JP5520381B2 - 窒化物を含む発光素子、その製造方法および発光方法 - Google Patents
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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、良好な安定性、単純な構造を有する、窒化物を含む発光素子ならびに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。
窒化物を含む発光素子の発光方法は、上述の製造方法によって窒化物を含む発光素子を得て;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、次いで発光ガラスに放射線をあてることを含む。
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、発光フィルム2を準備し、発光フィルム2は、化学組成Ga1−xAlxN:yRe、ここでReは希土類元素を表し、0≦x≦1,0<y≦0.2である、を有する。
工程S11、前述の製造方法によって窒化物を含む発光素子10を得る。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いで発光フィルムをマグネトロンスパッタリング法によって基板の表面上に形成する。ここで、発光フィルムは、AlN:0.005Tmの組成を有する。発光フィルムをXRDによって試験し、試験結果を図4に示す。図4において、フィルムは(002)優先的成長(preferential growth)を示し、窒化アルミニウムの結晶方位が得られる。マグネトロンスパッタリング装置を用いて、厚さ2nmの銀層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよび銀層を真空度<1×10−3Paである真空中で、300℃の温度で0.5時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子を得る。希土類元素でドープされた窒化物を含む発光素子の構造が図1に示され、この際、基板は石英からなり、準備された発光フィルム2はAlN:0.005Tmの組成であり、金属層は2nmの厚さを有する銀層である。電子銃からの陰極線は金属層を直接透過し、電子線は初めは金属層3を通過し、発光フィルム2に放射線をあてる。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いで電子ビーム蒸着法によって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.5Al0.5N:0.2Tbの組成を有する。マグネトロンスパッタリング装置を用いて、厚さ0.5nmの金層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよび金層を真空度<1×10−3Paである真空下、200℃の温度で1時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨きサファイア基板を選択し、次いで化学蒸着法によって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.2Al0.8N:0.06Gdの組成を有する。マグネトロンスパッタリング装置を用いて、厚さ200nmのアルミニウム層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよびアルミニウム層を真空度<1×10−3Paである真空下、500℃の温度で5時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨きサファイア基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.8Al0.2N:0.02Ceの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ100nmのマグネシウム層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよびマグネシウム層を真空度<1×10−3Paである真空下、650℃の温度で5分間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き酸化マグネシウム基板を選択し、次いでエピタキシャル成長法によって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、GaN:0.08Erの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ1nmのパラジウム層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよびパラジウム層を真空度<1×10−3Paである真空下、100℃の温度で3時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き酸化マグネシウム基板を選択し、次いで噴霧分解法によって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、GaN:0.15Euの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ1nmのプラチナ層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよびプラチナ層を真空度<1×10−3Paである真空下、450℃の温度で15分間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.6Al0.4N:0.05Prの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ20nmの鉄層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよび鉄層を真空度<1×10−3Paである真空下、50℃の温度で5時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.4Al0.6N:0.12Smの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ10nmのチタン層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよびチタン層を真空度<1×10−3Paである真空下、150℃の温度で2時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.35Al0.65N:0.04Dyの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ50nmの銅層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよび銅層を真空度<1×10−3Paである真空下、200℃の温度で2.5時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.9Al0.1N:0.18Tbの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ150nmの亜鉛層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよび亜鉛層を真空度<1×10−3Paである真空下、350℃の温度で0.5時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.1Al0.9N:0.09Tbの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ120nmのクロム層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよびクロム層を真空度<1×10−3Paである真空下、250℃の温度で2時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.15Al0.85N:0.09Tbの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ40nmのニッケル層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよびニッケル層を真空度<1×10−3Paである真空下、80℃の温度で4時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.85Al0.15N:0.09Tbの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ180nmのコバルト層を発光フィルムの表面上に蒸着する。基板、発光フィルムおよびコバルト層を真空度<1×10−3Paである真空下、400℃の温度で1時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.75Al0.25N:0.07Dyの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ160nmの銀/アルミニウム層を発光フィルムの表面上に蒸着する。銀/アルミニウム層において、銀は約80重量%であり、アルミニウムは約20重量%である。基板、発光フィルムおよび銀/アルミニウム層を真空度<1×10−3Paである真空下、380℃の温度で1.5時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.65Al0.35N:0.10Smの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ80nmの銀/アルミニウム層を発光フィルムの表面上に蒸着する。銀/アルミニウム層において、銀は約90重量%であり、アルミニウムは約10重量%である。基板、発光フィルムおよび銀/アルミニウム層を真空度<1×10−3Paである真空下、180℃の温度で2.5時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.25Al0.75N:0.14Prの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ30nmの金/アルミニウム層を発光フィルムの表面上に蒸着する。金/アルミニウム層において、金は約80重量%であり、アルミニウムは約20重量%である。基板、発光フィルムおよび金/アルミニウム層を真空度<1×10−3Paである真空下、280℃の温度で2時間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子を得る。
1×1cm2の両面磨き石英基板を選択し、次いでマグネトロンスパッタリングによって基板の表面上に発光フィルムを形成する。ここで、発光フィルムは、Ga0.7Al0.3N:0.16Smの組成を有する。電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ25nmの金/アルミニウム層を発光フィルムの表面上に蒸着する。金/アルミニウム層において、金は約90重量%であり、アルミニウムは約10重量%である。基板、発光フィルムおよび金/アルミニウム層を真空度<1×10−3Paである真空下、600℃の温度で10分間焼鈍し、室温まで冷却して、窒化物を含む発光素子が得られる。
Claims (4)
- 化学組成:Ga1−xAlxN:yRe、ここでReは希土類元素を表し、0.1≦x≦1,0<y≦0.2である:を含む発光フィルムを準備し;
発光フィルム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フィルムおよび金属層を焼鈍し、
次いで、窒化物を含む発光素子を形成するために発光フィルムおよび金属層を冷却することを含む、窒化物を含む発光素子の製造方法であって、
前記発光素子は発光素子への陰極線への照射により発光する、製造方法。 - マグネトロンスパッタリング、電子ビーム蒸着、化学蒸着、エピタキシャル成長法、パルスレーザー蒸着または噴霧熱分解工程によって基板上に発光フィルムを形成し;マグネトロンスパッタリングまたは蒸着によって発光フィルムの表面上に金属層を形成させる、請求項1に記載の製造方法。
- 前記発光フィルムおよび前記金属層を50〜650℃で5分から5時間焼鈍させる、請求項1または2に記載の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかの製造方法によって窒化物を含む発光素子を得て;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前記発光フィルムの間に表面プラズモンを形成させ、次いで陰極線の照射によって前記発光フィルム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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