JP2000349333A

JP2000349333A - 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

Info

Publication number: JP2000349333A
Application number: JP20938399A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kojima; 繁小島; Katsuya Shirai; 克弥白井; Yoshifumi Mori; 芳文森; Atsushi Toda; 淳戸田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2000-12-15
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: JP4470237B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発光効率が高く、材料選択の幅が広く、大面
積の素子列を得られる発光素子，発光装置および表示装
置並びに製造方法を提供する。【解決手段】石英ガラスよりなる基板１１にｎ型Ａｌ
ＧａＮの非単結晶体よりなるｎ型クラッド層１２，Ｚｎ
Ｏよりなる複数の微結晶１３ａを含む発光層１３および
ｐ型ＢＮの非単結晶体よりなるｐ型クラッド層１４を順
次積層する。ｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層１４
との間には微結晶１３ａの間を埋めるように絶縁層１５
が形成され、漏れ電流が防止される。絶縁層１５はｎ型
クラッド層１２の表面を酸化することにより形成され
る。発光層１３は結晶性が向上された複数の微結晶１３
ａを含むので、発光効率が向上すると共に、発光層１
３，ｎ型クラッド層１２，ｐ型クラッド層１４および基
板１１の材料選択の幅が広がり、大面積の素子列を形成
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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，Ｇａ
ＡｌＡｓ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、半導体よりなる複数の
微結晶を含む微結晶層とを備えたものである。

【０００７】本発明による他の発光素子は、第１導電型
クラッド層と、第２導電型クラッド層と、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形成され、複
数の微結晶を含む発光層と、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形成され、発光層よりも薄
い厚さを有する絶縁層とを備えたものである。

【０００８】本発明による発光素子の製造方法は、第１
導電型層を形成する工程と、第１導電型層に半導体より
なる複数の微結晶を含む微結晶層を形成する工程と、微
結晶層を介して第１導電型層に第２導電型層を形成する
工程とを含むものである。

【０００９】本発明による他の発光素子の製造方法は、
第１導電型クラッド層を形成する工程と、第１導電型ク
ラッド層に複数の微結晶を含む発光層を形成する工程
と、第１導電型クラッド層に発光層よりも厚さが薄い絶
縁層を形成する工程と、発光層および絶縁層をそれぞれ
介して第１導電型クラッド層に第２導電型クラッド層を
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、第１導電型層と
第２導電型層との間に半導体よりなる複数の微結晶を含
む微結晶層が設けられた複数の発光素子を積層してなる
ものである。

【００１１】本発明による他の発光装置は、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複数の微結
晶を含む発光層およびこの発光層よりも薄い厚さを有す
る絶縁層がそれぞれ設けられた複数の発光素子を積層し
てなるものである。

【００１２】本発明による表示装置は、第１導電型層と
第２導電型層との間に半導体よりなる複数の微結晶を含
む微結晶層が設けられた発光素子を少なくとも１つ備え
たものである。

【００１３】本発明による他の表示装置は、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複数の微結
晶を含む発光層およびこの発光層よりも薄い厚さを有す
る絶縁層がそれぞれ設けられた発光素子を少なくとも１
つ備えたものである。

【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、微結晶層
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。

【００１５】本発明による他の発光素子では、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電圧が印
加されると、発光層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。また、第１導電型クラッド層と第２導電型ク
ラッド層との間には絶縁層が形成されているので、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おけ
る漏れ電流が低減され、電流は各微結晶を介して流れ
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、微結晶層が形成され、第
２導電型層がこの微結晶層を介して形成される。

【００１７】本発明による他の発光素子の製造方法で
は、第１導電型クラッド層が形成されたのち、微結晶層
が形成されると共に、絶縁層が形成される。そののち、
この微結晶層および絶縁層を介して第２導電型層が形成
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１
１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Ａ
ｌＧａＮ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１０
０ｎｍ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１
１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（Ｐ
ｔ）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１
３（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１３
ａ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１
３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１
０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；ＭＢ
Ｅ）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１
２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, L28
9(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１
０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１
３は、異なる半導体よりそれぞれなる２種の各微結晶１
３ａ，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、Ｔｉ
Ｏ₂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，Ｃｄ
Ｓ，ＣｄＳｅ，ＩｎＮ，ＧａＡｓＰ混晶あるいはα−Ｓ
ｉＣ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１
３ｃの発光効率を高めるためのものである。表面層１３
ｄ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Ｚｎ
Ｓ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、Ｇ
ａＮ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１
７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１
０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
─Ｇａ₂Ｏ₃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-dopedＧａ₂Ｏ₃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１
５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１
０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─Ｇａ₂Ｏ₃またはｎ型Ａｌ-dop
edＧａ₂Ｏ₃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１
４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（ＦｅＣｌ
₃），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１
３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；Indi
um 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（ＭｇＩ
ｎ），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１
０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１
２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１
５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１
２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１
０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１
２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１
２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１
０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１
０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１
２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（Ｐ
ｂ），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１
０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１
４，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１
２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１
０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１
０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１
２ｂ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ＡｌＧａ
Ｎ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１
２ｂ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１
０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１
２ｂ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１
０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１
３，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（Ｓｎ
Ｏ₂）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１
０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（Ｓｉ₃Ｎ₄）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０．２
μｍ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１
１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１
１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ＢａＭｇ
Ａｌ₁₀Ｏ₁₇（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ＹＯ₂Ｓ₂（以下、ＹＯ₂Ｓ₂：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、ＢａＭｇＡｌ
₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕおよびクマリン１は青色の発光を、Ｚｎ
Ｓ：Ｃｕ，Ａｇおよびクマリン６は緑色の発光を、ＹＯ
₂Ｓ₂：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３
１，３２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（Ｃｅ
Ｏ₂），硫化亜鉛（ＺｎＳ），酸化ハフニウム（ＨｆＯ
₂）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ＣＶ
Ｄ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１
６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１１０，１２
０，１３０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１１
０，１２０，１３０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，１３３
ａ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１１０，１２０，１
３０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１２
０，１３０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１１
２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１
３４，１２４，１１４、絶縁層１３５，１２５，１１
５、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１１６，１２６，１
３６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１０
０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１１７，１２
７，１３７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，１
２３ａ，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１
００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２３
０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２１０，２
２０，２３０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，２３３
ａ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２２
３ａ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２１４，２２４，２３
４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２１
２，２２２，２２３および第２導電型クラッド層２１
４，２２４，２３４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２
５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２１
６，２２６，２３６と第２の電極２１７，２２７，２３
７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２１
８，２２８，２３８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ＹＯ₂Ｓ₂：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ＢａＭｇＡ
ｌ₁₀Ｏ₁₇：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２１
８，２２８，２３８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２
１８，２２８，２３８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２１
０，２２０，２３０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２
１８，２２８，２３８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２１
８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２１
４，２２４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２１
８，２２８からの発光により得るようにし、青色をＧａ
Ｎ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-dopedＧａ₂Ｏ₃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２１
４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２
２３ａ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２
１７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２
３２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２１
６，２２６は例えばワイヤ２０１を介して共通配線２０
２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２０
２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２１０，２２０，２
３０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２０
１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２４
１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１
１７，１２７，１３７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２０６，２０
７，２０８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（Ｓ
ｂ）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
２６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微結晶層に結晶
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、微結晶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、請求項４記載の発光素子によれば、
微結晶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５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６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。

【０２１４】加えて、請求項１３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
も一方が微結晶層に近いほどバンドギャップの小さい複
数の層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。

【０２１５】更にまた、請求項１４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
とも一方が密着層を有するようにしたので、電極の密着
性を高めることができるという効果を奏する。

【０２１６】加えてまた、請求項１５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
くとも一方が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とい
う効果を奏する。

【０２１７】更にまた、請求項１６乃至請求項１９のい
ずれか１に記載の発光素子によれば、微結晶層における
各微結晶の間に絶縁層を備えるようにしたので、第１導
電型層と第２導電型層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
とができるという効果を奏する。

【０２１８】加えてまた、請求項２１に記載の発光素子
によれば、非晶質体またはプラスチックにより基板を構
成するようにしたので、基板の面積を容易に大きくする
ことができ、大面積の素子列を形成することができると
いう効果を奏する。

【０２１９】更にまた、請求項２２に記載の発光素子に
よれば、金属，半導体あるいは炭化ケイ素により基板を
構成するようにしたので、微結晶層の全面に渡って均一
に電圧を印加することができ、微結晶層の全面において
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という効果を奏する。また、基板の
面積を容易に大きくすることができ、大面積の素子列を
形成することができるという効果も奏する。

【０２２０】加えてまた、請求項２３記載の発光素子に
よれば、基板と第１導電型層との間に拡散防止層を備え
るようにしたので、基板と第１導電型層との間における
各構成元素の拡散を防止することができ、品質を向上さ
せることができるという効果を奏する。

【０２２１】更にまた、請求項２４記載の発光素子によ
れば、基板と第１導電型層との間に補助電極を備えるよ
うにしたので、微結晶層の全面に渡って均一に電圧を印
加することができ、微結晶層の全面において均一に発光
させることができるという効果を奏する。

【０２２２】更にまた、請求項２５記載の発光素子によ
れば、蛍光体層を備えるようにしたので、蛍光体層を構
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
とができるという効果を奏する。

【０２２３】加えてまた、請求項２７記載の発光素子に
よれば、第１導電型クラッド層と第２導電型クラッド層
との間に形成された発光層に複数の微結晶を含むように
したので、上記請求項１乃至２６のいずれか１に記載の
発光素子と同一の効果を奏する。また、絶縁層を第１導
電型クラッド層と第２導電型クラッド層との間に備える
ようにしたので、上記請求項１６乃至１９のいずれか１
に記載の発光素子と同一の効果を奏する。

【０２２４】加えてまた、請求項２８乃至請求項４４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、これに微結晶層を形成する
工程と、微結晶層を介して第１導電型層に第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。

【０２２５】特に、請求項３０乃至請求項３５のいずれ
か１に記載の発光素子の製造方法によれば、微結晶層を
形成したのち、酸素含有雰囲気中もしくは窒素含有雰囲
気中もしくは水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、各微結晶の結晶性を向上させることが
できるという効果を奏する。

【０２２６】また、請求項３６または請求項３７に記載
の発光素子の製造方法によれば、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、非単結晶の無機
半導体または有機半導体および導電性樹脂のうちの少な
くとも一方により形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。

【０２２７】また、請求項３９または請求項４０に記載
の発光素子の製造方法によれば、第１導電型層を形成し
たのち、その表面を酸化もしくは窒化するようにしたの
で、容易に絶縁層を形成することができ、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。

【０２２８】更に、請求項４６に記載の発光素子の製造
方法によれば、第１導電型クラッド層を形成する工程
と、発光層を形成する工程と、絶縁層を形成する工程
と、第２導電型クラッド層を形成する工程とを備えるよ
うにしたので、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４７または請求項４８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４９乃至請求項５３の
いずれか１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】

１０，１１０，１２０，１３０，２１０，２２０，２３
０…発光ダイオード（発光素子）、１１，１１１，２１
１…基板、１２，１１２，１２２，１３２，２１２，２
２２，２３２…第１導電型クラッド層（第１導電型
層）、１３，１１３，１２３，１３３，２１３，２２
３，２３３…発光層、１３ａ，１３ｂ，１１３ａ，１２
３ａ，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）、１
５，１１５，１２５，１３５，２１５，２２５，２３５
…絶縁層、１６，１１６，１２６，１３６，２１６，２
２６，２３６…第１の電極、１７，１１７，１２７，１
３７，２１７，２２７，２３７…第２の電極、１３ｃ…
内部層、１３ｄ…表面層、１２ａ，１４ａ…第１層、１
２ｂ，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、２０２，２０５，２０６，２
０７，２０８…共通配線、２０４…配設基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森芳文東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者戸田淳東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA05 AA11 AA12 AA40 AA42 AA44 CA34 CA40 CA41 CA45 CA46 CA57 CA65 CA66 CA67 CA73 CA82 CA88 CA92 CB25 FF01 5F073 AB19 BA09 CA24 CB05 CB22 DA05 DA06 EA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、半導体よりなる複数の微結晶を含む微結晶層とを備
えたことを特徴とする発光素子。
【請求項２】前記微結晶層における各微結晶の結晶粒
径は、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１
記載の発光素子。
【請求項３】前記微結晶層は、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
プを有することを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項４】前記微結晶層は、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ことを特徴と
する請求項１記載の発光素子。
【請求項５】前記微結晶層は、層状構造を有する微結
晶を含むことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項６】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
りなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項７】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
記微結晶層は酸素を含む無機半導体よりなることを特徴
とする請求項１記載の発光素子。
【請求項８】前記第１導電型層，前記第２導電型層お
よび前記微結晶層は窒素を含む無機半導体よりそれぞれ
なることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項９】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
記微結晶層は窒素を含む無機半導体よりなることを特徴
とする請求項１記載の発光素子。
【請求項１０】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ことを特徴とす
る請求項１記載の発光素子。
【請求項１１】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種よりなることを特徴とする請求項１０
記載の発光素子。
【請求項１２】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、多層構造を有すること
を特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項１３】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、微結晶層に近いほどバ
ンドギャップが小さくなるように積層された複数の層を
有することを特徴とする請求項１２記載の発光素子。
【請求項１４】更に、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に配設された電極を
備えると共に、この電極が配設された前記第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
層構造の中に電極の密着性を高める密着層を有すること
を特徴とする請求項１２記載の発光素子。
【請求項１５】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、多層構造の中に電極と
して機能する電極層を有することを特徴とする請求項１
２記載の発光素子。
【請求項１６】更に、前記微結晶層を構成する各微結
晶の間に形成され、前記第１導電型層と前記第２導電型
層との接触を防止する絶縁層を備えたことを特徴とする
請求項１記載の発光素子。
【請求項１７】前記絶縁層は、前記微結晶層よりも大
きなバンドギャップを有することを特徴とする請求項１
６記載の発光素子。
【請求項１８】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、
前記絶縁層は酸素を含む無機半導体よりなることを特徴
とする請求項１６記載の発光素子。
【請求項１９】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、
前記絶縁層は窒素を含む無機半導体よりなることを特徴
とする請求項１６記載の発光素子。
【請求項２０】更に、前記第１導電型層，前記微結晶
層および前記第２導電型層が積層された基板を備えたこ
とを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項２１】前記基板は、非晶質体あるいはプラス
チックよりなることを特徴とする請求項２０記載の発光
素子。
【請求項２２】前記基板は、金属，半導体あるいは炭
化ケイ素よりなることを特徴とする請求項２０記載の発
光素子。
【請求項２３】更に、前記第１導電型層と前記基板と
の間に形成された拡散防止層を備えたことを特徴とする
請求項２０記載の発光素子。
【請求項２４】更に、前記第１導電型層と前記基板と
の間に形成された補助電極を備えたことを特徴とする請
求項２０記載の発光素子。
【請求項２５】更に、蛍光体層を備えたことを特徴と
する請求項１記載の発光素子。
【請求項２６】更に、共振器を形成する一対の反射鏡
を備えたことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項２７】第１導電型クラッド層と、第２導電型クラッド層と、前記第１導電型クラッド層と前記第２導電型クラッド層
との間に形成され、複数の微結晶を含む発光層と、前記第１導電型クラッド層と前記第２導電型クラッド層
との間に形成され、前記発光層よりも薄い厚さを有する
絶縁層とを備えたことを特徴とする発光素子。
【請求項２８】第１導電型層を形成する工程と、第１導電型層に半導体よりなる複数の微結晶を含む微結
晶層を形成する工程と、微結晶層を介して第１導電型層に第２導電型層を形成す
る工程とを含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項２９】結晶粒径が１００ｎｍ以下の微結晶を
用いて微結晶層を形成することを特徴とする請求項２８
記載の発光素子の製造方法。
【請求項３０】酸素を含む無機半導体よりなる微結晶
を用いて微結晶層を形成すると共に、微結晶層を形成し
たのち、更に、酸素含有雰囲気中において加熱処理する
工程を含むことを特徴とする請求項２８記載の発光素子
の製造方法。
【請求項３１】プラズマ処理により加熱処理すること
を特徴とする請求項３０記載の発光素子の製造方法。
【請求項３２】窒素を含む無機半導体よりなる微結晶
を用いて微結晶層を形成すると共に、微結晶層を形成し
たのち、更に、窒素含有雰囲気中において加熱処理する
工程を含むことを特徴とする請求項２８記載の発光素子
の製造方法。
【請求項３３】プラズマ処理により加熱処理すること
を特徴とする請求項３２記載の発光素子の製造方法。
【請求項３４】微結晶層を形成したのち、更に、水素
含有雰囲気中において加熱処理する工程とを含むことを
特徴とする請求項２８記載の発光素子の製造方法。
【請求項３５】プラズマ処理により加熱処理すること
を特徴とする請求項３４記載の発光素子の製造方法。
【請求項３６】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、非単結晶の無機半導体により形
成することを特徴とする請求項２８記載の発光素子の製
造方法。
【請求項３７】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、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形成することを特徴とする
請求項２８記載の発光素子の製造方法。
【請求項３８】更に、微結晶層を構成する各微結晶の
間に、第１導電型層と第２導電型層との接触を防止する
絶縁層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２
８記載の発光素子の製造方法。
【請求項３９】窒素を含む無機半導体により第１導電
型層を形成すると共に、第１導電型層を形成したのち、
その表面を酸化することにより絶縁層を形成することを
特徴とする請求項３８記載の発光素子の製造方法。
【請求項４０】酸素を含む無機半導体により第１導電
型層を形成すると共に、第１導電型層を形成したのち、
その表面を窒化することにより絶縁層を形成することを
特徴とする請求項３８記載の発光素子の製造方法。
【請求項４１】第１導電型層，微結晶層および第２導
電型層を基板に形成することを特徴とする請求項２８記
載の発光素子の製造方法。
【請求項４２】更に、基板に拡散防止層を形成する工
程を含むと共に、拡散防止層を形成したのち、拡散防止
層を介して第１導電型層を基板に形成することを特徴と
する請求項４１記載の発光素子の製造方法。
【請求項４３】更に、基板に補助電極を形成する工程
を含むと共に、補助電極を形成したのち、補助電極を介
して第１導電型層を基板に形成することを特徴とする請
求項４１記載の発光素子の製造方法。
【請求項４４】更に、蛍光体層を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項２８記載の発光素子の製造方
法。
【請求項４５】更に、共振器を構成する一対の反射鏡
を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２８記載
の発光素子の製造方法。
【請求項４６】第１導電型クラッド層を形成する工程
と、第１導電型クラッド層に複数の微結晶を含む発光層を形
成する工程と、第１導電型クラッド層に発光層よりも厚さが薄い絶縁層
を形成する工程と、発光層および絶縁層をそれぞれ介して第１導電型クラッ
ド層に第２導電型クラッド層を形成する工程とを含むこ
とを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項４７】第１導電型層と第２導電型層との間に
半導体よりなる複数の微結晶を含む微結晶層が設けられ
た複数の発光素子を積層してなることを特徴とする発光
装置。
【請求項４８】第１導電型クラッド層と第２導電型ク
ラッド層との間に複数の微結晶を含む発光層およびこの
発光層よりも薄い厚さを有する絶縁層がそれぞれ設けら
れた複数の発光素子を積層してなることを特徴とする発
光装置。
【請求項４９】第１導電型層と第２導電型層との間に
半導体よりなる複数の微結晶を含む微結晶層が設けられ
た発光素子を少なくとも１つ備えたことを特徴とする表
示装置。
【請求項５０】前記発光素子の少なくとも１つは、更
に、蛍光体層を備えていることを特徴とする請求項４９
記載の表示装置。
【請求項５１】前記発光素子は、共通の基板上に形成
されていることを特徴とする請求項４９記載の表示装
置。
【請求項５２】前記発光素子を複数積層した発光装置
を少なくとも１つ備えたことを特徴とする請求項４９記
載の表示装置。
【請求項５３】第１導電型クラッド層と第２導電型ク
ラッド層との間に複数の微結晶を含む発光層およびこの
発光層よりも薄い厚さを有する絶縁層がそれぞれ設けら
れた発光素子を少なくとも１つ備えたことを特徴とする
表示装置。