JPH079998B2 - 立方晶窒化ほう素のP−n接合型発光素子 - Google Patents

立方晶窒化ほう素のP−n接合型発光素子

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JPH079998B2
JPH079998B2 JP160588A JP160588A JPH079998B2 JP H079998 B2 JPH079998 B2 JP H079998B2 JP 160588 A JP160588 A JP 160588A JP 160588 A JP160588 A JP 160588A JP H079998 B2 JPH079998 B2 JP H079998B2
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junction
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cubic boron
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修 三島
皓 江良
順三 田中
信夫 山岡
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科学技術庁無機材質研究所長
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は発光素子に関する。更に詳しくは立方晶窒化ほ
う素を母結晶とした赤外から紫外域の広領域の範囲で発
光し得られる発光素子に関する。
従来技術 従来、p−n接合型発光素子を形成する素子の素材とし
ては、ひ化ガリウム,燐化ガリウムが知られ実用化され
ている。しかしこれらの発光素子の発光領域は赤外から
緑色の範囲のものである。青色に発光する素子の素材と
してシリコンカーバイド,セレン化亜鉛が開発された
が、シリコンカーバイドでは良質な結晶が得難く、また
セレン化亜鉛ではp型結晶が得難いので、p−n接合型
が得難い。そのため未だ実用化されていない。また紫外
域にエネルギーギャップを有する窒化ガリウム,硫化亜
鉛はp型を得ることができず、紫外域発光のp−n接合
型発光素子は存在していない。
発明の目的 本発明は従来のp−n接合型発光素子では困難あるいは
不可能であった赤外から紫外域の発光が可能な発光素子
を提供せんとするものである。
発明の構成 本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、立
方晶窒化ほう素を母結晶としたp−n接合型素子のp−
n接合部に電流を通すと、赤外から紫外域で発光し、発
光素子として優れたものであることを確認し得た。ま
た、p−n接合部またはn側表面に蛍光体を附設すると
任意の発光色に変化させ得られることを知見し得た。こ
れらの知見に基づいて本発明を完成した。
本発明の要旨は、 1)立方晶窒化ほう素を母結晶とし、1mA以上の電流の
通電に耐える少なくとも0.3mm2以上の接合面を有するp
−n接合を持った素子からなることを特徴とする1mA以
上の電流の通電により赤外から紫外域で発光し得る発光
素子。
2)立方晶窒化ほう素を母結晶とし、1mA以上の電流の
通電に耐える少なくとも0.3mm2以上の接合面を有するp
−n接合を持った素子において、p−n接合部またはn
側表面に蛍光体を附設したことを特徴とする1mA以上の
電流の通電により赤外から紫外域で発光し得る発光素
子。
にある。
立方晶窒化ほう素を母結晶にしたp−n接合を持つ素子
は次の方法によって製造し得られる。
高圧高温下で密封された例えばモリブデン製容器中に高
温部と低温部を作り、高温部に立方晶BN原料粒とp型ま
たはn型ドープ材をこれらの溶媒例えば窒化リチウム・
カルシウム(LiCaBN2)溶媒に溶かしたものを入れ、低
温部に前記ドープ材と異なる型の立方晶窒化ほう素結晶
基板を置き温度による溶解差を利用して低温部に置いた
結晶基板上にこれとは異なる伝導型の立方晶窒化ほう素
を析出成長させることによりp−n接合のものが得られ
る。容器の圧力、温度は4〜7GPa,1300〜2400℃範囲で
行うことができる。好ましくは5.5GPa,約1700℃であ
る。
n型ドープ材としては例えばシリコン、p型ドープ材と
してはベリリウムが挙げられる。p−n接合面があまり
小さいと発光強度も弱くなるので、0.3平方ミリメータ
はあることが望ましい。母結晶の大きさや形状は制限さ
れず、その形状は塊状結晶でも薄膜結晶のものでもよ
い。このp−n接合に電流を流すとp−n接合の近傍の
電子と正孔の再結晶によって発光する。電流量がゼロで
あると発光しないが、電流量を増していけば発光強度は
増加し、充分な発光強度を得るには、1mm程度の大きさ
でp−n接合を持つ素子においては1mA以上の電流を流
す必要がある。p−n接合に電流を流すにはp型部側と
n型部側に電極をつけ、そこから電流を流せばよい。電
流の向きはp型からn型に流すのが通常であるが、その
逆方向でも発光する。
その発光は赤色より長い波長のものだけでなく、赤色か
ら紫外域をも含む領域に亘って発光し得られる。
このp−n接合部またはn側表面に蛍光体を附設する
と、発光色を変化させることができる。
実施例1. p型立方晶窒化ほう素結晶基板の作成 325〜400メッシュの立方晶窒化ほう素の粒子とLiCaBN溶
媒の粉末を、モリブデン製育成容器に(内径4mm、内高3
mm、厚さ1mm)内に詰める。このとき溶媒の中に1重量
%の金属ベリリウム粉末を入れておく。前記モリブデン
製育成容器は高温部と低温部の温度差をつけるように構
成され、高温部を加熱加圧して5.5GPa,1700℃とし20時
間保持する。これにより低温部にp型立方晶窒化ほう素
結晶基板が得られた。
p−n接合 前記のp型立方晶窒化ほう素結晶板を種結晶として育成
容器低温部に置き、前記と同じ立方晶窒化ほう素粒子と
5重量%のシリコン粒を入れたLiCaBN2溶媒粉末とを詰
め、前記と同じ条件下で育成することにより、p型結晶
の上にn型単結晶が育成される。このp−n接合結晶は
全体が約1mm大の単結晶で、中心部に濃青色のp型、周
囲が透明山吹色のn型結晶からなるものであった。p−
n接合面の大きさは0.4mm2とした。
第1図に示すように、p−n接合を挟むp型部とn型部
に銀ペーストの電極4をつけ、p型側を正n型側を負に
して70ボルトの順バイアス電圧をかけると、p型からn
型に2ミリアンペアの電流が流れた。銀ペースト電極と
立方晶窒化ほう素半導体との間の電圧降下を除いたp−
n接合を挟むp型部とn型部との間の電圧は間隔約0.2m
mにおいて約5ボルトであった。2ミリアンペアの電流
を通電中に実体顕微鏡でp−n接合素子を観察したとこ
ろ、p−n接合部に沿ってその近くのn型側に青白い発
光が観察された。
実施例2. 実施例1における電圧を70ボルトの逆バイアス電圧とし
たところ、p−n接合を挟むp型部とn型部間の電圧は
−40ボルトで、n型からp型に0.5ミリアンペアの電流
が流れ、n型部が橙色に輝いた。
実施例3. 実施例1において流す電流を変化させて発光強度を光度
計で測定したところ、電流量の増加と共に発光強度も増
加した。数ミリアンペア流せば肉眼でも発光を検知し得
られる。
実施例4. 実施例1および2の条件下で、発光スペクトルを分光光
度計で測定した。その結果は第2図に示す通りであっ
た。この図は測定系の感度補正を行っていない生のデー
タである。この結果が示すように、2000オングストロー
ムの紫外域から青色にかけても発光することが確認され
た。また電流量の増加と共に短波長へ発光域が拡大され
た。
なお、p−n接合を持たないp型もしくはn型だけの素
子では電流を通じても発光は検知できなかった。
実施例5. 実施例1のp−n接合部、またはn側表面に、銀ドープ
硫化亜鉛,銅ドープ硫化亜鉛,ユーロピウムドープイッ
トリウムオキシサルファイドの蛍光体をそれぞれ塗布
し、p−n接合に順方向の電流を流したところ、それぞ
れ、青色,緑色,赤色の発光が得られた。
発明の効果 本発明は従来の素材を用いたp−n接合型発光素子では
得られなかった青色から紫外域の発光を生ずるp−n接
合型発光素子を提供し得たものである。更に母結晶が立
方晶窒化ほう素であるため、その熱伝導率,硬度,化学
的安定性においても従来のものに比し優れており、その
ため高温等、あるいは苛酷な条件下でも使用可能である
効果も有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の発光素子の実施態様図で、第2図は実
施例4で得られた分光スペクトルを示す。 1:n型、2:p型、3:p−n接合面、4:電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】立方晶窒化ほう素を母結晶とし、1mA以上
    の電流の通電に耐える少なくとも0.3mm2以上の接合面を
    有するp−n接合を持った素子からなることを特徴とす
    る1mA以上の電流の通電により赤外から紫外域で発光し
    得る発光素子。
  2. 【請求項2】立方晶窒化ほう素を母結晶とし、1mA以上
    の電流の通電に耐える少なくとも0.3mm2以上の接合面を
    有するp−n接合を持った素子において、p−n接合部
    またはn側表面に蛍光体を附設したことを特徴とする1m
    A以上の電流の通電により赤外から紫外域で発光し得る
    発光素子。
JP160588A 1987-05-01 1988-01-07 立方晶窒化ほう素のP−n接合型発光素子 Expired - Lifetime JPH079998B2 (ja)

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