JP4068048B2

JP4068048B2 - Light emitting element and light emitting device using the same

Info

Publication number: JP4068048B2
Application number: JP2003394277A
Authority: JP
Inventors: 博昭吉田; 尚志佐久間; 真理子鈴木; 富男小野; 忠司酒井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: JP2005158950A

Description

本発明は、発光素子及びこれを用いた発光装置に係わり、特にダイヤモンドを用いた発光素子及びこれを用いた発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting element and a light emitting device using the same, and more particularly to a light emitting element using diamond and a light emitting device using the same.

ダイヤモンドはその機械的、化学的および熱的特性に加え、優れた潜在的な半導体的特性や光学特性を持つことから、半導体発光材料として注目されている。特に、ダイヤモンドは室温で約５．５ｅＶのバンドギャップを持ち、紫外領域で発光する発光素子の可能性を秘めている。発光素子として利用する例として、例えば、単結晶ダイヤモンドを用いたものが知られている（特許文献１参照）。この発光素子は、カソードルミネッセンスにより電流密度を上げ電流と発光出力を非線形な関係をもつダイヤモンドを利用したpn接合型の発光素子である。
特開２００１−２７４４５５公報 Diamond has attracted attention as a semiconductor light emitting material because of its excellent potential semiconducting and optical properties in addition to its mechanical, chemical and thermal properties. In particular, diamond has a band gap of about 5.5 eV at room temperature, and has the potential of a light emitting element that emits light in the ultraviolet region. As an example of use as a light emitting element, for example, one using single crystal diamond is known (see Patent Document 1). This light-emitting element is a pn junction type light-emitting element using diamond having a non-linear relationship between current and light output by increasing current density by cathodoluminescence.
JP 2001-274455 A

ダイヤモンドは間接遷移型半導体であるため、電荷注入により励起された状態において光を出す過程に変化する確率（発光効率）がＧａＡｓ等の直接遷移型半導体と比べて悪いことが知られている。そのため、紫外発光を得るためには高励起状態つまり狭い領域にできるだけ多くの電子を注入してやらなければならない。特許文献１に記載の発光素子はpn接合により発光を生じさせるものであるが、現実的にダイヤモンドの電気抵抗が高いため素子の中にこのような大電流密度を生じさせるためにはきわめて大きな電圧が必要となり、装置も大掛かりなものとなってしまう。またカソードルミネッセンスを利用して発光を得ることはできるが真空装置が必要となる。また真空中に一度別な物質から電子を放出させることが必要なため、電子放出素子の仕事関数の準位から真空準位までのエネルギー差を電子に与えなければならない。このため、電子を真空中に放出するためにはかなり大きな電界をかけることが必要となり、エネルギーロスとなってしまう。さらにまた、加速エネルギーが１０ＫｅＶ以上と高いため、注入された電子の運動エネルギーが大きくなり、電子が散乱してしまい、電子の高注入を実現することは困難になる。 Since diamond is an indirect transition type semiconductor, it is known that the probability of changing to a process of emitting light (light emission efficiency) in a state excited by charge injection is lower than that of a direct transition type semiconductor such as GaAs. Therefore, in order to obtain ultraviolet light emission, it is necessary to inject as many electrons as possible into a highly excited state, that is, a narrow region. The light-emitting device described in Patent Document 1 emits light by a pn junction, but since the electrical resistance of diamond is actually high, an extremely large voltage is required to generate such a large current density in the device. Is required, and the apparatus becomes large. Although light emission can be obtained using cathodoluminescence, a vacuum apparatus is required. In addition, since it is necessary to emit electrons from another material once in a vacuum, an energy difference from the work function level of the electron-emitting device to the vacuum level must be given to the electrons. For this reason, in order to emit electrons into the vacuum, it is necessary to apply a considerably large electric field, resulting in energy loss. Furthermore, since the acceleration energy is as high as 10 KeV or more, the kinetic energy of the injected electrons increases, and the electrons are scattered, making it difficult to achieve high injection of electrons.

また、カソードルミネッセンスと同程度の電流密度を電流の通電により実現しようとすると、ダイヤモンドと金属間の接触抵抗が大きいため、エネルギーロスとなる他、配線、電極とも非常に高温になってしまい、ダイヤモンド本体に問題がなくとも、発光素子の特性を保つことは極めて難しい。 In addition, if an attempt is made to achieve a current density comparable to that of cathodoluminescence by energizing the current, the contact resistance between diamond and metal is large, resulting in energy loss, and the wiring and electrodes become extremely hot, resulting in diamond. Even if there is no problem with the main body, it is extremely difficult to maintain the characteristics of the light emitting element.

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、ダイヤモンドのバンドギャップを利用した高効率な発光素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a highly efficient light-emitting element using a band gap of diamond.

（構成）
前述した課題を解決するために、本発明は、ダイヤモンドからなる発光部と、この発光部に電流を供給する金属電極と、前記発光部と金属電極との間に設けられたカーボンナノチューブ層とを具備することを特徴とする発光素子を提供する。 (Constitution)
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a light-emitting portion made of diamond, a metal electrode that supplies current to the light-emitting portion, and a carbon nanotube layer provided between the light-emitting portion and the metal electrode. Provided is a light-emitting element.

また、本発明は、ダイヤモンド層を備えた発光部と、この発光部に電流を供給する金属電極と、前記発光部と金属電極との間に設けられたカーボンナノチューブ層とを具備し、このカーボンナノチューブ層は前記ダイヤモンド層及び金属電極に対してそれぞれ接して
いることを特徴とする発光素子を提供する。 In addition, the present invention includes a light emitting portion including a diamond layer, a metal electrode that supplies a current to the light emitting portion, and a carbon nanotube layer provided between the light emitting portion and the metal electrode. The nanotube layer is in contact with the diamond layer and the metal electrode, respectively.

かかる本発明において、以下の構成要件を備えることが望ましい。 In the present invention, it is desirable to have the following configuration requirements.

（１）前記金属電極として少なくとも一対の金属電極を備え、これらの金属電極は前記ダイヤモンド層の一面に互いに離間して設けられていること。 (1) At least a pair of metal electrodes are provided as the metal electrodes, and these metal electrodes are provided on one surface of the diamond layer so as to be separated from each other.

（２）前記カーボンナノチューブ層中のカーボンナノチューブは前記発光部及び金属電極の各々の表面に対して垂直な方向に配向していること。 (2) The carbon nanotubes in the carbon nanotube layer are oriented in a direction perpendicular to the surfaces of the light emitting portion and the metal electrode.

（３）前記発光部のダイヤモンドはｐ型半導体であること。 (3) The diamond of the light emitting part is a p-type semiconductor.

（４）前記カーボンナノチューブ層中のカーボンナノチューブの密度は１ｃｍ²あたり１０⁶本以上１０¹²本以下であること。 (4) The density of the carbon nanotubes in the carbon nanotube layer is from 10 ^{6 to} 10 ¹² per cm ² .

（５）４００ｎｍ以下の発光波長領域を有すること。 (5) It has an emission wavelength region of 400 nm or less.

また、本発明は、上述した本発明の発光素子と、封止ガスが封入された外囲器と、前記外囲器内面に設けられた蛍光体を含む蛍光膜とを具備することを特徴とする発光装置を提供する。 In addition, the present invention is characterized by comprising the above-described light emitting device of the present invention, an envelope in which a sealing gas is sealed, and a fluorescent film including a phosphor provided on the inner surface of the envelope. Provided is a light emitting device.

また、本発明は、上述した本発明の発光素子と、蛍光体を含む発光媒体とを具備することを特徴とする発光装置を提供する。 The present invention also provides a light-emitting device comprising the above-described light-emitting element of the present invention and a light-emitting medium containing a phosphor.

（作用）
本発明の骨子は、ダイヤモンドと同じ炭素系化合物であるカーボンナノチューブを利用することによってきわめて小さい領域に高密度に電子を注入することができることを明らかにした点にある。 (Function)
The essence of the present invention is that it has been clarified that electrons can be injected at a high density in a very small region by using a carbon nanotube which is the same carbon-based compound as diamond.

例えば、１μｍ²ごとに１本の直径１ｎｍのカーボンナノチューブをつけると、金属電極からの直接注入に比べて１０⁶倍集中して電子を一箇所に注入できる。ダイヤモンドとカーボンナノチューブは炭素同士であるため、接触抵抗が小さい。また、注入される電子が高いエネルギーを持たず、電子がダイヤモンド中で拡散散乱されないため、注入される領域を狭い範囲とすることができ、高密度注入が可能になる。また、カーボンナノチューブから直接電子をダイヤモンドに注入することにより、一度真空中に電子を引き出す電界もいらなくなり、小さい電圧で電流注入ができる。さらにまた、炭素系材料同士なので接合障壁ができにくく、効率的なダイヤモンドのバンドギャップを利用した発光素子が実現できる。 For example, if one carbon nanotube having a diameter of 1 nm is attached every 1 μm ² , electrons can be injected into one place with a concentration of 10 ⁶ times as compared with direct injection from a metal electrode. Since diamond and carbon nanotube are carbon, contact resistance is small. Further, since the injected electrons do not have high energy and the electrons are not diffusely scattered in the diamond, the injected region can be made narrow and high-density injection is possible. Also, by directly injecting electrons from the carbon nanotubes into diamond, there is no need for an electric field for extracting electrons once in a vacuum, and current injection can be performed with a small voltage. Furthermore, since the carbon-based materials are used together, it is difficult to form a bonding barrier, and an efficient light-emitting element utilizing the band gap of diamond can be realized.

本発明によれば、ダイヤモンドのバンドギャップを利用した高効率な発光素子を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the highly efficient light emitting element using the band gap of diamond.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る発光素子を示す断面図である。図１に示すように、ボロン（Ｂ）が5×10¹⁷cm^-3程度ドーピングされたｐ型導電性ダイヤモンド基板１の表面に導電性カーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層２ａ、２ｂがこの基板１に接合し
て設けられている。カーボンナノチューブ層２ａ、２ｂの上面には金属電極３ａ、３ｂがそれぞれカーボンナノチューブ層２ａ、２ｂに接合して設けられている。金属電極３ａ、３ｂは、下から順にＡｌ層とＡｕ層とを積層した構造となっている。金属電極３ａ、３ｂには配線４ａ、４ｂが接続されている。 (First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a light emitting device according to this embodiment. As shown in FIG. 1, carbon nanotube layers 2 a and 2 b made of conductive carbon nanotubes are formed on the surface of a p-type conductive diamond substrate 1 doped with boron (B) by about 5 × 10 ¹⁷ cm ^−3. It is provided by joining. Metal electrodes 3a and 3b are provided on the upper surfaces of the carbon nanotube layers 2a and 2b so as to be joined to the carbon nanotube layers 2a and 2b, respectively. The metal electrodes 3a and 3b have a structure in which an Al layer and an Au layer are stacked in order from the bottom. Wirings 4a and 4b are connected to the metal electrodes 3a and 3b.

図２は、カーボンナノチューブ層２ａ、２ｂ及びその近傍を電子顕微鏡で拡大した拡大図である。この図において、Ａ、Ｂはそれぞれ１本の導電性カーボンナノチューブを示す。図２に示されるように、カーボンナノチューブ層２ａ、２ｂ中の導電性カーボンナノチューブ（Ａ、Ｂ等）はダイヤモンド基板１の表面及び金属電極３ａ、３ｂの下面に対してそれぞれ垂直な方向に優先的に配向している。Ｂのようにダイヤモンド基板１の表面から曲がって伸びているものもあるが、Ａのようにダイヤモンド基板１の表面に対して垂直な方向に配向して伸びているものがほとんどであった。また、カーボンナノチューブ層２ａ、２ｂ中の導電性カーボンナノチューブの密度は平均で１０⁷個／ｃｍ²程度であった。なお、導電性カーボンナノチューブはすべて接合しているわけではない。電子顕微鏡で確認したところ、ダイヤモンド基板１の表面及び金属電極３ａ、３ｂの両方に接合できている導電性カーボンナノチューブは平均で１０⁷本／ｃｍ²程度の密度であった。ここで、導電性カーボンナノチューブの密度は１０⁶本／ｃｍ²以上１０¹²本／ｃｍ²以下であることが好ましい。その理由は、カーボンナノチューブの密度が１０⁶本／ｃｍ²未満の場合には、電流が流れる絶対量が低下してしまい、１０¹²本／ｃｍ²を越える場合は、近接しているナノチューブが近くなりすぎてダイヤモンドへの注入と効率が低下してしまうからである。 FIG. 2 is an enlarged view of the carbon nanotube layers 2a and 2b and the vicinity thereof enlarged by an electron microscope. In this figure, A and B each represent one conductive carbon nanotube. As shown in FIG. 2, the conductive carbon nanotubes (A, B, etc.) in the carbon nanotube layers 2a, 2b are preferential in the directions perpendicular to the surface of the diamond substrate 1 and the lower surfaces of the metal electrodes 3a, 3b, respectively. Oriented. Some of them are bent and extended from the surface of the diamond substrate 1 as in B, but most of them are oriented and extended in a direction perpendicular to the surface of the diamond substrate 1 as in A. The density of the conductive carbon nanotubes in the carbon nanotube layers 2a and 2b was about 10 ⁷ / cm ^{2 on} average. Note that not all conductive carbon nanotubes are bonded. When confirmed with an electron microscope, the average number of conductive carbon nanotubes bonded to both the surface of the diamond substrate 1 and the metal electrodes 3a and 3b was about 10 ⁷ / cm ² . Here, the density of the conductive carbon nanotubes is preferably 10 ⁶ / cm ² or more and 10 ¹² / cm ² or less. The reason is that if the density of the carbon nanotubes is less than 10 ⁶ / cm ² , the absolute amount of current flow decreases, and if it exceeds 10 ¹² / cm ² , the adjacent nanotubes are close. It is because it becomes too much and the injection | pouring to a diamond and efficiency will fall.

また、導電性カーボンナノチューブのうち金属性カーボンナノチューブを用いることが望ましいが、半導体性カーボンナノチューブを用いることもでき、その場合はできるだけバンドギャップが小さいものを用いることが望ましい。カーボンナノチューブをレーザーアブレーション法や化学合成法で作製すると、半導体的なものと金属的なものがそれぞれ合成され、それらの比は１対２になることが知られている。このような直接ダイヤモンド表面にカーボンナノチューブを形成して作成した導電性カーボンナノチューブとしては、例えば単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ（Single Wall Carbon Nano Tube））等を用いることができる。この単層カーボンナノチューブとはグラファイト(黒鉛)原子層の１層を巻いて作られる円筒形の物質である。半径が１ｎｍ以上２ｎｍ以下で長さが０．０５μｍ以上１０μｍ以下の超微細チューブは、半径や巻きを変えることにより不純物を添加することなく金属にも半導体にもなる性質があり、そのエネルギーギャップは０から１ｅＶの範囲で自由に変えることが可能である。さらに、単層カーボンナノチューブ以外に多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ（Multi-Wall Carbon Nano Tube））等のカーボンナノチューブを用いることができる。 In addition, it is desirable to use metallic carbon nanotubes among conductive carbon nanotubes, but it is also possible to use semiconducting carbon nanotubes, in which case it is desirable to use those having a band gap as small as possible. It is known that when carbon nanotubes are produced by a laser ablation method or a chemical synthesis method, semiconducting ones and metallic ones are synthesized, and the ratio thereof is 1: 2. As such conductive carbon nanotubes formed by directly forming carbon nanotubes on the diamond surface, for example, single-walled carbon nanotubes (SWNT (Single Wall Carbon Nano Tube)) can be used. This single-walled carbon nanotube is a cylindrical substance made by winding one layer of a graphite (graphite) atomic layer. An ultra-fine tube having a radius of 1 nm to 2 nm and a length of 0.05 μm to 10 μm has the property of becoming a metal and a semiconductor without adding impurities by changing the radius and winding, and its energy gap is It is possible to change freely in the range of 0 to 1 eV. Furthermore, in addition to single-walled carbon nanotubes, carbon nanotubes such as multi-walled carbon nanotubes (MWNT (Multi-Wall Carbon Nano Tube)) can be used.

次に、本実施形態による発光素子の金属電極３ａ、３ｂに対して電圧を印加してダイヤモンド基板１に電流を流した。印加電圧は５Ｖ以上１００Ｖ以下とした。このときの電流密度は１０μＡ以上１００ｍＡ以下であった。印加電圧を上げて電流密度を上げていったところ、約１ｍＡ、約４５Ｖ（直列抵抗４５ｋΩ）においてバンド端発光である２３５ｎｍの発光が強くなった。以上により電流量による発光強度変化が大きいことが観察された。図３は、印加電圧が６０Ｖの場合における本実施形態の発光素子による発光スペクトルを示す特性図である。この図に示すように、本発光素子は２３５ｎｍから６００ｎｍにかけての発光波長領域を有することがわかった。発光強度は１０μＷ程度であった。また、本実施形態の発光素子による発光は緑色を帯びていた。これは、ダイヤモンド基板１が高温高圧合成により作製された基板である。このため、電流注入により発生した２３５ｎｍの紫外発光がIbダイヤモンド基板に含まれるNと空孔による複合的な欠陥準位を励起し、基板からのフォトルミネッセンスとして緑色発光が観察される。このときの緑色発光の発光強度と２３５ｎｍ発光の発光強度が同程度となり、非常に高い発光強度を得ることがで
きた。なお、上述したように導電性カーボンナノチューブはすべて接合しているわけではないが、発光部分は高密度に接合ができているためか、光学顕微鏡ではスポット上のものは観察できず面状に発光しているように見えた。 Next, a voltage was applied to the metal electrodes 3 a and 3 b of the light emitting device according to the present embodiment to pass a current through the diamond substrate 1. The applied voltage was 5 V or more and 100 V or less. The current density at this time was 10 μA or more and 100 mA or less. When the applied voltage was increased to increase the current density, emission at 235 nm, which is band edge emission, became strong at about 1 mA and about 45 V (series resistance 45 kΩ). From the above, it was observed that the change in emission intensity with the amount of current was large. FIG. 3 is a characteristic diagram showing an emission spectrum of the light emitting device of this embodiment when the applied voltage is 60V. As shown in this figure, it was found that the present light emitting element has an emission wavelength region from 235 nm to 600 nm. The emission intensity was about 10 μW. In addition, the light emitted from the light emitting device of this embodiment is tinged with green. This is a substrate in which the diamond substrate 1 is produced by high-temperature and high-pressure synthesis. For this reason, ultraviolet emission of 235 nm generated by current injection excites a complex defect level due to N and vacancies contained in the Ib diamond substrate, and green light emission is observed as photoluminescence from the substrate. At this time, the emission intensity of the green light emission and the emission intensity of the 235 nm light emission were approximately the same, and a very high emission intensity could be obtained. As described above, not all the conductive carbon nanotubes are bonded, but the light emitting part is bonded with high density, or the optical microscope cannot observe what is on the spot and emits light in a planar shape. Seemed to be.

次に、図１に示した発光素子の製造方法について説明する。まず、ボロンが５×１０¹⁷ｃｍ^-3程度ドーピングされたｐ型導電性ダイヤモンド基板１を準備し、このダイヤモンド基板１の表面（１００）面上に、導電性カーボンナノチューブをバンドル状（複雑に絡み合ったカーボンナノチューブの束）のカーボンナノチューブ溶剤またはフォトレジスト等の固化材１ｇあたりに１０ｍｇ程度分散させたものを塗布し、乾燥させた。導電性カーボンナノチューブは、例えばレーザーアブレーション法等の方法により作製し、フォトレジスト等の固化材の材料としてはノボラック系の物を用いた。導電性カーボンナノチューブをフォトレジスト中に分散させる方法としては、例えば攪拌法や超音波振動を用いることが可能である。 Next, a method for manufacturing the light emitting element shown in FIG. 1 will be described. First, a p-type conductive diamond substrate 1 doped with about 5 × 10 ¹⁷ cm ^{−3 of} boron is prepared, and conductive carbon nanotubes are bundled (intricately intertwined) on the surface (100) of the diamond substrate 1. A bundle of carbon nanotubes) of about 10 mg dispersed per gram of solidified material such as a carbon nanotube solvent or a photoresist was applied and dried. The conductive carbon nanotube was produced by a method such as a laser ablation method, and a novolac material was used as a material for a solidifying material such as a photoresist. As a method for dispersing the conductive carbon nanotubes in the photoresist, for example, a stirring method or ultrasonic vibration can be used.

次に、導電性カーボンナノチューブを分散させたフォトレジストを露光現像してパターンを形成し、熱処理を行った。熱処理温度は４００℃以上１２００℃以下が好ましく、熱処理雰囲気は例えば真空（１Ｐａ以下）または不活性ガス（アルゴン等）等とすると良い。４００℃未満の場合は導電性カーボンナノチューブとダイヤモンド基板１間の接合が十分とならず、１２００℃を越える場合にはダイヤモンド表面がグラファイト化してしまうためである。この熱処理により、フォトレジストは炭化してしまい、導電性カーボンナノチューブがダイヤモンド基板１の表面に接合し当該表面に対して垂直な方向に配向した状態（導電性カーボンナノチューブ層２ａ、２ｂ）で残った。導電性カーボンナノチューブの配向性を高めるには、レジスト塗布時に細管を利用し高速で塗布すること等の処理を加えると良い。次に、導電性カーボンナノチューブ層２ａ、２ｂの上にスパッタリング等により電極材料層としてＡｌ層とＡｕ層とを順に積層し、フォトリソグラフィーやリフトオフによりこれらの層を導電性カーボンナノチューブ層２ａ、２ｂのパターン形状に合わせてパターニングした。これにより、Ａｌ層とＡｕ層との積層構造からなる金属電極３ａ、３ｂが形成された。さらに、これらの金属電極３ａ、３ｂに対してそれぞれ配線４ａ、４ｂを設けた。なお、導電性カーボンナノチューブと金属電極３ａ、３ｂとの間の接合をさらに良好なものとするために、必要に応じて、電極材料層を形成した後若しくはそのパターニング後に熱処理を行ってもよい。熱処理温度は４００℃以上１０００℃以下が好ましく、熱処理雰囲気は例えば真空（１Ｐａ以下）または不活性ガス（アルゴン、窒素等）等とすると良い。 Next, a photoresist in which conductive carbon nanotubes were dispersed was exposed and developed to form a pattern, and heat treatment was performed. The heat treatment temperature is preferably 400 ° C. or more and 1200 ° C. or less, and the heat treatment atmosphere is, for example, vacuum (1 Pa or less) or an inert gas (such as argon). This is because when the temperature is lower than 400 ° C., the bonding between the conductive carbon nanotubes and the diamond substrate 1 is not sufficient, and when the temperature exceeds 1200 ° C., the diamond surface is graphitized. By this heat treatment, the photoresist is carbonized and remains in a state (conductive carbon nanotube layers 2a and 2b) in which the conductive carbon nanotubes are bonded to the surface of the diamond substrate 1 and oriented in a direction perpendicular to the surface. . In order to increase the orientation of the conductive carbon nanotubes, it is preferable to apply a treatment such as applying at a high speed using a thin tube during resist application. Next, an Al layer and an Au layer are sequentially stacked as electrode material layers on the conductive carbon nanotube layers 2a and 2b by sputtering or the like, and these layers are formed on the conductive carbon nanotube layers 2a and 2b by photolithography or lift-off. Patterning was performed according to the pattern shape. Thereby, metal electrodes 3a and 3b having a laminated structure of an Al layer and an Au layer were formed. Furthermore, wirings 4a and 4b were provided for these metal electrodes 3a and 3b, respectively. In order to further improve the bonding between the conductive carbon nanotube and the metal electrodes 3a and 3b, heat treatment may be performed after the electrode material layer is formed or after the patterning, if necessary. The heat treatment temperature is preferably 400 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, and the heat treatment atmosphere is preferably, for example, vacuum (1 Pa or less) or inert gas (argon, nitrogen, etc.).

なお、上記導電性カーボンナノチューブを分散させたフォトレジスト及び電極材料層を順に積層形成した後、この積層構造をフォトリソグラフィーによりパターニングし、さらに上記熱処理を行ってもよい。この熱処理により、ダイヤモンド基板１の表面及び金属電極３ａ、３ｂの下面にそれぞれ接合しこれらの面に対してそれぞれ垂直な方向に配向した導電性カーボンナノチューブを得ることができる。 Note that after the photoresist in which the conductive carbon nanotubes are dispersed and the electrode material layer are sequentially stacked, the stacked structure may be patterned by photolithography and further subjected to the heat treatment. By this heat treatment, conductive carbon nanotubes bonded to the surface of the diamond substrate 1 and the lower surfaces of the metal electrodes 3a and 3b and oriented in directions perpendicular to the surfaces can be obtained.

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として、ダイヤモンド基板上にカーボンナノチューブを配向させる他の方法を示す。 (Second Embodiment)
Next, as a second embodiment, another method for aligning carbon nanotubes on a diamond substrate will be described.

まず、第１の実施形態で用いたものと同様の導電性ダイヤモンド基板を準備し、この導電性ダイヤモンド基板の（１００）面上に触媒として金属微粒子（モリブデン−コバルト合金）を分散する。分散する方法としては電子ビーム蒸着法等を用いた。短い時間で蒸着を行うことにより蒸着金属は微粒子となって分散し、カーボンナノチューブを形成するための触媒となる。触媒の金属微粒子としては、他に鉄、ニッケル等の遷移金属やマグネシウム等の金属からなる微粒子を用いることが可能である。 First, a conductive diamond substrate similar to that used in the first embodiment is prepared, and metal fine particles (molybdenum-cobalt alloy) are dispersed as a catalyst on the (100) surface of the conductive diamond substrate. As a dispersion method, an electron beam evaporation method or the like was used. By performing the deposition in a short time, the deposited metal is dispersed as fine particles and becomes a catalyst for forming carbon nanotubes. As the fine metal particles of the catalyst, fine particles made of a transition metal such as iron or nickel or a metal such as magnesium can be used.

次に、真空中（１Ｐａ以下）で温度を上昇させ、４００℃以上１２００℃以下の温度下で炭化水素（メタン、エタン、エチレン、アセチレン等）やアルコール類（メタノール、エタノール、プロパノール等）を微量流した。これにより導電性ダイヤモンド基板上に高純度の単層カーボンナノチューブが成長した。導電性ダイヤモンド基板上に分散した触媒は、ナノチューブ先端に残っており、酸素雰囲気で熱処理することにより除去できる。なお、必要に応じてこの除去工程を省略することも可能である。単層カーボンナノチューブはかなりそろった長さを有し、条件を変えることにより０．０５μｍ以上１μｍ以下の長さのものを制御性良く得ることができる。導電性ダイヤモンド基板上に分散した触媒微粒子のサイズでカーボンナノチューブの直径が決まるので触媒微粒子は小さいほうがよい。本実施形態におけるカーボンナノチューブ層中の導電性カーボンナノチューブの密度は平均で１０⁸個／ｃｍ²程度であった。なお、ＣＶＤ法等の方法を用いると、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）等のカーボンナノチューブを作製することができる。このＭＷＮＴの先端は閉じているので、酸素中の熱処理によりチューブの端を除き、金属を接触させた場合の接触抵抗を低減させることができる。このカーボンナノチューブの上に第１の実施形態と同様のプロセスにより金属電極を形成して、本実施形態の発光素子が得られた。 Next, the temperature is increased in a vacuum (1 Pa or less), and trace amounts of hydrocarbons (methane, ethane, ethylene, acetylene, etc.) and alcohols (methanol, ethanol, propanol, etc.) are obtained at temperatures of 400 ° C. or more and 1200 ° C. or less. Washed away. As a result, high-purity single-walled carbon nanotubes were grown on the conductive diamond substrate. The catalyst dispersed on the conductive diamond substrate remains at the tips of the nanotubes and can be removed by heat treatment in an oxygen atmosphere. Note that this removal step can be omitted as necessary. Single-walled carbon nanotubes have fairly uniform lengths, and those having a length of 0.05 μm or more and 1 μm or less can be obtained with good controllability by changing the conditions. Since the diameter of the carbon nanotube is determined by the size of the catalyst fine particles dispersed on the conductive diamond substrate, the catalyst fine particles should be smaller. In the present embodiment, the density of the conductive carbon nanotubes in the carbon nanotube layer was about 10 ⁸ / cm ^{2 on} average. When a method such as a CVD method is used, carbon nanotubes such as multi-walled carbon nanotubes (MWNT) can be produced. Since the tip of the MWNT is closed, it is possible to reduce the contact resistance when the metal is brought into contact by removing the end of the tube by heat treatment in oxygen. A metal electrode was formed on the carbon nanotube by the same process as in the first embodiment, and the light emitting device of this embodiment was obtained.

本実施形態の方法により得られた発光素子に対して、第１の実施形態と同様に電圧を印加したところ、この発光素子は約２３５ｎｍから約６００ｎｍまでにかけての発光波長領域を有していた。第１の実施形態と同様に本実施形態の発光素子による発光も緑色を帯びていた。この際の発光スペクトルは製法を変えても大きな差がなく、基板である導電性ダイヤモンドによって決定されていることが明らかとなった。このときの発光強度は２０μＷ程度となり、非常に高い発光強度を得ることができた。また、本実施形態の発光素子の直列抵抗は１０ｋΩ程度であり、発光する電圧は約１０Ｖとなっており、ともに第１の実施形態における発光電圧よりも小さくなることもわかった。これはカーボンナノチューブが第１の実施形態よりも高密度に形成されていることによるものと考えられる。 When a voltage was applied to the light emitting device obtained by the method of this embodiment in the same manner as in the first embodiment, this light emitting device had an emission wavelength region from about 235 nm to about 600 nm. Similar to the first embodiment, the light emission by the light emitting device of this embodiment is also green. The emission spectrum at this time did not vary greatly even when the production method was changed, and it was revealed that the emission spectrum was determined by the conductive diamond as the substrate. The emission intensity at this time was about 20 μW, and a very high emission intensity could be obtained. In addition, the series resistance of the light emitting element of this embodiment is about 10 kΩ, and the light emission voltage is about 10 V, both of which were found to be smaller than the light emission voltage in the first embodiment. This is considered due to the fact that the carbon nanotubes are formed at a higher density than in the first embodiment.

（比較例）
ダイヤモンド基板と金属電極との間にカーボンナノチューブ層を設けない発光素子を作製して、その発光特性及び電気特性を調べた。 (Comparative example)
A light emitting device in which a carbon nanotube layer was not provided between a diamond substrate and a metal electrode was manufactured, and the light emission characteristics and electrical characteristics were examined.

本比較例による発光素子の金属電極に対して１００Ｖの電圧を印加してダイヤモンド基板に電流を流した。このときの電流は１Ａであった。この発光素子は約３３０ｎｍから約７００ｎｍの波長のブロードなピークのスペクトルの発光を有することがわかった。このときの発光強度は１μＷ程度となり、第１及び第２の実施形態に比べて発光強度はかなり低いものとなった。また、本比較例の発光素子の直列抵抗は１００ＭΩ程度あり、発光する電圧は１００Ｖとなっており、ともに第１及び第２の実施形態よりも小さくなることもわかった。これはダイヤモンドと金属間の接触抵抗が大きいため、電気特性ひいては発光特性が劣化したものと考えられる。 A voltage of 100 V was applied to the metal electrode of the light emitting device according to this comparative example to pass a current through the diamond substrate. The current at this time was 1A. This light-emitting element was found to emit light having a broad peak spectrum at a wavelength of about 330 nm to about 700 nm. The emission intensity at this time was about 1 μW, and the emission intensity was considerably lower than those of the first and second embodiments. Further, the series resistance of the light emitting device of this comparative example is about 100 MΩ, and the light emission voltage is 100 V, both of which are smaller than those of the first and second embodiments. This is because the contact resistance between diamond and the metal is large, and it is considered that the electrical characteristics and thus the light emission characteristics deteriorated.

（第３の実施形態）
本実施形態は、上述した第１及び第２の実施形態の発光素子を蛍光灯に適用したものである。図４は、本実施形態に係る蛍光灯の構造を示す断面図である。図４に示されるように、本実施形態に係る蛍光灯は、内面に蛍光体１２（例えば、ハロリン酸カルシウム蛍光体等）を塗布した透明な細長いガラス管１０と、ガラス管１０両端に取り付けられた一対の発光素子１ａ、１ｂとを備える。一対の発光素子１ａ、１ｂとしては、第１及び第２の実施形態の発光素子が用いられる。 (Third embodiment)
In the present embodiment, the light-emitting elements of the first and second embodiments described above are applied to a fluorescent lamp. FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the fluorescent lamp according to this embodiment. As shown in FIG. 4, the fluorescent lamp according to the present embodiment is attached to a transparent elongated glass tube 10 having a phosphor 12 (for example, calcium halophosphate phosphor etc.) coated on the inner surface and both ends of the glass tube 10. A pair of light emitting elements 1a and 1b is provided. As the pair of light emitting elements 1a and 1b, the light emitting elements of the first and second embodiments are used.

発光素子１ａに接続される配線４ａ、４ｂは、それぞれ配線１１ａ、１１ｃとして金具１４ａに接続されている。また、発光素子１ｂに接続される配線４ａ、４ｂは、それぞれ
配線１１ｂ、１１ｄとして金具１４ｂに接続されている。ガラス管１０内は真空（１Ｐａ以下）とするか、或いは封止ガスとして希ガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ等）が約２０Ｐａの圧力で封入されている。 The wirings 4a and 4b connected to the light emitting element 1a are connected to the metal fitting 14a as wirings 11a and 11c, respectively. Further, the wirings 4a and 4b connected to the light emitting element 1b are connected to the metal fitting 14b as wirings 11b and 11d, respectively. The glass tube 10 is evacuated (1 Pa or less), or a rare gas (Ar, Ne, Xe, etc.) is sealed as a sealing gas at a pressure of about 20 Pa.

前述したように、発光素子１ａ、１ｂから発せられた光は約２３５ｎｍから約６００ｎｍにかけての発光波長領域（２３５ｎｍのバンド端発光の紫外領域を含む。）を有し、このバンド端発光の紫外領域の光により蛍光体１２が励起され可視光線を発生する。発光色は蛍光体の種類によって異なり、白色、昼光色、青色など数々の色種の光がランプから放射される。 As described above, the light emitted from the light emitting elements 1a and 1b has an emission wavelength region from about 235 nm to about 600 nm (including an ultraviolet region of 235 nm band-end emission), and this band-end emission ultraviolet region. The phosphor 12 is excited by the light and generates visible light. The emission color varies depending on the type of phosphor, and various types of light such as white, daylight, and blue are emitted from the lamp.

本実施形態の蛍光灯の寿命は１０００００時間となり、通常の蛍光灯の寿命である５００００時間と比べて非常に長い寿命を得ることができた。 The life of the fluorescent lamp of this embodiment was 100,000 hours, and a very long life could be obtained compared to 50000 hours which is the life of a normal fluorescent lamp.

（第４の実施形態）
本実施形態は、上述した第１及び第２の実施形態の発光素子と発光媒体とを組み合わせて用いて発光装置を構成したものである。図５は、本実施形態に係る発光装置の構造を示す断面図である。図５に示されるように、本実施形態に係る発光装置は、セル５１内に発光素子５０が収容され、発光媒体としての発光層５２がセル５１内に充填されている。発光素子５０としては、第１及び第２の実施形態の発光素子が用いられる。発光素子５０に接続される配線４ａ、４ｂは、それぞれ外部電極５３、５４に接続されている。 (Fourth embodiment)
In the present embodiment, a light emitting device is configured by combining the light emitting element and the light emitting medium of the first and second embodiments described above. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the light emitting device according to this embodiment. As shown in FIG. 5, in the light emitting device according to this embodiment, a light emitting element 50 is accommodated in a cell 51, and a light emitting layer 52 as a light emitting medium is filled in the cell 51. As the light emitting element 50, the light emitting elements of the first and second embodiments are used. The wirings 4a and 4b connected to the light emitting element 50 are connected to the external electrodes 53 and 54, respectively.

発光層５２としては、例えば弗素ポリマー等の樹脂中に無機蛍光体（ＩｎＧａＮ等のＧａＮ系、ＧａＡｓ等の他のＩＩＩ−Ｖ族系、ＺｎＳ等のＩＩ−ＶＩ族系等）、若しくは有機蛍光体（希土類元素に有機化合物配位子が配位した希土類錯体等。例えば、ユーロピウム、テルビウム、エルビウムその他の希土類元素にフェナントロリンやβジケトン等の配位子が配位したもの等。）、または無機蛍光体と有機蛍光体の双方が含まれているものを用いることができる。 As the light emitting layer 52, for example, an inorganic phosphor (a GaN group such as InGaN, another III-V group such as GaAs, a II-VI group such as ZnS) in a resin such as a fluorine polymer, or an organic phosphor. (Rare earth complexes in which an organic compound ligand is coordinated to a rare earth element, such as europium, terbium, erbium, or other rare earth elements coordinated with a ligand such as phenanthroline or β-diketone), or inorganic fluorescence That contain both the phosphor and the organic phosphor can be used.

前述したように、発光素子１ａ、１ｂから発せられた光は約２３５ｎｍから約６００ｎｍにかけての発光波長領域を有し、このバンド端発光である２３５ｎｍの紫外領域の光により発光層５２中の蛍光体が励起され可視光線を発生する。発光色は蛍光体の種類によって異なり、白色、昼光色、青色など数々の色種の光が本発光装置から放射される。 As described above, the light emitted from the light-emitting elements 1a and 1b has a light emission wavelength region from about 235 nm to about 600 nm, and the phosphor in the light-emitting layer 52 is irradiated with light in the ultraviolet region of 235 nm which is the band edge light emission. Is excited to generate visible light. The emission color varies depending on the type of phosphor, and light of various color types such as white, daylight, and blue is emitted from the light emitting device.

本実施形態の発光装置によれば、１０μＷの発光強度を得ることができた。また、本実施形態の発光装置の寿命は１０００００時間となり、通常の蛍光灯の寿命である５００００時間と比べて非常に長い寿命を得ることができた。 According to the light emitting device of this embodiment, a light emission intensity of 10 μW could be obtained. In addition, the lifetime of the light emitting device of this embodiment was 100,000 hours, and a very long lifetime was obtained as compared with 50000 hours, which is the lifetime of a normal fluorescent lamp.

（第５の実施形態）
本実施形態の発光素子は、発光素子の発光層の対向し合う両面に引き出し電極を設けたものである。図６は、本実施形態に係る発光素子を示す断面図である。図６に示すように、ボロン（Ｂ）が５×１０¹⁷ｃｍ^-3程度ドーピングされたｐ型導電性ダイヤモンド基板６１（厚み（１μｍ））の相対向する両面に導電性カーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層６２ａ、６２ｂがこの基板６１に接合して設けられている。カーボンナノチューブ層６２ａ、６２ｂには金属電極６３ａ、６３ｂがそれぞれカーボンナノチューブ層６２ａ、６２ｂに接合して設けられている。金属電極６３ａ、６３ｂは、基板６１側から順にＡｌ層とＡｕ層とを積層した構造となっている。金属電極６３ａ、６３ｂには配線６４ａ、６４ｂが接続されている。 (Fifth embodiment)
The light emitting device of this embodiment is provided with lead electrodes on both opposing surfaces of the light emitting layer of the light emitting device. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the light emitting device according to this embodiment. As shown in FIG. 6, a carbon nanotube composed of conductive carbon nanotubes on opposite surfaces of a p-type conductive diamond substrate 61 (thickness (1 μm)) doped with boron (B) by about 5 × 10 ¹⁷ cm ^−3. Layers 62 a and 62 b are provided to be bonded to the substrate 61. Metal electrodes 63a and 63b are provided on the carbon nanotube layers 62a and 62b so as to be joined to the carbon nanotube layers 62a and 62b, respectively. The metal electrodes 63a and 63b have a structure in which an Al layer and an Au layer are laminated in order from the substrate 61 side. Wirings 64a and 64b are connected to the metal electrodes 63a and 63b.

本実施形態の発光素子に対して、第１の実施形態と同様に電圧を印加したところ、この発光素子は約２３５ｎｍから約６００ｎｍまでにかけての発光波長領域を有していた。第
１の実施形態と同様に本実施形態の発光素子による発光も緑色を帯びていた。この際の発光スペクトルは製法を変えても大きな差がなく、基板である導電性ダイヤモンドによって決定されていることが明らかとなった。このときの発光強度は２０μＷ程度となり、非常に高い発光強度を得ることができた。また、本実施形態の発光素子の直列抵抗は２０ｋΩ程度であり、発光する電圧は２０Ｖとなっていた。 When a voltage was applied to the light emitting element of this embodiment in the same manner as in the first embodiment, this light emitting element had an emission wavelength region from about 235 nm to about 600 nm. Similar to the first embodiment, the light emission by the light emitting device of this embodiment is also green. The emission spectrum at this time did not vary greatly even when the production method was changed, and it was revealed that the emission spectrum was determined by the conductive diamond as the substrate. The emission intensity at this time was about 20 μW, and a very high emission intensity could be obtained. In addition, the series resistance of the light emitting device of this embodiment is about 20 kΩ, and the light emission voltage is 20V.

なお、本実施形態の発光素子では、ｐ型導電性ダイヤモンド基板６１の厚みが薄い方が直列抵抗が低くなり発光効率が良くなる。例えば、１０μｍ以下の厚みとすることが望ましい。また、発光領域を広く確保するため、金属電極６３ａ、６３ｂ並びにカーボンナノチューブ層６２ａ、６２ｂの形状は、例えば環状とすることが望ましく、それにより囲まれる領域が発光領域となって、効率よく光を外部に取り出すことが可能となる。 In the light emitting device of this embodiment, the thinner the p-type conductive diamond substrate 61, the lower the series resistance and the better the light emission efficiency. For example, the thickness is desirably 10 μm or less. Further, in order to secure a wide light emitting region, it is desirable that the metal electrodes 63a and 63b and the carbon nanotube layers 62a and 62b have a circular shape, for example, and the region surrounded by the metal electrodes 63a and 63b becomes a light emitting region. It can be taken out to the outside.

（第６の実施形態）
本実施形態の発光素子は、発光素子の発光層を加熱するための加熱機構を設けたものである。図７は、本実施形態に係る発光素子を示す断面図である。図１と同一部分には同一符号を付する。図７に示すように、リンが５×１０¹⁸ｃｍ^-3程度ドーピングされたｎ型導電性ダイヤモンド基板７１（厚み（０．５μｍ））の裏面には基板７１を加熱するための配線７５が設けられている。この配線７５の形状はジグザグ状、渦巻状等、様々な形状とすることができ、その材料としてはＷ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ等を用いることができる。配線７５は、導電性カーボンナノチューブ層２ａ、２ｂからｎ型導電性ダイヤモンド基板７１に電流が注入される領域の近傍に設けることが望ましく、本実施形態のように導電性カーボンナノチューブ層２ａ、２ｂにそれぞれ対向した裏面領域の他に、基板７１の側面領域、導電性カーボンナノチューブ層２ａ、２ｂに隣接する基板７１の表面領域にも設けることが可能である。発光領域を広く確保することを考慮すると、基板７１の中央領域には配線７５が設けられない形態も好ましい。 (Sixth embodiment)
The light emitting element of this embodiment is provided with a heating mechanism for heating the light emitting layer of the light emitting element. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the light emitting device according to this embodiment. The same parts as those in FIG. As shown in FIG. 7, a wiring 75 for heating the substrate 71 is provided on the back surface of an n-type conductive diamond substrate 71 (thickness (0.5 μm)) doped with phosphorus of about 5 × 10 ¹⁸ cm ^−3. It has been. The wiring 75 may have various shapes such as a zigzag shape and a spiral shape, and W, Mo, Al, Cu, or the like can be used as the material thereof. The wiring 75 is desirably provided in the vicinity of a region where current is injected from the conductive carbon nanotube layers 2a and 2b into the n-type conductive diamond substrate 71. As in the present embodiment, the wiring 75 is provided on the conductive carbon nanotube layers 2a and 2b. In addition to the opposing back surface regions, it can also be provided on the side surface region of the substrate 71 and the surface region of the substrate 71 adjacent to the conductive carbon nanotube layers 2a and 2b. In consideration of securing a wide light emitting region, a configuration in which the wiring 75 is not provided in the central region of the substrate 71 is also preferable.

本実施形態の発光素子に対して、第１の実施形態と同様に電圧を印加したところ、この発光素子は約２３５ｎｍから約６００ｎｍまでにかけての発光波長領域を有していた。第１の実施形態と同様に本実施形態の発光素子による発光も緑色を帯びていた。この際の発光スペクトルは製法を変えても大きな差がなく、基板である導電性ダイヤモンドによって決定されていることが明らかとなった。このときの発光強度は２０μＷ程度となり、非常に高い発光強度を得ることができた。また、本実施形態の発光素子の直列抵抗は１００ｋΩ程度であり、発光する電圧は約３０Ｖとなっていた。なお、発光領域の温度を測ったところ、１００℃となっていた。本実施形態の発光素子では、この温度に限られることはなく、５０℃以上であれば良い。 When a voltage was applied to the light emitting element of this embodiment in the same manner as in the first embodiment, this light emitting element had an emission wavelength region from about 235 nm to about 600 nm. Similar to the first embodiment, the light emission by the light emitting device of this embodiment is also green. The emission spectrum at this time did not vary greatly even when the production method was changed, and it was revealed that the emission spectrum was determined by the conductive diamond as the substrate. The emission intensity at this time was about 20 μW, and a very high emission intensity could be obtained. In addition, the series resistance of the light emitting element of this embodiment is about 100 kΩ, and the light emission voltage is about 30V. When the temperature of the light emitting region was measured, it was 100 ° C. In the light emitting element of this embodiment, it is not restricted to this temperature, What is necessary is just 50 degreeC or more.

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されることはない。例えば、上記実施形態ではダイヤモンド基板を用いたが、本発明のダイヤモンド層は基板状のもの以外に膜状のものをも含むものである。例えば、他の基板（Ｓｉ等の半導体基板やガラス等の絶縁性基板等）上にダイヤモンド薄膜を形成し、このダイヤモンド薄膜を発光部として用いることも可能である。ダイヤモンド薄膜の成膜方法としては、マイクロ波プラズマＣＶＤ法の他、例えばＥＣＲＣＶＤ法、高周波（ＲＦ）ＣＶＤ法等を用いることも可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said embodiment. For example, although the diamond substrate is used in the above embodiment, the diamond layer of the present invention includes a film-like material in addition to the substrate-like material. For example, it is also possible to form a diamond thin film on another substrate (a semiconductor substrate such as Si or an insulating substrate such as glass) and use this diamond thin film as a light emitting portion. As a method for forming the diamond thin film, in addition to the microwave plasma CVD method, for example, an ECRCVD method, a radio frequency (RF) CVD method, or the like can be used.

また、本実施形態ではダイヤモンドに添加する不純物としてボロンやリンを用いたが、これに限らず、窒素、硫黄等のｎ型不純物や、Ｇａ、Ａｌ等のｐ型不純物を用いることも可能である。 In this embodiment, boron or phosphorus is used as an impurity to be added to diamond. However, the present invention is not limited to this, and n-type impurities such as nitrogen and sulfur, and p-type impurities such as Ga and Al can also be used. .

その他、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示さ
れている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

第１の実施形態に係る本発明の発光素子を示す断面図。Sectional drawing which shows the light emitting element of this invention which concerns on 1st Embodiment. 図１のカーボンナノチューブ層２ａ、２ｂ及びその近傍を電子顕微鏡で拡大した拡大図。The enlarged view which expanded the carbon nanotube layer 2a, 2b of FIG. 1 and its vicinity with the electron microscope. 第１の実施形態の発光素子による発光スペクトルを示す特性図。The characteristic view which shows the emission spectrum by the light emitting element of 1st Embodiment. 第３の実施形態に係る本発明の発光装置（蛍光灯）を示す断面図。Sectional drawing which shows the light-emitting device (fluorescent lamp) of this invention which concerns on 3rd Embodiment. 第４の実施形態に係る本発明の発光装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the light-emitting device of this invention which concerns on 4th Embodiment. 第５の実施形態に係る本発明の発光素子を示す断面図。Sectional drawing which shows the light emitting element of this invention which concerns on 5th Embodiment. 第６の実施形態に係る本発明の発光素子を示す断面図。Sectional drawing which shows the light emitting element of this invention which concerns on 6th Embodiment.

Explanation of symbols

１ダイヤモンド基板
２ａ、２ｂカーボンナノチューブ層
３ａ、３ｂ金属電極
４ａ、４ｂ配線 1 Diamond substrate 2a, 2b Carbon nanotube layer 3a, 3b Metal electrode 4a, 4b Wiring

Claims

A light emitting portion made of diamond, a metal electrode for supplying current to the light emitting portion, and a carbon nanotube layer provided between the light emitting portion and the metal electrode, the carbon nanotube layer comprising the light emitting portion and the metal A light-emitting element which is in contact with each electrode .

A light emitting portion having a diamond layer, a metal electrode for supplying current to the light emitting portion, and a carbon nanotube layer provided between the light emitting portion and the metal electrode, the carbon nanotube layer being the diamond layer And a light-emitting element which is in contact with each of the metal electrodes.

The light emitting device according to claim 2, wherein at least a pair of metal electrodes are provided as the metal electrodes, and the metal electrodes are provided on one surface of the diamond layer so as to be separated from each other.

Light-emitting device according to any one of claims 1 to 3 carbon nanotubes of the carbon nanotube layer is characterized by being oriented in a direction perpendicular to each surface of the light emitting portion and a metal electrode.

The light emitting device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the diamond of the light-emitting portion is a p-type semiconductor.

Light-emitting device according to any one of claims 1 to 5 density of the carbon nanotubes in the carbon nanotube layer is equal to or less than 1 cm ² per 10 ⁶ or more 10 ^12.

The light emitting device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it has the following emission wavelength region 400 nm.

The envelope according to any one of claims 1 to 7 , wherein an envelope in which a sealing gas is sealed, a phosphor film including a phosphor provided on an inner surface of the envelope, and a light emitting device provided in the envelope. A light-emitting device comprising the element.

A light emitting medium comprising a phosphor, the light emitting device characterized by comprising a device as claimed in any of claims 1 to 7.