JP2002084037A - Light emitting body and structure, and manufacturing method thereof - Google Patents

Light emitting body and structure, and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JP2002084037A
JP2002084037A JP2000270302A JP2000270302A JP2002084037A JP 2002084037 A JP2002084037 A JP 2002084037A JP 2000270302 A JP2000270302 A JP 2000270302A JP 2000270302 A JP2000270302 A JP 2000270302A JP 2002084037 A JP2002084037 A JP 2002084037A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zinc oxide
substrate
luminous body
column
hexagonal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000270302A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4672839B2 (en
Inventor
Tatsuya Iwasaki
達哉 岩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000270302A priority Critical patent/JP4672839B2/en
Publication of JP2002084037A publication Critical patent/JP2002084037A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4672839B2 publication Critical patent/JP4672839B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emission body made of zinc oxide having high-level light emitting capacity by providing a cyclic structure of nanometer to submicron size. SOLUTION: This light emission body has a base 2 and zinc oxide columns 1 consisting principally of zinc oxide, and the zinc oxide columns 1 are substantially hexagonal and arranged substantially at right angles to the surface of the base.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は発光体、構造体及び
その製造方法に関し、詳しくはナノメーターからサブミ
クロンサイズの周期構造を有する構造体、特に酸化亜鉛
からなる柱状物質が周期配列した発光体、発光素子、レ
ーザー、さらには上記構造を具備する光学素子に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light-emitting body, a structure, and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a structure having a periodic structure of nanometer to submicron size, particularly a light-emitting body in which columnar substances made of zinc oxide are periodically arranged. , A light emitting element, a laser, and an optical element having the above structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、酸化亜鉛はワイドギャップ半導
体、圧電特性などの特徴から、レーザーやLEDをはじ
めとする発光素子、蛍光体、導波路、透明電極、圧電素
子、光電変換素子、感光材、有害物質の分解、抗菌、な
どの分野においてを研究が盛んに行われている。たとえ
ば、特開平10−256673号公報において、酸化亜
鉛の薄膜から紫外域のレーザー発振が可能であることが
示された。
2. Description of the Related Art Conventionally, zinc oxide has characteristics such as a laser or LED, a phosphor, a waveguide, a transparent electrode, a piezoelectric element, a photoelectric conversion element, a photosensitive material, etc. because of its characteristics such as a wide gap semiconductor and piezoelectric characteristics. Research has been actively conducted in fields such as decomposition of harmful substances and antibacterial activity. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-256673, it was shown that laser oscillation in the ultraviolet region is possible from a thin film of zinc oxide.

【0003】一方、半導体の大きさをナノメーターから
サブミクロンのサイズまで小さくすることにより、電子
の閉じ込めや、表面作用において、特異な電気的、光学
的、化学的性質が期待できる。このような観点から酸化
亜鉛により、ナノサイズの大きさを有し、さらには結晶
性の優れた構造体を、実現をできれば、発光素子、光電
変換機能をはじめとする電気的、光学的、化学的性質の
さらなる向上が期待できる。
On the other hand, by reducing the size of a semiconductor from nanometers to submicron sizes, unique electrical, optical, and chemical properties can be expected in terms of electron confinement and surface action. From this point of view, if zinc oxide can be used to realize a nanometer-sized structure with excellent crystallinity, electrical, optical and chemical properties including light-emitting elements and photoelectric conversion functions can be realized. Can be expected to further improve the mechanical properties.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
ナノサイズの大きさを有し結晶性に優れた酸化亜鉛材料
を、簡便な手法で作成することは難しかった。一般にナ
ノサイズの材料を作成する手法として、フォトリソグラ
フィーをはじめ、電子線露光、X線回折露光などの微細
パターン描画技術をはじめとする半導体加工技術による
作成があげられる。しかし、これらの手法は、歩留まり
の悪さや装置のコストが高いなどの問題があり、簡易な
手法で再現性よく作成できる手法が望まれている。
However, conventionally,
It has been difficult to prepare a zinc oxide material having a nano size and excellent crystallinity by a simple method. In general, as a method for producing a nano-sized material, there is a method using a semiconductor processing technique including a fine pattern drawing technique such as photolithography, electron beam exposure, and X-ray diffraction exposure. However, these methods have problems such as low yield and high device cost, and a method that can be created with a simple method with good reproducibility is desired.

【0005】また、ナノサイズの微粒子作成手法とし
て、コロイド溶液の塗布と焼成による手法がある。この
手法は、比較的簡易であるが、作成される酸化亜鉛の結
晶性や微粒子形状などに対して、制御性や再現性に課題
がある。
[0005] As a technique for preparing nano-sized fine particles, there is a technique of applying and firing a colloid solution. This method is relatively simple, but has problems in controllability and reproducibility with respect to the crystallinity and the shape of fine particles of the zinc oxide to be produced.

【0006】ナノメーターサイズの構造を有する酸化亜
鉛を構造制御した例としては、上記の特開平10−25
6673号の公報が挙げられ、50nm程度のサイズの
六角柱のナノクリスタル薄膜を用いたときにレーザー発
振閾値が低いことが報告された。
An example of controlling the structure of zinc oxide having a nanometer-sized structure is disclosed in the above-mentioned JP-A-10-25.
No. 6673 discloses that a laser oscillation threshold value is low when a hexagonal prism nanocrystal thin film having a size of about 50 nm is used.

【0007】他には、柱状形状の酸化亜鉛を作製した例
として、大気開放型CVDにより酸化亜鉛のウイスカー
を基板上に成長させた報告があげられる(“Jpn.
J.Appl.Phys.”Vol.38(1999)
L586)。ただし、ウイスカーの径が数ミクロン径以
上と比較的太い。
As another example of producing zinc oxide having a columnar shape, there is a report that zinc oxide whiskers are grown on a substrate by open-air CVD (see Jpn.
J. Appl. Phys. "Vol. 38 (1999)
L586). However, the diameter of the whisker is relatively large, that is, several microns or more.

【0008】これらの方法は、基板がサファイア基板に
限られること、高温の成長条件を用いること、構造の制
御が不十分であることなどの理由から、十分な応用がな
されるにはいたっていない。
[0008] These methods have not been applied sufficiently because the substrate is limited to a sapphire substrate, high-temperature growth conditions are used, and the control of the structure is insufficient.

【0009】上記を鑑み、本発明の目的は、導電性膜上
にナノメーターからサブミクロンサイズで周期構造を有
する酸化亜鉛からなる構造体を提供することであり、こ
の構造体を発光体として発光素子をはじめとする光学素
子などに応用することである。また、本発明は、上記の
発光体を容易に製造する方法を提供することを目的とす
るものである。
In view of the above, an object of the present invention is to provide a structure made of zinc oxide having a periodic structure of nanometer to submicron size on a conductive film. This is to be applied to optical elements such as elements. Another object of the present invention is to provide a method for easily manufacturing the above-mentioned luminous body.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明の
以下の構成および製法により解決できる。すなわち、本
発明は、基体と、酸化亜鉛を主成分とする複数の柱状部
材とを有し、該柱状部材は実質的に六角柱形状であり、
前記基体表面に対し実質的に垂直に配置されてなること
を特徴とする発光体である。
The above objects can be attained by the following constitution and manufacturing method of the present invention. That is, the present invention has a substrate and a plurality of columnar members containing zinc oxide as a main component, and the columnar members are substantially hexagonal prism-shaped,
A luminous body characterized by being arranged substantially perpendicular to the surface of the base.

【0011】該基体上に周期的に実質的に垂直に配置さ
れた六角柱形状の酸化亜鉛柱を有してなることが好まし
い。該周期的に配置された酸化亜鉛柱の配列周期が、発
光波長より小さいことが好ましい。該酸化亜鉛柱は三角
格子状に配列されることが好ましい。該酸化亜鉛柱は正
六角形状の断面を有し、該周期構造の配列方位が、六角
柱形状の酸化亜鉛柱の柱中心から頂点方向への向きとほ
ぼ等しいことが好ましい。該酸化亜鉛柱は正六角形状の
断面を有し、該周期構造の配列方位が、六角柱形状の酸
化亜鉛柱の柱中心から側面の面中心への向きとほぼ等し
いことが好ましい。該基体は、基板と該基板上の導電性
膜からなることが好ましい。
It is preferable that a hexagonal column-shaped zinc oxide column periodically arranged substantially vertically on the substrate is provided. It is preferable that the arrangement period of the periodically arranged zinc oxide columns is smaller than the emission wavelength. The zinc oxide columns are preferably arranged in a triangular lattice. It is preferable that the zinc oxide column has a regular hexagonal cross section, and the arrangement orientation of the periodic structure is substantially equal to the direction from the column center to the vertex direction of the hexagonal columnar zinc oxide column. It is preferable that the zinc oxide column has a regular hexagonal cross section, and that the arrangement orientation of the periodic structure is substantially equal to the direction from the column center of the hexagonal column-shaped zinc oxide column to the center of the side surface. Preferably, the base comprises a substrate and a conductive film on the substrate.

【0012】該導電性膜は、Pt,CuまたはPdを主
成分とすることが好ましい。該導電性膜は、該基板に対
して垂直に111方向に配向しているが好ましい。該酸
化亜鉛柱は、該基体に対して垂直にc軸方向に配向して
いることが好ましい。該酸化亜鉛柱は陽極酸化アルミナ
の細孔内に配されることが好ましい。
Preferably, the conductive film contains Pt, Cu or Pd as a main component. The conductive film is preferably oriented in the 111 direction perpendicular to the substrate. The zinc oxide columns are preferably oriented in the c-axis direction perpendicular to the substrate. The zinc oxide columns are preferably arranged in the pores of anodized alumina.

【0013】また、本発明は、基体と、該基体上に周期
的に直立して配された六角柱形状の酸化亜鉛柱を有して
なることを特徴とする構造体である。該基体は、基板と
該基板上の導電性膜からなることが好ましい。
Further, the present invention is a structure characterized by having a base and a hexagonal column-shaped zinc oxide column which is arranged vertically upright on the base. Preferably, the base comprises a substrate and a conductive film on the substrate.

【0014】さらに、本発明は、基板上に導電性膜を製
膜して基体とする工程と、該基体上に周期的に配列した
円状もしくは楕円状の細孔のパターンを形成する工程
と、該基体上の細孔に亜鉛イオンを含有する溶液中で酸
化亜鉛柱を成長させる工程を有することを特徴とする上
記の発光体の製造方法である。
Further, the present invention provides a step of forming a conductive film on a substrate to form a substrate, and a step of forming a pattern of periodically arranged circular or elliptical pores on the substrate. And a step of growing a zinc oxide column in a solution containing zinc ions in pores on the substrate.

【0015】該細孔は楕円状であることが好ましい。該
円状もしくは楕円状の細孔のパターンを形成する工程
は、基体上に設けたアルミニウムの表面に細孔形成開始
点を形成する工程と、該アルミニウムを陽極酸化するこ
とで細孔を有する陽極酸化アルミナとする工程を有する
ことが好ましい。
The pores are preferably elliptical. The step of forming the pattern of circular or elliptical pores includes the step of forming a pore formation starting point on the surface of aluminum provided on the substrate, and the step of forming an anode having pores by anodizing the aluminum. It is preferable to have a step of forming alumina oxide.

【0016】本発明により、ナノサイズの大きさを有
し、結晶性に優れた酸化亜鉛材料、特にナノサイズの酸
化亜鉛柱を作製できる。これにより高性能の発光体とす
ることができる。特に、数10〜500nm程度の径
の、すなわち極細の酸化亜鉛柱を導電性を有する基板上
に直立して形成することができる。これにより酸化亜鉛
柱と下地電極との電気接続が可能となる。これにより、
サファイアを始めとする高価な単結晶基板を使う必要が
ない。
According to the present invention, a zinc oxide material having a nano-sized size and excellent in crystallinity, in particular, a nano-sized zinc oxide pillar can be produced. Thereby, a high-performance luminous body can be obtained. In particular, a very fine zinc oxide pillar having a diameter of about several tens to 500 nm, that is, a very fine zinc oxide pillar can be formed upright on a conductive substrate. This enables electrical connection between the zinc oxide pillar and the base electrode. This allows
There is no need to use expensive single crystal substrates such as sapphire.

【0017】さらには、このように酸化亜鉛柱をサブミ
クロンのサイズで周期的に配することでフォトニック結
晶として光学素子への応用を可能とする。特に、特開平
10−256673号公報においても酸化亜鉛柱は六角
柱であるが連続膜であり、本発明においては柱状の酸化
亜鉛が互いに離れて、周期的に配列している点で異な
る。
Further, by periodically arranging the zinc oxide columns in a submicron size, it is possible to apply the present invention to a photonic crystal as an optical element. In particular, also in JP-A-10-256672, the zinc oxide columns are hexagonal columns but are continuous films, and the present invention is different in that the columnar zinc oxides are spaced apart from each other and are periodically arranged.

【0018】フォトニック結晶は、2種類以上の屈折率
(誘電率)の異なる部位を周期的に配列することで、そ
の光学的性質を制御したものである(J.D.Joan
nnopoulous et al.“Photoni
c Crystals”Princeton Univ
ersity Press)。この様な媒質は、半導体
のバンド形成理論において電子波がブラッグ反射されて
エネルギーEと波数kとの分散関係がバンドを形成する
のに類推されるように、光においても波長程度の屈折率
の周期性がフォトニックバンドを生み出す。さらに、そ
の周期構造によっては、光が存在できない波長領域、す
なわちフォトニックバンドギャップが形成される。この
ようなフォトニックバンドを制御するためには、その構
造周期として光の波長程度から光の波長の数分の1のサ
イズを必要とする。
The photonic crystal is a crystal in which two or more types of portions having different refractive indexes (dielectric constants) are periodically arranged to control the optical properties thereof (JD Joan).
nopooulous et al. "Photoni
c Crystals "Princeton Univ
efficiency press). Such a medium has a refractive index of about a wavelength even in light, such that the dispersion relation between energy E and wave number k is analogized to form a band in a semiconductor band formation theory by Bragg reflection of an electron wave. Periodicity creates a photonic band. Further, depending on the periodic structure, a wavelength region where light cannot exist, that is, a photonic band gap is formed. In order to control such a photonic band, the size of the structural period needs to be a size of about the wavelength of light to a fraction of the wavelength of light.

【0019】すなわち、本発明において、酸化亜鉛によ
り光の波長以下のサイズの周期構造(フォトニック結
晶)を作製し、酸化亜鉛の発光スペクトルや分散特性に
対してその周期構造を適宜設計することで、発光素子を
はじめとするさまざまな光学素子として応用することが
期待できる。特に、フォトニックバンドの群速度が小さ
いモードや、欠陥構造に伴う局在モードを利用する事
で、発光素子の高効率化、レーザー素子の発振の低閾値
化、などが可能である。他にも蛍光体として用いる際に
は蛍光寿命の制御に用いることができる。すなわち、柱
状の酸化亜鉛を周期配列してフォトニック結晶として用
いる事で、発光素子の高効率化、レーザー素子の発振の
低閾値化、などが可能である。他にもフォトニック結晶
は、導波路や偏光素子をはじめとする各種光学素子とし
ての応用が期待できる。
That is, in the present invention, a periodic structure (photonic crystal) having a size equal to or smaller than the wavelength of light is prepared from zinc oxide, and the periodic structure is appropriately designed with respect to the emission spectrum and dispersion characteristics of zinc oxide. It can be expected to be applied to various optical elements including light emitting elements. In particular, by using a mode in which the group velocity of the photonic band is small or a localized mode associated with a defect structure, it is possible to increase the efficiency of the light-emitting element, lower the oscillation threshold of the laser element, and the like. In addition, when used as a phosphor, it can be used for controlling the fluorescence lifetime. That is, by using columnar zinc oxide as a periodic arrangement and using it as a photonic crystal, it is possible to increase the efficiency of a light-emitting element, lower the oscillation threshold of a laser element, and the like. In addition, photonic crystals can be expected to be applied as various optical elements such as waveguides and polarizing elements.

【0020】特に、酸化亜鉛は紫外光のバンド端発光
や、酸素欠損や格子間Zn欠陥に伴う緑色発光をする発
光材料として使用しうるが、発光波長に対応した周期構
造(フォトニック結晶)を適用することで、所望の波長
域において高性能の発光素子とすることができる。
In particular, zinc oxide can be used as a light emitting material that emits band-edge light of ultraviolet light or green light due to oxygen deficiency or interstitial Zn defect, and has a periodic structure (photonic crystal) corresponding to the light emission wavelength. By applying the light-emitting element, a high-performance light-emitting element can be provided in a desired wavelength region.

【0021】本発明の酸化亜鉛柱を具備する構造体は、
発光素子のほかにも、光電変換素子、光触媒、電界放出
型電子放出素子をはじめ、各種電子デバイスやマイクロ
デバイスなどの機能材料や、構造材料などとして、広い
範囲で応用可能である。
The structure provided with the zinc oxide column of the present invention comprises:
In addition to light-emitting devices, they can be applied in a wide range as functional materials such as photoelectric conversion devices, photocatalysts, field emission electron-emitting devices, various electronic devices and microdevices, and structural materials.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の基体上に酸化亜鉛
柱を配置した構造体(発光体)について、図1から図3
を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a structure (light emitting body) in which a zinc oxide column is disposed on a substrate of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0023】<構成>図1は、本発明の構造体(発光
体)の一例を示す概念図である。本発明の発光体は、図
1のように、基体2上に直立して発光材料である酸化亜
鉛柱1が周期的に配列してなる。本発明の酸化亜鉛柱1
は、酸素と亜鉛を主成分とし、特に六角柱状の構造を有
する。
<Structure> FIG. 1 is a conceptual view showing an example of the structure (light emitting body) of the present invention. As shown in FIG. 1, the luminous body of the present invention has a zinc oxide column 1 which is a luminescent material and is periodically arranged upright on a base 2. Zinc oxide pillar 1 of the present invention
Has oxygen and zinc as main components, and has a hexagonal columnar structure in particular.

【0024】図2は、本発明の酸化亜鉛柱を上方から見
た形状の例を示す概念図である。六角柱を上方からみる
と、図2(a)のように正六角形のものをはじめ、図2
(b)、(c)のような六角形や、図2(d)のような
角の丸い六角形などが挙げられる。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the shape of the zinc oxide pillar of the present invention viewed from above. When the hexagonal prism is viewed from above, the hexagonal prism starts with a regular hexagon as shown in FIG.
Hexagons as shown in (b) and (c) and hexagons with rounded corners as shown in FIG.

【0025】図3は本発明の酸化亜鉛柱を示す斜視図で
ある。図3(a)のように正六角柱のもの、図3(b)
のように六角柱のもの、図3(c)のように六角柱の角
が丸いもの、図3(d)に示すように先端が錘状の形状
を有するものなどが挙げられる。
FIG. 3 is a perspective view showing a zinc oxide column of the present invention. A regular hexagonal prism as shown in FIG. 3A, FIG. 3B
As shown in FIG. 3 (c), a hexagonal prism having a rounded corner as shown in FIG.

【0026】本発明の酸化亜鉛柱は、多結晶、単結晶、
アモルファスなどの任意の結晶構造を有することができ
るが、発光能に優れる構造が好ましく、結晶性に優れる
もの、特に単結晶が好ましい。後述の酸化亜鉛の製膜条
件及び下地基板を適当に選択することで、基板に対して
c軸を上向きに向け、配向に優れた酸化亜鉛を成長でき
る。特に、c軸を上向きにした六角柱状の酸化亜鉛を成
長することができる。さらに言えば、酸化亜鉛柱の質、
すなわち結晶性やc軸配向などの観点から、6角形柱状
となるような条件で作製することが好ましくい。このよ
うな観点から、本発明の酸化亜鉛からなる六角柱におい
ては、六角柱の高さ方向にc軸方向とすることができる
こと、さらには六角柱の単結晶となることが好ましい。
The zinc oxide column of the present invention may be polycrystalline, single crystal,
Although it can have an arbitrary crystal structure such as amorphous, a structure having excellent luminous ability is preferable, and a structure having excellent crystallinity, particularly a single crystal, is preferable. By appropriately selecting the zinc oxide film forming conditions and the underlying substrate described later, the c-axis can be directed upward with respect to the substrate, and zinc oxide having excellent orientation can be grown. In particular, hexagonal columnar zinc oxide with the c-axis pointing upward can be grown. Furthermore, the quality of zinc oxide pillars,
That is, from the viewpoint of crystallinity, c-axis orientation, and the like, it is preferable to manufacture the film under conditions that form a hexagonal column. From such a viewpoint, in the hexagonal prism made of zinc oxide of the present invention, it is preferable that the hexagonal prism can be in the c-axis direction in the height direction, and it is preferable that the hexagonal prism be a single crystal.

【0027】また、このような6角形状の酸化亜鉛柱、
基体に対して方向性を有して配する酸化亜鉛柱から構成
されることが好ましく、たとえば基体に対して実質的に
垂直に形成できる。
Further, such a hexagonal zinc oxide column,
It is preferably composed of a zinc oxide column arranged in a direction with respect to the substrate, and can be formed, for example, substantially perpendicular to the substrate.

【0028】酸化亜鉛柱の形状、サイズは作成条件に依
存するが、太さは数nm〜数μmであり、長さは数10
nm〜数10μm、アスペクト比は1から200程度の
範囲である。
Although the shape and size of the zinc oxide column depend on the preparation conditions, the thickness is several nm to several μm, and the length is several tens.
nm to several tens of μm, and the aspect ratio is in the range of about 1 to 200.

【0029】本発明における酸化亜鉛の組成は、酸素と
亜鉛を主成分とすれば特に限定されない。また、B,A
l,Ga,In,N,P,Asなどをドープすることで
キャリア極性、キャリア密度などを制御することができ
る。さらに、酸素欠損や希土類をはじめとする不純物の
導入により発光準位を制御することもできる。
The composition of zinc oxide in the present invention is not particularly limited as long as it contains oxygen and zinc as main components. B, A
By doping with l, Ga, In, N, P, As, or the like, carrier polarity, carrier density, and the like can be controlled. Furthermore, the emission level can be controlled by introducing impurities such as oxygen vacancies and rare earth elements.

【0030】基体2としては、サファイア基板、Si基
板、GaN基板、ZnO基板などの任意の単結晶基板や
石英ガラスをはじめとするガラス基板、さらにはこれら
の基板の上に任意の薄膜を形成したものを用いることが
できる。このような基板3上に直接、酸化亜鉛柱1を配
しても良いが、下地に導電性膜4を配することが、導電
性膜を電極とし電気的な接続を可能とし、ガラス基板な
ど安価な基板を用いることができるので好ましい。
As the substrate 2, an arbitrary single crystal substrate such as a sapphire substrate, a Si substrate, a GaN substrate, or a ZnO substrate, a glass substrate such as a quartz glass substrate, and an arbitrary thin film formed on these substrates Can be used. Although the zinc oxide column 1 may be directly disposed on such a substrate 3, disposing the conductive film 4 as an underlayer enables electrical connection using the conductive film as an electrode, such as a glass substrate. This is preferable because an inexpensive substrate can be used.

【0031】また、上述の酸化亜鉛柱を基体上に2次元
配列して構成することでフォトニック結晶とすることが
できる。フォトニック結晶は、先に説明したように、2
種類以上の屈折率(誘電率)の異なる部位を周期的に配
列させた構造から構成される。このようなフォトニック
バンドを制御するためには、その構造周期として光の波
長程度から光の波長の数分の1のサイズを必要とする。
A photonic crystal can be obtained by arranging the above-described zinc oxide columns two-dimensionally on a substrate. The photonic crystal, as explained above,
It is composed of a structure in which at least different types of portions having different refractive indexes (dielectric constants) are periodically arranged. In order to control such a photonic band, the size of the structural period needs to be a size of about the wavelength of light to a fraction of the wavelength of light.

【0032】本発明の発光体、すなわち酸化亜鉛を周期
的に配したフォトニック結晶においては、その紫外域か
ら可視域の発光を制御するためには100〜400nm
程度の周期構造を必要とする。本発明においては、周期
構造により生じたフォトニックバンド構造により発光波
長における状態密度の減少や分散関係の異方性などで効
果が現れるが、フォトニックバンドギャップが開いてい
ることがより好ましい。2次元フォトニック結晶の周期
構造としては、正方配列や三角格子配列などがあげられ
るが、フォトニックバンドギャップが開くという観点か
ら、図4に示すように、6方向対称でハニカム状に規則
的に配列した三角格子配列の構造が好ましい。このよう
な三角格子配列に、六角柱の酸化亜鉛柱を適用すると、
配列の方位と六角柱の面内方位を制御することで、その
対称性が一致することからより好ましい。たとえば、図
4(a)のように三角格子10の周期方向11を六角柱
(形)の中心12と頂点13を結ぶ方向が一致する配列
や、図4(b)のように六角柱(形)の中心14と側面
(辺)の面中心15の方向と一致させることで、フォト
ニックバンド構造の異方性の増強や、結晶場と輻射場の
方位が合うことに伴う電子−光相互作用を増強を可能と
する。これにより、たとえば発光素子として用いる場合
には、発光効率向上や、発光異方性の増強が可能であ
る。
In the luminous body of the present invention, that is, in the photonic crystal in which zinc oxide is periodically arranged, 100 to 400 nm is required to control the emission from the ultraviolet region to the visible region.
Requires a periodic structure of a certain degree. In the present invention, the photonic band structure generated by the periodic structure produces effects such as a reduction in the density of states at the emission wavelength and anisotropy of the dispersion relation, but it is more preferable that the photonic band gap is widened. Examples of the periodic structure of the two-dimensional photonic crystal include a square arrangement and a triangular lattice arrangement. From the viewpoint of opening the photonic band gap, as shown in FIG. A triangular lattice arrangement is preferred. When a hexagonal zinc oxide pillar is applied to such a triangular lattice array,
It is more preferable to control the orientation of the array and the in-plane orientation of the hexagonal prism because their symmetries coincide. For example, as shown in FIG. 4A, an arrangement in which the direction connecting the periodic direction 11 of the triangular lattice 10 to the center 12 of the hexagonal prism (shape) and the vertex 13 coincides, or as shown in FIG. ) Coincides with the direction of the center 14 of the side surface and the center 15 of the side surface (side), thereby enhancing the anisotropy of the photonic band structure and the electron-light interaction caused by the matching of the orientation of the crystal field and the radiation field. Enables enhancement. Thereby, for example, when used as a light emitting element, it is possible to improve the luminous efficiency and the luminescent anisotropy.

【0033】<作製方法>次に、本発明の酸化亜鉛から
なる発光体(構造体)の製造方法について説明する。本
発明の酸化亜鉛柱の作製方法としては、MBE法、レー
ザー蒸着法、CVD法、溶液中成長法、スパッタ法、真
空蒸着法などがあげられるが、簡易で低コストであり良
質の酸化亜鉛柱を成長可能な溶液中成長プロセスが好ま
しい。
<Production Method> Next, a method for producing a luminous body (structure) made of zinc oxide of the present invention will be described. Examples of the method for producing the zinc oxide column of the present invention include an MBE method, a laser deposition method, a CVD method, an in-solution growth method, a sputtering method, and a vacuum deposition method. Is preferred.

【0034】すなわち、本発明の酸化亜鉛柱の作製方法
としては、亜鉛イオンを有する溶液からの析出を用いる
ことが好ましい。溶液中での酸化亜鉛成長を用いること
で安価に大面積の上記構造体を作製することができる。
たとえば図10に示すような反応装置を用い、硝酸亜鉛
とDMAB(ジメチルアミンボラン)の水溶液からなる
反応溶液32中に、試料31を浸すことで、酸化亜鉛膜
を形成することが可能である。濃度、温度など適当な条
件を選ぶこと、適当な基体を用いることで上述のような
酸化亜鉛柱を成長させることができる。この際、紫外光
34の照射を行うこともできる。
That is, as a method for producing the zinc oxide pillar of the present invention, it is preferable to use precipitation from a solution having zinc ions. By using zinc oxide growth in a solution, the above-described structure having a large area can be manufactured at low cost.
For example, a sample 31 is immersed in a reaction solution 32 composed of an aqueous solution of zinc nitrate and DMAB (dimethylamine borane) using a reaction apparatus as shown in FIG. 10 to form a zinc oxide film. By selecting appropriate conditions such as concentration and temperature and using an appropriate substrate, the above-described zinc oxide column can be grown. At this time, irradiation with ultraviolet light 34 can also be performed.

【0035】また、基板表面に、触媒としてPd、P
t,Cu,Ag,Au,Rh,Irなどの貴金属元素や
Ni,Fe,Coなどの鉄族元素を付与することで、触
媒付与部に選択的に酸化亜鉛を成長させることができ
る。触媒の付与方法としては、上記触媒イオンを含有す
る溶液に浸すことや、触媒となる元素からなる膜を製膜
することなどがあげられる。ただし、酸化亜鉛柱の方向
を基板に直立させるために、導電性膜として触媒となり
うる材料の連続膜を製膜した基体を用いることが好まし
い。たとえば、Pt、Pd、Cuなどの貴金属の連続膜
を製膜することがあげられる。このように平坦な貴金属
を主成分とした膜を有した基体を用いることで、酸化亜
鉛柱を基板に略垂直に直立したものとすることができる
ので好ましい。さらに、この貴金属基板がたとえば11
1方位などに配向していることが、酸化亜鉛柱の形状ば
らつきや密度ばらつきを少なくする点やから好ましい。
On the surface of the substrate, Pd, P
By adding a noble metal element such as t, Cu, Ag, Au, Rh, and Ir and an iron group element such as Ni, Fe, and Co, zinc oxide can be selectively grown on the catalyst-applied portion. Examples of the method for applying the catalyst include immersing the catalyst in a solution containing the above-described catalyst ions, and forming a film made of an element serving as a catalyst. However, in order to make the direction of the zinc oxide column stand upright on the substrate, it is preferable to use a substrate on which a continuous film of a material that can be a catalyst is formed as the conductive film. For example, there is a method of forming a continuous film of a noble metal such as Pt, Pd, and Cu. The use of such a substrate having a flat film mainly containing a noble metal as a main component is preferable because the zinc oxide column can be made to stand substantially perpendicularly to the substrate. Furthermore, this noble metal substrate is, for example, 11
Orientation in one direction or the like is preferable from the viewpoint of reducing variations in shape and density of the zinc oxide columns.

【0036】この貴金属膜は、酸化亜鉛柱を成長後、酸
化亜鉛柱に電流を供給する(電位を印加する)電極とし
て用いることができる。これにより、図1のように、基
体2と、基体に対して方向性を有して配する酸化亜鉛柱
1から構成されることを特徴とする構造体とすることが
できる。
The noble metal film can be used as an electrode for supplying a current (applying a potential) to the zinc oxide column after growing the zinc oxide column. As a result, as shown in FIG. 1, it is possible to obtain a structure characterized by being composed of the base 2 and the zinc oxide columns 1 arranged with directionality to the base.

【0037】本発明の、酸化亜鉛柱を周期的に配列する
手法として、まず電子線露光とエッチングの技術を適用
したパターニング手法を用いることが挙げられる。これ
には、あらかじめ基体上に所望のパターンを作製し後、
酸化亜鉛柱を成長することが挙げられる。たとえば周期
的な細孔をパターニングした後に上述の液中成長を行う
ことで、それぞれの細孔から酸化亜鉛柱を成長させるこ
とができる。
As a method of periodically arranging the zinc oxide pillars according to the present invention, first, a patterning method using an electron beam exposure and etching technique is used. To do this, create a desired pattern on the substrate in advance,
Growing zinc oxide pillars. For example, by performing the above-described submerged growth after patterning the periodic pores, zinc oxide columns can be grown from the respective pores.

【0038】しかしこのような手法は、パターニング形
成において歩留まりの悪さや装置のコストが高いなどの
問題があるため、以下のように自然に形成される規則的
なナノ構造を用いる事が好ましい。たとえば、陽極酸化
アルミナ皮膜などが挙げられる。陽極酸化アルミナは、
陽極酸化という簡易な手法で大面積にわたるアスペクト
の高い2次元周期構造すなわち、2Dフォトニック結晶
を作製できるため最も好ましい。また、その周期サイズ
は作製条件により数10から500nmの範囲で制御で
きるため、可視から紫外域においてフォトニック結晶の
作製に有用である。
However, such a method has problems such as poor yield and high device cost in patterning. Therefore, it is preferable to use a naturally formed regular nanostructure as described below. For example, an anodized alumina film may be used. Anodized alumina is
This is most preferable because a two-dimensional periodic structure having a high aspect ratio over a large area, that is, a 2D photonic crystal can be produced by a simple technique called anodic oxidation. In addition, the periodic size can be controlled in the range of several tens to 500 nm depending on the manufacturing conditions, so that it is useful for manufacturing a photonic crystal in the visible to ultraviolet region.

【0039】また、また陽極酸化アルミナを適用した製
法を適用することで、簡易な製法で安価にナノメータサ
イズで柱状の酸化亜鉛を作製できる。
Further, by applying a production method using anodized alumina, a columnar zinc oxide having a nanometer size can be produced at a low cost by a simple production method.

【0040】以下に陽極酸化アルミナナノホールについ
て説明する。陽極酸化アルミナナノホールはAl膜やア
ルミ箔、アルミ板などをある特定の酸性溶液中で陽極酸
化することにより作製される(たとえばR.C.Fur
neaux,W.R.Rigby & A.P.Dav
idson“NATURE”Vol.337、P147
(1989)等参照)。図8に陽極酸化アルミナナノホ
ールの概略図を示す。この陽極酸化アルミナ層52は、
Alと酸素を主成分とし、多数の円柱状のナノホール
(細孔)53を有し、そのナノホール53は、基体の表
面にほぼ垂直に配置し、それぞれのナノホールは互いに
平行かつほぼ等間隔に配置している。すなわち、第1の
誘電部位(アルミナ)の中に、柱状形状の第2の誘電部
位(中空)が、ハニカム状に規則的に2次元に配列した
構造(2次元フォトニック結晶としての構造)を有す
る。アルミナナノホールの直径2rは数nm〜数100
nm、間隔2Rは数10nm〜数100nm程度であ
り、陽極酸化条件により制御可能である。また、アルミ
ナナノホール層52の厚さ、ナノホールの深さは、陽極
酸化時間などで制御することができる。これはたとえば
10nm〜500μmの間である。アルミナナノホール
の細孔径2rはエッチングにより広げることが可能であ
る。これにはりん酸溶液などが利用可能である。
The anodic alumina nanoholes will be described below. Anodized alumina nanoholes are produced by anodizing an Al film, aluminum foil, aluminum plate, or the like in a specific acidic solution (for example, RC Fur).
neaux, W.C. R. Rigby & A. P. Dav
idson "NATURE" Vol. 337, P147
(1989)). FIG. 8 shows a schematic diagram of anodized alumina nanoholes. This anodized alumina layer 52
It has a large number of cylindrical nanoholes (pores) 53 containing Al and oxygen as main components, and the nanoholes 53 are arranged almost perpendicularly to the surface of the substrate, and the nanoholes are arranged parallel to each other and at substantially equal intervals. are doing. That is, a structure (structure as a two-dimensional photonic crystal) in which column-shaped second dielectric parts (hollows) are regularly and two-dimensionally arranged in a honeycomb shape in the first dielectric parts (alumina). Have. The diameter 2r of the alumina nanohole is several nm to several hundreds.
The nm and the interval 2R are on the order of several tens of nm to several hundreds of nm, and can be controlled by anodic oxidation conditions. Further, the thickness of the alumina nanohole layer 52 and the depth of the nanoholes can be controlled by the anodic oxidation time and the like. This is for example between 10 nm and 500 μm. The pore diameter 2r of the alumina nanoholes can be increased by etching. For this, a phosphoric acid solution or the like can be used.

【0041】また、2段陽極酸化法や、Al表面にハニ
カム状の凹凸(細孔開始点)を形成してから陽極酸化す
る方法により、細孔配列を規則化する事ができる。(益
田:“OPTRONICS”No.8(1998)21
1頁参照) 細孔開始点を形成する手法としては、スタンパーを用い
る手法や、FIBを照射する手法などが挙げられる。
The pore arrangement can be regularized by a two-stage anodic oxidation method or a method in which honeycomb-shaped irregularities (pore starting points) are formed on the Al surface and then anodized. (Masuda: "OPTRONICS" No. 8 (1998) 21
(Refer to page 1.) Examples of a method of forming the pore starting point include a method using a stamper, a method of irradiating FIB, and the like.

【0042】本発明の、六角柱形状の酸化亜鉛柱の面内
方向、すなわち、a−b軸方位を制御するためには、パ
ターニングの形を六角形状にすることや単結晶基板を用
い、その方位と周期構造の方位をあわせておくことなど
で実現できる。他にも、円状のパターン(細孔)を用い
る場合には、パターンの形状を楕円状のパターン(細
孔)としておくことで、ある程度の方位を決めることが
できる。陽極酸化アルミナを適用する際の、その細孔形
状は、後述の細孔開始点の形状、配列パターン、陽極酸
化条件などの作製条件である程度の形状制御が可能であ
る。
In order to control the in-plane direction of the hexagonal column-shaped zinc oxide column, that is, the ab axis direction of the present invention, the patterning may be made hexagonal or a single crystal substrate may be used. This can be realized by matching the azimuth with the azimuth of the periodic structure. In addition, when a circular pattern (pores) is used, a certain orientation can be determined by setting the shape of the pattern to an elliptical pattern (pores). When applying anodized alumina, the shape of the pores can be controlled to some extent by the production conditions such as the shape of the pore starting point, the arrangement pattern, and the anodic oxidation conditions described below.

【0043】[0043]

【実施例】以下に実施例をあげて、本発明を説明する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.

【0044】実施例1および比較例1,2 本実施例はMBEによる酸化亜鉛の成長と、電子線露光
を用いたパターニングにより六角柱の酸化亜鉛が三角格
子配列して形成した例である。
Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 This example is an example in which zinc oxide of hexagonal columns is formed in a triangular lattice arrangement by growth of zinc oxide by MBE and patterning using electron beam exposure.

【0045】まず、脱脂洗浄したc面サファイア基板上
に、厚さ200nmの酸化亜鉛膜をMBE法でエピタキ
シャル成長させた。MBE法においてはZn金属とRF
(高周波)酸素ラジカル源を用い、真空中で650℃の
予備加熱後、Zn分圧1×10-4Pa(1×10-6to
rr),O2 流量0.3ml/min(0.3cc
m),RFパワー300W、基板温度550℃の条件下
でZnOの成長を行った。
First, a 200 nm-thick zinc oxide film was epitaxially grown on the degreased and cleaned c-plane sapphire substrate by MBE. In the MBE method, Zn metal and RF
After preheating at 650 ° C. in a vacuum using a (high frequency) oxygen radical source, the Zn partial pressure is 1 × 10 −4 Pa (1 × 10 −6 to
rr), O 2 flow rate 0.3 ml / min (0.3 cc)
m), ZnO was grown under the conditions of RF power of 300 W and substrate temperature of 550 ° C.

【0046】引き続き、レジスト膜形成、電子ビーム露
光、現像により、レジストによるマスクパターンを形成
した。マスクパターンは六角形が配列した図4(a)に
示すような形状であり、約200nm径の六角形が三角
格子状に0.3μmの周期で配列してある。また、マス
クパターンの周期構造が酸化亜鉛膜の[1−2 1]方
向となるようにした。引き続き、NH4 OHとH22
からなるエッチャントで酸化亜鉛をウエットエッチし、
さらにレジストを有機溶剤で除去した。
Subsequently, a resist mask pattern was formed by resist film formation, electron beam exposure and development. The mask pattern has a shape as shown in FIG. 4A in which hexagons are arranged, and hexagons having a diameter of about 200 nm are arranged in a triangular lattice pattern at a period of 0.3 μm. Further, the periodic structure of the mask pattern was set to be in the [1-2-1] direction of the zinc oxide film. Subsequently, NH 4 OH and H 2 O 2
Wet-etch zinc oxide with an etchant consisting of
Further, the resist was removed with an organic solvent.

【0047】また、比較例1として、パターニングを行
わないで製膜した酸化亜鉛膜を用意した。また、比較例
2として、マスクパターンが六角形でなく円形のものを
用意した。
Further, as Comparative Example 1, a zinc oxide film formed without patterning was prepared. Further, as Comparative Example 2, a mask pattern having a circular pattern instead of a hexagonal pattern was prepared.

【0048】(評価)本実施例1の試料をFE−SEM
観察により露光パタンに準じて六角柱の酸化亜鉛柱が三
角格子配列で形成されていることを確認した。酸化亜鉛
柱サイズは160nmで六角形の角はやや丸みを帯びて
いるが、正六角形状であった。一方で比較例1は平坦な
膜であった。また、比較例2では円柱状の酸化亜鉛が配
列して形成されていた。TEM観察より、サファイア基
板上にエピ成長していることが確認された。
(Evaluation) The sample of Example 1 was subjected to FE-SEM
Observation confirmed that hexagonal zinc oxide columns were formed in a triangular lattice arrangement according to the exposure pattern. The zinc oxide pillars were 160 nm in size and the hexagonal corners were slightly rounded, but had a regular hexagonal shape. On the other hand, Comparative Example 1 was a flat film. In Comparative Example 2, columnar zinc oxides were arranged. From the TEM observation, it was confirmed that the crystal had grown on the sapphire substrate.

【0049】He−Cdレーザーを励起源(励起波長3
25nm)としたフォトルミネッセンスの測定により、
本実施例及び比較例のサンプルにおいて、波長385n
mのバンド間発光と、酸素欠損に伴う波長500〜55
0nm付近の緑色発光を確認した。
An He-Cd laser is used as an excitation source (excitation wavelength 3
25 nm) and the photoluminescence measurement
In the samples of the present example and the comparative example, the wavelength was 385n.
m emission between bands and a wavelength of 500 to 55 due to oxygen deficiency.
Green light emission near 0 nm was confirmed.

【0050】本実施例1の試料は、比較例1の試料に比
べて発光スペクトルは紫外域の発光が主となっており、
緑色発光が抑制されていた。周期的な構造によりフォト
ニックバンドギャップが形成されることにより、緑色発
光が抑制されたと考えることができる。また、本実施例
1の試料は、比較例2の試料に比べてフォトルミネッセ
ンスの強度が若干大きかった。六角形の形状の周期配列
による効果と考えることができる。
The emission spectrum of the sample of Example 1 is mainly in the ultraviolet region as compared with the sample of Comparative Example 1, and
Green light emission was suppressed. It can be considered that green light emission was suppressed by the formation of the photonic band gap by the periodic structure. Further, the sample of Example 1 had a slightly higher photoluminescence intensity than the sample of Comparative Example 2. This can be considered to be the effect of the hexagonal periodic arrangement.

【0051】実施例2および比較例3 本実施例は、電子線露光によるパターニングと、溶液プ
ロセスで酸化亜鉛を選択成長させた例である。図5は本
実施例の発光体の作製工程を示す図である。以下、図5
を用いて説明する。
Example 2 and Comparative Example 3 This example is an example in which patterning by electron beam exposure and selective growth of zinc oxide by a solution process. FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of the luminous body of this example. Hereinafter, FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0052】工程a)シリコン基板からなる基板3上に
下地導電性膜4としてRFスパッタによりPd膜を10
0nmの厚さに製膜した。下地導電性膜の製膜条件は、
111配向の優れる条件が好ましく、たとえばPd膜を
製膜する際には、RFパワー150W、アルゴンガス圧
0.7Pa(5mtorr)の条件を用いた。ここで
は、RFスパッタを用いたが製膜にはスパッタ法、CV
D法、真空蒸発法などに任意の製膜方法が適用可能であ
る。(図5(a)参照)
Step a) A Pd film is formed as a base conductive film 4 on a substrate 3 made of a silicon substrate by RF sputtering.
A film was formed to a thickness of 0 nm. The conditions for forming the underlying conductive film are as follows:
It is preferable that the 111 orientation is excellent. For example, when forming a Pd film, the conditions of RF power 150 W and argon gas pressure 0.7 Pa (5 mtorr) were used. Here, RF sputtering was used, but the sputtering method, CV
Any film forming method can be applied to the D method, the vacuum evaporation method, and the like. (See FIG. 5 (a))

【0053】工程b)引き続き、レジスト膜、電子ビー
ム露光、現像により、円形開口が三角格子状に配列した
レジストのレジストマスク7を形成した。開口のサイズ
は50〜400nmの範囲、開口の間隔(周期)は10
0〜500nmの範囲でさまざまな開口径及び配列周期
のパターンを形成した。(図5(b)参照)
Step b) Successively, a resist mask 7 of a resist having circular openings arranged in a triangular lattice was formed by a resist film, electron beam exposure and development. The size of the opening is in the range of 50 to 400 nm, and the interval (period) of the opening is 10
Patterns with various aperture diameters and arrangement periods were formed in the range of 0 to 500 nm. (See FIG. 5 (b))

【0054】工程c)図10に示す装置を用い、試料を
0.05MZnNO3 、0.05Mジメチルアミンボラ
ン水溶液からなる反応溶液32中で浴温度60℃で、高
圧水銀ランプで紫外線を照射する条件下で、酸化亜鉛柱
1を成長させた。処理時間は30minである。これに
より、酸化亜鉛膜が導電性膜上に選択成長する。(図5
(c)参照)
Step c) Using the apparatus shown in FIG. 10, the sample is irradiated with ultraviolet light from a high-pressure mercury lamp at a bath temperature of 60 ° C. in a reaction solution 32 consisting of an aqueous solution of 0.05M ZnNO 3 and 0.05M dimethylamine borane. Below, a zinc oxide column 1 was grown. The processing time is 30 minutes. Thereby, the zinc oxide film is selectively grown on the conductive film. (FIG. 5
(See (c))

【0055】工程d)最後に、レジストマスクを有機溶
媒で溶解した。(図5(d)参照)
Step d) Finally, the resist mask was dissolved with an organic solvent. (See Fig. 5 (d))

【0056】比較例3として、導電性膜上にレジストマ
スクを形成せず、酸化亜鉛を成長させたものを用意し
た。
As Comparative Example 3, a film prepared by growing zinc oxide without forming a resist mask on a conductive film was prepared.

【0057】(評価)本実施例2の試料をFE−SEM
観察により、円形のマスクパタンの中に開口サイズに応
じて、図9(a)に一例を示すように、六角柱の酸化亜
鉛柱が三角格子配列で形成されていることを確認した。
六角柱の形は、図3(a)から(c)のものが混在して
いたが、六角形の角の形は比較的先鋭であった。たとえ
ば、300nm開口のレジストマスクを用いた場合に
は、六角柱のサイズ200〜250nm程度であり、高
さは500nm程度であった。X線回折より、酸化亜鉛
がc軸配向が確認された。
(Evaluation) The sample of Example 2 was subjected to FE-SEM
Observation confirmed that hexagonal zinc oxide columns were formed in a triangular lattice arrangement in the circular mask pattern according to the opening size, as shown in an example in FIG. 9A.
Although the shapes of the hexagonal prisms were mixed with those of FIGS. 3A to 3C, the shape of the hexagonal corners was relatively sharp. For example, when a resist mask having an opening of 300 nm was used, the size of the hexagonal prism was about 200 to 250 nm, and the height was about 500 nm. X-ray diffraction confirmed that the zinc oxide was c-axis oriented.

【0058】比較例3おいても、六角柱状の酸化亜鉛が
成長していたが、図9(b)に示すようにそのサイズの
ばらつきが大きく、位置はランダムであった。また、こ
の際、111配向した下地導電膜を用いることで、c軸
に優れ六角柱状のZnOを成長することができた。
In Comparative Example 3, hexagonal columnar zinc oxide also grew, but as shown in FIG. 9 (b), the size variation was large and the positions were random. At this time, by using the underlying conductive film with 111 orientation, ZnO having excellent c-axis and hexagonal columnar shape could be grown.

【0059】また、特に、適当なマスクの開口サイズを
用いた際に、六角柱の径の形状、サイズの均一性に優
れ、正六角柱に近い形状の酸化亜鉛が多く成長する傾向
が見られた。本実施例においては、開口径として400
nm程度が望ましく、その際のZnO六角柱の径は、3
00nm程度であった。
In particular, when an appropriate mask opening size was used, there was a tendency that a large amount of zinc oxide having excellent hexagonal column shape and size uniformity and a shape close to a regular hexagonal column was grown. . In this embodiment, the opening diameter is 400
nm, and the diameter of the ZnO hexagonal prism is 3 nm.
It was about 00 nm.

【0060】He−Cdレーザーを励起源としたフォト
ルミネッセンスの測定により、 本実施例2及び比較例
3の両サンプルにおいて、波長385nmのバンド間発
光と波長500〜550nm付近の緑色発光を確認し
た。マスク開口径200nm、周期250nmの試料に
おいては、比較例3の試料に比べて発光スペクトルは紫
外域の発光が主となっており、緑色発光が抑制されてい
た。フォトニックバンドギャップが形成されることによ
り、緑色発光が抑制されたと考えることができる。
By measurement of photoluminescence using a He—Cd laser as an excitation source, in both samples of Example 2 and Comparative Example 3, emission between the band at a wavelength of 385 nm and green emission near a wavelength of 500 to 550 nm were confirmed. In the sample with a mask opening diameter of 200 nm and a cycle of 250 nm, the emission spectrum was mainly in the ultraviolet region and the green emission was suppressed as compared with the sample of Comparative Example 3. It can be considered that the green emission was suppressed by the formation of the photonic band gap.

【0061】マスク開口径200nm、周期250nm
の試料を用い、YAG第3高調波で励起しフォトルミネ
ッセンスの測定を行い、液体窒素温度において、レーザ
ー発振閾値を評価したところ、本実施例3の方が、比較
例3に比べてレーザー発振閾値が低かった。本実施例3
においては、フォトニック結晶としての群速度低下の効
果によりレーザー発振閾値の低下がはかられたものと考
える。
Mask opening diameter 200 nm, period 250 nm
Using the sample, the laser emission threshold was evaluated at the liquid nitrogen temperature by exciting with the third harmonic of YAG and measuring the photoluminescence. As a result, the laser oscillation threshold of Example 3 was higher than that of Comparative Example 3. Was low. Example 3
In, it is considered that the laser oscillation threshold was reduced due to the effect of group velocity reduction as a photonic crystal.

【0062】実施例3,4 本実施例は、下地導電性膜にPt(実施例3)、及びC
u(実施例4)を用いた以外は、実施例2と同様であ
る。
Embodiments 3 and 4 In this embodiment, Pt (Embodiment 3) and C
Same as Example 2 except that u (Example 4) was used.

【0063】実施例2においてはマスク開口径が400
nm程度において、酸化亜鉛柱の形状均一性が優れた
が、下地導電膜としてPtを用いた本実施例においては
開口径として200nm程度を用いた際に形状均一性が
望ましく、下地導電膜としてCuを用いた際には開口径
として100nm程度を用いた場合に好ましかった。そ
れぞれにおいて、ZnO六角柱の径は150nm、60
nm程度であった。すなわち、下地導電性膜を適切なも
のを選ぶことで、さまざまなサイズにおいて形状均一性
に優れた酸化亜鉛柱を成長させることができた。
In the second embodiment, the mask opening diameter is 400
At about nm, the shape uniformity of the zinc oxide pillar was excellent, but in the present example using Pt as the underlying conductive film, the shape uniformity was desirable when the opening diameter was about 200 nm, and Cu was used as the underlying conductive film. Was preferred when an aperture diameter of about 100 nm was used. In each case, the diameter of the ZnO hexagonal prism is 150 nm, 60
nm. That is, by selecting an appropriate base conductive film, zinc oxide columns having excellent shape uniformity in various sizes could be grown.

【0064】本実施例3においてマスク開口径200n
m、周期250nmの試料を用い、YAG第3高調波で
励起しフォトルミネッセンスの測定を行い、液体窒素温
度において、レーザー発振閾値を評価したところ、本実
施例3の方が、実施例2に比べて閾値が低かった。
In the third embodiment, the mask opening diameter is 200 n.
Using a sample having a period of 250 nm and a wavelength of 250 nm, the sample was excited by the third harmonic of YAG, photoluminescence was measured, and the laser oscillation threshold was evaluated at liquid nitrogen temperature. Threshold was low.

【0065】さらに本実施例4においてマスク開口径1
00nm、周期150nmの試料を用い、He−Cdレ
ーザーを励起源としたフォトルミネッセンスの測定をお
こなったところ実施例2に比べて、フォトルミネッセン
スの強度が強かった。
Further, in the fourth embodiment, the mask opening diameter 1
Photoluminescence was measured using a sample having a wavelength of 00 nm and a period of 150 nm and using a He-Cd laser as an excitation source. As a result, the photoluminescence intensity was higher than that of Example 2.

【0066】実施例5 本実施例は、マスクパタンを円形状のかわりに楕円形状
とした以外は実施例3と同様である。楕円の長短軸比は
3:4とした。
Embodiment 5 This embodiment is the same as Embodiment 3 except that the mask pattern is made elliptical instead of circular. The major axis ratio of the ellipse was 3: 4.

【0067】本実施例においては、図9(c)のよう
に、六角柱の向きが、中心軸と頂点を結ぶ方向を楕円開
口の長軸方向にあわせる傾向が見られた。すなわち、酸
化亜鉛柱が六角柱が向きをそろえて配列していた。X線
回折より、酸化亜鉛のc軸配向、面内配向が確認され
た。本実施例の試料のフォトルミネッセンス強度を評価
したところ、実施例3に比べて若干高かった。
In this embodiment, as shown in FIG. 9C, the direction of the hexagonal prism tends to match the direction connecting the central axis and the apex with the major axis of the elliptical opening. In other words, the zinc oxide columns were arranged with hexagonal columns aligned. X-ray diffraction confirmed c-axis orientation and in-plane orientation of zinc oxide. When the photoluminescence intensity of the sample of this example was evaluated, it was slightly higher than that of Example 3.

【0068】実施例6 酸化亜鉛柱の配列形成のために、陽極酸化アルミナを用
いた例である。図6および図7は本実施例の発光体の作
製工程を示す図である。以下、図6および図7を用いて
説明する。
Example 6 This is an example in which anodized alumina is used to form an array of zinc oxide columns. FIG. 6 and FIG. 7 are views showing the steps of manufacturing the luminous body of this example. This will be described below with reference to FIGS.

【0069】工程a)石英ガラスからなる基板3上に下
地導電性膜4としてRFスパッタによりPd膜を100
nmの厚さに製膜後、さらにDCスパッタによりアルミ
膜8を1μm製膜した。下地導電性膜の製膜条件は、1
11配向の優れる条件が好ましく、たとえば、RFパワ
ー150W、アルゴンガス圧0.7Pa(5mtor
r)の条件を用いた。ここでは、RFスパッタ及びDC
スパッタを用いたが製膜には、CVD法、真空蒸発法な
どに任意の製膜方法が適用可能である。(図6(a)参
照)
Step a) A Pd film is formed on a substrate 3 made of quartz glass by RF sputtering as a base conductive film 4.
After forming the film to a thickness of nm, an aluminum film 8 was further formed to a thickness of 1 μm by DC sputtering. The conditions for forming the underlying conductive film are 1
It is preferable that the 11 orientation is excellent. For example, RF power 150 W, argon gas pressure 0.7 Pa (5 mtorr)
The condition of r) was used. Here, RF sputtering and DC
Although sputtering is used, any film forming method such as a CVD method and a vacuum evaporation method can be applied to the film formation. (See FIG. 6 (a))

【0070】工程b)次に、陽極酸化の前工程として、
アルミの表面に陽極酸化の細孔開始点9となるよう凹凸
を作製しておく。この表面加工により、アルミナの細孔
配列を規則的なものとする事ができる。この凹凸は、陽
極酸化アルミナの細孔配列に対応して、ハニカム状に形
成されていることがアスペクト比の大きいナノホールを
作製するうえで好ましい。この細孔開始点(凹部)の形
成方法としては、集束イオンビーム(FIB)を照射す
る手法、AFMを始めとするSPMを用いて行う手法、
特開平10−121292号公報で開示されたプレスパ
ターニングを用いて凹みを作成する手法、レジストパタ
ーン作成後エッチングにより凹みを作る手法などを用い
ることが挙げられる。
Step b) Next, as a step before anodic oxidation,
Irregularities are formed on the surface of the aluminum so as to be the starting point 9 of the pores for anodization. By this surface processing, the pore arrangement of alumina can be made regular. The irregularities are preferably formed in a honeycomb shape corresponding to the pore arrangement of the anodized alumina in order to produce nanoholes having a large aspect ratio. As a method of forming the pore starting point (concave portion), a method of irradiating a focused ion beam (FIB), a method of using SPM such as AFM,
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-112292 discloses a method of forming a dent using press patterning, a method of forming a dent by etching after forming a resist pattern, and the like.

【0071】これらの中でも、集束イオンビーム照射を
用いる手法は、レジスト塗布、電子ビーム露光、レジス
ト除去といったような手間のかかる工程は不必要であ
り、直接描画で所望の位置に短時間で細孔開始点を形成
することが可能であることや、被加工物に圧力をかける
必要がないので、機械的強度が強くない被加工物に対し
ても適用可能であるなどの観点から特に好ましい。
Among these methods, the method using focused ion beam irradiation does not require complicated processes such as resist coating, electron beam exposure, and resist removal. Since it is possible to form a starting point and it is not necessary to apply pressure to the workpiece, it is particularly preferable from the viewpoint of being applicable to a workpiece having low mechanical strength.

【0072】本実施例においてはGaの集束イオンビー
ムを照射することで用い、200nm間隔のハニカム配
列にドット状の開始点を形成した。ここで集束イオンビ
ーム加工のイオン種はGa,加速電圧は30kV、イオ
ンビーム径は100nm、イオン電流は300pA、各
ドットの照射時間は10msecとした。(図6(b)
参照)
In this embodiment, a dot-shaped starting point is formed in a honeycomb array at 200 nm intervals by irradiating a focused ion beam of Ga. Here, the ion species for focused ion beam processing was Ga, the acceleration voltage was 30 kV, the ion beam diameter was 100 nm, the ion current was 300 pA, and the irradiation time for each dot was 10 msec. (FIG. 6 (b)
reference)

【0073】工程c)次に、上記アルミ膜を陽極酸化法
することにより陽極酸化アルミナ5作製する。図11
中、40は恒温槽であり、41は試料、42はPt板の
カソード、43は電解質、44は反応容器であり、45
は陽極酸化電圧を印加する電源、46は陽極酸化電流を
測定する電流計、47は試料ホルダーである。図では省
略してあるが、このほか電圧、電流を自動制御、測定す
るコンピュータなどが組み込まれている。試料41およ
びカソード42は、恒温水槽により温度を一定に保たれ
た電解質中に配置され、電源より試料、カソード間に電
圧を印加することで陽極酸化が行われる。陽極酸化に用
いる電解質は、たとえば、シュウ酸、りん酸、硫酸、ク
ロム酸溶液などが挙げられる。
Step c) Next, anodized alumina 5 is prepared by anodizing the above aluminum film. FIG.
Medium, 40 is a thermostat, 41 is a sample, 42 is a cathode of a Pt plate, 43 is an electrolyte, 44 is a reaction vessel, and 45 is a reaction vessel.
Is a power supply for applying an anodizing voltage, 46 is an ammeter for measuring anodizing current, and 47 is a sample holder. Although not shown in the figure, a computer for automatically controlling and measuring the voltage and current is incorporated. The sample 41 and the cathode 42 are disposed in an electrolyte maintained at a constant temperature by a constant temperature water bath, and anodic oxidation is performed by applying a voltage between the sample and the cathode from a power supply. Examples of the electrolyte used for anodic oxidation include oxalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, and chromic acid solution.

【0074】アルミナナノホールの細孔間隔すなわち構
造周期は、陽極酸化電圧とほぼ次式(1)の相関を有す
るため、開始点配列(間隔)に対応して陽極酸化電圧を
設定する事が望ましい。
Since the pore spacing of alumina nanoholes, that is, the structural period has a correlation with the anodic oxidation voltage substantially according to the following equation (1), it is desirable to set the anodic oxidation voltage in accordance with the starting point arrangement (interval).

【0075】[0075]

【数1】 (Equation 1)

【0076】アルミナナノホールの厚さは、アルミ膜の
膜厚や陽極酸化の時間によって制御する事ができる。た
とえば全膜厚をすべてアルミナナノホールに置換する事
や、所望のアルミ膜を残す事もできる。
The thickness of the alumina nanoholes can be controlled by the thickness of the aluminum film and the time of anodic oxidation. For example, the entire thickness can be replaced with alumina nanoholes, or a desired aluminum film can be left.

【0077】さらにアルミナナノホール層を酸溶液(た
とえばりん酸溶液)中に浸す処理(ポアワイド処理)に
より、適宜ナノホール径を広げることができる。酸濃
度、処理時間、温度を制御することにより所望のナノホ
ール径を有するアルミナナノホールとすることができ
る。
Further, the diameter of the nanoholes can be appropriately increased by immersing the alumina nanohole layer in an acid solution (for example, a phosphoric acid solution) (pore widening process). Alumina nanoholes having a desired nanohole diameter can be obtained by controlling the acid concentration, the processing time, and the temperature.

【0078】本実施例においては、陽極酸化の電解液と
して0.3Mリン酸浴を用い、80Vの陽極酸化を行っ
た。ポアワイド処理として、25℃のりん酸溶液5w
t.%中に80分浸すことでナノホール径を約160n
mに広げた。(図7(c)参照)
In this example, anodizing was performed at 80 V using a 0.3 M phosphoric acid bath as an electrolytic solution for anodic oxidation. As a pore wide treatment, phosphoric acid solution 5w at 25 ° C
t. % For about 160n
m. (See FIG. 7 (c))

【0079】工程d)実施例2と同様な手法で細孔の底
から酸化亜鉛柱1を成長させた。ただし、ZnNO3
濃度を0.02Mとし、浴温度は70℃、反応時間は2
時間とした。(図7(d)参照) (評価)本実施例6の試料をFE−SEM観察により陽
極酸化アルミナの細孔の中に細孔サイズに準じて六角柱
の酸化亜鉛柱が三角格子配列で形成されていることを確
認した。六角柱の形は、図3(a)から(c)のものが
混在していたが、六角形の角の形は比較的先鋭であっ
た。
Step d) Zinc oxide pillars 1 were grown from the bottoms of the pores in the same manner as in Example 2. However, the concentration of ZnNO 3 was 0.02 M, the bath temperature was 70 ° C., and the reaction time was 2
Time. (Refer to FIG. 7 (d)) (Evaluation) The sample of Example 6 was observed by FE-SEM to form hexagonal zinc oxide columns in a triangular lattice arrangement in the pores of anodized alumina according to the pore size. Confirmed that. Although the shapes of the hexagonal prisms were mixed with those of FIGS. 3A to 3C, the shape of the hexagonal corners was relatively sharp.

【0080】また、本実施例6の酸化亜鉛柱は高さが1
μm程度有しており、アスペクト比の高い酸化亜鉛柱を
配列形成することができた。また、簡易な手法で、大面
積の配列パターンを形成することができた。
The height of the zinc oxide column of Example 6 was 1
Zinc oxide pillars having a height of about μm and a high aspect ratio could be formed. In addition, a large area array pattern could be formed by a simple method.

【0081】He−Cdレーザーを励起源としたフォト
ルミネッセンスの測定により、両サンプルにおいて、波
長385nmのバンド間発光と波長500〜550nm
付近の緑色発光を確認した。
Photoluminescence measurement using a He—Cd laser as an excitation source showed that the emission between the band of 385 nm and the wavelength of 500 to 550 nm were observed in both samples.
Near green emission was confirmed.

【0082】本実施例6の試料は、比較例3の試料に比
べて発光スペクトルは紫外域の発光が主となっており、
緑色発光が抑制されていた。フォトニックバンドギャッ
プが形成されることにより、緑色発光が抑制されたと考
えることができる。
The emission spectrum of the sample of Example 6 is mainly in the ultraviolet region compared to the sample of Comparative Example 3, and
Green light emission was suppressed. It can be considered that the green emission was suppressed by the formation of the photonic band gap.

【0083】本実施例6の試料を、He雰囲気中で40
0℃、1時間の熱処理を行い、さらに100nm厚さ相
当量のAgを蒸着した後、真空装置内に設置し、10-6
Paまで排気後、液体窒素温度まで冷却し、対向したL
aB6 からなる電子銃より電子を放出させ、加速電圧1
0〜50keVに加速された電子ビームを照射すると、
390nm付近の紫外域においてレーザー発振させるこ
とができた。レーザー発振閾値として10〜15A/c
2 程度であった。
The sample of Example 6 was subjected to 40
After performing heat treatment at 0 ° C. for 1 hour, and further depositing an amount of Ag equivalent to a thickness of 100 nm, the resultant was placed in a vacuum apparatus and 10 −6.
After evacuation to Pa, the temperature was cooled to the temperature of liquid nitrogen, and L
electrons are emitted from the electron gun consisting aB 6, the acceleration voltage 1
When an electron beam accelerated to 0 to 50 keV is irradiated,
Laser oscillation was possible in the ultraviolet region around 390 nm. Laser oscillation threshold 10-15A / c
m 2 .

【0084】一方、比較例3において同様な評価を行っ
たところ、発振閾値として20〜40A/cm2 程度で
あった。本実施例6の発光体を用いる事で、閾値電流密
度の低減が図られた。さらに、レーザー発振波長幅が狭
く、レーザー発振モード数が低減されていた。本実施例
においては、群速度低下の効果によりレーザー発振閾値
の低下がはかられたものと考える。
On the other hand, when the same evaluation was performed in Comparative Example 3, the oscillation threshold was about 20 to 40 A / cm 2 . The threshold current density was reduced by using the luminous body of the sixth embodiment. Further, the laser oscillation wavelength width was narrow, and the number of laser oscillation modes was reduced. In the present embodiment, it is considered that the laser oscillation threshold value is reduced by the effect of the group velocity reduction.

【0085】実施例7 本実施例2乃至実施例4で作製した試料を、2%H2
98%Heの還元雰囲気中で600℃、10minの熱
処理を行うことで、酸化亜鉛柱における酸素組成量を減
じ、導電率を高めた後、電子放出能を評価した。
Example 7 The samples prepared in Examples 2 to 4 were subjected to a heat treatment at 600 ° C. for 10 minutes in a reducing atmosphere of 2% H 2 and 98% He to obtain an oxygen composition in the zinc oxide column. After reducing the amount and increasing the conductivity, the electron emission ability was evaluated.

【0086】試料を真空装置内に設置し、10-6Paま
で排気後、対向したアノード板に電圧を印可することで
電子放出量を評価した。アノードと試料間の距離は2m
m、電圧は5kVとした。実施例4のCuを下地に用
い、もっとも細い径の酸化亜鉛柱を配列形成した試料の
電子放出能がもっとも優れ、電子放出量は4μA/cm
2 程度であった。すなわち、本実施例の手法により、ナ
ノサイズの酸化亜鉛柱が配列した電子放出素子を作製で
きることがわかった。
The sample was placed in a vacuum device, and 10-6Pa
After exhausting by applying voltage to the opposed anode plate
The electron emission amount was evaluated. The distance between the anode and the sample is 2m
m, and the voltage was 5 kV. Using Cu of Example 4 as a base
Of the sample with the thinnest zinc oxide pillars
Highest electron emission ability, 4μA / cm
Two It was about. That is, according to the method of this embodiment,
Electron-emitting devices in which no-sized zinc oxide columns are arranged
I knew it would work.

【0087】[0087]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、以
下の効果がある。本発明の発光体および構造体によれ
ば、 1)基体上に、結晶性に優れ、ナノサイズの径を有する
酸化亜鉛柱を配置することで、高効率の発光体とするこ
とができた、 2)さらには、このように酸化亜鉛柱をサブミクロンの
サイズで周期的に配置することでフォトニック結晶とし
て発光素子を始めとする光学素子への応用を可能とす
る、効果がえられた。
As described above, the present invention has the following effects. According to the luminous body and structure of the present invention, 1) by arranging a zinc oxide pillar having excellent crystallinity and a nano-sized diameter on a substrate, a high-efficiency luminous body could be obtained. 2) Further, by arranging the zinc oxide pillars periodically at a submicron size in this manner, an effect was obtained in which the photonic crystal can be applied to optical elements such as light-emitting elements.

【0088】また、本発明の製造方法によれば、 3)溶液中での酸化亜鉛成長を用いることで安価に大面
積の上記構造体を作製することができる、 4)また陽極酸化アルミナを適用した製法を適用するこ
とで、簡易な製法で安価に基体上に周期的に柱状の酸化
亜鉛を配置した構造体を作製できた、 効果がえられた。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, 3) the above-mentioned structure having a large area can be manufactured at low cost by using zinc oxide growth in a solution. 4) Further, anodized alumina is applied. By applying the manufacturing method described above, it was possible to produce a structure in which columnar zinc oxide was periodically arranged on the substrate at a low cost with a simple manufacturing method, and the effect was obtained.

【0089】本発明の酸化亜鉛柱を用いた発光体は、蛍
光体、表示装置などに用いることができる。さらには、
本発明の酸化亜鉛柱は、電子デバイスやマイクロデバイ
スなどの機能材料や構造材料などとして、広い範囲で利
用可能であり、特に機能材料の例としては光電変換素
子、光触媒素子、電子放出材料などが挙げられる。
The luminous body using the zinc oxide column of the present invention can be used for a phosphor, a display device and the like. Moreover,
The zinc oxide column of the present invention can be used in a wide range as a functional material or a structural material such as an electronic device or a micro device. In particular, examples of the functional material include a photoelectric conversion element, a photocatalyst element, and an electron emission material. No.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の酸化亜鉛柱を配置した発光体(構造
体)を示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a light-emitting body (structure) on which a zinc oxide pillar of the present invention is arranged.

【図2】本発明の酸化亜鉛柱を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a zinc oxide column of the present invention.

【図3】本発明の酸化亜鉛柱を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a zinc oxide column of the present invention.

【図4】本発明の発光体における酸化亜鉛柱の配列を示
す概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an arrangement of zinc oxide columns in the luminous body of the present invention.

【図5】本発明の実施例2の発光体の作製工程を示す工
程図である。
FIG. 5 is a process diagram showing a process for manufacturing a light-emitting body according to Example 2 of the present invention.

【図6】本発明の実施例6の陽極酸化アルミナを用いた
発光体の作製工程を示す工程図である。
FIG. 6 is a process chart showing a process for producing a light-emitting body using anodized alumina of Example 6 of the present invention.

【図7】本発明の実施例6の陽極酸化アルミナを用いた
発光体の作製工程を示す工程図である。
FIG. 7 is a process chart showing a process for producing a light-emitting body using anodized alumina of Example 6 of the present invention.

【図8】本発明における陽極酸化アルミナを示す概略図
である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing anodized alumina in the present invention.

【図9】本発明の実施例2,比較例3,実施例5の酸化
亜鉛柱の構造の一例を示す図である。
FIG. 9 is a view showing an example of the structure of a zinc oxide pillar of Example 2, Comparative Example 3, and Example 5 of the present invention.

【図10】本発明の溶液プロセスによる酸化亜鉛成長装
置を示す概略図である 。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a zinc oxide growth apparatus by a solution process of the present invention.

【図11】陽極酸化装置を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic view showing an anodizing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 酸化亜鉛柱 2 基体 3 基板 4 導電性膜 5 陽極酸化アルミナ 6 細孔 7 レジストマスク 8 アルミ膜 9 細孔開始点 10 三角格子 11,16 周期方向 12,14 六角柱(形)の中心 13 頂点 15 面中心 30 恒温槽 31 試料 32 反応溶液 33 反応容器 34 紫外光 40 恒温槽 41 試料 42 カソード 43 電解質 44 反応容器 45 電源 46 電流計 47 試料ホルダー 51 アルミ(膜) 52 陽極酸化アルミナ 53 細孔(ナノホール) 54 バリア層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Zinc oxide pillar 2 Substrate 3 Substrate 4 Conductive film 5 Anodized alumina 6 Pores 7 Resist mask 8 Aluminum film 9 Pores starting point 10 Triangular lattice 11,16 Periodic direction 12,14 Center of hexagonal column (shape) 13 Vertex 15 Center of surface 30 Thermostat 31 Sample 32 Reaction solution 33 Reaction vessel 34 Ultraviolet light 40 Thermostat 41 Sample 42 Cathode 43 Electrolyte 44 Reaction vessel 45 Power supply 46 Ammeter 47 Sample holder 51 Aluminum (membrane) 52 Anodized alumina 53 Pore ( Nanohole) 54 Barrier layer

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体と、酸化亜鉛を主成分とする複数の
柱状部材とを有し、該柱状部材は、実質的に六角柱形状
であり、且つ、前記基体表面に対し実質的に垂直に配置
されてなることを特徴とする発光体。
1. A semiconductor device comprising: a base; and a plurality of columnar members containing zinc oxide as a main component, wherein the columnar members are substantially hexagonal prism-shaped and substantially perpendicular to the surface of the substrate. A light emitter characterized by being arranged.
【請求項2】 前記酸化亜鉛を主成分とする複数の柱状
部材は、実質的に周期的に配置されてなることを特徴と
する請求項1に記載の発光体。
2. The luminous body according to claim 1, wherein the plurality of columnar members containing zinc oxide as a main component are arranged substantially periodically.
【請求項3】 該周期的に配置された酸化亜鉛柱の配列
周期が、発光波長より小さいことを特徴とする請求項2
に記載の発光体。
3. The arrangement period of the periodically arranged zinc oxide columns is smaller than an emission wavelength.
The luminous body according to item 1.
【請求項4】 該酸化亜鉛柱は三角格子状に配列される
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の発
光体。
4. The luminous body according to claim 1, wherein said zinc oxide pillars are arranged in a triangular lattice.
【請求項5】 該酸化亜鉛柱は実質的に正六角形状の断
面を有し、該周期構造の配列方位が、六角柱形状の酸化
亜鉛柱の柱中心から頂点方向への向きとほぼ等しいこと
を特徴とする請求項2乃至4のいずれかの項に記載の発
光体。
5. The zinc oxide column has a substantially regular hexagonal cross-section, and the arrangement orientation of the periodic structure is substantially equal to the direction from the column center to the vertex direction of the hexagonal column-shaped zinc oxide column. The luminous body according to any one of claims 2 to 4, wherein:
【請求項6】 該周期構造の配列方位が、六角柱形状の
酸化亜鉛柱の柱中心から側面の面中心への向きとほぼ等
しいことを特徴とする請求項5に記載の発光体。
6. The luminous body according to claim 5, wherein an arrangement orientation of the periodic structure is substantially equal to a direction from a pillar center of the hexagonal pillar-shaped zinc oxide pillar to a center of a side surface.
【請求項7】 該基体は、基板と該基板上の導電性膜か
らなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかの項
に記載の発光体。
7. The luminous body according to claim 1, wherein the base comprises a substrate and a conductive film on the substrate.
【請求項8】 該導電性膜は、Pt,CuまたはPdを
主成分とすることを特徴とする請求項7に記載の発光
体。
8. The light emitting device according to claim 7, wherein said conductive film contains Pt, Cu or Pd as a main component.
【請求項9】 該導電性膜は、該基板に対して垂直に1
11方向に配向していることを特徴とする請求項8に記
載の発光体。
9. The method according to claim 1, wherein the conductive film is perpendicular to the substrate.
The luminous body according to claim 8, wherein the luminous body is oriented in 11 directions.
【請求項10】 該酸化亜鉛柱は、該基体に対して垂直
にc軸方向に配向していることを特徴とする請求項1乃
至9のいずれかの項に記載の発光体。
10. The luminous body according to claim 1, wherein the zinc oxide column is oriented in a c-axis direction perpendicular to the substrate.
【請求項11】 該酸化亜鉛柱は陽極酸化アルミナの細
孔内に配されることを特徴とする請求項1乃至10のい
ずれかの項に記載の発光体。
11. The luminous body according to claim 1, wherein said zinc oxide columns are arranged in pores of anodized alumina.
【請求項12】 基体と、該基体上に周期的に直立して
配された六角柱形状の酸化亜鉛柱を有してなることを特
徴とする構造体。
12. A structure comprising: a base; and a hexagonal column-shaped zinc oxide column disposed on the base in a periodically upright manner.
【請求項13】 該基体は、基板と該基板上の導電性膜
からなることを特徴とする請求項12に記載の構造体。
13. The structure according to claim 12, wherein the base comprises a substrate and a conductive film on the substrate.
【請求項14】 基板上に導電性膜を製膜して基体とす
る工程と、該基体上に周期的に配列した円状もしくは楕
円状の細孔のパターンを形成する工程と、該基体上の細
孔に亜鉛イオンを含有する溶液中で酸化亜鉛柱を成長さ
せる工程を有することを特徴とする請求項1乃至13の
いずれかに記載の発光体の製造方法。
14. A step of forming a conductive film on a substrate to form a base, forming a pattern of periodically arranged circular or elliptical pores on the base, 14. The method according to claim 1, further comprising a step of growing a zinc oxide column in a solution containing zinc ions in the pores.
【請求項15】 該細孔は楕円状であることを特徴とす
る請求項14に記載の発光体の製造方法。
15. The method according to claim 14, wherein the pores are elliptical.
【請求項16】 該円状もしくは楕円状の細孔のパター
ンを形成する工程は、基体上に設けたアルミニウムの表
面に細孔形成開始点を形成する工程と、該アルミニウム
を陽極酸化することで細孔を有する陽極酸化アルミナと
する工程を有することを特徴とする請求項14または1
5に記載の発光体の製造方法。
16. The step of forming a pattern of circular or elliptical pores includes forming a pore formation start point on the surface of aluminum provided on a substrate, and anodizing the aluminum. 15. The method according to claim 14, further comprising a step of forming anodized alumina having pores.
6. The method for producing a luminous body according to 5.
JP2000270302A 2000-09-06 2000-09-06 Luminescent body, structure and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP4672839B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000270302A JP4672839B2 (en) 2000-09-06 2000-09-06 Luminescent body, structure and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000270302A JP4672839B2 (en) 2000-09-06 2000-09-06 Luminescent body, structure and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002084037A true JP2002084037A (en) 2002-03-22
JP4672839B2 JP4672839B2 (en) 2011-04-20

Family

ID=18756762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000270302A Expired - Fee Related JP4672839B2 (en) 2000-09-06 2000-09-06 Luminescent body, structure and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4672839B2 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004066447A (en) * 2002-06-07 2004-03-04 Canon Inc Method of manufacturing structure, functional structure, and magnetic recording medium
KR100458162B1 (en) * 2002-03-02 2004-11-26 학교법인 포항공과대학교 ZnO based quantum well and/or superlattice nanowires
WO2005085911A1 (en) * 2004-03-05 2005-09-15 Kyoto University Two-dimensional photonic crystal and optical multiplexer/demultiplexer employing it
JP2006041498A (en) * 2004-06-24 2006-02-09 Showa Denko Kk Reflective positive electrode and gallium nitride compound semiconductor light emitting device using the same
JP2006332650A (en) * 2005-05-24 2006-12-07 Lg Electronics Inc Rod-type light emitting element and manufacturing method thereof
JP2009094228A (en) * 2007-10-05 2009-04-30 Panasonic Electric Works Co Ltd Semiconductor light-emitting device, illuminator using the same, and production method of semiconductor light-emitting device
EP2095425A1 (en) * 2006-12-22 2009-09-02 QuNano AB Nanostructured led array with collimating reflectors
US7711228B2 (en) 2004-08-30 2010-05-04 Kyoto University Two-dimensional photonic crystal and optical device using the crystal
US7816700B2 (en) 2005-08-19 2010-10-19 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode employing an array of nanorods and method of fabricating the same
JP2010267994A (en) * 2010-07-26 2010-11-25 Toshiba Corp Light emitting element
KR101129094B1 (en) * 2005-05-26 2012-03-23 엘지이노텍 주식회사 Rod type light emitting device and method for fabricating the same
KR101452200B1 (en) * 2006-10-12 2014-10-21 제록스 코포레이션 Thin film transistor
JP2017028251A (en) * 2015-07-23 2017-02-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 Wavelength conversion member, light source device, illumination device vehicle and method of manufacturing wavelength conversion member
JP2021002575A (en) * 2019-06-21 2021-01-07 古河機械金属株式会社 Structure, optical device, and their manufacturing methods

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000031462A (en) * 1998-03-27 2000-01-28 Canon Inc Nano-structure and manufacture thereof, electron emission element and manufacture of carbon nano-tube device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000031462A (en) * 1998-03-27 2000-01-28 Canon Inc Nano-structure and manufacture thereof, electron emission element and manufacture of carbon nano-tube device

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100458162B1 (en) * 2002-03-02 2004-11-26 학교법인 포항공과대학교 ZnO based quantum well and/or superlattice nanowires
JP2004066447A (en) * 2002-06-07 2004-03-04 Canon Inc Method of manufacturing structure, functional structure, and magnetic recording medium
WO2005085911A1 (en) * 2004-03-05 2005-09-15 Kyoto University Two-dimensional photonic crystal and optical multiplexer/demultiplexer employing it
CN100456050C (en) * 2004-03-05 2009-01-28 国立大学法人京都大学 Two-dimensional photonic crystal and optical multiplexer/demultiplexer employing it
US7853111B2 (en) 2004-03-05 2010-12-14 Kyoto University Two-dimensional photonic crystal
JP2006041498A (en) * 2004-06-24 2006-02-09 Showa Denko Kk Reflective positive electrode and gallium nitride compound semiconductor light emitting device using the same
US7711228B2 (en) 2004-08-30 2010-05-04 Kyoto University Two-dimensional photonic crystal and optical device using the crystal
JP2006332650A (en) * 2005-05-24 2006-12-07 Lg Electronics Inc Rod-type light emitting element and manufacturing method thereof
KR101129094B1 (en) * 2005-05-26 2012-03-23 엘지이노텍 주식회사 Rod type light emitting device and method for fabricating the same
US7816700B2 (en) 2005-08-19 2010-10-19 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode employing an array of nanorods and method of fabricating the same
KR101452200B1 (en) * 2006-10-12 2014-10-21 제록스 코포레이션 Thin film transistor
EP2095425A1 (en) * 2006-12-22 2009-09-02 QuNano AB Nanostructured led array with collimating reflectors
EP2095425A4 (en) * 2006-12-22 2012-10-10 Qunano Ab Nanostructured led array with collimating reflectors
US10263149B2 (en) 2006-12-22 2019-04-16 Qunano Ab Nanostructured LED array with collimating reflectors
JP2009094228A (en) * 2007-10-05 2009-04-30 Panasonic Electric Works Co Ltd Semiconductor light-emitting device, illuminator using the same, and production method of semiconductor light-emitting device
JP2010267994A (en) * 2010-07-26 2010-11-25 Toshiba Corp Light emitting element
JP2017028251A (en) * 2015-07-23 2017-02-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 Wavelength conversion member, light source device, illumination device vehicle and method of manufacturing wavelength conversion member
JP2021002575A (en) * 2019-06-21 2021-01-07 古河機械金属株式会社 Structure, optical device, and their manufacturing methods
JP7422496B2 (en) 2019-06-21 2024-01-26 古河機械金属株式会社 Structure, optical device, method for manufacturing optical device, method for manufacturing structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP4672839B2 (en) 2011-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4235440B2 (en) Semiconductor device array and manufacturing method thereof
JP4536866B2 (en) Nanostructure and manufacturing method thereof
Zheng et al. Ordered indium-oxide nanowire arrays and their photoluminescence properties
JP3610293B2 (en) Structure having pores and device using the structure having pores
US6525461B1 (en) Narrow titanium-containing wire, process for producing narrow titanium-containing wire, structure, and electron-emitting device
Monaico et al. Porous semiconductor compounds
JP4532634B2 (en) Method for producing pores
JP4672839B2 (en) Luminescent body, structure and manufacturing method thereof
US8030191B2 (en) Method of manufacturing micro structure, and method of manufacturing mold material
JP4454931B2 (en) Manufacturing method of substrate having dot pattern and manufacturing method of columnar structure
WO2003078688A1 (en) Porous material and process for producing the same
EP0913850B1 (en) Narrow titanium-containing wire, process for producing narrow titanium-containing wire, structure, and electron-emitting device
KR20120077596A (en) Method of manufacturing light emitting diode using zinc oxide nano-rods as a mask
JP2001205600A (en) Fine structure and its manufacture
JP2003113497A (en) Porous structure and manufacturing method therefor
JP2005220436A (en) Structure provided with anodically oxidized alumina film, its production method and its utilization
JP2002004087A (en) Method for manufacturing nanostructure and nanostructure
JP4641331B2 (en) Nanostructure and manufacturing method thereof
JP4035459B2 (en) Method for producing oxide porous body
JP2003342791A (en) Structure having hole and method for producing the same
JP2005059135A (en) Device using carbon nano-tube, and its manufacturing method
Jain et al. Porous alumina template based nanodevices
KR100411522B1 (en) Method for manufacturing a diamond cylinder array having dents therein
JP2003266400A (en) Method of manufacturing silicon oxide nanostructure body
JP4411033B2 (en) Structure and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070823

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20100621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100802

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100831

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101101

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110118

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110120

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140128

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees