发光部件、打印头、图像形成设备和半导体层层叠基板的制作方法
本发明涉及发光部件、打印头、图像形成设备和半导体层层叠基板。
背景技术
专利文献1中已经描述了以下发光阵列。即，在发光阵列中，阈值电压或阈值电流可以从外部进行控制的大量多个发光元件一维、二维或三维排列，分别控制多个发光元件的阈值电压或阈值电流的电极中的相邻电极经由电单元彼此连接，并且从外部施加电压或电流所借助的时钟线连接到各个多个发光元件中。
专利文献2中已经描述了以下自扫描光源头。即，自扫描光源头设置有基板、表面发射型半导体激光器和晶闸管。表面发射型半导体激光器以阵列排列在基板上。晶闸管充当开关元件，排列在基板上，以选择性地开启/关闭表面发射型半导体层的光发射。
专利文献3中已经描述了以下自扫描发光器件。即，在自扫描发光器件中，配置了各具有pnpnpn六层半导体结构的多个发光元件。电极设置在各个多个发光元件的相反侧的p型第一层和n型第六层上，且在多个发光元件的中心中的p型第三层和n型第四层上。使pn层执行发光二极管功能，并且使pnpn四层执行晶闸管功能。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：日本特开平1-238962号公报
专利文献2：日本特开2009-286048号公报
专利文献3：日本特开2001-308385号公报
技术实现要素：
要由本发明解决的问题
例如，当设置有发光部和驱动部的自扫描发光器件中的发光部的多个发光元件由与用于驱动部的驱动的元件相同的半导体多层膜形成时，难以独立设置多个发光元件的发光特性和用于驱动的元件的驱动特性。因此，想得到了用于驱动的元件和发光部的多个发光元件被层叠，使得可以独立设置多个发光元件的特性和用于驱动的元件的特性。然而，当多个发光元件层叠在用于驱动的元件上时，担心多个发光元件的特性因半导体层的生长期间产生的晶体缺陷等而劣化。
为了解决该问题，本发明的至少一个示例性实施方式的目的是提供一种发光部件等，其中，与使用以下基板的基板的情况相比，抑制了发光元件或各个多个发光元件的特性劣化，在该基板中，构成发光元件或多个发光元件的半导体层叠体生长在构成用于驱动的元件的半导体层叠体上。
用于解决问题的方案
[1]本发明的至少一个示例性实施方式是
一种发光部件，该发光部件包括：
第一半导体层叠体，其包括多个发光元件；
隧道接合层或金属导电性的iii-v族化合物层，其设置在所述第一半导体层叠体上；以及
第二半导体层叠体，其设置在所述隧道接合层或所述iii-v族化合物层上，并且包括驱动部，该驱动部包括晶闸管并驱动所述多个发光元件，以使所述多个发光元件能够依次转变为导通状态。
[2]本发明的另一示例性实施方式是
一种发光部件，该发光部件包括：
第一基板，其包括第一半导体层叠体、隧道接合层或金属导电性的iii-v族化合物层、和第二半导体层叠体，所述第一半导体层叠体包括多个发光元件，所述隧道接合层或所述金属导电性的iii-v族化合物层设置在所述第一半导体层叠体之下，所述第二半导体层叠体设置在所述隧道接合层或所述iii-v族化合物层之下并包括驱动部，所述驱动部包括晶闸管并驱动所述多个发光元件，以使所述多个发光元件能够依次转变为导通状态；以及
转印基板，其设置在所述第二半导体层叠体之下。
[3]在[1]或[2]描述的发光部件中，所述第二半导体层叠体可以包括电压降低层，该电压降低层的带隙能量小于构成所述第一半导体层叠体的半导体层的带隙能量。
[4]在[1]至[3]中任一个的发光部件中，所述多个发光元件的各个电流路径可以被收窄。
[5]本发明的另一示例性实施方式是
一种打印头，该打印头包括：
发光部，其包括基板，该基板包括第一半导体层叠体、隧道接合层或金属导电性的iii-v族化合物层、和第二半导体层叠体，所述第一半导体层叠体包括多个发光元件，所述隧道接合层或所述金属导电性的iii-v族化合物层设置在所述第一半导体层叠体上，所述第二半导体层叠体设置在所述隧道接合层或所述iii-v族化合物层上并包括驱动部，所述驱动部包括晶闸管并驱动所述多个发光元件，以使所述多个发光元件能够依次转变为导通状态；以及
光学部，其使从发光部发出的光成像。
[6]本发明的另一示例性实施方式是
一种图像形成设备，该图像形成设备包括：
图像承载体；
带电部，其使得所述图像承载体带电；
发光部，其包括第一半导体层叠体、隧道接合层或金属导电性的iii-v族化合物层、和第二半导体层叠体，所述第一半导体层叠体包括多个发光元件，所述隧道接合层或所述金属导电性的iii-v族化合物层设置在所述第一半导体层叠体上，所述第二半导体层叠体设置在所述隧道接合层或所述iii-v族化合物层上并包括驱动部，所述驱动部包括晶闸管并驱动所述多个发光元件，以使所述多个发光元件能够依次转变为导通状态；
光学部，其形成从所述发光部发出的光的图像；
曝光部，其借助所述光学部对所述图像承载体进行曝光；
显影部，其对通过所述曝光部的曝光而形成在所述图像承载体上的静电潜像进行显影；以及
转印部，其将所述图像承载体上显影的图像转印到被转印体上。
[7]本发明的另一示例性实施方式是
一种发光部件，该发光部件包括：
第一半导体层叠体，其包括多个发光元件；
隧道接合层或金属导电性的iii-v族化合物层，其设置在所述第一半导体层叠体上；以及
第二半导体层叠体，其设置在所述隧道接合层或所述iii-v化合物层上且包括晶闸管。
[8]本发明的另一示例性实施方式是
一种发光部件，该发光部件包括：
第一基板，其包括第一半导体层叠体、隧道接合层或金属导电性的iii-v族化合物层、和第二半导体层叠体，所述第一半导体层叠体包括多个发光元件，所述隧道接合层或所述金属导电性的iii-v族化合物层设置在所述第一半导体层叠体之下，所述第二半导体层叠体设置在所述隧道接合层或所述iii-v族化合物层之下并包括晶闸管；以及
转印基板，其设置在所述第二半导体层叠体之下。
[9]在[7]或[8]描述的发光部件中，
所述第二半导体层叠体可以包括电压降低层，该电压降低层的带隙能量小于构成所述第一半导体层叠体的半导体层的带隙能量。
[10]在[7]至[9]描述的发光部件中，
所述发光元件的电流路径可以被收窄。
[11]本发明的另一示例性实施方式是
一种半导体层叠基板，该半导体层叠基板包括：
基板；
第一半导体层叠体，其设置在所述基板上且要被加工成多个发光元件；
隧道接合层或金属导电性的iii-v族化合物层，其设置在所述第一半导体层叠体上；以及
第二半导体层叠体，其设置在所述隧道接合层或所述金属导电性的iii-v族化合物层上，且被加工成驱动部，所述驱动部包括晶闸管并驱动所述多个发光元件。
[12]在[11]描述的半导体层叠基板中，所述第二半导体层叠体包括电压降低层，该电压降低层的带隙能量小于构成所述第一半导体层叠体的半导体层的带隙能量。
[13]本发明的另一示例性实施方式是
一种发光部件的制造方法，该制造方法包括：
形成包括多个发光元件的第一半导体层叠体；
在所述第一半导体层叠体上形成隧道接合层或金属导电性的iii-v族化合物层；以及
在所述隧道接合层或所述iii-v族化合物层上生长第二半导体层叠体，并且所述第二半导体层叠体包括驱动部，该驱动部包括晶闸管并驱动所述多个发光元件，以使所述多个发光元件能够依次转变为导通状态。
[14]本发明的另一示例性实施方式是
一种发光部件的制造方法，该制造方法包括：
形成包括多个发光元件的第一半导体层叠体，在所述第一半导体层叠体上形成隧道接合层或金属导电性的iii-v族化合物层，并且在所述隧道接合层或所述iii-v化合物层上形成第二半导体层叠体，由此形成第一基板，所述第二半导体层叠体包括驱动部，该驱动部包括晶闸管并驱动所述多个发光元件，以使所述多个发光元件能够依次转变为导通状态；以及
将所述第一基板转印到转印基板上，使得所述第二半导体层叠体、所述隧道接合层或所述iii-v化合物层以及所述第一半导体层叠体以依次层叠在所述转印基板上。
发明效果
根据[1]或[2]中描述的发光部件，与使用构成多个发光元件的半导体层叠体生长在隧道接合层或金属导电性的iii-v族化合物层上的基板的情况相比，可以抑制各个多个发光元件的特性劣化。
根据[3]中描述的发光部件，与不设置电压降低层的情况相比，可以减小驱动电压的绝对值。
根据[4]中描述的发光部件，与各个电流路径不被收窄的情况相比，可以降低功耗。
根据[5]中描述的打印头，与使用构成多个发光元件的半导体层叠体生长在构成用于驱动的元件的半导体层叠体上的基板的情况相比，提高了打印头的性能。
根据[6]中描述的图像形成设备，与使用构成多个发光元件的半导体层叠体生长在构成用于驱动的元件的半导体层叠体上的基板的情况相比，提高了图像形成设备的性能。
根据[7]或[8]中描述的发光部件，与使用构成发光元件的半导体层叠体生长在构成用于驱动的元件的半导体层叠体上的基板的情况相比，可以抑制发光元件的特性劣化。
根据[9]中描述的发光部件，与不设置电压降低层的情况相比，可以减小驱动电压的绝对值。
根据[10]中描述的发光部件，与电流路径不被收窄的情况相比，可以降低功耗。
根据[11]中描述的半导体层叠基板，与第一半导体层叠体生长在隧道接合层或金属导电性的iii-v族化合物层上的情况相比，可以抑制第一半导体层叠体中缺陷的产生。
根据[12]中描述的半导体层叠基板，与未设置电压降低层的情况相比，可以减小已加工晶闸管的驱动电压的绝对值。
根据[13]或[14]中描述的发光部件，与使用构成多个发光元件的半导体层叠体生长在构成用于驱动的元件的半导体层叠体上的基板的情况相比，可以抑制各个多个发光元件的特性劣化。
附图说明
[图1]示出了应用第一示例性实施方式的图像形成设备的整体构造的示例的图。
[图2]示出了打印头的构造的示例的截面图。
[图3]发光器件的示例的顶视图。
[图4a]示出了发光芯片的构造的图。
[图4b]示出了发光器件的信号发生电路的构造和电路基板上的布线(线路)的构造的示例的图。
[图5]用于说明发光芯片的电路构造的等效电路图，发光芯片上安装了根据第一示例性实施方式的自扫描发光器件(sled)。
[图6a]根据第一示例性实施方式的发光芯片的平面布局图。
[图6b]沿着图6a的线vib-vib截取的截面图。
[图7]岛状件的放大截面图，激光二极管和设定晶闸管彼此层叠在该岛状件。
[图8a]激光二极管和设定晶闸管的层叠结构中的示意性能带图。
[图8b]反向偏置状态下的隧道接合层的能带图。
[图8c]示出了隧道接合层的电流-电压特性的图。
[图9]用于说明发光器件和发光芯片的操作的时序图。
[图10a]示出了发光芯片的制造方法中形成半导体层叠体的步骤的图。
[图10b]示出了发光芯片的制造方法中形成n欧姆电极的步骤的图。
[图10c]示出了发光芯片的制造方法中分开半导体层叠体的步骤的图。
[图11d]示出了发光芯片的制造方法中形成电流阻挡部的步骤的图。
[图11e]示出了发光芯片的制造方法中使p栅极层露出的蚀刻步骤的图。
[图11f]示出了发光芯片的制造方法中形成p欧姆电极的步骤的图。
[图12g]示出了发光芯片的制造方法中形成保护层的步骤的图。
[图12h]示出了发光芯片的制造方法中形成布线和背电极的步骤的图。
[图12i]示出了发光芯片的制造方法中形成发光面的步骤的图。
[图13a]示出了innas的带隙对形成金属导电性的iii-v族化合物层的材料的inn构成比x的图。
[图13b]示出了innsb的带隙对inn构成比x的图。
[图13c]示出了vi族元素和iii-v族化合物的晶格常数对带隙的图。
[图14]岛状件的放大截面图，该岛状件中，激光二极管和设置有电压降低层的设定晶闸管彼此层叠。
[图15a]设置有电压降低层的晶闸管的截面图。
[图15b]设置有电压降低层的晶闸管的截面图。
[图15c]示出了晶闸管的特性的图。
[图16]用于说明形成半导体层的材料的带隙能量的图。
[图17]岛状件的放大截面图，该岛状件中，激光二极管和设定晶闸管彼此层叠，以说明修改例1-1。
[图18]岛状件的放大截面图，该岛状件中，激光二极管和设定晶闸管彼此层叠，以说明修改例1-2。
[图19]岛状件的放大截面图，该岛状件中，激光二极管和设定晶闸管彼此层叠，以说明修改例1-3。
[图20]岛状件的放大截面图，该岛状件中，根据第二示例性实施方式的发光芯片中的发光二极管和设定晶闸管s彼此层叠。
[图21]岛状件的放大截面图，该岛状件中，转印基板上形成的发光芯片中的激光二极管和设定晶闸管s彼此层叠。
[图22]岛状件的放大截面图，该岛状件中，发光二极管和设定晶闸管彼此层叠，以说明修改例2-1。
[图23]岛状件的放大截面图，该岛状件中，发光二极管和设定晶闸管彼此层叠，以说明修改例2-2。
[图24]岛状件的放大截面图，该岛状件中，发光二极管和设定晶闸管彼此层叠，以说明修改例2-3。
[图25]岛状件的放大截面图，该岛状件中，根据第三示例性实施方式的发光芯片中的垂直腔面射激光器和设定晶闸管彼此层叠。
[图26]岛状件的放大截面图，该岛状件中，垂直腔面射激光器和设定晶闸管彼此层叠，以说明修改例3-1。
[图27]岛状件的放大截面图，该岛状件中，垂直腔面射激光器和设定晶闸管彼此层叠，以说明修改例3-2。
[图28]用于说明发光芯片的电路构造的等效电路图，发光芯片上安装了根据第四示例性实施方式的自扫描发光器件(sled)。
[图29]根据第四示例性实施方式的发光芯片的岛状件的截面图。
[图30]用于说明根据第四示例性实施方式的发光芯片的操作的时序图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。
另外，下面，诸如用于铝的al这样的附图标记可以用于表示元素。
[第一示例性实施方式]
这里，将基于这样的假设来进行描述：作为发光部件的示例的发光芯片c以示例的方式应用于图像形成设备1。
(图像形成设备1)
图1是示出了应用第一示例性实施方式的图像形成设备1的整体构造的示例的图。图1所示的图像形成设备1通常是所谓的串列式图像形成设备。图像形成设备1设置有图像形成进程部10、图像输出控制部30和图像处理部40。图像形成进程部10对应于各个颜色的图像数据来形成图像。图像输出控制部30控制图像形成进程部10。图像处理部40连接到例如个人计算机(pc)2和图像读取装置3，以对已经从个人计算机(pc)2和图像读取装置3中任一个接收的图像数据执行预定图像处理。
图像形成进程部10设置有以预定间隔平行设置的图像形成单元11y、11m、11c和11k(不彼此区分时，仅表示为图像形成单元11)。各个图像形成单元11设置有感光鼓12、带电装置13、打印头14和显影装置15。感光鼓12充当形成静电潜像以承载色调剂图像的图像承载体的示例。带电装置13充当用预定电位使感光鼓12的正面带电的带电部的示例。打印头14使已经通过带电装置13带电的感光鼓12曝光。显影装置15充当对由打印头14获得的静电潜像进行显影的显影部的示例。图像形成单元11y、11m、11c和11k分别形成黄色(y)、品红色(m)、青色(c)和黑色(k)色调剂图像。
另外，图像形成进程部10设置有纸张馈送带21、驱动辊21、转印辊23和定影装置24。纸张馈送带21馈送充当要被转印的被转印体的示例的记录纸张25。驱动辊22驱动纸张馈送带21。转印辊23充当将感光鼓12的色调剂图像转印到记录纸张25上的转印部的示例。定影装置24将色调剂图像定影在记录纸张25上。由此，已经形成在图像形成单元11y、11m、11c和11k的感光鼓12上的各色色调剂图像可以多重转印到记录纸张25上。
在图像形成设备1中，图像形成进程部10基于从图像输出控制部30供给的各种控制信号，执行图像形成操作。在图像输出控制部30的控制下，已经从个人计算机(pc)2或图像读取装置3接收的图像数据由图像处理部40处理为图像，并且处理后的图像向图像形成单元11供给。例如，在黑(k)色图像形成单元11k中，感光鼓12在沿箭头a的方向旋转的同时，由带电装置13以预定电位带电。然后，感光鼓12基于从图像处理部40供给的图像数据，由发光的打印头14曝光。由此，关于黑(k)色图像的静电潜像形成在感光鼓12上。感光鼓12上形成的静电潜像由显影装置15进行显影，使得黑(k)色色调剂图像形成在感光鼓12上。而且，在图像形成单元11y、11m和11c中，分别形成黄(y)、品红(m)和青(c)色色调剂图像。
由图像形成单元11分别形成在感光鼓12上的彩色色调剂图像由施加于转印辊23的转印电场依次静电转印到记录纸张25上。记录纸张25由于纸张馈送带21沿箭头b的方向的移动而供给。因此，在记录纸张25上形成了各色色调剂彼此叠加的合成色调剂图像。
然后，向定影装置24馈送已经静电转印了合成色调剂图像的记录纸张25。已经向定影装置24馈送的记录纸张25上的合成色调剂图像经受热和压力的定影处理，并经由定影装置24定影在记录纸张25上，然后从图像形成设备1排出。
(打印头14)
图2是示出了打印头14的构造的示例的截面图。充当曝光部的示例的打印头14设置有壳体61、发光器件65和棒状透镜阵列64。发光器件65充当发光部的示例，其设置有光源部63，光源部63包括对感光鼓12进行曝光的多个发光元件(在第一示例性实施方式中，多个发光元件是发光二极管led)。棒状透镜阵列64充当将从光源部63发出的光的图像形成到感光鼓12的正面上的光学部的示例。
发光器件65设置有上述光源部63和电路基板62。电路基板62安装有驱动光源部63的信号发生电路110(参见下面将描述的图3)。
壳体61由例如金属形成。壳体61支撑电路基板62和棒状透镜阵列64，使得光源部63的多个发光元件的发光面设置在棒状透镜阵列64的焦平面上。另外，棒状透镜阵列64沿着感光鼓12的轴向(即，下面将描述的图3和图4b中的主扫描方向和x方向)设置。
(发光器件65)
图3是发光器件65的示例的顶视图。
在如图3的示例所示的发光器件65中，光源部63具有这样的构造：发光芯片c1至c40(在不彼此区分时，简单表示为发光芯片c)充当四十个发光部件的示例，其沿作为主扫描方向的x方向之字形以两行设置在电路基板62上。发光芯片c1至c40可以具有彼此相同的构造。
在本发明的描述中，措辞“至”表示在彼此编号上区分的多个构成构件中，包括与“至”前后对应的构成构件和与“至”前后的编号之间的编号对应的构成构件。例如，发光芯片c1至c40包括从c1至c40依次编号的发光芯片。
另外，在第一示例性实施方式中，使用四个，作为发光芯片c的总数量。然而，本发明不限于此。
发光器件65安装有驱动光源部63的信号发生电路110。信号发生电路110由例如集成电路(ic)等构成。另外，发光器件65可以不安装有信号发生电路110。在这种情况下，信号发生电路110设置在发光器件65外，并且借助线缆等供给用于控制发光芯片c的控制信号等。这里将描述发光器件65设置有信号发生电路110。
后面将描述关于发光芯片c的排列的细节。
图4a示出了各个发光芯片c的构造。图4b示出了发光器件65的信号发生部110的构造和电路基板62上的布线(线路)的构造的示例。另外，在发光芯片c1至c40中，图4b中示出了发光芯片c1至c9。
首先，将描述图4a中所示的发光芯片c的构造。
发光芯片c包括基板80的正面上设置的发光部102。基板的正面成型为如长方形。发光部102被构造成包括多个发光元件(在第一示例性实施方式中，对应于激光二极管ld1至ld128)(当不彼此区分时，将简单表示为激光二极管ld)，多个发光元件被设置成较靠近长方形的长边中的一个，且如沿着长边延伸的行。进一步地，发光芯片c包括端子(φ1端子、φ2端子、vga端子、φi端子)，其设置在基板80的正面的纵向相反端部上。端子是用于输入各种控制信号等的焊盘。另外，端子被设置成使得φi端子和φ1端子从基板80的相反端部中的一个依次排列，并且vga端子和φ2端子从基板80的另一端部依次排列。发光部102设置在φ1端子与φ2端子之间。进一步地，背电极91(参见后面将描述的图6b)作为vsub端子设置在基板80的背面上。
这里，激光二极管ld是多个发光元件(用于发光的元件)的示例。
另外，短语“如行一样”不限于多个发光元件如图4a中所示线性设置的情况，而可以包括这样的状态：多个发光元件沿与行方向垂直的方向彼此有位移量地设置。例如，多个发光元件可以沿与行方向垂直的方向、彼此具有位移量地设置。另外，多个发光元件可以之字形设置，使得多个发光元件中的相邻多个发光元件彼此位移，或各包括多个发光元件的组的相邻元件彼此位移。
接着，将参照图4b描述发光器件65的信号发生电路110的构造和电路基板62上的布线(线路)的构造。
在发光器件65的电路基板62上，安装信号发生电路110和发光芯片c1至c40，并且如上所述，设置信号发生电路110与发光芯片c1至c40连接所借助的布线(线路)。
首先，将描述信号发生电路110的构造。
已经被处理成图像的图像数据和各种控制信号从图像输出控制部30和图像处理部40(参见图1)向信号发生电路110输入。基于图像数据和各种控制信号，信号发生电路110执行图像数据的重排、光量的校正等。
信号发生电路110包括传送信号发生部120，其基于各种控制信号向发光芯片c1至c40发送第一传送信号φ1和第二传送信号φ2。
另外，信号发生电路110包括点亮信号发生部140，其基于各种控制信号向发光芯片c1至c40发送点亮信号φi1至φi40(当不彼此区分时，简单表示为点亮信号φi)。
进一步地，信号发生电路110设置有基准电位供给部160和电源电位供给部170。基准电位供给部160向发光芯片c1至c40供给基准电位vsub，作为电位的基准。电源电位供给部170供给用于驱动发光芯片c1至c40的电源电位vga。
接着，将描述发光芯片c1至c40的排列。
奇数发光芯片c1、c3、c5......沿基板80的纵向间隔排列成一行。偶数发光芯片c2、c4、c6......以相同方式沿基板80的纵向间隔排列成另一行。奇数发光芯片c1、c3、c5......和偶数发光芯片c2、c4、c6......在奇数发光芯片c1、c3、c5......和偶数发光芯片c2、c4、c6......彼此分别旋转180的状态下，之字形排列，使得较靠近发光芯片c中设置的发光部102的长边彼此面对。发光芯片c被定位成使得发光芯片c的相邻发光芯片之间的多个发光元件还沿主扫描方向(x方向)以预定间隔排列。另外，图4a中所示的发光部102的多个发光元件的排列(在第一示例性实施方式中，以激光二极管ld1至ld128的编号顺序)方向由图4b中的各个发光芯片c1至c40的箭头表示。
将描述信号发生电路110与发光芯片c1至c40连接所借助的布线(线路)。
在电路基板62上设置了连接到背电极91(参见后面将描述的图6b)以向背电极91供给基准电位vsub的电源线200a。背电极91充当设置在发光芯片c的基板80的背面上的vsub端子。
在电路基板62上设置了连接到vga端子以向vga端子供给用于驱动的电源电位vga的电源线200b。vga端子设置在发光芯片c上。
在电路基板62上设置了用于从信号发生电路110的传送信号发生部120向发光芯片c1至c40的φ1端子发送第一传送信号φ1的第一传送信号线201和用于从信号发生电路110的传送信号发生部120向发光芯片c1至c40的φ2端子发送第二传送信号φ2的第二传送信号线202。第一传送信号φ1和第二传送信号φ2向发光芯片c1至c40共同(并列)发送。
另外，在电路基板62上设置了从信号发生电路110的点亮发生部140分别借助限流电阻器ri向发光芯片c1至c40的φi端子发送点亮信号φi1至φi40的点亮信号线204-1至204-40(当不彼此区分时，将简单表示为点亮信号线204)。
如上所述，基准电位vsub和电源电位vga向电路基板62上的所有发光芯片c1至c40共同供给。第一传送信号φ1和第二传送信号φ2向发光芯片c1至c40共同(并列)发送。另一方面，点亮信号φi1至φi40分别且个别向发光芯片c1至c40发送。
(发光芯片c)
图5是用于说明各个发光芯片的电路构造的等效电路图，各个发光芯片上安装了根据第一示例性实施方式的自扫描发光器件(sled)。下面将描述的各个元件基于发光芯片c上除了端子(φ1端子、φ2端子、vga端子和φi端子)之外的布局(参见后面将描述的图6a)来设置。另外，端子(φ1端子、φ2端子、vga端子、φi端子)与图4a中的位置不同，但示出在图5的左端处，以说明其与信号发生电路110的连接关系。在基板80的背面上设置的vsub端子示出为引导到基板80外部。
这里，发光芯片c与信号发生电路110之间的关系将使用发光芯片c1作为示例而描述。因此，在图5中，发光芯片c将表示为发光芯片c1(c)。其他发光芯片c2至c40中的任一个的构造与发光芯片c1的构造相同。
发光芯片c1(c)包括由激光二极管ld1至ld128构成的发光部102(参见图4a)。
发光芯片c1(c)设置有设定晶闸管s1至s128(当不彼此区分时，将简单表示为设定晶闸管s)。关于激光二极管ld1至ld128和设定晶闸管s1至s128，附有相同标号的各个激光二极管ld和各个设定晶闸管s串联连接。
另外，如后面将描述的图6b所示，设定晶闸管s层叠在激光二极管ld上，激光二极管ld成行排列在基板80上。因此，设定晶闸管s1至s128也排列成行。设定晶闸管s是用于驱动的元件的示例。
进一步地，发光芯片c1(c)设置有传送晶闸管t1至t128(当不彼此区分时，将简单表示为传送晶闸管t)，传送晶闸管t1至t128以与激光二极管ld1至ld128和设定晶闸管s1至s128相同的方式排列成行。
发光芯片c1(c)设置有下二极管ud1至ud128(在不彼此区分时，将简单表示为下二极管ud)，其结构与激光二极管ld1至ld128的结构相同。在下二极管ud1至ud128和传送晶闸管t1至t128中，具有相同编号的各个下二极管ud和各个传送晶闸管t串联连接。
另外，如后面将描述的图6b所示，传送晶闸管s层叠在下二极管ud上，下二极管ud成行排列在基板80上。因此，下二极管ud1至ud128也排列成行。
另外，这里将描述使用传送晶闸管t作为传送元件的示例。可以使用任意其他电路元件，只要元件可以依次进入导通状态。例如，可以使用移动电阻器或组合多个晶体管的电路元件。
另外，发光芯片c1(c)设置有接合二极管d1至d127(在不彼此区分时，将简单表示为接合二极管d)，各设置在以标号顺序配对的传送晶闸管t1至t128中的两个之间。
进一步地，发光元件c1(c)设置有电源线电阻器rg1至rg128(当不彼此区分时，将简单表示为电源线电阻器rg)。
另外，发光芯片c1(c)设置有一个启动二极管sd。发光芯片c1(c)设置有限流电阻器r1和r2，其被设置以防止过电流流到后面将描述的第一传送信号线72和第二传送信号线73中。第一传送信号φ1借助第一传送信号线72发送。第二传送信号φ2借助第二传送信号线73发送。
这里，驱动部101由设定晶闸管s1至s128、传送晶闸管t1至t128、下二极管ud1至ud128、电源线电阻器rg1至rg128、接合二极管d1至d127、启动二极管sd和限流电阻器r1和r2构成。
发光部102的激光二极管ld1至ld128和驱动部101的设定晶闸管s1至s128、传送晶闸管t1至t128和下二极管ud1至ud128从图5的左侧按编号依次排列。进一步地，接合二极管d1至d127和电源线电阻器rg1至rg128也从图5中的左侧按编号依次排列。
在第一示例性实施方式中，发光部102中激光二极管ld的数量、和驱动部101中设定晶闸管s的数量、传送晶闸管t的数量、下二极管ud的数量和电源线电阻器rg的数量是总共128个。另外，接合二极管d的数量是127个，即，比传送晶闸管t的数量少一个。
激光二极管ld等的数量不限于上述的数量，而可以是任意预定数量。传送晶闸管t的数量可以大于激光二极管ld的数量。
各个上述二极管(激光二极管ld、下二极管ud、接合二极管d、启动二极管sd)是设置有阳极端子(阳极)和阴极端子(阴极)的2端子半导体元件，并且各个晶闸管(设定晶闸管s、传送晶闸管t)是设置有阳极端子(阳极)、栅极端子(栅极)和阴极端子的3端子半导体元件。
另外，如后面将描述的，二极管(激光二极管ld、下二极管ud、接合二极管d、启动二极管sd)和晶闸管(设定晶闸管s、传送晶闸管t)各可以不总设置有形成为电极的阳极端子、栅极端子和阴极端子。因此，在以下描述中，一些端子将在括号中缩写表示。
接着，将描述发光芯片c1(c)中各个元件的电连接。
激光二极管ld和下二极管ud的阳极连接到发光芯片c1(c)的基板80(阳极共同构造)。
阳极借助背电极91连接到电源线200a(参见图4b)，背电极91充当基板80的背面上设置的vsub(参见后面将描述的图6b)。基准电位vsub是从基准电位供给部160向电源线200a供给的。
激光二极管ld的阴极分别连接到设定晶闸管s的阳极。另外，下二极管ud的阴极分别连接到传送晶闸管t的阳极。
另外，当使用p型基板80时，构成连接。当使用n型基板时，极性是相反的。当使用未掺杂任何杂质的本征(i)型基板时，连接到供给基准电位vsub的电源线200a的端子设置在基板的设置了驱动部101和发光部102的一侧。
奇数传送晶闸管t1、t3......的阴极沿着传送晶闸管t的排列连接到第一传送信号线72。第一传送信号线72借助限流电阻器r1连接到φ1端子。第一传送信号线201(参见图4b)连接到φ1端子，使得第一传送信号φ1可以从传送信号发生部120向φ1端子发送。
另一方面，偶数传送晶闸管t2、t4......的阴极沿着传送晶闸管t的排列连接到第二传送信号线73。第二传送信号线73借助限流电阻器r2连接到φ2端子。第二传送信号线202(参见图4b)连接到φ2端子，使得第二传送信号φ2可以从传送信号发生部120向φ2端子发送。
设定晶闸管s的各个阴极连接到点亮信号线75。点亮信号线75连接到φi端子。在发光芯片c1中，φi端子借助限流电阻器r1连接到点亮信号线204-1，限流电阻器ri设置在发光芯片c1(c)外部，使得可以从点亮信号发生部140向φi端子(参见图4b)发送点亮信号φi1。点亮信号φi1向激光二极管ld1至ld128供给用于点亮的电流。另外，点亮信号线204-2至204-40借助限流电阻器r1，分别连接到其他发光芯片c2至c40的φi端子，使得可以从点亮信号发生部140向其他发光芯片c2至c40(参见图4b)发送点亮信号φi2至φi40。
传送晶闸管t1至t128中的栅极gt1至gt128(不彼此区分时，将简单表示为栅极gt)连接到设定晶闸管s1至s128中的栅极gs1至gs128(不彼此区分时，将简单表示为栅极gs)，设定晶闸管s1至s128具有与栅极gt1至gt128分别一一对应的编号。因此，各个栅极gt1至gt128和各个栅极gs1中gs128在具有相同编号时，具有相同的电位。因此，例如，标记“栅极gt1(gs1)”指示栅极gt1和gs1具有相同电位。
各个接合二极管d1至d127连接在按编号依次配对的传送晶闸管t1至t128的栅极gt1至gt128的两个栅极gt之间。即，各个接合二极管d1至d127串联连接，使得接合二极管d1至d127可以插入在栅极gt1至gt128中的两个栅极之间。接合二极管d1沿电流从栅极gt1朝向栅极gt2流动的方向连接。相同情况还适用于其他接合二极管d2至d127。
传送晶闸管t的栅极gt(栅极gs)借助分别对应于传送晶闸管t设置的电源线电阻器rg来连接到电源线71。电源线71连接到vga端子。电源线200b(参见图4b)连接到vga端子，使得电源电位vga可以从电源电位供给部170向vga端子供给。
传送晶闸管t1的栅极gt1连接到启动二极管sd的阴极端子。另一方面，启动二极管sd的阳极连接到第二传送信号线73。
图6a是发光芯片c的平面布局图。图6b是沿着图6a的线vib-vib截取的截面图。这里，未示出发光芯片c与信号发生电路110之间的连接关系。因此，不是必须将发光芯片c1作为示例。因此，发光芯片将简单表示为c。
图6a示出了激光二极管ld1至ld4、设定晶闸管s1至s4、传送晶闸管t1至t4以及下二极管ud1至ud4设置在中心的部分。另外，端子(φ1端子、φ2端子、vga端子、φi端子)与图4a中的位置不同，而示出在图6a的左端部处，便于说明。基板80的背面上设置的vsub端子(背电极91)示出为在基板80之外引导。当对应于图4a设置端子时，φ2端子、φi端子和限流电阻器r2设置在基板80的右端部处。另外，启动二极管sd可以设置在基板80的右端部处。
在图6b中，图6b是沿着图6a中的线vib-vib截取的截面图，设定晶闸管s1/激光二极管d1、传送晶闸管t1/下二极管ud1、接合二极管d1和电源线电阻器rg1从图6b的底部依次示出。另外，设定晶闸管s1和激光二极管ld1彼此层叠。以相同方式，传送晶闸管t1和下二极管ud1彼此层叠。
主要元件或端子在图6a和图6b中由名称表示。
首先，将参照图6b描述发光芯片c的截面结构。
构成激光二极管ld和下二极管ud的p型阳极层81(p阳极层81)、发光层82和n型阴极层83(n阴极层83)设置在p型基板80(基板80)上。
隧道接合(隧道二极管)层84(隧道接合层84)设置在n阴极层83上。
进一步地，构成设定晶闸管s、传送晶闸管t、接合二极管d1和电源线电阻器rg1的p型阳极层85(p阳极层85)、n型栅极层86(n栅极层86)、p型栅极层87(p栅极层87)和n型阴极层88(n阴极层88)依次设置在隧道接合层84上。
另外，在以下描述中，将使用括号中的附图标记。同样情况也适用于其他情况。
如图6b所示，在发光芯片c中设置有由透光绝缘材料制成且被设置成覆盖岛状件的正面和侧面的保护层90。
在图6a中，激光二极管ld发光的发光方向由箭头表示。激光二极管ld的发光面以示例的方式形成为劈开面。因此，保护层90未设置在激光二极管ld的发光面上。后面将描述激光二极管ld的发光面形成为劈开面的原因。
岛状件借助保护层90中设置的直塞球(由图6a中的圈表示)与诸如电源线71、第一传送信号线72、第二转印线73、点亮信号线75等布线连接。在以下描述中，将省略关于保护层90和直塞球的描述。
另外，如图6b所示，充当vsub端子的背电极91设置在基板80的背面上。
p阳极层81、发光层82、n阴极层83、隧道接合层84、p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88分别是经由外延生长整体层叠的半导体层。
通过蚀刻(台面蚀刻)去除岛状件(后面将描述的岛状件301、302、303......)中的相邻岛状件之间的半导体层，使得岛状件彼此分开。另外，p阳极层81还可以充当基板80。
这里，p阳极层81和n阴极层83的附图标记对应于当p阳极层81和n阴极层83构成激光二极管ld和下二极管ud时的功能。即，p阳极层81充当阳极，并且n阴极层83充当阴极。另外，p阳极层81和n阴极层83分别充当激光二极管ld中的覆层。因此，p阳极层81和n阴极层83可以分别表示为p阳极(覆层)层81和n阴极(覆层)层83。
使p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88的附图标记对应于当p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88构成设定晶闸管s和传送晶闸管t时的功能。即，p阳极层85充当阳极，n栅极层86和p栅极层87充当栅极，并且n阴极层88充当阴极。
另外，当p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88构成接合二极管d和电源线电阻器rg时，p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87以及n阴极层88如后面将描述的具有不同功能。
如后面将描述的，岛状件可以包括各未设置有p阳极层81、发光层82、n阴极层83、隧道接合层84、p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88中的一层的一部分的岛状件。例如，岛状件301未设置有n阴极层88的一部分。
接着，将参照图6a描述发光芯片c的平面布局。
激光二极管ld1和设定晶闸管s1设置在岛状件301中。下二极管ud1、传送晶闸管t1和接合二极管d1设置在岛状件302中。电源线电阻器rg1设置在岛状件303中。启动二极管sd设置在岛状件304中。限流电阻器r1设置在岛状件305中。限流电阻器r2设置在岛状件306中。
与岛状件301、302、303相同的岛状件平行形成在发光芯片c中。激光二极管ld2、ld3、ld4......、设定晶闸管s2、s3、s4......、传送晶闸管t2、t3、t4......、下二极管ud2、ud3、ud4......、接合二极管d2、d3、d4......等以与在岛状件301、302和303中相同的方式设置在岛状件中。
这里，将参照图6a和图6b详细描述岛状件301至306。
如图6a所示，岛状件301中设置的激光二极管ld1由p阳极层81、发光层82和n阴极层83构成。设定晶闸管s1由p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88构成，其借助层叠在激光二极管ld1的n阴极层83上的隧道接合层84而层叠。n阴极层88(区域311)上设置的n型欧姆电极321(n欧姆电极321)用作阴极电极。
去除n阴极层88之后露出的p栅极层87上所设置的p型欧姆电极331(p欧姆电极331)用作栅极gs1的电极(可以表示为栅极端子gs1)。
另外，在p阳极层81中包括电流狭窄层81b(参见后面将描述的图7)。设置电流狭窄层81b，以将流到激光二极管ld中的电流限制到激光二极管ld的中间部。即，激光二极管ld的周边部因台面蚀刻含有许多缺陷。因此，非辐射复合易于发生。为了解决该问题，电流狭窄层81b被设置成使得激光二极管ld的中间部充当电流易于流动的电流通过部α，并且激光二极管ld的周边部充当电流难以流动的电流阻挡部β。如图6a的激光二极管ld1所示，虚线内的部分对应于电流通过部α，而虚线之外的部分对应于电流阻挡部β。
当电流阻挡部β设置在激光二极管ld的发光侧时，担心会产生损失从而导致光量的减小。因此，由箭头指示的激光二极管ld的发光面(边缘)形成为劈开面，以去除电流阻挡部β。另外，激光二极管ld的发光面可以通过蚀刻形成。当损失小时，不是必须去除电流阻挡部β。另外，当未去除电流阻挡部β时，优点是通过在发光部中设置非辐射部(窗口结构)，可以避免边缘发射型中高光输出期间成为问题的cod(光学灾变)。
当设置电流狭窄层81b时，可以抑制用于非辐射复合的电功率的消耗。因此，可以减小功耗，并且可以提高光提取效率。另外，光提取效率意味着每单位电功率可以提取的光量。
另外，后面将描述电流狭窄层81b。
岛状件302中设置的下二极管ud1由p阳极层81、发光层82和n阴极层83构成。传送晶闸管t1由p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88构成。在n阴极层88(区域313)上设置的n型欧姆电极323用作阴极端子。进一步地，在去除阴极层88之后露出的p栅极层87上设置的p欧姆电极332用作栅极gt1的端子(可以表示为栅极端子gt1)。
同样地，岛状件302中设置的接合二极管d1由p栅极层87和n阴极层88构成。n阴极层88(区域314)上设置的n型欧姆电极324用作阴极端子。进一步地，在去除n阴极层88之后露出的p栅极层87上设置的p欧姆电极332用作阳极端子。这里，接合二极管d1的阳极端子与栅极gt1(栅极端子gt1)相同。
岛状件303中设置的电源线电阻器rg1由p栅极层87构成。即，在电源线电阻器rg1中，p欧姆电极333与p欧姆电极334之间的p栅极层87被设置成电阻器。p欧姆电极333和p欧姆电极334设置在去除n阴极层88之后已经露出的p栅极层87上。
岛状件304中设置的启动二极管sd由p栅极层87和n阴极层88构成。即，启动二极管sd具有用作阴极端子的n欧姆电极325。n欧姆电极325设置在n阴极层88(区域315)上。进一步地，启动二极管sd具有用作阳极端子的p欧姆电极335。p欧姆电极335设置在去除n阴极层88之后已经露出的p栅极层87上。
岛状件305中设置的限流电阻器r1和岛状件306中设置的限流电阻器r2以与岛状件303中设置的电源线电阻器rg1相同的方式设置。在各个限流电阻器r1和限流电阻器r2，两个p欧姆电极(无标记)之间的p栅极层87用作电阻器。
将在图6a中描述元件之间的连接关系。
点亮信号线75设置有主干部75a和分支部75b。主干部75a被设置成沿设定晶闸管s/激光二极管ld的行方向延伸。各个分支部75b从主干部75a分支，以连接到n欧姆电极321。n欧姆电极321充当岛状件301中设置的设定晶闸管s1的阴极端子。同样情况还适用于其他设定晶闸管s的阴极端子。
点亮信号线75连接到设定晶闸管s1/激光二极管ld1侧设置的φi端子。
第一传送信号线72连接到n欧姆电极323。n欧姆电极323充当岛状件302中设置的传送晶闸管t1的阴极端子。设置在与岛状件302相同的岛状件中的其他奇数传送晶闸管t的阴极端子连接到第一传送信号线72。第一传送信号线72借助岛状件305中设置的限流电阻器r1连接到φ1端子。
另一方面，第二传送信号线73连接到n欧姆电极(无标记)，n欧姆电极充当无标记的岛状件中设置的偶数传送晶闸管t的阴极端子。第二传送信号线73借助岛状件306中设置的限流电阻器r2连接到φ2端子。
电源线71连接到p欧姆电极334。p欧姆电极334充当岛状件303中设置的电源线电阻器rg1的端子中的一个。其他电源线电阻器rg的端子还连接到电源线71。电源线71连接到vga端子。
岛状件301中设置的设定晶闸管s1的p欧姆电极331(栅极端子gs1)借助连接布线76连接到岛状件302中的p欧姆电极332(栅极端子gt1)。
p欧姆电极332(栅极端子gt1)借助连接布线77连接到岛状件303中的p欧姆电极333(电源线电阻器rg1的另一端子)。
岛状件302中设置的n欧姆电极324(接合二极管d1的阴极端子)借助连接布线79连接到p欧姆电极(无标记)。p欧姆电极(无标记)是相邻传送晶闸管t2的栅极端子gt2。
虽然这里将省略描述，但同样情况还适用于其他发光二极管led、其他设定晶闸管s、掐传送晶闸管s、其他接合二极管d等。
岛状件302中的p欧姆电极332(栅极端子gt1)借助连接布线78连接到岛状件304中的n欧姆电极325(启动二极管sd的阴极端子)。p欧姆电极335(启动二极管sd的阳极端子)连接到第二传送信号线73。
另外，当使用p型基板80时，形成上述连接和构造。当使用n型基板时，极性相反。当使用i型基板时，连接到供给基准电位vsub的电源线200a的端子设置在基板设置了驱动部101和发光部102的一侧。使用n型基板时形成的连接和构造与使用p型基板时形成的连接和构造相同。
(激光二极管ld和设定晶闸管s的层叠结构)
图7是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，激光二极管ld和设定晶闸管s彼此层叠。另外，省略保护层90。图7是图6a和图6b所示的岛状件301的截面图，从图6a的-y方向看到的图。在该状态下，无法看到p欧姆电极331。出于该原因，图7中的p欧姆电极331的部分被例示为从图6a的-x方向看到。同样情况还适用于以下附图。
如上所述，设定晶闸管s借助隧道接合层84层叠在激光二极管ld上。即，激光二极管ld和设定晶闸管s串联连接。
激光二极管ld由p阳极(覆层)层81、发光层82和n阴极(覆层)层83构成。另外，发光层82具有量子阱结构，其中，交替层叠阱层和势垒层。另外，发光层82可以是未掺杂任何杂质的本征(i)层。另外，发光层82可以具有量子阱结构之外的任意其他结构。例如，发光层82可以形成为量子线(量子线)或量子盒(量子点)。
p阳极(覆层)层81被构造成包括电流狭窄层81b。即，p阳极(覆层)层81由下p阳极(覆层)层81a、电流狭窄层81b和上p阳极(覆层)层81c构成。
p阳极(覆层)层81、n阴极(覆层)层83和发光层82被设置成使得从发光层82发出的光被限制在p阳极(覆层)层81与n阴极(覆层)层83之间，并且激光在发光层82的侧面(边缘)之间振荡。在这种情况下，从发光层82的侧面(边缘)发出光。
隧道接合层84由n++层84a添加(掺杂)有高浓度的n型杂质(掺杂物)的n++层84a和掺杂有高浓度的p型杂质的p++层84b构成。
设定晶闸管s由p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88构成。即，设定晶闸管s具有pnpn四层结构。
<隧道接合层84>
图8a至图8c是用于进一步说明激光二极管ld和设定晶闸管s的层叠结构的图。图8a示出了激光二极管ld和设定晶闸管s的层叠结构中的示意性能带图。图8b示出了反向偏置状态下的隧道接合层84的能带图。图8c示出了隧道接合层84的电流-电压特性。
如图8a的能带图中所示，当电压施加在图7中的n欧姆电极321与背电极91之间，使得正向偏置激光二极管ld和设定晶闸管s时，反向偏压施加于在隧道接合层84的n++层84a与p++层84b之间。
隧道接合层84是掺杂有高浓度的n型杂质的n++层84a与掺杂有高浓度的p型杂质的p++层84b之间的接合。因此，当耗尽区域的宽度窄并且向前偏压施加于此时，电子从n++层84a侧的导带(导带)向p++层84b侧的价电子带(价电子带)隧穿。在这种情况下，负电阻特性出现。
另一方面，如图8b所示，当隧道接合层84(隧道接合)被反向偏置(-v)时，p++层84b侧的价电子带(价电子带)的电位ev高于n++层84a的导带(导带)的电位ec。电子从p++层84b的价电子带(价电子带)向n++层84a的导带(导带)隧穿。随着反向偏置电压(-v)增大，电子可以较容易地隧穿。即，如图8c所示，电流易于在反向偏置时流过隧道接合层84(隧道接合)。
因此，当设定晶闸管s如图8a中所示导通时，即使反向偏置隧道接合层84，电流也可以在激光二极管ld与设定晶闸管s之间流动。由此，激光二极管ld发光(被点亮)。
如后面将描述的，当所连接的传送晶闸管t变导通以进入导通状态时，设定晶闸管s可以转变为导通状态。当点亮信号φi如后面将描述的变为“l”时，设定晶闸管s变为导通，以进入导通状态，并且点亮激光二极管ld(设置点亮)。因此，设定晶闸管s在本发明的描述中被表示为“设定晶闸管”。
另外，下二极管ud与传送晶闸管t之间的关系与激光二极管ld与设定晶闸管s之间的关系相同。然而，不使用从下二极管ud发出的光。因此，当担心从下二极管ud发出的光可能漏光时，可以减小下二极管ud的尺寸或者可以由形成布线的材料等阻挡下二极管ud的光。
<晶闸管>
接着，将描述晶闸管(传送晶闸管t、设定晶闸管s)的偏置操作。如上所述，晶闸管是具有阳极端子(阳极)、阴极端子(阴极)和栅极端子(栅极)的3端子半导体元件。例如，晶闸管具有这样的构造：由例如gaas、gaalas、alas等制成的p型半导体层(p阳极层85、p栅极层87)和n型半导体层(n栅极层86、n阴极层88)层叠在基板80上。即，晶闸管形成pnpn结构。这里将基于这样的假设来进行描述：由p型半导体层和n型半导体层构成的pn结的正向电位(扩散电位)vd以示例的方式被设置在1.5v。
下面将基于这样的假设来进行描述：以示例的方式，向充当vsub端子的背电极91(参见图5、图6b)供给的基准电位vsub被设置在0v，作为高电平电位(下文中表示为“h”)，并且向vga端子施加的电源电位vga被设置在-5v，作为低电平电位(下文中表示为“l”)。因此，高电平电位和低电平电位可以分别表示为“h”(0v)和“l”(-5v)。
首先，将描述单个晶闸管的操作。这里假设晶闸管的阳极的电位是0v。
当低于阈值电压的电位(具有较大绝对值的负电位)施加于处于无电流在阳极与阴极之间流动的截止状态下的晶闸管的阴极时，晶闸管转变为导通状态(变导通)。这里，晶闸管的阈值电压取通过从栅极的电位减去pn结的正向电位vd(1.5v)而获得的值。
当晶闸管进入导通状态时，晶闸管的栅极的电位改变为靠近阳极端子的电位。因为阳极的电位这里是0v，所以栅极的电位可以被认为是0v。另外，导通状态的晶闸管的阴极的电位接近通过从阳极的电位减去pn结的正向电位vd(1.5v)而获得的电位。因为阳极的电位这里是0v，所以导通状态下的晶闸管的阴极的电位变为接近-1.5v(绝对值大于1.5v的负电位)。另外，阴极的电位被设置成与向导通状态下的晶闸管供给电流的电源有关。
当导通状态下的晶闸管的阴极的电位变为高于用于维持导通状态所需的电位(上述接近-1.5v的电位)的电位(具有较小绝对值的负电位、0v或正电位)时，晶闸管转变为截止状态(截止)。
另一方面，当低于用于维持导通状态所需的电位的电位(绝对值大的负电位)持续施加于导通状态下的晶闸管的阴极并且供给能够维持导通状态的电流(维持电流)时，晶闸管维持导通状态。
接着，将描述激光二极管ld和设定晶闸管s彼此层叠的状态下的操作。
设定晶闸管s层叠在要串联连接的激光二极管ld上。因此，点亮信号φi的电位被分成要施加于激光二极管ld的电压和设定晶闸管s的电压。这里将描述施加于激光二极管ld的电压是-1.7v的假设。在这种情况下，当设定晶闸管s处于截止状态下时，-3.3v施加于设定晶闸管s。
如上所述，当截止状态下的设定晶闸管s的阈值电压的绝对值小于-3.3v时，设定晶闸管s导通。在这种情况下，电流流到串联连接的激光二极管ld和设定晶闸管s中，使得激光二极管ld发光(振荡)。另一方面，当设定晶闸管s的阈值电压的绝对值小于-3.3v时，设定晶闸管s不导通，而维持截止状态。因此，激光二极管ld还维持熄灭状态(截止状态)。
另外，当设定晶闸管导通时，施加于串联连接的激光二极管ld和晶闸管s的电压的绝对值由于限流电阻器ri而减小(参见图5)。然而，当施加于设定晶闸管s的电压是用于维持设定晶闸管s的导通状态时，晶闸管s维持导通状态。由此，激光二极管ld还继续发光。
另外，上述电压仅仅是示例性的，并且可以根据激光二极管ld的所发出光的波长或光量而变化。在这种情况下，可以调节点亮信号φi的电位(“l”)。
另外，晶闸管由诸如gaas的半导体制成。因此，导通状态的晶闸管可以在n栅极层86与p栅极层87之间发光。另外，从晶闸管发出的光量依赖于阴极的面积和阴极与阳极之间流动的电流。因此，当从晶闸管发出的光不投入使用时，例如，可以减小阴极的面积，或者光可以被电极(设定晶闸管s1中的n欧姆电极321或传送晶闸管t1中的n欧姆电极323)、形成布线的材料等阻挡。由此，可以抑制非必要的光。
(发光器件65的操作)
接着，将描述发光器件65的操作。
如上所述，发光器件65设置有发光芯片c1至c40(参见图3和图4)。
发光芯片c1至c40被并行驱动。因此，关于发光芯片c1的操作的描述是充分的。
<时序图>
图9是用于说明发光器件65和发光芯片c的操作的时序图。
控制五个激光二极管ld(即，激光二极管ld1至ld5)的点亮(振荡)或不点亮的发光芯片c1的一部分的时序图示出在图9中。另外，在图9中，在发光芯片c1中，激光二极管ld1、ld2、ld3和ld5被点亮，而激光二极管ld4被熄灭(不点亮)。
在图9中，假设时间从时间点a到时间点k以字母顺序经过。激光二极管ld1被控制为在时间t(1)被点亮或不点亮(经受点亮控制)。激光二极管ld2被控制为在时间t(2)被点亮或不点亮(经受点亮控制)。激光二极管ld3被控制为在时间t(3)被点亮或不点亮(经受点亮控制)。激光二极管ld4被控制为在时间t(4)被点亮或不点亮(经受点亮控制)。附有小于5的编号的激光二极管ld以与如下相同的方式经受点亮控制。
这里，时间t(1)、t(2)、t(3)......被认为是具有相同长度的时间，并且当不彼此区分时，将被简单称为时间t。
向φ1端子(参见图5和图6a)发送的第一传送信号φ1和向φ2端子(参见图5和图6a)发送的第二传送信号φ2是具有“h”(0v)和“l”(-5v)这两个电位的信号。第一传送信号φ1和第二传送信号φ2的波形以两个连续时间t(例如，时间t(1)和时间t(2))为单位重复。
“h”(0v)和“l”(-5v)在以下描述中可以被缩写为“h”和“l”。
第一传送信号φ1在时间t(1)的开始时间点b从“h”(0v)转变为“l”(-5v)，并且在时间点f从“l”转变为“h”。第一传送信号φ1在时间t(2)的结束时间点i从“h”转变为“l”。
第二传送信号φ2在时间t(1)的开始时间点b是“h”(0v)，并且在时间点e从“h”(0v)转变为“l”(-5v)。第二传送信号φ2在时间t(2)的结束时间点i从“l”转变为“h”。
当第一传送信号φ1和第二传送信号φ2彼此比较时，第二传送信号φ2等同于在时间轴上向后平移时间t的第一传送信号φ1。另一方面，在第二传送信号φ2中，在时间t(1)中由虚线指示的波形和时间t(2)中的波形在时间t(3)中以及之后重复。时间t(1)中的第二传送信号φ2的波形与时间t(3)中以及之后的第二传送信号φ2的波形不同的原因在于时间t(1)是发光器件65开始操作的时间。
由于编号顺序的传送晶闸管t的导通状态的传递，如后面将描述的，一对传送信号，即，第一传送信号φ1和第二传送信号φ2指定激光二极管ld作为点亮(振荡)或非点亮控制(点亮控制)对象，激光二极管ld具有的数量与导通状态下的传送晶闸管t的数量相同。
接着，将描述向发光芯片c1的φi端子发送的点亮信号φi1。另一方面，点亮信号φi1至φi40分别向其他发光芯片c2至c40发送。点亮信号φi1是具有“h”(0v)和“l”(-5v)这两个电位的信号。
这里，将描述时间t(1)中的点亮信号φi1，用于对发光芯片c1的激光二极管ld1的点亮控制。点亮信号φi1在时间t(1)的开始时间点b是“h”(0v)，并且在时间点c从“h”(0v)转变为“l”(-5v)。点亮信号φi1在时间点d从“l”转变为“h”，并且在时间点e维持“h”。
将参照图4a、图4b和图5并根据图9中所示的时序图，来描述发光器件65和发光芯片c1的操作。另外，下面将描述用于对激光二极管ld1和ld2的点亮控制的时间t(1)和t(2)。
(1)时间点a<发光器件65>
在时间点a，发光器件65的信号发生电路110的基准电位供给部160将基准电位vsub设置成“h”(0v)。电源电位供给部170将电源定位vga设置成“l”(-5v)。响应于此，发光器件65的电路基板62上的电源线200a变化为“h”(0v)，作为基准电位vsub，并且发光芯片c1至c40的各个vsub端子变化为“h”。同样地，电源线200b变化为“l”(-5v)，作为电源电位vga，并且发光芯片c1至c40的各个vga端子变为“l”(参见图4b)。由此，发光芯片c1至c40的各个电源线71变为“l”(参见图5)。
信号发生电路110的传送信号发生部120将第一传送信号φ1和第二传送信号φ2分别设置成“h”(0v)。响应于此，第一传送信号线201和第二传送信号线202变为“h”(参见图4b)。由此，发光芯片c1至c40的各个φ1端子和各个φ2端子变为“h”。借助限流电阻器r1连接到φ1端子的第一传送信号线72的电位也变为“h”，并且借助限流电阻器r2连接到φ1端子的第二传送信号73的电位也变为“h”(参见图5)。
进一步地，信号发生电路110的点亮信号发生部140将点亮信号φi1至φi40分别设置成“h”(0v)。响应于此，点亮信号线204-1至204-40变为“h”(参见图4b)。由此，发光芯片c1至c40的各个φi端子借助限流电阻器ri变为“h”，并且连接到φi端子的点亮信号线75的电位也变为“h”(0v)(参见图5)。
<发光芯片c1>
设定晶闸管s的阳极(p阳极层85)借助隧道接合层84连接到激光二极管ld的阴极(n阴极(覆层)层83)。激光二极管ld的阳极(n阳极(覆层)层81)连接到被设置成“h”的vsub端子。
传送晶闸管s的阳极(p阳极层85)借助隧道接合层84连接到下二极管ud的阴极(n阴极(覆层)层83)。下二极管ud的阳极(n阳极(覆层)层81)连接到被设置成“h”的vsub端子。
奇数传送晶闸管t1、t3、t5......的各个阴极连接到第一传送信号线72并设置成“h”(0v)。偶数传送晶闸管t2、t4、t6......的各个阴极连接到第二传送信号线73并设置成“h”(0v)。因此，各个传送晶闸管t处于截止状态，因为其阳极和阴极都是“h”。另外，各个下二极管ud处于截止状态，因为其阳极和阴极都是“h”。
设定晶闸管s的阴极端子连接到“h”(0v)的点亮信号线75。因此，各个设定晶闸管s处于截止状态，这是因为其阳极和阴极都是“h”。另外，各个激光二极管ld也处于截止状态，这是因为其阳极和阴极都是“h”。
如上所述，栅极gt1连接到启动二极管sd的阴极。栅极gt1借助电源线电阻器rg1连接到电源电位vga(“l”(-5v))的电源线71。启动二极管sd的阳极端子借助限流电阻器r2连接到第二传送信号线73，第二传送信号线73要连接到“h”(0v)的φ2端子。因此，启动二极管sd被正向偏置。启动二极管sd的阴极(栅极gt1)具有通过从启动二极管sd的阳极的电位(“h”(0v))减去正向电位vd(1.5v)而获得的值(-1.5v)。另外，当栅极gt1的电位是-1.5v时，接合二极管d1被正向偏置，这是因为其阳极(栅极gt1)是-1.5v，并且其阴极借助电源线电阻器rg2连接到电源线71(“l”(-5v))。由此，栅极gt2的电位是-3v，其通过从栅极gt1的电位(-1.5v)减去pn结的正向电位vd(1.5v)而获得。进一步地，接合二极管d2被正向偏置，这是因为其阳极(栅极gt1)是-3v，并且其阴极借助电源线电阻器rg2连接到电源线71(“l”(-5v))。由此，栅极gt3的电位是-4.5v，其通过从栅极gt2的电位(-3v)减去pn结的正向电位vd(1.5v)而获得。然而，附有不小于4的编号的栅极gt不受作为“h”(0v)的启动二极管sd的阳极的影响。栅极gt的电位是“l”(-5v)，其是电源线71的电位。
另外，栅极gt是栅极gs。因此，栅极gs的各个电位等于栅极gt的各个电位。由此，传送晶闸管t和设定晶闸管s的阈值电压各具有通过从栅极gt、gs的电位减去pn结的正向电位vd(1.5v)而获得的值。即，传送晶闸管t1或设定晶闸管s1的阈值电压是-3v。传送晶闸管t2或设定晶闸管s2的阈值电压是-4.5v。传送晶闸管t3或设定晶闸管s3的阈值电压是-6v。附有不小于4的编号的传送晶闸管t或设定晶闸管s的阈值电压是-6.5v。
(2)时间点b
在图9所示的时间点b，第一传送信号φ1从“h”(0v)转变为“l”(-5v)。由此，发光器件65开始操作。
当第一传送信号φ1从“h”转变为“l”时，第一传送信号线72的电位借助φ1端子和限流电阻器r1从“h”(0v)转变为“l”(-5v)。然后，因为施加于传送晶闸管t1的电压是-3.3v，所以阈值电压为是-3v的传送晶闸管t1导通。在这种情况下，电流流到下二极管ud1中，使得下二极管ud1从截止状态转变为导通状态。当传送晶闸管t1导通时，第一传送信号线72的电位变为接近-3.2v且通过从传送晶闸管t1的阳极的电位(-1.7v，其是施加于下二极管ud1的电位)减去pn结的正向电位vd(1.5v)而获得的电位(绝对值大于3.2v的负电位)。
另外，传送晶闸管t3的阈值电压是-6v。附有不小于5的编号的奇数传送晶闸管t的阈值电压分别是-6.5v。施加于传送晶闸管t3和附有不小于5的编号的奇数传送晶闸管t的电压是通过将施加于激光二极管ld的1.7v的电压与-3.2v相加而获得的-1.5v。因此，传送晶闸管t3和附有不小于5的编号的奇数传送晶闸管t不导通。
另一方面，因为第二传送信号φ2是“h”(0v)并且第二传送信号线73是“h”(0v)，所以奇数传送晶闸管t无法导通。
当传送晶闸管t1导通时，栅极gt1/gs1的电位变为“h”(0v)，其是传送晶闸管t1的阳极的电位。栅极gt2(栅极gs2)的电位变为-1.5v。栅极gt3(栅极gs3)的电位变为-3v。栅极gt4(栅极gs4)的电位变为-4.5v。附有不小于5的编号的栅极gt(栅极gi)的各个电位变为“l”。
由此，设定晶闸管s1的阈值电压是-1.5v。传送晶闸管t2或设定晶闸管s2的阈值电压是-3v。传送晶闸管t3或设定晶闸管s3的阈值电压是-4.5v。传送晶闸管t4或设定晶闸管s4的阈值电压是-6v。附有不小于5的编号的传送晶闸管t或设定晶闸管s的阈值电压变为-6.5v。
然而，因为第一传送信号线72已经由于传送晶闸管t1的导通状态而变为-1.5v，所以截止状态下的奇数转印晶闸管t不导通。因为第二传送信号线73是“h”(0v)，所以奇数传送晶闸管t不导通。因为点亮信号线75是“h”(0v)，所以无激光二极管ld被点亮。
紧挨时间点b之后(即，在已经由于时间点b的信号的电位的变化而使晶闸管等变化之后，晶闸管等处于稳定状态时)，传送晶闸管t1和下二极管ud1处于导通状态，但其他传送晶闸管t、其他下二极管ud、设定晶闸管s和发光二极管led处于截止状态。
(3)时间点c
在时间点c，点亮信号φi1从“h”(0v)转变为“l”(-5v)。
当点亮信号φi1从“h”转变为“l”时，点亮信号线75借助限流电阻器ri和φi端子从“h”(0v)转变为“l”(-5v)。然后，通过将施加于激光二极管ld的1.7v的电压与-5v相加而获得的-3.3v施加于设定晶闸管s1，使得阈值电压是-1.5v的设定晶闸管s1导通并且发光二极管ld1被点亮(发光)。由此，点亮信号线75的电位变为接近-3.2v的电位。另外，虽然设定晶闸管s2的阈值电压是-3v，但是施加于设定晶闸管s2的电压是-1.5v，其通过将施加于发光二极管led的1.7v的电压与-3.2v相加而获得。因此，设定晶闸管s2不导通。
紧挨在时间点c之后，传送晶闸管t1、下二极管ud1和设定晶闸管s1处于导通状态并且激光二极管ld1被点亮(发光)。
(4)时间点d
在时间点d，点亮信号φi1从“l”(-5v)转变为“h”(0v)。
当点亮信号φi1从“l”转变为“h”时，点亮信号线75借助限流电阻器ri和φi端子从-3.2v转变为“h”。响应于此，设定晶闸管s1的阴极和激光二极管ld1的阳极这两者变为“h”。因此，设定晶闸管s1截止，并且激光二极管ld1被熄灭(未点亮)。激光二极管ld1的点亮时间对应于点亮信号φi1已经从“h”转变为“l”的时间点c与点亮信号φi1从“l”转变为“h”的时间点d之间、点亮信号φi1是“l”的时间。
紧挨在时间点d之后，传送晶闸管t1处于导通状态。
(5)时间点e
在时间点e，第二传送信号φ2从“h”(0v)转变为“l”(-5v)。这里，用于激光二极管ld1的点亮控制的时间t(1)结束，并且用于激光二极管ld2的点亮控制的时间t(2)开始。
当第二传送信号φ2从“h”转变为“l”时，第二传送信号线73的电位借助φ2端子从“h”转变为“l”。因为传送晶闸管t2的阈值电压是-3v，所以如上所述，传送晶闸管t2导通。在这种情况下，电流还流到下二极管ud2中，使得下二极管ud2从截止状态转变为导通状态。
由此，栅极端子gt2(栅极端子gs2)的电位变为“h”(0v)。栅极端子gt3(栅极端子gs3)的电位变为-1.5v。栅极端子gt4(栅极端子gs4)的电位变为-3v。栅极端子gt4(栅极端子gs4)的电位变为-4.5v。附有不小于6的编号的栅极端子gt(栅极端子gs)的各个电位变为-5v。
紧挨在时间点e之后，传送晶闸管t1和t2和下二极管ud1和ud2处于导通状态。
(6)时间点f
在时间点f，第一传送信号φ1从“l”(-5v)转变为“h”(0v)。
当第一传送信号φ1从“l”转变为“h”时，第一传送信号线72的电位借助φ1端子从“l”转变为“h”。响应于此，导通状态下的传送晶闸管t1截止，这是因为传送晶闸管t1的阳极和阴极这两者是“h”。在这种情况下，下二极管ud1从导通状态转变为截止状态，这是因为下二极管ud1的阳极和阴极这两者是“h”。
然后，栅极gt1(栅极gs1)的电位借助电源线电阻器rg1朝向电源线71的电源电位vga(“l”(-5v))变化。由此，接合二极管d1进入电位施加于电流非流动的方向的状态(反向偏置)。因此，栅极gt1(栅极gs1)不受是“h”(0v)的栅极gt2(栅极gs2)的影响。即，栅极gt连接到对应的反向偏置的接合二极管d的各个传送晶闸管t的阈值电压变为-6.5v。因此，甚至在第一传送信号φ1或第二传送信号φ2转变为“l”(-5v)时，传送晶闸管t也不导通。
紧挨在时间点f之后，传送晶闸管t2和下二极管ud2处于导通状态。
(7)其他
当点亮信号φi1在时间点g从“h”(0v)转变为“l”(-5v)时，以与时间点c的激光二极管ld1和设定晶闸管s1相同的方式，设定晶闸管s2导通，并且激光二极管ld2被点亮(发光)。
当点亮信号φi1在时间点h从“l”(-5v)转变为“h”(0v)时，以与时间点c的激光二极管ld1和设定晶闸管s1相同的方式，设定晶闸管s2截止，并且激光二极管ld2被熄灭。
当第一传送信号φ1在时间点i从“h”(0v)转变为“l”(-5v)时，以与时间点b的传送晶闸管t1或时间点e的传送晶闸管t2相同的方式，阈值电压为-3v的传送晶闸管t3导通。在时间点i，用于对激光二极管dl2的点亮控制的时间t(2)结束，并且用于对激光二极管ld3的点亮控制的时间t(3)开始。
然后，重复至此已经描述的操作。
另外，当激光二极管ld未被点亮(不发光)，而保持熄灭(未点亮)时，如从用于对图9中的发光二极管led4的点亮控制的时间t(4)中的时间点j到时间点k指示的点亮信号φi1，点亮信号φi可以保持在“h”(0v)。这样，甚至在设定晶闸管s4的阈值电压是-1.5v时，设定晶闸管s4也不导通，并且发光二极管led4保持熄灭(未点亮)。
如上所述，传送晶闸管t的栅极端子gt分别借助接合二极管d彼此连接。因此，当一个栅极gt的电位变化时，借助对应的正向偏置的接合二极管d连接到电位已经变化的栅极gt的另一栅极gt的电位变化。具有电位已经变化的栅极的传送晶闸管t的阈值电压变化。当传送晶闸管t的阈值电压大于-3.3v(绝对值更小的负值)时，传送晶闸管t在第一传送信号φ1或第二传送信号φ2从“h”(0v)转变为“l”(-5v)的时刻导通。
栅极gs连接到处于导通状态下的传送晶闸管t的栅极gt的设定晶闸管s具有-1.5v的阈值电压。因此，当点亮信号φi从“h”(0v)转变为“lo””(-5v)时，设定晶闸管s导通，并且与设定晶闸管s串联连接的激光二极管ld被点亮(发光)。
即，当传送晶闸管t进入导通状态时，可以指定充当点亮控制对象的激光二极管ld。“l”(-5v)的点亮信号φi使与充当点亮控制对象的激光二极管ld串联连接的设定晶闸管s导通，并且点亮激光二极管ld。
另外，“h”(0v)的点亮信号φi保持设定晶闸管s处于截止状态，并且保持激光二极管ld处于未点亮状态。即，点亮信号φi设置激光二极管ld的点亮/未点亮。
由此，点亮信号φi根据图像数据来设置，以从而控制各个激光二极管ld的点亮或未点亮。
(发光芯片c的制造方法)
将描述发光芯片c的制造方法。
图10a至图12i是用于说明发光芯片c的制造方法的图。图10a是形成半导体层叠体的步骤。图10b是形成n欧姆电极(n欧姆电极321、323、324等)的步骤。图10c是分开半导体层叠体的步骤。图11d是形成电流阻挡部β的步骤。图11e是用于使p栅极层87露出的蚀刻步骤。图11f是形成p欧姆电极(p欧姆电极331、332等)的步骤。图12g是形成保护层90的步骤。图12h是形成布线(电源线71、第一传送信号线72、第二传送信号线73、点亮信号线75等)和背电极91的步骤。图12i是形成发光面90的步骤。
这里将根据图7中所示的岛状件301和302的截面图进行描述。这些岛状件示出在沿着图6a的线vib-vib截取d的从图6b的相反侧看到的截面图中。另外，同样情况也适用于其他岛状件。另外，将表示杂质的电导类型(p、n)。
如下将依次进行描述。
在形成半导体层叠体的步骤中，如图10a所示，p阳极(覆层)层81、发光层82、n阴极(覆层)层83、隧道接合层84、p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88依次外延生长在p型基板80上，以从而形成半导体层叠体。这里，p阳极(覆层)层81、发光层82和n阴极(覆层)层83是形成多个发光元件的第一半导体层叠体的示例。另外，隧道接合层84上设置的p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88是形成包括晶闸管(设定晶闸管s、传送晶闸管t)的驱动部101的第二半导体层叠体的示例。另外，基板和外延生长在基板上的半导体层叠体是半导体层叠基板的示例。
这里将使用p型gaas作为示例来描述基板80。另选地，可以使用n型gaas或未掺杂任何杂质的本征(i)gaas。而且，可以使用由inp、gan、inas或任意其他iii-v或ii-vi族材料制成的半导体基板、钛宝石、si、ge等。当改变基板时，与基板的晶格常数大致匹配(包括应变结构、应变松弛层和变质生长)的材料用作要整体层叠在基板上的材料。例如，inas、inassb、gainassb等用于inas基板上。inp、ingaasp等用于inp基板上。gan、algan或ingan用于gan基板或钛宝石基板上。si、sige、gap等用于si基板上。当半导体材料在晶体生长之后粘贴在另一个支撑基板时，半导体材料不是必须与另一个支撑基板大致晶格匹配。
p阳极(覆层)层81具有这样的构造：下p阳极(覆层)层81a、电流狭窄层81b和上p阳极(覆层)层81c依次层叠。
p阳极(覆层)层81的下p(覆层)层81a和上p(覆层)层81c例如由掺杂有5×1017/cm3的杂质浓度的p型al0.9gaas制成。al成分可以在0至1的范围中变化。另外，可以另选地使用gainp等。
电流狭窄层81b例如由掺杂有高浓度的alas或al的p型algaas制成。可以使用任意材料，只要该材料含有被氧化以形成al2o3的al，以从而增大电阻并且电流路径被收窄。
发光层82具有量子阱结构，其中，交替层叠阱(阱)层和势垒(势垒)层。各个阱层由例如gaas、algaas、ingaas、gaasp、algainp、gainasp、gainp等制成。各个势垒层由algaas、gaas、gainp、gainasp等制成。另外，发光层82可以形成为量子线(量子导线)或量子盒(量子点)。
n阴极(覆层)层83由例如杂质浓度为5×1017/cm3的n型al0.9gaas制成。al成分可以在0至1的范围中变化。另外，可以另选地使用gainp等。
隧道接合层84由掺杂有高浓度的n型杂质的n++层84a与掺杂有高浓度的p型杂质的p++层84b之间的接合构成。n++层84a和p++层84b分别具有例如高达1×1020/cm3的杂质浓度。另外，普通接合的杂质浓度从1017/cm3的数量级到1018/cm3的数量级。n++层84a和p++层84b(下文中表示为n++层84a/p++层84b)的组合例如由n++gainp/p++gaas、n++gainp/p++algaas、++gaas/p++gaas、n++algaas/p++algaas、n++ingaas/p++ingaas、n++gainasp/p++gainasp和n++gaassb/p++gaassb制成。另外，组合可以变化。
p阳极层85由例如掺杂有杂质浓度为1×1018/cm3的p型al0.9gaas制成。al成分可以在0至1的范围中变化。另外，可以另选地使用gainp等。
n栅极层86由例如掺杂有杂质浓度为1×1017/cm3的n型al0.9gaas制成。al成分可以在0至1的范围中变化。另外，可以另选地使用gainp等。
p栅极层87由例如掺杂有杂质浓度为1×1017/cm3的p型al0.9gaas制成。al成分可以在0至1的范围中变化。另外，可以另选地使用gainp等。
n阴极层88由例如掺杂有杂质浓度为1×1018/cm3的n型al0.9gaas制成。al成分可以在0至1的范围中变化。另外，可以另选地使用gainp等。
这些半导体层例如通过金属有机化学气相沉积(mocvd)、分子束外延(mbe)等层叠，使得形成半导体层叠体。
在形成n欧姆电极(n欧姆电极321、323、324等)的步骤中，如图10b所示，首先n欧姆电极321、323、324等形成在n阴极层83上。
n欧姆电极321、323、324等由可以容易地与诸如n阴极层88的n型半导体层进行欧姆接触的含有ge的au(auge)等制成。
n欧姆电极321、323、324等例如通过剥离方法等形成。
在分开半导体层叠体的步骤中，如图10c所示，n阴极层88、p栅极层87、n栅极层86、p阳极层85、隧道接合层84、n阴极层83、发光层82和p阳极层81依次蚀刻，以分成诸如岛状件301、302等的岛状件。蚀刻可以通过湿法蚀刻来执行，湿法蚀刻使用硫酸基蚀刻溶液(重量比硫酸：过氧化氢水：水＝1:10:300)等，或者可以通过使用氯化硼等的各向异性干法蚀刻(rie)来执行。分开半导体层叠体的步骤中的蚀刻可以称为台面蚀刻或后蚀刻。
在形成电流阻挡部β的下一步骤中，如图11d所示，其侧面已经由于分开半导体层叠体而露出的电流狭窄层81b从侧面进行氧化，使得形成阻挡电流的电流阻挡部β。未被氧化的剩余部分充当电流通过部α。
电流狭窄层81b的氧化通过氧化电流狭窄层81b的al来执行，例如，经由在300至400℃的蒸汽氧化。电流狭窄层81b由alas、algaas等制成。在这种情况下，氧化从露出的侧面进行，使得由作为al的氧化物的al2o3形成的电流阻挡部形成在诸如岛状件301、302等的岛状件周围。电流狭窄层81b的未氧化部充当电流通过部。另外，图11d至图12i例示了电流阻挡部β离岛状件的侧面具有不同的距离。这是为了例示的方便。因为氧化离诸如岛状件301、302等的岛状件的侧面相同距离地进行，所以由此形成的电流阻挡部β与岛状件的侧面具有相同距离。
另外，代替使用具有al的大成分比的alas等的半导体层，电流阻挡部β可以通过将氢离子(h+)嵌入到gaas、algaas等的半导体层中而形成(h+离子嵌入)。即，可以形成p阳极(覆层)层81，其中，在不使用电流狭窄层81b的情况下，下p阳极(覆层)层81a和上p阳极(覆层)层81c未划分而是一体化的，并且h+可以嵌入到应当用作电流阻挡部β的部分中。这样，不使杂质具有活性，使得可以形成具有高电阻的电流阻挡部β。
在用于使p栅极层87露出的蚀刻步骤中，如图11e所示，蚀刻n阴极层88以使p栅极层87露出。
蚀刻可以通过湿法蚀刻执行，湿法蚀刻使用硫酸基蚀刻溶液(重量比硫酸：过氧化氢水：水＝1:10:300)，或者可以例如通过使用氯化硼的各向异性干法蚀刻来执行。
在形成p欧姆电极(p欧姆电极331、332等)的步骤中，如图11f所示，p欧姆电极331、332等形成在p栅极层87上。
p欧姆电极331、332等由可以容易地与诸如p栅极层87的p型半导体层进行欧姆接触的含有zn的au(auzn)等制成。
p欧姆电极331、332等例如通过剥离方法等形成。
在形成保护层90的步骤中，如图12g所示，设置保护层90，即，例如由诸如sio2、sion、sin等的绝缘材料制成的，以覆盖岛状件301、302等的正面。
在n欧姆电极321、323、324等和p欧姆电极331、332等上的保护层90中设置通孔(开口)。
在形成布线(电源线71、第一传送信号线72、第二传送信号线73、点亮信号线75等)和背电极91的步骤中，如图12h所示，形成布线(电源线71、第一传送信号线72、第二传送信号线73、点亮信号线75等)，以借助保护层90中设置的通孔与n欧姆电极321、323、324等和p欧姆电极331、332等连接。
布线由al、au等制成。
在形成发光面的步骤中，如图12i所示，基板80和半导体层叠体在已经形成激光二极管ld的岛状件301的部分中被劈开，以从激光二极管ld发光。
在这种情况下，执行劈开，以沿从激光二极管ld的发光方向排除电流阻挡部β。
如上所述，在根据第一示例性实施方式的发光芯片c中，激光二极管ld和设定晶闸管s分别彼此层叠。由此，发光芯片c具有使用传送晶闸管t和设定晶闸管s、以在激光二极管ld上依次点亮的自扫描类型，。由此，可以减少发光芯片c中设置的端子的数量，并且可以减小发光芯片c的尺寸和发光器件65的尺寸。
设定晶闸管s可以不设置在激光二极管ld上，但设定晶闸管s可以用作激光晶闸管(多个发光元件)。即，未设置构成激光二极管ld和下二极管ud的p阳极(覆层)层81、发光层82和n阴极(覆层)层83。
在这种情况下，驱动特性和发光特性无法分开(个别)设置。因此，难以实现增加驱动速度、光输出和效率以及降低功耗、成本等。
另一方面，在第一示例性实施方式中，发光由激光二极管ld执行，并且传送由传送晶闸管t和设定晶闸管s执行，使得发光和传送彼此分开地执行。设定晶闸管s不是必须发光。因此，发光特性等可以由形成为量子阱结构的激光二极管ld提高，并且可以提高由传送晶闸管t和设定晶闸管s执行的驱动特性等。即，发光部102的激光二极管ld和驱动部101的传送晶闸管t和设定晶闸管s可以分开(独立)设置。由此，容易实现增加驱动速度、增加光输出、提高效率、降低功耗、降低成本等。
另外，在第一示例性实施方式中，各个激光二极管ld和各个设定晶闸管s借助隧道接合层84层叠。在这种情况下，在隧道接合层84中激光二极管ld被反向偏置。然而，隧道接合层84具有甚至在反向偏置状态下，电流也流过隧道层84的特性。
另外，当未设置隧道接合层84时，激光二极管ld与设定晶闸管s之间的接合被反向偏置。因此，导致击穿反向偏置的接合的电压施加在激光二极管ld与设定晶闸管s之间，以使电流在它们之间流动。即，驱动电压较高。
即，由于借助隧道接合层84层叠的激光二极管ld和设定晶闸管s，与隧道接合层84未设置在激光二极管ld与设定晶闸管s之间的情况相比，可以抑制驱动电压。
进一步地，如上所述，隧道接合层84具有高的杂质浓度。例如，隧道接合层84的杂质浓度是1019/cm3，其高于任意其他层的杂质浓度1017至1018/cm3。用作杂质的si的晶格常数、结合强度、周边电子数量等与作为基本半导体材料的示例的gaas不同。因此，当例如gaas等的半导体层生长在隧道接合层84上时，容易产生缺陷。缺陷产生的可能性随着杂质浓度变高而增大。缺陷传播到上面形成的半导体层。
另外，如隧道接合层84，半导体层只能低温生长，以使杂质浓度高于任意其他层的杂质浓度。即，生长条件(温度、生长速度、比例)需要改变。因此，隧道接合层84上设置的半导体层从最合适的生长条件偏离。
因此，隧道接合层84上设置的半导体层含有许多缺陷。
具体地，诸如激光二极管ld的多个发光元件的发光特性易于受到半导体层中含有的缺陷的影响。另一方面，晶闸管(设定晶闸管s、传送晶闸管t)可以导通，以向激光二极管ld或下二极管供给电流。即，晶闸管(设定晶闸管s、传送晶闸管t)难以受缺陷影响。
为了解决该问题，在第一示例性实施方式中，激光二极管ld和下二极管ud设置在基板80上，并且设定晶闸管s和传送晶闸管t借助隧道接合层84设置在上面。由此，抑制了激光二极管ld和下二极管ud中缺陷的产生，尤其是在激光二极管ld中，使得发光特性可以难以受缺陷的影响。另外，设定晶闸管s或传送晶闸管t外延生长，以被整体层叠。
<金属导电性的iii-v族化合物层>
在上述发光芯片c中，设定晶闸管s和传送晶闸管t借助隧道接合层84分别层叠在激光二极管ld和下二极管ud上。
具有金属导电性且外延生长在iii-v族化合物半导体层上的iii-v族化合物层可以代替隧道接合层84使用。在这种情况下，以上描述中的“隧道接合层84”可以用下面将描述的任意“金属导电性的iii-v族化合物层84”来代替。
图13a至图13c是用于说明形成金属导电性的iii-v族化合物层的材料的图。图13a是示出了innas的带隙对inn构成比x的图。图13b是示出了innsb的带隙对inn构成比x的图。图13c是示出了vi族元素和iii-v族化合物的晶格常数对带隙的图。
图13a示出了作为由构成比x(x＝0至1)的inn和构成比(1-x)的inas制成的化合物的innas的带隙能量(ev)。
图13b示出了作为由构成比x(x＝0至1)的inn和构成比(1-x)的insb制成的化合物的innsb的带隙能量(ev)。
已经知道：如图13a或图13b所示，在构成比x的特定范围中，被描述为金属导电性的iii-v族化合物层的材料的示例的innas和insb各具有负的带隙能量。当带隙能量为负时，意味着innas或innsb不具有任何带隙。因此，innas或innsb展示出与金属相同的导电特性(传导特性)。即，金属导电特性(导电性)意味着当电位与金属相同方式具有梯度时，电流流动。
如图13a所示，在例如inn的构成比x是大约0.1至大约0.8的范围中，innas的带隙能量为负。
如图13b所示，在例如inn的构成比x是大约0.2至大约0.75的范围中，innsb的带隙能量为负。
即，innas和innsb在上述范围中展示出金属导电特性(导导性)。
另外，在innas或innsb的带隙能量小并且在对此对应的上述范围之外的区域中，电子由于热能而具有能量，使得电子可以跨越带隙迁移。当带隙能量为负时，或者当电位与金属相同的方式具有梯度时，各个innas和innab具有电流易于在其中流动的特性。
即使在al、ga、ag、p等含有在inna说innsb中时，带隙能量也可以根据其组成保持在0附近，或者为负水平。由此，电流流动，只要电位具有梯度。
进一步地，如图13c所示，诸如gaas、inp等的iii-v族化合物(半导体)的晶格常数在
另一方面，以相同方式，作为iii-v族化合物的inn的晶格常数在闪锌矿型结构中是大约
另外，作为iii-v族化合物的insb的晶格常数是大约
即，innas和innsb可以整体外延生长在gaas等的iii-v族化合物(半导体)层上。另外，gaas等的iii-v族化合物(半导体)层可以经由外延生长整体层叠在innas或innsb层上。
因此，当各个激光二极管ld和各个设定晶闸管s借助金属导电性的iii-v族化合物层彼此层叠时，其中用金属导电性的iii-v族化合物层更换隧道接合层84使得激光二极管ld和设定晶闸管s串联连接，可以抑制激光二极管ld的n阴极(覆层)层83与设定晶闸管s的p阳极层85之间的反向偏置。
另外，由innas、innsb等制成的金属导电性的iii-v族化合物层的带隙理论上为负。innas、innsb等的生长比gaas、inp等的生长难，使得由innas、innsb等制成的金属导电性的iii-v族化合物层的质量低劣。具体地，当使n成分较大时，生长的难度明显增大。因此，当例如gaas等的半导体层生长在金属导电性的iii-v族化合物层上时，易于产生缺陷。
如上所述，诸如激光二极管ld的多个发光元件的发光特性易于受到半导体层中包括的缺陷的影响。另一方面，晶闸管(设定晶闸管s、传送晶闸管t)可以导通，以向激光二极管ld或下二极管供给电流。即，晶闸管(设定晶闸管s、传送晶闸管t)难以受缺陷影响。
为了解决该问题，激光二极管ld和下二极管ud可以设置在基板80上，并且设定晶闸管s和传送晶闸管t借助如隧道接合层84的金属导电性的iii-v族化合物层设置在上面。由此，可以抑制激光二极管ld和下二极管ud中缺陷的产生，具体地，在激光二极管ld中，使得发光特性可以难以受缺陷影响。另外，设定晶闸管s或传送晶闸管t可以整体层叠。
<电压降低层89>
另外，在上述发光芯片c中，设定晶闸管s和传送晶闸管t分别借助隧道接合层84层叠在激光二极管ld和下二极管ud上。因此，用于电源电位vga、第一传送信号φ1、第二传送信号φ2和点亮信号φi的电压的绝对值较大。如上所述，使用“l”(-5v)。
因此，为了减小用于电源电位vga、第一传送信号φ1、第二传送信号φ2和点亮信号φi的电压的绝对值，可以使用减小要施加于晶闸管(设定晶闸管s、传送晶闸管t)的电压的电压降低层89。
图14是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，激光二极管ld和设置有电压降低层89的设定晶闸管s彼此层叠。图14等同于添加了电压降低层89的图7。因此，与图7中相同的部分将对应地且分别由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。将仅描述与图7中不同的部分。
电压降低层89设置在设定晶闸管s的p阳极层85与n栅极层86之间。另外，同样情况还适用于传送晶闸管t。
电压降低层89可以充当p阳极层85的一部分，以具有p型，具有与p阳极层85相同的杂质浓度，或者可以充当n栅极层86的一部分，以具有n型，具有与n栅极层86相同的杂质浓度。另外，电压降低层89可以是i型。
设定晶闸管s或传送晶闸管t中的电压降低层89的角色将概括和描述为晶闸管。
图15a至图15c是用于说明晶闸管的结构和晶闸管的特性的图。图15a是设置有电压降低层89的晶闸管的截面图。图15b是未设置有电压降低层89的晶闸管的截面图。图15c是示出了晶闸管的特性的图。图15a和图15b各等同于例如未层叠在激光二极管ld上的设定晶闸管s的截面。因此，背电极91设置在p阳极层85的背面上。
如图15a所示，晶闸管具有设置在p阳极层85与n栅极层86之间的电压降低层89。另外，当电压降低层89是掺杂有与p阳极层85相同杂质浓度的p型时，电压降低层89充当p阳极层85的一部分。当电压降低层89是掺杂有与n栅极层86相同杂质浓度的n型时，电压降低层89充当n栅极层86的一部分。电压降低层89可以是i型。
图15b中所示的晶闸管未设置有电压降低层89。
晶闸管中的上升电压vr(参见图15c)依赖于构成晶闸管的半导体层的最小带隙的能量(带隙能量)。另外，晶闸管中的上升电压vr意味着通过将晶闸管的导通状态的电流外推到电压轴中而获得的电压。
如图15c所示，电压降低层89设置在晶闸管中，电压降低层89是带隙能量比p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88中的任意层的带隙能量小的层。因此，晶闸管的上升电压vr低于未设置有电压降低层89的晶闸管的上升电压vr’。进一步地，电压降低层89是具有的带隙小于发光层82的带隙的层。
晶闸管(设定晶闸管s、传送晶闸管t)不用作发光元件，而持续充当驱动诸如激光二极管ld的发光元件的驱动部101的一部分。因此，可以与实际发光的发光元件的发光波长无关地确定带隙。因此，设置具有的带隙小于发光层82的带隙的电压降低层89，以减小晶闸管的上升电压vr。
由此，在晶闸管和发光元件的导通状态下，可以减小要施加于晶闸管和发光元件的电压。
图16是用于说明形成半导体层的材料的带隙能量的图。
gaas的晶格常数是大约
另外，inp的晶格常数是大约
另外，gan的晶格常数因生长面而不同。然而，gan的晶格常数在a面是
图16的点区域中所示的各个材料具有与gaas、inp和gan相比、可以减小晶闸管的上升电压的带隙能量。即，当点区域中所示的任意材料用作构成晶闸管的层时，晶闸管的上升电压vr对应于点区域中所示的材料的带隙能量。
例如，gaas的带隙能量是大约1.43ev。因此，当未使用电压降低层89时，晶闸管的上升电压vr是大约1.43v。然而，当点区域中的任意材料被形成为构成晶闸管的层或含有在构成晶闸管的层中时，可以使晶闸管的上升电压vr大于0v且小于1.43v(0v<vr<1.43v)。
由此，当晶闸管处于导通状态下时，可以减小功耗。
点区域中所示的材料包括ge和inas，ge相对于gaas具有大约0.67ev的带隙能量，并且inas相对于inp仅具有大约0.36ev的带隙能量。另外，在gaas和inp的化合物、inn和insb的化合物、inn和inas的化合物等中，可以使用相对于gaas基板或inp基板具有小的带隙能量的任意材料。具体地，使用gainnas作为基底的混合化合物是合适的。al、ga、as、p、sb等可以含有在这些材料中。另外，ganp可以相对于gan用于电压降低层89。而且，(1)由变质生长等形成的inn层或ingan层、(2)由inn、ingan、innas或innsb制成的量子点、(3)等同于gan的晶格常数(a面)两倍大的inassb层等可以作为电压降低层89而导入。al、ga、as、p、sb等可以含有在这些材料中。
虽然这里已经描述了晶闸管的上升电压vr和vr’，但同样情况还适用于保持电压vh和vh’，保持电压vh和vh’是晶闸管可以保持导通状态的最小电压，或者施加于导通状态的晶闸管的电压(参见图15c)。
另一方面，各个晶闸管的开关电压vs(参见图15c)依赖于被反向偏置的半导体层的耗尽层。由此，电压降低层89对晶闸管的开关电压vs具有很小影响。
即，电压降低层89使上升电压vr下降，同时维持晶闸管的开关电压vs。由此，可以减小要施加于导通状态的晶闸管的电压，并且可以降低功耗。通过调节p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88的材料、杂质浓度等，晶闸管的开关电压vs可以被设置成任意值。另外，开关电压vs因插入电压降低层89的位置而变化。
另外，虽然仅以图14中示例的方式设置一个电压降低层89，但可以设置多个电压降低层89。例如，电压降低层89可以分别设置在p阳极层85与n栅极层86之间以及在p栅极层87与n阴极层88之间，或者电压降低层89中的一个设置在n栅极层86内并且另一电压降低层89设置在p栅极层87内。另外，电压降低层89可以设置在从p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88中选择的各个两个或三个层中。各个电压降低层的电导类型可以与设置电压降低层的阳极层、阴极层或栅极层一致，或者可以是i型。
用作电压降低层89的材料比gaas、inp等难生长，使得质量低劣。因此，缺陷容易产生在电压降低层89内，使得缺陷可能延伸例如到电压降低层89上生长的gaas等的半导体中。
如上所述，诸如激光二极管ld的发光元件的发光特性易于受到半导体层中含有的缺陷的影响。另一方面，晶闸管(设定晶闸管s、传送晶闸管t)可以导通，以向激光二极管ld或下二极管ud供给电流。因此，缺陷可能含有在构成晶闸管的半导体层中，只要包括电压降低层89的晶闸管不用作发光层，而用于电压减小。
因此，激光二极管ld和下二极管ud可以设置在基板80上，并且各包括电压降低层89的设定晶闸管s和传送晶闸管t可以以与隧道接合层84或金属导电性的iii-v族化合物层相同的方式设置在上面。由此，可以抑制激光二极管ld和下二极管ud中缺陷的产生，具体地，在激光二极管ld中，使得发光特性可以难以受到缺陷的影响。另外，设定晶闸管s或传送晶闸管t可以整体层叠。
下面将描述根据第一示例性实施方式的发光芯片c的修改例。在以下各个修改例中，将描述发光芯片c的岛状件301中激光二极管ld和设定晶闸管s彼此层叠的部分。同样情况还适用于下二极管ud和传送晶闸管t彼此层叠的部分。剩余构造与至此已经描述的发光芯片c的相同。因此，将省略关于相同部分的描述并且将描述不同部分。
(根据第一示例性实施方式的发光芯片c的修改例1-1)
图17是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，激光二极管ld和设定晶闸管s彼此层叠，以说明修改例1-1。
在修改例1-1中，电流狭窄层(修改例1-1中电流狭窄层85b)未设置在p阳极(覆层)层81中，而设置在p阳极层85中。即，p阳极层85由下p阳极层85a、电流狭窄层85b和上p阳极层85c构成。剩余构造与根据第一示例性实施方式的发光芯片c的构造相同。
另外，可以改变如图10a至图12i中所示的根据第一示例性实施方式的发光芯片c的制造方法，以制造修改例1-1。即，由下p阳极层85a、电流狭窄层85b和上p阳极层85c构成的p阳极层85中的电流狭窄层85b可以从侧面进行氧化。在该结构的情况下，不是必须对激光二极管ld执行蚀刻。因此，结构具有这样的优点：例如，由于较小级别的差，处理可以较容易，或者可以提高散热，以从而提高激光特性。
而且，在修改例1-1的发光芯片c中，电流的流动限于发光二极管led的中心部分中的电流通过部α。因此，可以抑制用于非辐射复合的电功率的消耗，使得可以实现功耗的降低和光提取效率的提高。
另外，电流狭窄层可以设置在激光二极管ld的n阴极(覆层)层83和设定晶闸管s的n阴极层88中。
(根据第一示例性实施方式的发光芯片c的修改例1-2)
图18是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，激光二极管ld和设定晶闸管s彼此层叠，以说明修改例1-2。
在修改例1-2中，代替电流狭窄层81b，在与电流通过部α对应的部分中设置隧道接合层84。剩余构造与根据第一示例性实施方式的发光芯片c的构造相同。
如上所述，电流易于流过处于反向偏置状态的隧道接合层84。然而，在不造成击穿的反向偏置状态下，在n阴极(覆层)层83与p阳极层85之间的不充当隧道接合的接合中电流难以流动。
因此，当隧道接合层84设置在与电流通过部α对应的部分中时，流到激光二极管ld中的电流限于中心部。
另外，改变如图10a至图12i中所示的根据第一示例性实施方式的发光芯片c的制造方法，以制造修改例1-2的发光芯片c。即，图10a中的p阳极(覆层)层81、发光层82、n阴极(覆层)层83和隧道接合层84依次层叠在基板80上。然后，隧道接合层84的与电流阻挡部β对应的一部分被去除，使得留下隧道接合层84的对应于电流通过部α的部分。然后，层叠p阳极层85，以覆盖留下的隧道接合层84的周围。n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88依次层叠。另外，留下的隧道接合层84的周围可以不用p阳极层85而用n阴极(覆层)层83覆盖。
修改例1-2的发光芯片c可以应用于使用难以应用蒸汽氧化的半导体材料的情况。
另外，金属导电性的iii-v族化合物层可以代替隧道接合层84使用。
(根据第一示例性实施方式的发光芯片c的修改例1-3)
图19是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，激光二极管ld和设定晶闸管s彼此层叠，以说明修改例1-3。
在修改例1-3中，n阴极(覆层)层83用作分布布拉格反射器(dbr)层(下文中称为dbr层)。dbr层由半导体层的层叠体构成，在相邻半导体层之间设置了折射率差。dbr层被构造成反射从激光二极管ld发出的光。剩余构造与根据第一示例性实施方式的发光芯片c的构造相同。
当具有比发光波长小的带隙能量的半导体材料用于隧道接合层84时，到达隧道接合层84的光在带边缘处吸收，以变为损失。因此，在修改例1-3中，在发光层82与隧道接合层84之间设置了dbr层，并且隧道接合层84设置在对应于dbr层中产生的驻波的节点的位置处。这样，可以大大抑制由用于隧道接合层84的半导体材料进行的带边缘吸收。
dbr层由例如al0.9ga0.1as这样的高al成分低反射率层和例如al0.2ga0.8as的低al成分低折射率层构成。低折射率层和高折射率层分别的膜厚度(光程长度)被设置成例如中心波长的0.25(1/4)。另外，低折射率层与高折射率层之间的al成分比可以在0至1的范围中改变。
因此，当在图10a至图12i所示的根据第一示例性实施方式的发光芯片c的制造方法中，n阴极(覆层)层83被改变为dbr层时，可以制造修改例1-3的发光芯片c。
另外，在各个修改例1-1至1-3的发光芯片c中，金属导电性的iii-v族化合物层可以代替隧道接合层84使用，并且电压降低层89可以添加于设定晶闸管s或传送晶闸管t。
[第二示例性实施方式]
在根据第一示例性实施方式的发光芯片c中，各个多个发光元件作为激光二极管ld使用。在根据第二示例性实施方式的发光芯片c中，各个多个发光元件作为发光二极管led使用。
发光芯片c的构造与根据第一示例性实施方式的相同，除了发光二极管led(包括下二极管)和设定晶闸管s(包括传送晶闸管t)彼此层叠之外。发光芯片c的构造可以通过用发光二极管led来代替激光二极管ld而获得。因此，将省略关于相同部分的描述并且将描述不同部分。
图20是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，根据第二示例性实施方式的发光芯片中的发光二极管led和设定晶闸管s彼此层叠。
在根据第二示例性实施方式的发光芯片c中，发光二极管led的p阳极层81、发光层82和n阴极层83层叠在p型基板80上。进一步地，隧道接合层84设置在n阴极层上。设定晶闸管s的p阳极层85、n栅极层86、p栅极层87和n阴极层88层叠在隧道接合层84上。这些层被整体层叠。
p阳极层81由下p阳极层81a、电流狭窄层81b和上p阳极层81c构成。
下p阳极层81a和上p阳极层81c例如由掺杂有杂质浓度为1×1018/cm3的p型al0.9gaas制成。al成分可以在0至1的范围中变化。另外，可以另选地使用gainp等。
n阴极层83由例如掺杂有杂质浓度为1×1018/cm3的n型al0.9gaas制成。al成分可以在0至1的范围中变化。另外，可以另选地使用gainp等。
另外，剩余构造与根据第一示例性实施方式的构造相同。
如由箭头指示的，发光二极管led沿与基板80垂直的方向发光。因此，当使用沿与基板80垂直的方向发出的光时，可以使用发光二极管led。另外，n欧姆电极321的中心部分开口。
在这种情况下，光穿过隧道接合层84发出。因为隧道接合层84具有高浓度的杂质，所以担心隧道接合层84会吸收光。即使这这种情况下，发光芯片c可以用于允许光量小的应用中。例如，发光芯片c可以用于光量基于辐射能量为nw或μw等的数量级的应用中。相同情况还适用于其他修改例和其他示例性实施方式。
另外，如上面第一示例性实施方式中描述的，金属导电性的iii-v族化合物层可以代替隧道接合层84使用。另外，电压降低层89可以添加于设定晶闸管s或传送晶闸管t。存在这样的担心：金属导电性的iii-v族化合物层和电压降低层89也会以与隧道接合层84相同的方式吸收从发光二极管led发出的光。
作为用于避免隧道接合层84、金属导电性的iii-v族化合物层或电压降低层89的光的吸收的方法，设定晶闸管s和隧道接合层84在n欧姆电极321的中心开口部的一个部分或整个部分处的n阴极层88、p栅极层87、n栅极层86和p阳极层85可以通过蚀刻沿厚度方向部分或完全去除。当金属导电性的iii-v族化合物层代替隧道接合层84使用时，可以通过蚀刻沿厚度方向部分或完整去除金属导电性的iii-v族化合物层。进一步地，在使用电压降低层89时，也可以以相同方式去除电压降低层89。
另外，以与第一示例性实施方式中的修改例1-1相同的方式，电流狭窄层可以设置在设定晶闸管s的p阳极层85中。另外，电流狭窄层可以设置在发光二极管led的n阴极层83或设定晶闸管s的n阴极层88中。
进一步地，以与第一示例性实施方式中的修改例1-2相同的方式，隧道接合层84可以代替由蒸汽氧化形成的电流狭窄层，用作电流狭窄层。
另外，可以以以下方式制造发光芯片c。即，在第一示例性实施方式中的图10a中用于形成半导体层叠体的步骤之后，n阴极层88侧被粘贴到另一基板(用于转印的基板，且下文中被表示为转印基板100)，然后去除(剥离)基板80，并且执行图10b中以及之后的步骤。这里，基板80是用于生长的基板(生长基板)。反转半导体层叠体，以层叠在转印基板100上。
图21是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，转印基板100上形成的发光芯片c中的发光二极管led和设定晶闸管s彼此层叠。
反转图20中所示的半导体层叠体，以反向层叠在转印基板100上。因此，当背电极91设置在转印基板100的背面上时，转印基板100是n型。即，转印基板100具有共阴极构造，其电路具有相反极性。
凭借由此制作的构造，可以抑制从发光二极管led发出的光被隧道接合层84吸收。甚至在使用金属导电性的iii-v族化合物层或电压降低层89时，也可以抑制从发光二极管led发出的光被金属导电性的iii-v族化合物层或电压降低层89吸收。
另外，在该结构中，还可以改变设置电流狭窄层的位置，隧道接合层84或金属导电性的iii-v族化合物层可以用作电流狭窄层，或者可以设置电压降低层89。
另外，到转印结构100的粘接结构还可以应用于其他示例性实施方式。
下面将描述根据第二示例性实施方式的发光芯片c的修改例。
(根据第二示例性实施方式的发光芯片c的修改例2-1)
图22是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，发光二极管led和设定晶闸管s彼此层叠，以说明修改例2-1。
在修改例2-1中，在两个dbr层之间插入了发光层82。即，p阳极层81和n阴极层83形成为dbr层。p阳极层81包括电流狭窄层81b。即，p阳极层81包括以以下顺序层叠的下p阳极层81a、电流狭窄层81b和上p阳极层81c构成。下p阳极层81a和上p阳极层81c形成为dbr层。
另外，下p阳极层81a、上p阳极层81c和n阴极层83可以分别表示为下p阳极(dbr)层81a、上p阳极(dbr)层81c和n阴极(dbr)层83。
dbr层的构造与第一示例性实施方式中的修改例1-3中的相同。另外，p阳极(dbr)层81中的电流狭窄层81b的膜厚度(光程长度)依赖于投入使用的结构。当光提取效率或处理再现性被认为重要时，电流狭窄层81b的膜厚度可以被设置成形成dbr层的各个低折射率层和高折射率层的膜厚度的整数倍。例如，电流狭窄层81b的膜厚度被设置成中心波长的0.75(3/4)。另外，在电流狭窄层81b被设置成奇数倍时，电流狭窄层81b可以插入在高折射率层中的一个与另一个之间。另外，在电流狭窄层81b被设置成偶数倍时，电流狭窄层81b可以插入在高折射率层中的一个与低折射率层中的一个之间。即，可以设置电流狭窄层81b，以抑制由dbr层造成的折射率周期的干扰。相反，为了减小被氧化部分的影响(折射率或应变)，优选的是，电流狭窄层81b的膜厚度是几十nm，并且优选的是，电流狭窄层81b插入到与定在dbr层内的驻波的节点对应的部分中。
p阳极(dbr)层81和n阴极(dbr)层83被构造成反射由发光二极管led的发光层82发出的光。即，p阳极(dbr)层81和n阴极(dbr)层83形成谐振腔(腔)，使得由发光层82发出的光可以由谐振加强，然后输出。即，在修改例2-1中，设定晶闸管s层叠在谐振腔型发光二极管led上。
另外，凭借设置电流狭窄层81b，可以抑制用于非辐射复合的电功率的消耗，使得可以实现功耗的降低和光提取效率的提高。
可以部分改变第一示例性实施方式中图10a至图12i中所示的制造方法，以制造修改例2-1的发光芯片c。即，只要在图10a中形成半导体层叠体的步骤中，p阳极层81和n阴极层83的下p阳极层81a和上p阳极层81c可以形成为dbr层。
设置电流狭窄层的位置可以改变，隧道接合层84或金属导电性的iii-v族化合物层可以用作电流狭窄层，或者可以设置电压降低层89。
另外，当从发光二极管led发出的光被隧道接合层84、金属导电性的iii-v族化合物层、电压降低层89等吸收时，为了减小所发光的量，可以在使用转印基板100的状态下制造发光芯片c，并且半导体层叠体被反转，以反向层叠在转印基板100上。另外，作为用于避免隧道接合层84、金属导电性的iii-v族化合物层或电压降低层89的光的吸收的方法，设定晶闸管s和隧道接合层84在n欧姆电极321的中心开口部的一个部分或整个部分处的n阴极层88、p栅极层87、n栅极层86和p阳极层85可以通过蚀刻沿厚度方向部分或完全去除。当金属导电性的iii-v族化合物层代替隧道接合层84使用时，金属导电性的iii-v族化合物层可以通过蚀刻沿厚度方向部分或完整去除。进一步地，也在使用电压降低层89时，电压降低层89可以以相同方式去除。
凭借由此制作的构造，可以抑制从发光二极管led发出的光被隧道接合层84吸收。而且，在使用金属导电性的iii-v族化合物层或电压降低层89时，可以抑制从发光二极管led发出的光被金属导电性的iii-v族化合物层或电压降低层89吸收。
(根据第二示例性实施方式的发光芯片c的修改例2-2)
图23是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，发光二极管led和设定晶闸管s彼此层叠，以说明修改例2-2。
在修改例2-2中，将图22中所示的发光芯片c的n阴极(dbr)层81改变为形成为非dbr层的n阴极层83，并且反而n阴极层88形成为dbr层。因此，n阴极层88表示为n阴极(dbr)层88。剩余构造与根据第一示例性实施方式的发光芯片c的相同。
在修改例2-2中，n阴极(dbr)层83和p阳极(dbr)层85形成谐振腔(腔)，使得由发光层82发出的光可以由谐振加强，然后输出。
可以部分改变第一示例性实施方式中图10a至图12i所示的制造方法，以制造修改例2-2的发光芯片c。即，只要图10a中形成半导体层叠体的步骤中的p阳极(dbr)层85和n阳极(dbr)层83可以形成为dbr层。
另外，设置电流狭窄层的位置可以改变，隧道接合层84或金属导电性的iii-v族化合物层可以用作电流狭窄层，或者可以设置电压降低层89。
另外，在一些情况下，从发光二极管led发出的光可以被隧道接合层84、金属导电性的iii-v族化合物层、电压降低层89等吸收，以从而减小所发出光的量。即使这这种情况下，发光芯片c可以用于允许光量小的应用中。
(根据第二示例性实施方式的发光芯片c的修改例2-3)
图24是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，发光二极管led和设定晶闸管s彼此层叠，以说明修改例2-3。
在修改例2-3中，将图22中所示的发光芯片c的n阴极(dbr)层83改变为形成为非dbr层的n阴极层83。剩余构造与根据第一示例性实施方式的发光芯片c的相同。
在修改例2-3的发光芯片c中，p阳极(dbr)层81设置在发光层82的下(基板80)侧。在这种情况下，30％的反射率可以在n阴极层88与空气之间的界面中获得。因此，由发光层82发出的光可以由谐振加强，然后输出。
另外，在从发光层82发出的光中，朝向基板80侧行进的光成分被反射，并且朝向出射出口侧行进。因此，与p阳极层81不是dbr层的情况相比，可以提高光使用效率。
可以部分改变第一示例性实施方式中图10a至图12i所示的制造方法，以制造修改例2-3的发光芯片c。即，只要图10a中形成半导体层叠体的步骤中的p阳极层81的下p阳极层81a和上p阳极层81c可以形成为dbr层。
可以改变设置电流狭窄层的位置。隧道接合层84或金属导电性的iii-v族化合物层可以用作电流狭窄层。可以设置多个功能层89。
另外，在一些情况下，从发光二极管led发出的光会被隧道接合层84、金属导电性的iii-v族化合物层、电压降低层89等吸收，以从而减小所发出光的量。因此，发光芯片c可以用于允许光量小的应用中。
另外，当从发光二极管led发出的光被隧道接合层84、金属导电性的iii-v族化合物层、电压降低层89等吸收时，为了减小所发光的量，可以在n阴极层83用作dbr层、p阳极层81用作非dbr层、使用转印基板100的状态下制造发光芯片c，并且半导体层叠体被反转，以反向层叠在转印基板100上。
[第三示例性实施方式]
在根据第一示例性实施方式的发光芯片c中，各个多个发光元件作为激光二极管ld来使用。在根据第二示例性实施方式的发光芯片c中，各个多个发光元件作为发光二极管led来使用。在根据第三示例性实施方式的发光芯片c中，各个多个发光元件作为垂直腔面射型激光器vcsel来使用。
除了垂直腔面射型激光器vcsel(包括下二极管)和设定晶闸管s(包括传送晶闸管t)彼此层叠之外，发光芯片c的构造与根据第一示例性实施方式的相同。可以通过用垂直腔面射型激光器vcsel来代替激光二极管ld而获得发光芯片c的构造。因此，将省略关于相同部分的描述并且将描述不同部分。
图25是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，根据第三示例性实施方式的发光芯片c中的垂直腔面射型激光器vcsel和设定晶闸管s彼此层叠。
垂直腔面射型激光器vcsel和设定晶闸管s彼此层叠。
剩余构造与根据图22中所示的第二示例性实施方式的发光芯片c的构造相同。因此，将省略关于基本构造的描述。
垂直腔面射型激光器vcsel谐振光，以在插入在两个dbr层(p阳极(dbr)层81和n阴极(dbr)层83)之间的发光层82中使激光振荡。当两个dbr层(p阳极(dbr)层81与n阴极(dbr)层83)之间的反射率是例如小于99％时，使激光振荡。
另外，如上面在第一示例性实施方式中描述的，金属导电性的iii-v族化合物层可以代替隧道接合层84使用。另外，电压降低层89可以添加于设定晶闸管s或传送晶闸管t。存在这样的担心：金属导电性的iii-v族化合物层和电压降低层89也会以与隧道接合层84相同的方式吸收从发光二极管led发出的光。
另外，可以以与第一示例性实施方式中的修改例1-1相同的方式在设定晶闸管s的p阳极层85中设置电流狭窄层。另外，电流狭窄层可以设置在发光二极管led的n阴极层83和设定晶闸管s的n阴极层88中。
在一些情况下，从垂直腔面射型激光器vcsel发出的光会被隧道接合层84、金属导电性的iii-v族化合物层、电压降低层89等吸收，以从而减小所发出光的量。因此，发光芯片c可以用于允许光量小的应用中。
另外，当从垂直腔面射型激光器vcsel发出的光被隧道接合层84、金属导电性的iii-v族化合物层、电压降低层89等吸收时，为了减小所发光的量，可以在使用转印基板100的状态下制造发光元件c，并且半导体层叠体被反转。
另外，作为用于避免隧道接合层84、金属导电性的iii-v族化合物层或电压降低层89的光的吸收的方法，可以通过蚀刻沿厚度方向部分或完全去除设定晶闸管s和隧道接合层84在n欧姆电极321的中心开口部的一个部分或整个部分处的n阴极层88、p栅极层87、n栅极层86和p阳极层85。当金属导电性的iii-v族化合物层代替隧道接合层84使用时，可以通过蚀刻沿厚度方向部分或完整去除金属导电性的iii-v族化合物层。进一步地，也在使用电压降低层89时，可以以相同方式去除电压降低层89。
下面将描述根据第三示例性实施方式的发光芯片c的修改例。在以下各个修改例中，将描述发光芯片c的岛状件301中的垂直腔面射型激光器vcsel和设定晶闸管s彼此层叠的部分。同样情况还适用于下二极管ud和传送晶闸管t彼此层叠的部分。剩余构造与至此已经描述的发光芯片c的构造相同。因此，将描述不同部分，并且将省略关于相同部分的描述。
(根据第三示例性实施方式的发光芯片c的修改例3-1)
图26是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，垂直腔面射型激光器vcsel和设定晶闸管s彼此层叠，以说明修改例3-1。
修改例3-1的基本构造与根据图23中所示的第二示例性实施方式的发光芯片c的修改例2-2的基本构造相同。因此，将省略关于基本构造的描述。
垂直腔面射型激光器vcsel谐振光，以在插入在两个dbr层(p阳极(dbr)层81和n阴极(dbr)层88)之间的发光层82中使激光振荡。
设置电流狭窄层的位置可以改变。另外，金属导电性的iii-v族化合物层可以代替隧道接合层84使用。隧道接合层84或金属导电性的iii-v族化合物层可以用作电流狭窄层。进一步地，电压降低层89可以设置在晶闸管(设定晶闸管s或传送晶闸管t)中。
另外，在一些情况下，来自发光二极管led的光可以被隧道接合层84、金属导电性的iii-v族化合物层、电压降低层89等吸收，以从而减小所发出光的量。即使这这种情况下，发光芯片c可以用于允许光量小的应用中。
(根据第三示例性实施方式的发光芯片c的修改例3-2)
图27是岛状件301的放大截面图，该岛状件301中，垂直腔面射型激光器vcsel和设定晶闸管s彼此层叠，以说明修改例3-2。
除了p阳极层81和p阳极层85形成为dbr层之外，修改例3-2的基本构造与图18所示的根据第一示例性实施方式的发光芯片c的修改例1-2的基本构造相同。剩余构造与修改例1-2的构造相同。因此，将省略关于剩余构造的描述。
垂直腔面射型激光器vcsel谐振光，以在两个dbr层(p阳极(dbr)层81和p阳极(dbr)层85)中使激光振荡，两个dbr层之间插入发光层82和n阴极层83。
另外，在修改例3-2中不使用电流狭窄层81b。因此，修改例3-2容易应用于inp、gan、钛宝石等的基板上的半导体材料，蒸汽氧化难以应用于inp、gan、钛宝石等的基板。
另外，隧道接合层84用于电流收窄。因此，可以抑制用于非辐射复合的电功率的消耗，使得可以实现功耗的降低和光提取效率的提高。
另外，金属导电性的iii-v族化合物层可以代替隧道接合层84使用。进一步地，在晶闸管(设定晶闸管s或传送晶闸管t)中可以设置电压降低层89。
另外，在一些情况下，从发光二极管led发出的光可以被隧道接合层84、金属导电性的iii-v族化合物层、电压降低层89等吸收，以从而减小所发出光的量。即使这这种情况下，发光芯片c可以用于允许光量小的应用中。
[第四示例性实施方式]
在第一示例性实施方式至第三示例性实施方式中，传送晶闸管t形成在下二极管ud上，并且下二极管ud和传送晶闸管t串联连接。因此，向传送晶闸管t供给的第一传送信号φ1和第二传送信号φ2的电位“l”应用于串联连接的下二极管ud和传送晶闸管t。出于该原因，电位是例如“l”(-5v)。
第四示例性实施方式具有传送晶闸管t不与下二极管ud串联连接的构造。由此，向传送晶闸管t供给的第一传送信号φ1和第二传送信号φ2的电位“l”可以较低，并且施加于传送晶闸管t的阳极和阴极。电位可以是例如“l”(-3.3v)。
另外，除了各个发光芯片c的结构之外，第四示例性实施方式与第一示例性实施方式相同。因此，将省略关于相同部分的描述并且将描述不同部分。
图28是用于说明发光芯片c的电路构造的等效电路图，发光芯片c上安装了根据第四示例性实施方式的自扫描发光器件(sled)。
发光芯片c1(c)设置有由激光二极管ld1至ld128构成的发光部102(参见图4a)。另外，发光芯片c1(c)设置有驱动部101，驱动部101其由设定晶闸管s1至s128、传送晶闸管t1至t128、接合二极管d1至d127、电源线电阻器r1至r128、启动二极管sd和限流电阻器r1和r2构成。
即，根据第四示例性实施方式的发光芯片c未设置有在根据图5中所示的第一示例性实施方式的发光芯片c中设置的下二极管ud1至ud128。
图29是根据第四示例性实施方式的发光芯片c的岛状件301和302的截面图。
根据第四示例性实施方式的发光芯片c的平面布局与根据图6a中所示的第一示例性实施方式的发光芯片c的平面布局相同。因此，将省略其描述。
根据图29中所示的第四示例性实施方式的发光芯片c的岛状件301和302的截面图示出了沿着图6a的线vib-vib截取的截面。岛状件301和302的截面图是以与图10a至图12i相同的方式从图6b的相反侧看到的图。图29中所示的截面图对应于根据图12i中所示的第一示例性实施方式的发光芯片c的截面图。
如图29所示，在根据第四示例性实施方式的发光芯片c中，传送晶闸管t的p阳极层85和p型基板80借助岛状件302处的连接布线74彼此连接。连接布线74由可以容易与p型半导体层欧姆接触的含有zn的au(auzn)等制成。
由此，传送晶闸管t的p阳极层85被设置成向基板80的背电极91供给的基准电位vsub(“h”(0v))。
传送晶闸管t下设置的下二极管ud由于连接布线74，而在p阳极层81、发光层82和n阴极层83的侧面处短接。由此，下二极管ud存在，但不起作用。另外，岛状件302的侧面可以用保护层90完全覆盖。
图30是用于说明根据第四示例性实施方式的发光芯片c的操作的时序图。
在用于说明根据图9所示的第一示例性实施方式的发光芯片c的操作的时序图中，第一传送信号φ1和第二传送信号φ2的“h”被改变为“l”。如上所述，第一传送信号φ1和第二传送信号φ2施加在传送晶闸管t的阳极与阴极之间。因此，可以使用绝对值小于根据第一示例性实施方式的发光芯片c的第一传送信号φ1和第二传送信号φ2的绝对值的电压。即，要施加于下二极管ud的电压(这里被设置成1.7v)是不需要的。在该示例中，电压是“l”(-3.3v)。另外，为了操作发光芯片c，第一传送信号φ1和第二传送信号φ2的“l”(-5v)可以被“l”(-3.3v)代替，同时省略了下二极管ud的操作。
可以减小用于操作的第一传送信号φ1和第二传送信号φ2的电压，使得可以减小功耗。
根据第四示例性实施方式的发光芯片c的构造可以应用于根据第一示例性实施方式的至第三示例性实施方式的任意发光芯片c。
在第一示例性实施方式至第四示例性实施方式中，已经描述了激光二极管ld、发光二极管led和垂直腔面射型激光器vcsel作为发光元件。例如，可以使用诸如激光晶体管的任意其他多个发光元件。
第一示例性实施方式的至第四示例性实施方式中的自扫描发光器件sled设置有发光部102和驱动部101。发光部102设置有多个发光元件(激光二极管ld、发光二极管led或垂直腔面射型激光器vcsel)。驱动部101设置有设定晶闸管s、下二极管ud、传送二极管t等。在驱动部101中，控制晶闸管等可以设置在设定晶闸管s与传送晶闸管等之间。进一步地，可以包括诸如二极管、电阻器等的其他构件。
虽然传送二极管t中的相邻二极管借助对应的接合二极管d彼此连接，但是传送二极管t中的相邻二极管可以借助诸如可以发送电位变化的电阻器等的对应构件彼此连接。
另外，可以不使用多个发光元件(激光二极管ld、发光二极管led或垂直腔面射型激光器vcsel)和设定晶闸管s，而下二极管ud可以用作多个发光元件(激光二极管ld、发光二极管led或垂直腔面射型激光器vcsel)，使得点亮信号φi可以叠加在向传送晶闸管t供给的第一传送信号φ1和第二传送信号φ2上。凭借由此制作的构造，可以减小要使用的元件的数量，并且可以减小发光芯片c的尺寸。在这种情况下，除了多个发光元件之外的传送晶闸管t等构成驱动部101。
在第一示例性实施方式至第四示例性实施方式中，多个发光元件(激光二极管ld、发光二极管led、或垂直腔面射型激光器vcsel)、设定晶闸管s、下二极管ud和传送晶闸管t的电导类型可以反向，同时改变电路的极性。即，共阳极构造可以改变为共阴极构造，同时共阴极构造改变为共阳极构造。
另外，为了抑制各个多个发光元件(激光二极管ld、发光二极管led、或垂直腔面射型激光器vcsel)导通时的发光延迟或缓和振荡，不低于阈值电流的微小电流可以提前注入到发光元件中，使得可以使该发光元件提前进入稍稍发光状态或稍稍振荡状态。即，可以以以下方式制作构造：在各个设定晶闸管s导通之前，使各个多个发光元件发光，并且当设定晶闸管s导通时，发光元件的所发出光的量增大到预定光量。作为这种构造，例如，电极可以形成在多个发光元件(激光二极管ld、发光二极管led、或垂直腔面射型激光器vcsel)的阳极层上，电压源或电流源可以提前连接到电极，并且弱电流可以从电压源或电流源注入到多个发光元件。
另外，除了pnpn四层结构外，还可以使用任意其他结构作为各个传送晶闸管t和设定晶闸管s的结构，只要该结构具有各个示例性实施方式中的传送晶闸管t或设定晶闸管s的功能。例如，可以使用具有晶闸管特性的pinin结构、pipin结构、npip结构或pnin结构。在这种情况下，插入在pinin结构的p与n之间的i层、n层和i层中的一个、或插入在pnin结构的p与n之间的n层和i层中的一个可以充当栅极层，并且栅极层上设置的n欧姆电极可以充当栅极gt(栅极gs)的端子。另选地，插入在npip结构的n与p之间的i层、p层和i层中的一个、或插入在npip结构的n与p之间的p层和i层中的一个可以充当栅极层，并且栅极层上设置的n欧姆电极332可以充当栅极gt(栅极gs)的端子。
进一步地，构成晶闸管的半导体层和构成发光元件的半导体层借助形成隧道接合的半导体层而层叠的半导体结构除了自扫描发光器件(seld)外还可以用于其他应用。例如，半导体结构可以用作单个发光部件，其由一个发光元件(一个激光二极管ld、一个发光二极管led、一个垂直腔面射型激光器vcsel等)和层叠在该发光元件上的设定晶闸管s构成，且根据从外部输入的电信号、光信号等被点亮。在这种情况下，发光元件构成发光部102，并且设定晶闸管s构成驱动部101。
上面已经主要描述了使用p型gaas作为基板80的示例。将描述使用其他基板的情况下的各个半导体层(由图10a中的形成半导体层叠体的步骤形成的半导体层叠体)。
首先，使用gan基板的情况下半导体层叠体的示例将如下描述。
p阳极层81具有下p阳极层81a、电流狭窄层81b和上p阳极层81c依次层叠的构造(参见图10c)。
下p阳极层81a和上p阳极层81c例如由掺杂有杂质浓度为1×1018/cm3的p型al0.9gan制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
在gan基板上，难以使用氧化物狭窄层作为电流狭窄层。因此，图12i、图18、图20、图21、图25等中所示的结构是优选的，各结构中，隧道接合、脊型结构或嵌入型结构用作电流狭窄层。另选地，使用离子注入作为电流收窄方法也是有效的。
发光层82具有量子阱结构，其中，交替层叠阱(阱)层和势垒(势垒)层。各个阱层是例如gan、ingan、algan等。例如各个势垒层是algan、gan等。另外，发光层82可以形成为量子线(量子导线)或量子盒(量子点)。
n阴极层83由例如杂质浓度为1×1018/cm3的n型al0.9gan制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
隧道接合层84由n++层84a掺杂有高浓度的n型杂质的n++层84a与p++层84b掺杂有高浓度的n型杂质(参见图10b)的p++层84b之间的接合构成。n++层84a和p++层84b各具有例如高达1×1020/cm3的杂质浓度。另外，普通接合的杂质浓度从1017/cm3的数量级到1018/cm3的数量级的范围。n++层84a和p++层84b的组合(下文中表示为n++层84a/p++层84b)例如由n++gan/p++gan、n++gainn/p++gainn和n++algan/p++algan制成。另外，组合可以变化。
p阳极层85由例如杂质浓度为1×1018/cm3的p型al0.9gan制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
n栅极层86由例如杂质浓度为1×1017/cm3的n型al0.9gan制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
p栅极层87由例如杂质浓度为1×1017/cm3的p型al0.9gan制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
n阴极层88由例如杂质浓度为1×1018/cm3的n型al0.9gan制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
接着，使用inp基板的情况下半导体层叠体的示例将如下描述。
p阳极层81具有下p阳极层81a、电流狭窄层81b和上p阳极层81c依次层叠的构造(参见图10c)。
下p阳极层81a和上p阳极层81c由例如杂质浓度为1×1018/cm3的p型ingaasp制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
在inp基板上，难以使用氧化物狭窄层，作为电流狭窄层。因此，图12i、图18、图20、图21、图25等中所示的结构是优选的，各结构中，隧道接合、脊型结构或嵌入型结构用作电流狭窄层。另选地，使用离子注入作为电流收窄方法也是有效的。
发光层82具有量子阱结构，其中，交替层叠阱(阱)层和势垒(势垒)层。各个阱层是例如inas、ingaasp、algainas、gainaspsb等。各个势垒层是inp、inasp、ingaasp、algainasp等。另外，发光层82可以形成为量子线(量子导线)或量子盒(量子点)。
n阴极(覆层)层83由例如杂质浓度为1×1018/cm3的n型ingaasp制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
隧道接合层84由n++层84a与p++层84b之间的接合构成，n++层84a掺杂有高浓度的n型杂质，p++层84b掺杂有高浓度的n型杂质(参见图10b)。n++层84a和p++层84b各具有例如高达1×1020/cm3的杂质浓度。另外，普通接合的杂质浓度从1017/cm3的数量级到1018/cm3的数量级的范围。n++层84a和p++层84b的组合(下文中表示为n++层84a/p++层84b)例如由n++inp/p++inp、n++inasp/p++inasp、n++ingaasp/p++ingaasp和n++ingaaspsb/p++ingaaspsb制成。另外，组合可以变化。
p阳极层85由例如杂质浓度为1×1018/cm3的p型ingaasp制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
n栅极层86由例如杂质浓度为1×1017/cm3的n型ingaasp制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
p栅极层87由例如杂质浓度为1×1017/cm3的p型ingaasp制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
n阴极层88由例如杂质浓度为1×1018/cm3的n型ingaasp制成。al成分可以在0至1的范围中变化。
这些半导体层例如由金属有机化学气相沉积(mocvd)、分子束外延(mbe)等层叠，使得形成半导体层叠体。
另外，上述示例性实施方式可以应用于由有机材料制成的p型、n型或i型。
进一步地，各个示例性实施方式可以与另一示例性实施方式组合使用。
虽然已经参照具体示例性实施方式详细描述了本发明，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以多种不同地改变或修改本发明，而不偏离本发明的精神和范围。
本发明基于2016年6月30提交的日本专利申请(专利申请no.2016-129757)，其内容通过引用合并与此。
附图标记说明
1...图像形成设备、10...图像形成进程部、11...图像形成单元、12...感光鼓、14...打印头、30...图像输出控制部、40...图像处理部、62...电路基板、63...光源部、64...棒状透镜阵列、65...发光器件、80...基板、81...p阳极层、p阳极(覆层)层、p阳极(dbr)层、81b,85b...电流狭窄层、82...发光层、83...n阴极层、n阴极(覆层)层、n阴极(dbr)层、84...隧道接合层、84a...n++层、84b...p++层、85...p阳极层、86...n栅极层、87...p栅极层、88...n阴极层、89...电压降低层、90...保护层、91...背电极、100...转印基板、101...驱动部、102...发光部、110...信号发生电路、120...传送信号发生部、140...点亮信号发生部、160...基准电位供给部、170...电源电位供给部、301至306...岛状件、φ1...第一传送信号、φ2...第二传送信号φi、(φi1至φi40)...点亮信号、α...电流通过部(区域)、β...电流阻挡部(区域)、c(c1至c40)...发光芯片、d(d1至d127)...接合二极管、led(led1至led128)...发光二极管、ld(ld1至ld128)...激光二极管、sd...启动二极管、t(t1至t128)...传送晶闸管、vcsel(vcsel1至vcsel128)...垂直腔面射型激光器、vga...电源电位、vsub...基准电位。
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