[发明专利]半导体发光元件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体发光元件，是在构成以设计波长为λ的半导体发光元件的各层间的一个以上的界面上，具有由不同折射率的两个结构体构成的光子晶体周期结构的半导体发光元件，其特征在于，

所述设计波长λ及作为所述一个以上的各周期结构的参数的周期a和半径R满足布拉格条件，

所述周期a和半径R的比(R/a)为，以使TE光的光子带隙(PBG)在每个该周期结构为最大的形式而决定的值，

各周期结构参数为，通过采用FDTD法的模拟的解析结果，以使对于所述波长λ的半导体发光元件整体的光提取效率为最大的形式而决定的参数，该FDTD法是以根据所述布拉格条件的次数m决定的周期a和半径R、及0.5a以上的该周期结构的深度h作为变数而进行的。

2.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结构体为，在大的折射率的介质中形成小的折射率的结构的结构体。

3.根据权利要求1或2所述的半导体发光元件，所述各周期结构反射设计波长λ的光。

4.一种光子晶体周期结构的参数计算方法，是权利要求1至3中任一项所述的光子晶体周期结构的参数计算方法，其特征在于，具有，

假定作为周期结构参数的周期a和结构体的半径R的比(R/a)的步骤；

从结构体各自的折射率n₁和n₂以及它们和所述R/a算出平均折射率nav，并将其代入布拉格条件的式子中而得到每个次数m的周期a和半径R的步骤；

通过平面波展开法进行TE光的光子能带结构解析的步骤，该平面波展开法利用所述R/a和所述波长λ以及从所述折射率n₁、n₂得到的各结构体的介电常数ε₁和ε₂；

通过改变所述假定的R/a的值而重复进行解析，来决定使TE光的第一光子能带和第二光子能带之间的PBG为最大的R/a的步骤；

对于使所述的PBG为最大的R/a，通过基于FDTD法的模拟解析来求出对于所述波长λ的光提取效率的步骤，该FDTD法是以根据布拉格条件的次数m的个别的周期a和半径R、及任意周期结构的深度h作为变数而进行的；

通过重复进行基于所述FDTD法的模拟，来决定对于波长λ的光提取效率为最大的布拉格条件的次数m、以及与该次数m对应的周期结构参数的周期a、半径R和深度h的步骤。

5.一种光子晶体周期结构的参数计算方法，其特征在于，具有，

将在与具有根据权利要求4所述的方法而最佳化的周期结构的界面不同的界面上形成的周期结构的参数计算，通过权利要求2所述的全部步骤而重新进行的第一步骤；

对于在更其他的界面上形成的其他的周期结构，将所述第一步骤重复进行的步骤。

6.根据权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于，所述光子晶体周期结构是采用基于纳米压印光刻法的转印技术而加工的。

7.根据权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于，基于所述纳米压印光刻法的所述光子晶体周期结构的转印为采用两层抗蚀法的转印技术，该两层抗蚀法是涂布对于加工对象的结构体刻蚀选择比大的下层抗蚀剂，并在其上涂布具有流动性和耐氧性的上层抗蚀剂。

8.一种半导体发光元件，是在构成以设计波长为λ的半导体发光元件的各层间的一个以上的界面上，具有由不同折射率的两个结构体构成的光子晶体周期结构的半导体发光元件，其特征在于，

所述设计波长λ及作为所述一个以上的各周期结构的参数的周期a和半径R满足布拉格条件，

所述周期a和半径R的比(R/a)为，以使TM光的预定的PBG在每个该周期结构为最大的形式而决定的值，

各周期结构参数为，通过采用FDTD法的模拟的解析结果，以使对于所述波长λ的半导体发光元件整体的光提取效率为最大的形式而决定的参数，该FDTD法是以根据所述布拉格条件的次数m决定的周期a和半径R、及0.5a以上的该周期结构的深度h作为变数而进行的。

9.根据权利要求8所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结构体为，在小的折射率的介质中形成大的折射率的结构的结构体。

10.根据权利要求8或9所述的半导体发光元件，所述各周期结构使设计波长λ的光透射。