較例１〜９の二次元正方格子構造に入射光１０１を入射させる前の初期の温度と、１万時間照射後の温度とをそれぞれ測定した。そして、比較例７の初期の温度に対して、１万時間経過後の温度上昇を１としたときに本発明例１〜３および比較例１〜６、８、９の温度上昇の割合をそれぞれ求めた。この結果を下記の表１に記載する。
【００５７】
【表１】
【００５８】
（測定結果）
本発明例１〜３および比較例１〜９の二次元正方格子構造に上記の入射光１０１を入射させた結果、上面から出射光１０２が放射された。
【００５９】
しかし、表１に示すように、比較例１〜９の二次元正方格子構造では、１万時間照射すると、温度上昇が大きく、減衰率が大きかった。
【００６０】
一方、本発明例１〜３の第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮの転位密度は、比較例１〜９の転位密度よりも低かった。このため、本発明例１〜３の二次元正方格子構造の温度上昇は０．００１％と小さかった。その結果、ＡｌＧａＮ結晶へのダメージが小さく、透過光の減衰率を０．１％と小さくすることができた。したがって、本発明例１〜３は、比較例１〜９と比べて初期の特性を９９．９％以上向上することができた。
【００６１】
このことから、第１の部分１１の転位密度は低い程、透過光の減衰率を小さくすることができ、かつ転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満の場合に長時間に渡って使用を続けても特性を向上できることがわかった。
【００６２】
以上より、本実施例によれば、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する第１の部分１１を備えることにより、第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮ結晶へのダメージを抑制し、特性を向上することができることが確認できた。
【００６３】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６４】
１０ａ，１０ｂ 二次元正方格子構造、１１ 第１の部分、１１Ａ 基材、１２，１２ａ，１２ｂ 第２の部分、２１ 下地基板、２１ａ 主表面、２２ 結晶、２３ レジスト、１０１ 入射光、１０２ 出射光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元正方格子構造および二次元正方格子構造の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、二次元正方格子構造は、ＬＤ（Laser Diode：レーザダイオード）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）、有機ＥＬ（Organic Electroluminescence）、波長変換素子などに用いられている。二次元正方格子構造としての２次元フォトニック結晶を備えた波長変換装置は、たとえば特開２００８−１７０７１０号公報（特許文献１）に開示されている。上記特許文献１の波長変換装置は、以下の方法で作製されることが開示されている。
【０００３】
具体的には、＋ｃ面を有するＧａＮ（窒化ガリウム）基板上に、２次元分極反転構造パターンに対応したマスクパターンを形成する。その後、ＧａＮ基板の＋ｃ面およびマスクパターン上に、＋ｃ軸方向にＧａＮ層を形成する。この場合、ＧａＮ基板の＋ｃ面上には＋ｃ軸方向へＧａＮ層の厚さが増大するように＋ｃ領域をエピタキシャル成長し、マスク層上には−ｃ軸方向へＧａＮ層の厚さが増大するように−ｃ領域をエピタキシャル成長する。これにより、分極反転構造を形成している。
【０００４】
次に、分極反転構造上に、開口部を有するレジストパターンを形成する。その後、レジストパターンをマスクとして、ドライエッチングによって開口部に対応した複数の微小孔を形成する。次いで、レジストパターンを除去する。これにより、２次元フォトニック結晶構造を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７０７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
６．２ｅＶのエネルギーバンドギャップ、約３．３ＷＫ-1ｃｍ-1の熱伝導率および高い電気抵抗を有するＡｌＮ（窒化アルミニウム）結晶などのＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）（以下、ＡｌＧａＮとも言う）結晶は、短波長の光デバイスの材料として用いられている。このため、ＡｌＧａＮ結晶を含む二次元正方格子構造を波長変換素子などに用いることが期待されている。
【０００７】
しかし、上記特許文献１の波長変換装置の製造方法にしたがって、ＧａＮ基板上にＡｌＧａＮ層を形成すると、ＧａＮとＡｌＧａＮとは組成が異なるので、形成したＡｌＧａＮ層の結晶性が悪くなる。ＡｌＧａＮ層の結晶性が悪いと、二次元正方格子構造に入射された光によりＡｌＧａＮ層を構成する結晶にダメージが生じるという問題があること、および、二次元正方格子構造から出射される光の特性が悪化するという問題があることを本発明者は初めて明らかにした。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、結晶へのダメージを抑制し、特性を向上する二次元正方格子構造および二次元正方格子構造の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、結晶にダメージが生じること、および特性が悪化することは、ＡｌＧａＮ結晶の転位密度が高いことに起因することを見い出した。すなわち、入射された光のエネルギーによる熱が転位により吸収され、この熱により、ＡｌＧａＮ結晶へダメージを与え、かつ特性を低下することを本発明者は見い出した。
【００１０】
また、本発明者は、ＡｌＧａＮ結晶へのダメージを抑制し、かつ特性を向上するために、転位密度をどの程度低減することが効果的であるかを鋭意研究した。その結果、ＡｌＧａＮ結晶の転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満であることを見い出した。
【００１１】
そこで、本発明の二次元正方格子構造は、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる第１の部分と、第１の部分を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分とを備えている。第１の部分を構成する材料は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する。
【００１２】
本発明の二次元正方格子構造の製造方法は、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎよりなる下地基板を準備する工程と、下地基板上に、下地基板と同じ組成の結晶を成長する工程と、結晶を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分を結晶に形成する工程とを備えている。成長する工程では、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する結晶を成長する。
【００１３】
本発明の二次元正方格子構造およびその製造方法によれば、第１の部分を構成するＡｌＧａＮは、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有している。転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満であるので、入射光のエネルギーを転位で吸収することを抑制できる。このため、第１の部分を構成する結晶の温度が上昇することを抑制できる。これにより、結晶へのダメージを抑制することができる。また、第１の部分の屈折率のばらつきを抑制することができるので、出射光の特性を向上することができる。
【００１４】
上記二次元正方格子構造において好ましくは、第１の部分を構成する材料は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満の転位密度を有する。
【００１５】
上記二次元正方格子構造の製造方法において好ましくは、成長する工程では、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満の転位密度を有する結晶を成長する。
【００１６】
これにより、転位による入射光のエネルギーの吸収をより抑制することができる。したがって、結晶へのダメージをより抑制し、特性をより向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の二次元正方格子構造および二次元正方格子構造の製造方法によれば、第１の部分の転位密度を１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満にすることにより、結晶へのダメージを抑制し、特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の実施の形態１における二次元正方格子構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における二次元正方格子構造を概略的に示す平面図である。
【図３】図１における線分ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における二次元正方格子構造の製造方法のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１における下地基板を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における結晶を成長した状態を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における基材を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における第２の部分を形成するための製造工程を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における第２の部分を形成するための製造工程を概略的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における二次元正方格子構造を概略的に示す斜視図である。
【図１１】図１０における線分ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における第２の部分を形成するための製造工程を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における第２の部分を形成するための製造工程を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１〜図３を参照して、本発明の一実施の形態における二次元正方格子構造１０ａを説明する。二次元正方格子構造１０ａは、二次元回折格子、フォトニック結晶構造などである。
【００２１】
図１〜図３に示すように、二次元正方格子構造１０ａは、第１の部分１１と、第２の部分１２とを備えている。二次元正方格子構造１０ａの主面において、平面形状が円形の複数の第２の部分１１が、左右方向および当該左右方向に対して９０°の傾斜角度で延びる方向に周期的に形成されている。言い換えると、第２の部分１２の各々は、第１の部分１１の正方格子の格子点となる位置、つまり正方形の頂点の位置に形成されている。さらに、言い換えると、複数の第２の部分１２のうち１つの第２の部分１２ａに着目すると、この第２の部分１２ａと近接（または隣接）する第２の部分１２ｂの数が４となる。
【００２２】
第１の部分１１は、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる。Ａｌの組成比ｘは、０．１以上１以下であることが好ましく、０．５以上１以下であることがより好ましく、１である（ＡｌＮよりなる）ことがより一層好ましい。
【００２３】
第１の部分１１を構成する材料の転位密度は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満であり、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満であることが好ましい。１×１０7ｃｍ-2未満の場合、入射光１０１のエネルギーが転位で吸収されることを抑制できるので、この入射光１０１を転位で吸収することを抑制できる。このため、第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮ結晶へのダメージをより抑制し、特性をより向上することができる。１×１０5ｃｍ-2未満の場合、入射光１０１のエネルギーの転位での吸収を効果的に抑制することができる。転位密度は低い方が好ましいが、容易に製造できる観点から、下限値は、１×１０3ｃｍ-2である。
【００２４】
ここで、転位密度は、たとえば溶融ＫＯＨ（水酸化カリウム）中のエッチングによりできるピットの個数を数えて、単位面積で割るというアルカリ・エッチング法によって測定される値（エッチピット密度：ＥＰＤ）である。
【００２５】
第２の部分１２は、第１の部分１１を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有している。本実施の形態では、第２の部分１２は、屈折率が１の空気、屈折率が１．４６のＳｉＯ2（二酸化珪素）などを用いることができる。この場合、ＡｌＮの屈折率が２．３であること等から、第１の部分１１が高屈折率部であり、第２の部分１２が低屈折率部になる。第２の部分１２は、互いに略同一の形状である。
【００２６】
続いて、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ａの製造方法について説明する。図４および図５に示すように、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる下地基板２１を準備する（ステップＳ１）。下地基板２１は、成長する結晶２２と同じ組成である。下地基板２１は、主表面２１ａを有している。主表面２１ａは、たとえば（００１）面（ｃ面）である。
【００２７】
次に、図４および図６に示すように、下地基板２１の主表面２１ａ上に、下地基板２１と同じ組成の結晶２２を成長する（ステップＳ２）。つまり結晶２２は、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる。
【００２８】
下地基板２１と結晶２２とは格子不整合などが緩和されているので、転位密度の低い結晶２２を成長することができる。成長する結晶２２の転位密度は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満であり、好ましくは１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満である。
【００２９】
成長方法は特に限定されず、昇華法、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライド気相成長）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相堆積）法などの気相成長法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などを採用することができる。
【００３０】
次に、図４および図７に示すように、結晶２２から、第１の部分１１となるべき基材１１Ａを形成する（ステップＳ３）。基材１１Ａを形成する方法は特に限定されず、たとえば切断やへき開などによりスライス加工する。また、結晶２２から複数枚の基材１１Ａを作製してもよい。ここで、切断とは、電着ダイヤモンドホイールの外周刃を持つスライサーなどで機械的に基材１１Ａを切り出すことをいう。へき開とは、結晶格子面に沿って結晶２２を分割することをいう。なお、このステップＳ３は省略されてもよい。
【００３１】
次に、結晶２２から形成された基材１１Ａの少なくとも一方の表面を研磨する。研磨する方法は特に限定されないが、たとえばＣＭＰ研磨（Chemical Mechanical Planarization：化学機械研磨）などを採用できる。なお、この研磨するステップは省略されてもよい。
【００３２】
次に、図４に示すように、結晶２２を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分１２を、結晶２２から形成された基材１１Ａに形成する（ステップＳ４）。このステップＳ４では、たとえば以下の工程を行なう。
【００３３】
具体的には、まず、図８に示すように、第２の部分１２となるべき領域が開口したパターンを有するレジスト２３（円が開口したレジスト２３）を基材１１Ａ上に形成する。その後、図９に示すように、レジスト２３のパターンから開口した領域をたとえばエッチングなどにより除去する。基材１１Ａのうち残存した領域が第１の部分１１となり、基材１１Ａのうち除去した領域が第２の部分１２となる。次いで、レジスト２３を除去する。これにより、図１〜図３に示す二次元正方格子構造１０ａを製造することができる。
【００３４】
なお、第２の部分１２が空気以外の場合には、レジスト２３を除去する前に、基材１１Ａの開口部にＳｉＯ2膜などを形成することにより、ＳｉＯ2などよりなる第２の部分１２を形成してもよい。
【００３５】
続いて、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ａの動作について説明する。まず、二次元正方格子構造１０ａに入射光１０１を入射する。この入射光１０１は、二次元正方格子構造１０ａにおいて分極界面である第１の部分１１と第２の部分１２との界面に垂直になるように入射することが好ましい。二次元正方格子構造１０ａが有する所定の周期に対応する波長において入射光１０１は回折を繰り返し、位相条件が規定される。波長および位相条件の揃った光が主面に垂直な方向（図１において上向き）へ回折され、上面から出射光１０２を取り出すことができる。これにより、特定波長の入射光１０１を、異なる波長の出射光１０２に変換することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ａおよびその製造方法によれば、同じ組成の下地基板２１を用いて、第１の部分１１を形成している。このため、第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮは、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有している。転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満であるので、入射光１０１のエネルギーを転位で吸収してしまうことを抑制できる。このため、第１の部分１１を構成する結晶の温度が上昇することを抑制できる。これにより、第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮ結晶へのダメージを抑制することができる。また、第１の部分１１の屈折率のばらつきを抑制することができるので、出射光１０２の特性および効率を向上することができる。
【００３７】
したがって、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ａは、たとえば、トンネル磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗素子等の種々の磁気抵抗効果を利用した機能デバイス、発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光素子、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、スピンＦＥＴ、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor；高電子移動度トランジスタ）などの電子デバイスなどに好適に用いることができる。
【００３８】
特に、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ａは、フォトニック結晶構造を有するレーザなどの発光素子または波長変換素子に好適に用いられる。二次元正方格子構造１０ａをフォトニック結晶構造を有するレーザなどの発光素子に用いると、たとえば波長５３２ｎｍの光を上面に取り出す場合に特に有効である。二次元正方格子構造１０ａを波長変換素子に用いると、たとえば波長１０６４ｎｍの光を素子中に局在化させて波長変換効率を向上する場合に特に有効である。
【００３９】
（実施の形態２）
図１０および図１１を参照して、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ｂを説明する。本実施の形態における二次元正方格子構造１０ｂは、基本的には実施の形態１における二次元正方格子構造１０ａと同様の構成を備えているが、第１および第２の部分１１、１２の形状が異なっている。
【００４０】
具体的には、第１の部分１１は、基板と、基板上に形成された円柱形状の部分とを含んでいる。なお、第１の部分１１は、基板を含んでいなくてもよい。第２の部分１２は、円柱形状を開口した形状である。
【００４１】
続いて、本実施の形態における二次元正方格子構造１０ｂの製造方法について説明する。
【００４２】
まず、実施の形態１と同様に、図５に示す下地基板２１を準備するステップＳ１、結晶成長するステップＳ２、基材１１Ａを形成するステップＳ３、および研磨するステップを適宜実施する。
【００４３】
次に、図１２に示すように、第２の部分となるべき領域が開口したパターンを有するレジスト２３（円形のレジスト）を基材１１Ａ上に形成する。その後、図１３に示すように、レジスト２３のパターンから開口した領域をたとえばエッチングなどにより除去する。エッチングの際、図１３に示すように、基材１１Ａに第２の部分１２が貫通しないように形成してもよく、第２の部分１２が貫通するように形成してもよい（図示せず）。次いで、レジスト２３を除去する。これにより、図１０および図１１に示すように、結晶２２を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分１２を、結晶２２から形成された基材１１Ａに形成できる（ステップＳ４）。
【実施例】
【００４４】
本実施例では、第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮが、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有することによる効果について調べた。
【００４５】
（本発明例１〜３）
本発明例１〜３の二次元正方格子構造は、基本的には実施の形態１にしたがって製造した。具体的には、まず、本発明例１〜３の下地基板２１として、主表面２１ａが（００１）面であるＡｌＮ単結晶基板、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ単結晶基板、およびＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ単結晶基板をそれぞれ準備した（ステップＳ１）。
【００４６】
次に、下地基板２１上に、下地基板２１と同じ組成の結晶２２を昇華法によりそれぞれ成長した（ステップＳ２）。つまり、結晶２２として、本発明例１〜３では、ＡｌＮ結晶、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ結晶、およびＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ結晶をそれぞれ成長した。
【００４７】
次に、結晶２２をスライスして、基材１１Ａを形成した（ステップＳ３）。その後、基材１１Ａの表面にＣＭＰ研磨を施した。
【００４８】
また得られた本発明例１〜３の基材１１Ａの転位密度を、ＫＯＨ−ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）を用いた溶融アルカリ・エッチング法によりそれぞれ測定した。その結果を下記の表１に示す。
【００４９】
次に、以下の方法で、第２の部分を形成した（ステップＳ４）。基材１１Ａ上に、電位ビーム露光および反応性イオンエッチングにより、図１および図３に示すように、直径Ｒが１０２．１ｎｍ、深さＨが１００ｎｍの微小円孔を、２４１．８ｎｍのピッチＰで、第２の部分１２を周期的に形成した。なお、ピッチＰは、隣り合う第２の部分１２の中心間の距離とした。また、基材１１Ａから残存した部分を第１の部分１１とした。
【００５０】
これにより、空気よりなる第２の部分１１が正方格子状に配列された本発明例１〜３の二次元正方格子構造１０ａを製造した。なお、本発明例１〜３の二次元正方格子構造１０において、第１の部分１１を構成する材料の屈折率と第２の部分１２を構成する材料の屈折率とは異なっていた。
【００５１】
（比較例１〜３）
比較例１〜３の二次元正方格子構造は、基本的には本発明例１〜３とぞれぞれ同様に製造したが、下地基板２１として、主表面が（００１）面のＳｉＣ（炭化珪素）基板を用いて、結晶２２としてＡｌＮ結晶、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ結晶、およびＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ結晶をそれぞれ成長した点においてのみ異なっていた。
【００５２】
（比較例４〜６）
比較例４〜６の二次元正方格子構造は、基本的には本発明例１〜３とそれぞれ同様に製造したが、下地基板２１として、主表面が（００１）面のＧａＮ（窒化ガリウム）基板を用いて、結晶２２としてＡｌＮ結晶、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ結晶、およびＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ結晶をそれぞれ成長した点においてのみ異なっていた。
【００５３】
（比較例７〜９）
比較例７〜９の二次元正方格子構造は、基本的には本発明例１〜３とそれぞれ同様に製造したが、下地基板２１として、主表面が（００１）面のＡｌ2Ｏ3（サファイア）基板を用いて、結晶２２としてＡｌＮ結晶、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ結晶、およびＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ結晶をそれぞれ成長した点においてのみ異なっていた。
【００５４】
（評価方法）
本発明例１〜３および比較例１〜９の二次元正方格子構造について、出射光（透過光）の減衰率と、温度上昇とを測定した。
【００５５】
具体的には、本発明例１〜３および比較例１〜９の二次元正方格子構造において、入射光１０１として波長が５３２ｎｍのレーザー光を、第１および第２の部分１１、１２の分極界面に垂直になるように入射し、このときの出射光１０２の強度を初期の強度としてそれぞれ測定した。１万時間照射を続けた後に、出射光１０２の強度をそれぞれ測定した。そして、初期の強度に対して１万時間経過後の強度が低下した割合を求めた。これを出射光の減衰率として、下記の表１に記載する。
【００５６】
また、本発明例１〜３および比較例１〜９の二次元正方格子構造に入射光１０１を入射させる前の初期の温度と、１万時間照射後の温度とをそれぞれ測定した。そして、比較例７の初期の温度に対して、１万時間経過後の温度上昇を１としたときに本発明例１〜３および比較例１〜６、８、９の温度上昇の割合をそれぞれ求めた。この結果を下記の表１に記載する。
【００５７】
【表１】
【００５８】
（測定結果）
本発明例１〜３および比較例１〜９の二次元正方格子構造に上記の入射光１０１を入射させた結果、上面から出射光１０２が放射された。
【００５９】
しかし、表１に示すように、比較例１〜９の二次元正方格子構造では、１万時間照射すると、温度上昇が大きく、減衰率が大きかった。
【００６０】
一方、本発明例１〜３の第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮの転位密度は、比較例１〜９の転位密度よりも低かった。このため、本発明例１〜３の二次元正方格子構造の温度上昇は０．００１％と小さかった。その結果、ＡｌＧａＮ結晶へのダメージが小さく、透過光の減衰率を０．１％と小さくすることができた。したがって、本発明例１〜３は、比較例１〜９と比べて初期の特性を９９．９％以上向上することができた。
【００６１】
このことから、第１の部分１１の転位密度は低い程、透過光の減衰率を小さくすることができ、かつ転位密度が１×１０7ｃｍ-2未満の場合に長時間に渡って使用を続けても特性を向上できることがわかった。
【００６２】
以上より、本実施例によれば、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する第１の部分１１を備えることにより、第１の部分１１を構成するＡｌＧａＮ結晶へのダメージを抑制し、特性を向上することができることが確認できた。
【００６３】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６４】
１０ａ，１０ｂ 二次元正方格子構造、１１ 第１の部分、１１Ａ 基材、１２，１２ａ，１２ｂ 第２の部分、２１ 下地基板、２１ａ 主表面、２２ 結晶、２３ レジスト、１０１ 入射光、１０２ 出射光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる第１の部分と、
前記第１の部分を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分とを備え、
前記第１の部分を構成する材料は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する、二次元正方格子構造。
【請求項２】
前記第１の部分を構成する材料は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満の転位密度を有する、請求項１に記載の二次元正方格子構造。
【請求項３】
ＡｌxＧａ(1-x)Ｎよりなる下地基板を準備する工程と、
前記下地基板上に、前記下地基板と同じ組成の結晶を成長する工程と、
前記結晶を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分を前記結晶に形成する工程とを備え、
前記成長する工程では、１×１０2ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する前記結晶を成長する、二次元正方格子構造の製造方法。
【請求項４】
前記成長する工程では、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満の転位密度を有する前記結晶を成長する、請求項３に記載の二次元正方格子構造の製造方法。
【請求項１】
ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなる第１の部分と、
前記第１の部分を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分とを備え、
前記第１の部分を構成する材料は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する、二次元正方格子構造。
【請求項２】
前記第１の部分を構成する材料は、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満の転位密度を有する、請求項１に記載の二次元正方格子構造。
【請求項３】
ＡｌxＧａ(1-x)Ｎよりなる下地基板を準備する工程と、
前記下地基板上に、前記下地基板と同じ組成の結晶を成長する工程と、
前記結晶を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する第２の部分を前記結晶に形成する工程とを備え、
前記成長する工程では、１×１０2ｃｍ-2以上１×１０7ｃｍ-2未満の転位密度を有する前記結晶を成長する、二次元正方格子構造の製造方法。
【請求項４】
前記成長する工程では、１×１０3ｃｍ-2以上１×１０5ｃｍ-2未満の転位密度を有する前記結晶を成長する、請求項３に記載の二次元正方格子構造の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１７６０７０（Ｐ２０１０−１７６０７０Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１３８８（Ｐ２００９−２１３８８）
【出願日】平成２１年２月２日（２００９．２．２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２日（２００９．２．２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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