JP3106569B2 - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JP3106569B2 JP3106569B2 JP19038791A JP19038791A JP3106569B2 JP 3106569 B2 JP3106569 B2 JP 3106569B2 JP 19038791 A JP19038791 A JP 19038791A JP 19038791 A JP19038791 A JP 19038791A JP 3106569 B2 JP3106569 B2 JP 3106569B2
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- porous silicon
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- direct transition
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は発光素子に関するもの
である。
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、可視の発光素子は、III −Ｖ族半
導体を代表とする化合物半導体材料によってのみ実現さ
れてきた。
導体を代表とする化合物半導体材料によってのみ実現さ
れてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、化合物半導体
は材料のもつ機械的脆さ、毒性、安定な表面保護膜のな
いこと等が理由で、その特異な高機能が備わっているに
もかかわらず、シリコン半導体デバイスの如き爆発的な
技術進展並びに応用展開が図られてこなかった。従っ
て、もしシリコン半導体材料を用いて発光素子を実現で
きれば高度に進化したシリコンＵＬＳＩ技術に支えられ
て発光素子の急速なシリコン化が図られ、安全かつ低コ
スト化の革新が遂げられることは疑う余地がない。
は材料のもつ機械的脆さ、毒性、安定な表面保護膜のな
いこと等が理由で、その特異な高機能が備わっているに
もかかわらず、シリコン半導体デバイスの如き爆発的な
技術進展並びに応用展開が図られてこなかった。従っ
て、もしシリコン半導体材料を用いて発光素子を実現で
きれば高度に進化したシリコンＵＬＳＩ技術に支えられ
て発光素子の急速なシリコン化が図られ、安全かつ低コ
スト化の革新が遂げられることは疑う余地がない。
【０００４】この発明の目的は、新規なシリコンを用い
た発光素子を提供することにある。
た発光素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、単結
晶シリコン基板と、前記単結晶シリコン基板の表面部分
に形成された直接遷移型多孔質シリコンと、前記直接遷
移型多孔質シリコンの表面、及び前記単結晶シリコン基
板の裏面に配置された電極とを備え、前記直接遷移型多
孔質シリコンは、その空間が絶縁性充填材にて満たされ
て固定化されている発光素子をその要旨とするものであ
る。請求項２の発明は、請求項１において、前記直接遷
移型多孔質シリコンは、陽極化成により形成した発光素
子を要旨とするものである。請求項３の発明は、請求項
１又は請求項２において、前記直接型多孔質シリコンの
表面に配置された前記電極は該シリコンの所定の範囲内
であり、該所定の範囲外の領域は保護層により覆われて
いる発光素子を要旨とするものである。請求項４の発明
は、請求項３において、前記電極の一部が前記保護層の
表面の上部まで形成されている発光素子を要旨とするも
のである。
晶シリコン基板と、前記単結晶シリコン基板の表面部分
に形成された直接遷移型多孔質シリコンと、前記直接遷
移型多孔質シリコンの表面、及び前記単結晶シリコン基
板の裏面に配置された電極とを備え、前記直接遷移型多
孔質シリコンは、その空間が絶縁性充填材にて満たされ
て固定化されている発光素子をその要旨とするものであ
る。請求項２の発明は、請求項１において、前記直接遷
移型多孔質シリコンは、陽極化成により形成した発光素
子を要旨とするものである。請求項３の発明は、請求項
１又は請求項２において、前記直接型多孔質シリコンの
表面に配置された前記電極は該シリコンの所定の範囲内
であり、該所定の範囲外の領域は保護層により覆われて
いる発光素子を要旨とするものである。請求項４の発明
は、請求項３において、前記電極の一部が前記保護層の
表面の上部まで形成されている発光素子を要旨とするも
のである。
【０００６】
【作用】請求項１の発明によれば、電極間に電圧が印加
されると、直接遷移型多孔質シリコンのエネルギー帯が
傾斜しトンネル効果により電子が多孔質シリコンに注入
される。この電子が電界加速による衝撃により価電子帯
の電子を励起し、電子正孔対を発生させ、この対の再結
合により光が発生する。又、直接遷移型多孔質シリコン
は、その空間が絶縁性充填材にて満たされて固定化され
ているので、直接遷移型多孔質シリコンの強度を強くす
る。請求項２の発明によれば、陽極化成によって、直接
遷移型多孔質シリコンが得られ、請求項１に記載の発明
の作用を実現する。請求項３の発明によれば、シリコン
の所定の範囲内にある直接型多孔質シリコンの表面は電
極により保護され、又、前記所定の範囲外の領域の直接
型多孔質シリコンの表面は保護層により保護される。請
求項４の発明は、請求項３の作用に加え、前記電極の一
部が前記保護層の表面の上部まで形成されていることに
より、直接型多孔質シリコンの表面は一層保護される。
されると、直接遷移型多孔質シリコンのエネルギー帯が
傾斜しトンネル効果により電子が多孔質シリコンに注入
される。この電子が電界加速による衝撃により価電子帯
の電子を励起し、電子正孔対を発生させ、この対の再結
合により光が発生する。又、直接遷移型多孔質シリコン
は、その空間が絶縁性充填材にて満たされて固定化され
ているので、直接遷移型多孔質シリコンの強度を強くす
る。請求項２の発明によれば、陽極化成によって、直接
遷移型多孔質シリコンが得られ、請求項１に記載の発明
の作用を実現する。請求項３の発明によれば、シリコン
の所定の範囲内にある直接型多孔質シリコンの表面は電
極により保護され、又、前記所定の範囲外の領域の直接
型多孔質シリコンの表面は保護層により保護される。請
求項４の発明は、請求項３の作用に加え、前記電極の一
部が前記保護層の表面の上部まで形成されていることに
より、直接型多孔質シリコンの表面は一層保護される。
【０００７】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１には本実施例の発光素子を示
す。図２〜図５にはその製造工程を示す。
に従って説明する。図１には本実施例の発光素子を示
す。図２〜図５にはその製造工程を示す。
【０００８】まず、単結晶シリコン基板を用意し、その
単結晶シリコン基板を洗浄液（硫酸４：過酸化水素水
１）にて洗浄する。引き続き、図２に示すように、単結
晶シリコン基板１の裏面側にアルミ電極板２を配置し、
単結晶シリコン基板１の表面が露出するように、アルミ
電極板２をアルミ保護用ワックス３で覆う。さらに、こ
のようにした単結晶シリコン基板１を濃度約２５％のフ
ッ酸４に浸し、白金電極５を対向配置する。そして、単
結晶シリコン基板１を陽極とし、白金電極５を陰極とし
て定電流源６から電流を流して、単結晶シリコン基板１
の表面部分を陽極化成処理する。
単結晶シリコン基板を洗浄液（硫酸４：過酸化水素水
１）にて洗浄する。引き続き、図２に示すように、単結
晶シリコン基板１の裏面側にアルミ電極板２を配置し、
単結晶シリコン基板１の表面が露出するように、アルミ
電極板２をアルミ保護用ワックス３で覆う。さらに、こ
のようにした単結晶シリコン基板１を濃度約２５％のフ
ッ酸４に浸し、白金電極５を対向配置する。そして、単
結晶シリコン基板１を陽極とし、白金電極５を陰極とし
て定電流源６から電流を流して、単結晶シリコン基板１
の表面部分を陽極化成処理する。
【０００９】これは、フッ酸４中において、Ｏ2-とＯＨ
- が単結晶シリコン基板１に引きつけられ、単結晶シリ
コン基板１の表面においてＯ2-とＯＨ- の電子が奪われ
活性な酸素が発生する。そして、この活性な酸素にてＳ
ｉＯ2 が形成され、このＳｉＯ2 がフッ酸４にて溶解さ
れる。このようなメカニズムのもとに陽極化成処理が行
われ、図３に示すように、単結晶シリコン基板１の表面
部分に、径が５０Å程度の柱状の直接遷移型多孔質シリ
コン７が形成される。
- が単結晶シリコン基板１に引きつけられ、単結晶シリ
コン基板１の表面においてＯ2-とＯＨ- の電子が奪われ
活性な酸素が発生する。そして、この活性な酸素にてＳ
ｉＯ2 が形成され、このＳｉＯ2 がフッ酸４にて溶解さ
れる。このようなメカニズムのもとに陽極化成処理が行
われ、図３に示すように、単結晶シリコン基板１の表面
部分に、径が５０Å程度の柱状の直接遷移型多孔質シリ
コン７が形成される。
【００１０】尚、図２中、１２は電流計である。次に、
希フッ酸中に単結晶シリコン基板１を浸漬して直接遷移
型多孔質シリコン７の表面に残っている酸化皮膜を除去
する。
希フッ酸中に単結晶シリコン基板１を浸漬して直接遷移
型多孔質シリコン７の表面に残っている酸化皮膜を除去
する。
【００１１】引き続き、図４に示すように、直接遷移型
多孔質シリコン７を酸化して直接遷移型多孔質シリコン
７の空間に絶縁性充填材としてのＳｉＯ2 ８を満たし固
定化する。尚、ＳｉＯ2 ８の代わりに絶縁コーティング
材を用いてもよい。
多孔質シリコン７を酸化して直接遷移型多孔質シリコン
７の空間に絶縁性充填材としてのＳｉＯ2 ８を満たし固
定化する。尚、ＳｉＯ2 ８の代わりに絶縁コーティング
材を用いてもよい。
【００１２】さらに、図５に示すように、直接遷移型多
孔質シリコン７の表面を露出させる。そして、図１に示
すように、蒸着法により直接遷移型多孔質シリコン７の
表面に金属よりなる電極９を形成する。この電極９は、
ＩＴＯや金等よりなる透明導電性薄膜が使用される。さ
らに、単結晶シリコン基板１の裏面に電極１０を形成す
る。尚、図１中、１１は直接遷移型多孔質シリコン７を
覆う保護膜である。
孔質シリコン７の表面を露出させる。そして、図１に示
すように、蒸着法により直接遷移型多孔質シリコン７の
表面に金属よりなる電極９を形成する。この電極９は、
ＩＴＯや金等よりなる透明導電性薄膜が使用される。さ
らに、単結晶シリコン基板１の裏面に電極１０を形成す
る。尚、図１中、１１は直接遷移型多孔質シリコン７を
覆う保護膜である。
【００１３】次に、上記のように構成した発光素子の作
用を説明する。図６の上側にはゼロバイアス状態を示
し、図６の下側にはバイアス印加状態を示す。両電極
９，１０間に高電圧を印加すると、直接遷移型多孔質シ
リコン７のエネルギー帯が傾斜しトンネル効果により電
子が直接遷移型多孔質シリコン７に注入され、ホットな
電子注入が起こる。この電子が電界加速による衝撃によ
り価電子帯の電子を励起し、電子正孔対を発生させ、こ
の対の再結合により光が発生する。つまり、膜面に垂直
（図１，６でのＡ方向）な強電界により加速されてエキ
シトンを発生させ、次々と発光し、基底状態に落ち着
く。
用を説明する。図６の上側にはゼロバイアス状態を示
し、図６の下側にはバイアス印加状態を示す。両電極
９，１０間に高電圧を印加すると、直接遷移型多孔質シ
リコン７のエネルギー帯が傾斜しトンネル効果により電
子が直接遷移型多孔質シリコン７に注入され、ホットな
電子注入が起こる。この電子が電界加速による衝撃によ
り価電子帯の電子を励起し、電子正孔対を発生させ、こ
の対の再結合により光が発生する。つまり、膜面に垂直
（図１，６でのＡ方向）な強電界により加速されてエキ
シトンを発生させ、次々と発光し、基底状態に落ち着
く。
【００１４】このように本実施例では、単結晶シリコン
基板１の表面部分に直接遷移型多孔質シリコン７を形成
し、直接遷移型多孔質シリコン７の表面に電極９を形成
するとともに単結晶シリコン基板１の裏面に電極１０を
配置した。そして、電極９，１０間に電圧を印加して直
接遷移型多孔質シリコン７のエネルギー帯を傾斜させて
トンネル効果により電子を直接遷移型多孔質シリコン７
に注入させ、この電子により価電子帯の電子を励起して
電子正孔対を発生させ、この対の再結合により光を発生
させるようにした。このようにして、新規なシリコンを
用いた発光素子とすることができる。
基板１の表面部分に直接遷移型多孔質シリコン７を形成
し、直接遷移型多孔質シリコン７の表面に電極９を形成
するとともに単結晶シリコン基板１の裏面に電極１０を
配置した。そして、電極９，１０間に電圧を印加して直
接遷移型多孔質シリコン７のエネルギー帯を傾斜させて
トンネル効果により電子を直接遷移型多孔質シリコン７
に注入させ、この電子により価電子帯の電子を励起して
電子正孔対を発生させ、この対の再結合により光を発生
させるようにした。このようにして、新規なシリコンを
用いた発光素子とすることができる。
【００１５】又、直接遷移型多孔質シリコン７の空間に
はＳｉＯ2 ８（絶縁性充填材）にて満たされて固定化さ
れているので、直接遷移型多孔質シリコン７の強度を強
くすることができる。
はＳｉＯ2 ８（絶縁性充填材）にて満たされて固定化さ
れているので、直接遷移型多孔質シリコン７の強度を強
くすることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上詳述したように請求項１の発明によ
れば、新規なシリコンを用いた発光素子を提供すること
ができる。又、直接遷移型多孔質シリコンは、その空間
が絶縁性充填材にて満たされて固定化されているので、
直接遷移型多孔質シリコンの強度を強くできる。請求項
２の発明によれば、陽極化成によって、直接遷移型多孔
質シリコンが得られ、請求項１に記載の発明の作用を実
現できる。請求項３の発明によれば、シリコンの所定の
範囲内にある直接型多孔質シリコンの表面は電極により
保護でき、又、前記所定の範囲外の領域の直接型多孔質
シリコンの表面は保護層により覆われることにより保護
できる。請求項４の発明は、請求項３の効果に加え、前
記電極の一部が前記保護層の表面の上部まで形成されて
いることにより、直接型多孔質シリコンの表面は一層保
護できる。
れば、新規なシリコンを用いた発光素子を提供すること
ができる。又、直接遷移型多孔質シリコンは、その空間
が絶縁性充填材にて満たされて固定化されているので、
直接遷移型多孔質シリコンの強度を強くできる。請求項
２の発明によれば、陽極化成によって、直接遷移型多孔
質シリコンが得られ、請求項１に記載の発明の作用を実
現できる。請求項３の発明によれば、シリコンの所定の
範囲内にある直接型多孔質シリコンの表面は電極により
保護でき、又、前記所定の範囲外の領域の直接型多孔質
シリコンの表面は保護層により覆われることにより保護
できる。請求項４の発明は、請求項３の効果に加え、前
記電極の一部が前記保護層の表面の上部まで形成されて
いることにより、直接型多孔質シリコンの表面は一層保
護できる。
【図１】実施例の発光素子を示す図である。
【図２】発光素子の製造工程図である。
【図３】発光素子の製造工程図である。
【図４】発光素子の製造工程図である。
【図５】発光素子の製造工程図である。
【図６】エネルギーバンド図である。
１ 単結晶シリコン基板 ７ 直接遷移型多孔質シリコン ８ 絶縁性充填材としてのＳｉＯ2 ９ 電極 １０ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 33/00 H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 単結晶型シリコン基板と、 前記単結晶シリコン基板の表面部分に形成された直接遷
移型多孔質シリコンと、 前記直接遷移型多孔質シリコンの表面、及び前記単結晶
シリコン基板の裏面に配置された電極とを備え、 前記直接遷移型多孔質シリコンは、その空間が絶縁性充
填材にて満たされて固定化されているものである ことを
特徴とする発光素子。 - 【請求項２】 前記直接遷移型多孔質シリコンは、陽極
化成により形成したものである請求項１に記載の発光素
子。 - 【請求項３】 前記直接型多孔質シリコンの表面に配置
された前記電極は該シリコンの所定の範囲内であり、該
所定の範囲外の領域は保護層により覆われていることを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子。 - 【請求項４】 前記電極の一部が前記保護層の表面の上
部まで形成されていることを特徴とする請求項３に記載
の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19038791A JP3106569B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19038791A JP3106569B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537012A JPH0537012A (ja) | 1993-02-12 |
| JP3106569B2 true JP3106569B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=16257322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19038791A Expired - Fee Related JP3106569B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106569B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4315075A1 (de) * | 1993-02-17 | 1994-11-10 | Fraunhofer Ges Forschung | Anordnung zur Plasmaerzeugung |
| DE69433696T2 (de) | 1993-11-02 | 2004-08-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma | Halbleiterbauelement mit einem Aggregat von Mikro-Nadeln aus Halbleitermaterial |
| US6734451B2 (en) | 1993-11-02 | 2004-05-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Aggregate of semiconductor micro-needles and method of manufacturing the same, and semiconductor apparatus and method of manufacturing the same |
| JP2005008909A (ja) * | 2003-06-16 | 2005-01-13 | Canon Inc | 構造体の製造方法 |
-
1991
- 1991-07-30 JP JP19038791A patent/JP3106569B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0537012A (ja) | 1993-02-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |