JP2011108933A - 棒状構造発光素子、発光装置、発光装置の製造方法、バックライト、照明装置および表示装置 - Google Patents

棒状構造発光素子、発光装置、発光装置の製造方法、バックライト、照明装置および表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子を提供する。
【解決手段】棒状の第１導電型の半導体コア１１と、半導体コア１１の一方の端面を覆うキャップ層１２と、キャップ層１２に覆われた半導体コア１１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分１１aとするように、半導体コア１１の露出部分１１a以外の部分の外周面を覆う第２導電型の半導体層１３とを備える。上記キャップ層１２は、半導体層１３よりも電気抵抗の大きな材料からなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、棒状構造発光素子、発光装置、発光装置の製造方法、バックライト、照明装置および表示装置に関する。
従来、棒状構造の発光素子としては、化合物半導体からなる棒状のコア部と、そのコア部を囲む化合物半導体からなる筒状のシェル部でヘテロ構造を形成したナノオーダーサイズのものがある(例えば、特開２００８−２３５４４３号公報(特許文献１)参照)。この発光素子は、コア部自体が活性層となり、外周面から注入された電子および正孔がコア部内で再結合して発光する。
上記発光素子と同様の製造方法を用いて、ｎ型半導体からなるコア部とｐ型半導体からなるシェル部とを有し、コア部の外周面とシェル部の内周面とのｐｎ接合部で電子および正孔が再結合して発光する棒状構造発光素子を製造した場合、コア部が両端面しか露出していないため、コア部と電極との接続が困難であるという問題がある。
特開２００８−２３５４４３号公報
そこで、この発明の課題は、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子を提供することにある。
また、この発明の課題は、上記棒状構造発光素子を用いることにより薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な発光装置およびその製造方法を提供することにある。
また、この発明の課題は、上記棒状構造発光素子を用いることにより薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力なバックライトと照明装置および表示装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の棒状構造発光素子は、
棒状の第１導電型の半導体コアと、
上記半導体コアの一方の端面を覆うキャップ層と、
上記キャップ層に覆われた上記半導体コアの部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分とするように、上記半導体コアの上記露出部分以外の部分の外周面を覆う第２導電型の半導体層と
を備え、
上記キャップ層は、上記半導体層よりも電気抵抗の大きな材料からなることを特徴とする。
上記構成によれば、棒状の第１導電型の半導体コアの一方の端面をキャップ層により覆うと共に、キャップ層に覆われた半導体コアの部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分とするように、半導体コアの露出部分以外の部分の外周面を第２導電型の半導体層により覆うことによって、マイクロオーダーサイズやナノオーダーサイズの微細な棒状構造発光素子であっても、半導体コアの露出部分を一方の電極に接続し、半導体コアを覆う半導体層の部分に他方の電極を接続することが可能となる。この棒状構造発光素子は、半導体コアの露出部分に一方の電極を接続し、半導体層に他方の電極を接続して、半導体コアの外周面と半導体層の内周面との界面(ｐｎ接合部)で電子と正孔の再結合が起きるように電極間に電流を流すことにより、半導体コアの外周面と半導体層の内周面との界面(ｐｎ接合部)から光が放出される。この棒状構造発光素子では、半導体層で覆われた半導体コアの側面全体から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高い。なお、半導体コアの外周面と半導体層の内周面との間に量子井戸層を設けてもよい。
さらに、半導体層よりも電気抵抗の大きな材料からなるキャップ層が半導体コアの一方の端面を覆うことによって、半導体コアのキャップ層側に接続された電極と半導体コアとの間でキャップ層を介して電流が流れないようにする一方で、キャップ層よりも抵抗の低い半導体層を介して電極と半導体コアの外周面側との間で電流が流れるようにする。これにより、上記半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コアの端面に発光が集中することなく、半導体コアの側面からの光の取り出し効率が向上する。
したがって、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子を実現できる。この棒状構造発光素子は、基板と一体でないので、装置への実装の自由度が高い。
ここで、微細な棒状構造発光素子とは、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子である。また、上記棒状構造発光素子は、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記露出部分を除く上記半導体コアの外周面と上記キャップ層の外周面とが、連続した上記半導体層により覆われている。
上記露出部分を除く半導体コアの外周面とキャップ層の外周面とが、連続した半導体層により覆われていない場合、半導体コアのキャップ層側に接続された電極と半導体コアとの間に半導体層を介さない電流経路が形成されて、この電流経路を介して電極と半導体コアとの間にリーク電流が流れる恐れがある。これに対して、上記実施形態によれば、半導体コアの外周面とキャップ層の外周面とを連続した半導体層により覆うことによって、半導体コアのキャップ層側に接続された電極と半導体コアとの間のリーク電流を抑制できる。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記キャップ層は絶縁性材料からなる。
上記実施形態によれば、絶縁性材料からなるキャップ層を用いることによって、キャップ層により半導体コアが電極と完全に絶縁されるため、半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コアの端面近傍において半導体コアと電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記キャップ層はイントリンシック半導体からなる。
上記実施形態によれば、イントリンシック半導体からなるキャップ層を用いることによって、キャップ層により半導体コアが電極と完全に絶縁されるため、半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コアの端面近傍において半導体コアと電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。例えば、イントリンシック半導体としてＧaＮを用いた場合、実際には不純物が含まれたｎ型になるが、不純物濃度が低濃度で高抵抗になるため、キャップ層側に電流がほとんど流れず、十分な電圧を半導体コアとその外周面を覆う半導体層との間に印加することが可能となる。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記キャップ層は第１導電型の半導体からなる。
上記実施形態によれば、半導体コアと同じ第１導電型の半導体をキャップ層に用いることによって、半導体層よりもキャップ層が十分高抵抗であるので、半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コアの端面近傍において半導体コアと電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記キャップ層は第２導電型の半導体からなる。
上記実施形態によれば、半導体層と同じ第２導電型の半導体をキャップ層に用いることによって、キャップ層が設けられた半導体コアの端面に発光面が形成されるので、発光面積を増やすことができる。また、キャップ層が半導体層よりも高抵抗であるため、半導体コアのキャップ層側の端面に流れる電流は少なく、十分な電圧を半導体コアとその外周面を覆う半導体層との間に印加することが可能となる。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体コアの端面と上記キャップ層との間に量子井戸層を形成した。
上記実施形態によれば、半導体コアの端面とキャップ層との間に量子井戸層を形成することによって、量子井戸層の量子閉じ込め効果により、半導体コアの端面とキャップ層との界面での発光効率を向上できる。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体コアの外周面と上記半導体層との間に量子井戸層を形成した。
上記実施形態によれば、半導体コアの外周面と半導体層との間に量子井戸層を形成することによって、量子井戸層の量子閉じ込め効果により、半導体コアの外周面と半導体層との界面での発光効率を向上できる。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記露出部分を除く上記半導体コアの外周面と上記キャップ層の外周面とが、連続した上記量子井戸層により覆われている。
上記実施形態によれば、露出部分を除く半導体コアの外周面とキャップ層の外周面とを連続した量子井戸層により覆うことによって、半導体コアのキャップ層側に接続された電極と半導体コアとの間のリーク電流を抑制できる。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体層を覆うように、上記半導体層よりも抵抗が低い導電層を形成した。
上記実施形態によれば、半導体層よりも抵抗が低い導電層を介して半導体層を電極に接続することにより、電極接続部分に電流が集中して偏ることがなく、広い電流経路を形成して、半導体コアの側面全体を効率よく発光させることができ、発光効率がさらに向上する。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体コアの一端側の上記露出部分に第１電極が接続され、
上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側で上記半導体層に第２電極が接続されている。
上記実施形態によれば、キャップ層により半導体コアの一方の端面が露出していないので、その端部の導電層を介して半導体コアと第２電極との電気的接続が容易にできる。それにより、半導体層で覆われた半導体コアの側面全体のうちの第２電極が遮る面積を最小限にすることができ、光の取り出し効率を向上できる。また、上記半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コアの端面に発光が集中することなく、半導体コアの側面からの光の取り出し効率が向上する。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体コアの一端側の上記露出部分に第１電極が接続され、
上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側で上記半導体層または上記導電層の少なくとも上記導電層に第２電極が接続されている。
上記実施形態によれば、キャップ層により半導体コアの一方の端面が露出していないので、その端部の半導体層または導電層の少なくとも導電層を介して半導体コアと第２電極との電気的接続が容易にできる。それにより、半導体層で覆われた半導体コアの側面のうちの第２電極が遮る面積を最小限にすることができ、光の取り出し効率を向上できる。また、上記半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コアの端面に発光が集中することなく、半導体コアの側面からの光の取り出し効率が向上する。
また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体コアの径が５００ｎｍ以上かつ１００μｍ以下である。
上記実施形態によれば、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度のものに比べて、半導体コアの径のばらつきを抑えることができ、発光特性のばらつきを抑えて、歩留まりのよい棒状構造発光素子を実現できる。
また、この発明の発光装置では、
上記のいずれか１つの棒状構造発光素子と、
上記棒状構造発光素子の長手方向が実装面に平行になるように、上記棒状構造発光素子が実装された基板と
を備え、
上記基板上に所定の間隔をあけて電極が形成され、
上記基板上の一方の上記電極に上記棒状構造発光素子の上記半導体コアの一端側の上記露出部分が接続されると共に、上記基板上の他方の上記電極に上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側の上記半導体層が接続されていることを特徴とする。
上記構成によれば、長手方向が実装面に平行になるように基板に実装された棒状構造発光素子は、半導体層の外周面と基板の実装面とが接触するので、棒状構造発光素子で発生した熱を半導体層から基板に効率よく放熱することができる。したがって、発光効率が高くかつ放熱性のよい発光装置を実現できる。また、上記発光装置では、基板上に棒状構造発光素子を横倒しに配置しているので、基板を含めた厚さを薄くできる。上記発光装置において、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの微細な棒状構造発光素子を用いることにより、使用する半導体の量を少なくでき、この発光装置を用いて薄型化と軽量化が可能なバックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。
また、この発明の発光装置では、
上記半導体層を覆うように、上記半導体層よりも抵抗が低い導電層を形成した上記棒状構造発光素子と、
上記棒状構造発光素子の長手方向が実装面に平行になるように、上記棒状構造発光素子が実装された基板と
を備え、
上記基板上に所定の間隔をあけて電極が形成され、
上記基板上の一方の上記電極に上記棒状構造発光素子の上記半導体コアの一端側の上記露出部分が接続されると共に、
上記基板上の他方の上記電極に、上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側の上記導電層が接続されていることを特徴とする。
上記構成によれば、長手方向が実装面に平行になるように基板に実装された棒状構造発光素子は、導電層の外周面と基板の実装面とが接触するので、棒状構造発光素子で発生した熱を導電層から基板に効率よく放熱することができる。したがって、発光効率が高くかつ放熱性のよい発光装置を実現できる。また、上記発光装置では、基板上に棒状構造発光素子を横倒しに配置しているので、基板を含めた厚さを薄くできる。上記発光装置において、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの微細な棒状構造発光素子を用いることにより、使用する半導体の量を少なくでき、この発光装置を用いて薄型化と軽量化が可能なバックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。
また、一実施形態の発光装置では、
上記棒状構造発光素子の上記導電層上かつ上記基板側に、上記半導体層よりも抵抗が低い第２の導電層を形成した。
上記実施形態によれば、棒状構造発光素子の導電層上かつ基板側に、半導体層よりも抵抗が低い第２の導電層を形成することによって、第２の導電層のない棒状構造発光素子の基板と反対の側においても、半導体コアの外周面を覆う導電層があるため、高抵抗の半導体層全体への電流の流れやすさを犠牲にすることなく、第２の導電層によって低抵抗化できる。また、半導体コアの外周面を覆う導電層には、発光効率を考慮すると透過率の低い材料が使えないために低抵抗の材料を用いることができないが、第２の導電層には、透過率よりも低抵抗であることを優先した導電性材料を用いることができる。さらに、長手方向が実装面に平行になるように基板に実装された棒状構造発光素子は、第２の導電層が基板の実装面と接するので、棒状構造発光素子で発生した熱を第２の導電層を介して基板に効率よく放熱することができる。
また、一実施形態の発光装置では、
上記基板上の上記電極間かつ上記棒状構造発光素子の下側に金属部を形成した。
上記実施形態によれば、基板上の電極間かつ棒状構造発光素子の下側に金属部を形成することによって、両端が電極に接続された棒状構造発光素子の中央側を金属部の表面に接触させて支えるので、両持ちの棒状構造発光素子が撓むことなく、金属部により支持されると共に、棒状構造発光素子で発生した熱を半導体層から金属部を介して基板に効率よく放熱することができる。
また、一実施形態の発光装置では、
上記金属部は、上記棒状構造発光素子毎に上記基板上に形成され、
互いに隣接する上記棒状構造発光素子の上記金属部は、電気的に絶縁されている。
上記実施形態によれば、互いに隣接する棒状構造発光素子の向きが逆になっても、棒状構造発光素子の両端が接続された電極間が金属部を介して短絡するのを防止できる。
また、この発明の発光装置の製造方法では、
上記のいずれか１つの上記棒状構造発光素子を備えた発光装置の製造方法であって、
独立した電位が夫々与えられる少なくとも２つの電極を単位とする配列領域が形成された絶縁性基板を作成する基板作成工程と、
上記絶縁性基板上にナノオーダーサイズまたはマイクロオーダーサイズの上記棒状構造発光素子を含んだ液体を塗布する塗布工程と、
上記少なくとも２つの電極に上記独立した電圧を夫々印加して、上記棒状構造発光素子を上記少なくとも２つの電極により規定される位置に配列させる配列工程と
を有する。
上記構成によれば、独立した電位が夫々与えられる少なくとも２つの電極を単位とする配列領域が形成された絶縁性基板を作成し、その絶縁性基板上にナノオーダーサイズまたはマイクロオーダーサイズの上記棒状構造発光素子を含んだ液体を塗布する。その後、少なくとも上記２つの電極に独立した電圧を夫々印加して、微細な棒状構造発光素子を少なくとも２つの電極により規定される位置に配列させる。これにより、上記棒状構造発光素子を所定の基板上に容易に配列させることができる。
また、上記発光装置の製造方法では、微細な棒状構造発光素子のみを用いることによって、使用する半導体の量を少なくできると共に、薄型化と軽量化が可能な発光装置を製造することができる。また、上記棒状構造発光素子は、半導体層で覆われた半導体コアの側面全体から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置を実現することができる。
また、この発明のバックライトでは、
上記のいずれか１つの棒状構造発光素子を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、上記棒状構造発光素子を用いることによって、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力なバックライトを実現できる。
また、この発明の照明装置では、
上記のいずれか１つの棒状構造発光素子を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、上記棒状構造発光素子を用いることによって、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な照明装置を実現できる。
また、この発明の表示装置では、
上記のいずれか１つの棒状構造発光素子を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、上記棒状構造発光素子を用いることによって、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な表示装置を実現できる。
以上より明らかなように、この発明の棒状構造発光素子によれば、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子を実現することができる。
また、この発明の発光装置およびその製造方法によれば、上記棒状構造発光素子を用いることにより薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な発光装置およびその製造方法を実現することができる。
また、この発明のバックライトと照明装置および表示装置によれば、上記棒状構造発光素子を用いることにより薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力なバックライトと照明装置および表示装置を実現することができる。
図１はこの発明の第１実施形態の棒状構造発光素子の断面図である。 図２は比較例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。 図３は上記第１実施形態の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。 図４Ａは上記第１実施形態の棒状構造発光素子の第１の変形例の要部の断面図である。 図４Ｂは上記第１実施形態の棒状構造発光素子の第２の変形例の要部の断面図である。 図４Ｃは上記第１実施形態の棒状構造発光素子の第３の変形例の要部の断面図である。 図５はキャップ層の外周面を半導体層が覆っていない変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。 図６はキャップ層の外周面を半導体層が覆っていない他の変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。 図７はこの発明の第２実施形態の棒状構造発光素子の断面図である。 図８はこの発明の第３実施形態の棒状構造発光素子の断面図である。 図９は上記棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。 図１０Ａは上記第３実施形態の棒状構造発光素子の第１の変形例の要部の断面図である。 図１０Ｂは上記第３実施形態の棒状構造発光素子の第２の変形例の要部の断面図である。 図１０Ｃは上記第３実施形態の棒状構造発光素子の第３の変形例の要部の断面図である。 図１１はキャップ層の外周面を量子井戸層と半導体層が覆っていない変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。 図１２はキャップ層の外周面を量子井戸層と半導体層が覆っていない他の変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。 図１３はこの発明の第４実施形態の棒状構造発光素子の断面図である。 図１４は上記棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。 図１５は上記棒状構造発光素子の電極接続を説明するための断面図である。 図１６はこの発明の第５実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置の斜視図である。 図１７はこの発明の第６実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置の側面図である。 図１８は上記発光装置の断面図である。 図１９はこの発明の第７実施形態の発光装置の斜視図である。 図２０は上記発光装置において、隣接する棒状構造発光素子が逆向きの状態の要部の平面図である。 図２１Ａはこの発明の第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２１Ｂは図２１Ａに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２１Ｃは図２１Ｂに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２１Ｄは図２１Ｃに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２２Ａはこの発明の第９実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２２Ｂは図２２Ａに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２２Ｃは図２２Ｂに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２２Ｄは図２２Ｃに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２２Ｅは図２２Ｄに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２３Ａはこの発明の第１０実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２３Ｂは図２３Ａに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２３Ｃは図２３Ｂに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２３Ｄは図２３Ｃに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２３Ｅは図２３Ｄに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。 図２４はこの発明の第１１実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置、バックライト、照明装置および表示装置に用いる絶縁性基板の平面図である。 図２５は図２４のXXV−XXV線から見た断面模式図である。 図２６は上記棒状構造発光素子を配列する原理を説明する図である。 図２７は上記棒状構造発光素子を配列するときに電極に与える電位を説明する図である。 図２８は上記棒状構造発光素子を配列した絶縁性基板の平面図である。 図２９は上記表示装置の平面図である。 図３０は上記表示装置の表示部の要部の回路図である。
以下、この発明の棒状構造発光素子、発光装置、発光装置の製造方法、バックライト、照明装置および表示装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、この実施の形態では、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型としたが、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としてもよい。
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の棒状構造発光素子の断面図を示している。
この第１実施形態の棒状構造発光素子Ａは、図１に示すように、断面ほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア１１と、上記半導体コア１１の一方の端面を覆うキャップ層１２と、上記キャップ層１２に覆われた半導体コア１１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分１１aとするように、半導体コア１１の露出部分１１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層１３とを備えている。上記半導体コア１１の外周面とキャップ層１２の外周面とが、連続した半導体層１３により覆われている。
上記キャップ層１２は、半導体層１３よりも電気抵抗の大きな材料として、例えば絶縁性材料、イントリンシックＧaＮ、半導体層１３と同じ導電型でかつ低不純物濃度のｎ型のＧaＮ、半導体層１３と異なる導電型でかつ低不純物濃度のｐ型のＧaＮなどを用いている。
上記構成の棒状構造発光素子Ａによれば、棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア１１の一方の端面をキャップ層１２により覆うと共に、上記キャップ層１２に覆われた半導体コア１１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分１１aとするように、半導体コア１１の露出部分１１a以外の部分の外周面をｐ型ＧaＮからなる半導体層１３により覆うことによって、マイクロオーダーサイズやナノオーダーサイズの微細な棒状構造発光素子であっても、半導体コア１１の露出部分１１aをｎ側電極に接続し、半導体コア１１を覆う半導体層１３の部分にｐ側電極を接続することが可能となる。この棒状構造発光素子Ａは、半導体コア１１の露出部分１１aにｎ側電極を接続し、半導体層１３にｐ側電極を接続して、ｐ側電極からｎ側電極に電流を流すことにより、半導体コア１１の外周面と半導体層１３の内周面との界面(ｐｎ接合部)で電子と正孔の再結合が起きて光が放出される。この棒状構造発光素子Ａでは、半導体層１３で覆われた半導体コア１１の側面全体から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高い。
したがって、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子Ａを実現することができる。また、上記棒状構造発光素子Ａは、基板と一体でないので、装置への実装の自由度が高い。
ここで、微細な棒状構造発光素子とは、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍ〜３０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子である。また、上記棒状構造発光素子は、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。
また、上記半導体コア１１の一端側の外周面が、例えば１μｍ〜５μｍ程度露出していることによって、半導体コア１１の一端側の外周面の露出部分１１aに一方のｎ側電極を接続し、半導体コア１１の他端側の半導体層１３にｐ側電極を接続することが可能となり、両端に電極を離して接続でき、半導体層１３に接続するｐ側電極と半導体コア１１の露出部分１１aが短絡するのを容易に防止することができる。
また、上記半導体コア１１の一方の端面をキャップ層１２により覆っていることにより、半導体コア１１の露出部分１１aと反対の側の外周面を覆う半導体層１３の部分に、半導体コア１１と短絡させることなくｐ側電極を容易に接続できる。これにより、微細な棒状構造発光素子Ａの両端に電極を容易に接続することが可能となる。
図２は比較例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図を示しており、この発明の棒状構造発光素子ではない。図２の棒状構造発光素子は、上記第１実施形態の図１に示す棒状構造発光素子Ａと異なる点は、半導体コア１０１１の一方の端面を覆うキャップ層がなく、半導体層１０１３が半導体コア１０１１の外周面と端面を覆っていることである。
図２に示すように、半導体コア１０１１の端面側の半導体層１０１３にｐ側電極１０１４を接続した場合、半導体コア１０１１の端面側を覆う半導体層１０１３の断面積が大きい膜厚方向(ｐ側電極１０１４側から見た抵抗)の抵抗は小さくなる一方、半導体コア１０１１の外周面を覆う半導体層１０１３の断面積が小さい長手方向(ｐ側電極１０１４側から見た抵抗)の抵抗は大きくなる。このため、半導体コア１０１１の端面への電流が集中して、その半導体コア１０１１の端面に発光が集中し、半導体コア１０１１の側面全体から光が効率よく放出されない。
これに対して、図３の断面模式図に示すように、上記第１実施形態の図１に示す棒状構造発光素子では、半導体層１３よりも電気抵抗の大きな材料からなるキャップ層１２が半導体コア１１の半導体コア１１の一方の端面を覆うことによって、半導体コア１１のキャップ層１２側に接続されたｐ側電極１４と半導体コア１１との間でキャップ層１２を介して電流が流れないようにする一方で、キャップ層１２よりも抵抗の低い半導体層１３を介してｐ側電極１４と半導体コア１１の外周面側との間で電流が流れるようにする。これにより、上記半導体コア１１のキャップ層１２が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コア１１の端面に発光が集中することなく、半導体コア１１の側面からの光の取り出し効率が向上する。
図４Ａ〜図４Ｃは上記第１実施形態の棒状構造発光素子の第１〜第３の変形例の要部の断面図を示している。図４Ａ〜図４Ｃでは、図１と半導体層１３の形態が異なるが図１と同一の構成部に同一参照番号を付している。
この発明の棒状構造発光素子では、図４Ａの第１の変形例に示すように、キャップ層１２の外周面の半導体コア１１側の一部を覆うように半導体層１３を形成したものでもよいし、図４Ｂの第２の変形例に示すように、キャップ層１２の外周面の全部を覆いかつキャップ層１２の端面よりも突出するように半導体層１３を形成して、キャップ層１２の端面が露出したものでもよい。さらに、この発明の棒状構造発光素子では、図４Ｃの第３の変形例に示すように、キャップ層１２の外周面の全部を覆いかつキャップ層１２の端面を覆うように半導体層１３を形成してもよい。
また、図５および図６はキャップ層の外周面を半導体層が覆っていない変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図を示している。図５,図６において、１０２１,１０３１は半導体コア、１０２２,１０３２はキャップ層、１０２３,１０３３は半導体層、１０２４,１０３４はｐ側電極であり、各部の材料は上記第１実施形態の棒状構造発光素子と同一の材料を用いている。
図５に示す変形例の棒状構造発光素子では、半導体層１０２３がキャップ層３２の外周面のうちの半導体コア１０２１の近傍の僅かな領域しか覆っていないため、この部分に電流経路が形成されて、この電流経路を介してｐ側電極１０２４と半導体コア１０２１との間にリーク電流が流れる恐れがある。
また、図６に示す変形例の棒状構造発光素子においても、半導体層１０３３がキャップ層１０３２の外周面を覆っておらず、半導体層１０３３の端面とキャップ層１０３２の端面とが接する部分に電流経路が形成されて、この電流経路を介してｐ側電極１０３４と半導体コア１０３１との間にリーク電流が流れる恐れがある。
これに対して、上記第１実施形態の図１に示す棒状構造発光素子Ａによれば、露出部分１１aを除く半導体コア１１の外周面とキャップ層１２の外周面とを連続した半導体層１３により覆うことによって、半導体コア１１のキャップ層１２側に接続されたｐ側電極１４と半導体コア１１との間のリーク電流を抑制することができる。
また、上記棒状構造発光素子Ａでは、キャップ層１２に絶縁性材料を用いることによって、キャップ層１２により半導体コア１１が電極と完全に絶縁されるため、半導体コア１１のキャップ層１２が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コア１１の端面近傍において半導体コア１１と電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。
また、上記棒状構造発光素子Ａにおいて、キャップ層１２にイントリンシック半導体を用いた場合も、キャップ層１２により半導体コア１１が電極と完全に絶縁されるため、半導体コア１１のキャップ層１２が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コア１１の端面近傍において半導体コア１１と電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。例えば、イントリンシック半導体としてＧaＮを用いた場合、実際には不純物が含まれたｎ型になるが、不純物濃度が低濃度で高抵抗になるため、キャップ層１２側に電流がほとんど流れず、十分な電圧を半導体コア１１とその外周面を覆う半導体層１３との間に印加することが可能となる。
また、上記棒状構造発光素子Ａにおいて、半導体コア１１と同じｎ型の半導体をキャップ層１２に用いた場合も、半導体層１３よりもキャップ層１２が高抵抗であるので、半導体コア１１のキャップ層１２が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コア１１の端面近傍において半導体コア１１と電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。
また、上記棒状構造発光素子Ａにおいて、半導体層１３と同じｐ型の半導体をキャップ層１２に用いた場合も、キャップ層１２が設けられた半導体コア１１の端面に発光面が形成されるので、発光面積を増やすことができる。また、キャップ層１２が半導体層よりも高抵抗であるため、半導体コア１１のキャップ層１２側の端面に流れる電流は少なく、十分な電圧を半導体コア１１とその外周面を覆う半導体層１３との間に印加することが可能となる。
なお、上記第１実施形態では、断面ほぼ六角形の棒状の半導体コア１１に半導体層を被覆した棒状構造発光素子について説明したが、例えば円形や他の多角形の棒状の半導体コアに半導体層や量子井戸層などを被覆した棒状構造発光素子についてこの発明を適用してもよい。ｎ型ＧaＮは、六方晶系の結晶成長となり、基板表面に対して垂直方向をｃ軸方向にして成長させることにより、ほぼ六角柱形状の半導体コアが得られる。成長方向や成長温度などの成長条件に依存するが、成長させる半導体コアの直径が数１０ｎｍから数１００ｎｍ程度の小さい場合に断面がほぼ円形に近い形状になりやすい傾向があり、直径が０．５μｍ程度から数μｍに大きくなると断面がほぼ六角形で成長させることが容易になる傾向がある。
〔第２実施形態〕
図７はこの発明の第２実施形態の棒状構造発光素子の断面図を示している。この第２実施形態の棒状構造発光素子は、量子井戸層を除いて第１実施形態の棒状構造発光素子と同一の構成をしている。
この第２実施形態の棒状構造発光素子Ｂは、図７に示すように、断面ほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア２１と、上記半導体コア２１の一方の端面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層２５と、その量子井戸層２５の外周面を覆うキャップ層２２と、上記キャップ層２２に覆われた半導体コア２１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分２１aとするように、半導体コア２１の露出部分２１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層２３とを備えている。上記半導体コア２１の外周面とキャップ層２２の外周面とが、連続した半導体層２３により覆われている。
上記第２実施形態の棒状構造発光素子は、第１実施形態の棒状構造発光素子と同様の効果を有する。
また、上記第２実施形態の棒状構造発光素子において、半導体コア２１の端面とキャップ層２２との間にｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層２５を形成することによって、量子井戸層２５の量子閉じ込め効果により、半導体コア２１の端面とキャップ層２２との界面での発光効率を向上できる。
なお、この量子井戸層は、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。
〔第３実施形態〕
図８はこの発明の第３実施形態の棒状構造発光素子の断面図を示している。
この第３実施形態の棒状構造発光素子Ｃは、図８に示すように、断面ほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア３１と、上記半導体コア３１の一方の端面を覆うキャップ層３２と、上記キャップ層３２に覆われた半導体コア３１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分３１aとするように、半導体コア３１の露出部分３１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層３３と、上記量子井戸層３３の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層３４とを備えている。上記半導体コア３１の外周面とキャップ層３２の外周面とが、連続した量子井戸層３３や半導体層３４により覆われている。
上記キャップ層３２は、半導体層３４よりも電気抵抗の大きな材料として、例えば絶縁性材料、イントリンシックＧaＮ、半導体層３４と同じ導電型でかつ低不純物濃度のｎ型のＧaＮ、半導体層３４と異なる導電型でかつ低不純物濃度のｐ型のＧaＮなどを用いている。
図９は上記棒状構造発光素子Ｃの要部の断面図を示しており、図９に示すように、上記第３実施形態の棒状構造発光素子Ｃでは、半導体層３４よりも電気抵抗の大きな材料からなるキャップ層３２が半導体コア３１の一方の端面を覆うことによって、半導体コア３１のキャップ層３２側に接続されたｐ側電極３５と半導体コア３１との間でキャップ層３２を介して電流が流れないようにする一方で、キャップ層３２よりも抵抗の低い半導体層３４を介してｐ側電極３５と半導体コア３１の外周面側との間で電流が流れるようにする。これにより、上記半導体コア３１のキャップ層３２が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コア３１の端面に発光が集中することなく、半導体コア３１の側面からの光の取り出し効率が向上する。
なお、図９に示すように、キャップ層３２の端面まで半導体層３４が覆っていない構成の場合、量子井戸層３３の平面方向にｐ側電極３５から半導体コア３１へのリーク電流の発生が予想されるが、量子井戸層３３の抵抗が十分大きい(膜厚が薄くかつｐ側電極３５から半導体コア３１までの距離が十分長い)ためにリーク電流の発生は極めて少なく、十分な電圧を半導体コア３１と半導体層３４との間に印加することができる。
ここで、量子井戸層３３おいてｐ側電極３５から半導体コア３１までの距離は、例えばキャップ層３２の長さ１μｍ〜５μｍに略相当する。
上記第３実施形態の棒状構造発光素子は、第１実施形態の棒状構造発光素子と同様の効果を有する。
図１０Ａ〜図１０Ｃは上記第３実施形態の棒状構造発光素子の第１〜第３の変形例の要部の断面図を示している。図１０Ａ〜図１０Ｃでは、図８と量子井戸層３３と半導体層３４の形態が異なるが図８と同一の構成部に同一参照番号を付している。
この発明の棒状構造発光素子では、図１０Ａの第１の変形例に示すように、キャップ層３２の外周面の半導体コア３１側の一部を覆うように量子井戸層３３と半導体層３４を形成したものでもよいし、図１０Ｂの第２の変形例に示すように、キャップ層３２の外周面の全部を覆いかつキャップ層３２の端面よりも突出するように量子井戸層３３と半導体層３４を形成して、キャップ層３２の端面が露出したものでもよい。さらに、この発明の棒状構造発光素子では、図１０Ｃの第３の変形例に示すように、キャップ層３２の外周面の全部を覆いかつキャップ層３２の端面を覆うように量子井戸層３３と半導体層３４を形成してもよい。
また、図１１および図１２はキャップ層の外周面を量子井戸層と半導体層が覆っていない変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図を示している。
図１１, 図１２において、１０４１,１０５１は半導体コア、１０４２,１０５２はキャップ層、１０４３,１０５３は量子井戸層、１０４４,１０５４は半導体層、１０４５,１０５５はｐ側電極であり、各部の材料は上記第３実施形態の棒状構造発光素子と同一の材料を用いている。
図１１に示す変形例の棒状構造発光素子では、量子井戸層１０４３と半導体層１０４４がキャップ層１０４２の外周面のうちの半導体コア１０４１の近傍の僅かな領域しか覆っていないため、この部分に電流経路が形成されて、この電流経路を介してｐ側電極１０４５と半導体コア１０４１との間にリーク電流が流れる恐れがある。
また、図１２に示す変形例の棒状構造発光素子においても、半導体層１０５４がキャップ層１０５２の外周面を覆っておらず、半導体層１０５４の端面とキャップ層１０５２の端面とが接する部分に電流経路が形成されて、この電流経路を介してｐ側電極１０５５と半導体コア１０５１との間にリーク電流が流れる恐れがある。
これに対して、上記第３実施形態の図８に示す棒状構造発光素子によれば、露出部分３１aを除く半導体コア３１の外周面とキャップ層３２の外周面とを連続した半導体層３４により覆うことによって、半導体コア５１のキャップ層３２側に接続されたｐ側電極３５から半導体コア３１へのリーク電流を抑制することができる。
また、上記第２実施形態の棒状構造発光素子において、半導体コア３１の外周面と半導体層３４との間に量子井戸層３３を形成することによって、量子井戸層３３の量子閉じ込め効果により、半導体コア３１の外周面と半導体層３４との界面での発光効率を向上できる。
なお、この量子井戸層は、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。
また、上記棒状構造発光素子によれば、上記露出部分３１aを除く半導体コア３１の外周面とキャップ層３２の外周面とを連続した量子井戸層３３により覆うことによって、半導体コア３１のキャップ層３２側に接続された電極と半導体コア３１との間のリーク電流を抑制できる。
〔第４実施形態〕
図１３はこの発明の第４実施形態の棒状構造発光素子の断面図を示している。この第４実施形態の棒状構造発光素子は、導電層を除いて第３実施形態の棒状構造発光素子と同一の構成をしている。
この第４実施形態の棒状構造発光素子Ｄは、図１３に示すように、断面ほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア４１と、上記半導体コア４１の一方の端面を覆うキャップ層４２と、上記キャップ層４２に覆われた半導体コア４１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分４１aとするように、半導体コア４１の露出部分４１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層４３と、上記量子井戸層４３の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層４４と、上記半導体層４４の外周面を覆う導電層４５とを備えている。上記半導体コア４１の外周面とキャップ層４２の外周面とが、連続した量子井戸層４３と半導体層４４により覆われている。
また、上記導電層４５は、膜厚２００ｎｍのＩＴＯ(錫添加酸化インジウム)により形成されている。このＩＴＯの成膜は蒸着法あるいはスパッタ法を用いることができる。ＩＴＯ膜を成膜後、５００℃から６００℃で熱処理を行うことで、ｐ型ＧaＮからなる半導体層４４とＩＴＯからなる導電層４５のコンタクト抵抗を下げることができる。なお、導電層４５は、これに限らず、例えば厚さ５ｎｍのＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの半透明の積層金属膜などを用いてもよい。この積層金属膜の成膜には蒸着法あるいはスパッタ法を用いることができる。さらに、より導電層の抵抗を下げるために、上記ＩＴＯ膜上にＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの積層金属膜を積層してもよい。
図１４は上記棒状構造発光素子Ｄの要部の断面模式図を示しており、図１４に示すように、この第４実施形態の棒状構造発光素子Ｄでは、半導体層４４よりも電気抵抗の大きな材料からなるキャップ層４２が半導体コア４１の一方の端面を覆うことによって、半導体コア４１のキャップ層４２側に接続されたｐ側電極４６と半導体コア４１との間でキャップ層４２を介して電流が流れないようする一方で、キャップ層４２よりも抵抗の低い導電層４５,半導体層４４を介してｐ側電極４６と半導体コア４１の外周面側との間で電流が流れるようにする。これにより、上記半導体コア４１のキャップ層４２が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コア４１の端面に発光が集中することなく、半導体コア４１の側面からの光の取り出し効率が向上する。
上記第４実施形態の棒状構造発光素子は、第１実施形態の棒状構造発光素子と同様の効果を有する。
また、上記棒状構造発光素子によれば、半導体層４４よりも抵抗が低い導電層４５を介して半導体層４４を電極に接続することにより、電極接続部分に電流が集中して偏ることがなく、広い電流経路を形成して、半導体コア４１の側面全面を効率よく発光させることができ、発光効率がさらに向上する。
また、上記棒状構造発光素子は、図１５に示すように、半導体コア４１の露出部分４１aに第１電極の一例としてのｎ側電極４７を接続し、半導体コア４１のキャップ層４２が設けられた側に第２電極の一例としてのｐ側電極４８を接続している。
図１５では、キャップ層４２により半導体コア４１の一方の端面が露出していないので、その端部の半導体層４４と導電層４５を介して半導体コア４１とｐ側電極４８との電気的接続が容易にできる。それにより、半導体層４４と導電層４５で覆われた半導体コア４１の側面全体のうちのｐ側電極４８が遮る面積を最小限にすることができ、光の取り出し効率を向上できる。また、上記半導体コア４１のキャップ層４２が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コアの端面に発光が集中することなく、半導体コア４１の側面からの光の取り出し効率が向上する。
なお、半導体コア４１のキャップ層４２側の端部において、導電層４５のみを介して半導体コア４１とｐ側電極４８とを電気的接続してもよい。
〔第５実施形態〕
図１６はこの発明の第５実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置の斜視図を示している。この第５実施形態では、第３実施形態の棒状構造発光素子Ｃと同一の構成の棒状構造発光素子を用いている。なお、棒状構造発光素子に上記第１,第２,第４実施形態の棒状構造発光素子のいずれかを用いてもよい。
この第５実施形態の発光装置は、図１６に示すように、実装面に金属電極１０１,１０２が形成された絶縁性基板１００と、上記絶縁性基板１００上に長手方向が絶縁性基板１００の実装面に平行になるように実装された棒状構造発光素子Ｅとを備えている。
上記棒状構造発光素子Ｅは、断面がほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア５１と、上記半導体コア５１の一方の端面を覆うキャップ層(図示せず)と、上記キャップ層５２に覆われた半導体コア５１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分５１aとするように、半導体コア５１の露出部分５１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層５３と、上記量子井戸層５３の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層５４とを有する。上記半導体コア５１は、一端側の外周面が露出する露出部分５１aが形成されている。また、半導体コア５１の他端側のキャップ層の端面は、量子井戸層５３と半導体層５４に覆われておらず、露出している。
図１６に示すように、棒状構造発光素子Ｅの一端側の露出部分５１aを金属電極１０１に接続すると共に、棒状構造発光素子Ｅの他端側の半導体層５４を金属電極１０２に接続している。
ここで、棒状構造発光素子Ｅは、後述する第１１実施形態の棒状構造発光素子の配列方法におけるＩＰＡ水溶液の乾燥時に、基板表面と棒状構造発光素子の隙間の液滴が蒸発により縮小するときに発生するスティクションにより中央部分が撓んで絶縁性基板１００上に接している。
上記第５実施形態の発光装置によれば、長手方向が実装面に平行になるように絶縁性基板１００に実装された棒状構造発光素子Ｅは、半導体層５４の外周面と絶縁性基板１００の実装面とが接触するので、棒状構造発光素子Ｅで発生した熱を半導体層５４から絶縁性基板１００に効率よく放熱することができる。したがって、発光効率が高くかつ放熱性のよい発光装置を実現することができる。なお、半導体層を覆うように導電層が形成された棒状構造発光素子では、導電層の外周面と絶縁性基板の実装面とが接触することにより、同様に効果が得られる。
また、上記発光装置では、絶縁性基板１００上に棒状構造発光素子Ｅを横倒しに配置しているので、絶縁性基板１００を含めた厚さを薄くできる。上記発光装置において、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの微細な棒状構造発光素子Ｅを用いることにより、使用する半導体の量を少なくでき、この発光装置を用いて薄型化と軽量化が可能なバックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。
〔第６実施形態〕
図１７はこの発明の第６実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置の側面図を示している。
この第６実施形態の発光装置は、図１７に示すように、絶縁性基板１００と、絶縁性基板１００上に長手方向が絶縁性基板１００の実装面に平行になるように実装された棒状構造発光素子Ｆとを備えている。
上記棒状構造発光素子Ｆは、断面がほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア６１と、上記半導体コア５１の一方の端面を覆うキャップ層６２(図１８に示す)と、上記キャップ層６２に覆われた半導体コア６１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分６１aとするように、半導体コア６１の露出部分６１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層６３と、上記量子井戸層６３の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層６４と、上記半導体層６４の外周面を覆う導電層６５とを備えている。上記半導体コア６１は、一端側の外周面が露出する露出部分６１aが形成されている。上記導電層６５上かつ絶縁性基板１００側に第２の導電層の一例としての金属層６６を形成している。上記金属層６６は、導電層６５の外周面の下側略半分を覆っている。上記導電層６５は、ＩＴＯにより形成されている。なお、導電層は、これに限らず、例えば厚さ５ｎｍのＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの半透明の積層金属膜などを用いてもよい。この積層金属膜の成膜には蒸着法あるいはスパッタ法を用いることができる。さらに、より導電層の抵抗を下げるために、上記ＩＴＯ膜上にＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの積層金属膜を積層してもよい。また、金属層６６は、Ａｌに限らず、Ｃu,Ｗ,Ａg,Ａuなどを用いてもよい。
この第６実施形態の発光装置は、図１８に示すように、実装面に金属電極１０１,１０２が形成された絶縁性基板１００と、上記絶縁性基板１００上に長手方向が絶縁性基板１００の実装面に平行になるように実装された棒状構造発光素子Ｆとを備えている。
上記棒状構造発光素子Ｆの一端側の露出部分６１aを金属電極１０１に導電性接着剤などの接着部１０３により接続すると共に、棒状構造発光素子Ｆの他端側の金属層６６を金属電極１０２に導電性接着剤などの接着部１０４により接続している。
ここで、棒状構造発光素子Ｆは、後述する第１１実施形態の棒状構造発光素子の配列方法におけるＩＰＡ水溶液の乾燥時に、基板表面と棒状構造発光素子の隙間の液滴が蒸発により縮小するときに発生するスティクションにより中央部分が撓んで絶縁性基板１００上に接している。
上記第６実施形態の発光装置によれば、棒状構造発光素子Ｆの導電層６５上かつ絶縁性基板１００側に、半導体層６４よりも抵抗が低い第２の導電層の一例としての金属層６６を形成することによって、金属層６６のない棒状構造発光素子Ｆの絶縁性基板１００と反対の側においても、半導体コア６１の外周面を覆う導電層６５があるため、高抵抗の半導体層６４全体への電流の流れやすさを犠牲にすることなく、金属層６６によって低抵抗化できる。また、半導体コア６１の外周面を覆う導電層６５には、発光効率を考慮すると透過率の低い材料が使えないために低抵抗の材料を用いることができないが、金属層６６には、透過率よりも低抵抗であることを優先した導電性材料を用いることができる。さらに、長手方向が実装面に平行になるように絶縁性基板１００に実装された棒状構造発光素子Ｆは、金属層６６が絶縁性基板１００の実装面と接するので、棒状構造発光素子Ｆで発生した熱を金属層６６を介して絶縁性基板１００に効率よく放熱することができる。
〔第７実施形態〕
図１９はこの発明の第７実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置の斜視図を示している。この第７実施形態では、第３実施形態の棒状構造発光素子Ｃと同一の構成の棒状構造発光素子を用いている。なお、棒状構造発光素子に上記第１,第２,第４実施形態の棒状構造発光素子のいずれかを用いてもよい。
この第７実施形態の発光装置は、図１９に示すように、実装面に金属電極２０１,２０２が形成された絶縁性基板２００と、上記絶縁性基板２００上に長手方向が絶縁性基板２００の実装面に平行になるように実装された棒状構造発光素子Ｇとを備えている。上記絶縁性基板２００には、絶縁性基板２００上の金属電極２０１,２０２間かつ棒状構造発光素子Ｇの下側に金属部の一例としての第３の金属電極２０３を形成している。図１９では、金属電極２０１,２０２,２０３の一部のみを示している。
上記棒状構造発光素子Ｇは、断面がほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア７１と、上記半導体コア７１の一方の端面を覆うキャップ層(図示せず)と、上記キャップ層に覆われた半導体コア７１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分７１aとするように、半導体コア７１の露出部分７１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層７３と、上記量子井戸層７３の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層７４とを有する。上記半導体コア７１は、一端側の外周面が露出する露出部分７１aが形成されている。また、半導体コア７１の他端側のキャップ層の端面は、量子井戸層７３と半導体層７４に覆われておらず、露出している。
上記第７実施形態の発光装置によれば、絶縁性基板２００上の電極２０１,２０２間かつ棒状構造発光素子Ｇの下側に金属電極２０３を形成することによって、両端が金属電極２０１,２０２に接続された棒状構造発光素子Ｇの中央側を金属電極２０３の表面に接触させて支えるので、両持ちの棒状構造発光素子Ｇが撓むことなく、金属電極２０３により支持されると共に、棒状構造発光素子Ｇで発生した熱を半導体層７４から金属電極２０３を介して絶縁性基板２００に効率よく放熱することができる。
なお、図２０に示すように、金属電極２０１と金属電極２０２夫々は、互いに所定の間隔をあけて略並行な基部２０１a,２０２aと、基部２０１a,２０２aの対向する位置から基部２０１a,２０２a間に延びる複数の電極部２０１b,２０２bを有する。金属電極２０１の電極部２０１bとされに対向する金属電極２０２の電極部２０２bに１つの棒状構造発光素子Ｇが配列される。この金属電極２０１の電極部２０１bとそれに対向する金属電極２０２の電極部２０２bの間に、中央部分が狭くなった蝶形状の第３の金属電極２０３を絶縁性基板２００上に形成している。
上記互いに隣接する第３の金属電極２０３同士は、電気的に切り離されており、図２０に示すように、互いに隣接する棒状構造発光素子Ｇの向きが逆になっても、金属電極２０３を介して金属電極２０１と金属電極２０２が短絡するのを防止できる。
〔第８実施形態〕
図２１Ａ〜図２１Ｄはこの発明の第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法を示す工程図である。この実施形態では、Ｓiをドープしたｎ型ＧaＮとＭgをドープしたｐ型ＧaＮとを用いるが、ＧaＮにドーピングする不純物はこれに限らない。
まず、図２１Ａに示すように、ｎ型ＧaＮからなる基板３００上に、成長穴を有するマスク(図示せず)を形成する。マスクには、酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)など半導体コアおよび半導体層に対して選択的にエッチング可能な材料を用いることができる。成長穴の形成は、通常の半導体プロセスに使用する公知のリソグラフィー法とドライエッチング法が利用できる。この際、成長する半導体コアの径は上記マスクの成長穴のサイズに依存する。
次に、半導体コア形成工程において、マスクの成長穴により露出した基板３００上に、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長)装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させて棒状の半導体コア３０１を形成する。成長温度を９５０℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ4)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ2)を供給することによって、Ｓiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コア３０１を成長させることができる。ここで、ｎ型ＧaＮは、六方晶系の結晶成長となり、基板３００表面に対して垂直方向をｃ軸方向にして成長させることにより、六角柱形状の半導体コアが得られる。
そして、半導体コア形成工程の後、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによって、半導体コア３０１上にｐ型ＧaＮからなるキャップ層３０２を形成する。このキャップ層３０２は、不純物濃度をガスの供給割合により低濃度に調整することによって、次に形成する半導体層よりも電気抵抗を大きくする。
次に、図２１Ｂに示すように、量子井戸層,半導体層形成工程において、棒状の半導体コア３０１,キャップ層３０２を覆うように基板３００全面にｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層３０３を形成し、さらに基板３００全面に半導体層３０４を形成する。ＭＯＣＶＤ装置内で前述のようにｎ型ＧaＮの半導体コアを成長させた後、発光波長に応じて設定温度を６００℃から８００℃に変更し、キャリアガスに窒素(Ｎ2)、成長ガスにＴＭＧおよびＮＨ3、トリメチルインジウム(ＴＭＩ)を供給することで、ｎ型ＧaＮの半導体コア３０１上およびキャップ層３０２上にＩnＧaＮ量子井戸層３０３を形成することができる。その後、さらに設定温度を９６０℃にし、前述のように、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによってｐ型ＧaＮからなる半導体層３０４を形成することができる。
なお、この量子井戸層は、ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。また、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。
次に、図２１Ｃに示すように、露出工程において、ドライエッチングにより量子井戸層３０３,半導体層３０４の半導体コア３０１を覆う部分を除く領域を除去して、棒状の半導体コア３０１の基板３００側の外周面を露出させて露出部分３０１aを形成すると共に、キャップ層３０２の上側の一部もエッチングされて、キャップ層３０２aの端面が露出する。この場合、ドライエッチングのＲＩＥにＳiＣl4を用いることにより、容易にＧaＮに異方性を持ってエッチングすることができる。
ここで、半導体層３０４aの外周面と半導体コア３０１の露出部分３０１aの外周面とが段差なく連続している(量子井戸層３０３aの外周面の露出部分と半導体コア３０１の露出部分３０１aの外周面とも段差がない)。これにより、切り離し後の微細な棒状構造発光素子を、電極が形成された絶縁性基板上に基板平面に対して軸方向が平行になるように実装するとき、半導体層３０４aの外周面と半導体コア３０１の露出部分３０１aの外周面との間に段差がないので、半導体コア３０１の露出部分３０１aと電極とを確実かつ容易に接続することが可能となる。
上記第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法では、不純物ガスの切り替えで半導体コア３０１に引き続きキャップ層３０２を成長させることができるので、キャップ層３０２が容易に形成することができる。
また、図２１Ｃに示す露出工程において、基板３００を彫り込むときに、半導体コア３０１の先端にキャップ層３０２が形成されているので、半導体コア３０１の上端は露出しない。
次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いて基板３００を基板平面に沿って振動させることにより、基板３００上に立設する半導体コア３０１の基板３００側に近い根元を折り曲げるように、量子井戸層３０３aと半導体層３０４aに覆われた半導体コア３０１に対して応力が働いて、図２１Ｄに示すように、量子井戸層３０３aと半導体層３０４aに覆われた半導体コア３０１が基板３００から切り離される。
こうして、基板３００から切り離なされた微細な棒状構造発光素子Ｈを製造することができる。この第８実施形態では、棒状構造発光素子Ｈの直径を１μｍ、長さを１０μｍとしている(図２１Ａ〜図２１Ｄでは図を見やすくするために棒状構造発光素子Ｈの長さを短く描いている)。
上記第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法によれば、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子Ｈを実現することができる。
ここで、微細な棒状構造発光素子とは、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍ〜３０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子である。また、上記棒状構造発光素子は、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。
また、上記製造方法によれば、棒状構造発光素子Ｈが基板と一体でなく、装置への実装の自由度が高い微細な棒状構造発光素子Ｈを製造することができる。また、上記棒状構造発光素子Ｈは、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能となると共に、半導体層で覆われた半導体コアの全周から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。
〔第９実施形態〕
図２２Ａ〜図２２Ｅはこの発明の第９実施形態の棒状構造発光素子の製造方法を示す工程図である。この実施形態では、Ｓiをドープしたｎ型ＧaＮとＭgをドープしたｐ型ＧaＮとを用いるが、ＧaＮにドーピングする不純物はこれに限らない。
まず、図２２Ａに示すように、ｎ型ＧaＮからなる基板４００上に、成長穴４１０aを有するマスク４１０を形成する。マスクには、酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)など半導体コアおよび半導体層に対して選択的にエッチング可能な材料を用いることができる。成長穴の形成は、通常の半導体プロセスに使用する公知のリソグラフィー法とドライエッチング法が利用できる。この際、成長する半導体コアの径はマスク４１０の成長穴４１０aのサイズに依存する。
次に、図２２Ｂに示すように、半導体コア形成工程において、マスク４１０の成長穴４１０aにより露出した基板４００上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させて棒状の半導体コア４０１を形成する。成長温度を９５０℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ4)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ2)を供給することによってＳiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コア４０１を成長させることができる。ここで、ｎ型ＧaＮは、六方晶系の結晶成長となり、基板４００表面に対して垂直方向をｃ軸方向にして成長させることにより、六角柱形状の棒状の半導体コアが得られる。
そして、半導体コア形成工程の後、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによって、半導体コア４０１上にｐ型ＧaＮからなるキャップ層４０２を形成する。このキャップ層４０２は、不純物濃度をガスの供給割合により低濃度に調整することによって、次に形成する半導体層よりも電気抵抗を大きくする。
次に、図２２Ｃに示すように、量子井戸層,半導体層形成工程において、棒状の半導体コア４０１,キャップ層４０２を覆うように基板４００全面にｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層４０３を形成し、さらに基板４００全面に半導体層４０４を形成する。ＭＯＣＶＤ装置内で前述のようにｎ型ＧaＮの半導体コア４０１を成長させた後、発光波長に応じて設定温度を６００℃から８００℃に変更し、キャリアガスに窒素(Ｎ2)、成長ガスにＴＭＧおよびＮＨ3、トリメチルインジウム(ＴＭＩ)を供給することで、ｎ型ＧaＮの半導体コア４０１上にＩnＧaＮ量子井戸層４０３を形成することができる。その後、さらに設定温度を９６０℃にし、前述のように、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによってｐ型ＧaＮからなる半導体層２５を形成することができる。
なお、この量子井戸層は、ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。また、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。
次に、図２２Ｄに示すように、露出工程において、エッチングにより量子井戸層４０３,半導体層４０４の半導体コア４０１を覆う部分を除く領域とマスク４１０(図２２Ｃに示す)を除去して、棒状の半導体コア４０１の基板４００側の外周面を露出させて露出部分４０１aを形成する。この状態で、上記半導体コア４０１の基板４００と反対の側の端面は、量子井戸層４０３aと半導体層４０４aにより覆われている。マスクが酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)で構成されている場合、フッ酸(ＨＦ)を含んだ溶液を用いることにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずにマスクをエッチングすることができ、マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域をリフトオフにより除去することができる。この実施形態の露出工程では、ＣＦ4やＸeＦ2を用いたドライエッチングにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずにマスクをエッチングすることができ、マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域を除去することができる。
また、図２２Ｄに示す露出工程において、半導体コア４０１の先端側の量子井戸層４０３と半導体層４０４がエッチングにより除去されたとしても、キャップ層４０２が形成されているので、半導体コア４０１の上端は露出しない。
次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いて基板４００を基板平面に沿って振動させることにより、基板４００上に立設する半導体コア４０１の基板４００側に近い根元を折り曲げるように、量子井戸層４０３aと半導体層４０４aに覆われた半導体コア４０１に対して応力が働いて、図２２Ｅに示すように、量子井戸層４０３aと半導体層４０４aに覆われた半導体コア４０１が基板４００から切り離される。
こうして、基板４００から切り離なされた微細な棒状構造発光素子Ｉを製造することができる。この第９実施形態では、棒状構造発光素子Ｉの直径を１μｍ、長さを１０μｍとしている(図２２Ａ〜図２２Ｅでは図を見やすくするために棒状構造発光素子Ｉの長さを短く描いている)。
上記棒状構造発光素子の製造方法によれば、装置への実装の自由度が高い微細な棒状構造発光素子２０を製造することができる。また、上記棒状構造発光素子は、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能となると共に、半導体コア４０１の全周から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。
〔第１０実施形態〕
図２３Ａ〜図２３Ｅはこの発明の第１０実施形態の棒状構造発光素子の製造方法を示す工程図である。この実施形態では、Ｓiをドープしたｎ型ＧaＮとＭgをドープしたｐ型ＧaＮとを用いるが、ＧaＮにドーピングする不純物はこれに限らない。
まず、図２３Ａに示すように、下地基板５００上に、ｎ型ＧaＮからなる半導体膜５１０を形成し、その半導体膜５１０上に成長穴を有するマスク(図示せず)を形成する。マスクには、酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)など半導体コアおよび半導体層に対して選択的にエッチング可能な材料を用いることができる。成長穴の形成は、通常の半導体プロセスに使用する公知のリソグラフィー法とドライエッチング法が利用できる。この際、成長する半導体コアの径は上記マスクの成長穴のサイズに依存する。
次に、半導体コア形成工程において、マスクの成長穴により露出した半導体膜５１０上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させて棒状の半導体コア５０１を形成する。成長温度を９５０℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ4)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ2)を供給することによって、Ｓiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コア５０１を成長させることができる。ここで、ｎ型ＧaＮは、六方晶系の結晶成長となり、下地基板５００表面に対して垂直方向をｃ軸方向にして成長させることにより、六角柱形状の半導体コアが得られる。
そして、半導体コア形成工程の後、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによって、半導体コア５０１上にｐ型ＧaＮからなるキャップ層５０２を形成する。このキャップ層５０２は、不純物濃度をガスの供給割合により低濃度に調整することによって、次に形成する半導体層よりも電気抵抗を大きくする。なお、キャップ層５０２は、ｐ型ＧaＮに限らず、他の絶縁性材料であってもよい。
次に、図２３Ｂに示すように、量子井戸層,半導体層形成工程において、棒状の半導体コア５０１,キャップ層５０２を覆うように下地基板５００全面にｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層５０３を形成し、さらに下地基板５００全面に半導体層５０４を形成する。ＭＯＣＶＤ装置内で前述のようにｎ型ＧaＮの半導体コア５０１を成長させた後、発光波長に応じて設定温度を６００℃から８００℃に変更し、キャリアガスに窒素(Ｎ2)、成長ガスにＴＭＧおよびＮＨ3、トリメチルインジウム(ＴＭＩ)を供給することで、ｎ型ＧaＮの半導体コア５０１上にＩnＧaＮ量子井戸層５０３を形成することができる。その後、さらに設定温度を９６０℃にし、前述のように、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによってｐ型ＧaＮからなる半導体層５０４を形成することができる。
なお、この量子井戸層は、ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。また、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。
次に、図２３Ｃに示すように、露出工程において、ドライエッチングにより量子井戸層５０３,半導体層５０４の半導体コア５０１を覆う部分を除く領域を除去して、棒状の半導体コア５０１の下地基板５００側の外周面を露出させて露出部分５０１aを形成すると共に、キャップ層５０２の上側の一部もエッチングされて、キャップ層５０２aの端面が露出する。この場合、ドライエッチングのＲＩＥにＳiＣl4を用いることにより、容易にＧaＮに異方性を持ってエッチングすることができる。
ここで、半導体層５０４aの外周面と半導体コア５０１の露出部分５０１aの外周面とが段差なく連続している(量子井戸層５０３aの外周面の露出部分と半導体コア５０１の露出部分５０１aの外周面とも段差がない)。これにより、切り離し後の微細な棒状構造発光素子を、電極が形成された絶縁性基板上に基板平面に対して軸方向が平行になるように実装するとき、半導体層５０４aの外周面と半導体コア５０１の露出部分５０１aの外周面との間に段差がないので、半導体コア５０１の露出部分５０１aと電極とを確実かつ容易に接続することが可能となる。
上記第１０実施形態の棒状構造発光素子の製造方法では、不純物ガスの切り替えで半導体コア５０１に引き続きキャップ層５０２を成長させることができるので、キャップ層５０２が容易に形成することができる。
また、図２３Ｃに示す露出工程において、下地基板５００が露出するまでエッチングするときに、半導体コア５０１の先端にキャップ層５０２が形成されているので、半導体コア５０１の上端は露出しない。
次に、図２３Ｄに示すように、下地基板５００を等方性エッチングすることにより、半導体コア５０１の下側まで彫り込み、下地基板５００に形成された凸部５００aの先端の径を半導体コア５０１の径よりも細くする。
次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いて下地基板５００を基板平面に沿って振動させることにより、下地基板５００の凸部５００a上に立設する半導体コア５０１を折り曲げるように、量子井戸層５０３aと半導体層５０４aに覆われた半導体コア５０１に対して応力が働いて、図２３Ｅに示すように、量子井戸層５０３aと半導体層５０４aに覆われた半導体コア５０１が基板５００から切り離される。
こうして、下地基板５００から切り離なされた微細な棒状構造発光素子Ｊを製造することができる。この第１０実施形態では、棒状構造発光素子Ｊの直径を１μｍ、長さを１０μｍとしている(図２３Ａ〜図２３Ｅでは図を見やすくするために棒状構造発光素子Ｊの長さを短く描いている)。
上記第１０実施形態の棒状構造発光素子の製造方法によれば、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子Ｊを実現することができる。
また、上記棒状構造発光素子の製造方法によれば、装置への実装の自由度が高い微細な棒状構造発光素子Ｊを製造することができる。また、上記棒状構造発光素子Ｊは、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能となると共に、半導体層で覆われた半導体コアの全周から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。
また、上記棒状構造発光素子の製造方法によれば、半導体コア５０１が基板５００から切り離すとき、折れる位置が安定し、より長さの均一な棒状構造発光素子が形成することができる。
〔第１１実施形態〕
次に、この発明の第１１実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置、バックライト、照明装置および表示装置について説明する。この第１１実施形態では、上記第１〜第１０実施形態の棒状構造発光素子を絶縁性基板に配列する。この棒状構造発光素子の配列は、本出願人が特願２００７−１０２８４８(特開２００８−２６００７３号公報)で出願した「微細構造体の配列方法及び微細構造体を配列した基板、並びに集積回路装置及び表示素子」の発明の技術を用いて行う。
図２４はこの第１１実施形態の発光装置、バックライト、照明装置および表示装置に用いる絶縁性基板の平面図を示している。図２４に示すように、絶縁性基板６００の表面に、金属電極６０１,６０２を形成している。絶縁性基板６００はガラス、セラミック、酸化アルミニウム、樹脂のような絶縁体、またはシリコンのような半導体表面にシリコン酸化膜を形成し、表面が絶縁性を有するような基板である。ガラス基板を用いる場合は、表面にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜のような下地絶縁膜を形成するのが望ましい。
上記金属電極６０１,６０２は、印刷技術を利用して所望の電極形状に形成している。なお、金属膜および感光体膜を一様に積層し、所望の電極パターンを露光し、エッチングして形成してもよい。
図２４では省略されているが、金属電極６０１,６０２には外部から電位を与えられるように、パッドを形成している。この金属電極６０１,６０２が対向する部分(配列領域)に棒状構造発光素子を配列する。図２４では、棒状構造発光素子を配列する配列領域が２×２個配列されているが、任意の個数を配列してよい。
図２５は図２４のXXV−XXV線から見た断面模式図である。
まず、図２５に示すように、絶縁性基板６００上に、棒状構造発光素子６１０を含んだイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)６１１を薄く塗布する。ＩＰＡ６１１の他に、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、アセトン、またはそれらの混合物でもよい。あるいは、ＩＰＡ６１１は、他の有機物からなる液体、水などを用いることができる。
ただし、液体を通じて金属電極６０１,６０２間に大きな電流が流れてしまうと、金属電極６０１,６０２間に所望の電圧差を印加できなくなってしまう。そのような場合には、金属電極６０１,６０２を覆うように、絶縁性基板６００表面全体に、１０ｎｍ〜３０ｎｍ程度の絶縁膜をコーティングすればよい。
棒状構造発光素子６１０を含むＩＰＡ６１１を塗布する厚さは、次に棒状構造発光素子６１０を配列する工程で、棒状構造発光素子６１０が配列できるよう、液体中で棒状構造発光素子６１０が移動できる厚さである。したがって、ＩＰＡ６１１を塗布する厚さは、棒状構造発光素子６１０の太さ以上であり、例えば、数μｍ〜数ｍｍである。塗布する厚さは薄すぎると、棒状構造発光素子６１０が移動し難くなり、厚すぎると、液体を乾燥する時間が長くなる。また、ＩＰＡの量に対して、棒状構造発光素子６１０の量は、１×１０4本／ｃｍ3〜１×１０7本／ｃｍ3が好ましい。
棒状構造発光素子６１０を含むＩＰＡ６１１を塗布するために、棒状構造発光素子６１０を配列させる金属電極の外周囲に枠を形成し、その枠内に棒状構造発光素子６１０を含むＩＰＡ６１１を所望の厚さになるように充填してもよい。しかしながら、棒状構造発光素子６１０を含むＩＰＡ６１１が粘性を有する場合は、枠を必要とせずに、所望の厚さに塗布することが可能である。
ＩＰＡやエチレングリコール、プロピレングリコール、…、またはそれらの混合物、あるいは、他の有機物からなる液体、または水などの液体は、棒状構造発光素子６１０の配列工程のためには粘性が低いほど望ましく、また加熱により蒸発しやすい方が望ましい。
次に、金属電極６０１,６０２間に電位差を与える。この第１１実施形態では、１Ｖの電位差とするのが適当であった。金属電極６０１,６０２の電位差は、０．１〜１０Ｖを印加することができるが、０．１Ｖ以下では棒状構造発光素子６１０の配列が悪くなり、１０Ｖ以上では金属電極間の絶縁が問題になり始める。したがって、１〜５Ｖが好ましく、更には１Ｖ程度とするのが好ましい。
図２６は上記棒状構造発光素子６１０が金属電極６０１,６０２上に配列する原理を示している。図２６に示すように、金属電極６０１に電位ＶLを印加し、金属電極６０２に電位ＶR(ＶL＜ＶR)を印加すると、金属電極６０１には負電荷が誘起され、金属電極６０２には正電荷が誘起される。そこに棒状構造発光素子６１０が接近すると、棒状構造発光素子６１０において、金属電極６０１に近い側に正電荷が誘起され、金属電極６０２に近い側に負電荷が誘起される。この棒状構造発光素子６１０に電荷が誘起されるのは静電誘導による。すなわち、電界中に置かれた棒状構造発光素子６１０は、内部の電界が０となるまで表面に電荷が誘起されることによる。その結果、各電極と棒状構造発光素子６１０との間に静電力により引力が働き、棒状構造発光素子６１０は、金属電極６０１,６０２間に生じる電気力線に沿うと共に、各棒状構造発光素子６１０に誘起された電荷がほぼ等しいので、電荷による反発力により、ほぼ等間隔に一定方向に規則正しく配列する。しかしながら、例えば、第１実施形態の図１に示す棒状構造発光素子では、半導体層１３に覆われた半導体コア１１の露出部分１１a側の向きは一定にならず、ランダムになる(他の実施形態の棒状構造発光素子でも同様)。
以上のように、棒状構造発光素子６１０が金属電極６０１,６０２間に発生した外部電場により、棒状構造発光素子６１０に電荷を発生させ、電荷の引力により金属電極６０１,６０２に棒状構造発光素子６１０を吸着させるので、棒状構造発光素子６１０の大きさは、液体中で移動可能な大きさであることが必要である。したがって、棒状構造発光素子６１０の大きさは、液体の塗布量(厚さ)により変化する。液体の塗布量が少ない場合は、棒状構造発光素子６１０はナノオーダーサイズでなければならないが、液体の塗布量が多い場合は、マイクロオーダーサイズであってもかまわない。
棒状構造発光素子６１０が電気的に中性ではなく、正または負に帯電している場合は、金属電極６０１,６０２間に静的な電位差(ＤＣ)を与えるだけでは、棒状構造発光素子６１０を安定して配列することができない。例えば、棒状構造発光素子６１０が正味として正に帯電した場合は、正電荷が誘起されている金属電極６０２との引力が相対的に弱くなる。そのため、棒状構造発光素子６１０の配列が非対象になる。
そのような場合は、図２７に示すように、金属電極６０１,６０２間にＡＣ電圧を印加することが好ましい。図２７においては、金属電極５1に基準電位を、金属電極６０２には振幅ＶPPL／２のＡＣ電圧を印加している。こうすることにより、棒状構造発光素子６１０が帯電している場合でも、配列を対象に保つことができる。なお、この場合の金属電極６０２に与える交流電圧の周波数は、１０Ｈz〜１ＭＨzとするのが好ましく、５０Ｈz〜１ｋＨzとするのが最も配列が安定し、より好ましい。さらに、金属電極６０１,６０２間に印加するＡＣ電圧は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。なお、ＶPPLは１Ｖ程度とするのが好ましかった。
次に、金属電極６０１,６０２上に、棒状構造発光素子６１０を配列させた後、絶縁性基板６００を加熱することにより、液体を蒸発させて乾燥させ、棒状構造発光素子６１０を金属電極６０１,６０２間の電気力線に沿って等間隔に配列させて固着させる。
図２８は上記棒状構造発光素子６１０を配列した絶縁性基板６００の平面図を示している。この棒状構造発光素子６１０を配列した絶縁性基板６００を、液晶表示装置などのバックライトに用いることにより、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力なバックライトを実現することができる。また、この棒状構造発光素子６１０を配列した絶縁性基板６００を照明装置として用いることにより、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な照明装置を実現することができる。
また、図２９は上記棒状構造発光素子６１０を配列した絶縁性基板を用いた表示装置の平面図を示している。図２９に示すように、表示装置７００は、絶縁性基板７１０上に、表示部７０１、論理回路部７０２、論理回路部７０３、論理回路部７０４および論理回路部７０５を備える構成となっている。上記表示部７０１には、マトリックス状に配置された画素に棒状構造発光素子６１０を配列している。
図３０は上記表示装置７００の表示部７０１の要部の回路図を示しており、上記表示装置７００の表示部７０１は、図３０に示すように、互いに交差する複数の走査信号線ＧＬ(図３０では１本のみを示す)と複数のデータ信号線ＳＬ(図３０では１本のみを示す)とを備えており、隣接する２本の走査信号線ＧＬと隣接する２本のデータ信号線ＳＬとで包囲された部分に、画素がマトリクス状に配置されている。この画素は、ゲートが走査信号線ＧＬに接続され、ソースがデータ信号線ＳＬに接続されたスイッチング素子Ｑ１と、そのスイッチング素子Ｑ１のドレインにゲートが接続されたスイッチング素子Ｑ２と、上記スイッチング素子Ｑ２のゲートに一端が接続された画素容量Ｃと、上記スイッチング素子Ｑ２により駆動される複数の発光ダイオードＤ１〜Ｄｎ(棒状構造発光素子６１０)とを有している。
上記棒状構造発光素子６１０のｐｎの極性は、一方に揃っておらず、ランダムに配列されている。このため、駆動時は交流電圧により駆動されて、異なる極性の棒状構造発光素子６１０が交互に発光することになる。
また、上記表示装置によれば、上記棒状構造発光素子を用いることによって、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な表示装置を実現することができる。
また、上記発光装置、バックライト、照明装置および表示装置の製造方法によれば、独立した電位が夫々与えられる２つの金属電極６０１,６０２を単位とする配列領域が形成された絶縁性基板６００を作成し、その絶縁性基板６００上にナノオーダーサイズまたはマイクロオーダーサイズの棒状構造発光素子６１０を含んだ液体を塗布する。その後、２つの金属電極６０１,６０２に独立した電圧を夫々印加して、微細な棒状構造発光素子６１０を２つの金属電極６０１,６０２により規定される位置に配列させる。これにより、上記棒状構造発光素子６１０を所定の絶縁性基板６００上に容易に配列させることができる。
また、上記発光装置、バックライト、照明装置および表示装置の製造方法では、使用する半導体の量を少なくできると共に、薄型化と軽量化が可能な発光装置、バックライト、照明装置および表示装置を製造することができる。また、上記棒状構造発光素子６１０は、半導体層で覆われた半導体コアの側面全体から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置、バックライト、照明装置および表示装置を実現することができる。
また、上記第１〜第１１実施形態では、半導体コアとキャップ層および半導体層に、ＧaＮを母材とする半導体を用いたが、ＧaＡs,ＡlＧaＡs,ＧaＡsＰ,ＩnＧaＮ,ＡlＧaＮ,ＧaＰ,ＺnＳe,ＡlＧaＩnＰなどを母材とする半導体を用いた発光素子にこの発明を適用してもよい。また、半導体コアをｎ型とし、半導体層をｐ型としたが、導電型が逆の棒状構造発光素子にこの発明を適用してもよい。また、六角柱形状の半導体コアを有する棒状構造発光素子について説明したが、これに限らず、断面が円形または楕円の棒状であってもよいし、断面が三角形などの他の多角形状の棒状の半導体コアを有する棒状構造発光素子にこの発明を適用してもよい。
また、上記第１〜第１０実施形態では、棒状構造発光素子の直径を１μｍとし長さを１０μｍ〜３０μｍのマイクロオーダーサイズとしたが、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子でもよい。上記棒状構造発光素子の半導体コアの直径は５００ｎｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍの棒状構造発光素子に比べて半導体コアの直径のばらつきを抑えることができ、発光面積すなわち発光特性のばらつきを低減でき、歩留まりを向上できる。
また、上記第８〜第１０実施形態では、ＭＯＣＶＤ装置を用いて半導体コア３０１,４０１,５０１とキャップ層３０２,４０２,５０２を結晶成長させたが、ＭＢＥ(分子線エピタキシャル)装置などの他の結晶成長装置を用いて半導体コアとキャップ層を形成してもよい。また、成長穴を有するマスクを用いて半導体コアを基板上に結晶成長させたが、基板上に金属種を配置して、金属種から半導体コアを結晶成長させてもよい。
また、上記第８〜第１０実施形態では、半導体コア３０１,４０１,５０１を、超音波を用いて基板から切り離したが、これに限らず、切断工具を用いて半導体コアを基板から機械的に折り曲げることによって切り離してもよい。この場合、簡単な方法で基板上に設けられた微細な複数の棒状構造発光素子を短時間で切り離すことができる。
また、上記第１１実施形態では、絶縁性基板６００の表面に形成された２つの金属電極６０１,６０２に電位差を与えて、金属電極６０１,６０２間に棒状構造発光素子６００を配列させたが、これに限らず、絶縁性基板の表面に形成された２つの電極間に、第３の電極を形成し、３つの電極に独立した電圧を夫々印加して、棒状構造発光素子を電極により規定される位置に配列させてもよい。
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
１１…半導体コア
１１a…露出部分
１２…キャップ層
１３…半導体層
２１…半導体コア
２１a…露出部分
２２…キャップ層
２３…半導体層
２５…量子井戸層
３１…半導体コア
３１a…露出部分
３２…キャップ層
３３…量子井戸層
３４…半導体層
４１…半導体コア
４２…キャップ層
４１a…露出部分
４３…量子井戸層
４４…半導体層
４５…導電層
４６…電極
４７…ｎ側電極
４８…ｐ側電極
５１…半導体コア
５１a…露出部分
５３…量子井戸層
５４…半導体層
６１…半導体コア
６２…キャップ層
６１a…露出部分
６３…量子井戸層
６４…半導体層
６５…導電層
６６…金属層
７１…半導体コア
７１a…露出部分
７３…量子井戸層
７４…半導体層
１００…絶縁性基板
１０１,１０２…金属電極
２００…絶縁性基板
２０１,２０２…実装面に金属電極
２０３…第３の金属電極
３００…基板
３０１…半導体コア
３０１a…露出部分
３０２,３０２a…キャップ層
３０３,３０３a…量子井戸層
３０４,３０４a…半導体層
４００…基板
４０１…半導体コア
４０１a…露出部分
４０２…キャップ層
４０３,４０３a…量子井戸層
４０４,４０４a…半導体層
５００…基板
５０１…半導体コア
５０１a…露出部分
５０２,５０２a…キャップ層
５０３,５０３a…量子井戸層
５０４,５０４a…半導体層
５１０…半導体膜
６００…絶縁性基板
６０１,６０２…金属電極
６１０…棒状構造発光素子
６１１…ＩＰＡ
７００…表示装置
７０１…表示部
７０２,７０３,７０４,７０５…論理回路部
７１０…絶縁性基板
Ａ〜Ｊ…棒状構造発光素子

Claims (22)

  1. 棒状の第１導電型の半導体コアと、
    上記半導体コアの一方の端面を覆うキャップ層と、
    上記キャップ層に覆われた上記半導体コアの部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分とするように、上記半導体コアの上記露出部分以外の部分の外周面を覆う第２導電型の半導体層と
    を備え、
    上記キャップ層は、上記半導体層よりも電気抵抗の大きな材料からなることを特徴とする棒状構造発光素子。
  2. 請求項１に記載の棒状構造発光素子において、
    上記露出部分を除く上記半導体コアの外周面と上記キャップ層の外周面とが、連続した上記半導体層により覆われていることを特徴とする棒状構造発光素子。
  3. 請求項１または２に記載の棒状構造発光素子において、
    上記キャップ層は絶縁性材料からなることを特徴とする棒状構造発光素子。
  4. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
    上記キャップ層はイントリンシック半導体からなることを特徴とする棒状構造発光素子。
  5. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
    上記キャップ層は第１導電型の半導体からなることを特徴とする棒状構造発光素子。
  6. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
    上記キャップ層は第２導電型の半導体からなることを特徴とする棒状構造発光素子。
  7. 請求項６に記載の棒状構造発光素子において、
    上記半導体コアの端面と上記キャップ層との間に量子井戸層を形成したことを特徴とする棒状構造発光素子。
  8. 請求項１から７までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
    上記半導体コアの外周面と上記半導体層との間に量子井戸層を形成したことを特徴とする棒状構造発光素子。
  9. 請求項８に記載の棒状構造発光素子において、
    上記露出部分を除く上記半導体コアの外周面と上記キャップ層の外周面とが、連続した上記量子井戸層により覆われていることを特徴とする棒状構造発光素子。
  10. 請求項１から９までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
    上記半導体層を覆うように、上記半導体層よりも抵抗が低い導電層を形成したことを特徴とする棒状構造発光素子。
  11. 請求項１から９までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
    上記半導体コアの一端側の上記露出部分に第１電極が接続され、
    上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側で上記半導体層に第２電極が接続されていることを特徴とする棒状構造発光素子。
  12. 請求項１０に記載の棒状構造発光素子において、
    上記半導体コアの一端側の上記露出部分に第１電極が接続され、
    上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側で上記半導体層または上記導電層の少なくとも上記導電層に第２電極が接続されていることを特徴とする棒状構造発光素子。
  13. 請求項１から１２までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
    上記半導体コアの径が５００ｎｍ以上かつ１００μｍ以下であることを特徴とする棒状構造発光素子。
  14. 請求項１から９までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子と、
    上記棒状構造発光素子の長手方向が実装面に平行になるように、上記棒状構造発光素子が実装された基板と
    を備え、
    上記基板上に所定の間隔をあけて電極が形成され、
    上記基板上の一方の上記電極に上記棒状構造発光素子の上記半導体コアの一端側の上記露出部分が接続されると共に、上記基板上の他方の上記電極に上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側の上記半導体層が接続されていることを特徴とする発光装置。
  15. 請求項１０に記載の棒状構造発光素子と、
    上記棒状構造発光素子の長手方向が実装面に平行になるように、上記棒状構造発光素子が実装された基板と
    を備え、
    上記基板上に所定の間隔をあけて電極が形成され、
    上記基板上の一方の上記電極に上記棒状構造発光素子の上記半導体コアの一端側の上記露出部分が接続されると共に、
    上記基板上の他方の上記電極に、上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側の上記導電層が接続されていることを特徴とする発光装置。
  16. 請求項１５に記載の発光装置において、
    上記棒状構造発光素子の上記導電層上かつ上記基板側に、上記半導体層よりも抵抗が低い第２の導電層を形成したことを特徴とする発光装置。
  17. 請求項１４から１６までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子と、
    上記基板上の上記電極間かつ上記棒状構造発光素子の下側に金属部を形成したことを特徴とする発光装置。
  18. 請求項１７に記載の発光装置において、
    上記金属部は、上記棒状構造発光素子毎に上記基板上に形成され、
    互いに隣接する上記棒状構造発光素子の上記金属部は、電気的に絶縁されていることを特徴とする発光装置。
  19. 請求項１から１３のいずれか１つに記載の上記棒状構造発光素子を備えた発光装置の製造方法であって、
    独立した電位が夫々与えられる少なくとも２つの電極を単位とする配列領域が形成された絶縁性基板を作成する基板作成工程と、
    上記絶縁性基板上にナノオーダーサイズまたはマイクロオーダーサイズの上記棒状構造発光素子を含んだ液体を塗布する塗布工程と、
    上記少なくとも２つの電極に上記独立した電圧を夫々印加して、上記棒状構造発光素子を上記少なくとも２つの電極により規定される位置に配列させる配列工程と
    を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
  20. 請求項１から１１までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子を備えたことを特徴とするバックライト。
  21. 請求項１から１１までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子を備えたことを特徴とする照明装置。
  22. 請求項１から１１までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子を備えたことを特徴とする表示装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014165205A (ja) * 2013-02-21 2014-09-08 Fujitsu Ltd 光半導体素子及びその製造方法
US9190590B2 (en) 2010-09-01 2015-11-17 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting element and production method for same, production method for light-emitting device, illumination device, backlight, display device, and diode
JP2018137439A (ja) * 2012-10-26 2018-08-30 グロ アーベーＧｌｏ Ａｂ ナノワイヤサイズの光電構造及びその選択された部分を改質する方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003282942A (ja) * 2001-08-22 2003-10-03 Sony Corp 窒化物半導体素子及び窒化物半導体素子の製造方法
JP2006507692A (ja) * 2002-09-30 2006-03-02 ナノシス・インコーポレイテッド 大面積ナノ可能マクロエレクトロニクス基板およびその使用
JP2006332650A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Lg Electronics Inc ロッド型発光素子及びその製造方法
JP2007501525A (ja) * 2003-08-04 2007-01-25 ナノシス・インコーポレイテッド ナノワイヤ複合体およびこれらに由来する電子基板を作製するためのシステムおよび方法
WO2008085129A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-17 Qunano Ab Nitride nanowires and method of producing such
JP2008260073A (ja) * 2007-04-10 2008-10-30 Sharp Corp 微細構造体の配列方法及び微細構造体を配列した基板、並びに集積回路装置及び表示素子

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003282942A (ja) * 2001-08-22 2003-10-03 Sony Corp 窒化物半導体素子及び窒化物半導体素子の製造方法
JP2006507692A (ja) * 2002-09-30 2006-03-02 ナノシス・インコーポレイテッド 大面積ナノ可能マクロエレクトロニクス基板およびその使用
JP2007501525A (ja) * 2003-08-04 2007-01-25 ナノシス・インコーポレイテッド ナノワイヤ複合体およびこれらに由来する電子基板を作製するためのシステムおよび方法
JP2006332650A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Lg Electronics Inc ロッド型発光素子及びその製造方法
WO2008085129A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-17 Qunano Ab Nitride nanowires and method of producing such
JP2008260073A (ja) * 2007-04-10 2008-10-30 Sharp Corp 微細構造体の配列方法及び微細構造体を配列した基板、並びに集積回路装置及び表示素子

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9190590B2 (en) 2010-09-01 2015-11-17 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting element and production method for same, production method for light-emitting device, illumination device, backlight, display device, and diode
JP2018137439A (ja) * 2012-10-26 2018-08-30 グロ アーベーＧｌｏ Ａｂ ナノワイヤサイズの光電構造及びその選択された部分を改質する方法
JP2014165205A (ja) * 2013-02-21 2014-09-08 Fujitsu Ltd 光半導体素子及びその製造方法

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