JP2003017241A - Fine light-emitting element and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は発光素子、特に微細
な発光素子およびその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device, particularly a fine light emitting device and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ナノメートルオーダの作製技術や
ナノメートルオーダで発現する物理現象を用いた技術と
してナノテクノロジーが注目されている。このナノテク
ノロジーの分野では、ナノメートルオーダで制御する技
術や、ナノメートルオーダの分解能で物理作用を印加し
たり、物理量を検出したりする手段が重要である。2. Description of the Related Art In recent years, nanotechnology has been attracting attention as a technology for manufacturing nanometers and a technology using physical phenomena expressed on the order of nanometers. In this field of nanotechnology, a technology of controlling on the order of nanometers and a means of applying a physical action or detecting a physical quantity with a resolution on the order of nanometers are important.
【０００３】例えば走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）で
は、ナノメートルオーダの先端曲率半径を有した探針を
観察対象試料に接近させ、探針―試料間に電位差を与え
て流れる電流信号から試料表面の形状などの情報を得
る。このときトンネル電流が流れる領域がほぼ原子の大
きさレベルであるため、原子分解能を有して情報を得る
ことができる。また光の回折限界を超えた分解能を有す
る顕微鏡として近接場光学顕微鏡（Scanning Near-fiel
d Optical Microscope；ＳＮＯＭ）が開発され、高分解
能で試料表面を観察できる技術として用いられるように
なってきた。ＳＮＯＭは光の波長より小さな径を有する
微小開口を通して光を試料に照射したり、あるいは光を
検出することにより光の回折限界を超えた分解能で試料
の光学的情報を得たりすることが可能である。この技術
を応用すれば顕微鏡として利用できるだけではなく、加
工装置としても応用できる。For example, in a scanning tunneling microscope (STM), a probe having a tip radius of curvature on the order of nanometers is brought close to a sample to be observed, and a potential difference is applied between the probe and the sample to detect the current signal flowing from the sample surface. Get information such as shape. At this time, since the region where the tunnel current flows is at the atomic size level, information can be obtained with atomic resolution. In addition, a near-field optical microscope (Scanning Near-fiel) is used as a microscope having a resolution exceeding the diffraction limit of light.
d Optical Microscope (SNOM) has been developed and has come to be used as a technique for observing the sample surface with high resolution. SNOM is capable of irradiating a sample with light through a minute aperture having a diameter smaller than the wavelength of light, or detecting light to obtain optical information of the sample with a resolution exceeding the diffraction limit of light. is there. If this technology is applied, it can be used not only as a microscope but also as a processing device.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このようにＳＮＯＭに
おいて光を照射する場合は、一般には波長より小さな大
きさの微小開口を設け、この微小開口を用いて光を試料
に照射したり、あるいは光を検出したりする。しかし、
このように微小開口を通して光を導入すると、光の強度
が弱くなってしまう。このことはＳＮＯＭにおいては観
察時間が長くなることにつながる。またＳＮＯＭを用い
た加工装置においては加工するための時間が長くなる。In the case of irradiating light in the SNOM as described above, in general, a minute opening having a size smaller than the wavelength is provided, and the light is irradiated to the sample by using this minute opening, or Or to detect. But,
When the light is introduced through the minute opening in this way, the intensity of the light becomes weak. This leads to a long observation time in SNOM. Further, in the processing device using the SNOM, the processing time becomes long.
【０００５】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、光源の波長より短い幅を有する領域において強
い強度で光照射できる発光素子を提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting element capable of irradiating light with high intensity in a region having a width shorter than the wavelength of a light source.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題は以下に示す本
発明により解決される。The above problems can be solved by the present invention described below.
【０００７】絶縁性基板上に形成した一対のプレーナ電
極と前記プレーナ電極により電圧を印加されることによ
り発光する発光部とを有した微細発光素子において、前
記プレーナ電極間の最短距離が前記発光部の波長より短
いことを特徴とする微細発光素子。In a fine light emitting device having a pair of planar electrodes formed on an insulating substrate and a light emitting portion that emits light when a voltage is applied by the planar electrodes, the shortest distance between the planar electrodes is the light emitting portion. A fine light-emitting device characterized by being shorter than the wavelength of.
【０００８】絶縁性基板上に形成した一対のプレーナ電
極と前記プレーナ電極により電圧を印加されることによ
り発光する発光部とを有した微細発光素子において、前
記発光部に電圧を印加するプレーナ電極の幅が前記発光
部の発光波長より短いことを特徴とする微細発光素子。In a fine light emitting device having a pair of planar electrodes formed on an insulating substrate and a light emitting portion that emits light when a voltage is applied by the planar electrodes, a planar electrode for applying a voltage to the light emitting portion is used. A fine light emitting device having a width shorter than an emission wavelength of the light emitting unit.
【０００９】絶縁性基板上に電極パターンを形成するス
テップと、前記電極パターンに相対して配置された探針
を用い、変成の幅が発光部の発光波長より短くなるよう
に、前記探針に相互作用を施して前記電極パターンを変
成させ、前記電極パターンを電気的に絶縁された一対の
プレーナ電極に変えるステップとおよび、前記プレーナ
電極により電圧が印加される位置に前記発光部を形成す
るステップとを含むことを特徴とする微細発光素子の製
造方法。A step of forming an electrode pattern on the insulating substrate and a probe arranged so as to face the electrode pattern are used, and the probe is arranged so that the width of the transformation is shorter than the emission wavelength of the light emitting portion. Applying an interaction to transform the electrode pattern to convert the electrode pattern into a pair of electrically insulated planar electrodes, and forming the light emitting portion at a position to which a voltage is applied by the planar electrodes. A method for manufacturing a fine light-emitting device, comprising:
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】本実施形態で用いる発光素子を図
１により説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The light emitting device used in this embodiment will be described with reference to FIG.
【００１１】図１は絶縁性基板上１０１に形成した一対
のプレーナ電極１０２、１０３と発光部１０４とを有し
たＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子である。ＥＬ
素子とは素子に電圧または電界を加えることにより発光
する素子をいう。本発明のＥＬ素子では、プレーナ電極
部分の電極間の最短距離ｄ1または電極の幅ｄ2のうち少
なくとも一方が、前記発光部１０４の発光波長より短
い。FIG. 1 shows an EL (electroluminescence) element having a pair of planar electrodes 102 and 103 and a light emitting section 104 formed on an insulating substrate 101. EL
An element is an element that emits light by applying a voltage or an electric field to the element. In the EL device of the present invention, at least one of the shortest distance d 1 between the electrodes of the planar electrode portion or the width d 2 of the electrode is shorter than the emission wavelength of the light emitting unit 104.
【００１２】絶縁性基板１０１はプレーナ電極１０２、
１０３を支持する基台となる。素材としてはＳｉＯ2等
が挙げられるが、Ｓｉ基板上に形成したＳｉＯ2薄膜の
ように表面部分が絶縁膜になっていればよい。プレーナ
電極１０２、１０３は前記絶縁基板上に形成した薄膜電
極で、図１のように、横方向に一対をなすプレーナ型の
電極である。The insulating substrate 101 is a planar electrode 102,
It serves as a base for supporting 103. Examples of the material include SiO 2 and the like, and it suffices that the surface portion be an insulating film like a SiO 2 thin film formed on a Si substrate. The planar electrodes 102 and 103 are thin film electrodes formed on the insulating substrate, and as shown in FIG. 1, are a pair of planar electrodes in the lateral direction.
【００１３】電極材料としては通常、電極として用いら
れる金属、半導体でよい。例えばＡｕ、Ａｌ、ＩＴＯ等
が挙げられる。The electrode material may be a metal or semiconductor that is usually used as an electrode. For example, Au, Al, ITO, etc. may be mentioned.
【００１４】このプレーナ電極により電圧が印加される
ように発光部１０４が形成されている。発光部１０４は
電圧、電界を印加することにより発光するエレクトロル
ミネッセンス（ＥＬ）現象を呈する材料である。発光部
１０４はＥＬ現象を呈する材料であればよく、有機物、
無機物を問わない。発光部１０４としてＥＬ現象を呈す
る有機膜すなわち有機ＥＬ材料を用いると蒸着法などで
容易に成膜できる。有機ＥＬ材料の代表例としてはＡｌ
ｑ3等が挙げられる。もちろんＡｌｑ3に限ることはなく
青色発光を呈するＡｌ（ＰＢＩ3）や、シスチリル系で
やはり青色発光材料であるＤＰＶＢｉ等ＥＬ現象を呈す
る有機ＥＬ材料であれば何でもよい。The light emitting portion 104 is formed so that a voltage is applied by the planar electrode. The light emitting unit 104 is a material exhibiting an electroluminescence (EL) phenomenon that emits light when a voltage or an electric field is applied. The light emitting unit 104 may be any material that exhibits an EL phenomenon, such as an organic material,
It does not matter if it is an inorganic substance. When an organic film exhibiting an EL phenomenon, that is, an organic EL material is used as the light emitting unit 104, it can be easily formed by a vapor deposition method or the like. As a typical example of the organic EL material, Al
q 3 and the like can be mentioned. Of course, the material is not limited to Alq 3 and may be Al (PBI 3 ) that emits blue light, or any organic EL material that exhibits an EL phenomenon such as DPVBi, which is a cystyryl-based material that also emits blue light.
【００１５】また、発光部１０４に半導体の超微粒子を
用いることもできる。例えばＳｉ等の１４属元素の半導
体超微粒子は特公平７−５２６７０号公報に開示されて
いるように電界を印加することにより発光する。これを
用いた実施の形態を図２に示す。Ultrafine particles of semiconductor may be used for the light emitting section 104. For example, semiconductor ultrafine particles of 14 group elements such as Si emit light by applying an electric field as disclosed in JP-B-7-52670. An embodiment using this is shown in FIG.
【００１６】図２においては図１で示した発光部１０４
に相当するものとして１４族元素の超微粒子２０１をプ
レーナ電極１０２と１０３の間に配している。この１４
族元素属の超微粒子としてはＳｉのほかＧｅ等があり、
少なくともその一部が酸化しているものが望ましい。ま
たこれらの微粒子が酸化物中に埋められているような構
造であってもよい。粒径は酸化されている部分を除いて
およそ１０ｎｍ以下である。このような半導体微粒子を
用いると粒径が小さく幅の短い電極間に配置できるとと
もに粒径を変化させることにより発光波長を調整できる
というメリットがある。プレーナ電極１０２及び１０３
の最短距離ｄ1または前記電極の幅ｄ2は発光部１０４の
発光波長より短い。ちろん、ｄ1、ｄ2が共に波長より短
くてもよい。例えば発光部１０４に有機ＥＬ膜としてＡ
ｌｑ3を用いた場合、発光波長はおよそ５１５ｎｍであ
り、ｄ1またはｄ2の少なくとも一方がこの長さより短
い。このプレーナ電極を形成する方法としては例えば電
子線露光（ＥＢ露光）を用いる方法等が挙げられる。In FIG. 2, the light emitting section 104 shown in FIG.
The ultrafine particles 201 of the group 14 element are disposed between the planar electrodes 102 and 103 as a device corresponding to the above. This 14
In addition to Si, there are Ge and the like as ultrafine particles of the group genus element,
It is desirable that at least a part thereof is oxidized. Further, it may have a structure in which these fine particles are embedded in an oxide. The particle size is about 10 nm or less except for the oxidized portion. The use of such semiconductor fine particles has the advantages that they can be arranged between electrodes having a small particle diameter and a short width, and that the emission wavelength can be adjusted by changing the particle diameter. Planar electrodes 102 and 103
The shortest distance d 1 or the electrode width d 2 is shorter than the emission wavelength of the light emitting unit 104. Of course, both d 1 and d 2 may be shorter than the wavelength. For example, as the organic EL film for the light emitting unit 104, A
When using lq 3 , the emission wavelength is approximately 515 nm and at least one of d 1 and d 2 is shorter than this length. As a method of forming this planar electrode, for example, a method using electron beam exposure (EB exposure) and the like can be mentioned.
【００１７】発光部１０４はプレーナ電極１０２により
電圧が印加されＥＬ発光する。この際電極の最短距離ｄ
1または幅ｄ2、あるいはその両者が発光波長より短いた
め、この発光部の発光パターンは発光波長より短い幅を
もつことになる。光照射した場所におよそ光の波長程度
の距離に近接して配置することにより光の回折限界を超
えて発光波長より短い幅の光を照射することができる。
また、本発明による構造では素子の上部に電極がないた
め、上部電極による光の損失がないという利点もある。
さらに上部電極がないために発光部を光照射する対象に
近接して配置できるという利点もある。A voltage is applied to the light emitting portion 104 by the planar electrode 102 to emit EL light. At this time, the shortest distance d of the electrodes
Since 1 or the width d 2 or both are shorter than the emission wavelength, the emission pattern of this light emitting portion has a width shorter than the emission wavelength. By arranging the light irradiation location close to a distance of about the wavelength of light, it is possible to irradiate light with a width shorter than the emission wavelength, exceeding the diffraction limit of light.
Further, in the structure according to the present invention, since there is no electrode above the device, there is an advantage that there is no light loss due to the upper electrode.
Further, since there is no upper electrode, there is an advantage that the light emitting portion can be arranged close to the object to be irradiated with light.
【００１８】図１の実施形態では、発光部がちょうど電
極間の最接近部分の間だけに存在しているように配置さ
れているが、発光部が図３に示すように全体に広がって
いてもよい。In the embodiment of FIG. 1, the light emitting portions are arranged so as to exist only between the closest portions between the electrodes, but the light emitting portions are spread over the entire area as shown in FIG. Good.
【００１９】図３は図１に示した実施形態と同じ構造の
絶縁性基板１０１とプレーナ電極１０２、１０３上に発
光薄膜３０１を一様に配置したものである。発光薄膜３
０１の材料は図１に示した実施形態と同様電圧、電界を
印加することにより発光する材料であればよい。発光薄
膜３０１に有機ＥＬ膜を用いると成膜が簡単であり、ま
た１４族超微粒子を含む膜を用いると幅の短い電極間に
配置できかつ粒径を変化させることにより波長を変化さ
せることができるという利点がある。FIG. 3 shows a light emitting thin film 301 uniformly arranged on the insulating substrate 101 and the planar electrodes 102 and 103 having the same structure as that of the embodiment shown in FIG. Luminescent thin film 3
The material of 01 may be a material that emits light by applying a voltage and an electric field as in the embodiment shown in FIG. When an organic EL film is used as the light emitting thin film 301, film formation is simple, and when a film containing ultrafine particles of group 14 is used, it can be arranged between electrodes having a short width and the wavelength can be changed by changing the particle size. There is an advantage that you can.
【００２０】図３（ａ）は発光薄膜３０１を付ける前の
電極構造を示す。ここに示した構造は図１の実施形態か
ら発光部１０４を除いた部分である。本実施形態ではこ
の電極構造に上から発光薄膜３０１を付ける。発光薄膜
３０１はプレーナ電極１０２と１０３に挟まれた部分に
付いていればよく、この部分だけに付けてもまた全体に
付けても構わない。図３では電極１０２、１０３の上部
にも付けた形態を示している。図３（ｂ）〜（ｄ）に本
実施形態のＥＬ発光素子を示す。FIG. 3A shows an electrode structure before the light emitting thin film 301 is attached. The structure shown here is the part of the embodiment of FIG. 1 excluding the light emitting portion 104. In this embodiment, a light emitting thin film 301 is attached to this electrode structure from above. The light emitting thin film 301 may be attached to the portion sandwiched between the planar electrodes 102 and 103, and may be attached only to this portion or to the entire portion. FIG. 3 shows a form in which the electrodes 102 and 103 are also attached to the upper portions. 3B to 3D show the EL light emitting device of this embodiment.
【００２１】図３（ｂ）は（ａ）の上部に発光薄膜を付
けて、これを（ａ）の上部から見た図である。（ｃ）、
（ｄ）は図（ｂ）の線Ａ−Ａ‘及び線Ｂ−Ｂ’の断面図
である。本実施形態においても、プレーナ電極１０２と
１０３の最短距離ｄ1、またはプレーナ電極１０２、１
０３の幅ｄ2の少なくとも一方は発光薄膜３０１の発光
波長より短い。FIG. 3 (b) is a view of a light emitting thin film attached to the upper part of (a) and seen from the upper part of (a). (C),
(D) is a sectional view taken along line AA 'and line BB' of FIG. Also in this embodiment, the shortest distance d 1 between the planar electrodes 102 and 103, or the planar electrodes 102, 1
At least one of the widths d 2 of 03 is shorter than the emission wavelength of the light emitting thin film 301.
【００２２】本実施例による素子の場合、プレーナ電極
１０２とプレーナ電極１０３に挟まれた部分（図示斜線
の部分）に多くの電流が流れ特に強い強度で発光し、波
長より短い幅の発光パターンとして使用することができ
る。この場合もこの強い強度で発光する部分３０２を照
射対象におよそ光の波長以下に近接して配置させること
により光の回折限界を超えて波長より短い幅の光を照射
することができる。In the case of the device according to this embodiment, a large amount of current flows through the portion sandwiched between the planar electrode 102 and the planar electrode 103 (the hatched portion in the figure), and light is emitted with a particularly strong intensity, forming a light emission pattern with a width shorter than the wavelength. Can be used. In this case as well, by arranging the portion 302 that emits light with this strong intensity close to the irradiation target at a wavelength of light or less, it is possible to irradiate light with a width shorter than the wavelength beyond the diffraction limit of light.
【００２３】図４に示す実施形態では絶縁性基板１０１
上に発光部４０１を形成し、さらにその上にプレーナ電
極４０２及び４０３を形成した例である。発光薄膜４０
１はＥＬ現象を呈する材料であればよい。有機ＥＬ膜を
用いれば製作が容易であり、１４族半導体超微粒子を含
む薄膜を用いれば幅の短い電極間に配置できかつ粒径制
御による波長の制御が可能である。この場合もプレーナ
電極４０２及び４０３の形状はプレーナ電極１０２及び
１０３と同様に、電極間の最短距離ｄ1または電極の幅
ｄ2の少なくとも一方が発光波長より短い。この場合も
プレーナ電極４０２とプレーナ電極４０３に挟まれた部
分（図示斜線部分）に多くの電流が流れて特に強い強度
で発光し、実質上波長より短い幅を有する発光パターン
を示す。この強い強度で発光する部分４０４を照射対象
におよそ光の波長以下に近接して配置させることによ
り、光の回折限界を超えて光の波長より短い幅の光を照
射させることができる。In the embodiment shown in FIG. 4, the insulating substrate 101 is used.
This is an example in which a light emitting portion 401 is formed on top, and planar electrodes 402 and 403 are further formed thereon. Light emitting thin film 40
1 may be a material exhibiting the EL phenomenon. If an organic EL film is used, it is easy to manufacture, and if a thin film containing ultrafine particles of group 14 semiconductor is used, it can be arranged between electrodes having a short width and the wavelength can be controlled by controlling the particle size. Also in this case, the planar electrodes 402 and 403 have the same shape as the planar electrodes 102 and 103 in that at least one of the shortest distance d 1 between the electrodes and the electrode width d 2 is shorter than the emission wavelength. In this case as well, a large amount of current flows in the portion sandwiched between the planar electrode 402 and the planar electrode 403 (the hatched portion in the figure) to emit light with a particularly strong intensity, and exhibits a light emission pattern having a width substantially shorter than the wavelength. By arranging the portion 404 that emits light with high intensity close to the irradiation target at a wavelength of light or less, it is possible to emit light having a width shorter than the wavelength of light and exceeding the diffraction limit of light.
【００２４】図５に示す実施形態は図３に示す実施形態
においてプレーナ電極の間を絶縁部分としてその上に有
機膜を成膜したものである。絶縁性基板５０１上にプレ
ーナ電極５０２及び５０３を形成し、さらにこの間に絶
縁部５０４を形成する。その上に発光部５０５を堆積さ
せる。この構成の場合プレーナ電極５０２と５０３を連
続膜として堆積し、その後、絶縁部５０４を形成する方
法がある。図示した斜線部分は多くの電流が流れ、強い
強度で発光する部分５０６に該当する。The embodiment shown in FIG. 5 corresponds to the embodiment shown in FIG. 3 in which an insulating film is formed between the planar electrodes and an organic film is formed thereon. Planar electrodes 502 and 503 are formed on an insulating substrate 501, and an insulating portion 504 is formed therebetween. A light emitting unit 505 is deposited on it. In the case of this configuration, there is a method of depositing the planar electrodes 502 and 503 as a continuous film and then forming the insulating portion 504. The shaded portion shown in the figure corresponds to a portion 506 where a large amount of current flows and light is emitted with high intensity.
【００２５】このようプレーナ電極の作製例としてはス
パッタ法によりＴｉを３〜５ｎｍ程度堆積させ、その後
原子間力顕微鏡を用いてＴｉをナノメートルオーダで酸
化する方法がある。As an example of producing such a planar electrode, there is a method of depositing Ti to a thickness of about 3 to 5 nm by a sputtering method and then oxidizing the Ti on the order of nanometers using an atomic force microscope.
【００２６】この作成方法を図６により説明する。Ｓｉ
基板６０１の表面に熱酸化法により１００ｎｍのＳｉＯ
2膜を付ける（ａ）。このＳｉ基板６０１上にスパッタ
法により膜厚３ｎｍのＴｉ薄膜６０２を形成する
（ｂ）。次に通常のリソグラフィー法により幅１μｍの
Ｔｉを残して他のＴｉを除去する。すなわち、幅１μｍ
のＴｉ細線６０３を形成する（ｃ）。その後原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）を用いてＴｉ細線６０３の一部を酸化す
る。This creating method will be described with reference to FIG. Si
100 nm SiO 2 is formed on the surface of the substrate 601 by thermal oxidation.
2 Attach the film (a). A Ti thin film 602 having a film thickness of 3 nm is formed on the Si substrate 601 by the sputtering method (b). Next, the Ti having a width of 1 μm is left and other Ti is removed by the usual lithography method. That is, width 1 μm
A Ti thin wire 603 is formed (c). After that, a part of the Ti thin wire 603 is oxidized by using an atomic force microscope (AFM).
【００２７】図６（ｄ）はその様子を示している図であ
る。ＡＦＭ探針６０４はカンチレバー６０５で支持され
ており、これらをあわせてＡＦＭプローブ６０６と称す
る。カンチレバー６０５は例えばバネ定数として０．０
１〜１０Ｎ／ｍ程度を持つものであり、通常のＡＦＭに
用いられるものでよい。なお探針６０４の、試料と接す
る少なくとも先端には導電性材料を付け、電気的に外部
と接続できるようになっている。具体例としては探針６
０４とカンチレバー６０５表面全体にＰｔをスパッタ法
により付け、これを外部回路に接続すればよい。本作製
例においてはＴｉ細線６０３とＡＦＭプローブ６０６
を、図中の（ｄ）に示すように、電源６０７に接続す
る。探針６０４をＴｉ細線６０３の酸化を行いたい部分
に接触させＴｉ細線６０３がプラスになるように数Ｖの
電圧を印加する。すると陽極酸化によりＴｉ細線６０３
の表面が酸化される。このとき酸化は表面から数ｎｍの
深さに及ぶため、Ｔｉ細線６０３はプローブ断面方向に
Ｓｉ基板６０１の界面まで酸化が進行する。これにより
酸化部分６０８が形成される。この酸化部分６０８によ
りＴｉ細線６０３は二つのプレーナ電極６０９、６１０
に分離される。酸化される幅は探針６０４先端の曲率半
径、印加電圧、湿度等で決まるが、通常のＡＦＭ探針で
は先端径が数〜数十ｎｍであり、ナノメートルオーダの
幅で酸化部分６０８を形成することができる。電圧を印
加した状態で探針６０４をＴｉ細線６０３表面に接触さ
せたまま走査することにより面状に酸化部分６０８を形
成することも可能である。走査方法を変えることにより
任意な形状に酸化部分６０８を形成することが可能であ
る。FIG. 6D is a diagram showing this state. The AFM probe 604 is supported by a cantilever 605, and these are collectively referred to as an AFM probe 606. The cantilever 605 has a spring constant of 0.0, for example.
It has about 1 to 10 N / m and may be one used in a normal AFM. A conductive material is attached to at least the tip of the probe 604 that contacts the sample so that it can be electrically connected to the outside. As a specific example, the probe 6
04 and the entire surface of the cantilever 605 may be attached with Pt by a sputtering method and connected to an external circuit. In this manufacturing example, the Ti thin wire 603 and the AFM probe 606 are used.
Is connected to a power source 607 as shown in (d) of the figure. The probe 604 is brought into contact with the portion of the Ti thin wire 603 to be oxidized, and a voltage of several V is applied so that the Ti thin wire 603 becomes positive. Then, the Ti thin wire 603 is anodized.
Surface is oxidized. At this time, since the oxidation reaches a depth of several nm from the surface, the Ti thin wire 603 progresses to the interface of the Si substrate 601 in the probe cross section direction. As a result, the oxidized portion 608 is formed. Due to this oxidized portion 608, the Ti thin wire 603 becomes two planar electrodes 609 and 610.
Is separated into The width to be oxidized is determined by the radius of curvature of the tip of the probe 604, applied voltage, humidity, etc., but the tip diameter of a normal AFM probe is several to several tens nm, and the oxidized portion 608 is formed with a width on the order of nanometers. can do. It is also possible to form the oxidized portion 608 in a planar shape by scanning while the probe 604 is in contact with the surface of the Ti thin wire 603 while applying a voltage. The oxidized portion 608 can be formed in an arbitrary shape by changing the scanning method.
【００２８】図７にＴｉ細線６０３を示している。この
Ｔｉ細線６０３を図中の７０１で示すような部分で酸化
すれば、Ｔｉは二つのプレーナ電極７０２、７０３に分
割される。本発明による発光素子を作製する場合は、最
短距離ｄ1又は幅ｄ2の少なくとも何れかが波長より短
い。FIG. 7 shows a Ti thin wire 603. When this Ti thin wire 603 is oxidized at a portion indicated by 701 in the figure, Ti is divided into two planar electrodes 702 and 703. When manufacturing the light emitting device according to the present invention, at least either the shortest distance d 1 or the width d 2 is shorter than the wavelength.
【００２９】この後に蒸着法等により有機ＥＬ膜を形成
すれば、いずれか一辺が発光波長より短い発光部分を任
意の形状に、しかもナノメートルオーダで制御された精
度で実現することができる。After that, if an organic EL film is formed by a vapor deposition method or the like, a light emitting portion whose one side is shorter than the light emitting wavelength can be realized in an arbitrary shape and with a precision controlled on the order of nanometers.
【００３０】また、図６に示した作製法において、Ｓｉ
基板（絶縁性基板）６０１の上に発光部を形成し、その
後にＴｉ薄膜６０２を堆積し、ＡＦＭプローブによる酸
化を行ってもよい。Further, in the manufacturing method shown in FIG.
It is also possible to form the light emitting portion on the substrate (insulating substrate) 601 and then deposit the Ti thin film 602 and perform oxidation by the AFM probe.
【００３１】また、上記作製方法においてはＴｉ細線６
０３を陽極酸化してその一部分を酸化物として電気的に
絶縁されたプレーナ電極６０９と６１０を形成したが、
その代わりにＴｉ細線６０３の一部に探針６０４先端を
押し付けた状態でＡＦＭプローブ６０６を移動させＴｉ
細線６０３の一部を切削することにより、Ｔｉ細線６０
３を電気的に絶縁された一対のプレーナ電極を形成して
もよい。Further, in the above manufacturing method, the Ti thin wire 6 is used.
03 was anodized to form electrically insulating planar electrodes 609 and 610 by using a part of the oxide as an oxide.
Instead, move the AFM probe 606 while pressing the tip of the probe 604 against a part of the Ti thin wire 603.
By cutting a part of the thin wire 603, the Ti thin wire 60
3 may be formed with a pair of electrically insulated planar electrodes.
【００３２】このように作製することにより、パターン
の少なくとも一部分が発光波長より短く、かつ、任意の
発光パターンを有する発光素子を作製することができ
る。By manufacturing in this way, it is possible to manufacture a light emitting device in which at least a part of the pattern is shorter than the emission wavelength and which has an arbitrary emission pattern.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、発光波長よりサイズの小さい光源を実現できる。こ
れを対象物に対して発光波長より近接配置することによ
り回折限界で決まるサイズより小さいサイズの領域に光
を照射することが可能となる。As described above, according to the present invention, a light source having a size smaller than the emission wavelength can be realized. By arranging this closer to the object than the emission wavelength, it becomes possible to irradiate light to a region having a size smaller than the size determined by the diffraction limit.
【図１】本発明の一実施形態に係る発光部を説明する図
である。
（ａ）素子の全体を示す斜視図である。
（ｂ）素子を図１（ａ）の上から見た平面図である。
（ｃ）素子を図１（ｂ）の線Ａ−Ａ'に示す断面で見た
断面図である。
（ｄ）素子を図１（ｂ）の線Ｂ−Ｂ'に示す断面で見た
断面図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a light emitting unit according to an embodiment of the present invention. (A) It is a perspective view which shows the whole element. FIG. 1B is a plan view of the element seen from above in FIG. FIG. 2 (c) is a cross-sectional view of the element as viewed along the line AA ′ in FIG. 1 (b). It is sectional drawing which saw the (d) element by the cross section shown in the line BB 'of FIG.1 (b).
【図２】発光部に１４族半導体超微粒子を用いた一実施
形態に係る発光部を説明する図である。
（ａ）素子の全体を示す斜視図である。
（ｂ）素子を図２（ａ）の上から見た平面図である。
（ｃ）素子を図２（ｂ）の線Ａ−Ａ'に示す断面で見た
断面図である。
（ｄ）素子を図２（ｂ）の線Ｂ−Ｂ'に示す断面で見た
断面図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a light emitting unit according to an embodiment in which group 14 semiconductor ultrafine particles are used for the light emitting unit. (A) It is a perspective view which shows the whole element. FIG. 3B is a plan view of the element seen from above in FIG. FIG. 3 (c) is a cross-sectional view of the element as viewed along the line AA ′ in FIG. 2 (b). FIG. 3D is a cross-sectional view of the element as viewed along the line BB ′ in FIG. 2B.
【図３】本発明の一実施形態に係る発光部を説明する図
である。
（ａ）素子の全体を示す斜視図である。
（ｂ）素子を図３（ａ）の上から見た平面図である。
（ｃ）素子を図３（ｂ）の線Ａ−Ａ'に示す断面で見た
断面図である。
（ｄ）素子を図３（ｂ）の線Ｂ−Ｂ'に示す断面で見た
断面図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a light emitting unit according to an embodiment of the present invention. (A) It is a perspective view which shows the whole element. FIG. 4B is a plan view of the element seen from above in FIG. FIG. 4C is a cross-sectional view of the element as viewed on the line AA ′ in FIG. 3B. FIG. 4D is a cross-sectional view of the element as viewed along the line BB ′ of FIG. 3B.
【図４】本発明の一実施形態に係る発光部を説明する図
である。
（ａ）素子の全体を示す斜視図である。
（ｂ）素子を図４（ａ）の上から見た平面図である。
（ｃ）素子を図４（ｂ）の線Ａ−Ａ'に示す断面で見た
断面図である。
（ｄ）素子を図４（ｂ）の線Ｂ−Ｂ'に示す断面で見た
断面図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a light emitting unit according to an embodiment of the present invention. (A) It is a perspective view which shows the whole element. FIG. 4B is a plan view of the element seen from above in FIG. FIG. 5C is a cross-sectional view of the element as viewed on the line AA ′ in FIG. 4B. FIG. 6D is a cross-sectional view of the element as viewed along the line BB ′ of FIG. 4B.
【図５】本発明の一実施形態に係る発光部を説明する図
である。
（ａ）素子の全体を示す斜視図である。
（ｂ）素子を図５（ａ）の上から見た平面図である。
（ｃ）素子を図５（ｂ）の線Ａ−Ａ'に示す断面で見た
断面図である。
（ｄ）素子を図５（ｂ）の線Ｂ−Ｂ'に示す断面で見た
断面図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a light emitting unit according to an embodiment of the present invention. (A) It is a perspective view which shows the whole element. FIG. 6B is a plan view of the element seen from above in FIG. FIG. 6C is a cross-sectional view of the element as viewed in the cross section taken along the line AA ′ of FIG. FIG. 6D is a cross-sectional view of the element taken along the line BB ′ of FIG. 5B.
【図６】原子間力顕微鏡を用いて陽極酸化法により図５
に示す実施形態の電極を作製する方法を示した図であ
る。FIG. 6 is an anodic oxidation method using an atomic force microscope.
FIG. 6 is a diagram showing a method for producing the electrode of the embodiment shown in FIG.
【図７】Ｔｉ細線の一部を酸化する場合の酸化パターン
の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of an oxidation pattern when a part of a Ti thin wire is oxidized.
１０１：絶縁性基板 １０２：プレーナ電極 １０３：プレーナ電極 １０４：発光部 ２０１：１４族超微粒子 ３０１：発光薄膜 ３０２：強い強度で発光する部分 ４０１：発光薄膜 ４０２：プレーナ電極 ４０３：プレーナ電極 ４０４：強い強度で発光する部分 ５０１：絶縁基板 ５０２：プレーナ電極 ５０３：プレーナ電極 ５０４：絶縁部 ５０５：発光部 ５０６：強い強度で発光する部分 ６０１：Ｓｉ基板 ６０２：Ｔｉ薄膜 ６０３：Ｔｉ細線 ６０４：探針 ６０５：カンチレバー ６０６：ＡＦＭプローブ ６０７：電源 ６０８：酸化部分 ６０９：プレーナ電極 ６１０：プレーナ電極 ７０１：Ｔｉの酸化部分 ｄ1 ：プレーナ電極間の最短距離 ｄ2 ：プレーナ電極の幅101: Insulating substrate 102: Planar electrode 103: Planar electrode 104: Light emitting part 201: Group 14 ultrafine particles 301: Light emitting thin film 302: Light emitting portion 401: Light emitting thin film 402: Planar electrode 403: Planar electrode 404: Strong High intensity light emitting portion 501: Insulating substrate 502: Planar electrode 503: Planar electrode 504: Insulating portion 505: Light emitting portion 506: High intensity light emitting portion 601: Si substrate 602: Ti thin film 603: Ti thin wire 604: Probe 605 : Cantilever 606: AFM probe 607: power source 608: oxidized portion 609: planar electrode 610: planar electrode 701: oxidized portion of Ti d 1 : shortest distance between planar electrodes d 2 : width of planar electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｇ０１Ｎ 13/14 Ｇ０１Ｎ 13/14 Ａ 13/16 13/16 Ａ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) // G01N 13/14 G01N 13/14 A 13/16 13/16 A
Claims (16)
電極と前記プレーナ電極により電圧を印加されることに
より発光する発光部とを有した微細発光素子において、 前記プレーナ電極間の最短距離が前記発光部の発光波長
より短いことを特徴とする微細発光素子。1. A microscopic light emitting device having a pair of planar electrodes formed on an insulating substrate and a light emitting portion that emits light when a voltage is applied by the planar electrodes, wherein the shortest distance between the planar electrodes is A fine light emitting device characterized by being shorter than the emission wavelength of the light emitting section.
項１に記載の微細発光素子。2. The fine light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting portion is made of an organic EL material.
粒子からなる請求項１に記載の微細発光素子。3. The fine light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting portion is composed of fine particles mainly containing a Group 14 element.
れ、かつ、前記発光部が前記絶縁部と前記絶縁性基板と
の間に配置される請求項１〜３のいずれかに記載の微細
発光素子。4. The minute light emission according to claim 1, wherein an insulating portion is provided between the planar electrodes, and the light emitting portion is arranged between the insulating portion and the insulating substrate. element.
される請求項１〜３のいずれかに記載の微細発光素子。5. The fine light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting portion is arranged between the planar electrodes.
れ、かつ、前記発光部が前記絶縁部の上に配置される請
求項１〜３のいずれかに記載の微細発光素子。6. The fine light emitting device according to claim 1, wherein an insulating portion is provided between the planar electrodes, and the light emitting portion is disposed on the insulating portion.
電極と前記プレーナ電極により電圧を印加されることに
より発光する発光部とを有した微細発光素子において、 前記発光部に電圧を印加するプレーナ電極の幅が前記発
光部の発光波長より短いことを特徴とする微細発光素
子。7. A microscopic light emitting device having a pair of planar electrodes formed on an insulating substrate and a light emitting portion that emits light when a voltage is applied by the planar electrodes, wherein a planar voltage is applied to the light emitting portion. A fine light emitting device characterized in that the width of the electrode is shorter than the emission wavelength of the light emitting portion.
項７に記載の微細発光素子。8. The fine light emitting device according to claim 7, wherein the light emitting portion is made of an organic EL material.
粒子からなる請求項７に記載の微細発光素子。9. The fine light emitting device according to claim 7, wherein the light emitting portion is composed of fine particles mainly containing a Group 14 element.
れ、かつ、前記発光部が前記絶縁部と前記絶縁性基板と
の間に配置される請求項７〜９のいずれかに記載の微細
発光素子。10. The minute light emission according to claim 7, wherein an insulating portion is provided between the planar electrodes, and the light emitting portion is arranged between the insulating portion and the insulating substrate. element.
置される請求項７〜９のいずれかに記載の微細発光素
子。11. The fine light emitting device according to claim 7, wherein the light emitting portion is arranged between the planar electrodes.
れ、かつ、前記発光部が前記絶縁部の上に配置される請
求項７〜９のいずれかに記載の微細発光素子。12. The fine light emitting device according to claim 7, wherein an insulating portion is provided between the planar electrodes, and the light emitting portion is disposed on the insulating portion.
の最短距離が前記発光部の発光波長より短い請求項８〜
１２のいずれかに記載の微細発光素子。13. The shortest distance between the planar electrode poles having the light emitting portion is shorter than the emission wavelength of the light emitting portion.
13. The fine light-emitting device according to any one of 12.
るステップと、 前記電極パターンに相対して配置された探針を用い、変
成の幅が発光部の発光波長より短くなるように、前記探
針に相互作用を施して前記電極パターンを変成させ、前
記電極パターンを電気的に絶縁された一対のプレーナ電
極に変えるステップとおよび、 前記プレーナ電極により電圧が印加される位置に前記発
光部を形成するステップとを含むことを特徴とする微細
発光素子の製造方法。14. A step of forming an electrode pattern on an insulative substrate; and a step of using a probe arranged so as to face the electrode pattern so that the width of the transformation is shorter than the emission wavelength of the light emitting part. Changing the electrode pattern by interacting with the needle to change the electrode pattern into a pair of electrically insulated planar electrodes; and forming the light emitting portion at a position where a voltage is applied by the planar electrodes. A method of manufacturing a fine light-emitting device, comprising:
載の微細発光素子の製造方法。15. The method for manufacturing a fine light emitting device according to claim 14, wherein the transformation is cutting.
ンとの間に電圧を印加することにより生ずる陽極酸化で
ある請求項１４に記載の微細発光素子の製造方法。16. The method of manufacturing a fine light-emitting device according to claim 14, wherein the transformation is anodic oxidation caused by applying a voltage between the probe and the electrode pattern.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001193142A JP2003017241A (en) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | Fine light-emitting element and its manufacturing method |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2005055672A1 (en) * | 2003-12-04 | 2005-06-16 | Rohm Co., Ltd. | Organic electroluminescence display device |
-
2001
- 2001-06-26 JP JP2001193142A patent/JP2003017241A/en active Pending
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