JP2004072047A

JP2004072047A - 白色発光素子、白色発光素子用基板および白色発光素子用基板の製造方法

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Publication number: JP2004072047A
Application number: JP2002233148A
Authority: JP
Inventors: Ayako Ikeda; 池田　亜矢子; Shinsuke Fujiwara; 藤原　伸介
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】大面積化が容易で、かつ基板発光強度のばらつきを抑制できる白色発光素子、その白色発光素子に用いられる白色発光素子用基板、およびその白色発光素子用基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の白色発光素子は、ＺｎＳｅ基板１と、そのＺｎＳｅ基板１上に形成された青色または青緑色を発光する活性層を含むＺｎＳｅ系薄膜２、３とを備えている。ＺｎＳｅ基板１の厚みをＴｃｍとしたとき、青色または青緑色に対するＺｎＳｅ基板１の吸収係数が（１／Ｔ）ｃｍ^−１以上２００ｃｍ^−１以下となるようにＺｎＳｅ基板１にＡｌがドーピングされている。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、白色発光素子、白色発光素子用基板および白色発光素子用基板の製造方法に関し、特にＺｎＳｅ系の白色発光素子、白色発光素子用基板および白色発光素子用基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）系の白色発光素子の白色を発光する原理を説明するための図である。図８を参照して、ＺｎＳｅ基板１０１上に、青色もしくは青緑色を発光する活性層を含むＺｎＳｅ系薄膜１０２を形成し、活性層からの光の一部を、ＺｎＳｅ基板１０１によって黄色光（基板発光）に変換することによって白色を得る方法が、たとえば特開２０００−０８２８４５号公報に提案されている。
【０００３】
ＺｎＳｅ基板１０１としては、ＩＩＩ族元素やＶＩＩ族元素を含むＺｎＳｅ単結晶が使用されればよい。ＺｎＳｅ中のＩＩＩ族元素やＶＩＩ族元素はその濃度が十分に大きければ、黄色の蛍光を示す発光準位を形成する。この準位は青色や青緑色の光によって励起され黄色光を発する。ヨウ素を輸送剤として使用した化学輸送法で成長させたＺｎＳｅ単結晶には十分な量のヨウ素が含まれており、この結晶から切出したＺｎＳｅ基板をＺｎ（亜鉛）雰囲気中で熱処理すると、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）に適した発光特性を持ったＺｎＳｅ基板１０１を作製することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ヨウ素を輸送剤として使用した化学輸送法（ヨウ素輸送法）で成長させたＺｎＳｅ単結晶から準備したＺｎＳｅ基板１０１は、白色ＬＥＤに適した発光特性を有しているが、ヨウ素輸送では大きなＺｎＳｅ単結晶を作製することが困難である。したがって、大面積のＺｎＳｅ基板を準備することができない。
【０００５】
それに対して白色ＬＥＤの作製コストを低減させるためには、大面積のＺｎＳｅ基板を使用することが必要である。ここで昇華法では比較的大型のＺｎＳｅ結晶成長が容易であることが知られている。ただし昇華法によるＺｎＳｅ結晶成長では、十分な濃度のＩＩＩ族元素はＶＩＩ族元素をドーピングすることができない。そのため白色ＬＥＤを構成するために必須である基板発光を十分に得ることができない。
【０００６】
そこで、昇華法で作製したＺｎＳｅ結晶に、結晶成長後にＩＩＩ族元素やＶＩＩ族元素をドーピングすればよい。このとき拡散係数が大きい元素を選択する必要があるが、Ａｌ（アルミニウム）が最も拡散係数が大きく有利である。Ａｌの拡散法であるが、Ａｌ薄膜をＺｎＳｅ基板上に形成し、石英アンプル中のＺｎ雰囲気中で熱処理することによって、ＺｎＳｅ基板中にＡｌを拡散させることができる。ただしこの方法では、熱処理時に石英アンプルから放出されたＳｉＯガスとＡｌとが反応して拡散を妨げてしまう。そのためＺｎＳｅ中に十分な濃度のＡｌを拡散させることができなかった。
【０００７】
それに対して、Ａｌ膜をＺｎＳｅ基板で挟み込むことによって、ＳｉＯとの反応を抑制する方法が、たとえば特開平１０−２６５２９９号公報に提案されている。これは、ＳｉＯガスの発生源とＡｌの間に障壁を設け、Ａｌの損出を防止しようとするものである。
【０００８】
上記のＡｌ損出を抑制する方法で準備させたＡｌを含むＺｎＳｅ基板（以下、「Ａｌ−ＺｎＳｅ基板」と表記する）を使用して白色ＬＥＤを作製すると、白色光を得ることができる。しかしながら、ヨウ素輸送法で成長させたＺｎＳｅ単結晶から準備したＺｎＳｅ基板（以下、「Ｉ−ＺｎＳｅ基板」と表記する）を使用した白色ＬＥＤと比べ、基板発光が弱く青っぽい白色になり、また基板発光強度がばらつき白色の色合いがばらつく問題点があった。
【０００９】
それゆえ本発明の目的は、大面積化が容易で、かつ基板発光強度のばらつきを抑制できる白色発光素子、その白色発光素子に用いられる白色発光素子用基板、およびその白色発光素子用基板の製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の白色発光素子は、ＺｎＳｅ基板と、ＺｎＳｅ基板上に形成された青色または青緑色を発光する活性層を含むＺｎＳｅ系薄膜とを備え、活性層から青色または青緑色の活性層光を発光させ、ＺｎＳｅ基板に進入した活性層光を黄色の基板光に変換し、外部に取り出された活性層光と基板光とを混合して白色を合成する白色発光素子において、ＺｎＳｅ基板の厚みをＴｃｍとしたとき、青色または青緑色に対するＺｎＳｅ基板の吸収係数が（１／Ｔ）ｃｍ^−１以上２００ｃｍ^−１以下となるようにＺｎＳｅ基板にＡｌがドーピングされていることを特徴とするものである。
【００１１】
本願発明者らは、鋭意検討した結果、ＺｎＳｅ基板の厚みをＴｃｍとしたとき、青色または青緑色に対するＺｎＳｅ基板の吸収係数が（１／Ｔ）ｃｍ^−１以上２００ｃｍ^−１以下となるようにＺｎＳｅ基板にＡｌがドーピングすることにより、基板発光強度のばらつきを抑制できることを見出した。これにより、本発明の白色発光素子では、基板発光強度のばらつきを抑制できるとともに、Ａｌをドーピングしているため大面積化が容易になる。
【００１２】
本発明の白色発光素子用基板は、ＺｎＳｅ基板を有し、かつ青色または青緑色に対するＺｎＳｅ基板の吸収係数が（１／Ｔ）ｃｍ^−１以上２００ｃｍ^−１以下となるようにＺｎＳｅ基板にＡｌがドーピングされていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の白色発光素子用基板を用いて発光素子を形成することにより、上記と同様、基板発光強度のばらつきを抑制できるとともに、Ａｌをドーピングしているため大面積化が容易になる。
【００１４】
本発明の白色発光素子用基板の製造方法は、Ａｌを含むＺｎＳｅ多結晶板にＺｎＳｅ基板を接触させた状態で、熱処理を行なうことによってＺｎＳｅ多結晶板中のＡｌをＺｎＳｅ基板内に拡散させることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の白色発光素子用基板の製造方法によれば、Ａｌを含むＺｎＳｅ多結晶板にＺｎＳｅ基板を接触させて熱処理することにより、ＺｎＳｅ基板中に多量のＡｌをドーピングすることが可能となる。これにより、ＺｎＳｅ基板の厚みをＴｃｍとしたとき、青色または青緑色に対するＺｎＳｅ基板の吸収係数が（１／Ｔ）ｃｍ^−１以上２００ｃｍ^−１以下となるようにＺｎＳｅ基板にＡｌをドーピングすることが可能となる。
【００１６】
上記の白色発光素子用基板の製造方法において好ましくは、熱処理は、Ｚｎを含む雰囲気中で行われる。
【００１７】
本願発明者らは、ＺｎＳｅ多結晶板とＺｎＳｅ基板とが互い接した状態でＺｎ雰囲気中で熱処理すれば、従来の方法と比べ多くのＡｌがＺｎＳｅ基板中に拡散し、高い吸収係数を実現できることを見出した。これにより、ＺｎＳｅ基板中に多量のＡｌをドーピングすることが可能となる。
【００１８】
上記の白色発光素子用基板の製造方法において好ましくは、熱処理の温度は８００℃以上９５０℃以下である。
【００１９】
熱処理温度が９５０℃を超えると、ＺｎＳｅ基板の転位密度が増加する傾向があるので好ましくない。また熱処理温度が８００℃未満になると、拡散係数が小さくなり、拡散面から深い部分にＡｌが拡散せず、またＺｎＳｅ基板中に拡散したＡｌがｎ型のドナーとして働く割合（活性率）が低下し、基板の導電性が低下するので白色ＬＥＤ用基板として好ましくない。
【００２０】
上記の白色発光素子用基板の製造方法において好ましくは、ＺｎＳｅ多結晶板は、Ａｌを主要な構成元素とする析出物を含む。
【００２１】
これにより、ＺｎＳｅ多結晶板からＺｎＳｅ基板に拡散した分のＡｌはＺｎＳｅ多結晶中の析出から補われるので、ＺｎＳｅ多結晶のマトリックス中のＡｌ濃度は変化しない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態における白色発光素子用基板の構成を示す概略斜視図である。図１を参照して、本実施の形態の白色発光素子用基板１は、ＺｎＳｅの単結晶基板よりなり、かつ厚みをＴｃｍとしたとき、青色または青緑色に対する基板１の吸収係数が（１／Ｔ）ｃｍ^−１以上２００ｃｍ^−１以下となるように基板１中にＡｌがドーピングされたものである。
【００２４】
図２は、図１に示す基板を用いた白色発光素子の構成を示す概略断面図である。図２を参照して、白色発光素子１０は、図１で説明したＺｎＳｅの単結晶基板１と、その基板１上に形成された青色または青緑色を発光する活性層２と、その活性層２上に形成されたクラッド層３と、クラッド層３上に形成された半透明電極４と、基板１の裏面側に形成された裏面電極５とを有している。
【００２５】
活性層２は、たとえばＺｎＣｄＳｅを含む材質よりなっており、クラッド層３はたとえばＺｎＭｇＳＳｅを含む材質よりなっている。また半透明電極４は、たとえばＡｕを含む材質よりなっており、裏面電極５はたとえばＩｎを含む材質よりなっている。
【００２６】
活性層２から発せられた青色または青緑色の光（活性層光）の一部が、ＺｎＳｅの単結晶基板１に進入し、その基板１で黄色の基板光に変換される。外部に取り出された活性層光と基板光とが混合されることにより白色が合成される。これにより、この発光素子は白色を発することになる。
【００２７】
本願発明者らは、鋭意検討した結果、図１に示すＺｎＳｅの単結晶基板１の吸収係数を（１／Ｔ）ｃｍ^−１以上２００ｃｍ^−１以下にすることにより基板発光強度のばらつきを抑制できることを見出すとともに、ＺｎＳｅの単結晶基板１に従来よりも多量のＡｌをドーピングできる方法を見出した。以下、その知見のプロセスおよび鋭意検討した事項について説明する。
【００２８】
Ｉ−ＺｎＳｅ基板を使用した白色ＬＥＤと比べ、Ａｌ−ＺｎＳｅ基板を使用した白色ＬＥＤにおいて色合いが大きくばらつく原因を調査する中で、活性層が発する光（活性層光）に対する基板の吸収係数が異なることを本願発明者らは見出した。具体的には、Ｉ−ＺｎＳｅ基板では４８５ｎｍの青緑色光に対して、２５０ｃｍ^−１程度の吸収係数があるが、Ａｌ−ＺｎＳｅ基板では３０ｃｍ^−１程度の吸収係数しかなく、また基板間または基板の面内で吸収係数が±５０％近くばらついていることを本願発明者らは見出した。そこで、この吸収係数の違いが白色ＬＥＤの色合いに与える影響を検討してみた。
【００２９】
仮に吸収係数が２５０ｃｍ^−１、厚さ０．２ｍｍのＺｎＳｅ基板の表面に活性層を含むＺｎＳｅ系薄膜とｐ型電極とを形成し、基板の裏面側にｎ型電極を形成して白色ＬＥＤを構成したとする。その場合、基板側に進入した活性層からの青緑色光は、０．０４ｍｍ進むごとに１／ｅに減衰するため、活性層側から裏面に達するまでにほとんど減衰してしまう。
【００３０】
こういった状況では吸収係数が多少ばらついたとしても、基板に進入した青緑色光のほとんどすべてが基板に吸収され、基板発光に変換されることには変わりはない。すなわち、基板の吸収係数が多少ばらついたとしても、白色ＬＥＤの色合いは変化しない。それに対して、吸収係数が３０ｃｍ^−１程度であれば、１／ｅに減衰するためには青緑色光は０．３３ｍｍ程度の距離を進まなくてはならない。そのため、厚さ０．２ｍｍの基板を使用するのであれば、青緑色光は裏面にまで達してしまう。裏面で青緑色光が吸収されるのであれば、輝度が低下してしまう。また、基板発光は青緑色光が裏面に達するまでに吸収された光量に依存するので、基板の吸収係数によって基板発光の光量が変わってしまう。したがって、白色の色合いも変化してしまう。
【００３１】
仮に裏面が青緑色光の大部分を反射する場合でも、活性層からの青緑色光が裏面で反射され、表面に達するまでの間に青緑色光が十分に吸収されなければ、同様に青緑色光の吸収の程度の違いによって白色の色合いが変化してしまう。このように従来のＡｌ−ＺｎＳｅ基板では青緑色光に対する吸収係数が十分でないため、吸収係数のばらつきが白色の色合いのばらつきに直結していたわけである。
【００３２】
それでは、どの程度の吸収係数が必要であるかであるが、それを調べるために種々の吸収係数を持つＡｌを拡散させたＺｎＳｅ基板を準備し、白色ＬＥＤを作製した。種々の吸収係数を持つＡｌを拡散させたＺｎＳｅ基板の作製方法に関しては後述する。
【００３３】
ここで、裏面電極形成前に基板の厚みを０．２ｍｍもしくは０．１ｍｍの厚みに研磨した後で、裏面電極を形成した。ＺｎＳｅと電極との界面での青緑色光の反射率が高くなるように、裏面電極材料としてＡｌを使用した。このＬＥＤを室温で通電し発光させて、基板発光の輝度を測定した。測定結果を基板の４８５ｎｍに対する吸収係数の関係を図３に示す。
【００３４】
なお、吸収係数については以下のように求めた。
まず、両面を研磨したＺｎＳｅ基板の透過率Ｔと反射率Ｒとを測定した。ここで、ＺｎＳｅ基板の透過率Ｔは、ＺｎＳｅ基板に光を照射したときの照射した光の強度Ｉ_１に対するＺｎＳｅ基板を透過した光の強度Ｉ_２の比（Ｉ_２／Ｉ_１）により表される。また、ＺｎＳｅ基板の反射率Ｒは、ＺｎＳｅ基板に光を照射したときの照射した光の強度Ｉ_１に対するＺｎＳｅ基板から反射した光の強度Ｉ_３の比（Ｉ_３／Ｉ_１）により表される。
【００３５】
上記の測定で得られたＺｎＳｅ基板の透過率Ｔと反射率Ｒと厚みｄとから、以下の式（近似式）により吸収係数を算出した。
【００３６】
Ｔ＝（１−Ｒ）^２ｅｘｐ（−ａ・ｄ）
図３の結果より、基板厚が０．２ｍｍの場合、５０ｃｍ^−１から２００ｃｍ^−１の間の吸収係数では、基板発光強度はほぼ一定である。基板厚が０．１ｍｍの場合、１００ｃｍ^−１から２００ｃｍ^−１の間の吸収係数では、基板発光強度はほぼ一定である。これらの結果から、ＺｎＳｅ基板の吸収係数が（１／Ｔ）ｃｍ^−１以上かつ２００ｃｍ^−１以下であれば、基板発光強度はほぼ一定となることが判明した。また、このような結果は、青緑色光（波長４８５ｎｍ）だけでなく、青色光（波長４８０ｎｍ）から青緑色光（波長４８５ｎｍ）の波長域でも同様に得られた。
【００３７】
さて、吸収係数の下限は、基板が十分に青緑色光を吸収するかどうかによって決まるが、上限は基板の結晶性によって決まっている。すなわち、吸収係数が２００ｃｍ^−１を超えるほど多量のＡｌを拡散させると、基板の結晶性が悪化し、そのためその上に成長させたＬＥＤの発光効率が低下したわけである。ヨウ素輸送法によって準備した基板では２５０ｃｍ^−１程度の高い吸収係数を持ちながら優れた結晶性を実現できるが、Ａｌを拡散させたＺｎＳｅではそのような高い吸収係数を選択すべきではないわけである。２００ｃｍ^−１以下の比較的小さな吸収係数であっても、十分な基板発光が得られることから、そのような吸収係数を持った基板を使用することが好ましいと考えられる。
【００３８】
それには、十分な量のＡｌをＺｎＳｅ基板中に拡散させ、十分な拡散係数を実現する新しいＡｌ拡散方法が必要である。それに対して我々は以下の方法を見出した。まず、ＺｎＳｅ多結晶板にＡｌを拡散させる。この拡散の方法としては、ＺｎＳｅ多結晶板上にＡｌ膜を形成し、従来の方法にあるようにｐＢＮ（パイロリテック窒化硼素）インナーアンプル内でＺｎ雰囲気中で熱処理をすればよい。この場合、ＺｎＳｅ多結晶板の結晶性悪化を考慮する必要はない。
【００３９】
先程説明したように、ＺｎＳｅ単結晶中にはあまり多くのＡｌは基板中に拡散しないが、多結晶中には単結晶よりはるかに多くのＡｌが拡散することを本願発明者らは見出した。おそらく多結晶に含まれる粒界がＡｌの拡散経路となったためだと考えられる。このＺｎＳｅ多結晶板とＺｎＳｅ基板が互いに接した状態でＺｎ雰囲気中で熱処理すれば、従来の方法と比べ多くのＡｌがＺｎＳｅ基板中に拡散し、高い吸収係数を実現できることを見出した。
【００４０】
ここで、Ａｌを含むＺｎＳｅ多結晶板とＺｎＳｅ基板とは接していなければならないが、決して隙間なく密着している必要はない。ＺｎＳｅ多結晶板もＺｎＳｅ基板も、その表面を完全に平坦にすることはできないので、たとえばＡｌを含むＺｎＳｅ多結晶板上にＺｎＳｅ基板を置いただけでは、その間に微小な隙間が形成されることは避けられない。しかしながら、そのような状態で熱処理しても、多くのＡｌがＺｎＳｅ基板の面内で均一に拡散する、また基板間でもＡｌの濃度に大きなばらつきがないことを本願発明者らは見出したわけである。
【００４１】
おそらく、ＺｎＳｅ多結晶板中での拡散係数と、ＺｎＳｅ多結晶板またはＺｎＳｅ基板の表面での拡散係数とは、ＺｎＳｅ基板内部の拡散係数より十分に大きい。このため、ＺｎＳｅ多結晶板とＺｎＳｅ基板との接触が部分的であっても、ＺｎＳｅ基板表面のＡｌ濃度は表面全面でほぼ均一になり、その結果、基板内のＡｌ濃度も基板面内および基板間で均一になったと考えられる。ただし、この方法でも吸収係数が２００ｃｍ^−１を超えると、ＺｎＳｅ基板の結晶性が悪化する。
【００４２】
この方法で得られたＡｌ−ＺｎＳｅ基板の吸収係数は、多結晶中のＡｌ濃度や、ＺｎＳｅ基板にＡｌを拡散させるときの温度または時間で決まる。まず多結晶中のＡｌ濃度であるが、多結晶へのＡｌ拡散量を厳密に制御することは難しい。そこで、多結晶中に十分な量のＡｌを拡散させ、ＺｎＳｅ多結晶中にＡｌを主要構成元素とする析出物を含むＺｎＳｅを使用すればよい。そうすれば、多結晶板からＺｎＳｅ基板に拡散した分のＡｌはＺｎＳｅ多結晶中の析出から補われるので、ＺｎＳｅ多結晶のマトリックス中のＡｌ濃度は変化しないはずである。ＺｎＳｅ多結晶に形成させるＡｌ膜の膜厚と最終的なＺｎＳｅ基板の吸収係数との関係を図４に示す。
【００４３】
ここで、ＺｎＳｅ多結晶板の板厚は１ｍｍとし、ＺｎＳｅ多結晶板へのＡｌ拡散は９５０℃の温度で行なった。またＺｎＳｅ基板の厚さは０．６ｍｍ、ＺｎＳｅ基板へのＡｌ拡散は９００℃の温度で７日間行なった。
【００４４】
図４の結果より、Ａｌ膜厚を８００ｎｍ以上にするとそれ以上の膜厚でも吸収係数は変わらないことがわかる。これは８００ｎｍ以上のＡｌ膜厚では９５０℃での熱処理でＺｎＳｅ多結晶中にＡｌが飽和するだけ溶け込み、９００℃でのＺｎＳｅ基板への熱処理中には、ＺｎＳｅ多結晶板中にＡｌが溶け切れずにＡｌを主要元素とする析出物が形成されたためだと考えられる。
【００４５】
拡散時の温度に関してであるが、９５０℃を超えるとＺｎＳｅ基板の転位密度が増加する傾向があるので好ましくない。また８００℃未満にすると、拡散係数が小さくなり、拡散面から深い部分にＡｌが拡散せず、またＺｎＳｅ基板中に拡散したＡｌがｎ型のドナーとして働く割合（活性率）が低下し、基板の導電性が低下するので白色ＬＥＤ用基板として好ましくない。よって、拡散時の好ましい温度は８００℃以上９５０℃以下である。
【００４６】
拡散の時間であるが、短すぎると表面近傍にしかＡｌが拡散しないので、一定時間以上の拡散時間が必要である。熱処理時間は熱処理温度と必要とされるＡｌ拡散深さとによって変化する。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４８】
（実施例１）
以下の手順で、Ａｌを含んだＺｎＳｅ多結晶板を準備した。厚さ１．２ｍｍのＺｎＳｅ多結晶板の表面をミラー研磨し、厚さ１ｍｍの片面ミラーＺｎＳｅ多結晶板を２５枚作製した。このミラー面にＡｌ膜を真空蒸着した。Ａｌ膜厚は１００ｎｍ、２００ｎｍ、４００ｎｍ、８００ｎｍ、１２００ｎｍとし、各々５枚ずつ蒸着した。
【００４９】
このようにＡｌを蒸着されたＺｎＳｅ多結晶板を図５に示すようにｐＢＮインナーアンプル２０中に重ねて配置し、全体を石英ガラス管２１中に充填した。このときＺｎ３１をインナーアンプル２０中に配置し、またＡｌ３２を石英ガラス管２１中に配置した。石英ガラス管２１を１×１０^−５Ｐａの真空度まで真空排気した後、石英ガラス管２１の封入蓋２２の部分で封着し、Ａｌ拡散用のアンプルを作製した。なお、Ａｌ膜厚が異なるごとに、別々のアンプルを準備した。このアンプルを電気炉中に９５０℃の温度で７日間投入して、ＺｎＳｅ多結晶板中にＡｌを拡散させた。
【００５０】
このＡｌ−ＺｎＳｅ多結晶板を用いてＺｎＳｅ単結晶基板１にＡｌを拡散させた。そのために、図６に示すようなアンプルを作製した。ここでも、ｐＢＮインナーアンプル２０を用いている。ここでＺｎＳｅ基板１として昇華法で作製した単結晶から切出した面方位（１００）の厚み６００μｍの片面ミラーＺｎＳｅ基板を準備した。Ａｌ−ＺｎＳｅ多結晶板１１のＡｌ拡散面の上に、ミラー面を下にしたＺｎＳｅ基板１を置くことによって、Ａｌ−ＺｎＳｅ多結晶板１１のＡｌ拡散面とＺｎＳｅ基板１のミラー面とが接するようにした。
【００５１】
また、ここでもＺｎ３１をインナーアンプル２０中に配置し、Ａｌ３２を石英ガラス管２１中に配置した。このアンプルを電気炉中に９００℃の温度で７日間投入して、ＺｎＳｅ基板１中にＡｌを拡散させた。
【００５２】
これらの基板１の透過率を測定するため、Ａｌ拡散後のＺｎＳｅ基板１を２分割し、その１片をミラー面側を残して研磨し、厚み２００μｍのＺｎＳｅ基板１を作製した。図４に４８５ｎｍの光に対する透過率を示すが、Ａｌ膜厚が８００ｎｍを超えると、吸収係数はＡｌ膜厚に依存していない。それ以下のＡｌ膜厚ではＡｌ膜厚が増加すると吸収係数も単調に増加している。透過率測定後、各基板１をＢｒ（臭素）とメタノールとの混合溶液でエッチングすることによって、転位密度を調べたが、どれも１×１０^４ｃｍ^−２から３×１０^４ｃｍ^−２の転位密度であり、Ａｌ拡散前の転位密度と比べ明らかな転位密度の増加は見られなかった。
【００５３】
（実施例２）
実施例１によって得られた基板１を使用した白色ＬＥＤを構成するために、図２に示すように基板１上にＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ）法でＺｎＣｄＳｅを活性層２とし、ＺｎＭｇＳＳｅをクラッド層３とした発光波長４８５ｎｍのＬＥＤ構造の薄膜を成長させた。なお、ＭＢＥ成長においては、各Ａｌ膜厚のＡｌ−ＺｎＳｅ基板１を１枚ずつ同時に５枚のＺｎＳｅ基板１上にＬＥＤ構造の薄膜を成長させた。薄膜成長後、Ａｌ−ＺｎＳｅ基板１の裏面を研磨し、基板１の厚みを０．２ｍｍにした。薄膜面側に半透明Ａｕ電極４を設けた後、スクライブブレークし、０．４ｍｍ角で０．２ｍｍ厚のチップとした。各基板からは、５ｍｍ間隔で５個のチップを選び、各チップの裏面にＩｎ電極５を設け、ＬＥＤを完成させた。
【００５４】
各ＬＥＤに１０ｍＡの電流を流したときのＬＥＤの上方で集光された光を分光し、色度座標上での座標を算出した。その結果を図７に示す。図７の結果より、吸収係数が３０ｃｍ^−１程度のＡｌ膜厚１００ｎｍの基板１を使用した場合、色度座標Ｘが小さく（基板発光が青色光と比べ相対的に小さいことを意味する）、色度座標がチップごとにばらついている。吸収係数が５０ｃｍ^−１程度のＡｌ膜厚２００ｎｍの基板１を使用した場合、色度座標Ｘが大きくなり、色度座標のチップごとのばらつきはかなり小さくなっている。吸収係数が１００ｃｍ^−１以上のＡｌ膜厚４００ｎｍ、Ａｌ膜厚８００ｎｍ、Ａｌ膜厚１２００ｎｍの基板１を使用すると、色度はさらに大きくなり、色度座標のチップごとのばらつきが非常に小さくなっていることがわかる。
【００５５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の白色発光素子用基板の製造方法によれば、Ａｌを拡散させたＺｎＳｅ多結晶板をＺｎＳｅ基板に接触させて熱処理することにより、従来では得られなかった多量のＡｌがドーピングされたＺｎＳｅ基板を得ることができる。これにより、ＺｎＳｅ基板の厚みをＴｃｍとしたとき、青色または青緑色に対するＺｎＳｅの吸収係数が（１／Ｔ）ｃｍ^−１以上２００ｃｍ^−１以下の白色発光素子用基板およびそれを用いた白色発光素子を得ることができる。
【００５７】
またその吸収係数を有する白色発光素子用基板を用いることにより、十分な基板発光が得られ、また基板発光のばらつきが小さくなり、明るく色度のばらつきが小さな白色ＬＥＤを作製することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における白色発光素子用基板の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の白色発光素子用基板を用いた白色発光素子の構成を示す概略断面図である。
【図３】吸収係数と相対発光強度との関係を示す図である。
【図４】Ａｌ膜厚と４８５ｎｍ光に対する吸収係数との関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態における白色発光素子用基板の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態における白色発光素子用基板の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図７】位置と色度座標Ｘとの関係を示す図である。
【図８】白色発光素子における白色を発光する原理を説明するための図である。
【符号の説明】
１　ＺｎＳｅ系単結晶基板、２　活性層、３　クラッド層、４　半透明電極、５　裏面電極、１０　白色発光素子、１１　多結晶板、２０　インナーアンプル、２１　石英ガラス管、２２　封入蓋。

Claims

ＺｎＳｅ基板と、前記ＺｎＳｅ基板上に形成された青色または青緑色を発光する活性層を含むＺｎＳｅ系薄膜とを備え、前記活性層から青色または青緑色の活性層光を発光させ、前記ＺｎＳｅ基板に進入した前記活性層光を黄色の基板光に変換し、外部に取り出された活性層光と基板光とを混合して白色を合成する白色発光素子において、前記ＺｎＳｅ基板の厚みをＴｃｍとしたとき、青色または青緑色に対する前記ＺｎＳｅ基板の吸収係数が（１／Ｔ）ｃｍ^−１以上２００ｃｍ^−１以下となるように前記ＺｎＳｅ基板にＡｌがドーピングされていることを特徴とする、白色発光素子。
ＺｎＳｅ基板を有し、かつ前記ＺｎＳｅ基板の厚みをＴｃｍとしたとき、青色または青緑色に対する前記ＺｎＳｅ基板の吸収係数が（１／Ｔ）ｃｍ^−１以上２００ｃｍ^−１以下となるように前記ＺｎＳｅ基板にＡｌがドーピングされていることを特徴とする、白色発光素子用基板。
Ａｌを含むＺｎＳｅ多結晶板にＺｎＳｅ基板を接触させた状態で熱処理を行なうことによって前記ＺｎＳｅ多結晶板中のＡｌを前記ＺｎＳｅ基板内に拡散させることを特徴とする、白色発光素子用基板の製造方法。
前記熱処理は、Ｚｎを含む雰囲気中で行うことを特徴とする、請求項３に記載の白色発光素子用基板の製造方法。
前記熱処理の温度は８００℃以上９５０℃以下であることを特徴とする、請求項３または４に記載の白色発光素子用基板の製造方法。
前記ＺｎＳｅ多結晶板は、Ａｌを主要な構成元素とする析出物を含むことを特徴とする、請求項３〜５のいずれかに記載の白色発光素子用基板の製造方法。