JPH01278410A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ダイヤモンドチップを発光素材として用い
た発光装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、屋外表示やオーディオ等の民生用機器の表示器等
に、発光ダイオードを用いた発光装置が多く使用されて
いる。この発光装置の一般的な構造は、第４図に示すよ
うに、ドーム型の透明樹脂１０の内部に、加電圧回路１
１が接続した発光ダイオードチップ１２を設置したもの
で、チップ１２に電圧を加えて、電気エネルギーを光エ
ネルギーに変換して発光させるようにしている。

ところで、このような発光装置には、装飾性や多様な表
示機能を得るために、赤色や緑色、黄色、青色などの多
種類の発光色が求められる。このうち、赤色や緑色の発
光については、ＧａＰやＧａＡＳＩ−ｘＰｘ等の半導体
チップを用いることにより、強くて明確な発光を得るこ
とができる。これに対して、青色光は、現在、発光素材
がＳｉＣやＧａＮ等に限定されており、しかもＳｉＣや
ＧａＮチップからの青色発光はあまり強い発光強度が得
られていないのが実状である。このため、強い青色光を
発光する半導体の開発が進められているが、青色は、視
覚器に入る刺激、いわゆる視覚的強度が緑色や黄色に比
べて弱く、印象の強い青色光を得るには、他の色の発光
に比べて強い発光強度が必要とされる課題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、物体に電子線を照射すると、散乱電子等の他に
二次電子や光子が生成される。この場合の光子は、電子
線により励起された物質中の電子がより低いエネルギ準
位に遷移する過程で放出されるもので、その発光現象は
、カソードルミネッセンス（Ｃａｔｈｏｄｏｌｕ論１ｎ
ｅｓｅｎｃｅ；以下ＣＬと略する）と呼ばれている。こ
の発光スペクトルは、物体中の不純物や格子欠陥等の存
在を示し、最近ではＣＬ像と二次電子像を走査型電子顕
微鏡を用いて比較し、物体の内部構造を知る例も多くな
っている。

ところで、上記のＣＬ現象をダイヤモンドに対して行な
った場合、強い青色の発光が観察される。

第５図は、天然ダイヤモンドチップからのＣＬスペクト
ルを示す。図に示すように、このスペクトルは、２．９
ｅＶ付近にピークが存在し、青色の発光をする。一方、
第６図はＩＩａ型の天然ダイヤモンドのＣＬスペクトル
を示しており、このスペクトルでは、２．９−３．Ｏｅ
　Ｖにピークが存在し、その発光は青紫色を呈する。ま
た、高圧合成や低圧気相合成の人造ダイヤモンドにも青
色発光を示すものが各種認められる。

これに対してＳＩＣのダイオードチップのＣＬスペクト
ルは、第５図に破線で示すように、緩やかなカーブを示
し、図から明らかなように、ダイヤモンドの発光強度は
、ＳｉＣダイオードチップのものに比べて数倍強いもの
が得られる。

したがって、発光ダイオードに代えてダイヤモンドを発
光チップとして用いることにより強い青色光の発光装置
が得られる可能性がある。

ところが、ダイヤモンドに電子線を連続して照射した場
合、ダイヤモンドが絶縁体であるために、電子がダイヤ
モンドチップの照射面に充電され、照射面がマイナスの
帯電状態になる。このため、それ以上の電子線の照射が
出来なくなり、安定して青色の発光現象を得ることがで
きない問題がある。このことは、ダイヤモンドチップを
発光チップとした発光素子の商品化の大きな障害になっ
ている。

〔発明の目的〕

この発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、ダイ
ヤモンドチップを発光素材として用いて、強く安定した
発光が得られる発光装置を提供することを目的としてい
る。

〔目的を達成するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明は、第１図に示す
ように、電子線照射器２と、その照射器２の照射方向に
位置させてダイヤモンドチップ３を設け、このダイヤモ
ンドチップ３の電子線の照射面３ａに、導電層４を形成
すると共に、その導電層４を接地したものである。なお
、１は装置を覆う容器であり、５は導電Ｎ４を接地する
アース線である。

上記構成のようにダイヤモンドチップの照射面３ａに導
電層４を設け、その導電層を接地させることにより、ダ
イヤモンドチップに照射された電子は、ダイヤモンドチ
ップ３内部に入り込んだ後、導１ａ層４を通して外部に
放散される。このため、チップ３の照射面３ａは、電子
がチャージされずに、常に無帯電状態に維持されるので
、電子線を連続して照射することが可能になる。

第２図に示すように、導電層４を通過してダイヤモンド
チップ３内に入り込んだ電子は、炭素原子を励起させて
発光現象を生じさせる。この発光は、照射面３ａの界面
近くで生ずる。この場合、ダイヤモンドが優れた光透過
性をもつために、チップ３の全周囲でその発光を観察す
ることができる。

ダイヤモンドチップ３の厚みは２００μ程度あれば十分
であり、その作成方法は、ダイヤモンド単結晶を極力薄
くスライス切断して行なう、また、気相合成のダイヤモ
ンドにおいては、ミクロンオーダーの薄膜チップを形成
することができる。さらに、上記方法の他に、第３図（
ａ）に示すように、ダイヤモンド粉末６をＮｉ７により
電解メツキで接合し、その両表面を第３図ら）に示すよ
うにポリッシュ加工して、ダイヤモンドを表面に露出さ
せて形成することもできる。このように、ダイヤモンド
チップ３は、少なくとも１部分に照射面とそれと対向す
る光透過面との間を挿通するダイヤモンドが存在してい
ればよい。

導電層４は、電子の進入を妨害しないために、１００人
程度の厚みで形成するのがよい、その形成は、ダイヤモ
ンドチップ３の照射面３ａに、アルゴンイオンやネオン
イオン、窒素イオン等の導電イオンをビーム照射して導
電層を形成する方法や、照射面３ａに金等の金属を蒸着
して、その蒸着層を導電層とする方法などが挙げられる
。

なお、ダイヤモンドの発光は、結晶格子の中に含まれる
窒素等の不純物や、転位、空孔等の結晶欠陥、及びこの
結晶欠陥と不純物との結合したものが発光中心となり、
その存在により大きく左右されることが考えられる。

このため、上記の発光中心をダイヤモンドチップに付加
することができれば、発光強度特性をさらに向上できる
可能性がある。

いま、ダイヤモンドチップを加応力状態において酸素含
有雰囲気中で加熱処理すると、青色の発光強度が向上す
るのが認められる。これは、チップの表面が大気中の酸
素との反応によりエツジされ、欠陥濃度が高くなると考
えられ、そしてこの空孔は、ダイヤモンド中の窒素と結
合してＮ原子−空孔−Ｎ原子（Ｎ−Ｖ−Ｎ）の状態で存
在し発光中心になると想定される。

したがって、上記のように処理を加えたダイヤモンドチ
ップをこの発明に係る装置に用いることにより、より強
い青色発光を得ることができる。

〔発明の効果］ 以上のように、この発明は、ダイヤモンドチップの照射
面に接地された導電層を設けて、照射面を充電しないよ
うにしたので、電子線照射を安定して行なうことができ
る。したがって、この発明の発光装置によれば、ダイヤ
モンドチップを発光素材とした発光装置の商品化を可能
とし、従来はとんど存在していなかった強い青色光の発
光装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る発光装置の構造図、第２図及び
第３図はダイヤモンドチップ成形の模式図、第４図は発
光ダイオードを用いた発光装置の構造図、第５図乃至第
６図はそれぞれ天然ダイヤモンドのＣＬスペクトルを示
す図である。 １・・・・・・容器、　　　　２・・・・・・電子線照
射器、３・・・・・・ダイヤモンドチップ、 ３ａ・・・・・・照射面、　　４・・・・・・導電層、
５・・・・・・アース線、　　６・・・・・・ダイヤモ
ンド粉末、７・・・・・・Ｎｉ。 特許出願人　　　大阪ダイヤモンド工業株式会社同　代
理人　　　鎌　　　１）　　文　　　二第１図 第３図 ↓ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子線照射器と、その照射器の照射方向に位置さ
   せてダイヤモンドチップを設け、このダイヤモンドチッ
   プの電子線の照射面に、導電層を形成すると共に、その
   導電層を接地して成る発光装置。