JP2013502374A - 発光素子、その製造方法および発光方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の一態様において、良好な発光均質性、高い発光効率、良好な発光安定性および単純な構造を有する発光素子および簡便な工程および低コストである製造方法が求められる。
化学組成:Y2O3:Euを有する発光材料を含む、発光基板を準備し;
発光基板上に金属層を形成させ;
金属層の金属微細構造を形成させるために真空中で発光基板および金属層を焼鈍し、次いで、発光素子を形成するために発光基板および金属層を冷却する。
上述した製造方法によって発光素子を得て;金属層に陰極線を放射し、陰極線の放射によって金属層および発光基板の間に表面プラズモンを形成させ、次いで発光基板に放射線をあてる。
図面の構成要素は必ずしも尺度に沿って描かれておらず、本開示の原理を明確に説明する目的で強調されている。
本開示は例示のために説明されるものあり、添付の図面の図に限定する目的ではなく、図中、同様の参照は同様の構成要素を示す。なお、本開示における「一」実施形態の意味するところは、必ずしも同じ実施形態ではなく、かような言及は少なくとも一を意味する。
工程S01、Y2O3:Euの化学組成を有する発光材料を含む発光基板13を準備する;
工程S02、発光基板13の表面上に金属層14を形成させる;そして
工程S03、金属層14の金属微細構造を形成させるために、真空中で発光基板13および金属層14を焼鈍し、次いで、発光素子を形成するために発光基板13および金属層14を冷却する。
工程S11、前述の製造方法によって発光素子10を得る。
化学組成Y2O3:Euを有する蛍光体およびガラス粉末(ガラス粉末の化学組成は20Na2O−20BaO−30B2O3−30SiO2である)を1:4の質量比で混合し、次いで発光材料Y2O3:Euでドープした発光ガラスを製造するために溶融する。マグネトロンスパッタリング装置を用いて、発光ガラスの表面上にAg層を2nmの厚さで蒸着し、次いで発光ガラスとともに、Ag層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、300℃で30分間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
化学組成Y2O3:Euを有する蛍光体およびガラス粉末(ガラス粉末の化学組成は20Na2O−20BaO−30B2O3−30SiO2である)を1:19の質量比で混合し、次いで発光材料Y2O3:Euでドープした発光ガラスを製造するために溶融する。マグネトロンスパッタリング装置を用いて、発光ガラスの表面上にAu層を0.5nmの厚さで蒸着し、次いで発光ガラスとともに、Au層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、200℃で1時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
化学組成Y2O3:Euを有する蛍光体およびガラス粉末(ガラス粉末の化学組成は20Na2O−20BaO−30B2O3−30SiO2である)を7:13の質量比で混合し、次いで発光材料Y2O3:Euでドープした発光ガラスを製造するために溶融する。マグネトロンスパッタリング装置を用いて、発光ガラスの表面上にAl層を200nmの厚さで蒸着し、次いで発光ガラスとともに、Al層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、500℃で5時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
1×1cm2の両面磨きサファイア基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムをマグネトロンスパッタリング法を用いて基板上に形成する。厚さ100nmのMg層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにMg層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、650℃で5分間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
1×1cm2の両面磨きMgO基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムをMBE法を用いて基板上に形成する。厚さ1nmのPd層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにPd層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、100℃で3時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
1×1cm2の両面磨きMgO基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムを噴霧熱分解法を用いて基板上に形成させる。厚さ5nmのPt層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにPt層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、450℃で15分間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムをマグネトロンスパッタリング法を用いて基板上に形成する。厚さ20nmのFe層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにFe層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、50℃で5時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムをマグネトロンスパッタリング法を用いて基板上に形成する。厚さ10nmのTi層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにTi層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、150℃で2時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムをマグネトロンスパッタリング法を用いて基板上に形成する。厚さ50nmのCu層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにCu層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、200℃で2.5時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムをマグネトロンスパッタリング法を用いて基板上に形成する。厚さ150nmのZn層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにZn層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、350℃で30分間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムをマグネトロンスパッタリング法を用いて基板上に形成する。厚さ120nmのCr層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにCr層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、250℃で2時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムをマグネトロンスパッタリング法を用いて基板上に形成する。厚さ40nmのNi層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにNi層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、80℃で4時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムをマグネトロンスパッタリング法を用いて基板上に形成する。厚さ180nmのCo層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにCo層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、400℃で1時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。
化学組成Y2O3:Euを有する蛍光体およびガラス粉末(ガラス粉末の化学組成は20Na2O−20BaO−30B2O3−30SiO2である)を3:17の質量比で混合し、次いで発光材料Y2O3:Euでドープした発光ガラスを製造するために溶融する。マグネトロンスパッタリング装置を用いて、発光ガラスの表面上にAu/Al層を0.5nmの厚さで蒸着し、次いで発光ガラスとともに、Au/Al層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、200℃で1時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。この際、Au/Al層中のAuおよびAlの質量パーセンテージは、それぞれ80%および20%である。
化学組成Y2O3:Euを有する蛍光体およびガラス粉末(ガラス粉末の化学組成は20Na2O−20BaO−30B2O3−30SiO2である)を3:7の質量比で混合し、次いで発光材料Y2O3:Euでドープした発光ガラスを製造するために溶融する。マグネトロンスパッタリング装置を用いて、発光ガラスの表面上にAg/Al層を15nmの厚さで蒸着し、次いで発光ガラスとともに、Ag/Al層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、200℃で1時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。この際、Ag/Al層中のAgおよびAlの質量パーセンテージは、それぞれ90%および10%である。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムをマグネトロンスパッタリング法を用いて基板上に形成する。厚さ10nmのAg/Al層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにAg/Al層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、150℃で2時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。この際、Ag/Al層中のAgおよびAlの質量パーセンテージは、それぞれ80%および20%である。
1×1cm2の両面磨きMgO基板を選択する。化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムをマグネトロンスパッタリング法を用いて基板上に形成する。厚さ10nmのAu/Al層を電子線蒸着装置を用いて発光フィルム上に蒸着し、基板および発光フィルムとともにAu/Al層を真空度1×10−3Paより低い真空装置に導入し、150℃で2時間焼鈍し、室温まで冷却して本実施形態の発光素子を得る。この際、Au/Al層中のAuおよびAlの質量パーセンテージは、それぞれ90%および10%である。
Claims (10)
- 発光基板;および
発光基板の表面上に形成された、金属微細構造を有する金属層;
を含み、
この際、前記発光基板は、化学組成:Y2O3:Euを有する発光材料を含む、発光素子。 - 前記発光基板は、Y2O3:Euの発光材料でドープされた発光ガラスであり、前記発光ガラスの化学組成は、20Na2O−20BaO−30B2O3−30SiO2である、請求項1に記載の発光素子。
- 前記発光基板中のY2O3:Euの発光材料の質量パーセンテージは、5%−35%の範囲である、請求項2に記載の発光素子。
- 前記発光基板が、透明または半透明基板および化学組成Y2O3:Euを有する透明または半透明基板上に形成される発光フィルムを含み、前記金属層が前記発光フィルムの表面上に形成されている、請求項1に記載の発光素子。
- 前記金属層の材料が、Au、Ag、Al、Cu、Ti、Fe、Ni、Co、Cr、Pt、Pd、MgおよびZnからなる群から選択される少なくとも一の金属である、請求項1に記載の発光素子。
- 前記金属層の厚さが、0.5〜200nmの範囲である、請求項1に記載の発光素子。
- 化学組成:Y2O3:Euを有する発光材料を含む、発光基板を準備し;
発光基板の表面上に金属層を形成させ;
金属層の金属微細構造を形成させるために真空中で発光基板および金属層を焼鈍し、次いで、発光素子を形成するために発光基板および金属層を冷却することを含む、
発光素子の製造方法。 - 前記発光基板の製造は、前記発光材料Y2O3:Euおよびガラス粉末を混合し、混合物を形成させるために1000〜1300℃で溶融し;発光材料Y2O3:Euでドープされた発光ガラスを形成させるために室温まで前記混合物を冷却することを含む、請求項7に記載の製造方法。
- 前記発光基板の製造は、基板として透明または半透明基板を選択し、基板上に化学組成Y2O3:Euを有する発光フィルムを形成させることを含む、請求項7に記載の製造方法。
- 請求項7〜10のいずれかの製造方法によって発光素子を得て;前記金属層に陰極線を放射し、前記陰極線の放射によって前記金属層および発光基板の間に表面プラズモンを形成させ、次いで発光基板に放射線をあてることを含む、発光素子の発光方法。
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