JP2002289927A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
- Publication number
- JP2002289927A JP2002289927A JP2001089092A JP2001089092A JP2002289927A JP 2002289927 A JP2002289927 A JP 2002289927A JP 2001089092 A JP2001089092 A JP 2001089092A JP 2001089092 A JP2001089092 A JP 2001089092A JP 2002289927 A JP2002289927 A JP 2002289927A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor layer
- light
- nitride semiconductor
- rare earth
- electron beam
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J63/00—Cathode-ray or electron-stream lamps
- H01J63/06—Lamps with luminescent screen excited by the ray or stream
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/304—Field emission cathodes
- H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
- H01J2201/30453—Carbon types
- H01J2201/30469—Carbon nanotubes (CNTs)
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
- H01L33/325—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen characterised by the doping materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
Abstract
素子に起因した、諸問題を生じることのない、新規な発
光素子を提供する。 【解決手段】本発明の発光素子10は、透明基材1と、
この透明基材1上に形成された、希土類元素を含むIII
−V族窒化物半導体層2と、このIII−V族窒化物半導
体層2に対向するように設けられた電子線照射源3とを
具える。そして、電子線照射源3より照射された電子線
によってIII−V族窒化物半導体層2中の前記希土類元
素を励起し、発光させる。
Description
詳しくは白色発光の発光素子として好適に用いることの
できる発光素子に関する。
光灯などの一般的な光源の他、複数の半導体層を積層し
てなる発光ダイオード(LED)などが用いられてい
る。白熱灯や蛍光灯はそれ自体で三原色を含む白色光を
生成、発光させることができるため、所定の物体をフル
カラーで認識することができる。
子構成で決定される単色光であるため、フルカラー認識
を実現することができないでいたが、近年、白色発光L
EDの開発が盛んに進められている。例えば、RGBを
用いた白色LEDや、青色LEDの上に黄色の蛍光体を
まぶし、二色をもとにした白色LEDが試作されてい
る。
外線により三原色の蛍光体を発光させて白色LEDを得
る試みがなされている。この方法は、その原理は蛍光灯
と基本的には同じであり、蛍光灯における水銀放電によ
る紫外発光を紫外LEDに置き換えるものである。
はフィラメントを加熱することによって発光を得るもの
であるため、フィラメント加熱に多大な電力を必要とす
る。
れぞれ異なるLEDチップを用い、コスト高となるた
め、照明用として実用化するのは困難である。また、二
色白色LEDは、三原色でないため、所定の物体をフル
カラーで認識することができない。同様に、紫外LED
を用いた白色LEDは、三原色の蛍光体を別途必要とす
る点から、コスト的なデメリットがある。さらに、青色
LEDを実現しているGaN系を短波長化して前記紫外
LEDを得ようとすると、発光効率が激減するという問
題がある。
を利用して発光を行うものであるため、このpn制御に
起因した本来的な困難性を有している。特に、LEDを
AlGaInN系の半導体材料から構成した場合、p型
半導体層の作製は極めて困難である。
した問題を有することのない、新規な発光素子を提供す
ることを目的とする。
本発明の発光素子は、透明基材と、この透明基材上に形
成された、希土類元素を含むIII−V族窒化物半導体層
と、このIII−V族窒化物半導体層の表面から5mm以
内の距離において、前記III−V族窒化物半導体層と対
向するように設けられた電子線照射源とを具え、この電
子線照射源より照射された電子線によって前記III−V
族窒化物半導体層中の希土類元素を励起し、発光させる
ことを特徴とする。
検討した結果、上述した従来の発光素子と異なる原理及
び構成に基づく発光素子を発明するに至った。
導体層中の希土類元素を励起して発光を得るものである
ため、前記希土類元素の種類を適宜に選択することによ
り、任意の色度の光を発生させることができる。
合で添加することにより、発光素子より発せられる光の
色度をより広範囲に変化させることができる。
成させるためのTm、緑色領域の波長の光を生成するた
めのEr、さらに、赤色領域の波長の光を生成するため
のEu又はPrを、それぞれ任意の割合で添加すること
により、これら希土類元素からの蛍光が重畳されること
によって白色光を生成することができる。
白色光を簡易に生成することができる。さらには、LE
Dに特有のpn制御の困難性などの問題も生じることが
ない。
チューブなどを用いることができるとともに、電子線照
射源とIII−V族窒化物半導体層との距離を小さくする
ことによって、商用電圧以下においても発光させること
ができる。また、必要とする電流値を非常に小さくでき
るため、白熱灯などと比較して消費電力を低減すること
ができる。
に即して詳細に説明する。図1は、本発明の発光素子の
一例を示す構成図である。図1に示す本発明の発光素子
10は、透明基材1と、この透明基材上に形成された希
土類元素を含むIII−V族窒化物半導体層2とを具えて
いる。そして、III−V族窒化物半導体層2と対向する
ようにして、電子線照射源3が設けられている。
層2との間に所定の電圧を印加することにより、電子線
照射源3からは所定の電子線Aが発せられ、III−V族
窒化物半導体層2の主面2A上に照射される。すると、
III−V族窒化物半導体層2中に含有された希土類元素
は電子線Aを吸収し、励起されて、前記希土類元素に固
有の蛍光を発する。この蛍光は透明基材1を介し、光B
として取り出される。
子線によるチャージアップを抑制するため、III−V族
窒化物半導体層2は電気的に接地されている。したがっ
て、III−V族窒化物半導体層2中に含有させる希土類
元素の種類を適宜に選択することにより、前記希土類元
素の蛍光に起因した任意の色度の光Bを得ることができ
る。
層2との間の空間は、必要に応じて排気され、所定の真
空度に保持する。
2種類以上の希土類元素を含有させることによって、こ
れらの希土類元素からの蛍光が互いに重畳され、より広
範囲な色度の光Bを簡易に得ることができる。
光を生成させるためのTm、緑色領域の波長の光を生成
するためのEr、さらに、赤色領域の波長の光を生成す
るためのEu又はPrを、それぞれ任意の割合で添加す
ることにより、白色光を生成し、発光させることができ
る。すなわち、従来のLEDと比較して白色光を簡易に
得ることができる。
れるものでないが、発光素子の発光強度を高めるべく、
可能な限り多量の希土類元素を含有させることが好まし
い。具体的には0.01〜7原子%程度である。
する半導体材料は、一般にAlxGayIn1−x−y
N(0≦x,y≦0)なる組成式で表すことができ、導
電性を付与すべく、必要に応じてMg、Si、又はBな
どの添加元素を含有することもできる。さらには、Nの
一部をAs及びSbで置換したものであっても良い。な
お、前記III−V族窒化物半導体層は単結晶である必要
はなく、多結晶であっても良い。
は、希土類元素を多量に含有して発光強度を向上させる
べく、バンドギャップの大きい半導体材料から構成され
ることが好ましい。したがって、上述した一般式におい
てAl含有量が大きいことが好ましい。具体的には、A
lを50原子%含有することが好ましく、さらにはAl
N(Alを100%含有)から構成されていることが好
ましい。
法、MOCVD法及びMBE法など公知の成膜方法によ
って作製することができる。また、III−V族窒化物半
導体層2中への希土類元素の添加は、CVD法などにお
いて、希土類元素を含有した原料ガスを用いることによ
って行うことができる。また、MBE法による場合にお
いては、所望の希土類元素原料を用いることによっても
行うことができる。
所定の成膜方法によって作製した後、イオン注入法など
によって前記希土類元素を注入し、含有させることもで
きる。
ボンナノチューブの他、Si、AlN、LaB6を線源
として用いることができる。これらの電子線照射源を用
いるとともに、電子線照射源3とIII−V族窒化物半導
体層2との距離を5mm以下と小さくすることにより、
商用電圧以下の低い電圧で発光させることができる。例
えば、電子線照射源3とIII−V族窒化物半導体層2と
の距離を1mm程度とし、100Vの商用電圧を用いた
場合、電界強度は100kV/cmの高電解とすること
ができる。
ガラス、その他の酸化物、セラミック材料、半導体材料
などを用いることができる。
を示す構成図である。図2に示す発光素子10は、III
−V族窒化物半導体層2の主面2A上において、導電膜
4を有しており、この導電膜4は電気的に接地されてい
る。したがって、この場合においては、電子線照射源3
から照射されてきた電子線によってIII−V族窒化物半
導体層2がチャージアップするのをより効果的に抑制す
ることができ、発光素子10を長時間安定的に動作させ
ることができる。
属、ITOなどの導電性酸化物、n型AlGaN、及び
p型AlGaNなどの導電性化合物半導体を例示するこ
とができる。
素子10を作製した。2インチ径の厚さ430μmのサ
ファイア基板を透明基材1として用い、このサファイア
基板1を1000℃に加熱するとともに、この基板上に
トリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム及びアン
モニアの原料ガスを用い、III−V族窒化物半導体層と
してのAl0.5Ga0.5N層を厚さ2μmに形成し
た。なお、適当な有機金属あるいはハロゲン化金属を用
いることにより、Er、Tm、Pr、Euの希土類元素
を前記Al0.5Ga0.5N層中に含有させた。
0.5N層に対して、電子線照射源3としてのカーボン
ナノチューブより電子線を照射したところ、50L/W
の強度の白色光が生成し、発光されるのが観察された。
すなわち、本発明の発光素子が実用的な照明用素子とし
て使用可能であることが確認された。
の実施の形態に即して詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
は、透明基材上に形成されたIII−V族窒化物半導体層
中に希土類元素を含有させ、この希土類元素に対して電
子線を照射し、前記希土類元素を励起して得た蛍光を利
用するものである。したがって、前記希土類元素の種類
を適宜に選択することにより、任意の色度、さらには白
色光を簡易に生成することができる。
棄処理上の問題を生じることもない。さらには、電子線
照射源を適宜に選択し、この電子線照射源とIII−V族
窒化物半導体層との距離を小さくすることにより、商用
電圧以下での動作が可能となり、消費電力を大幅に低減
させることができる。
る。
子線照射源、4 導電膜、10 発光素子、A 電子
線、B 光
Claims (5)
- 【請求項1】透明基材と、この透明基材上に形成され
た、希土類元素を含むIII−V族窒化物半導体層と、こ
のIII−V族窒化物半導体層の表面から5mm以内の距
離において、前記III−V族窒化物半導体層と対向する
ように設けられた電子線照射源とを具え、この電子線照
射源より照射された電子線によって前記III−V族窒化
物半導体層中の希土類元素を励起し、発光させることを
特徴とする、発光素子。 - 【請求項2】前記III−V族窒化物半導体層は、その電
子線照射側に導電膜を具えることを特徴とする、請求項
1に記載の発光素子。 - 【請求項3】前記導電膜は、金属、導電性酸化物、導電
性化合物半導体から選ばれる少なくとも一種から構成さ
れていることを特徴とする、請求項2に記載の発光素
子。 - 【請求項4】前記III−V族窒化物半導体層は、2種類
以上の希土類元素を含有することを特徴とする、請求項
1〜3のいずれか一に記載の発光素子。 - 【請求項5】前記III−V族窒化物半導体層は、青色領
域の光を発する第1の希土類元素と、緑色領域の光を発
する第2の希土類元素と、赤色領域の光を発する第3の
希土類元素とを含み、全体として白色光を生成すること
を特徴とする、請求項4に記載の発光素子。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001089092A JP2002289927A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 発光素子 |
US10/097,275 US6713954B2 (en) | 2001-03-27 | 2002-03-15 | Light-emitting element |
EP02006882A EP1246262A3 (en) | 2001-03-27 | 2002-03-26 | Light-emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001089092A JP2002289927A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002289927A true JP2002289927A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=18944076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001089092A Pending JP2002289927A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 発光素子 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6713954B2 (ja) |
EP (1) | EP1246262A3 (ja) |
JP (1) | JP2002289927A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005259864A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Ngk Insulators Ltd | 多色光の発光方法 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6972516B2 (en) * | 2002-06-14 | 2005-12-06 | University Of Cincinnati | Photopump-enhanced electroluminescent devices |
US7118928B2 (en) | 2002-12-02 | 2006-10-10 | University Of Cincinnati | Method of forming a semiconductor phosphor layer by metalorganic chemical vapor deposition for use in light-emitting devices |
EP1704596A2 (en) * | 2003-09-05 | 2006-09-27 | Dot Metrics Technology, Inc. | Quantum dot optoelectronic devices with nanoscale epitaxial lateral overgrowth and methods of manufacture |
AU2003280778A1 (en) * | 2003-11-13 | 2004-06-06 | Japan Communication Inc. | Field emission ultraviolet lamp |
CN102576649B (zh) | 2009-08-26 | 2014-07-23 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 发光元件、其制造方法及其发光方法 |
US9096799B2 (en) | 2009-08-26 | 2015-08-04 | Ocean's King Lighting Science & Technology Co., Ltd. | Luminescent element, preparation method thereof and luminescence method |
JP5520381B2 (ja) * | 2009-08-26 | 2014-06-11 | 海洋王照明科技股▲ふん▼有限公司 | 窒化物を含む発光素子、その製造方法および発光方法 |
EP2473010B1 (en) | 2009-08-26 | 2014-03-19 | Ocean's King Lighting Science & Technology Co., Ltd. | Light emitting element, manufacturing method and light emitting method thereof |
US9102874B2 (en) | 2009-08-26 | 2015-08-11 | Ocean's King Lighting Science & Technology Co., Ltd. | Luminescent element, preparation method thereof and luminescence method |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2254486B (en) * | 1991-03-06 | 1995-01-18 | Sony Corp | Flat image-display apparatus |
JP3719613B2 (ja) * | 1995-04-24 | 2005-11-24 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子 |
JP2947156B2 (ja) * | 1996-02-29 | 1999-09-13 | 双葉電子工業株式会社 | 蛍光体の製造方法 |
FR2747686B1 (fr) * | 1996-04-22 | 2002-07-05 | Futaba Denshi Kogyo Kk | Materiau fluorescent |
JP3209096B2 (ja) * | 1996-05-21 | 2001-09-17 | 豊田合成株式会社 | 3族窒化物化合物半導体発光素子 |
EP0896354A1 (en) * | 1997-08-08 | 1999-02-10 | Pioneer Electronic Corporation | Electron emission device and display device using the same |
JPH11307020A (ja) * | 1998-04-16 | 1999-11-05 | Futaba Corp | 電界放出形表示素子 |
JPH11339681A (ja) * | 1998-05-26 | 1999-12-10 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 蛍光表示板およびその製造方法 |
JP4292600B2 (ja) * | 1998-09-11 | 2009-07-08 | ソニー株式会社 | GaN系半導体発光素子およびその製造方法 |
US6140669A (en) * | 1999-02-20 | 2000-10-31 | Ohio University | Gallium nitride doped with rare earth ions and method and structure for achieving visible light emission |
US6255669B1 (en) * | 1999-04-23 | 2001-07-03 | The University Of Cincinnati | Visible light emitting device formed from wide band gap semiconductor doped with a rare earth element |
GB9913950D0 (en) * | 1999-06-15 | 1999-08-18 | Arima Optoelectronics Corp | Unipolar light emitting devices based on iii-nitride semiconductor superlattices |
KR20010029852A (ko) * | 1999-06-30 | 2001-04-16 | 도다 다다히데 | Ⅲ족 질화물계 화합물 반도체 소자 및 그 제조방법 |
JP2002076434A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-15 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光装置 |
JP3484427B2 (ja) * | 2001-03-28 | 2004-01-06 | 日本碍子株式会社 | 発光素子 |
-
2001
- 2001-03-27 JP JP2001089092A patent/JP2002289927A/ja active Pending
-
2002
- 2002-03-15 US US10/097,275 patent/US6713954B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-26 EP EP02006882A patent/EP1246262A3/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005259864A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Ngk Insulators Ltd | 多色光の発光方法 |
JP4503316B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2010-07-14 | 日本碍子株式会社 | 多色光の発光方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1246262A3 (en) | 2009-12-23 |
US6713954B2 (en) | 2004-03-30 |
US20020158569A1 (en) | 2002-10-31 |
EP1246262A2 (en) | 2002-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4126751B2 (ja) | 表示装置および照明装置 | |
US6329676B1 (en) | Flat panel solid state light source | |
US7098482B2 (en) | Monolithic white light emitting device | |
JP2002520822A (ja) | 可視光を発生する光源 | |
JP2005268803A (ja) | モノリシック白色発光素子 | |
JP2002289927A (ja) | 発光素子 | |
JP2004231966A (ja) | 近紫外/青色発光装置から白色光を発生させるための高光度蛍光材料ブレンド | |
CN1422444A (zh) | GalnN半导电层及其制备方法;包括该层的发光二极管和包括该发光二极管的发光器件 | |
US8017037B2 (en) | Fluorescent substance and light emitting device using the same | |
JP3484427B2 (ja) | 発光素子 | |
Sparavigna | Light-emitting diodes in the solid-state lighting systems | |
JP4401264B2 (ja) | 蛍光体およびその製造方法ならびに発光装置 | |
JP2002208731A (ja) | 半導体発光素子 | |
JP2006117735A (ja) | 粉末発光体及び発光装置 | |
US10143063B2 (en) | Illumination light source and fabricating method thereof | |
JP4911082B2 (ja) | 表示装置および照明装置 | |
JP2003529200A (ja) | 混色の電磁放射を発生させる半導体コンポーネント | |
JP5521247B2 (ja) | 蛍光体および発光装置 | |
US20130168724A1 (en) | Warm white light led chip with high brightness and high color rendering | |
Shibata | Fabrication of LED Based on III-V Nitride and its Applications | |
Zukauskas et al. | Solid state lighting | |
JP2005306961A (ja) | 発光体及び発光装置 | |
Shibata et al. | Short wavelength LED based on III-V nitride and its applications | |
Nizamoglu et al. | Multi-layered CdSe/ZnS/CdSe heteronanocrystals to generate and tune white light | |
JP2002016283A (ja) | 化合物半導体ウェハおよび発光素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040803 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041001 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050614 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060420 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060720 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20070910 |