JP4470237B2 - LIGHT EMITTING ELEMENT, LIGHT EMITTING DEVICE, DISPLAY DEVICE, AND LIGHT EMITTING ELEMENT MANUFACTURING METHOD - Google Patents

LIGHT EMITTING ELEMENT, LIGHT EMITTING DEVICE, DISPLAY DEVICE, AND LIGHT EMITTING ELEMENT MANUFACTURING METHOD Download PDF

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微結晶を用いた発光素子，発光装置および表示装置並びに発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＧａＡｓ，ＧａＡｓＰ混晶，ＧａＡｌＡｓ混晶またはＧａＰなどの半導体を用いた発光素子が開発されている。これらの発光素子は、基板の上にｎ型半導体層，発光層およびｐ型半導体層が順次積層された構造を有しており、順方向バイアスに電圧が印加されると、発光層において電子と正孔とが再結合し発光するようになっている。なお、従来は、ｎ型半導体層，発光層およびｐ型半導体層を単結晶によりそれぞれ構成しており、基板の上にエピタキシャル成長させることにより形成していた。よって、基板も単結晶により構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の発光素子ではｎ型半導体層，発光層およびｐ型半導体層を単結晶によりそれぞれ構成していたので、良好な結晶を得るためには、基板との格子整合や結晶構造の整合が必要不可欠であった。また、エピタキシャル成長させる際の条件も厳しく限定されると共に、欠陥を低減するには高温でエピタキシャル成長させる必要があった。よって、基板を構成する材料が著しく限定されてしまい、材料選択の自由度が小さかった。従って、石英やガラスなどを基板に用いることができず、大面積の素子列を作成することができないという問題があった。
【０００４】
また、発光層，ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を構成する材料も基板の材料により著しく限定されてしまい、それらの材料選択の自由度も小さかった。よって、発光波長が限定されてしまうという問題もあった。更に、このように欠陥を低減する工夫が成されていても欠陥を全く無くすことはできず、欠陥が非発光中心として働き、発光効率の低下や劣化の原因となってしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、発光効率が高く、材料選択の幅が広く、大面積の素子列を形成することができる発光素子，発光装置および表示装置並びに発光素子の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による発光素子は、第１導電型層と、第２導電型層と、第１導電型層と第２導電型層との間に形成され、異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層と、第１導電型層と第２導電型層との間で複数の微結晶間を埋め込むように設けられた絶縁層とを備え、第１導電型層および第２導電型層を通じて発光層の微結晶に電流が流れるものである。
【０００８】
本発明による発光素子の製造方法は、第１導電型層および第２導電型層を通じて微結晶を含む発光層に電流が流れることにより発光する発光素子の製造方法であって、第１導電型層を形成する工程と、第１導電型層上に異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層を形成する工程と、第１導電型層上に複数の微結晶間を埋め込むように絶縁層を形成する工程と、複数の微結晶および絶縁層上に第２導電型層を形成する工程とを含むものである。
【００１０】
本発明による発光装置は、複数の発光素子を積層してなり、発光素子として本発明の発光素子を含むものである。
【００１２】
本発明による表示装置は、複数の発光素子を有し、発光素子として本発明の発光素子を含むものである。
【００１４】
本発明による発光素子では、第１導電型層と第２導電型層との間に電圧が印加されると、発光層の２種以上の粒子状の微結晶に電流が注入され発光が起こる。この微結晶には欠陥がほとんど無く、高い効率で発光する。
【００１６】
本発明による発光素子の製造方法では、第１導電型層が形成されたのち、この第１導電型層上に２種以上の発光可能な粒子状の微結晶を含む発光層が形成され、更にこれら微結晶間を埋め込むように絶縁層が形成され、第２導電型層がこれら微結晶および絶縁層上に形成される。
【００１８】
本発明による発光装置および本発明による表示装置は、本発明の発光素子をそれぞれ用いたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（発光素子における第１の実施の形態）
図１は本発明の発光素子における第１の実施の形態に係る発光ダイオード（light emitting diode；ＬＥＤ）１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１の一面に、第１導電型層である第１導電型クラッド層１２，微結晶層である発光層１３および第２導電型層である第２導電型クラッド層１４が順次積層されている。なお、本実施の形態においては、第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型となっている。
【００２１】
基板１１は、例えば、積層方向における厚さ（以下、単に厚さという）が０．５ｍｍであり、石英ガラスあるいはケイ酸塩ガラスなどのガラスまたは結晶性の石英またはサファイアなどの透明材料により構成されている。このように透明材料により基板１１を構成すれば、基板１１の側からも光を取りだすことができるので好ましい。また、透明材料に限らず、ガラス以外の非晶質体により基板１１を構成するようにしてもよい。このように非晶質体により構成するようにすれば、基板１１の面積を容易に大きくすることができるので好ましい。
【００２２】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、厚さが１μｍであり、ケイ素（Ｓｉ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＡｌＧａＮまたはｎ型ＧａＮにより構成されている。また、第１導電型クラッド層１２は、これらの多結晶体，非晶質体あるいは多結晶体と非晶質体との複合体などの非単結晶体により構成されている。ｎ型ＡｌＧａＮにおけるアルミニウムの組成は、例えば５０モル％以下である。
【００２３】
発光層１３は、例えば、ＺｎＯよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。ここで、微結晶１３ａというのは単結晶または多結晶よりなる微小な粒子のことであり、発光可能なものを言う。この各微結晶１３ａの結晶粒径（すなわち１つの単結晶の結晶粒径）は１００ｎｍ以下であるとが好ましい。１００ｎｍ以下であれば欠陥の無い結晶を得ることができるからである。また、この各微結晶１３ａは、積層方向においてほぼ１層形成されている。
【００２４】
第２導電型クラッド層１４は、例えば、厚さが０．５μｍであり、マグネシウム（Ｍｇ）などのｐ型不純物を添加したｐ型ＢＮの非単結晶体あるいは亜鉛（Ｚｎ）などのｐ型不純物を添加したｐ型ＡｌＮの非単結晶体により構成されている。すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４は窒素（Ｎ）を含む無機半導体によりそれぞれ構成されており、発光層１３は酸素（Ｏ）を含む無機半導体により構成されている。
【００２５】
第１導電型クラッド層１２と第２導電型クラッド層１４との間には、また、発光層１３の各微結晶１３ａの間を埋めるように絶縁層１５が形成されており、第１導電型クラッド層１２と第２導電型クラッド層１４との接触を防止するようになっている。この絶縁層は、例えば、厚さが発光層１３の各微結晶１３ａの粒径の大きさよりも薄くなっており、アルミニウム（Ａｌ）とガリウム（Ｇａ）と酸素との化合物またはガリウムと酸素との化合物により構成されている。
【００２６】
また、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側には第１の電極１６が形成されている。この第１の電極１６は、例えば、第１導電型クラッド層１２の側からチタン（Ｔｉ）層，アルミニウム層，白金（Ｐｔ）層および金（Ａｕ）層を順次積層して加熱処理により合金化した構造を有しており、第１導電型クラッド層１２と電気的に接続されている。更に、第２導電型クラッド層１４の基板１１と反対側には第２の電極１７が形成されている。この第２の電極１７は、例えば、第２導電型クラッド層１４の側からニッケル（Ｎｉ）層，白金層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構造を有しており、第２導電型クラッド層１４と電気的に接続されている。すなわち、ここにおいて第１の電極１６はｎ側電極として機能し、第２の電極１７はｐ側電極として機能するようになっている。
【００２７】
図２はこの発光ダイオード１０のバンドギャップ構造を表すものである。図２中において、実線は第１導電型クラッド層１２，発光層１３および第２導電型クラッド層１４の各バンドギャップをそれぞれ表し、破線は絶縁層１５のバンドギャップを表している。このように、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。また、絶縁層１５のバンドギャップは発光層１３のバンドギャップよりも大きくなっている。すなわち、第２導電型クラッド層１４と第１導電型クラッド層１２との間においては、電流が発光層１３を介して流れるようになっている。
【００２８】
なお、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップは、それらを構成する材料により決定され、発光層１３（すなわち各微結晶１３ａ）のバンドギャップは、各微結晶１３ａを構成する材料およびその粒径によって決定される。発光層１３のバンドギャップは各微結晶１３ａの粒径が小さくなるほど広くなる傾向を有する。また、この発光ダイオード１０の発光波長は発光層１３のバンドギャップにより決定される。ここでは、発光層１３のバンドギャップが約３．３ｅＶであり、発光波長は約３８０ｎｍとなっている。
【００２９】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、次のようにして製造することができる。
【００３０】
図３はその各製造工程を表すものである。まず、図３（Ａ）に示したように、石英ガラスなどよりなる基板１１を用意し、その一面に、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法，分子線エピタキシー（Molecular Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法あるいはレーザ堆積法を用いてｎ型ＡｌＧａＮの非単結晶体またはｎ型ＧａＮの非単結晶体よりなる第１導電型クラッド層１２を形成する。その際、基板１１の温度は６００℃以下とする。第１導電型クラッド層１２を非単結晶体により構成するので温度をあまり高くする必要がないからであり、これにより、基板１１をガラスなどの非晶質体により構成しても十分に耐え得る温度となっている。次いで、第１導電型クラッド層１２における不純物の活性化が不十分である場合には、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００３１】
続いて、図３（Ｂ）に示したように、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、電着法，ＭＢＥ法あるいはレーザ堆積法を用いてＺｎＯよりなる複数の微結晶１３ａを被着することにより、あるいは溶媒中に分散させたＺｎＯよりなる複数の微結晶１３ａを塗布することにより、発光層１３を形成する。この際、各条件を調整することにより、各微結晶１３ａの粒径，各微結晶１３ａによる第１導電型クラッド層１２の被覆率および各微結晶１３ａの積層数（すなわち発光層１３の厚さ）をそれぞれ制御する。具体的には、電着法においては、溶液の純度，溶液の温度，印加電圧および処理時間などを調整することにより制御する。また、ＭＢＥ法およびレーザ堆積法においては、基板１１の温度，雰囲気ガス圧および蒸着速度などを調整することにより制御する。溶媒中に分散させた微結晶１３ａを塗布する方法においては、溶媒の種類，粘性および濃度などを調整することにより制御する。
【００３２】
発光層１３を形成したのち、図３（Ｃ）に示したように、酸素プラズマ処理などの酸素含有雰囲気中における加熱処理を行う。これにより、発光層１３の各微結晶１３ａに存在する酸素空孔を補完してその結晶性を向上させると共に、各微結晶１３ａが接触していない第１導電型クラッド層１２の表面を酸化し、アルミニウムとガリウムと酸素との化合物またはガリウムと酸素との化合物よりなる絶縁膜１５を形成する。そののち、更に、水素プラズマ処理などの水素含有雰囲気中における加熱処理を行うことが好ましい。これにより、発光層１３の各微結晶１３ａに残存する酸素空孔を補完して更にその結晶性を向上させることができるからである。すなわち、これらの酸素および水素を用いた処理により、酸素空孔の作るドナーが関与するドナー−アクセプタ再結合による緑色（波長５１０ｎｍ）の発光を不活性化する（T. Sekiguchi et al. Jpn. J. Appl. Phys 36, L289(1997) ）。
【００３３】
酸素含有雰囲気中および水素含有雰囲気中における加熱処理をそれぞれ行ったのち、図３（Ｄ）に示したように、発光層１３および絶縁層１５をそれぞれ介して、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ法，ＭＢＥ法あるいはレーザ堆積法を用いてｐ型ＢＮの非単結晶体またはｐ型ＡｌＮの非単結晶体よりなる第２導電型クラッド層１４を形成する。その際、基板１１の温度は６００℃以下とする。第２導電型クラッド層１４も非単結晶体により構成するので温度をあまり高くする必要がないからであり、これにより、基板１１をガラスなどにより構成しても十分に耐え得る温度となっている。そののち、第２導電型クラッド層１４における不純物の活性化が不十分である場合には、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００３４】
第２導電型クラッド層１４を形成したのち、リソグラフィ技術を用い、第１の電極１６の形成位置に対応して、第２導電型クラッド層１４，発光層１３および絶縁層１５を選択的に順次除去し、第１導電型クラッド層１２の一部を露出させる。なお、この際、第１導電型クラッド層１２の一部も選択的に除去してもよい。第１導電型クラッド層１２を露出させたのち、第２導電型クラッド層１４およびエッチングにより露出された第１導電型クラッド層１２の全面に図示しないレジスト膜を塗布形成し、ｎ側電極１４の形成位置に開口を形成する。そののち、その全面に、例えば、真空蒸着法によりチタン層，アルミニウム層，白金層および金層を順次蒸着し、レジスト膜をその上に形成された各金属層と共に除去（リフトオフ）することにより第１の電極１６を形成する。また、例えば、第１の電極１６と同様にして、ニッケル層，白金層および金層を順次蒸着し、第２の電極１７を選択的に形成する。そののち、加熱処理を行い、第２の電極１７および第１の電極１６をそれぞれ合金化する。これにより、図１に示した発光ダイオード１０が形成される。
【００３５】
このようにして製造した発光ダイオード１０は、次のように作用する。
【００３６】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ電子−正孔再結合により発光が起こる。この各微結晶１３ａには欠陥がほとんど無く、高い効率で発光する。発光波長は発光層１３のバンドギャップに応じて決定され、ここでは約３８０ｎｍである。また、第２導電型クラッド層１４と第１導電型クラッド層１２との間に絶縁層１５が形成されているので、第２導電型クラッド層１４と第１導電型クラッド層１２との間における漏れ電流が低減され、電流は各微結晶１３ａを介して流れる。よって、各微結晶１３ａに効率良く電子および正孔が注入される。
【００３７】
なお、この発光ダイオード１０は、照明，表示装置あるいは殺菌灯などの光源として用いられる。
【００３８】
このように本実施の形態に係る発光ダイオード１０によれば、複数の微結晶１３ａを利用して発光層１３を構成するようにしたので、発光層１３の結晶性を向上させることができ、発光効率を向上させることができると共に寿命を延長することができる。また、基板１１との格子整合などを考慮する必要がないので、発光波長などに応じて任意の材料を選択することができる。更に、粒子サイズ効果により粒径が小さくなるほどバンドギャップが広くなるので、発光波長を短波長化することができ、例えば各微結晶１３ａをＺｎＯにより構成した場合など紫外領域の発光を得ることができる。よって、殺菌灯などの光源としても用いることができる。
【００３９】
加えて、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４も単結晶により構成する必要がなくなり、それらを構成する材料の選択幅が広がると共に、低温で形成可能な非単結晶体によりそれらを構成することもできる。よって、基板１１を構成する材料の選択幅が広がり、例えば、ガラスなどの非晶質体によっても基板１１を構成することができる。従って、大面積の素子列を形成することが可能となる。
【００４０】
更にまた、この発光ダイオード１０によれば、発光層１３の各微結晶層１３ａの間に絶縁層１５を設けるようにしたので、第２導電型クラッド層１４と第１導電型クラッド層１２との間における漏れ電流を低減することができ、各微結晶１３ａに効率良く電子および正孔を注入することができる。よって、発光効率を向上させることができる。
【００４１】
加えてまた、本実施の形態に係る発光ダイオード１０の製造方法によれば、基板１１に第１導電型クラッド層１２および発光層１３を順次積層し、絶縁層１５を形成したのち、第２導電型クラッド層１４を形成するようにしたので、本実施の形態に係る発光ダイオード１０を容易に形成することができ、本実施の形態に係る発光ダイオード１０を実現することができる。特に、発光層１３を形成したのち、酸素含有雰囲気中において加熱処理をするようにしたので、絶縁層１５を容易に形成することができると共に、各微結晶１３ａの結晶性を向上させることもできる。また、酸素含有雰囲気中において加熱処理をしたのち、更に、水素含有雰囲気中において加熱処理を行うようにしたので、各微結晶１３ａの結晶性を更に向上させることができる。
【００４２】
（発光素子における第２の実施の形態）
図４は本発明の発光素子における第２の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、発光層１３の構成が異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有しており、同様にして製造することができ、同様にして用いられる。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００４３】
発光層１３は、例えば、ＺｎＯよりなる複数の微結晶１３ａを含むと共に、ＴｉＯ2 よりなる複数の微結晶１３ｂも含んでいる。すなわち、この発光層１３は、異なる半導体よりそれぞれなる２種の各微結晶１３ａ，１３ｂをそれぞれ含んでおり、発光層１３は２つのバンドギャップを有している。ＺｎＯよりなる各微結晶１３ａのバンドギャップは約３．３ｅＶであり、ＴｉＯ2 よりなる各微結晶１３ｂのバンドギャップは約２．９ｅＶである。
【００４４】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａ，１３ｂに電流が注入され、各微結晶１３ａ，１３ｂにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、各微結晶１３ａと各微結晶１３ｂとは異なった半導体によりそれぞれ構成されているので、バンドギャップが互いに異なっている。よって、それぞれ異なった波長（約３８０ｎｍと約４３０ｎｍ）で発光する。なお、ＴｉＯ2 よりなる各微結晶１３ｂは、大きなストークスシフトを生じると低温において５３０ｎｍで発光する（N. Hosaka et al., J. Luminescence 72-74, 874(1997)）。
【００４５】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、発光層１３における各微結晶１３ａ，１３ｂを異なる半導体よりそれぞれ構成するようにしたので、波長が異なる２種類の光を得ることができるという効果も有する。
【００４６】
なお、上記第２の実施の形態では、発光層１３が２種の各微結晶１３ａ，１３ｂをそれぞれ含む場合について説明したが、発光層１３は異なる半導体よりそれぞれなる３種以上の微結晶をそれぞれ複数づつ含んでいてもよい。各微結晶を構成する材料としては、例えば、ＺｎＯあるいはＴｉＯ2 以外に、ＺｎＳｅ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＩｎＮ，ＧａＡｓＰ混晶あるいはα−ＳｉＣなどを用いることもできる。このように各微結晶の種類の数を多くすれば、それだけ発光波長の数も多くすることができる。
【００４７】
（発光素子における第３の実施の形態）
図５は本発明の発光素子における第３の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、発光層１３の構成が異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有しており、同様にして製造することができ、同様にして用いられる。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００４８】
発光層１３は、例えば、内部層１３ｃとその表面に形成された表面層１３ｄとの層状構造を有する複数の微結晶１３ａを含んでいる。内部層１３ｃは発光部として機能するものであり、表面層１３ｄは内部層１３ｃの発光効率を高めるためのものである。表面層１３ｄを構成する材料は、表面層１３ｄのバンドギャップが内部層１３ｃよりも大きく第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４よりもそれぞれ小さくなるように選択される。例えば、内部層１３ｃは不純物を添加しないＺｎＯにより構成され、表面層１３ｄはマグネシウムを添加したＭｇ-dopedＺｎＯにより構成される。また、内部層１３ｃは不純物を添加しないＣｄＳにより構成され、表面層１３ｄは不純物を添加しないＺｎＳにより構成される。
【００４９】
図６はこの発光ダイオード１０のバンドギャップ構造を表すものである。図６中において、実線は第１導電型クラッド層１２，発光層１３および第２導電型クラッド層１４の各バンドギャップをそれぞれ表し、破線は絶縁層１５のバンドギャップを表している。このように、発光層１３のバンドギャップは、表面層１３ｄよりも更に内部層１３ｃにおいて小さくなっている。また、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００５０】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、各微結晶１３ａが内部層１３ｃと表面層１３ｄとから構成されているので、バンドギャップが段階的に変化している。よって、発光効率が高くなっている。
【００５１】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、発光層１３における各微結晶１３ａを層状構造とするようにしたので、発光効率を更に高めることができるという効果も有する。なお、本実施の形態は、先の第２の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００５２】
（発光素子における第４の実施の形態）
図７は本発明の発光素子における第４の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５および第１の電極１６をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００５３】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、炭素（Ｃ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＢＮの非単結晶体により構成されている。発光層１３は、例えば、ＧａＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、マグネシウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型ＢＮの非単結晶体により構成されている。絶縁層１５は、例えば、ホウ素（Ｂ）と酸素との化合物により構成されている。すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２，発光層１３および第２導電型クラッド層１４は窒素を含む無機半導体によりそれぞれ構成されている。また、第１導電型クラッド層１２と第２導電型クラッド層１４とは導電型が異なる同一の半導体材料により構成されている。
【００５４】
なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００５５】
第１の電極１６は、例えば、第２の電極１７と同様に、第１導電型クラッド層１２の側からニッケル層，白金層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構造を有している。
【００５６】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、次のようにして製造することができる。
【００５７】
まず、基板１１を用意し、その一面に、例えば、スパッタリング法またはレーザ堆積法を用いてｎ型ＢＮの非単結晶体よりなる第１導電型クラッド層１２を形成する。その際、先の第１の実施の形態と同様に、基板の温度は６００℃以下とする。次いで、第１導電型クラッド層１２における不純物の活性化が不十分である場合には、先の第１の実施の形態と同様に、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００５８】
続いて、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、スパッタリング法，ＭＢＥ法あるいはレーザ堆積法を用いてＧａＮよりなる複数の微結晶１３ａを被着し、発光層１３を形成する。この際、各微結晶１３ａの粒径，各微結晶１３ａによる第１導電型クラッド層１２の被覆率および各微結晶１３ａの積層数（すなわち発光層１３の厚さ）は、基板１１の温度，雰囲気ガス圧および蒸着速度などを調整することにより制御する。
【００５９】
発光層１３を形成したのち、窒素プラズマ処理などの窒素含有雰囲気中における加熱処理を行う。これにより、発光層１３の各微結晶１３ａに存在する窒素空孔を補完してその結晶性を向上させる。そののち、酸素プラズマ処理などの酸素含有雰囲気中における加熱処理を行う。これにより、各微結晶１３ａが接触していない第１導電型クラッド層１２の表面を酸化し、ホウ素と酸素との化合物よりなる絶縁膜１５を形成する。なお、この際、各微結晶１３ａの表面も僅かに酸化される。ちなみに、この酸素含有雰囲気中における加熱処理は、窒素含有雰囲気中における加熱処理の後に行うことが好ましい。各微結晶１３ａに欠陥が多いと酸化され易いからである。
【００６０】
酸素含有雰囲気中における加熱処理を行ったのち、更に、水素プラズマ処理などの水素含有雰囲気中における加熱処理を行うことが好ましい。これにより、各微結晶１３ａの表面に形成された酸化膜を除去することができると共に、各微結晶１３ａに残存する窒素空孔を補完して結晶性を更に向上させることができるからである。水素含有雰囲気中における加熱処理を行ったのち、発光層１３および絶縁層１５をそれぞれ介して、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、スパッタリング法またはレーザ堆積法を用いてｐ型ＢＮの非単結晶体よりなる第２導電型クラッド層１４を形成する。そののち、第２導電型クラッド層１４における不純物の活性化が不十分である場合には、先の第１の実施の形態と同様に、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００６１】
第２導電型クラッド層１４を形成したのち、先の第１の実施の形態と同様にリソグラフィ技術を用い、第１の電極１６の形成位置に対応して、第２導電型クラッド層１４，発光層１３および絶縁層１５を選択的に順次除去し、第１導電型クラッド層１２の一部を露出させる。第１導電型クラッド層１２の一部を露出させたのち、先の第１の実施の形態と同様にして、ニッケル層，白金層および金層を順次蒸着し、第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ選択的に形成する。そののち、加熱処理を行い、第２の電極１７および第１の電極１６をそれぞれ合金化する。これにより、本実施の形態に係る発光ダイオード１０が形成される。
【００６２】
このような発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用すると共に、同様にして用いることができる。また、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００６３】
（発光素子における第５の実施の形態）
図８は本発明の発光素子における第５の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５および第１の電極１６をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００６４】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、β─Ｇａ2 Ｏ3 またはアルミニウムなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ-dopedＧａ2 Ｏ3 の非単結晶体により構成されている。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、窒素などのｐ型不純物を添加したｐ型ＺｎＯの非単結晶体により構成されている。絶縁層１５は、例えば、ガリウムと窒素との化合物またはアルミニウムとガリウムと窒素との化合物により構成されている。すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４が酸素を含む無機半導体によりそれぞれ構成され、発光層５３が窒素を含む無機半導体により構成されている。
【００６５】
なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００６６】
第１の電極１６は、例えば、第１導電型クラッド層１２の側からニッケルとクロム（Ｃｒ）との合金層と金層とを順次積層して加熱処理により合金化した構造を有している。
【００６７】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、次のようにして製造することができる。
【００６８】
まず、基板１１を用意し、その一面に、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ法，ＭＢＥ法またはレーザ堆積法を用いてβ─Ｇａ2 Ｏ3 またはｎ型Ａｌ-dopedＧａ2 Ｏ3 の非単結晶体よりなる第１導電型クラッド層１２を形成する。その際、先の第１の実施の形態と同様に、基板の温度は６００℃以下とする。次いで、第１導電型クラッド層１２における不純物の活性化が不十分である場合には、先の第１の実施の形態と同様に、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００６９】
続いて、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、スパッタリング法，ＭＢＥ法あるいはレーザ堆積法を用いてＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを被着し、発光層１３を形成する。この際、各微結晶１３ａの粒径，各微結晶１３ａによる第１導電型クラッド層５２の被覆率および各微結晶１３ａの積層数（すなわち発光層１３の厚さ）は、基板１１の温度，雰囲気ガス圧および蒸着速度などを調整することにより制御する。
【００７０】
発光層１３を形成したのち、窒素プラズマ処理などの窒素含有雰囲気中における加熱処理を行う。これにより、発光層１３の各微結晶１３ａに存在する窒素空孔を補完して結晶性を向上させると共に、各微結晶１３ａが接触していない第１導電型クラッド層１２の表面を窒化し、アルミニウムとガリウムと窒素との化合物よりなる絶縁膜１５を形成する。そののち、更に、水素プラズマ処理などの水素含有雰囲気中における加熱処理を行うことが好ましい。これにより、各微結晶１３ａに残存する窒素空孔を補完して結晶性を更に向上させることができるからである。
【００７１】
酸素含有雰囲気中および水素含有雰囲気中における加熱処理をそれぞれ行ったのち、発光層１３および絶縁層１５をそれぞれ介して、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ法，ＭＢＥ法またはレーザ堆積法を用いてｐ型ＺｎＯの非単結晶体よりなる第２導電型クラッド層１４を形成する。そののち、第２導電型クラッド層１４における不純物の活性化が不十分である場合には、先の第１の実施の形態と同様に、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００７２】
第２導電型クラッド層１４を形成したのち、先の第１の実施の形態と同様にリソグラフィ技術を用い、第１の電極１６の形成位置に対応して、第２導電型クラッド層１４，発光層１３および絶縁層１５を選択的に順次除去し、第１導電型クラッド層１２の一部を露出させる。第１導電型クラッド層１２の一部を露出させたのち、先の第１の実施の形態と同様にして、ニッケルとクロムとの合金層および金層を順次蒸着して第１の電極１６を選択的に形成すると共に、ニッケル層，白金層および金層を順次蒸着して第２の電極１７を選択的に形成する。そののち、加熱処理を行い、第２の電極１７および第１の電極１６をそれぞれ合金化する。これにより、本実施の形態に係る発光ダイオード１０が形成される。
【００７３】
このような発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用すると共に、同様にして用いることができる。また、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００７４】
（発光素子における第６の実施の形態）
図９は本発明の発光素子における第６の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１，第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００７５】
基板１１は、例えば、先の第１の実施の形態と同様に、ガラス，石英あるいはサファイアなどにより構成されてもよいが、プラスチックにより構成されていてもよい。本実施の形態では、後述するように第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４が有機半導体により構成されるので、より低温で製造することができるからである。このように基板１１をプラスチックにより構成するようにすれば、基板１１の面積を容易に大きくすることができると共に、価格もより安価とすることができるので好ましい。
【００７６】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、ポリピロールあるいはポリ（ｐ−フェニレン）などのπ共役高分子錯体にｐ型添加物を添加したｐ型π共役高分子錯体により構成されている。ｐ型添加物としては、例えば、ヨウ素（Ｉ2 ），臭素（Ｂｒ2 ）あるいは臭化ヨウ素（ＩＢｒ）などのハロゲン、または塩化鉄（ＦｅＣｌ3 ），塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3 ），フッ化砒素（ＡｓＦ5 ）あるいは塩化スズ（ＳｎＣｌ3 ）などの金属化合物が挙げられる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、ポリ（ｐ−フェニレン），ポリ（２，５−ピリジンジイル）あるいはポリ（キノリン）などのπ共役高分子錯体にｎ型添加物を添加したｎ型π共役高分子錯体により構成されている。ｎ型添加物としては、例えば、リチウム（Ｌｉ），カリウム（Ｋ）あるいはナトリウム（Ｎａ）などの金属が挙げられる。
【００７７】
すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４が有機半導体によりそれぞれ構成されており、第１導電型がｐ型で、第２導電型がｎ型となっている。
【００７８】
また、絶縁層１５は、例えば、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００７９】
第１の電極１６は、例えば、ＩＴＯ（インジウム（Ｉｎ）とスズ（Ｓｎ）と酸素との化合物；Indium Tin Oxide）または酸化スズ（ＳｎＯ2 ）により構成されている。第２の電極１７は、例えば、インジウム，アルミニウム，マグネシウム，金あるいは白金などの金属、またはマグネシウムとインジウムとの合金（ＭｇＩｎ），アルミニウムとリチウムとの合金（ＡｌＬｉ）あるいはマグネシウムと銀との合金（ＭｇＡｇ）などの合金により構成されている。なお、本実施の形態においては第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【００８０】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、次のようにして製造することができる。
【００８１】
まず、基板１１を用意し、その一面に、例えば、塗布法，真空蒸着法あるいはレーザ堆積法によりｐ型π共役高分子錯体よりなる第１導電型クラッド層１２を形成する。次いで、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、先の第１の実施の形態と同様にしてＺｎＯよりなる複数の微結晶１３ａを被着し、発光層１３を形成する。続いて、第１導電型クラッド層１２の発光層１３側に、例えば、塗布法、真空蒸着法あるいはレーザ堆積法によりポリイミドよりなる絶縁層１５を形成する。そののち、この絶縁層１５をエッチングし、発光層１３の一部を表面に露出させる。
【００８２】
発光層１３の一部を表面に露出させたのち、発光層１３および絶縁層１５をそれぞれ介して、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、塗布法，真空蒸着法あるいはレーザ堆積法によりｎ型π共役高分子錯体よりなる第２導電型クラッド層１４を形成する。第２導電型クラッド層１４を形成したのち、先の第１の実施の形態と同様にリソグラフィ技術を用い、第１の電極１６の形成位置に対応して第２導電型クラッド層１４，発光層１３および絶縁層１５を選択的に順次除去し、第１導電型クラッド層１２の一部を露出させ、例えば蒸着により第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ選択的に形成する。これにより、本実施の形態に係る発光ダイオード１０が形成される。
【００８３】
このような発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用すると共に、同様にして用いることができる。このように、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができる。よって、基板１１を構成する材料の選択幅が更に広がり、プラスチックなどによっても基板１１を構成することができる。従って、大面積の素子列を低価格で形成することが可能となる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００８４】
（発光素子における第７の実施の形態）
図１０は本発明の発光素子における第７の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１，第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００８５】
基板１１は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層１２は、例えば、ポリビニルアルコールなどの高分子化合物に導電体として超微粒子状の硫化銅（ＣｕＳ）などの金属硫化物を混合したｐ型の導電性樹脂により構成されている。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、ポリビニルアルコールなどの高分子化合物に導電体として超微粒子状の硫化銅あるいは硫化水銀（ＨｇＳ）などの金属硫化物を混合したｎ型の導電性樹脂により構成されている。すなわち、この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４がそれぞれ導電性樹脂により構成されており、第１導電型クラッド層１２がｐ型クラッド層、第２導電型クラッド層１４がｎ型クラッド層とそれぞれなっている。
【００８６】
また、絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００８７】
第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。これらは、先の第６の実施の形態と同様に、第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【００８８】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。
【００８９】
まず、基板１１の一面に、例えば、超微粒子状の金属硫化物を含有するオルガノゾルを塗布したのち乾燥して、ｐ型の導電性樹脂よりなる第１導電型クラッド層１２を形成する。次いで、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを被着して発光層１３を形成したのち、ポリイミドよりなる絶縁層１５を形成する。続いて、この絶縁層１５をエッチングして発光層１３の一部を表面に露出させたのち、例えば、超微粒子状の金属硫化物を含有するオルガノゾルを塗布乾燥させて、ｎ型の導電性樹脂よりなる第２導電型クラッド層１４を形成する。そののち、リソグラフィ技術により第１導電型クラッド層１２の一部を露出させ、第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ選択的に形成する。これにより、本実施の形態に係る発光ダイオード１０が形成される。
【００９０】
このような発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いることができる。このように、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を導電性樹脂によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００９１】
（発光素子における第８の実施の形態）
図１１は本発明の発光素子における第８の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１，第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００９２】
基板１１は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層１２は、例えば、オルガノポリシランあるいはジラニレン系ポリマーなどの高分子シリコン誘導体にｐ型添加物を添加したｐ型高分子シリコン誘導体により構成されている。ｐ型添加物としては、例えば、ヨウ素などのハロゲン、または塩化鉄，塩化アルミニウム，フッ化砒素あるいは塩化スズなどの金属化合物が挙げられる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、ｎ型不純物を添加したｎ型π共役高分子錯体あるいはｎ型高分子金属錯体、または高分子化合物に導電体を混合したｎ型の導電性樹脂により構成されている。すなわち、この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２が有機半導体により構成されたｐ型クラッド層となっており、第２導電型クラッド層１４が有機半導体または導電性樹脂により構成されたｎ型クラッド層となっている。
【００９３】
また、絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００９４】
第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。これらは、先の第６の実施の形態と同様に、第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【００９５】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いることができる。このように、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、第１導電型クラッド層１２を有機半導体により構成し、第２導電型クラッド層１４を有機半導体または導電性樹脂により構成するようにしたので、より低温で形成することができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００９６】
（発光素子における第９の実施の形態）
図１２は本発明の発光素子における第９の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１，第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００９７】
基板１１は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層１２は、例えば、高分子金属錯体にｐ型添加物を添加したｐ型高分子金属錯体により構成されている。高分子金属錯体としては、例えば、フタロシアニン、または鉄，ニッケル，銅（Ｃｕ），亜鉛（Ｚｎ），白金，鉛（Ｐｂ），クロム（Ｃｒ），ルテニウム（Ｒｕ），ロジウム（Ｒｈ），ケイ素，ゲルマニウム（Ｇｅ）あるいはスズ（Ｓｎ）などの金属を含む金属フタロシアニン、またはそれらの誘導体が挙げられる。また、ｐ型添加物としては、例えば、ヨウ素，臭素あるいは臭化ヨウ素などのハロゲン、または塩化鉄，塩化アルミニウム，フッ化砒素あるいは塩化スズなどの金属化合物が挙げられる。
【００９８】
発光層１３は、例えば、ＣｄＳｅよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、高分子金属錯体にｎ型不純物を添加したｎ型高分子金属錯体により構成されている。高分子金属錯体としては、例えば、コバルト（Ｃｏ）などの金属を含む金属フタロシアニン，ペリレン顔料あるいはポルフィリン金属錯体が挙げられ、ｎ型添加物としては、例えば、ヨウ素などのハロゲンが挙げられる。すなわち、この発光ダイオード１０は、先の第６の実施の形態と同様に、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４がそれぞれ有機半導体により構成されており、第１導電型クラッド層１２がｐ型クラッド層、第２導電型クラッド層１４がｎ型クラッド層とそれぞれなっている。
【００９９】
また、絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【０１００】
第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。これらは、先の第６の実施の形態と同様に、第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【０１０１】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いることができる。このように、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１０２】
（発光素子における第１０の実施の形態）
図１３は本発明の発光素子における第１０の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１，第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１０３】
基板１１は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層１２は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ｐ型π共役高分子錯体により構成されている。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ｎ型π共役高分子錯体により構成されている。絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。すなわち、この発光ダイオード１０は、発光層１３を構成する材料が異なることを除き、先の第６の実施の形態と同一の構成となっている。
【０１０４】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いることができる。更に、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、より低温で形成することができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１０５】
（発光素子における第１１の実施の形態）
図１４は本発明の発光素子における第１１の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４の構成、並びに第１の電極１６を構成する材料異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有しており、同様にして製造することができる。また、先の第１の実施の形態と同様にして用いられる。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一の部分についての詳細な説明を省略する。
【０１０６】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、基板１１の側から順に積層された第１層１２ａと第２層１２ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１２ａは、例えば、厚さが０．４μｍであり、炭素などのｎ型不純物を添加したｎ型ＢＮの非単結晶体により構成されている。第２層１２ｂは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ケイ素などのｎ型不純物を添加したｎ型ＡｌＧａＮの非単結晶により構成されている。
【０１０７】
第２導電型クラッド層１４は、例えば、発光層１３の側から順に積層された第１層１４ａと第２層１４ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１４ａは、例えば、厚さが０．１μｍであり、マグネシウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型ＡｌＧａＮの非単結晶体により構成されている。第２層１４ｂは、例えば、厚さが０．４μｍであり、マグネシウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型ＢＮの非単結晶により構成されている。
【０１０８】
第１の電極１６は、ｎ側電極として機能し、例えば、第１導電型クラッド層１２の側からチタン層，ニッケル層，白金層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構造を有している。
【０１０９】
図１５はこの発光ダイオード１０のバンドギャップ構造を表すものである。図１５中において、実線は第１導電型クラッド層１２，発光層１３および第２導電型クラッド層１４の各バンドギャップをそれぞれ表し、破線は絶縁層１５のバンドギャップを表している。第１導電型クラッド層１２のバンドギャップは、第１層１２ａが約６．２ｅＶ、第２層１２ｂが約３．４〜４．８ｅＶであり、発光層１３側の方がより小さくなっている。第２導電型クラッド層１４のバンドギャップも、第１層１４ａが約３．４〜４．８ｅＶ、第２層１４ｂが約６．２ｅＶであり、発光層１３側の方がより小さくなっている。これは、電荷の注入効率を高め、発光効率を向上させるためである。また、発光層１３のバンドギャップは約３．３ｅＶであり、先の第１の実施の形態と同様に、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【０１１０】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４がそれぞれ多層構造となっており、発光層１３側に向かってバンドギャップが段階的に小さくなっているので、電荷の注入効率が高くなり、発光効率が高くなる。
【０１１１】
このように本実施の形態によれば、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４をそれぞれ多層構造とし、発光層１３側の方がより小さなバンドギャップをそれぞれ有するようにしたので、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、発光効率を更に高めることができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第５の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１１２】
（発光素子における第１２の実施の形態）
図１６は本発明の発光素子における第１２の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４の構成、並びに基板１１，発光層１３，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料が異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一の部分についての詳細な説明を省略する。
【０１１３】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、基板１１の側から順に積層された第１層１２ａと第２層１２ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１２ａは、例えば、厚さが０．４μｍであり、ｐ型添加物を添加したｐ型ポリジメチルシランにより構成されている。第２層１２ｂは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ｐ型添加物を添加したｐ型ポリ（ｐ−フェニレン）により構成されている。なお、第１層１２ａのバンドギャップは約３．５ｅＶであり、第２層１２ｂのバンドギャップは約３．２ｅＶである。
【０１１４】
第２導電型クラッド層１４は、例えば、発光層１３の側から順に積層された第１層１４ａと第２層１４ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１４ａは、例えば、厚さが０．４μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリ（ｐ−フェニレン）により構成されている。第２層１４ｂは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリジメチルシランにより構成されている。なお、第１層１４ａのバンドギャップは約３．２ｅＶであり、第２層１４ｂのバンドギャップは約３．５ｅＶである。すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４が有機半導体よりなる多層構造とそれぞれなっており、それらのバンドギャップは発光層１３側の方がより小さくなるようにそれぞれ構成されている。
【０１１５】
基板１１は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成した先の第６の実施の形態と同様に、例えば、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、発光層１３のバンドギャップは約１．９ｅＶであり、先の第１の実施の形態と同様に、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【０１１６】
第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。これらは、先の第６の実施の形態と同様に、第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【０１１７】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いられる。但し、ここでは、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４がそれぞれ多層構造となっており、発光層１３側に向かってバンドギャップが段階的に小さくなっているので、電荷の注入効率が高くなり、発光効率が高くなる。
【０１１８】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態で説明した効果に加えて、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができると共に、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４をそれぞれ多層構造とし、発光層１３側の方がより小さなバンドギャップをそれぞれ有するようにしたので、発光効率を更に高めることができる。なお、本実施の形態は、先の第２、第３および第６乃至第１０の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１１９】
（発光素子における第１３の実施の形態）
図１７は本発明の発光素子における第１３の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４の構成、並びに基板１１，発光層１３，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料が異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１２０】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、基板１１の側から順に積層された第１層１２ａと第２層１２ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１２ａは、例えば、厚さが０．４μｍであり、ｐ型添加物を添加したｐ型ポリピロールにより構成されている。第２層１２ｂは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ｐ型添加物を添加したｐ型ポリ（ｐ−フェニレン）により構成されている。なお、第１層１２ａのバンドギャップは約３．６ｅＶであり、第２層１２ｂのバンドギャップは約３．２ｅＶである。
【０１２１】
第２導電型クラッド層１４は、例えば、発光層１３の側から順に積層された第１層１４ａと第２層１４ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１４ａは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリ（ｐ−フェニレン）により構成されている。第２層１４ｂは、例えば、厚さが０．４μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリキノリンにより構成されている。この第２の層１４ｂは、第２の電極１７との密着性が高く、第２の電極１７との密着性を高める密着層としての機能を有している。なお、第１層１４ａおよび第２層１４ｂの各バンドギャップはそれぞれ約３．２ｅＶである。すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４が有機半導体よりなる多層構造とそれぞれなっており、第１導電型クラッド層１２においては発光層１３側のバンドギャップがより小さくなるように構成され、第２導電型クラッド層１４においては第２の電極１７側に密着層が形成されている。
【０１２２】
基板１１は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成した先の第６の実施の形態と同様に、例えば、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、発光層１３のバンドギャップは約１．９ｅＶであり、先の第１の実施の形態と同様に、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。これらは、先の第６の実施の形態と同様に、第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【０１２３】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いられる。但し、ここでは、第１導電型クラッド層１２が多層構造となっており、発光層１３側に向かってバンドギャップが段階的に小さくなっているので、電荷の注入効率が高くなり、発光効率が高くなる。
【０１２４】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態で説明した効果に加えて、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができる。また、第１導電型クラッド層１２を多層構造とし、発光層１３側の方がより小さなバンドギャップを有するようにしたので、発光効率を更に高めることができる。更に、第２導電型クラッド層１４を多層構造とし、第２の電極１７側に密着層を有するようにしたので、第２の電極１７の密着性を改善することができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１２の実施の形態についても適用することができる。
【０１２５】
（発光素子における第１４の実施の形態）
図１８は本発明の発光素子における第１４の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第２導電型クラッド層１４が多層構造とされ、第２の電極が削除されると共に、基板１１，第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５および第１の電極１６をそれぞれ構成する材料が異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１２６】
基板１１は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成した先の第６の実施の形態と同様に、例えば、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層１２は、例えば、ｐ型添加物を添加したｐ型ポリ（ｐ−フェニレン）などのｐ型有機半導体により構成されている。この第１導電型クラッド層１２のバンドギャップは約３．２ｅＶである。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。
【０１２７】
第２導電型クラッド層１４は、例えば、発光層１３の側から順に積層された第１層１４ａと第２層１４ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１４ａは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリキノリンにより構成されている。第２層１４ｂは、例えば、厚さが０．４μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリ（ｐ−フェニレン）により構成されている。この第２の層１４ｂは、高い導電性を有しており、第２の電極（ここではｎ側電極）として機能する電極層ともなっている。なお、第１層１４ａおよび第２層１４ｂの各バンドギャップはそれぞれ約３．２ｅＶである。
【０１２８】
絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【０１２９】
第１の電極１６は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ＩＴＯあるいは酸化スズ（ＳｎＯ2 ）により構成されている。この第１の電極１６はｐ側電極として機能するようになっている。
【０１３０】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いられる。また、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態で説明した効果に加えて、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができと共に、第２導電型クラッド層１４を多層構造とし、電極層を有するようにしたので、金属あるいは金属合金による第２の電極を新たに形成する必要がなく、素子構造および製造工程を簡素化することができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１３の実施の形態についても適用することができる。
【０１３１】
（発光素子における第１５の実施の形態）
図１９は本発明の発光素子における第１５の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１と第１導電型クラッド層１２との間に拡散防止層２１を備えたことを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有し、同様にして用いられる。よって、ここでは、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１３２】
拡散防止層２１は、基板１１と第１導電型クラッド層１２との間における各構成元素の拡散を防止すると共に、基板１１と第１導電型クラッド層１２との密着性を高めるためのものである。この拡散防止層２１は、例えば、厚さが数ｎｍであり、窒化チタン（Ｔｉ3 Ｎ4 ）または窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）により構成されている。
【０１３３】
この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様にして製造することができる。なお、拡散防止層２１は、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ法あるいはレーザー堆積法などにより形成される。
【０１３４】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、拡散防止層２１が設けられているので、基板１１と第１導電型クラッド層１２との間における各構成元素の拡散が防止されると共に、基板１１と第１導電型クラッド層１２との密着性が確保される。よって、品質が保持される。
【０１３５】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、拡散防止層２１を備えるようにしたので、基板１１と第１導電型クラッド層１２との間における各構成元素の拡散を防止することができると共に、基板１１と第１導電型クラッド層１２との密着性を確保することができる。よって、品質を向上させることができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１４の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１３６】
（発光素子における第１６の実施の形態）
図２０は本発明の発光素子における第１６の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１と第１導電型クラッド層１２との間に補助電極２２を備えたことを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有し、同様にして用いられる。よって、ここでは、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１３７】
補助電極２２は、第１の電極１６に対する補助的な電極として機能するものであり、発光層１３の全面に渡って均一に電圧が印加されようにするためのものである。この補助電極２２は、例えば、厚さが０．２μｍであり、酸化スズ（ＳｎＯ2 ）などの導電性の材料により構成されている。なお、補助電極２２を酸化スズなどの拡散防止機能も有する材料により構成した場合には、この補助電極２２は拡散防止層としても機能する。
【０１３８】
この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様にして製造することができる。なお、補助電極２２は、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ法あるいは真空蒸着法などにより形成される。
【０１３９】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、補助電極２２が設けられているので、発光層１３の全面に渡って均一に電圧が印加される。よって、発光層１３の全面において均一に発光が起こる。
【０１４０】
このように本実施の形態に係る発光ダイオード１０によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、補助電極２２を備えるようにしたので、発光層１３の全面に渡って均一に電圧を印加することができ、発光層１３の全面において均一に発光させることができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１５の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１４１】
（発光素子における第１７の実施の形態）
図２１は本発明の発光素子における第１７の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１を導電性材料により構成し第１の電極としての機能を持たせると共に、第１の電極１６を削除したことを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成および作用を有しており、同様にして用いられる。また、先の第１の実施の形態と同様にして製造することができる。よって、ここでは、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１４２】
基板１１は、例えば、金属，半導体あるいは炭化ケイ素（doped-ＳｉＣ）などの導電性材料により構成されている。基板１１を構成する金属としては、タングステン（Ｗ）あるいはタンタル（Ｔａ）などの高融点金属、または鉄（Ｆｅ）などが好ましい。高融点金属は高温での製造が可能となるからであり、鉄は安価で入手が容易だからである。また、金属により基板１１を構成すれば、大面積の素子列を形成することができるので好ましい。基板１１を構成する半導体としてはシリコンが好ましい。高温での製造が可能であると共に、安価で入手が容易だからである。なお、基板１１を半導体により構成する場合には、不純物（ここではｎ型不純物）を添加することにより抵抗を低くしたものを用いる。更に、基板１１を半導体または炭化ケイ素により構成する場合には、単結晶体または非単結晶体のいずれのものを用いてもよい。但し、非単結晶体の半導体または炭化ケイ素により基板１１を構成すれば、入手が容易であると共に、高温での製造が可能であり、かつ大面積の素子列を形成することができるので好ましい。
【０１４３】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、基板１１に第１の電極（すなわちｎ側電極）の機能を持たせるようにしたので、発光層１３の全面に均一に電圧を印加することができ、発光層１３の全面において均一に発光させることができると共に、製造工程を簡素化することができる。特に、鉄などにより基板１１を構成するようにすれば、安価で大面積の素子列を形成することができる。また、シリコンまたは炭化ケイ素などにより基板１１を構成するようにすれば、安価で高温でも安定して製造することができる。更に、シリコンまたは炭化ケイ素の非単結晶体により基板１１を構成するようにすれば、大面積の素子列を形成することができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１５の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１４４】
（発光素子における第１８の実施の形態）
図２２は本発明の発光素子における第１８の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、蛍光体層２３を備えると共に、発光層１３が異なる材料により構成されたことを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有しており、同様にして用いられる。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１４５】
発光層１３は、例えば、ＧａＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。蛍光体層２３は、例えば、第２導電型クラッド層１４の基板１１と反対側に形成されている。蛍光体層２３を構成する蛍光材料としては、例えば、ユウロピウム（Ｅｕ）を添加したＢａＭｇＡｌ10Ｏ17（以下、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕと表す）や、銅（Ｃｕ）および銀（Ａｇ）を添加したＺｎＳ（以下、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｇと表す）や、あるいはユウロピウムを添加したＹＯ2 Ｓ2 （以下、ＹＯ2 Ｓ2 ：Ｅｕと表す）などの無機蛍光体材料、またはクマリン１や、クマリン６や、あるいはローダミン１０１などの有機蛍光体材料が挙げられる。これらの蛍光材料は、例えば、紫外光の励起により発光を示すものであり、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕおよびクマリン１は青色の発光を、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｇおよびクマリン６は緑色の発光を、ＹＯ2 Ｓ2 ：Ｅｕおよびローダミン１０１は赤色の発光をそれぞれ示すものである。
【０１４６】
この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様にして製造することができる。但し、発光層１３を形成したのち、絶縁層１５を形成する工程においては、先の第４の実施の形態で説明したように、まず、窒素含有雰囲気中における加熱処理を行い、次いで、酸素含有雰囲気中における加熱処理を行い、更に、必要に応じて水素含有雰囲気中における加熱処理を行うようにすることが好ましい。また、蛍光体層２３は、例えば、ＭＢＥ法またはレーザ堆積法などによりそれぞれ形成される。
【０１４７】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。発光層１３で発生した光は蛍光体層２３に照射され、蛍光体層２３では励起により蛍光材料に応じた色の光を発生する。
【０１４８】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、蛍光体層２３を備えるようにしたので、蛍光体層２３を構成する蛍光材料を変化させることにより発光色を容易に変化させることができる。よって、材料の選択幅が広がると共に、得ることができる発光色の範囲も広くすることができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１７の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１４９】
（発光素子における第１９の実施の形態）
図２３は本発明の発光素子における第１９の実施の形態に係る半導体レーザ（laser diode ；ＬＤ）３０の断面構造を表すものである。この半導体レーザ３０は、一対の反射鏡３１，３２を備えたことを除き、先の第１の実施の形態に係る発光ダイオード１０と同一の構成および効果を有している。よって、ここでは、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１５０】
反射鏡３１は基板１１と第１導電型クラッド層１２との間に形成されており、反射鏡３２は第２導電型クラッド層１４の基板１１と反対側に形成されている。反射鏡３１，３２は、ここでは図示しないが、低屈折率層と高屈折率層とが交互に１層以上積層されているか、そのいずれか一方により構成されている。反射鏡３１，３２の各反射率は低屈折率層と高屈折率層との積層数に応じて制御されており、反射鏡３１の反射率は高く、反射鏡３２の反射率は低くなっている。すなわち、これら一対の反射鏡３１，３２の間で往復して増幅された光は、反射鏡３２から外部に射出されるようになっている。なお、低屈折率層を構成する材料としては二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ），フッ化カルシウム（ＣａＦ）あるいはフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）などがあり、高屈折率層を構成する材料としては酸化セリウム（ＣｅＯ2 ），硫化亜鉛（ＺｎＳ），酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）あるいは酸化タンタル（ＴａＯ2 ）などがある。
【０１５１】
この半導体レーザ３０は、先の第１の実施の形態と同様にして製造することができる。なお、反射鏡３１，３２は、例えば、スパッタリング法またはＣＶＤ法などによりそれぞれ形成される。
【０１５２】
この半導体レーザ３０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。発光層１３で発生した光は、一対の反射鏡３１，３２の間を往復して増幅され、反射鏡３２から外部に射出される。
【０１５３】
このように、本発明は、発光ダイオードのみならず、半導体レーザについても応用することができる。なお、本実施の形態は、先の第１の実施の形態に限らず、先の第２乃至第１８の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１５４】
（発光装置における第１の実施の形態）
図２４は本発明の発光装置における第１の実施の形態の断面構造を表すものである。この発光装置１００は、基板１１１を共通とする複数の発光ダイオード１１０，１２０，１３０が絶縁部膜１２１，１３１を間に介して積層された構造を有している。これらの発光ダイオード１１０，１２０，１３０は、発光層１１３，１２３，１３３が異なる材料により構成されたことを除き、本発明の発光素子における第１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素に百の位を“１”、十の位を“１”，“２”あるいは“３”に変更した符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１５５】
発光層１１３，１２３，１３３は、互いに異なる材料よりなる微結晶１１３ａ，１２３ａ，１３３ａをそれぞれ含むように構成されている。例えば、発光層１１３はＩｎＮよりなる微結晶１１３ａを含み、発光層１２３はＺｎＯよりなる微結晶１２３ａを含み、発光層１３３はＧａＮよりなる微結晶１３３ａを含むようにそれぞれ構成されている。これにより、発光ダイオード１１０からは赤色、発光ダイオード１２０からは緑色、発光ダイオード１３０からは青色とそれぞれ異なる色の発光が得られるようになっている。なお、発光ダイオード１２０における発光はドナーアクセプターペア発光（ドナーアクセプター準位間遷移に起因する発光）によるものであり、他はバンド間発光（バンドギャップ間遷移に起因する発光）によるものである。
【０１５６】
なお、発光ダイオード１１０，１２０，１３０は、基板１１１側に位置するものの方がより大きくなるように構成されており、他の発光ダイオード１２０，１３０により覆われず露出された部分がそれぞれの発光面となっている。また、絶縁部膜１２１，１３１は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）によりそれぞれ構成されている。
【０１５７】
このような構成を有する発光装置１００は、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１５８】
まず、例えば、発光素子における第１の実施の形態と同様にして、基板１１１の一面に第１導電型クラッド層１１２を形成し、その上に発光層１１３を形成する。次いで、例えば、窒素含有雰囲気中における加熱処理および酸素含有雰囲気中における加熱処理をそれぞれ行い、絶縁層１１５を形成する。続いて、必要に応じて水素含有雰囲気中における加熱処理を行う。そののち、例えば、発光素子における第１の実施の形態と同様にして、発光層１１３および絶縁層１１５の上に第２導電型クラッド層１１４を形成する。
【０１５９】
第２導電型クラッド層１１４を形成したのち、例えば、ＣＶＤ法により絶縁部膜１２１を形成し、この絶縁部膜１２１の上に、同様にして第１導電型クラッド層１２２，発光層１２３，絶縁層１２５および第２導電型クラッド層１２４をそれぞれ形成する。但し、絶縁層１２５を形成する際には、窒素含有雰囲気中における加熱処理は行わない。そののち、第２導電型クラッド層１２４の上に、同様にして、絶縁部膜１３１，第１導電型クラッド層１３２，発光層１３３，絶縁層１３５および第２導電型クラッド層１３４をそれぞれ形成する。
【０１６０】
このようにして第１導電型クラッド層１１２から第２導電型クラッド層１３４までを形成したのち、リソグラフィ技術により、第２導電型クラッド層１３４，１２４，１１４、絶縁層１３５，１２５，１１５、発光層１３３，１２３，１３３、第１導電型クラッド層１３２，１２２および絶縁部膜１３１，１２１をそれぞれ選択的に除去し、第１の電極１１６，１２６，１３６および第２の電極１１７，１２７，１３７をそれぞれ形成する。これにより、図２４に示した発光装置１００が形成される。
【０１６１】
このような発光装置１００では、第１の電極１１６，１２６，１３６と第２の電極１１７，１２７，１３７との間に所定の電圧がそれぞれ印加されると、各微結晶１１３ａ，１２３ａ，１３３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、各微結晶１１３ａ，１２３ａ，１３３ａがそれぞれ異なる材料により構成されているので、発光ダイオード１１０，１２０，１３０により異なる色の赤、緑、青の発光が得られる。
【０１６２】
このように本実施の形態に係る発光装置１００によれば、発光ダイオード１１０，１２０，１３０を積層するようにしたので、発光色が異なる複数の発光ダイオード１１０，１２０，１３０を同一基板上に形成することができる。よって、この発光装置を用いて表示装置などを構成すれば、発光色が異なる複数の発光ダイオードを平面的に配列する場合に比べて画素を細かくすることができ、高精細なカラー表示装置を得ることができる。
【０１６３】
なお、この発光装置には、上述した発光ダイオード１１０，１２０，１３０に変えて、発光素子の第２乃至第１９の実施の形態において説明したものを用いることもできる。
【０１６４】
（表示装置における第１の実施の形態）
図２５は本発明の表示装置における第１の実施の形態の概略構成を表すものである。この表示装置は、例えば、発光色が赤の発光ダイオード２１０と、発光色が緑の発光ダイオード２２０と、発光色が青の発光ダイオード２３０とをそれぞれ複数づつ備えている。これらの発光ダイオード２１０，２２０，２３０は互いに基板２１１を共通としており、Ｍ行×Ｎ列（Ｍ，Ｎは２以上の整数）のアレイ状に配列されている。このうち同一行の発光ダイオード２１０，２２０，２３０は発光色が同一であり、同一列の発光ダイオード２１０，２２０，２３０は発光色が一定の順番で繰り返すように配置されている。
【０１６５】
図２６は図２５におけるＩ−Ｉ線に沿った断面構造を表すものである。発光ダイオード２１０，２２０，２３０は、発光層２１３，２２３，２３３が異なる材料により構成されたことを除き、本発明の発光素子における第１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素には百の位を“２”、十の位を“１”，“２”あるいは“３”に変更した符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１６６】
発光層２１３，２２３，２３３は、互いに異なる材料よりなる微結晶２１３ａ，２２３ａ，２３３ａをそれぞれ含むように構成されている。例えば、発光ダイオード２１０はＩｎＮよりなる微結晶２１３ａを含み、発光ダイオード２２０はＺｎＯよりなる微結晶２２３ａを含み、発光ダイオード２３０はＧａＮよりなる微結晶２３３ａを含むようにそれぞれ構成されている。また、第１の電極２１６，２２６，２３６は、例えば、ワイヤ２０１を介して行方向の共通配線２０２とそれぞれ接続されており、第２の電極２１７，２２７，２３７は、例えば、列方向の共通配線であるワイヤ２０３とそれぞれ接続されている。
【０１６７】
このような構成を有する表示装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１６８】
まず、例えば、発光素子における第１の実施の形態と同様にして、基板２１１の一面に第１導電型クラッド層２１２，２２２，２３２を構成することとなる第１導電型構成層を形成する。次いで、例えば、発光ダイオード２１０の形成予定領域以外をマスクで覆い、発光素子における第１の実施の形態と同様にして、第１導電型構成層の上に発光層２１３を形成する。続いて、窒素含有雰囲気中における加熱処理および酸素含有雰囲気中における加熱処理をそれぞれ行って絶縁層２１５を形成し、必要に応じて水素含有雰囲気中における加熱処理を行う。そののち、例えば、マスクにより覆う位置を移動させ、同様にして、発光層２２３，絶縁層２２５，発光層２３３および絶縁層２３５を順次形成する。但し、絶縁層２２５を形成する際には、窒素含有雰囲気中における加熱処理は行わない。
【０１６９】
発光層２１３，２２３，２３３および絶縁層２１５，２２５，２３５をそれぞれ形成したのち、例えば、発光素子における第１の実施の形態と同様にして、全面に第２導電型クラッド層２１４，２２４，２３４を構成することとなる第２導電型構成層を形成する。第２導電型構成層を形成したのち、リソグラフィ技術により各層を選択的に除去し、第１導電型クラッド層２１２，２２２，２２３および第２導電型クラッド層２１４，２２４，２３４をそれぞれ形成する。そののち、第１の電極２１６，２２６，２３６、第２の電極２１７，２２７，２３７および行方向の共通配線２０２をそれぞれ形成し、第１の電極２１６，２２６，２３６を例えばワイヤ２０１により共通配線２０２にそれぞれ接続すると共に、第２の電極２１７，２２７，２３７を例えばワイヤ２０３によりそれぞれ接続する。これにより、図２５および図２６に示した表示装置が形成される。
【０１７０】
このような表示装置では、第１の電極２１６，２２６，２３６と第２の電極２１７，２２７，２３７との間に所定の電圧がそれぞれ印加されると、各微結晶２１３ａ，２２３ａ，２３３ａにおいてそれぞれ発光が起こり、発光ダイオード２１０，２２０，２３０により赤色、緑色、青色の異なる発光が得られる。
【０１７１】
このように本実施の形態に係る表示装置によれば、本発明の発光ダイオードを用いるようにしたので、ガラスなどの非晶質体よりなる基板２１１を用いることができ、大面積の基板２１１の上に素子列を形成することができる。
【０１７２】
（表示装置における第２の実施の形態）
図２７は本発明の表示装置における第２の実施の形態の断面構造を表すものである。この表示装置は、第２導電型クラッド層２１４，２２４，２３４の上に蛍光体層２１８，２２８，２３８がそれぞれ設けられると共に、発光層２１３，２２３，２３３をそれぞれ構成する材料が異なることを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同一の構成を有している。よって、ここでは対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を削除する。
【０１７３】
発光層２１３，２２３，２３３は、例えば、ＧａＮよりなる複数の微結晶２１３ａ，２２３ａ，２３３ａをそれぞれ含んでいる。発光ダイオード２１０の蛍光体層２１８は例えばＹＯ2 Ｓ2 ：Ｅｕにより構成されており、発光ダイオード２２０の蛍光体層２２８は例えばＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｇにより構成されており、発光ダイオード２３０の蛍光体層２３８は例えばＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕにより構成されている。
【０１７４】
この表示装置は、第１の実施の形態に係る表示装置と同様にして製造することができる。なお、発光層２１３，２２３，２３３の構成はそれぞれ同一なので、マスクを用いることなくそれらを同時に形成することができる。また、蛍光体層２１８，２２８，２３８は、例えば、ＭＢＥ法またはレーザ堆積法などによりそれぞれ形成される。この表示装置では、発光層２１３，２２３，２３３でそれぞれ発生した光が蛍光体層２１８，２２８，２３８にそれぞれ照射され、それぞれにおいて蛍光材料に応じた色の光を発生することを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同様に作用する。
【０１７５】
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態において説明した効果に加えて、蛍光体層２１８，２２８，２３８を備えるようにしたので、蛍光材料を変えることにより容易に発光色の異なる発光ダイオード２１０，２２０，２３０を得ることができる。よって、同一基板上に発光色の異なる発光ダイオード２１０，２２０，２３０を容易に形成することができる。
【０１７６】
（表示装置における第３の実施の形態）
図２８は本発明の表示装置における第３の実施の形態の断面構造を表すものである。この表示装置は、蛍光体層２１８，２２８，２３８をそれぞれ構成する材料について第２の実施の形態に係る表示装置とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を削除する。
【０１７７】
この表示装置では、例えば、蛍光体層２１８がローダミン１０１により構成され、蛍光体層２２８がクマリン６により構成され、蛍光体層２３８がクマリン１により構成されている。この表示装置は、第２の実施の形態に係る表示装置と同様にして製造することができ、同様に作用し、同様の効果を有する。
【０１７８】
（表示装置における第４の実施の形態）
図２９は本発明の表示装置における第４の実施の形態の断面構造を表すものである。この表示装置は、発光ダイオード２１０，２２０について第２導電型クラッド層２１４，２２４の上に蛍光体層２１８，２２８がそれぞれ設けられると共に、発光層２１３，２２３をそれぞれ構成する材料が異なることを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同一の構成および効果を有している。すなわち、この表示装置は、赤色および緑色を蛍光体層２１８，２２８からの発光により得るようにし、青色をＧａＮよりなる微結晶２３３ａからの発光により得るようにしたものである。よって、ここでは対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を削除する。
【０１７９】
発光層２１３，２２３は、例えば、ＧａＮよりなる複数の微結晶２１３ａ，２２３ａをそれぞれ含んでいる。これらの微結晶２１３ａ，２２３ａは微結晶２３３ａよりも粒径が小さくなるように調節されており、蛍光体層２１８，２２８の励起光として紫外光を発生するようになっている。蛍光体層２１８は例えばローダミン１０１により構成されており、蛍光体層２２８は例えばＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｇにより構成されている。
【０１８０】
この表示装置は、第１の実施の形態に係る表示装置と同様にして製造することができる。なお、蛍光体層２１８，２２８は、例えば、ＭＢＥ法またはレーザ堆積法などによりそれぞれ形成される。また、この表示装置では、発光層２１３，２２３でそれぞれ発生した光が蛍光体層２１８，２２８にそれぞれ照射され、それぞれにおいて蛍光材料に応じた色の光を発生することを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同様に作用する。
【０１８１】
（表示装置における第５の実施の形態）
図３０は本発明の表示装置における第５の実施の形態の断面構造を表すものである。この表示装置は、同一の発光色を有する発光ダイオード２１０，２２０，２３０が行ごとに基板２１１，２２１，２３１を共通にすると共に、発光ダイオード２１０，２２０，２３０の構成が一部異なることを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を削除する。
【０１８２】
発光ダイオード２１０は、構成材料が異なることを除き、本発明の発光素子における第１の実施の形態と同一の構成を有している。基板２１１は、例えば、ガラスにより構成されている。第１導電型クラッド層２１２は、例えば、アルミニウムなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ-dopedＧａ2 Ｏ3 により構成されている。発光層２１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶２１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層２１４は、例えば、ＡｌＣｕＯ2 により構成されている。絶縁層２１５は、例えば、アルミニウムとガリウムと窒素との化合物により構成されている。第１の電極２１６は、例えば、第１導電型クラッド層２１２の側からクロム層，ニッケル層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構成とされている。第２の電極２１７は、例えば、第２導電型クラッド層２１４の側からニッケル層，白金層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構成とされている。
【０１８３】
発光ダイオード２２０は、構成材料が異なることを除き、本発明の発光素子における第１の実施の形態と同一の構成を有している。基板２２１は、例えば、プラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層２２２は、例えば、リチウムなどのｎ型添加物を添加したｎ型ポリキノリンにより構成されている。発光層２２３は、例えば、ＺｎＯよりなる複数の微結晶２２３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層２２４は、例えば、塩化鉄などのｐ型添加物を添加したポリピロールにより構成されている。絶縁層２１５は、例えば、ポリイミドにより構成されている。第１の電極２１６は、例えば、酸化スズにより構成されている。第２の電極２１７は、例えば、アルミニウムとリチウムとの合金により構成されている。
【０１８４】
発光ダイオード２３０は、蛍光体層２３８を備えると共に、構成材料が異なり、かつ第１の電極が排除されたことを除き、本発明の発光素子における第１の実施の形態と同一の構成を有している。基板２３１は、例えば、アルミニウム，銅，銀，ステンレスあるいは真鍮などの金属により構成されており、第１の電極としての機能を兼ね備えている。第１導電型クラッド層２３２は、例えば、ケイ素などのｎ型不純物を添加したｎ型ＡｌＧａＮまたはｎ型ＧａＮにより構成されている。発光層２３３は、例えば、ＺｎＯよりなる複数の微結晶２３３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層２３４は、例えば、マグネシウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型ＢＮにより構成されている。絶縁層２３５は、例えば、アルミニウムとガリウムと酸素との化合物により構成されている。第２の電極２３７は、例えば、第２導電型クラッド層２３４の側からニッケル層，白金層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構成とされている。
【０１８５】
これらの発光ダイオード２１０，２２０，２３０は例えば行ごとに基板２１１，２２１，２３１が共通となっており、これら基板２１１，２２１，２３１は配設基板２０４の上にそれぞれ配設されている。配設基板２０４には行方向の共通配線２０２が形成されており、発光ダイオード２１０，２２０の第１の電極２１６，２２６は例えばワイヤ２０１を介して共通配線２０２にそれぞれ接続されている。発光ダイオード２３０については、基板２３１がそのまま行方向の共通配線２０２として用いられている。
【０１８６】
このような構成を有する表示装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１８７】
まず、発光ダイオード２１０，２２０，２３０をそれぞれ第１の実施の形態に係る表示装置と同様にして製造する。なお、発光ダイオード２２０の第１導電型クラッド層２２２，第２導電型クラッド層２２４および絶縁層２２５は、有機材料を用いているので、例えば、塗布法，真空蒸着法あるいはレーザ堆積法によりそれぞれ形成される。そののち、発光ダイオード２１０，２２０，２３０を行ごとに分割して配設基板２０４に配設し、例えば、第１の電極２１６，２２６をワイヤ２０１を介して共通配線２０２にそれぞれ接続すると共に、第２の電極２１７，２２７，２３７をワイヤ２０３でそれぞれ接続する。これにより、図３０に示した表示装置が形成される。
【０１８８】
また、この表示装置では、発光ダイオード２３０において蛍光体層２３８からの発光を利用することを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同様に作用する。このように本実施の形態に係る表示装置によれば、本発明の発光ダイオードを用いるようにしたので、行ごとあるいは列ごとに基板２１１，２２１，２３１を共通とするように構成することもできる。また、発光ダイオード２３０のように基板２３１を金属により構成することもできるので、基板２３１を共通配線２０２として用いることもできる。よって、構成を簡素化でき、製造が容易となる。
【０１８９】
（表示装置における第６の実施の形態）
図３１は本発明の表示装置における第６の実施の形態の断面構造を表すものである。この表示装置は、基板２１１を導電性材料により構成し、列ごとあるいは行ごとに基板２１１を共通にすると共に、基板２１１と第１導電型クラッド層２１２，２２２，２３２との間に拡散防止層２４１を備えたことを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同一の構成および作用を有し、同様にして製造することができる。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を削除する。
【０１９０】
基板２１１は、例えば、アルミニウム，銅，銀，ステンレスあるいは真鍮などの金属により構成されており、第１の電極としての機能および列方向の共通配線としての機能を兼ね備えている。拡散防止層２４１は、例えば、酸化スズにより構成されている。なお、これら発光ダイオード２１０，２２０，２３０は、列ごとあるいは行ごとに配設基板２０４に配設されており、第２の電極２１７，２２７，２３７は行ごとあるいは列ごとに例えばワイヤ２０３により接続されている。ちなみに、図３１では列ごとに基板２１１を共通とした場合を示している。
【０１９１】
このように本実施の形態に係る表示装置によれば、本発明の発光ダイオードを用いるようにしたので、第５の実施の形態においても説明したように、基板２１１を金属などでも構成することができ、基板２１１を共通配線として用いることができる。よって、構成を簡素化でき、製造が容易となる。
【０１９２】
（表示装置における第７の実施の形態）
図３２は本発明の表示装置における第７の実施の形態の概略構成を表すものである。この表示装置は、本発明の発光装置１００を複数備えている。これら発光装置１００は、アレイ状に配列されており、互いに基板１１１を共通としている。なお、これら発光装置１００は、列ごとあるいは行ごとに基板１１１を共通とするように構成されていてもよく、また、個々に基板１１１を別々とするように構成されていてもよい。これらの場合には、発光装置１００は図示しない配設基板に配設されることによりアレイ状に配列される。また、発光装置１００の第１の電極１１６，１２６，１３６は、例えば、基板１１１あるいは配設基板に形成された列方向の共通配線２０５にワイヤによりそれぞれ接続されており、第２の電極１１７，１２７，１３７は、例えば、基板１１１あるいは配設基板に形成された行方向の共通配線２０６，２０７，２０８にワイヤによりそれぞれ接続されている。
【０１９３】
このように本実施の形態の表示装置によれば、本発明の発光装置を用いるようにしたので、第１乃至第６の実施の形態に係る表示装置のように発光色の異なる発光ダイオードを平面的に配列する場合に比べて、画素を細かくすることができ、高精細なカラー表示装置を得ることができる。
【０１９４】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態においては、第１導電型クラッド層，発光層，第２導電型クラッド層および絶縁層をそれぞれ構成する材料について具体的な例を挙げて説明したが、本発明は、他の材料によりそれらを構成することもできる。例えば、発光層を、亜鉛，マグネシウム，カドミウム（Ｃｄ），マンガン（Ｍｎ），水銀（Ｈｇ）およびベリリウム（Ｂｅ）からなる群より選ばれた少なくとも１種のＩＩ族元素と、酸素，セレン（Ｓｅ），硫黄（Ｓ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群より選ばれた少なくとも１種のＶＩ族元素とを含む他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、あるいはホウ素，アルミニウム，ガリウムおよびインジウムからなる群より選ばれた少なくとも１種のＩＩＩ族元素と、窒素，燐（Ｐ），ヒ素（Ａｓ），アンチモン（Ｓｂ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれた少なくとも１種のＶ族元素とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成することもできる。
【０１９５】
更に、上記実施の形態においては、発光層の各微結晶を積層方向においてほぼ１層形成する場合について説明したが、２層以上に積み重ねて形成するようにしてもよい。
【０１９６】
加えて、上記発光素子における第１乃至第５，第１１および第１５乃至第１９の実施の形態においては、第１導電型クラッド層をｎ型とし第２導電型クラッド層をｐ型とする場合について説明したが、第１導電型クラッド層をｐ型とし第２導電型クラッド層をｎ型とするようにしてもよい。また、上記発光素子における第６乃至第１０および第１２乃至第１４の実施の形態においては、第１導電型クラッド層をｐ型とし第２導電型クラッド層をｎ型とする場合について説明したが、第１導電型クラッド層をｎ型とし第２導電型クラッド層をｐ型とするようにしてもよい。
【０１９７】
更にまた、上記発光素子における第１乃至第５，第１１および第１５乃至第１９の実施の形態においては、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層を非単結晶の無機半導体によりそれぞれ構成する場合について説明したが、そのどちらか一方のみを非単結晶の無機半導体により構成するようにしてもよい。また、両方を単結晶の無機半導体によりそれぞれ構成するようにしてもよい。
【０１９８】
加えてまた、上記発光素子における第６乃至第１０および第１２乃至第１４の実施の形態においては、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層を有機半導体または導電性樹脂によりそれぞれ構成する場合について説明したが、第１導電型クラッド層または第２導電型クラッド層のどちらか一方のみを有機半導体または導電性樹脂により構成するようにしてもよい。また、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層をそれぞれ有機半導体により構成するようにしても、それぞれ導電性樹脂により構成するようにしてもよく、第１導電型クラッド層または第２導電型クラッド層のどちらか一方を有機半導体により構成し、他方を導電性樹脂により構成するようにしてもよい。更に、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層をそれぞれ有機半導体により構成する場合には、それらを同一種類の有機半導体によりそれぞれ構成するようにしてもよく、異なる種類の有機半導体によりそれぞれ構成するようにしてもよい。
【０１９９】
更にまた、上記発光素子における第１２乃至第１４の実施の形態においては、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層のうちの少なくとも一方が有機半導体よりなる多層構造を有する場合について説明したが、多層構造のうちの少なくとも一部を導電性樹脂により構成するようにしてもよい。
【０２００】
加えてまた、上記発光素子における第１１乃至第１３の実施の形態においては、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層がそれぞれ多層構造を有する場合について説明したが、どちらか一方のみが多層構造とされていてもよい。
【０２０１】
更にまた、上記発光素子における第１１乃至第１４の実施の形態においては、第１導電型クラッド層または第２導電型クラッド層が２層の多層構造を有する場合について説明したが、３層以上の多層構造を有するようにしてもよい。その際、発光層に近いほどバンドギャップが小さくなるように構成すれば、上記発光素子における第１１および第１２の実施の形態と同様に発光効率を高めることができる。また、発光層に近いほどバンドギャップが小さくなるように積層された複数の層と共に、密着層および電極層のうちの少なくとも一方を有するようにしてもよい。
【０２０２】
加えてまた、上記発光素子における第１３または第１４の実施の形態においては、第２導電型クラッド層に密着層または電極層が形成された場合について説明したが、第１導電型クラッド層に密着層または電極層を設けるようにしてもよい。
【０２０３】
更にまた、上記実施の形態においては、第１導電型クラッド層と第２導電型クラッド層との間に絶縁層を備える場合について説明したが、第１導電型クラッド層と第２導電型クラッド層との間の漏れ電流が問題とならない場合などには絶縁層を備えていなくてもよい。
【０２０４】
加えてまた、上記発光素子における第１の実施の形態において説明したように、発光層を溶媒中に分散させた複数の微結晶を塗布することにより形成する場合には、溶媒として、ＳＯＧ（spin on glass ）のように焼成処理後に絶縁膜となるような物質を用いれば、絶縁層の形成を容易とすることもできる。
【０２０５】
更にまた、上記発光素子における第１８の実施の形態、および表示装置における第２乃至第５の実施の形態においては、蛍光体層を第２導電型クラッド層に設ける場合について説明したが、発光層からの光が照射されれば他の位置に配設するようにしてもよく、第２導電型クラッド層などとは離間して別に設けた支持体により支持するようにしてもよい。
【０２０６】
加えてまた、発光装置における第１の実施の形態、および表示装置における第１乃至第７の実施の形態においては、複数色の発光を得る場合について説明したが、本発明は、単色の発光を得る場合にも適用することができる。
【０２０７】
更にまた、上記表示装置における第１乃至第７の実施の形態においては、本発明の発光ダイオードをアレイ状に配列する場合について説明したが、部分的に本発明の発光ダイオードを用いるようにしてもよい。すなわち、本発明の表示装置は、本発明の発光素子を少なくとも１つ備えていればよく、他の構成を有する発光素子を含んでいてもよい。
【０２０８】
更にまた、上記発光装置における第１の実施の形態および上記表示装置における第１乃至第７の実施の形態においては、発光ダイオードの構成について具体的に例を挙げて説明したが、本発明の発光素子であれば他の構成のものを用いても同様の効果を得ることができる。すなわち、上記実施の形態で説明した発光素子をいずれも用いることができる。
【０２０９】
加えてまた、上記表示装置における第１乃至第７の実施の形態においては、全ての発光素子について基板を共通にする場合および列方向あるいは行方向の発光素子について基板を共通にする場合を説明したが、個々の発光素子についてそれぞれ基板を別にし、配設基板にそれぞれ配設するようにしてもよい。
【０２１０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１乃至請求項１１のいずれか１に記載の発光素子によれば、第１導電型層と第２導電型層との間に形成された発光層に結晶性を向上させた複数の微結晶を含むようにしたので、発光効率を向上させることができ、素子の寿命を延長することができる。また、格子整合などを考慮する必要がないので、発光波長などに応じて任意の材料を選択することができる。更に、粒子サイズ効果により粒径が小さくなるほどバンドギャップが広くなるので、発光波長を短波長化することができ、発光層を構成する材料を選択することにより紫外領域の発光を得ることもできる。よって、殺菌灯などの光源としても用いることができる。加えて、第１導電型層および第２導電型層も単結晶の無機半導体により構成する必要がなくなり、それらを構成する材料の選択幅が広がると共に、非単結晶の無機半導体，有機半導体または導電性樹脂によってもそれらを構成することができ、低温で容易に形成することができるという効果も奏する。
【０２１１】
特に、発光層が異なる半導体よりそれぞれなる２種以上の微結晶をそれぞれ含むようにしたので、波長が異なる複数の光を得ることができるという効果を奏する。
【０２１２】
また、請求項４記載の発光素子によれば、微結晶が層状構造を有するようにしたので、発光効率を更に高めることができるという効果を奏する。
【０２１３】
更に、請求項５または請求項１１に記載の発光素子によれば、第１導電型層および第２導電型層のうちの少なくとも一方を、非単結晶体または有機半導体および導電性樹脂のうちの少なくとも一方により構成するようにしたので、低温で容易に製造することができるという効果を奏する。
【０２２４】
加えてまた、請求項１２乃至請求項１６のいずれか１に記載の発光素子の製造方法によれば、第１導電型層を形成する工程と、第１導電型層上に異なる半導体よりなる２種以上の粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層を形成する工程と、発光層上に第２導電型層を形成する工程とを含むので、本発明に係る発光素子を容易に製造することができ、本発明に係る発光素子を容易に実現することができるという効果を奏する。
【０２２９】
更にまた、請求項１７または請求項１８に記載の発光装置によれば、本発明の発光素子を複数積層して用いるようにしたので、発光色が異なる複数の発光素子を平面的に配列する場合に比べて、画素を細かくすることができ、高精細なカラー表示装置を得ることができるという効果を奏する。
【０２３０】
加えてまた、請求項１９または請求項２０に記載の表示装置によれば、本発明の発光素子を備えるようにしたので、ガラスなどの非晶質体，プラスチック，あるいは金属などよりなる基板を用いることができ、大面積の基板の上に素子列を配設することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光素子における第１の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した発光ダイオードのバンドギャップ構造図である。
【図３】図１に示した発光ダイオードの各製造工程を表す断面図である。
【図４】本発明の発光素子における第２の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図５】本発明の発光素子における第３の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図６】図５に示した発光ダイオードのバンドギャップ構造図である。
【図７】本発明の発光素子における第４の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図８】本発明の発光素子における第５の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図９】本発明の発光素子における第６の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１０】本発明の発光素子における第７の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１１】本発明の発光素子における第８の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１２】本発明の発光素子における第９の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。
【図１３】本発明の発光素子における第１０の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１４】本発明の発光素子における第１１の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１５】図１４に示した発光ダイオードのバンドギャップ構造図である。
【図１６】本発明の発光素子における第１２の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１７】本発明の発光素子における第１３の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１８】本発明の発光素子における第１４の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１９】本発明の発光素子における第１５の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図２０】本発明の発光素子における第１６の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図２１】本発明の発光素子における第１７の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図２２】本発明の発光素子における第１８の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図２３】本発明の発光素子における第１９の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。
【図２４】本発明の発光装置における第１の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図２５】本発明の表示装置における第１の実施の形態の構成を表す概略図である。
【図２６】図２５に示した表示装置のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図２７】本発明の表示装置における第２の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図２８】本発明の表示装置における第３の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図２９】本発明の表示装置における第４の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図３０】本発明の表示装置における第５の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図３１】本発明の表示装置における第６の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図３２】本発明の表示装置における第７の実施の形態の構成を表す概略図である。
【符号の説明】
１０，１１０，１２０，１３０，２１０，２２０，２３０…発光ダイオード（発光素子）、１１，１１１，２１１…基板、１２，１１２，１２２，１３２，２１２，２２２，２３２…第１導電型クラッド層（第１導電型層）、１３，１１３，１２３，１３３，２１３，２２３，２３３…発光層、１３ａ，１３ｂ，１１３ａ，１２３ａ，１３３ａ，２１３ａ，２２３ａ，２３３ａ…微結晶、１４，１１４，１２４，１３４，２１４，２２４，２３４…第２導電型クラッド層（第２導電型層）、１５，１１５，１２５，１３５，２１５，２２５，２３５…絶縁層、１６，１１６，１２６，１３６，２１６，２２６，２３６…第１の電極、１７，１１７，１２７，１３７，２１７，２２７，２３７…第２の電極、１３ｃ…内部層、１３ｄ…表面層、１２ａ，１４ａ…第１層、１２ｂ，１４ｂ…第２層、２１２４１…拡散防止層、２２…補助電極、２３，２１８，２２８，２３８…蛍光体層、３０…半導体レーザ（発光素子）、３１，３２…反射鏡、１００…発光装置、１１２，１１３…絶縁部膜、２０１，２０３…ワイヤ、２０２，２０５，２０６，２０７，２０８…共通配線、２０４…配設基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light-emitting element, a light-emitting device, a display device, and a method for manufacturing the light-emitting element using microcrystals.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, light-emitting elements using semiconductors such as GaAs, GaAsP mixed crystals, GaAlAs mixed crystals, or GaP have been developed. These light-emitting elements have a structure in which an n-type semiconductor layer, a light-emitting layer, and a p-type semiconductor layer are sequentially stacked on a substrate. When a voltage is applied to a forward bias, electrons and electrons are emitted from the light-emitting layer. The holes recombine and emit light. Conventionally, the n-type semiconductor layer, the light-emitting layer, and the p-type semiconductor layer are each composed of a single crystal and are formed by epitaxial growth on a substrate. Therefore, the substrate is also composed of a single crystal.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional light-emitting device, the n-type semiconductor layer, the light-emitting layer, and the p-type semiconductor layer are each composed of a single crystal. Therefore, in order to obtain a good crystal, lattice matching and crystal structure matching with the substrate are required. It was essential. Further, the conditions for epitaxial growth are strictly limited, and it is necessary to perform epitaxial growth at a high temperature in order to reduce defects. Therefore, the material which comprises a board | substrate was limited significantly and the freedom degree of material selection was small. Therefore, there is a problem that quartz or glass cannot be used for the substrate, and a large-area element array cannot be formed.
[0004]
Further, the materials constituting the light emitting layer, the n-type semiconductor layer, and the p-type semiconductor layer are significantly limited by the material of the substrate, and the degree of freedom in selecting these materials is small. Therefore, there is also a problem that the emission wavelength is limited. Furthermore, even if such a device for reducing defects is made, there is a problem that the defects cannot be eliminated at all, and the defects act as non-light emitting centers, causing a decrease in luminous efficiency and deterioration. .
[0005]
The present invention has been made in view of such problems, and its object is to provide a light-emitting element, a light-emitting device, a display device, and a light-emitting element that have high luminous efficiency, a wide range of material selection, and can form a large-area element array. It is providing the manufacturing method of a light emitting element.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  The light emitting device according to the present invention is formed between a first conductivity type layer, a second conductivity type layer, and between the first conductivity type layer and the second conductivity type layer, and includes two or more kinds of different semiconductors.Can emit lightA light emitting layer containing a plurality of particulate microcrystals, andAnd an insulating layer provided so as to embed a plurality of microcrystals between the first conductivity type layer and the second conductivity type layer, and the fineness of the light emitting layer through the first conductivity type layer and the second conductivity type layer. Current flows through the crystalIs.
[0008]
  A method for manufacturing a light emitting device according to the present invention includes:A method of manufacturing a light emitting device that emits light when a current flows through a light emitting layer containing microcrystals through a first conductive type layer and a second conductive type layer,A step of forming the first conductivity type layer, and two or more kinds of different semiconductors formed on the first conductivity type layer.Can emit lightForming a light emitting layer containing a plurality of particulate microcrystals, andForming an insulating layer so as to embed a plurality of microcrystals on the first conductivity type layer; and on the plurality of microcrystals and the insulating layerAnd a step of forming a second conductivity type layer.
[0010]
  A light emitting device according to the present invention is formed by laminating a plurality of light emitting elements.Including the light emitting device of the present inventionIs.
[0012]
  The display device according to the present invention has a plurality of light emitting elements, and the light emitting elementsIncluding the light emitting device of the present inventionIs.
[0014]
  In the light emitting device according to the present invention, when a voltage is applied between the first conductivity type layer and the second conductivity type layer,Two or more kinds of particulates in the light emitting layerElectric current is injected into the microcrystal and light emission occurs. This microcrystal has almost no defects and emits light with high efficiency.
[0016]
  In the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, after the first conductivity type layer is formed,On this first conductivity type layerTwo or moreCan emit lightA light emitting layer containing particulate microcrystals is formed.Further, an insulating layer is formed so as to fill the space between these microcrystals, and a second conductivity type layer is formed on these microcrystals and the insulating layer.
[0018]
The light emitting device according to the present invention and the display device according to the present invention each use the light emitting element of the present invention.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
(First Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a light emitting diode (LED) 10 according to a first embodiment of a light emitting device of the present invention. The light emitting diode 10 includes a first conductive type cladding layer 12 as a first conductive type layer, a light emitting layer 13 as a microcrystalline layer, and a second conductive type cladding layer 14 as a second conductive type layer on one surface of a substrate 11. Are sequentially stacked. In the present embodiment, the first conductivity type is n-type, and the second conductivity type is p-type.
[0021]
The substrate 11 has, for example, a thickness in the stacking direction (hereinafter simply referred to as a thickness) of 0.5 mm, and is made of glass such as quartz glass or silicate glass, or a transparent material such as crystalline quartz or sapphire. ing. If the substrate 11 is made of a transparent material in this way, it is preferable because light can be taken out from the substrate 11 side. Moreover, you may make it comprise the board | substrate 11 not only with a transparent material but with amorphous bodies other than glass. Such an amorphous body is preferable because the area of the substrate 11 can be easily increased.
[0022]
The first conductivity type cladding layer 12 has a thickness of 1 μm, for example, and is made of n-type AlGaN or n-type GaN to which an n-type impurity such as silicon (Si) is added. The first conductivity type cladding layer 12 is made of a non-single crystal such as a polycrystalline body, an amorphous body, or a composite of a polycrystalline body and an amorphous body. The composition of aluminum in n-type AlGaN is, for example, 50 mol% or less.
[0023]
The light emitting layer 13 includes a plurality of microcrystals 13a made of, for example, ZnO. Here, the microcrystal 13a is a fine particle made of a single crystal or a polycrystal, and can emit light. The crystal grain size of each microcrystal 13a (that is, the crystal grain size of one single crystal) is preferably 100 nm or less. This is because a defect-free crystal can be obtained when the thickness is 100 nm or less. Each microcrystal 13a is formed in almost one layer in the stacking direction.
[0024]
The second conductivity type cladding layer 14 has a thickness of 0.5 μm, for example, and is a non-single crystal of p-type BN doped with a p-type impurity such as magnesium (Mg) or a p-type impurity such as zinc (Zn). The p-type AlN non-single crystal is added. That is, in the present embodiment, the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are each composed of an inorganic semiconductor containing nitrogen (N), and the light emitting layer 13 is an inorganic material containing oxygen (O). It is composed of a semiconductor.
[0025]
An insulating layer 15 is formed between the first conductivity type clad layer 12 and the second conductivity type clad layer 14 so as to fill between the microcrystals 13 a of the light emitting layer 13. Contact between the clad layer 12 and the second conductivity type clad layer 14 is prevented. For example, the insulating layer is thinner than the grain size of each microcrystal 13 a of the light emitting layer 13, and is a compound of aluminum (Al), gallium (Ga), and oxygen, or gallium and oxygen. It is composed of compounds.
[0026]
A first electrode 16 is formed on the opposite side of the first conductivity type cladding layer 12 from the substrate 11. The first electrode 16 is formed by, for example, sequentially laminating a titanium (Ti) layer, an aluminum layer, a platinum (Pt) layer, and a gold (Au) layer from the first conductivity type cladding layer 12 side, and alloying by heat treatment. The structure is electrically connected to the first conductivity type cladding layer 12. Further, a second electrode 17 is formed on the opposite side of the second conductivity type cladding layer 14 from the substrate 11. The second electrode 17 has, for example, a structure in which a nickel (Ni) layer, a platinum layer, and a gold layer are sequentially laminated from the second conductivity type cladding layer 14 side and alloyed by heat treatment. The two-conductivity-type cladding layer 14 is electrically connected. That is, here, the first electrode 16 functions as an n-side electrode, and the second electrode 17 functions as a p-side electrode.
[0027]
FIG. 2 shows a band gap structure of the light emitting diode 10. In FIG. 2, the solid line represents the band gap of each of the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, and the second conductivity type cladding layer 14, and the broken line represents the band gap of the insulating layer 15. As described above, the band gap of the light emitting layer 13 is smaller than the band gaps of the first conductive type cladding layer 12 and the second conductive type cladding layer 14. Further, the band gap of the insulating layer 15 is larger than the band gap of the light emitting layer 13. That is, current flows between the second conductivity type cladding layer 14 and the first conductivity type cladding layer 12 through the light emitting layer 13.
[0028]
In addition, each band gap of the 1st conductivity type clad layer 12, the 2nd conductivity type clad layer 14, and the insulating layer 15 is determined by the material which comprises them, and the band gap of the light emitting layer 13 (namely, each microcrystal 13a) is It is determined by the material constituting each microcrystal 13a and its particle size. The band gap of the light emitting layer 13 tends to become wider as the grain size of each microcrystal 13a becomes smaller. The light emission wavelength of the light emitting diode 10 is determined by the band gap of the light emitting layer 13. Here, the band gap of the light emitting layer 13 is about 3.3 eV, and the light emission wavelength is about 380 nm.
[0029]
The light emitting diode 10 having such a configuration can be manufactured as follows.
[0030]
FIG. 3 shows each manufacturing process. First, as shown in FIG. 3A, a substrate 11 made of quartz glass or the like is prepared, and on one surface thereof, for example, sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition), molecular beam epitaxy (MBE) ) Method or laser deposition method is used to form the first conductivity type cladding layer 12 made of a non-single crystal of n-type AlGaN or a non-single crystal of n-type GaN. At that time, the temperature of the substrate 11 is set to 600 ° C. or less. This is because the first conductivity type cladding layer 12 is made of a non-single crystal material, so that it is not necessary to raise the temperature so much that it can sufficiently withstand even if the substrate 11 is made of an amorphous material such as glass. It is temperature. Next, when the activation of the impurities in the first conductivity type cladding layer 12 is insufficient, the activation is performed by, for example, a laser annealing method.
[0031]
Subsequently, as shown in FIG. 3B, on the opposite side of the substrate 11 of the first conductivity type cladding layer 12, a plurality of fine particles made of ZnO, for example, using an electrodeposition method, MBE method or laser deposition method are used. The light emitting layer 13 is formed by depositing the crystal 13a or by applying a plurality of microcrystals 13a made of ZnO dispersed in a solvent. At this time, by adjusting each condition, the grain size of each microcrystal 13a, the coverage of the first conductivity type cladding layer 12 by each microcrystal 13a, and the number of stacked microcrystals 13a (that is, the thickness of the light emitting layer 13). ) Respectively. Specifically, in the electrodeposition method, control is performed by adjusting the purity of the solution, the temperature of the solution, the applied voltage, the treatment time, and the like. In the MBE method and the laser deposition method, the temperature is controlled by adjusting the temperature of the substrate 11, the atmospheric gas pressure, the vapor deposition rate, and the like. In the method of applying the microcrystals 13a dispersed in the solvent, control is performed by adjusting the type, viscosity, concentration, and the like of the solvent.
[0032]
After the light emitting layer 13 is formed, as shown in FIG. 3C, heat treatment is performed in an oxygen-containing atmosphere such as oxygen plasma treatment. This supplements oxygen vacancies present in each microcrystal 13a of the light emitting layer 13 to improve its crystallinity and oxidizes the surface of the first conductivity type cladding layer 12 that is not in contact with each microcrystal 13a. Then, an insulating film 15 made of a compound of aluminum, gallium and oxygen or a compound of gallium and oxygen is formed. After that, it is preferable to perform heat treatment in a hydrogen-containing atmosphere such as hydrogen plasma treatment. This is because the oxygen vacancies remaining in each microcrystal 13a of the light emitting layer 13 can be complemented to further improve the crystallinity thereof. In other words, the treatment with oxygen and hydrogen inactivates green light (wavelength: 510 nm) due to donor-acceptor recombination involving the donor that creates oxygen vacancies (T. Sekiguchi et al. Jpn. J Appl. Phys 36, L289 (1997)).
[0033]
After performing the heat treatment in the oxygen-containing atmosphere and the hydrogen-containing atmosphere, respectively, as shown in FIG. 3D, the substrate of the first conductivity type cladding layer 12 through the light emitting layer 13 and the insulating layer 15, respectively. The second conductivity type cladding layer 14 made of a non-single crystal of p-type BN or non-single-crystal of p-type AlN is formed on the side opposite to the surface 11 by, for example, sputtering, CVD, MBE, or laser deposition. Form. At that time, the temperature of the substrate 11 is set to 600 ° C. or less. This is because the second conductivity type clad layer 14 is also made of a non-single crystal, so that it is not necessary to raise the temperature so much that the temperature can sufficiently withstand even if the substrate 11 is made of glass or the like. . After that, when the activation of the impurities in the second conductivity type cladding layer 14 is insufficient, the activation is performed by, for example, a laser annealing method.
[0034]
After forming the second conductivity type cladding layer 14, the second conductivity type cladding layer 14, the light emitting layer 13, and the insulating layer 15 are selectively and sequentially selected in accordance with the formation position of the first electrode 16 by using a lithography technique. By removing, a part of the first conductivity type cladding layer 12 is exposed. At this time, a part of the first conductivity type cladding layer 12 may be selectively removed. After exposing the first conductivity type cladding layer 12, a resist film (not shown) is formed on the entire surface of the second conductivity type cladding layer 14 and the first conductivity type cladding layer 12 exposed by etching. An opening is formed at the formation position. After that, for example, a titanium layer, an aluminum layer, a platinum layer and a gold layer are sequentially deposited on the entire surface by, for example, a vacuum deposition method, and the resist film is removed (lifted off) together with each metal layer formed thereon. 1 electrode 16 is formed. Further, for example, in the same manner as the first electrode 16, a nickel layer, a platinum layer, and a gold layer are sequentially deposited to selectively form the second electrode 17. After that, heat treatment is performed to alloy the second electrode 17 and the first electrode 16 with each other. Thereby, the light emitting diode 10 shown in FIG. 1 is formed.
[0035]
The light emitting diode 10 manufactured in this way operates as follows.
[0036]
In the light emitting diode 10, when a predetermined voltage is applied between the first electrode 16 and the second electrode 17, a current is injected into each microcrystal 13 a of the light emitting layer 13, and each microcrystal 13 a has an electron. -Light emission occurs due to hole recombination. Each microcrystal 13a has almost no defects and emits light with high efficiency. The emission wavelength is determined according to the band gap of the light emitting layer 13, and is about 380 nm here. Further, since the insulating layer 15 is formed between the second conductivity type cladding layer 14 and the first conductivity type cladding layer 12, the gap between the second conductivity type cladding layer 14 and the first conductivity type cladding layer 12 is determined. Leakage current is reduced and current flows through each microcrystal 13a. Therefore, electrons and holes are efficiently injected into each microcrystal 13a.
[0037]
The light emitting diode 10 is used as a light source such as an illumination, a display device or a germicidal lamp.
[0038]
As described above, according to the light emitting diode 10 according to the present embodiment, since the light emitting layer 13 is configured using the plurality of microcrystals 13a, the crystallinity of the light emitting layer 13 can be improved and light emission can be achieved. The efficiency can be improved and the lifetime can be extended. In addition, since it is not necessary to consider lattice matching with the substrate 11, any material can be selected according to the emission wavelength. Furthermore, since the band gap becomes wider as the particle size becomes smaller due to the particle size effect, the emission wavelength can be shortened. For example, when each microcrystal 13a is made of ZnO, emission in the ultraviolet region can be obtained. . Therefore, it can also be used as a light source such as a germicidal lamp.
[0039]
In addition, the first conductivity type clad layer 12 and the second conductivity type clad layer 14 need not be composed of a single crystal, and the selection range of materials constituting them is widened, and a non-single crystal material that can be formed at a low temperature is used. They can also be configured. Therefore, the selection range of the material which comprises the board | substrate 11 spreads, and the board | substrate 11 can be comprised also by amorphous bodies, such as glass, for example. Accordingly, it is possible to form a large element array.
[0040]
Furthermore, according to the light emitting diode 10, since the insulating layer 15 is provided between the microcrystalline layers 13a of the light emitting layer 13, the second conductive type cladding layer 14 and the first conductive type cladding layer 12 Leakage current can be reduced, and electrons and holes can be efficiently injected into each microcrystal 13a. Therefore, light emission efficiency can be improved.
[0041]
In addition, according to the method of manufacturing the light emitting diode 10 according to the present embodiment, the first conductive clad layer 12 and the light emitting layer 13 are sequentially stacked on the substrate 11 to form the insulating layer 15, and then the second conductive Since the mold cladding layer 14 is formed, the light emitting diode 10 according to the present embodiment can be easily formed, and the light emitting diode 10 according to the present embodiment can be realized. In particular, since the heat treatment is performed in the oxygen-containing atmosphere after forming the light emitting layer 13, the insulating layer 15 can be easily formed and the crystallinity of each microcrystal 13a can be improved. . In addition, since the heat treatment is performed in the hydrogen-containing atmosphere after the heat treatment in the oxygen-containing atmosphere, the crystallinity of each microcrystal 13a can be further improved.
[0042]
(Second Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the light emitting diode 10 according to the second embodiment of the light emitting device of the present invention. The light emitting diode 10 has the same configuration as that of the first embodiment except that the configuration of the light emitting layer 13 is different, and can be manufactured in the same manner and used in the same manner. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0043]
The light emitting layer 13 includes, for example, a plurality of microcrystals 13a made of ZnO and TiO.2A plurality of microcrystals 13b are also included. That is, the light emitting layer 13 includes two kinds of microcrystals 13a and 13b made of different semiconductors, respectively, and the light emitting layer 13 has two band gaps. The band gap of each microcrystal 13a made of ZnO is about 3.3 eV, and TiO2The band gap of each microcrystal 13b is about 2.9 eV.
[0044]
In this light emitting diode 10, when a predetermined voltage is applied between the first electrode 16 and the second electrode 17, a current is injected into each microcrystal 13a, 13b of the light emitting layer 13, and each microcrystal 13a, Light emission occurs at 13b. Here, since each microcrystal 13a and each microcrystal 13b are formed of different semiconductors, the band gaps are different from each other. Therefore, light is emitted at different wavelengths (about 380 nm and about 430 nm). TiO2Each of the microcrystals 13b formed emits light at 530 nm at a low temperature when a large Stokes shift occurs (N. Hosaka et al., J. Luminescence 72-74, 874 (1997)).
[0045]
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the microcrystals 13a and 13b in the light emitting layer 13 are formed of different semiconductors. There is also an effect that two types of light different from each other can be obtained.
[0046]
In the second embodiment, the case where the light emitting layer 13 includes two types of microcrystals 13a and 13b has been described. However, the light emitting layer 13 includes three or more types of microcrystals made of different semiconductors. Multiple may be included. As a material constituting each microcrystal, for example, ZnO or TiO2In addition, ZnSe, CdS, CdSe, InN, GaAsP mixed crystal, α-SiC, or the like can also be used. Thus, if the number of types of each microcrystal is increased, the number of emission wavelengths can be increased accordingly.
[0047]
(Third Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 5 shows a cross-sectional structure of the light emitting diode 10 according to the third embodiment of the light emitting device of the present invention. The light emitting diode 10 has the same configuration as that of the first embodiment except that the configuration of the light emitting layer 13 is different, and can be manufactured in the same manner and used in the same manner. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0048]
The light emitting layer 13 includes, for example, a plurality of microcrystals 13a having a layered structure of an inner layer 13c and a surface layer 13d formed on the surface thereof. The inner layer 13c functions as a light emitting part, and the surface layer 13d is for increasing the luminous efficiency of the inner layer 13c. The material constituting the surface layer 13d is selected so that the band gap of the surface layer 13d is larger than that of the inner layer 13c and smaller than that of the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14. For example, the inner layer 13c is made of ZnO not added with impurities, and the surface layer 13d is made of Mg-doped ZnO added with magnesium. Further, the inner layer 13c is made of CdS without adding impurities, and the surface layer 13d is made of ZnS without adding impurities.
[0049]
FIG. 6 shows a band gap structure of the light emitting diode 10. In FIG. 6, the solid line represents the band gap of each of the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, and the second conductivity type cladding layer 14, and the broken line represents the band gap of the insulating layer 15. Thus, the band gap of the light emitting layer 13 is smaller in the inner layer 13c than in the surface layer 13d. Similarly to the first embodiment, the band gap of the light emitting layer 13 is smaller than the band gaps of the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14, and the insulating layer 15, respectively. ing.
[0050]
In the light emitting diode 10, when a predetermined voltage is applied between the first electrode 16 and the second electrode 17, current is injected into each microcrystal 13 a of the light emitting layer 13, and each microcrystal 13 a emits light. Happens. Here, since each microcrystal 13a is composed of the inner layer 13c and the surface layer 13d, the band gap changes stepwise. Therefore, the luminous efficiency is high.
[0051]
  As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, each microcrystal 13a in the light emitting layer 13 has a layered structure. It also has the effect that it can be done. This embodiment is the same as the second embodiment.InIt can be applied in the same way.
[0052]
(Fourth Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 7 shows a cross-sectional structure of a light emitting diode 10 according to the fourth embodiment of the light emitting device of the present invention. This light-emitting diode 10 has the same material as that of the first embodiment with respect to the materials constituting the first conductive clad layer 12, the light emitting layer 13, the second conductive clad layer 14, the insulating layer 15 and the first electrode 16, respectively. Shows a different example. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0053]
The first conductivity type cladding layer 12 is made of, for example, an n-type BN non-single crystal to which an n-type impurity such as carbon (C) is added. The light emitting layer 13 includes a plurality of microcrystals 13a made of GaN, for example. The second conductivity type cladding layer 14 is composed of a p-type BN non-single crystal to which a p-type impurity such as magnesium is added, for example. The insulating layer 15 is made of, for example, a compound of boron (B) and oxygen. That is, in the present embodiment, the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, and the second conductivity type cladding layer 14 are each composed of an inorganic semiconductor containing nitrogen. The first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are made of the same semiconductor material having different conductivity types.
[0054]
Even in the case where the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, the second conductivity type cladding layer 14 and the insulating layer 15 are respectively formed of these materials, the light emission is performed in the same manner as in the first embodiment. The band gap of the layer 13 is smaller than the band gaps of the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14, and the insulating layer 15.
[0055]
For example, like the second electrode 17, the first electrode 16 has a structure in which a nickel layer, a platinum layer, and a gold layer are sequentially stacked from the first conductivity type cladding layer 12 and alloyed by heat treatment. is doing.
[0056]
The light emitting diode 10 having such a configuration can be manufactured as follows.
[0057]
First, a substrate 11 is prepared, and a first conductivity type cladding layer 12 made of a non-single crystal of n-type BN is formed on one surface of the substrate 11 using, for example, a sputtering method or a laser deposition method. At this time, the temperature of the substrate is set to 600 ° C. or lower as in the first embodiment. Next, when the activation of the impurities in the first conductivity type cladding layer 12 is insufficient, the activation is performed by, for example, a laser annealing method as in the first embodiment.
[0058]
Subsequently, a plurality of microcrystals 13a made of GaN are deposited on the opposite side of the first conductivity type clad layer 12 to the substrate 11 by using, for example, sputtering, MBE, or laser deposition to form the light emitting layer 13. To do. At this time, the grain size of each microcrystal 13a, the coverage of the first conductivity type cladding layer 12 by each microcrystal 13a, and the number of stacked microcrystals 13a (that is, the thickness of the light emitting layer 13) are determined by the temperature of the substrate 11, It is controlled by adjusting the atmospheric gas pressure and the deposition rate.
[0059]
After the light emitting layer 13 is formed, heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere such as nitrogen plasma treatment is performed. As a result, the nitrogen vacancies present in each microcrystal 13a of the light emitting layer 13 are complemented to improve the crystallinity. After that, heat treatment in an oxygen-containing atmosphere such as oxygen plasma treatment is performed. As a result, the surface of the first conductivity type cladding layer 12 that is not in contact with each microcrystal 13a is oxidized to form an insulating film 15 made of a compound of boron and oxygen. At this time, the surface of each microcrystal 13a is also slightly oxidized. Incidentally, the heat treatment in the oxygen-containing atmosphere is preferably performed after the heat treatment in the nitrogen-containing atmosphere. This is because each microcrystal 13a is easily oxidized if there are many defects.
[0060]
After heat treatment in an oxygen-containing atmosphere, it is preferable to further perform heat treatment in a hydrogen-containing atmosphere such as hydrogen plasma treatment. Thereby, the oxide film formed on the surface of each microcrystal 13a can be removed, and the nitrogen vacancies remaining in each microcrystal 13a can be complemented to further improve the crystallinity. After performing the heat treatment in the hydrogen-containing atmosphere, for example, using the sputtering method or the laser deposition method on the opposite side of the substrate 11 of the first conductivity type cladding layer 12 through the light emitting layer 13 and the insulating layer 15, respectively. A second conductivity type cladding layer 14 made of a non-single crystal of p-type BN is formed. After that, when the activation of the impurities in the second conductivity type cladding layer 14 is insufficient, the activation is performed by, for example, a laser annealing method as in the first embodiment.
[0061]
After forming the second conductivity type cladding layer 14, the lithography technique is used in the same manner as in the first embodiment, and the second conductivity type cladding layer 14 emits light corresponding to the position where the first electrode 16 is formed. The layer 13 and the insulating layer 15 are selectively removed sequentially to expose a part of the first conductivity type cladding layer 12. After exposing a part of the first conductivity type cladding layer 12, a nickel layer, a platinum layer and a gold layer are sequentially deposited in the same manner as in the first embodiment, and the first electrode 16 and the second electrode The electrodes 17 are selectively formed. After that, heat treatment is performed to alloy the second electrode 17 and the first electrode 16 with each other. Thereby, the light emitting diode 10 according to the present embodiment is formed.
[0062]
Such a light emitting diode 10 operates in the same manner as in the first embodiment and can be used in the same manner. Further, according to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Note that the present embodiment can be similarly applied to the second and third embodiments.
[0063]
(Fifth Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 8 shows a cross-sectional structure of a light emitting diode 10 according to the fifth embodiment of the light emitting device of the present invention. This light-emitting diode 10 has the same material as that of the first embodiment with respect to the materials constituting the first conductive clad layer 12, the light emitting layer 13, the second conductive clad layer 14, the insulating layer 15 and the first electrode 16, respectively. Indicates another different example. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0064]
The first conductivity type cladding layer 12 is formed of, for example, β-Ga.2OThreeOr n-type Al-doped Ga doped with n-type impurities such as aluminum2OThreeIt is comprised by the non-single-crystal body. The light emitting layer 13 includes a plurality of microcrystals 13a made of InN, for example. The second conductivity type cladding layer 14 is composed of, for example, a non-single crystal of p-type ZnO to which a p-type impurity such as nitrogen is added. The insulating layer 15 is made of, for example, a compound of gallium and nitrogen or a compound of aluminum, gallium and nitrogen. That is, in the present embodiment, the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are each composed of an inorganic semiconductor containing oxygen, and the light emitting layer 53 is composed of an inorganic semiconductor containing nitrogen.
[0065]
Even in the case where the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, the second conductivity type cladding layer 14 and the insulating layer 15 are respectively formed of these materials, the light emission is performed in the same manner as in the first embodiment. The band gap of the layer 13 is smaller than the band gaps of the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14, and the insulating layer 15.
[0066]
The first electrode 16 has, for example, a structure in which an alloy layer of nickel and chromium (Cr) and a gold layer are sequentially laminated from the first conductivity type cladding layer 12 side and alloyed by heat treatment. .
[0067]
The light emitting diode 10 having such a configuration can be manufactured as follows.
[0068]
First, a substrate 11 is prepared, and β-Ga is formed on one surface thereof using, for example, a sputtering method, a CVD method, an MBE method, or a laser deposition method.2OThreeOr n-type Al-doped Ga2OThreeA first conductivity type cladding layer 12 made of the non-single crystal is formed. At this time, the temperature of the substrate is set to 600 ° C. or lower as in the first embodiment. Next, when the activation of the impurities in the first conductivity type cladding layer 12 is insufficient, the activation is performed by, for example, a laser annealing method as in the first embodiment.
[0069]
Subsequently, a plurality of microcrystals 13a made of InN are deposited on the opposite side of the first conductivity type cladding layer 12 to the substrate 11 by using, for example, sputtering, MBE, or laser deposition to form the light emitting layer 13. To do. At this time, the grain size of each microcrystal 13a, the coverage of the first conductivity type cladding layer 52 by each microcrystal 13a, and the number of stacked microcrystals 13a (that is, the thickness of the light emitting layer 13) are determined by the temperature of the substrate 11, It is controlled by adjusting the atmospheric gas pressure and the deposition rate.
[0070]
After the light emitting layer 13 is formed, heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere such as nitrogen plasma treatment is performed. This supplements the nitrogen vacancies present in each microcrystal 13a of the light emitting layer 13 to improve crystallinity, and also nitrides the surface of the first conductivity type cladding layer 12 that is not in contact with each microcrystal 13a, An insulating film 15 made of a compound of aluminum, gallium, and nitrogen is formed. After that, it is preferable to perform heat treatment in a hydrogen-containing atmosphere such as hydrogen plasma treatment. This is because the nitrogen vacancies remaining in each microcrystal 13a can be complemented to further improve the crystallinity.
[0071]
After performing the heat treatment in the oxygen-containing atmosphere and the hydrogen-containing atmosphere, respectively, on the side opposite to the substrate 11 of the first conductivity type cladding layer 12 through the light emitting layer 13 and the insulating layer 15, respectively, for example, sputtering, A second conductivity type cladding layer 14 made of a non-single crystal of p-type ZnO is formed by CVD, MBE, or laser deposition. After that, when the activation of the impurities in the second conductivity type cladding layer 14 is insufficient, the activation is performed by, for example, a laser annealing method as in the first embodiment.
[0072]
After forming the second conductivity type cladding layer 14, the lithography technique is used in the same manner as in the first embodiment, and the second conductivity type cladding layer 14 emits light corresponding to the position where the first electrode 16 is formed. The layer 13 and the insulating layer 15 are selectively removed sequentially to expose a part of the first conductivity type cladding layer 12. After exposing a part of the first conductivity type cladding layer 12, an alloy layer of nickel and chromium and a gold layer are sequentially deposited in the same manner as in the first embodiment to form the first electrode 16. The second electrode 17 is selectively formed by sequentially depositing a nickel layer, a platinum layer and a gold layer. After that, heat treatment is performed to alloy the second electrode 17 and the first electrode 16 with each other. Thereby, the light emitting diode 10 according to the present embodiment is formed.
[0073]
Such a light emitting diode 10 operates in the same manner as in the first embodiment and can be used in the same manner. Further, according to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Note that the present embodiment can be similarly applied to the second and third embodiments.
[0074]
(6th Embodiment in a light emitting element)
FIG. 9 shows a cross-sectional structure of the light-emitting diode 10 according to the sixth embodiment in the light-emitting element of the present invention. The light-emitting diode 10 has the same material as that of the substrate 11, the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14, the insulating layer 15, the first electrode 16, and the second electrode 17. Another example different from the embodiment is shown. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0075]
The substrate 11 may be made of glass, quartz, sapphire, or the like, for example, as in the first embodiment, but may be made of plastic. This is because in the present embodiment, as described later, the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are made of an organic semiconductor, and therefore can be manufactured at a lower temperature. If the substrate 11 is made of plastic as described above, it is preferable because the area of the substrate 11 can be easily increased and the price can be further reduced.
[0076]
The first conductivity type cladding layer 12 is composed of, for example, a p-type π-conjugated polymer complex obtained by adding a p-type additive to a π-conjugated polymer complex such as polypyrrole or poly (p-phenylene). As a p-type additive, for example, iodine (I2), Bromine (Br2) Or halogen such as iodine bromide (IBr), or iron chloride (FeClThree), Aluminum chloride (AlClThree), Arsenic fluoride (AsF)Five) Or tin chloride (SnClThree) And the like. The second conductivity type cladding layer 14 is an n-type π obtained by adding an n-type additive to a π-conjugated polymer complex such as poly (p-phenylene), poly (2,5-pyridinediyl), or poly (quinoline). It is composed of a conjugated polymer complex. Examples of the n-type additive include metals such as lithium (Li), potassium (K), and sodium (Na).
[0077]
That is, in the present embodiment, the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are each made of an organic semiconductor, the first conductivity type is p-type, and the second conductivity type is n-type. It has become.
[0078]
The insulating layer 15 is made of an organic compound such as polyimide, for example. Even in the case where the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14 and the insulating layer 15 are each formed of these materials, the band of the light emitting layer 13 is the same as in the first embodiment. The gap is smaller than each band gap of the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14, and the insulating layer 15.
[0079]
The first electrode 16 is made of, for example, ITO (compound of indium (In), tin (Sn), and oxygen; Indium Tin Oxide) or tin oxide (SnO).2). The second electrode 17 is, for example, a metal such as indium, aluminum, magnesium, gold or platinum, an alloy of magnesium and indium (MgIn), an alloy of aluminum and lithium (AlLi), or an alloy of magnesium and silver ( It is made of an alloy such as MgAg). In the present embodiment, the first electrode 16 functions as a p-side electrode, and the second electrode 17 functions as an n-side electrode.
[0080]
The light emitting diode 10 having such a configuration can be manufactured as follows.
[0081]
First, a substrate 11 is prepared, and a first conductivity type cladding layer 12 made of a p-type π-conjugated polymer complex is formed on one surface thereof by, for example, a coating method, a vacuum evaporation method, or a laser deposition method. Next, on the side opposite to the substrate 11 of the first conductivity type cladding layer 12, for example, a plurality of microcrystals 13a made of ZnO are deposited in the same manner as in the first embodiment to form the light emitting layer 13. . Subsequently, an insulating layer 15 made of polyimide is formed on the light emitting layer 13 side of the first conductivity type cladding layer 12 by, for example, a coating method, a vacuum evaporation method or a laser deposition method. After that, the insulating layer 15 is etched to expose a part of the light emitting layer 13 on the surface.
[0082]
After exposing a part of the light emitting layer 13 to the surface, for example, a coating method, a vacuum deposition method, or the like on the opposite side of the substrate 11 of the first conductivity type cladding layer 12 through the light emitting layer 13 and the insulating layer 15, respectively. A second conductivity type cladding layer 14 made of an n-type π-conjugated polymer complex is formed by laser deposition. After forming the second conductivity type cladding layer 14, the lithography technique is used in the same manner as in the first embodiment, and the second conductivity type cladding layer 14 and the light emitting layer corresponding to the position where the first electrode 16 is formed. 13 and the insulating layer 15 are selectively removed sequentially to expose a part of the first conductivity type cladding layer 12, and the first electrode 16 and the second electrode 17 are selectively formed, for example, by vapor deposition. Thereby, the light emitting diode 10 according to the present embodiment is formed.
[0083]
Such a light emitting diode 10 operates in the same manner as in the first embodiment and can be used in the same manner. As described above, according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are made of an organic semiconductor. Since each is constituted, it can be formed at a lower temperature. Therefore, the selection range of the material constituting the substrate 11 is further expanded, and the substrate 11 can be constituted by plastic or the like. Therefore, a large-area element array can be formed at a low price. Note that the present embodiment can be similarly applied to the second and third embodiments.
[0084]
(Seventh Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 10 shows a cross-sectional structure of a light emitting diode 10 according to a seventh embodiment of the light emitting device of the present invention. The light-emitting diode 10 is made of a material constituting the substrate 11, the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, the second conductivity type cladding layer 14, the insulating layer 15, the first electrode 16 and the second electrode 17. Another example different from the first embodiment will be described. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0085]
The substrate 11 is made of, for example, glass, quartz, sapphire, or plastic, as in the sixth embodiment. The first conductivity type cladding layer 12 is made of, for example, a p-type conductive resin in which a polymer compound such as polyvinyl alcohol is mixed with a metal sulfide such as ultrafine copper sulfide (CuS) as a conductor. . The light emitting layer 13 includes a plurality of microcrystals 13a made of InN, for example. The second conductivity type cladding layer 14 is made of, for example, an n-type conductive resin in which a polymer compound such as polyvinyl alcohol is mixed with a metal sulfide such as ultrafine copper sulfide or mercury sulfide (HgS) as a conductor. Has been. That is, in the light emitting diode 10, the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are each made of a conductive resin, and the first conductivity type cladding layer 12 is a p-type cladding layer and the second conductivity type. Each of the mold cladding layers 14 is an n-type cladding layer.
[0086]
The insulating layer 15 is made of an organic compound such as polyimide, for example, as in the sixth embodiment. Even in the case where the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, the second conductivity type cladding layer 14 and the insulating layer 15 are respectively formed of these materials, the light emission is performed in the same manner as in the first embodiment. The band gap of the layer 13 is smaller than the band gaps of the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14, and the insulating layer 15.
[0087]
The first electrode 16 and the second electrode 17 are made of, for example, the same material as in the previous sixth embodiment. As in the sixth embodiment, the first electrode 16 functions as a p-side electrode, and the second electrode 17 functions as an n-side electrode.
[0088]
The light emitting diode 10 having such a configuration can be manufactured, for example, in the same manner as in the sixth embodiment.
[0089]
First, for example, an organosol containing ultrafine metal sulfide is applied to one surface of the substrate 11 and then dried to form a first conductivity type cladding layer 12 made of a p-type conductive resin. Next, a plurality of microcrystals 13a made of InN are deposited to form the light emitting layer 13, and then an insulating layer 15 made of polyimide is formed. Subsequently, after this insulating layer 15 is etched to expose a part of the light emitting layer 13 on the surface, for example, an organosol containing ultrafine metal sulfide is applied and dried to form an n-type conductive resin. A second conductivity type clad layer 14 is formed. After that, a part of the first conductivity type cladding layer 12 is exposed by a lithography technique, and the first electrode 16 and the second electrode 17 are selectively formed. Thereby, the light emitting diode 10 according to the present embodiment is formed.
[0090]
Such a light emitting diode 10 operates in the same manner as in the first embodiment, and can be used in the same manner. As described above, according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the first conductive clad layer 12 and the second conductive clad layer 14 are made of conductive resin. Therefore, it can be formed at a lower temperature. Note that the present embodiment can be similarly applied to the second and third embodiments.
[0091]
(Eighth Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 11 shows a cross-sectional structure of a light emitting diode 10 according to an eighth embodiment of the light emitting device of the present invention. The light-emitting diode 10 has the same material as that of the substrate 11, the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14, the insulating layer 15, the first electrode 16, and the second electrode 17. Another example different from the embodiment is shown. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0092]
The substrate 11 is made of, for example, glass, quartz, sapphire, or plastic, as in the sixth embodiment. The first conductivity type cladding layer 12 is made of, for example, a p-type polymer silicon derivative obtained by adding a p-type additive to a polymer silicon derivative such as organopolysilane or diranylene polymer. Examples of the p-type additive include halogens such as iodine, or metal compounds such as iron chloride, aluminum chloride, arsenic fluoride, and tin chloride. The second conductivity type cladding layer 14 is composed of, for example, an n-type π-conjugated polymer complex or n-type polymer metal complex to which an n-type impurity is added, or an n-type conductive resin in which a conductor is mixed with a polymer compound. Has been. That is, this light emitting diode 10 is a p-type cladding layer in which the first conductivity type cladding layer 12 is made of an organic semiconductor, and the second conductivity type cladding layer 14 is made of an organic semiconductor or a conductive resin. It is a mold cladding layer.
[0093]
The insulating layer 15 is made of an organic compound such as polyimide, for example, as in the sixth embodiment. Even in the case where the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14 and the insulating layer 15 are each formed of these materials, the band of the light emitting layer 13 is the same as in the first embodiment. The gap is smaller than each band gap of the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14, and the insulating layer 15.
[0094]
The first electrode 16 and the second electrode 17 are made of, for example, the same material as in the previous sixth embodiment. As in the sixth embodiment, the first electrode 16 functions as a p-side electrode, and the second electrode 17 functions as an n-side electrode.
[0095]
The light emitting diode 10 having such a configuration can be manufactured, for example, in the same manner as in the sixth embodiment. Further, it operates in the same manner as in the first embodiment, and can be used in the same manner. As described above, according to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the first conductivity type cladding layer 12 is made of an organic semiconductor, so that the second conductivity type cladding is obtained. Since the layer 14 is composed of an organic semiconductor or a conductive resin, it can be formed at a lower temperature. Note that the present embodiment can be similarly applied to the second and third embodiments.
[0096]
(Ninth Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 12 shows a cross-sectional structure of a light emitting diode 10 according to a ninth embodiment in the light emitting element of the present invention. The light-emitting diode 10 is made of a material constituting the substrate 11, the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, the second conductivity type cladding layer 14, the insulating layer 15, the first electrode 16 and the second electrode 17. Another example different from the first embodiment will be described. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0097]
The substrate 11 is made of, for example, glass, quartz, sapphire, or plastic, as in the sixth embodiment. The first conductivity type cladding layer 12 is made of, for example, a p-type polymer metal complex obtained by adding a p-type additive to a polymer metal complex. Examples of the polymer metal complex include phthalocyanine, iron, nickel, copper (Cu), zinc (Zn), platinum, lead (Pb), chromium (Cr), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), silicon, Examples thereof include metal phthalocyanines containing metals such as germanium (Ge) and tin (Sn), or derivatives thereof. Examples of the p-type additive include halogens such as iodine, bromine and iodine bromide, and metal compounds such as iron chloride, aluminum chloride, arsenic fluoride and tin chloride.
[0098]
The light emitting layer 13 includes, for example, a plurality of microcrystals 13a made of CdSe. The second conductivity type cladding layer 14 is made of, for example, an n-type polymer metal complex obtained by adding an n-type impurity to a polymer metal complex. Examples of the polymer metal complex include a metal phthalocyanine containing metal such as cobalt (Co), a perylene pigment, or a porphyrin metal complex. Examples of the n-type additive include halogen such as iodine. That is, in the light emitting diode 10, the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are each made of an organic semiconductor, as in the sixth embodiment. The layer 12 is a p-type cladding layer, and the second conductivity type cladding layer 14 is an n-type cladding layer.
[0099]
The insulating layer 15 is made of an organic compound such as polyimide, for example, as in the sixth embodiment. Even in the case where the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, the second conductivity type cladding layer 14 and the insulating layer 15 are respectively formed of these materials, the light emission is performed in the same manner as in the first embodiment. The band gap of the layer 13 is smaller than the band gaps of the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14, and the insulating layer 15.
[0100]
The first electrode 16 and the second electrode 17 are made of, for example, the same material as in the previous sixth embodiment. As in the previous sixth embodiment, the first electrode 16 functions as a p-side electrode and the second electrode 17 functions as an n-side electrode.
[0101]
The light emitting diode 10 having such a configuration can be manufactured, for example, in the same manner as in the sixth embodiment. Further, it operates in the same manner as in the first embodiment, and can be used in the same manner. As described above, according to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 can be made of an organic semiconductor. Since each is constituted, it can be formed at a lower temperature. Note that the present embodiment can be similarly applied to the second and third embodiments.
[0102]
(10th Embodiment in a light emitting element)
FIG. 13 shows a cross-sectional structure of the light-emitting diode 10 according to the tenth embodiment of the light-emitting element of the present invention. The light-emitting diode 10 is made of a material constituting the substrate 11, the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, the second conductivity type cladding layer 14, the insulating layer 15, the first electrode 16 and the second electrode 17. Another example different from the first embodiment will be described. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0103]
The substrate 11 is made of, for example, glass, quartz, sapphire, or plastic, as in the sixth embodiment. The first conductivity type cladding layer 12 is made of, for example, a p-type π-conjugated polymer complex, as in the sixth embodiment. The light emitting layer 13 includes a plurality of microcrystals 13a made of InN, for example. The second conductivity type cladding layer 14 is made of, for example, an n-type π-conjugated polymer complex as in the previous sixth embodiment. The insulating layer 15 is made of, for example, an organic compound such as polyimide, as in the sixth embodiment. The first electrode 16 and the second electrode 17 are made of, for example, the same material as in the previous sixth embodiment. That is, the light emitting diode 10 has the same configuration as that of the previous sixth embodiment except that the material constituting the light emitting layer 13 is different.
[0104]
The light emitting diode 10 having such a configuration can be manufactured, for example, in the same manner as in the sixth embodiment. The light emitting diode 10 operates in the same manner as in the first embodiment and can be used in the same manner. Furthermore, according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the film can be formed at a lower temperature. Note that the present embodiment can be similarly applied to the second and third embodiments.
[0105]
(Eleventh Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 14 shows a cross-sectional structure of the light-emitting diode 10 according to the eleventh embodiment of the light-emitting element of the present invention. The light emitting diode 10 is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the first conductivity type clad layer 12 and the second conductivity type clad layer 14 and the material constituting the first electrode 16 are different. It has a configuration and can be manufactured in the same manner. Further, it is used in the same manner as in the first embodiment. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same portions is omitted.
[0106]
The first conductivity type cladding layer 12 has, for example, a multilayer structure composed of a first layer 12a and a second layer 12b that are sequentially stacked from the substrate 11 side. The first layer 12a has a thickness of 0.4 μm, for example, and is made of an n-type BN non-single crystal to which an n-type impurity such as carbon is added. The second layer 12b has a thickness of 0.1 μm, for example, and is made of a non-single crystal of n-type AlGaN to which an n-type impurity such as silicon is added.
[0107]
The second conductivity type cladding layer 14 has, for example, a multilayer structure including a first layer 14a and a second layer 14b that are sequentially stacked from the light emitting layer 13 side. The first layer 14a has, for example, a thickness of 0.1 μm and is made of a p-type AlGaN non-single crystal to which a p-type impurity such as magnesium is added. The second layer 14b has a thickness of 0.4 μm, for example, and is composed of a p-type BN non-single crystal to which a p-type impurity such as magnesium is added.
[0108]
The first electrode 16 functions as an n-side electrode. For example, the first electrode 16 has a structure in which a titanium layer, a nickel layer, a platinum layer, and a gold layer are sequentially stacked from the first conductivity type cladding layer 12 and alloyed by heat treatment. Have.
[0109]
FIG. 15 shows a band gap structure of the light emitting diode 10. In FIG. 15, the solid line represents each band gap of the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, and the second conductivity type cladding layer 14, and the broken line represents the band gap of the insulating layer 15. The band gap of the first conductivity type cladding layer 12 is about 6.2 eV for the first layer 12a and about 3.4 to 4.8 eV for the second layer 12b, and is smaller on the light emitting layer 13 side. . The band gap of the second conductivity type clad layer 14 is about 3.4 to 4.8 eV for the first layer 14a and about 6.2 eV for the second layer 14b, and is smaller on the light emitting layer 13 side. . This is to increase the charge injection efficiency and improve the light emission efficiency. The band gap of the light emitting layer 13 is about 3.3 eV, and each band of the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14 and the insulating layer 15 is the same as in the first embodiment. Each is smaller than the gap.
[0110]
In the light emitting diode 10, when a predetermined voltage is applied between the first electrode 16 and the second electrode 17, current is injected into each microcrystal 13 a of the light emitting layer 13, and each microcrystal 13 a emits light. Happens. Here, the first conductivity type clad layer 12 and the second conductivity type clad layer 14 each have a multilayer structure, and the band gap is gradually reduced toward the light emitting layer 13 side. And the luminous efficiency is increased.
[0111]
As described above, according to the present embodiment, each of the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 has a multilayer structure, and the light emitting layer 13 side has a smaller band gap. In addition to the effects described in the first embodiment, the luminous efficiency can be further increased. Note that this embodiment can be similarly applied to the second to fifth embodiments.
[0112]
(Twelfth Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 16 shows a cross-sectional structure of a light emitting diode 10 according to a twelfth embodiment of the light emitting element of the present invention. The light emitting diode 10 includes a first conductive clad layer 12 and a second conductive clad layer 14, and a substrate 11, a light emitting layer 13, an insulating layer 15, a first electrode 16 and a second electrode 17. It has the same configuration as the first embodiment except that the materials to be used are different. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same portions is omitted.
[0113]
The first conductivity type cladding layer 12 has, for example, a multilayer structure including a first layer 12a and a second layer 12b that are sequentially stacked from the substrate 11 side. For example, the first layer 12a has a thickness of 0.4 μm and is made of p-type polydimethylsilane to which a p-type additive is added. The second layer 12b has, for example, a thickness of 0.1 μm and is made of p-type poly (p-phenylene) to which a p-type additive is added. The band gap of the first layer 12a is about 3.5 eV, and the band gap of the second layer 12b is about 3.2 eV.
[0114]
The second conductivity type cladding layer 14 has, for example, a multilayer structure including a first layer 14a and a second layer 14b that are sequentially stacked from the light emitting layer 13 side. The first layer 14a has, for example, a thickness of 0.4 μm and is made of n-type poly (p-phenylene) to which an n-type additive is added. The second layer 14b has, for example, a thickness of 0.1 μm and is made of n-type polydimethylsilane to which an n-type additive is added. The band gap of the first layer 14a is about 3.2 eV, and the band gap of the second layer 14b is about 3.5 eV. That is, in the present embodiment, each of the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 has a multilayer structure made of an organic semiconductor, and their band gap is smaller on the light emitting layer 13 side. Each is configured to be.
[0115]
The substrate 11 is made of, for example, glass, quartz, sapphire, or plastic, as in the sixth embodiment in which the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are each made of an organic semiconductor. ing. The light emitting layer 13 includes a plurality of microcrystals 13a made of InN, for example. The insulating layer 15 is made of, for example, an organic compound such as polyimide, as in the sixth embodiment. The band gap of the light emitting layer 13 is about 1.9 eV, and each band of the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14 and the insulating layer 15 is the same as in the first embodiment. Each is smaller than the gap.
[0116]
The first electrode 16 and the second electrode 17 are made of, for example, the same material as in the previous sixth embodiment. As in the previous sixth embodiment, the first electrode 16 functions as a p-side electrode and the second electrode 17 functions as an n-side electrode.
[0117]
The light emitting diode 10 having such a configuration can be manufactured, for example, in the same manner as in the sixth embodiment. The light emitting diode 10 operates in the same manner as in the first embodiment and is used in the same manner. However, here, the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 each have a multi-layer structure, and the band gap is gradually reduced toward the light emitting layer 13 side. The injection efficiency increases and the light emission efficiency increases.
[0118]
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are each formed of an organic semiconductor. Therefore, the first conductive clad layer 12 and the second conductive clad layer 14 each have a multilayer structure, and the light emitting layer 13 side has a smaller band gap. As a result, the luminous efficiency can be further increased. The present embodiment can be similarly applied to the second, third, and sixth to tenth embodiments.
[0119]
(Thirteenth Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 17 shows a cross-sectional structure of a light emitting diode 10 according to a thirteenth embodiment of the light emitting element of the present invention. The light emitting diode 10 includes a first conductive clad layer 12 and a second conductive clad layer 14, and a substrate 11, a light emitting layer 13, an insulating layer 15, a first electrode 16 and a second electrode 17. It has the same configuration as the first embodiment except that the materials to be used are different. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0120]
The first conductivity type cladding layer 12 has, for example, a multilayer structure including a first layer 12a and a second layer 12b that are sequentially stacked from the substrate 11 side. The first layer 12a has, for example, a thickness of 0.4 μm and is composed of p-type polypyrrole to which a p-type additive is added. The second layer 12b has, for example, a thickness of 0.1 μm and is made of p-type poly (p-phenylene) to which a p-type additive is added. The band gap of the first layer 12a is about 3.6 eV, and the band gap of the second layer 12b is about 3.2 eV.
[0121]
The second conductivity type cladding layer 14 has, for example, a multilayer structure including a first layer 14a and a second layer 14b that are sequentially stacked from the light emitting layer 13 side. The first layer 14a has, for example, a thickness of 0.1 μm and is made of n-type poly (p-phenylene) to which an n-type additive is added. The second layer 14b has, for example, a thickness of 0.4 μm and is made of n-type polyquinoline to which an n-type additive is added. The second layer 14 b has a high adhesion with the second electrode 17, and functions as an adhesion layer that improves the adhesion with the second electrode 17. Each band gap of the first layer 14a and the second layer 14b is about 3.2 eV. That is, in the present embodiment, each of the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 has a multilayer structure made of an organic semiconductor, and the first conductivity type cladding layer 12 has a light emitting layer 13 side. The band gap is configured to be smaller, and an adhesion layer is formed on the second electrode 17 side in the second conductivity type cladding layer 14.
[0122]
The substrate 11 is made of, for example, glass, quartz, sapphire, or plastic, as in the sixth embodiment in which the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are each made of an organic semiconductor. ing. The light emitting layer 13 includes a plurality of microcrystals 13a made of InN, for example. The insulating layer 15 is made of, for example, an organic compound such as polyimide, as in the sixth embodiment. The band gap of the light emitting layer 13 is about 1.9 eV, and each band of the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14 and the insulating layer 15 is the same as in the first embodiment. Each is smaller than the gap. The first electrode 16 and the second electrode 17 are made of, for example, the same material as in the previous sixth embodiment. As in the previous sixth embodiment, the first electrode 16 functions as a p-side electrode and the second electrode 17 functions as an n-side electrode.
[0123]
The light emitting diode 10 having such a configuration can be manufactured, for example, in the same manner as in the sixth embodiment. The light emitting diode 10 operates in the same manner as in the first embodiment and is used in the same manner. However, here, the first conductivity type cladding layer 12 has a multilayer structure, and the band gap is gradually reduced toward the light emitting layer 13 side, so that the charge injection efficiency increases and the light emission efficiency increases. Get higher.
[0124]
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are each formed of an organic semiconductor. Therefore, it can be formed at a lower temperature. Further, since the first conductivity type cladding layer 12 has a multilayer structure and the light emitting layer 13 side has a smaller band gap, the light emission efficiency can be further improved. Furthermore, since the second conductivity type cladding layer 14 has a multilayer structure and has an adhesion layer on the second electrode 17 side, the adhesion of the second electrode 17 can be improved. Note that this embodiment can also be applied to the second to twelfth embodiments.
[0125]
(Fourteenth embodiment of light emitting device)
FIG. 18 shows a cross-sectional structure of the light-emitting diode 10 according to the fourteenth embodiment of the light-emitting element of the present invention. In the light emitting diode 10, the second conductivity type cladding layer 14 has a multilayer structure, the second electrode is omitted, the substrate 11, the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, and the second conductivity type cladding layer. 14, the insulating layer 15 and the first electrode 16 have the same configuration as that of the first embodiment except that the materials constituting the insulating layer 15 and the first electrode 16 are different. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0126]
The substrate 11 is made of, for example, glass, quartz, sapphire, or plastic, as in the sixth embodiment in which the first conductivity type cladding layer 12 and the second conductivity type cladding layer 14 are each made of an organic semiconductor. ing. The first conductivity type cladding layer 12 is made of, for example, a p-type organic semiconductor such as p-type poly (p-phenylene) to which a p-type additive is added. The band gap of the first conductivity type cladding layer 12 is about 3.2 eV. The light emitting layer 13 includes a plurality of microcrystals 13a made of InN, for example.
[0127]
The second conductivity type cladding layer 14 has, for example, a multilayer structure including a first layer 14a and a second layer 14b that are sequentially stacked from the light emitting layer 13 side. The first layer 14a has, for example, a thickness of 0.1 μm and is composed of n-type polyquinoline to which an n-type additive is added. The second layer 14b has, for example, a thickness of 0.4 μm and is made of n-type poly (p-phenylene) to which an n-type additive is added. The second layer 14b has high conductivity and serves as an electrode layer that functions as a second electrode (here, an n-side electrode). Each band gap of the first layer 14a and the second layer 14b is about 3.2 eV.
[0128]
The insulating layer 15 is made of, for example, an organic compound such as polyimide, as in the sixth embodiment. Even in the case where the first conductivity type cladding layer 12, the light emitting layer 13, the second conductivity type cladding layer 14 and the insulating layer 15 are respectively formed of these materials, the light emission is performed in the same manner as in the first embodiment. The band gap of the layer 13 is smaller than the band gaps of the first conductivity type cladding layer 12, the second conductivity type cladding layer 14, and the insulating layer 15.
[0129]
The first electrode 16 is made of, for example, ITO or tin oxide (SnO) as in the sixth embodiment.2). The first electrode 16 functions as a p-side electrode.
[0130]
The light emitting diode 10 having such a configuration can be manufactured, for example, in the same manner as in the sixth embodiment. The light emitting diode 10 operates in the same manner as in the first embodiment and is used in the same manner. Further, according to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the first conductivity type clad layer 12 and the second conductivity type clad layer 14 are each formed of an organic semiconductor. Therefore, since the second conductivity type cladding layer 14 has a multilayer structure and has an electrode layer, it is necessary to newly form a second electrode made of metal or metal alloy. In addition, the element structure and the manufacturing process can be simplified. This embodiment can also be applied to the second to thirteenth embodiments.
[0131]
(Fifteenth embodiment of light emitting device)
FIG. 19 shows a cross-sectional structure of the light-emitting diode 10 according to the fifteenth embodiment of the light-emitting element of the present invention. The light-emitting diode 10 has the same configuration as that of the first embodiment except that a diffusion prevention layer 21 is provided between the substrate 11 and the first conductivity type cladding layer 12. Used. Therefore, here, the same reference numerals are given to the same components, and detailed description thereof is omitted.
[0132]
The diffusion preventing layer 21 prevents diffusion of each constituent element between the substrate 11 and the first conductivity type cladding layer 12 and enhances adhesion between the substrate 11 and the first conductivity type cladding layer 12. is there. The diffusion prevention layer 21 has, for example, a thickness of several nm and titanium nitride (TiThreeNFour) Or silicon nitride (SiThreeNFour).
[0133]
The light emitting diode 10 can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. The diffusion prevention layer 21 is formed by, for example, a sputtering method, a CVD method, or a laser deposition method.
[0134]
In the light emitting diode 10, when a predetermined voltage is applied between the first electrode 16 and the second electrode 17, current is injected into each microcrystal 13 a of the light emitting layer 13, and each microcrystal 13 a emits light. Happens. Here, since the diffusion prevention layer 21 is provided, the diffusion of each constituent element between the substrate 11 and the first conductivity type cladding layer 12 is prevented, and the substrate 11 and the first conductivity type cladding layer 12 Is ensured. Therefore, quality is maintained.
[0135]
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effect described in the first embodiment, the diffusion prevention layer 21 is provided, so that the substrate 11 and the first conductivity type cladding layer 12 are provided. It is possible to prevent the diffusion of each constituent element between them, and to secure the adhesion between the substrate 11 and the first conductivity type cladding layer 12. Therefore, quality can be improved. The present embodiment can be similarly applied to the second to fourteenth embodiments.
[0136]
(Sixteenth Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 20 shows a cross-sectional structure of the light-emitting diode 10 according to the sixteenth embodiment in the light-emitting element of the present invention. The light emitting diode 10 has the same configuration as that of the first embodiment except that the auxiliary electrode 22 is provided between the substrate 11 and the first conductivity type cladding layer 12, and is used in the same manner. It is done. Therefore, here, the same reference numerals are given to the same components, and detailed description thereof is omitted.
[0137]
The auxiliary electrode 22 functions as an auxiliary electrode for the first electrode 16, and is for applying a voltage uniformly over the entire surface of the light emitting layer 13. The auxiliary electrode 22 has, for example, a thickness of 0.2 μm and tin oxide (SnO2) And other conductive materials. When the auxiliary electrode 22 is made of a material that also has a diffusion preventing function such as tin oxide, the auxiliary electrode 22 also functions as a diffusion preventing layer.
[0138]
The light emitting diode 10 can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. The auxiliary electrode 22 is formed by, for example, a sputtering method, a CVD method, or a vacuum evaporation method.
[0139]
In the light emitting diode 10, when a predetermined voltage is applied between the first electrode 16 and the second electrode 17, current is injected into each microcrystal 13 a of the light emitting layer 13, and each microcrystal 13 a emits light. Happens. Here, since the auxiliary electrode 22 is provided, a voltage is applied uniformly over the entire surface of the light emitting layer 13. Therefore, light emission occurs uniformly over the entire surface of the light emitting layer 13.
[0140]
As described above, according to the light emitting diode 10 according to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the auxiliary electrode 22 is provided. A voltage can be applied uniformly, and light can be emitted uniformly over the entire surface of the light emitting layer 13. The present embodiment can be similarly applied to the second to fifteenth embodiments.
[0141]
(Seventeenth embodiment of light-emitting device)
FIG. 21 shows a cross-sectional structure of the light-emitting diode 10 according to the seventeenth embodiment of the light-emitting element of the present invention. The light emitting diode 10 is the same as that of the first embodiment except that the substrate 11 is made of a conductive material and has a function as a first electrode, and the first electrode 16 is omitted. It has the structure and action, and is used in the same way. Further, it can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. Therefore, here, the same reference numerals are given to the same components, and detailed description thereof is omitted.
[0142]
The substrate 11 is made of, for example, a conductive material such as metal, semiconductor, or silicon carbide (doped-SiC). The metal constituting the substrate 11 is preferably a refractory metal such as tungsten (W) or tantalum (Ta), or iron (Fe). This is because refractory metals can be manufactured at high temperatures, and iron is inexpensive and readily available. Further, it is preferable that the substrate 11 is made of a metal because an element array having a large area can be formed. Silicon is preferable as the semiconductor constituting the substrate 11. This is because it can be manufactured at a high temperature and is inexpensive and easily available. Note that when the substrate 11 is formed of a semiconductor, a substrate whose resistance is lowered by adding an impurity (here, an n-type impurity) is used. Furthermore, when the substrate 11 is made of a semiconductor or silicon carbide, either a single crystal or a non-single crystal may be used. However, it is preferable to form the substrate 11 from a non-single crystalline semiconductor or silicon carbide because it is easy to obtain and can be manufactured at a high temperature, and a large-area element array can be formed.
[0143]
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the substrate 11 has the function of the first electrode (that is, the n-side electrode). A voltage can be uniformly applied to the entire surface of the light emitting layer 13, light can be emitted uniformly on the entire surface of the light emitting layer 13, and the manufacturing process can be simplified. In particular, if the substrate 11 is made of iron or the like, an inexpensive and large-area element array can be formed. In addition, if the substrate 11 is made of silicon or silicon carbide, it can be manufactured stably at a low temperature and at a high temperature. Furthermore, if the substrate 11 is made of a non-single crystal of silicon or silicon carbide, a large-area element array can be formed. The present embodiment can be similarly applied to the second to fifteenth embodiments.
[0144]
(Eighteenth Embodiment of Light-Emitting Element)
FIG. 22 shows a cross-sectional structure of the light-emitting diode 10 according to the eighteenth embodiment in the light-emitting element of the present invention. The light emitting diode 10 includes the phosphor layer 23 and has the same configuration as that of the first embodiment except that the light emitting layer 13 is made of a different material. It is done. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0145]
The light emitting layer 13 includes a plurality of microcrystals 13a made of GaN, for example. For example, the phosphor layer 23 is formed on the opposite side of the substrate 11 of the second conductivity type cladding layer 14. Examples of the fluorescent material constituting the phosphor layer 23 include BaMgAl to which europium (Eu) is added.TenO17(Hereafter, BaMgAlTenO17: Eu), ZnS added with copper (Cu) and silver (Ag) (hereinafter referred to as ZnS: Cu, Ag), or YO added with europium2S2(Hereafter, YO2S2Inorganic phosphor materials such as coumarin 1, coumarin 6, or rhodamine 101, and the like. These fluorescent materials, for example, emit light by excitation with ultraviolet light, and BaMgAlTenO17: Eu and coumarin 1 emit blue light, ZnS: Cu, Ag and coumarin 6 emit green light, YO2S2: Eu and Rhodamine 101 each emit red light.
[0146]
The light emitting diode 10 can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. However, after forming the light emitting layer 13, in the step of forming the insulating layer 15, as described in the fourth embodiment, first, heat treatment is performed in a nitrogen-containing atmosphere, and then oxygen-containing It is preferable to perform heat treatment in an atmosphere, and further perform heat treatment in a hydrogen-containing atmosphere as necessary. Further, the phosphor layer 23 is formed by, for example, the MBE method or the laser deposition method.
[0147]
In the light emitting diode 10, when a predetermined voltage is applied between the first electrode 16 and the second electrode 17, light emission occurs in each microcrystal 13a. The light generated in the light emitting layer 13 is applied to the phosphor layer 23, and the phosphor layer 23 generates light of a color corresponding to the fluorescent material by excitation.
[0148]
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, since the phosphor layer 23 is provided, the phosphor material constituting the phosphor layer 23 is changed. Thus, the emission color can be easily changed. Therefore, the range of materials that can be selected is widened, and the range of emission colors that can be obtained can be widened. The present embodiment can be similarly applied to the second to seventeenth embodiments.
[0149]
(Nineteenth embodiment of light emitting device)
FIG. 23 shows a cross-sectional structure of a semiconductor laser (laser diode; LD) 30 according to a nineteenth embodiment of the light emitting device of the present invention. The semiconductor laser 30 has the same configuration and effect as the light emitting diode 10 according to the first embodiment except that the pair of reflecting mirrors 31 and 32 are provided. Therefore, here, the same reference numerals are given to the same components, and detailed description thereof is omitted.
[0150]
The reflecting mirror 31 is formed between the substrate 11 and the first conductivity type cladding layer 12, and the reflecting mirror 32 is formed on the opposite side of the second conductivity type cladding layer 14 from the substrate 11. Although not shown here, each of the reflecting mirrors 31 and 32 is composed of one or more of low-refractive index layers and high-refractive index layers alternately stacked. The reflectivities of the reflecting mirrors 31 and 32 are controlled according to the number of layers of the low refractive index layer and the high refractive index layer. The reflectivity of the reflecting mirror 31 is high and the reflectivity of the reflecting mirror 32 is low. Yes. That is, the light amplified by reciprocating between the pair of reflecting mirrors 31 and 32 is emitted from the reflecting mirror 32 to the outside. The material constituting the low refractive index layer is silicon dioxide (SiO 22), Calcium fluoride (CaF) or magnesium fluoride (MgF)2As a material constituting the high refractive index layer, cerium oxide (CeO)2), Zinc sulfide (ZnS), hafnium oxide (HfO)2) Or tantalum oxide (TaO)2)and so on.
[0151]
The semiconductor laser 30 can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. The reflecting mirrors 31 and 32 are formed by, for example, a sputtering method or a CVD method, respectively.
[0152]
In this semiconductor laser 30, when a predetermined voltage is applied between the first electrode 16 and the second electrode 17, a current is injected into each microcrystal 13 a of the light emitting layer 13, and light is emitted from each microcrystal 13 a. Happens. The light generated in the light emitting layer 13 is amplified by reciprocating between the pair of reflecting mirrors 31 and 32, and is emitted from the reflecting mirror 32 to the outside.
[0153]
As described above, the present invention can be applied not only to a light emitting diode but also to a semiconductor laser. The present embodiment is not limited to the first embodiment, but can be similarly applied to the second to eighteenth embodiments.
[0154]
(First Embodiment of Light-Emitting Device)
FIG. 24 shows a cross-sectional structure of the first embodiment of the light-emitting device of the present invention. The light emitting device 100 has a structure in which a plurality of light emitting diodes 110, 120, and 130 having a common substrate 111 are stacked with insulating film layers 121 and 131 interposed therebetween. These light emitting diodes 110, 120, and 130 have the same configuration as that of the first embodiment in the light emitting device of the present invention, except that the light emitting layers 113, 123, and 133 are made of different materials. . Therefore, here, the corresponding constituent elements are denoted by reference numerals in which the hundreds place is changed to “1” and the tens place is changed to “1”, “2” or “3”, and detailed description of the same part is omitted. To do.
[0155]
The light emitting layers 113, 123, and 133 are configured to include microcrystals 113a, 123a, and 133a made of different materials, respectively. For example, the light emitting layer 113 includes a microcrystal 113a made of InN, the light emitting layer 123 includes a microcrystal 123a made of ZnO, and the light emitting layer 133 includes a microcrystal 133a made of GaN. As a result, the light emitting diode 110 emits light of a different color from red, the light emitting diode 120 from green, and the light emitting diode 130 from blue. Note that light emission in the light emitting diode 120 is due to donor-acceptor pair light emission (light emission due to transition between donor-acceptor levels), and the other light emission is due to interband light emission (light emission due to transition between band gaps). .
[0156]
The light emitting diodes 110, 120, and 130 are configured such that the one located on the substrate 111 side is larger, and the exposed portions that are not covered by the other light emitting diodes 120 and 130 are the respective light emitting surfaces. It has become. The insulating film 121, 131 is made of, for example, silicon dioxide (SiO2).
[0157]
The light emitting device 100 having such a configuration can be manufactured as follows, for example.
[0158]
First, for example, the first conductivity type cladding layer 112 is formed on one surface of the substrate 111 and the light emitting layer 113 is formed thereon, as in the first embodiment of the light emitting element. Next, for example, heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere and heat treatment in an oxygen-containing atmosphere are performed to form the insulating layer 115. Subsequently, heat treatment in a hydrogen-containing atmosphere is performed as necessary. After that, for example, the second conductivity type cladding layer 114 is formed on the light emitting layer 113 and the insulating layer 115 in the same manner as in the first embodiment of the light emitting element.
[0159]
After the formation of the second conductivity type cladding layer 114, an insulating film 121 is formed by, for example, the CVD method. On the insulating film 121, the first conductivity type cladding layer 122, the light emitting layer 123, and the insulation are formed in the same manner. The layer 125 and the second conductivity type cladding layer 124 are formed respectively. However, when the insulating layer 125 is formed, heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere is not performed. Thereafter, the insulating film 131, the first conductivity type cladding layer 132, the light emitting layer 133, the insulation layer 135, and the second conductivity type cladding layer 134 are formed on the second conductivity type cladding layer 124 in the same manner. .
[0160]
After forming the first conductivity type clad layer 112 to the second conductivity type clad layer 134 in this way, the second conductivity type clad layers 134, 124, 114, the insulating layers 135, 125, 115, and the light emission are formed by lithography. The layers 133, 123, 133, the first conductivity type cladding layers 132, 122 and the insulating film 131, 121 are selectively removed, respectively, and the first electrodes 116, 126, 136 and the second electrodes 117, 127, 137 are removed. Respectively. Thereby, the light emitting device 100 shown in FIG. 24 is formed.
[0161]
In such a light emitting device 100, when a predetermined voltage is applied between the first electrodes 116, 126, 136 and the second electrodes 117, 127, 137, the microcrystals 113a, 123a, 133a Each emits light. Here, since the microcrystals 113a, 123a, and 133a are made of different materials, the light emitting diodes 110, 120, and 130 can emit red, green, and blue light of different colors.
[0162]
As described above, according to the light emitting device 100 according to the present embodiment, since the light emitting diodes 110, 120, and 130 are stacked, a plurality of light emitting diodes 110, 120, and 130 having different emission colors are formed on the same substrate. can do. Therefore, when a display device or the like is configured using this light emitting device, pixels can be made finer than in the case where a plurality of light emitting diodes having different emission colors are arranged in a plane, and a high-definition color display device is obtained. be able to.
[0163]
Note that the light emitting device described in the second to nineteenth embodiments of the light emitting element can be used instead of the light emitting diodes 110, 120, and 130 described above.
[0164]
(First embodiment of display device)
FIG. 25 shows a schematic configuration of the first embodiment of the display device of the present invention. The display device includes, for example, a plurality of light emitting diodes 210 whose emission color is red, a light emitting diode 220 whose emission color is green, and a light emitting diode 230 whose emission color is blue. These light emitting diodes 210, 220, and 230 share the same substrate 211 and are arranged in an array of M rows × N columns (M and N are integers of 2 or more). Among these, the light emitting diodes 210, 220, and 230 in the same row have the same light emission color, and the light emitting diodes 210, 220, and 230 in the same column are arranged so that the light emission color repeats in a certain order.
[0165]
FIG. 26 shows a cross-sectional structure taken along line II in FIG. The light emitting diodes 210, 220, and 230 have the same configuration as that of the first embodiment in the light emitting device of the present invention, except that the light emitting layers 213, 223, and 233 are made of different materials. Therefore, here, the corresponding components are denoted by reference numerals in which the hundreds place is changed to “2” and the tens place is changed to “1”, “2”, or “3”, and the same parts are described in detail. Omitted.
[0166]
The light emitting layers 213, 223, and 233 are configured to include microcrystals 213a, 223a, and 233a made of different materials, respectively. For example, the light emitting diode 210 includes a microcrystal 213a composed of InN, the light emitting diode 220 includes a microcrystal 223a composed of ZnO, and the light emitting diode 230 includes a microcrystal 233a composed of GaN. The first electrodes 216, 226, and 236 are connected to the common wiring 202 in the row direction via, for example, the wires 201, and the second electrodes 217, 227, and 237 are common in the column direction, for example. Each is connected to a wire 203 which is a wiring.
[0167]
A display device having such a configuration can be manufactured, for example, as follows.
[0168]
First, for example, in the same manner as in the first embodiment of the light emitting device, a first conductivity type constituent layer that forms the first conductivity type cladding layers 212, 222, and 232 is formed on one surface of the substrate 211. Next, for example, a region other than the region where the light emitting diode 210 is to be formed is covered with a mask, and the light emitting layer 213 is formed on the first conductivity type constituent layer in the same manner as in the first embodiment of the light emitting element. Subsequently, heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere and heat treatment in an oxygen-containing atmosphere are performed to form the insulating layer 215, and heat treatment in a hydrogen-containing atmosphere is performed as necessary. After that, for example, the position covered by the mask is moved, and the light emitting layer 223, the insulating layer 225, the light emitting layer 233, and the insulating layer 235 are sequentially formed in the same manner. However, when the insulating layer 225 is formed, heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere is not performed.
[0169]
After forming the light emitting layers 213, 223, 233 and the insulating layers 215, 225, 235, respectively, the second conductivity type cladding layers 214, 224, 234 are formed on the entire surface, for example, in the same manner as in the first embodiment of the light emitting element. A second conductivity type constituent layer that will constitute the structure is formed. After forming the second conductivity type constituent layer, each layer is selectively removed by a lithography technique to form first conductivity type cladding layers 212, 222, 223 and second conductivity type cladding layers 214, 224, 234, respectively. After that, the first electrodes 216, 226, 236, the second electrodes 217, 227, 237 and the common wiring 202 in the row direction are respectively formed, and the first electrodes 216, 226, 236 are connected to the common wiring by the wire 201, for example. The second electrodes 217, 227, and 237 are connected to each other by a wire 203, for example. Thereby, the display device shown in FIGS. 25 and 26 is formed.
[0170]
In such a display device, when a predetermined voltage is applied between the first electrodes 216, 226, 236 and the second electrodes 217, 227, 237, the microcrystals 213a, 223a, 233a respectively. Light emission occurs, and the light emitting diodes 210, 220, and 230 can emit light having different red, green, and blue colors.
[0171]
As described above, according to the display device of this embodiment, since the light emitting diode of the present invention is used, the substrate 211 made of an amorphous material such as glass can be used. An element array can be formed thereon.
[0172]
(Second Embodiment of Display Device)
FIG. 27 shows a cross-sectional structure of the second embodiment of the display device of the present invention. In this display device, phosphor layers 218, 228, and 238 are provided on the second conductivity type cladding layers 214, 224, and 234, respectively, and the materials constituting the light emitting layers 213, 223, and 233 are different. The display device has the same configuration as the display device according to the first embodiment. Therefore, here, the corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions of the same parts are omitted.
[0173]
The light emitting layers 213, 223, and 233 include, for example, a plurality of microcrystals 213a, 223a, and 233a made of GaN, respectively. The phosphor layer 218 of the light emitting diode 210 is, for example, YO.2S2The phosphor layer 228 of the light emitting diode 220 is made of, for example, ZnS: Cu, Ag, and the phosphor layer 238 of the light emitting diode 230 is made of, for example, BaMgAl.TenO17: It is comprised by Eu.
[0174]
This display device can be manufactured in the same manner as the display device according to the first embodiment. Note that the structures of the light-emitting layers 213, 223, and 233 are the same, so that they can be formed simultaneously without using a mask. The phosphor layers 218, 228, and 238 are formed by, for example, the MBE method or the laser deposition method. In this display device, the light generated in the light emitting layers 213, 223, and 233 is irradiated on the phosphor layers 218, 228, and 238, respectively, and the first color is generated except that the light of the color corresponding to the fluorescent material is generated in each of the phosphor layers. This operates in the same manner as the display device according to the embodiment.
[0175]
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the phosphor layers 218, 228, and 238 are provided. Therefore, the emission color can be easily changed by changing the fluorescent material. Can be obtained. Therefore, the light emitting diodes 210, 220, and 230 having different emission colors can be easily formed on the same substrate.
[0176]
(Third Embodiment of Display Device)
FIG. 28 shows a cross-sectional structure of the third embodiment of the display device of the present invention. This display device shows another example different from the display device according to the second embodiment with respect to the materials constituting the phosphor layers 218, 228, and 238, respectively. Therefore, here, the corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions of the same parts are omitted.
[0177]
In this display device, for example, the phosphor layer 218 is composed of rhodamine 101, the phosphor layer 228 is composed of coumarin 6, and the phosphor layer 238 is composed of coumarin 1. This display device can be manufactured in the same manner as the display device according to the second embodiment, operates in the same way, and has the same effects.
[0178]
(Fourth Embodiment of Display Device)
FIG. 29 shows a cross-sectional structure of the fourth embodiment of the display device of the present invention. In this display device, phosphor layers 218 and 228 are provided on the second conductivity type cladding layers 214 and 224 for the light emitting diodes 210 and 220, respectively, and the materials constituting the light emitting layers 213 and 223 are different. The same configuration and effects as those of the display device according to the first embodiment are provided. That is, in this display device, red and green are obtained by light emission from the phosphor layers 218 and 228, and blue is obtained by light emission from the microcrystal 233a made of GaN. Therefore, here, the corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions of the same parts are omitted.
[0179]
The light emitting layers 213 and 223 respectively include a plurality of microcrystals 213a and 223a made of GaN, for example. These microcrystals 213a and 223a are adjusted to have a particle size smaller than that of the microcrystal 233a, and generate ultraviolet light as excitation light for the phosphor layers 218 and 228. The phosphor layer 218 is made of, for example, rhodamine 101, and the phosphor layer 228 is made of, for example, ZnS: Cu, Ag.
[0180]
This display device can be manufactured in the same manner as the display device according to the first embodiment. The phosphor layers 218 and 228 are formed by, for example, the MBE method or the laser deposition method. Further, in this display device, the light emitted from the light emitting layers 213 and 223 is irradiated to the phosphor layers 218 and 228, respectively, and light of a color corresponding to the fluorescent material is generated in each of them. This operates in the same manner as the display device according to the embodiment.
[0181]
(Fifth Embodiment of Display Device)
FIG. 30 shows a cross-sectional structure of the fifth embodiment of the display device of the present invention. In this display device, except that the light emitting diodes 210, 220, and 230 having the same light emission color share the substrates 211, 221, and 231 for each row, and the configuration of the light emitting diodes 210, 220, and 230 is partially different. The display device has the same configuration as the display device according to the first embodiment. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0182]
The light emitting diode 210 has the same configuration as that of the first embodiment in the light emitting element of the present invention except that the constituent materials are different. The substrate 211 is made of, for example, glass. For example, the first conductivity type cladding layer 212 is an n-type Al-doped Ga doped with an n-type impurity such as aluminum.2OThreeIt is comprised by. The light emitting layer 213 includes a plurality of microcrystals 213a made of, for example, InN. The second conductivity type cladding layer 214 is made of, for example, AlCuO.2It is comprised by. The insulating layer 215 is made of, for example, a compound of aluminum, gallium, and nitrogen. For example, the first electrode 216 has a configuration in which a chromium layer, a nickel layer, and a gold layer are sequentially laminated from the first conductivity type cladding layer 212 side and alloyed by heat treatment. The second electrode 217 has, for example, a configuration in which a nickel layer, a platinum layer, and a gold layer are sequentially laminated from the second conductivity type cladding layer 214 side and alloyed by heat treatment.
[0183]
The light emitting diode 220 has the same configuration as that of the first embodiment in the light emitting element of the present invention except that the constituent materials are different. The substrate 221 is made of plastic, for example. The first conductivity type cladding layer 222 is made of, for example, n-type polyquinoline to which an n-type additive such as lithium is added. The light emitting layer 223 includes a plurality of microcrystals 223a made of, for example, ZnO. The second conductivity type cladding layer 224 is made of, for example, polypyrrole to which a p-type additive such as iron chloride is added. The insulating layer 215 is made of, for example, polyimide. The first electrode 216 is made of, for example, tin oxide. The second electrode 217 is made of, for example, an alloy of aluminum and lithium.
[0184]
The light emitting diode 230 includes the phosphor layer 238 and has the same configuration as that of the first embodiment in the light emitting element of the present invention except that the constituent material is different and the first electrode is excluded. ing. The substrate 231 is made of a metal such as aluminum, copper, silver, stainless steel, or brass, and has a function as a first electrode. The first conductivity type cladding layer 232 is made of, for example, n-type AlGaN or n-type GaN to which an n-type impurity such as silicon is added. The light emitting layer 233 includes a plurality of microcrystals 233a made of, for example, ZnO. The second conductivity type cladding layer 234 is made of, for example, p-type BN to which a p-type impurity such as magnesium is added. The insulating layer 235 is made of, for example, a compound of aluminum, gallium, and oxygen. The second electrode 237 has, for example, a configuration in which a nickel layer, a platinum layer, and a gold layer are sequentially stacked from the second conductivity type cladding layer 234 side and alloyed by heat treatment.
[0185]
These light emitting diodes 210, 220, and 230 have, for example, the same substrates 211, 221, and 231 for each row, and these substrates 211, 221, and 231 are respectively disposed on the arrangement substrate 204. A common wiring 202 in the row direction is formed on the arrangement substrate 204, and the first electrodes 216 and 226 of the light emitting diodes 210 and 220 are connected to the common wiring 202 through wires 201, for example. For the light emitting diode 230, the substrate 231 is used as the common wiring 202 in the row direction as it is.
[0186]
A display device having such a configuration can be manufactured, for example, as follows.
[0187]
First, the light-emitting diodes 210, 220, and 230 are manufactured in the same manner as the display device according to the first embodiment. Note that the first conductivity type cladding layer 222, the second conductivity type cladding layer 224, and the insulating layer 225 of the light emitting diode 220 are made of an organic material, and are formed by, for example, a coating method, a vacuum evaporation method, or a laser deposition method. Is done. After that, the light emitting diodes 210, 220, and 230 are divided into rows and arranged on the arrangement substrate 204. For example, the first electrodes 216 and 226 are connected to the common wiring 202 via the wires 201, respectively. The second electrodes 217, 227, and 237 are connected by wires 203, respectively. Thereby, the display device shown in FIG. 30 is formed.
[0188]
Further, this display device operates in the same manner as the display device according to the first embodiment, except that the light emitting diode 230 uses light emitted from the phosphor layer 238. As described above, according to the display device according to the present embodiment, since the light emitting diode of the present invention is used, the substrates 211, 221 and 231 can be made common for each row or column. . Further, since the substrate 231 can be made of metal like the light emitting diode 230, the substrate 231 can also be used as the common wiring 202. Therefore, the configuration can be simplified and the manufacture becomes easy.
[0189]
(Sixth Embodiment of Display Device)
FIG. 31 shows a cross-sectional structure of the sixth embodiment of the display device of the present invention. In this display device, the substrate 211 is made of a conductive material, the substrate 211 is made common for each column or row, and a diffusion prevention layer is provided between the substrate 211 and the first conductivity type cladding layers 212, 222, and 232. Except for the provision of 241, the display device has the same configuration and function as those of the display device according to the first embodiment, and can be manufactured in the same manner. Therefore, here, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
[0190]
The substrate 211 is made of, for example, a metal such as aluminum, copper, silver, stainless steel, or brass, and has a function as a first electrode and a function as a common wiring in the column direction. The diffusion prevention layer 241 is made of, for example, tin oxide. The light emitting diodes 210, 220, and 230 are arranged on the arrangement substrate 204 for each column or each row, and the second electrodes 217, 227, and 237 are connected by, for example, the wire 203 for each row or each column. Has been. Incidentally, FIG. 31 shows a case where the substrate 211 is shared for each column.
[0191]
As described above, according to the display device according to this embodiment, since the light emitting diode of the present invention is used, the substrate 211 can be made of metal or the like as described in the fifth embodiment. The substrate 211 can be used as a common wiring. Therefore, the configuration can be simplified and the manufacture becomes easy.
[0192]
(Seventh Embodiment of Display Device)
FIG. 32 shows a schematic configuration of the seventh embodiment of the display device of the present invention. This display device includes a plurality of light emitting devices 100 of the present invention. These light emitting devices 100 are arranged in an array and share a substrate 111 with each other. Note that the light emitting devices 100 may be configured to share the substrate 111 for each column or row, or may be configured to have the substrates 111 individually. In these cases, the light emitting devices 100 are arranged in an array by being arranged on a not-shown arrangement substrate. The first electrodes 116, 126, and 136 of the light emitting device 100 are connected to, for example, the common wires 205 in the column direction formed on the substrate 111 or the arrangement substrate by wires, and the second electrodes 117, 127 and 137 are connected to, for example, common wirings 206, 207 and 208 in the row direction formed on the substrate 111 or the arrangement substrate by wires.
[0193]
As described above, according to the display device of this embodiment, since the light-emitting device of the present invention is used, the light-emitting diodes having different emission colors are planarized as in the display devices according to the first to sixth embodiments. As compared with the case where the pixels are regularly arranged, the pixels can be made finer, and a high-definition color display device can be obtained.
[0194]
While the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the material constituting each of the first conductivity type cladding layer, the light emitting layer, the second conductivity type cladding layer, and the insulating layer has been described with reference to specific examples. They can also be composed of these materials. For example, the light-emitting layer includes at least one group II element selected from the group consisting of zinc, magnesium, cadmium (Cd), manganese (Mn), mercury (Hg), and beryllium (Be), oxygen, selenium (Se ), Sulfur (S) and other II-VI compound semiconductors including at least one VI group element selected from the group consisting of tellurium (Te), or selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium and indium And at least one group III element selected from the group consisting of nitrogen, phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and bismuth (Bi). It can also be composed of a -V group compound semiconductor.
[0195]
Further, in the above embodiment, the case where each microcrystal of the light emitting layer is formed in a substantially one layer in the stacking direction has been described, but it may be formed by stacking two or more layers.
[0196]
In addition, in the first to fifth, eleventh and fifteenth to nineteenth embodiments of the light emitting device, the first conductivity type cladding layer is n-type and the second conductivity type cladding layer is p-type. However, the first conductivity type cladding layer may be p-type and the second conductivity type cladding layer may be n-type. In the sixth to tenth and twelfth to fourteenth embodiments of the light emitting device, the case where the first conductivity type cladding layer is p-type and the second conductivity type cladding layer is n-type has been described. The first conductivity type cladding layer may be n-type and the second conductivity type cladding layer may be p-type.
[0197]
Furthermore, in the first to fifth, eleventh and fifteenth to nineteenth embodiments of the light-emitting element, the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer are each made of a non-single-crystal inorganic semiconductor. Although the case where it comprises is demonstrated, you may make it comprise only one of them with a non-single-crystal inorganic semiconductor. Alternatively, both may be made of a single crystal inorganic semiconductor.
[0198]
In addition, in the sixth to tenth and twelfth to fourteenth embodiments of the light-emitting element, the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer are each formed of an organic semiconductor or a conductive resin. Although the case has been described, only one of the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer may be formed of an organic semiconductor or a conductive resin. Further, the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer may be made of an organic semiconductor, or may be made of a conductive resin, respectively, and the first conductivity type cladding layer or the second conductivity type. One of the mold cladding layers may be made of an organic semiconductor, and the other may be made of a conductive resin. Furthermore, when each of the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer is composed of an organic semiconductor, they may be composed of the same type of organic semiconductor, respectively, You may make it comprise.
[0199]
Furthermore, in the twelfth to fourteenth embodiments of the light emitting element, the case where at least one of the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer has a multilayer structure made of an organic semiconductor has been described. However, at least a part of the multilayer structure may be made of a conductive resin.
[0200]
In addition, in the eleventh to thirteenth embodiments of the light-emitting element, the case where the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer each have a multilayer structure has been described. It may be a multilayer structure.
[0201]
Furthermore, in the eleventh to fourteenth embodiments of the light emitting device, the case where the first conductivity type cladding layer or the second conductivity type cladding layer has a multilayer structure of two layers has been described. You may make it have a multilayer structure. At that time, if the band gap is made smaller as it is closer to the light emitting layer, the light emission efficiency can be increased as in the eleventh and twelfth embodiments of the light emitting element. Moreover, you may make it have at least one of an adhesion layer and an electrode layer with the several layer laminated | stacked so that a band gap might become so small that it was near a light emitting layer.
[0202]
In addition, in the thirteenth or fourteenth embodiment of the light emitting device, the case where the adhesion layer or the electrode layer is formed on the second conductivity type cladding layer has been described. A layer or an electrode layer may be provided.
[0203]
Furthermore, in the above embodiment, the case where an insulating layer is provided between the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer has been described. However, the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer are described. In the case where the leakage current between the two does not cause a problem, the insulating layer may not be provided.
[0204]
In addition, as described in the first embodiment of the light-emitting element, in the case where the light-emitting layer is formed by applying a plurality of microcrystals dispersed in a solvent, as a solvent, SOG (spin If a substance that becomes an insulating film after the baking treatment, such as on glass, is used, the insulating layer can be easily formed.
[0205]
Furthermore, in the eighteenth embodiment of the light emitting element and the second to fifth embodiments of the display device, the case where the phosphor layer is provided in the second conductivity type cladding layer has been described. If it is irradiated with light from the light source, it may be disposed at another position, or may be supported by a support provided separately from the second conductivity type cladding layer.
[0206]
In addition, in the first embodiment of the light emitting device and the first to seventh embodiments of the display device, the case of obtaining light emission of a plurality of colors has been described. However, the present invention can emit light of a single color. It can also be applied when obtaining.
[0207]
Furthermore, in the first to seventh embodiments of the display device, the case where the light emitting diodes of the present invention are arranged in an array has been described. However, the light emitting diodes of the present invention may be partially used. Good. That is, the display device of the present invention only needs to include at least one light emitting element of the present invention, and may include a light emitting element having another configuration.
[0208]
Furthermore, in the first embodiment of the light-emitting device and the first to seventh embodiments of the display device, the configuration of the light-emitting diode has been described with a specific example. Similar effects can be obtained by using other elements as long as the element is used. That is, any of the light-emitting elements described in the above embodiments can be used.
[0209]
In addition, in the first to seventh embodiments of the display device, a case where a substrate is common to all light emitting elements and a case where a substrate is common to light emitting elements in a column direction or a row direction have been described. However, each light emitting element may be provided on a separate substrate separately from the substrate.
[0210]
【The invention's effect】
  As described above, claims 1 toClaim 11According to any one of the above, the light emitting device is formed between the first conductivity type layer and the second conductivity type layer.Luminescent layerSince the plurality of microcrystals having improved crystallinity are included, the light emission efficiency can be improved and the lifetime of the element can be extended. In addition, since it is not necessary to consider lattice matching, any material can be selected according to the emission wavelength. Furthermore, since the band gap becomes wider as the particle size becomes smaller due to the particle size effect, the emission wavelength can be shortened,Luminescent layerIt is also possible to obtain light emission in the ultraviolet region by selecting a material constituting the material. Therefore, it can also be used as a light source such as a germicidal lamp. In addition, the first conductive type layer and the second conductive type layer need not be composed of a single crystal inorganic semiconductor, and a selection range of materials constituting them is widened, and a non-single crystal inorganic semiconductor, an organic semiconductor, or a conductive layer is expanded. They can also be constituted by a functional resin, and there is an effect that they can be easily formed at a low temperature.
[0211]
  In particular,Luminescent layerSince two or more kinds of microcrystals made of different semiconductors are respectively included, a plurality of lights having different wavelengths can be obtained.
[0212]
  Also,Claim 4According to the described light emitting element, since the microcrystal has a layered structure, the light emitting efficiency can be further improved.
[0213]
  Furthermore,Claim 5 or claim 11According to the light-emitting element described in item 1, at least one of the first conductivity type layer and the second conductivity type layer is configured by at least one of a non-single crystal or an organic semiconductor and a conductive resin. There exists an effect that it can manufacture easily at low temperature.
[0224]
  In addition,Claims 12 to 16According to the method for manufacturing a light emitting device according to any one of the above, the step of forming the first conductivity type layer, and the first conductivity type layerA light emitting layer containing a plurality of two or more kinds of particulate microcrystals made of different semiconductorsForming a step;On the light emitting layerIncluding the step of forming the second conductivity type layer, the light emitting device according to the present invention can be easily manufactured, and the light emitting device according to the present invention can be easily realized.
[0229]
  Furthermore,Claim 17 or Claim 18According to the light emitting device described in the above, since the plurality of light emitting elements of the present invention are stacked and used, the pixels can be made finer than when a plurality of light emitting elements having different emission colors are arranged in a plane. This produces an effect that a high-definition color display device can be obtained.
[0230]
  In addition,Claim 19 or Claim 20According to the display device described in the above, since the light emitting element of the present invention is provided, a substrate made of an amorphous material such as glass, plastic, or metal can be used, and the substrate is formed on a large area substrate. There exists an effect that an element row can be arranged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a first embodiment of a light emitting element of the present invention.
FIG. 2 is a bandgap structure diagram of the light emitting diode shown in FIG.
3 is a cross-sectional view showing each manufacturing process of the light-emitting diode shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a second embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a third embodiment of the light emitting element of the present invention.
6 is a bandgap structure diagram of the light emitting diode shown in FIG. 5;
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a fourth embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a fifth embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a sixth embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a seventh embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to an eighth embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a semiconductor laser according to a ninth embodiment of the light emitting device of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a tenth embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to an eleventh embodiment of the light emitting element of the present invention.
15 is a bandgap structure diagram of the light emitting diode shown in FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a twelfth embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a thirteenth embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a fourteenth embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 19 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to a fifteenth embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration of a light emitting diode according to a sixteenth embodiment in a light emitting element of the present invention.
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration of a light emitting diode according to a seventeenth embodiment in a light emitting element of the present invention.
FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting diode according to an eighteenth embodiment of the light emitting element of the present invention.
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor laser according to a nineteenth embodiment of the light emitting device of the present invention.
FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a first embodiment of a light emitting device according to the present invention.
FIG. 25 is a schematic diagram showing the configuration of the first exemplary embodiment of the display device of the present invention.
26 is a cross-sectional view taken along line II of the display device shown in FIG. 25. FIG.
FIG. 27 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a second embodiment of the display device of the present invention.
FIG. 28 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a third embodiment of the display device of the present invention.
FIG. 29 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a fourth embodiment of the display device of the present invention.
FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a fifth embodiment of the display device of the present invention.
FIG. 31 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a sixth embodiment of the display device of the present invention.
FIG. 32 is a schematic diagram showing the configuration of the seventh exemplary embodiment of the display device of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 110, 120, 130, 210, 220, 230 ... light emitting diode (light emitting element), 11, 111, 211 ... substrate, 12, 112, 122, 132, 212, 222, 232 ... first conductivity type cladding layer ( First conductivity type layer), 13, 113, 123, 133, 213, 223, 233... Luminescent layer, 13a, 13b, 113a, 123a, 133a, 213a, 223a, 233a. , 214, 224, 234 ... second conductivity type cladding layer (second conductivity type layer), 15, 115, 125, 135, 215, 225, 235 ... insulating layer, 16, 116, 126, 136, 216, 226, 226 236 ... 1st electrode, 17, 117, 127, 137, 217, 227, 237 ... 2nd electrode, 13c ... Internal layer, 13d ... Surface layer, 2a, 14a ... 1st layer, 12b, 14b ... 2nd layer, 21241 ... Diffusion prevention layer, 22 ... Auxiliary electrode, 23, 218, 228, 238 ... Phosphor layer, 30 ... Semiconductor laser (light emitting element), 31, 32 ... Reflecting mirror, 100 ... Light emitting device, 112, 113 ... Insulating part film, 201, 203 ... Wire, 202, 205, 206, 207, 208 ... Common wiring, 204 ... Arrangement substrate

Claims (20)

第１導電型層と、
第２導電型層と、
前記第１導電型層と前記第２導電型層との間に形成され、異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層と、
前記第１導電型層と第２導電型層との間で前記複数の微結晶間を埋め込むように設けられた絶縁層とを備え、
前記第１導電型層および第２導電型層を通じて前記発光層の微結晶に電流が流れる、発光素子。A first conductivity type layer;
A second conductivity type layer;
A light emitting layer formed between the first conductivity type layer and the second conductivity type layer, each including a plurality of two or more kinds of light-emitting particulate microcrystals made of different semiconductors ;
An insulating layer provided so as to embed a space between the plurality of microcrystals between the first conductivity type layer and the second conductivity type layer;
A light emitting device in which a current flows through a microcrystal of the light emitting layer through the first conductive type layer and the second conductive type layer . 前記発光層における各微結晶の結晶粒径は、１００ｎｍ以下である、請求項１記載の発光素子。  The light-emitting element according to claim 1, wherein the crystal grain size of each microcrystal in the light-emitting layer is 100 nm or less. 前記発光層は、前記第１導電型層および前記第２導電型層よりもそれぞれ小さいバンドギャップを有する、請求項１記載の発光素子。  The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting layer has a smaller band gap than each of the first conductive type layer and the second conductive type layer. 前記発光層における各微結晶は、発光部として機能する内部層とその表面に形成され、前記内部層の発光効率を高める表面層との層状構造を有する、請求項１記載の発光素子。  2. The light-emitting element according to claim 1, wherein each microcrystal in the light-emitting layer has a layered structure of an inner layer that functions as a light-emitting portion and a surface layer that is formed on a surface of the inner layer and increases the light-emitting efficiency of the inner layer. 前記第１導電型層および前記第２導電型層のうちの少なくとも一方は、非単結晶の無機半導体よりなる、請求項１記載の発光素子。  2. The light emitting device according to claim 1, wherein at least one of the first conductivity type layer and the second conductivity type layer is made of a non-single-crystal inorganic semiconductor. 前記第１導電型層および前記第２導電型層は窒素を含む無機半導体よりそれぞれなると共に、前記発光層は酸素を含む無機半導体よりなる、請求項１記載の発光素子。  2. The light emitting device according to claim 1, wherein each of the first conductive type layer and the second conductive type layer is made of an inorganic semiconductor containing nitrogen, and the light emitting layer is made of an inorganic semiconductor containing oxygen. 前記第１導電型層，前記第２導電型層および前記発光層は窒素を含む無機半導体よりそれぞれなる、請求項１記載の発光素子。  2. The light emitting device according to claim 1, wherein each of the first conductive type layer, the second conductive type layer, and the light emitting layer is made of an inorganic semiconductor containing nitrogen. 前記第１導電型層および前記第２導電型層は酸素を含む無機半導体よりそれぞれなると共に、前記発光層は窒素を含む無機半導体よりなる、請求項１記載の発光素子。  2. The light emitting device according to claim 1, wherein each of the first conductive type layer and the second conductive type layer is made of an inorganic semiconductor containing oxygen, and the light emitting layer is made of an inorganic semiconductor containing nitrogen. 前記第１導電型層および前記第２導電型層のうちの少なくとも一方は、有機半導体および導電性樹脂のうちの少なくとも一方よりなる、請求項１記載の発光素子。  The light emitting device according to claim 1, wherein at least one of the first conductive type layer and the second conductive type layer is made of at least one of an organic semiconductor and a conductive resin. 前記有機半導体は、π共役高分子錯体，高分子シリコン誘導体および高分子金属錯体のうちの少なくとも１種よりなる、請求項９記載の発光素子。  The light emitting device according to claim 9, wherein the organic semiconductor comprises at least one of a π-conjugated polymer complex, a polymer silicon derivative, and a polymer metal complex. 前記第１導電型層および前記第２導電型層のうちの少なくとも一方は、多層構造を有する、請求項１記載の発光素子。  The light emitting device according to claim 1, wherein at least one of the first conductivity type layer and the second conductivity type layer has a multilayer structure. 第１導電型層および第２導電型層を通じて微結晶を含む発光層に電流が流れることにより発光する発光素子の製造方法であって、
第１導電型層を形成する工程と、
前記第１導電型層上に異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層を形成する工程と、
前記第１導電型層上に前記複数の微結晶間を埋め込むように絶縁層を形成する工程と、
前記複数の微結晶および前記絶縁層上に第２導電型層を形成する工程と
を含む、発光素子の製造方法。 A method of manufacturing a light emitting device that emits light when a current flows through a light emitting layer containing microcrystals through a first conductive type layer and a second conductive type layer,
Forming a first conductivity type layer;
Forming a light emitting layer including a plurality of two or more kinds of light emitting particulate microcrystals made of different semiconductors on the first conductivity type layer;
Forming an insulating layer so as to embed a space between the plurality of microcrystals on the first conductivity type layer;
Forming a second conductivity type layer on the plurality of microcrystals and the insulating layer . 結晶粒径が１００ｎｍ以下の微結晶を用いて前記発光層を形成する、請求項１２記載の発光素子の製造方法。  The method for manufacturing a light emitting element according to claim 12, wherein the light emitting layer is formed using a microcrystal having a crystal grain size of 100 nm or less. 酸素を含む無機半導体よりなる微結晶を用いて前記発光層を形成すると共に、前記発光層を形成したのち、更に、酸素含有雰囲気中において加熱処理する工程を含む、請求項１２記載の発光素子の製造方法。  The light emitting device according to claim 12, further comprising a step of forming the light emitting layer using a microcrystal made of an inorganic semiconductor containing oxygen, and further performing a heat treatment in an oxygen-containing atmosphere after forming the light emitting layer. Production method. 窒素を含む無機半導体よりなる微結晶を用いて前記発光層を形成すると共に、前記発光層を形成したのち、更に、窒素含有雰囲気中において加熱処理する工程を含む、請求項１２記載の発光素子の製造方法。  The light emitting device according to claim 12, further comprising: forming the light emitting layer using a microcrystal made of an inorganic semiconductor containing nitrogen, and further performing a heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere after forming the light emitting layer. Production method. 前記発光層における各微結晶は、発光部として機能する内部層とその表面に形成され、前記内部層の発光効率を高める表面層との層状構造を有する、請求項１２記載の発光素子の製造方法。  The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 12, wherein each microcrystal in the light-emitting layer has a layered structure of an inner layer that functions as a light-emitting portion and a surface layer that is formed on the surface of the inner layer and increases the light-emitting efficiency of the inner layer. . 複数の発光素子を積層してなり、
前記発光素子は、第１導電型層と、第２導電型層と、前記第１導電型層と前記第２導電型層との間に形成され、異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層と、前記第１導電型層と第２導電型層との間で前記複数の微結晶間を埋め込むように設けられた絶縁層とを備え、前記第１導電型層および第２導電型層を通じて前記発光層の微結晶に電流が流れる
発光装置。A plurality of light emitting elements are stacked,
The light emitting element is formed between a first conductivity type layer, a second conductivity type layer, and the first conductivity type layer and the second conductivity type layer, and can emit two or more kinds of light made of different semiconductors. A light emitting layer including a plurality of particulate microcrystals, and an insulating layer provided so as to embed a space between the plurality of microcrystals between the first conductive type layer and the second conductive type layer, A light-emitting device in which a current flows through a microcrystal of the light-emitting layer through a first conductivity type layer and a second conductivity type layer . 前記発光層における各微結晶は、発光部として機能する内部層とその表面に形成され、前記内部層の発光効率を高める表面層との層状構造を有する、請求項１７記載の発光装置。The light-emitting device according to claim 17 , wherein each microcrystal in the light-emitting layer has a layered structure of an inner layer that functions as a light-emitting portion and a surface layer that is formed on the surface and increases the light-emitting efficiency of the inner layer. 複数の発光素子を有し、
前記発光素子は、第１導電型層と、第２導電型層と、前記第１導電型層と前記第２導電型層との間に形成され、異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層と、前記第１導電型層と第２導電型層との間で前記複数の微結晶間を埋め込むように設けられた絶縁層とを備え、前記第１導電型層および第２導電型層を通じて前記発光層の微結晶に電流が流れる
表示装置。Having a plurality of light emitting elements,
The light emitting element is formed between a first conductivity type layer, a second conductivity type layer, and the first conductivity type layer and the second conductivity type layer, and can emit two or more kinds of light made of different semiconductors. A light emitting layer including a plurality of particulate microcrystals, and an insulating layer provided so as to embed a space between the plurality of microcrystals between the first conductive type layer and the second conductive type layer, A display device in which a current flows through a microcrystal of the light emitting layer through a first conductivity type layer and a second conductivity type layer . 前記発光層における各微結晶は、発光部として機能する内部層とその表面に形成され、前記内部層の発光効率を高める表面層との層状構造を有する、請求項１９記載の表示装置。  20. The display device according to claim 19, wherein each microcrystal in the light emitting layer has a layered structure of an inner layer that functions as a light emitting portion and a surface layer that is formed on the surface of the light emitting portion and increases the light emission efficiency of the inner layer.
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