JP2011124000A - 深紫外発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】深紫外発光素子(1)は、上部基板(6)と、下部基板(2)と、前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極(3)、誘電体層(4)、及び保護層(5)と、前記上部基板の一方の面に形成された発光層(7)と、前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向させて配置させて形成された密閉空間(8)に充填されたガス(Xe及びNe)とを備え、前記電極の間にRF電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマ(P)によって、前記発光層が深紫外光(L)を発する。
【選択図】図1
Description
外部の電源(図示せず)から、隣接する電極3に高周波電圧を印加する。例えば、周波数約15〜20kHzの電圧を印加する。これによって、隣接する電極3間に変動する電磁場が形成され、封入されているガスが電磁場よってマイクロプラズマPを発生する。発生したマイクロプラズマPによって、発光層7からDUV光Lが発生し、DUV光Lは上部基板6を通って外部に放射される。
以上によって深紫外発光素子1を製造することができる。
2 下部基板
3 電極
4 誘電体層
5 保護層
6 上部基板
7 発光層
8 密閉空間
9 隔壁
P マイクロプラズマ
L 深紫外光(DUV光)
d 電極間隔
Claims (22)
- 上部基板と、
下部基板と、
前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極と、
前記上部基板の一方の面に形成された発光層と、
前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向させて配置されて形成された空間に充填されたガスとを備え、
前記電極の間に電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマによって、前記発光層が深紫外光を発することを特徴とする深紫外発光素子。 - 前記電極を覆って下部基板の前記一方の面に形成された誘電体層をさらに備え、
前記電極の間に印加される電圧が交流電圧であることを特徴とする請求項1に記載の深紫外発光素子。 - 前記誘電体層の上に、MgO、AlN、AlGaN及びAlGaInNからなる群の中から選択される少なくとも1つの材料からなる保護層、又は、ドーピングされた前記保護層を備えることを特徴とする請求項2に記載の深紫外発光素子。
- 前記電極が前記ガスに露出され、
前記電極の間に印加される電圧が直流電圧であることを特徴とする請求項1に記載の深紫外発光素子。 - 前記電圧を印加される対を成す前記電極の各々に対応して発生する前記プラズマを、相互に離隔するための隔壁をさらに備えることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の深紫外発光素子。
- 前記上部基板がサファイアで形成され、
前記発光層が、AlGaN、ドーピングされたAlGaN、深紫外を発光出来るダイアモンド、ドーピングされたSiC、ZnO、ZnMnO、又は窒化ボロンで形成されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 - 前記発光層が、超格子のAlGaNで形成されていることを特徴とする請求項6に記載の深紫外発光素子。
- 前記発光層がAlGaNであって、
前記発光層中のAlの割合が、前記発光層の平面に沿って、あるいは前記発光層の平面の垂直方向に変化することを特徴とする請求項6又は7に記載の深紫外発光素子。 - 前記発光層と前記電極との間隔が、前記電圧を印加される対を成す前記電極の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の深紫外発光素子。
- 前記ガスが、Xe、Ne、He、Ar、N2及びH2からなる群の中から選択される少なくとも1種類のガスあるいはその混合ガスであることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の深紫外発光素子。
- 前記発光層の前記空間側の面に微少補助電極を備え、
該補助電極に正電圧を印加して、前記空間に発生するプラズマ中の電子を引き付けることによって、前記空間に発生するプラズマ中の正イオン成分を前記発光層から遠ざけることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 - 隣り合う前記電極の間隔、前記電極及び前記発光層の間隔、前記電極の幅、又は、前記電極の高さが、300μm以下、又は300μm〜1mmであることを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の深紫外発光素子。
- 隣り合う前記電極の間隔、並びに、前記電極及び前記発光層の間隔の少なくとも一方が1μm以下であることを特徴とする請求項12に記載の深紫外発光素子。
- 前記誘電体層及び前記保護層の少なくとも一方が、前記発光層と同じ組成の材料で形成されていることを特徴とする請求項3に記載の深紫外発光素子。
- 前記上部基板の前記発光層が形成された側の面、及び、前記上部基板の光が取り出される側の面の少なくとも一方の面ないし前記下部基板の一方の面あるいはその両方の面が、平面、凸面、凹面、柱状部分を有する面、壁状部分を有する面、又は、ランダムな高さを持つ形状の面であることを特徴とする請求項1〜14の何れか1項に記載の深紫外発光素子。
- 前記ガスが、密閉された前記空間に封入されている、又は、
前記空間に前記ガスを流入させる手段を有することを特徴とする請求項1〜15の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 - 前記上部基板又は下部基板に、温度上昇を防ぐための金属又は熱導電性材料が密着されていることを特徴とする請求項1〜16の何れか1項に記載の深紫外発光素子。
- 前記電圧が、直流電圧と交流電圧とが足し合わされた電圧であることを特徴とする請求項1に記載の深紫外発光素子。
- 前記発光層がAlGaInNで形成され、
前記深紫外光が、350nm以下100nm以上の範囲内の波長を有する光であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 - 前記ガスが充填された前記空間中に磁場を発生させる手段を前記電極の近傍に備え、
発生する前記磁場によって、前記プラズマを増大させることを特徴とする請求項1〜19の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 - 上部基板の一方の面に発光層を形成する第1ステップと、
下部基板の一方の面に複数の電極を形成する第2ステップと、
前記電極と前記発光層とを対向させて、前記上部基板及び前記下部基板を所定の間隔で接合し、空間を形成する第3ステップと、
前記空間にガスを封入する第4ステップとを含み、
前記発光層がAlGaNであり、
前記ガスが、前記電極の間に電圧が印加された場合にプラズマを発生させるガスであることを特徴とする深紫外発光素子の製造方法。 - 前記第1ステップが、前記発光層中のAlの割合が前記発光層の平面方向又は前記発光層の平面に垂直方向に変化するように前記発光層を形成するステップであることを特徴とする請求項21に記載の深紫外発光素子の製造方法。
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