JP3484427B2 - 発光素子 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J63/00—Cathode-ray or electron-stream lamps
- H01J63/02—Details, e.g. electrode, gas filling, shape of vessel
- H01J63/04—Vessels provided with luminescent coatings; Selection of materials for the coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J63/00—Cathode-ray or electron-stream lamps
- H01J63/06—Lamps with luminescent screen excited by the ray or stream
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
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- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子に関し、
詳しくは白色発光の発光素子として好適に用いることの
できる発光素子に関する。
詳しくは白色発光の発光素子として好適に用いることの
できる発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】照明用の発光素子としては、白熱灯や蛍
光灯などの一般的な光源の他、複数の半導体層を積層し
てなる発光ダイオード（ＬＥＤ）などが用いられてい
る。白熱灯や蛍光灯はそれ自体で三原色を含む白色光を
生成、発光させることができるため、所定の物体をフル
カラーで認識することができる。
光灯などの一般的な光源の他、複数の半導体層を積層し
てなる発光ダイオード（ＬＥＤ）などが用いられてい
る。白熱灯や蛍光灯はそれ自体で三原色を含む白色光を
生成、発光させることができるため、所定の物体をフル
カラーで認識することができる。
【０００３】一方、ＬＥＤが発する光は、一般にその素
子構成で決定される単色光であるため、フルカラー認識
を実現することができないでいたが、近年、白色発光Ｌ
ＥＤの開発が盛んに進められている。例えば、ＲＧＢを
用いた白色ＬＥＤや、青色ＬＥＤの上に黄色の蛍光体を
まぶし、二色をもとにした白色ＬＥＤが試作されてい
る。
子構成で決定される単色光であるため、フルカラー認識
を実現することができないでいたが、近年、白色発光Ｌ
ＥＤの開発が盛んに進められている。例えば、ＲＧＢを
用いた白色ＬＥＤや、青色ＬＥＤの上に黄色の蛍光体を
まぶし、二色をもとにした白色ＬＥＤが試作されてい
る。
【０００４】さらには、紫外ＬＥＤを作製して、この紫
外線により三原色の蛍光体を発光させて白色ＬＥＤを得
る試みがなされている。この方法は、その原理は蛍光灯
と基本的には同じであり、蛍光灯における水銀放電によ
る紫外発光を紫外ＬＥＤに置き換えるものである。
外線により三原色の蛍光体を発光させて白色ＬＥＤを得
る試みがなされている。この方法は、その原理は蛍光灯
と基本的には同じであり、蛍光灯における水銀放電によ
る紫外発光を紫外ＬＥＤに置き換えるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、白熱灯
はフィラメントを加熱することによって発光を得るもの
であるため、フィラメント加熱に多大な電力を必要とす
る。また、蛍光灯は、ガラス管内に塗布された水銀を励
起することによって発光を得るものであるため、有害な
水銀物質に起因して使用済み蛍光灯の廃棄処理が問題に
なっている。
はフィラメントを加熱することによって発光を得るもの
であるため、フィラメント加熱に多大な電力を必要とす
る。また、蛍光灯は、ガラス管内に塗布された水銀を励
起することによって発光を得るものであるため、有害な
水銀物質に起因して使用済み蛍光灯の廃棄処理が問題に
なっている。
【０００６】さらに、ＲＧＢを用いた白色ＬＥＤは、そ
れぞれ異なるＬＥＤチップを用い、コスト高となるた
め、照明用として実用化するのは困難である。また、二
色白色ＬＥＤは、三原色でないため、所定の物体をフル
カラーで認識することができない。同様に、紫外ＬＥＤ
を用いた白色ＬＥＤは、三原色の蛍光体を別途必要とす
る点から、コスト的なデメリットがある。さらに、青色
ＬＥＤを実現しているＧａＮ系を短波長化して前記紫外
ＬＥＤを得ようとすると、発光効率が激減するという問
題がある。
れぞれ異なるＬＥＤチップを用い、コスト高となるた
め、照明用として実用化するのは困難である。また、二
色白色ＬＥＤは、三原色でないため、所定の物体をフル
カラーで認識することができない。同様に、紫外ＬＥＤ
を用いた白色ＬＥＤは、三原色の蛍光体を別途必要とす
る点から、コスト的なデメリットがある。さらに、青色
ＬＥＤを実現しているＧａＮ系を短波長化して前記紫外
ＬＥＤを得ようとすると、発光効率が激減するという問
題がある。
【０００７】また、ＬＥＤ自体、半導体層間のｐｎ接合
を利用して発光を行うものであるため、このｐｎ制御に
起因した本来的な困難性を有している。特に、ＬＥＤを
ＡｌＧａＩｎＮ系の半導体材料から構成した場合、ｐ型
半導体層の作製は極めて困難である。
を利用して発光を行うものであるため、このｐｎ制御に
起因した本来的な困難性を有している。特に、ＬＥＤを
ＡｌＧａＩｎＮ系の半導体材料から構成した場合、ｐ型
半導体層の作製は極めて困難である。
【０００８】本発明は、上述した従来の発光素子に起因
した問題を有することのない、新規な発光素子を提供す
ることを目的とする。
した問題を有することのない、新規な発光素子を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、第１の窒化物半導体からなる基層中に、面内
格子定数において前記第１の窒化物半導体よりも大きな
第２の窒化物半導体からなる複数の島状結晶を含んでな
る発光層と、この発光層に対向するように設けられた電
子線照射源とを具え、この電子線照射源により照射され
た電子線によって前記発光層中の電子・正孔対を励起
し、発光させることを特徴とする、発光素子に関する。
本発明は、第１の窒化物半導体からなる基層中に、面内
格子定数において前記第１の窒化物半導体よりも大きな
第２の窒化物半導体からなる複数の島状結晶を含んでな
る発光層と、この発光層に対向するように設けられた電
子線照射源とを具え、この電子線照射源により照射され
た電子線によって前記発光層中の電子・正孔対を励起
し、発光させることを特徴とする、発光素子に関する。
【００１０】本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意
検討した結果、上述した従来の発光素子と異なる原理及
び構成に基づく発光素子を発明するに至った。
検討した結果、上述した従来の発光素子と異なる原理及
び構成に基づく発光素子を発明するに至った。
【００１１】本発明の発光素子は、発光層中に複数の島
状結晶を有するため、この島状結晶中にキャリアが局在
化して閉じ込められるようになる。このため、電子線照
射源からの電子線照射によって、キャリアと正孔との結
合が効率良く行われ、十分な強度の光を生成、発光する
ことができるようになる。
状結晶を有するため、この島状結晶中にキャリアが局在
化して閉じ込められるようになる。このため、電子線照
射源からの電子線照射によって、キャリアと正孔との結
合が効率良く行われ、十分な強度の光を生成、発光する
ことができるようになる。
【００１２】また、キャリアと正孔との結合エネルギー
は前記島状結晶の大きさに依存する。このため、前記複
数の島状結晶を一定の大きさの広がりを持って分布させ
ることにより、前記結合エネルギーが変化し、任意の色
度の光、あるいはこれらが合成されることにより白色光
を生成することができる。したがって、従来得ることが
困難であった白色光を生成することが可能な発光素子を
簡易に得ることができる。
は前記島状結晶の大きさに依存する。このため、前記複
数の島状結晶を一定の大きさの広がりを持って分布させ
ることにより、前記結合エネルギーが変化し、任意の色
度の光、あるいはこれらが合成されることにより白色光
を生成することができる。したがって、従来得ることが
困難であった白色光を生成することが可能な発光素子を
簡易に得ることができる。
【００１３】また、電子線照射源としてはカーボンナノ
チューブなどを用いることができるとともに、電子線照
射源と発光層との距離を小さくすることによって、商用
電圧以下においても発光させることができる。したがっ
て、白熱灯などと比較して消費電力を低減することがで
きる。さらには、水銀のような有害物質を含まないた
め、廃棄処理上の問題を生じることがない。
チューブなどを用いることができるとともに、電子線照
射源と発光層との距離を小さくすることによって、商用
電圧以下においても発光させることができる。したがっ
て、白熱灯などと比較して消費電力を低減することがで
きる。さらには、水銀のような有害物質を含まないた
め、廃棄処理上の問題を生じることがない。
【００１４】なお、島状結晶は、これを構成する第２の
窒化物半導体の面内格子定数を、前記島状結晶を形成す
べき所定の基材上あるいは基層を構成する第１の窒化物
半導体の面内格子定数よりも大きくなるように設定す
る。そして、例えば、ＭＢＥ法により前記所定の基材上
又は前記基層中に前記第２の窒化物半導体を堆積させる
と、この堆積物に対して前記所定の基材又は基層から圧
縮応力が作用する。その結果、前記堆積物がドット状と
なり、互いに孤立してなる複数の島状結晶が形成される
ものである。
窒化物半導体の面内格子定数を、前記島状結晶を形成す
べき所定の基材上あるいは基層を構成する第１の窒化物
半導体の面内格子定数よりも大きくなるように設定す
る。そして、例えば、ＭＢＥ法により前記所定の基材上
又は前記基層中に前記第２の窒化物半導体を堆積させる
と、この堆積物に対して前記所定の基材又は基層から圧
縮応力が作用する。その結果、前記堆積物がドット状と
なり、互いに孤立してなる複数の島状結晶が形成される
ものである。
【００１５】前記所定の基材は、本発明の発光素子にお
いて必須の事項ではなく、前記発光素子の発光層を形成
するために便宜上用いるものである。したがって、上述
したようにして島状結晶を形成し、さらには基層を形成
した後に、熱処理、ラッピングなどによって除去するこ
ともできる。以下、本発明の好ましい態様を発明の実施
の形態に則して説明する。
いて必須の事項ではなく、前記発光素子の発光層を形成
するために便宜上用いるものである。したがって、上述
したようにして島状結晶を形成し、さらには基層を形成
した後に、熱処理、ラッピングなどによって除去するこ
ともできる。以下、本発明の好ましい態様を発明の実施
の形態に則して説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に即して詳細に説明する。図１は、本発明の発光素子の
一例を示す構成図である。図１に示す本発明の発光素子
１０は、透明基材１と、この透明基材１の主面上に形成
された発光層２とを具えている。発光層２は、例えば、
ＡｌＸＧａＹＩｎ ＸＮ（０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋
Ｚ＝１）なる組成を有する第１の窒化物半導体からなる
基層３と、同じくＡｌＰＧａＱＩｎＲＮ（０≦Ｐ，Ｑ，
Ｒ≦１、Ｐ＋Ｑ＋Ｒ＝１）なる組成を有する第２の窒化
物半導体からなる複数の島状構造４とから構成されてい
る。
に即して詳細に説明する。図１は、本発明の発光素子の
一例を示す構成図である。図１に示す本発明の発光素子
１０は、透明基材１と、この透明基材１の主面上に形成
された発光層２とを具えている。発光層２は、例えば、
ＡｌＸＧａＹＩｎ ＸＮ（０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋
Ｚ＝１）なる組成を有する第１の窒化物半導体からなる
基層３と、同じくＡｌＰＧａＱＩｎＲＮ（０≦Ｐ，Ｑ，
Ｒ≦１、Ｐ＋Ｑ＋Ｒ＝１）なる組成を有する第２の窒化
物半導体からなる複数の島状構造４とから構成されてい
る。
【００１７】また、発光層２と対向するようにして電子
線照射源５が設けられているとともに、発光層２の、電
子線照射源５と対向する主面上に電極６が設けられてい
る。そして、電子線照射源５と電極６との間に、電子線
照射源５側が接地電位、電極６側が正電位となるように
して所定の電圧を印加し、発光層２へ向けて電子線照射
源５より電子線が照射されるように構成されている。
線照射源５が設けられているとともに、発光層２の、電
子線照射源５と対向する主面上に電極６が設けられてい
る。そして、電子線照射源５と電極６との間に、電子線
照射源５側が接地電位、電極６側が正電位となるように
して所定の電圧を印加し、発光層２へ向けて電子線照射
源５より電子線が照射されるように構成されている。
【００１８】なお、電子線照射源５と発光層２との間の
空間は、必要に応じて排気され、所定の真空度に保持す
る。
空間は、必要に応じて排気され、所定の真空度に保持す
る。
【００１９】電子線照射源５より発光層２へ向けて照射
された電子線は、発光層２において吸収され、これによ
って島状結晶中に局在しているキャリアと正孔とが再結
合されて、所定の波長の光を生成し、透明基材１及び電
極６を介して外部に発せられる。
された電子線は、発光層２において吸収され、これによ
って島状結晶中に局在しているキャリアと正孔とが再結
合されて、所定の波長の光を生成し、透明基材１及び電
極６を介して外部に発せられる。
【００２０】上述したように、キャリアと正孔との結合
エネルギーは島状結晶４の大きさに依存する。このた
め、各島状結晶の大きさを一定の広がりを持って分布さ
せることにより、任意の色度の光を生成し、発光させる
ことができる。そして、例えば、島状結晶の底面の直径
を５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲で分布させることにより、白
色光を生成し、発光させることができる。
エネルギーは島状結晶４の大きさに依存する。このた
め、各島状結晶の大きさを一定の広がりを持って分布さ
せることにより、任意の色度の光を生成し、発光させる
ことができる。そして、例えば、島状結晶の底面の直径
を５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲で分布させることにより、白
色光を生成し、発光させることができる。
【００２１】また、図１においては、発光層２の主面上
に電極６を設け、この電極６と電子線照射源５との間で
電圧を印加し、発光層２に向けて電子線を照射するよう
にしている。したがって、発光層２はチャージアップす
ることがなく、電子線は発光層２へ向けて長時間安定し
て照射される。この結果、長時間安定して所望する色度
の光を生成及び発光させることができる。
に電極６を設け、この電極６と電子線照射源５との間で
電圧を印加し、発光層２に向けて電子線を照射するよう
にしている。したがって、発光層２はチャージアップす
ることがなく、電子線は発光層２へ向けて長時間安定し
て照射される。この結果、長時間安定して所望する色度
の光を生成及び発光させることができる。
【００２２】なお、電極６を設けることなく、発光層２
中に所定の元素をドーピングすることによって導電性を
付与し、発光層２自体を接地して接地電位とすることも
できる。この場合においても、電子線を発光層２に向け
て照射することができる。また、発光層２におけるチャ
ージアップを効果的に抑制することができ、その結果、
長時間の安定的な発光が可能となる。
中に所定の元素をドーピングすることによって導電性を
付与し、発光層２自体を接地して接地電位とすることも
できる。この場合においても、電子線を発光層２に向け
て照射することができる。また、発光層２におけるチャ
ージアップを効果的に抑制することができ、その結果、
長時間の安定的な発光が可能となる。
【００２３】図１における透明基材１としては、サファ
イア又は石英ガラスなどの各種酸化物透明基板及び各種
半導体透明基板などを用いることができる。さらに、電
極６としては一般的な金属薄膜を用いることができる。
イア又は石英ガラスなどの各種酸化物透明基板及び各種
半導体透明基板などを用いることができる。さらに、電
極６としては一般的な金属薄膜を用いることができる。
【００２４】また、電子線照射源５としては、上述した
カーボンナノチューブの他、ＡｌＮ、ＬａＢ６を線源と
して用いることができる。そして、電子線照射源５と発
光層２との距離を例えば１ｍｍ以下と小さくすることに
より、商用電圧以下の低い電圧で発光させることができ
る。例えば、１００Ｖの商用電圧を用いた場合、電界強
度は１００ｋＶ／ｃｍの高電解とすることができる。
カーボンナノチューブの他、ＡｌＮ、ＬａＢ６を線源と
して用いることができる。そして、電子線照射源５と発
光層２との距離を例えば１ｍｍ以下と小さくすることに
より、商用電圧以下の低い電圧で発光させることができ
る。例えば、１００Ｖの商用電圧を用いた場合、電界強
度は１００ｋＶ／ｃｍの高電解とすることができる。
【００２５】さらに、図１においては、発光層２を構成
する基層３及び島状結晶４を、それぞれＡｌＸＧａＹＩ
ｎＸＮ（０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）なる組
成を有する第１の窒化物半導体、及びＡｌＰＧａＱＩｎ
ＲＮ（０≦Ｐ，Ｑ，Ｒ≦１、Ｐ＋Ｑ＋Ｒ＝１）なる組成
を有する第２の窒化物半導体から構成している。このよ
うな組成を有する窒化物半導体は、その組成を変化させ
ることによってバンドギャップが大きく変化する。した
がって、島状結晶４に対する基層３のバンドギャップを
十分に大きくすることができ、島状結晶４から十分な発
光を引き出すことができるようになる。
する基層３及び島状結晶４を、それぞれＡｌＸＧａＹＩ
ｎＸＮ（０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）なる組
成を有する第１の窒化物半導体、及びＡｌＰＧａＱＩｎ
ＲＮ（０≦Ｐ，Ｑ，Ｒ≦１、Ｐ＋Ｑ＋Ｒ＝１）なる組成
を有する第２の窒化物半導体から構成している。このよ
うな組成を有する窒化物半導体は、その組成を変化させ
ることによってバンドギャップが大きく変化する。した
がって、島状結晶４に対する基層３のバンドギャップを
十分に大きくすることができ、島状結晶４から十分な発
光を引き出すことができるようになる。
【００２６】また、第１の窒化物半導体及び第２の窒化
物半導体は、必要に応じてＭｇ、Ｓｉ、又はＢなどの添
加元素を含有することもできる。さらには、Ｎの一部を
Ａｓ及びＳｂで置換したものであっても良い。そして、
これら窒化物半導体は単結晶である必要はなく、多結晶
であっても良い。
物半導体は、必要に応じてＭｇ、Ｓｉ、又はＢなどの添
加元素を含有することもできる。さらには、Ｎの一部を
Ａｓ及びＳｂで置換したものであっても良い。そして、
これら窒化物半導体は単結晶である必要はなく、多結晶
であっても良い。
【００２７】図２は、本発明の発光素子のその他の例を
示す構成図である。図２に示す発光素子１２は、基本的
には図１に示す発光素子１０と同様の構成を有するが、
発光層２において２段に分散して形成された島状結晶４
−１及び４−２を有する点で異なる。このように島状結
晶を多段に分布させて形成することにより、発光層２中
における島状結晶の絶対数が増大する。したがって、各
島状結晶の大きさにおける分布の自由度が増大するた
め、広範囲の色度の光を簡易に生成することができる。
また、白色光の生成も容易になる。
示す構成図である。図２に示す発光素子１２は、基本的
には図１に示す発光素子１０と同様の構成を有するが、
発光層２において２段に分散して形成された島状結晶４
−１及び４−２を有する点で異なる。このように島状結
晶を多段に分布させて形成することにより、発光層２中
における島状結晶の絶対数が増大する。したがって、各
島状結晶の大きさにおける分布の自由度が増大するた
め、広範囲の色度の光を簡易に生成することができる。
また、白色光の生成も容易になる。
【００２８】なお、図２においては、島状結晶を２段で
形成しているが３段以上とすることもできる。
形成しているが３段以上とすることもできる。
【００２９】本発明の発光素子においては、発光層中の
島状結晶表面及び内部に希土類元素を含有させることも
できる。希土類元素は外部からの光を吸収することによ
って励起され、希土類元素に固有の蛍光を発するように
なる。したがって、この蛍光を利用することによって発
光層を機能せしめ、前記蛍光を利用した発光素子を提供
することもできる。
島状結晶表面及び内部に希土類元素を含有させることも
できる。希土類元素は外部からの光を吸収することによ
って励起され、希土類元素に固有の蛍光を発するように
なる。したがって、この蛍光を利用することによって発
光層を機能せしめ、前記蛍光を利用した発光素子を提供
することもできる。
【００３０】また、島状結晶からの発光と希土類元素か
らの発光とを重畳させることによって、発光素子全体と
して任意の色度の光を生成し、発光させることもでき
る。
らの発光とを重畳させることによって、発光素子全体と
して任意の色度の光を生成し、発光させることもでき
る。
【００３１】青色領域の波長の蛍光を有する希土類元素
としてはＴｍを例示でき、緑色領域の波長の蛍光を有す
る希土類元素としてはＥｒを例示でき、さらに、赤色領
域の波長の蛍光を有する希土類元素としてはＥｕ又はＰ
ｒを例示できる。したがって、これらの希土類元素を適
宜に組み合わせることによって、希土類元素の蛍光のみ
で、あるいは島状結晶からの発光との重畳によって任意
の色度の光を生成及び発光させることができる。その結
果、白色光の生成も容易に行うことができる。
としてはＴｍを例示でき、緑色領域の波長の蛍光を有す
る希土類元素としてはＥｒを例示でき、さらに、赤色領
域の波長の蛍光を有する希土類元素としてはＥｕ又はＰ
ｒを例示できる。したがって、これらの希土類元素を適
宜に組み合わせることによって、希土類元素の蛍光のみ
で、あるいは島状結晶からの発光との重畳によって任意
の色度の光を生成及び発光させることができる。その結
果、白色光の生成も容易に行うことができる。
【００３２】希土類元素を含有させる場合においては、
希土類元素から十分な強度の蛍光を得るべく、可能な限
り多量の希土類元素を含有させることが好ましい。具体
的には０．０１〜７原子％程度である。
希土類元素から十分な強度の蛍光を得るべく、可能な限
り多量の希土類元素を含有させることが好ましい。具体
的には０．０１〜７原子％程度である。
【００３３】発光層中への希土類元素の添加は、ＭＢＥ
法などによって発光層を構成する基層あるいは島状結晶
の形成する際に、前記希土類元素の分子線を照射するこ
とによって行うことができる。また、ＣＶＤ法などにお
いて、希土類元素を含有した原料ガスを用いることによ
っても行うことができる。さらには、発光層を形成した
後にイオン注入法などによって前記希土類元素を注入
し、含有させることもできる。
法などによって発光層を構成する基層あるいは島状結晶
の形成する際に、前記希土類元素の分子線を照射するこ
とによって行うことができる。また、ＣＶＤ法などにお
いて、希土類元素を含有した原料ガスを用いることによ
っても行うことができる。さらには、発光層を形成した
後にイオン注入法などによって前記希土類元素を注入
し、含有させることもできる。
【００３４】
【実施例】本実施例においては、図１に示すような発光
素子１０を作製した。２インチ径の厚さ５００μmのサ
ファイア基板を透明基材１として用いた。また、固体源
としては、７ＮのＧａ、７ＮのＩｎ、６ＮのＡｌ、窒素
源としては、ＳＶＴＡ社の高周波プラズマ装置により発
生した原子状窒素を用いた。
素子１０を作製した。２インチ径の厚さ５００μmのサ
ファイア基板を透明基材１として用いた。また、固体源
としては、７ＮのＧａ、７ＮのＩｎ、６ＮのＡｌ、窒素
源としては、ＳＶＴＡ社の高周波プラズマ装置により発
生した原子状窒素を用いた。
【００３５】このサファイア基板をＭＢＥ装置内に設置
し、７００℃に加熱することによって、その主面上にＡ
ｌＮからなる基層３を形成すると同時に、ＧａＮからな
る島状結晶４を形成し、発光層２を３段に形成した。な
お、島状結晶の厚さは２３Åであり、平均直径は８０Å
であった。また、発光層２全体の厚さは５０００Åであ
った。次いで、この発光層２の主面上に厚さ１μｍの電
極６を形成した。
し、７００℃に加熱することによって、その主面上にＡ
ｌＮからなる基層３を形成すると同時に、ＧａＮからな
る島状結晶４を形成し、発光層２を３段に形成した。な
お、島状結晶の厚さは２３Åであり、平均直径は８０Å
であった。また、発光層２全体の厚さは５０００Åであ
った。次いで、この発光層２の主面上に厚さ１μｍの電
極６を形成した。
【００３６】このようにして作製した発光層２に対し
て、電子線照射源５としてのカーボンナノチューブを、
電極６と対するようにして配置し、電子線を照射したと
ころ、１０ｌｍ／Ｗの強度の白色光が生成し、発光され
るのが観察された。すなわち、本発明の発光素子が実用
的な照明用素子として使用可能であることが確認され
た。
て、電子線照射源５としてのカーボンナノチューブを、
電極６と対するようにして配置し、電子線を照射したと
ころ、１０ｌｍ／Ｗの強度の白色光が生成し、発光され
るのが観察された。すなわち、本発明の発光素子が実用
的な照明用素子として使用可能であることが確認され
た。
【００３７】以上、具体例を挙げながら、本発明を発明
の実施の形態に即して詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
の実施の形態に即して詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光素子
は、発光層に対して電子線を照射し、前記発光層を構成
する島状結晶を励起させて励起光を得、素子全体として
所定の色度の光を生成及び発光させるようにしたもので
ある。そして、前記励起光の波長は島状結晶の大きさに
依存して変化するため、この島状結晶の大きさを適宜に
調節することによって任意の色度の光を生成及び発光さ
せることができる。また、島状結晶の大きさをある範囲
内で分布させることによって、白色光を簡易に生成する
ことができる。
は、発光層に対して電子線を照射し、前記発光層を構成
する島状結晶を励起させて励起光を得、素子全体として
所定の色度の光を生成及び発光させるようにしたもので
ある。そして、前記励起光の波長は島状結晶の大きさに
依存して変化するため、この島状結晶の大きさを適宜に
調節することによって任意の色度の光を生成及び発光さ
せることができる。また、島状結晶の大きさをある範囲
内で分布させることによって、白色光を簡易に生成する
ことができる。
【００３９】また、有害物質を使用していないため、廃
棄処理上の問題を生じることもない。さらには、電子線
照射源を適宜に選択し、この電子線照射源と発光層との
距離を小さくすることにより、商用電圧以下での動作が
可能となり、消費電力を大幅に低減させることができ
る。
棄処理上の問題を生じることもない。さらには、電子線
照射源を適宜に選択し、この電子線照射源と発光層との
距離を小さくすることにより、商用電圧以下での動作が
可能となり、消費電力を大幅に低減させることができ
る。
【図１】本発明の発光素子の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示す発光素子の変形例を示す構成図であ
る。
る。
１ 透明基材、２ 発光層、３ 基層、４、４−１、４
−２ 島状結晶、５電子線照射源、６ 電極、７ 基
板、８ 電極、１０、１２ 発光素子
−２ 島状結晶、５電子線照射源、６ 電極、７ 基
板、８ 電極、１０、１２ 発光素子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小田 修
愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号
日本碍子株式会社内
(56)参考文献 特開 平８−129342（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−310278（ＪＰ，Ａ)
特開2002−368267（ＪＰ，Ａ)
特開2002−232001（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 29/18
H01J 29/20
H01J 63/06
C09K 11/00
Claims (9)
- 【請求項１】第１の窒化物半導体からなる基層中に、面
内格子定数において前記第１の窒化物半導体よりも大き
な第２の窒化物半導体からなる複数の島状結晶を含んで
なる発光層と、この発光層に対向するように設けられた
電子線照射源とを具え、この電子線照射源により照射さ
れた電子線によって前記発光層中の電子・正孔対を励起
し、発光させることを特徴とする、発光素子。 - 【請求項２】前記発光層の主面上に前記電子線照射源に
対して正電位とした電極層を設け、この電極層と前記電
子線照射源との間に所定の電圧を印加することにより、
前記発光層に対して電子線を照射するようにしたことを
特徴とする、請求項１に記載の発光素子。 - 【請求項３】前記島状結晶の大きさが一定の広がりを持
って分布し、発光層全体として任意の色度の光を生成す
ることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光素
子。 - 【請求項４】前記複数の島状結晶は、前記発光層を構成
する前記基層中において複数の段状に分布し、前記発光
層全体として任意の色度の光を生成することを特徴とす
る、請求項１〜３のいずれか一に記載の発光素子。 - 【請求項５】前記発光層は段状に積層された複数の発光
層部からなり、前記島状結晶は、前記複数の発光層部の
それぞれにおいて一定の広がりを持って分布し、前記発
光層全体として任意の色度の光を生成することを特徴と
する、請求項４に記載の発光素子。 - 【請求項６】前記発光層内に希土類元素を含有させたこ
とを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の発
光素子。 - 【請求項７】前記発光層内に複数の種類の希土類元素を
含有させ、任意の色度の光を生成するようにしたことを
特徴とする、請求項６に記載の発光素子。 - 【請求項８】前記発光層内の島状結晶内部あるいはその
表面に希土類元素を含有させたことを特徴とする、請求
項６又は７に記載の発光素子。 - 【請求項９】前記第１の窒化物半導体及び前記第２の窒
化物半導体の少なくとも一方は、ＡｌＸＧａＹＩｎＺＮ
（０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦１）なる組成を有することを特徴と
する、請求項１〜８のいずれか一に記載の発光素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001091613A JP3484427B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 発光素子 |
| US10/097,277 US6605895B2 (en) | 2001-03-28 | 2002-03-15 | Light-emitting element |
| EP02006883A EP1246263B1 (en) | 2001-03-28 | 2002-03-26 | Light-emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001091613A JP3484427B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 発光素子 |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2002289114A JP2002289114A (ja) | 2002-10-04 |
| JP3484427B2 true JP3484427B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=18946195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001091613A Expired - Lifetime JP3484427B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 発光素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6605895B2 (ja) |
| EP (1) | EP1246263B1 (ja) |
| JP (1) | JP3484427B2 (ja) |
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| US6972516B2 (en) * | 2002-06-14 | 2005-12-06 | University Of Cincinnati | Photopump-enhanced electroluminescent devices |
| JP4815860B2 (ja) * | 2004-11-11 | 2011-11-16 | ソニー株式会社 | 発光素子及びその製造方法 |
| EP3035368B1 (en) * | 2014-12-17 | 2019-01-30 | LightLab Sweden AB | Field emission light source |
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|---|---|---|---|---|
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| CA2126535C (en) * | 1993-12-28 | 2000-12-19 | Ichiro Nomura | Electron beam apparatus and image-forming apparatus |
| JPH10308166A (ja) * | 1997-03-04 | 1998-11-17 | Pioneer Electron Corp | 電子放出素子及びこれを用いた表示装置 |
| KR100279737B1 (ko) | 1997-12-19 | 2001-02-01 | 정선종 | 전계방출소자와 광소자로 구성된 단파장 광전소자 및 그의 제작방법 |
| JP2000183465A (ja) * | 1998-12-18 | 2000-06-30 | Pioneer Electronic Corp | ３族窒化物半導体素子製造方法 |
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| TW486829B (en) * | 2000-11-16 | 2002-05-11 | United Epitaxy Co Ltd | Epitaxial growth of nitride semiconductor |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001091613A patent/JP3484427B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-03-15 US US10/097,277 patent/US6605895B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-26 EP EP02006883A patent/EP1246263B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP1246263B1 (en) | 2012-12-05 |
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| EP1246263A3 (en) | 2010-03-17 |
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