JPH06152070A - 発光材料および電子線励起レーザー - Google Patents
発光材料および電子線励起レーザーInfo
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- JPH06152070A JPH06152070A JP30212592A JP30212592A JPH06152070A JP H06152070 A JPH06152070 A JP H06152070A JP 30212592 A JP30212592 A JP 30212592A JP 30212592 A JP30212592 A JP 30212592A JP H06152070 A JPH06152070 A JP H06152070A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 厚さやエネルギーギャップを限定した薄膜材
料の多層構造体を用いることにより色純度が優れ、発光
効率の高い発光材料や、発振閾値入力パワーが小さく、
発光効率の高い電子線励起レーザーを提供する。 【構成】 発光体薄膜５と、前記発光体薄膜よりも大き
なエネルギーギャップの障壁薄膜４とを複数回積層した
多層構造体からなり、前記発光体薄膜５の厚さを前記発
光体薄膜が発光した光の、前記発光体薄膜中での波長の
４分の１近辺とし、前記障壁薄膜４の厚さを前記発光体
薄膜が発光した光の、前記障壁薄膜中での波長の４分の
１近辺とする。
料の多層構造体を用いることにより色純度が優れ、発光
効率の高い発光材料や、発振閾値入力パワーが小さく、
発光効率の高い電子線励起レーザーを提供する。 【構成】 発光体薄膜５と、前記発光体薄膜よりも大き
なエネルギーギャップの障壁薄膜４とを複数回積層した
多層構造体からなり、前記発光体薄膜５の厚さを前記発
光体薄膜が発光した光の、前記発光体薄膜中での波長の
４分の１近辺とし、前記障壁薄膜４の厚さを前記発光体
薄膜が発光した光の、前記障壁薄膜中での波長の４分の
１近辺とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発光材料およびデバイス
の改良に関する。さらに詳しくは、特に発光輝度や効率
が高く、発光波長も種々選択が可能なため、ディスプレ
イ分野や光ディスクなどの記憶装置分野への応用が可能
な発光材料および電子線励起レーザーに関する。
の改良に関する。さらに詳しくは、特に発光輝度や効率
が高く、発光波長も種々選択が可能なため、ディスプレ
イ分野や光ディスクなどの記憶装置分野への応用が可能
な発光材料および電子線励起レーザーに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、発光デバイスとしては、III −Ｖ
族化合物半導体のｐｎ接合に電流を流すことにより発光
させる発光ダイオードや、発光不純物を添加したII−VI
族化合物半導体などからなる発光体薄膜の両面に誘電体
薄膜を形成し、さらにその外側に設けられた電極により
電界を印加することにより発光させる電界発光素子など
が広く用いられている。またIII −Ｖ族化合物半導体を
用いてキャリヤを閉じ込める構造のヘテロ接合を形成
し、その接合に電流を流すことによりレーザー発振させ
る半導体レーザーも作成されている。また厚さ数十μm
のII−VI族化合物半導体に数十ｋＶの電子線を照射する
ことにより発光する電子線励起レーザーも作成されてい
る［ジャーナル オブ クリスタル グロウス(Journal
of CrystalGrowth),117,(1992)1040］。
族化合物半導体のｐｎ接合に電流を流すことにより発光
させる発光ダイオードや、発光不純物を添加したII−VI
族化合物半導体などからなる発光体薄膜の両面に誘電体
薄膜を形成し、さらにその外側に設けられた電極により
電界を印加することにより発光させる電界発光素子など
が広く用いられている。またIII −Ｖ族化合物半導体を
用いてキャリヤを閉じ込める構造のヘテロ接合を形成
し、その接合に電流を流すことによりレーザー発振させ
る半導体レーザーも作成されている。また厚さ数十μm
のII−VI族化合物半導体に数十ｋＶの電子線を照射する
ことにより発光する電子線励起レーザーも作成されてい
る［ジャーナル オブ クリスタル グロウス(Journal
of CrystalGrowth),117,(1992)1040］。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
発光ダイオードでは青色の発光効率が低く、高輝度発光
ができないという課題があった。電界発光素子において
は青色発光の色純度が悪く効率も低いといった課題があ
り、カラー表示できるディスプレーは実用化されていな
いのが現状である。半導体レーザーにおいては、II−VI
族化合物半導体を用いた緑色や青色のレーザーが盛んに
研究されているが発光効率が悪く実用化されていない。
電子線励起レーザーでは、赤色、緑色、青色に発光する
ものが試作されているが効率はきわめて低く、発熱が大
きいため液体窒素などで冷却する必要があるという課題
があった。
発光ダイオードでは青色の発光効率が低く、高輝度発光
ができないという課題があった。電界発光素子において
は青色発光の色純度が悪く効率も低いといった課題があ
り、カラー表示できるディスプレーは実用化されていな
いのが現状である。半導体レーザーにおいては、II−VI
族化合物半導体を用いた緑色や青色のレーザーが盛んに
研究されているが発光効率が悪く実用化されていない。
電子線励起レーザーでは、赤色、緑色、青色に発光する
ものが試作されているが効率はきわめて低く、発熱が大
きいため液体窒素などで冷却する必要があるという課題
があった。
【０００４】以上のように、青色光や紫外光などの短波
長で発光するデバイスやレーザーの実現が特に望まれて
いるが実用化されるに至っていない。本発明は、前記従
来の問題を解決するため、短波長の発光が可能で、発光
効率が高く色純度の優れた発光材料および電子線励起レ
ーザーを提供することを目的とする。
長で発光するデバイスやレーザーの実現が特に望まれて
いるが実用化されるに至っていない。本発明は、前記従
来の問題を解決するため、短波長の発光が可能で、発光
効率が高く色純度の優れた発光材料および電子線励起レ
ーザーを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の発光材料は、発光体薄膜と、前記発光体薄
膜よりも大きなエネルギーギャップの障壁薄膜とを複数
回積層した多層構造体からなる発光材料であって、前記
発光体薄膜の厚さを前記発光体薄膜が発光した光の、前
記発光体薄膜中での波長の４分の１近辺とし、前記障壁
薄膜の厚さを前記発光体薄膜が発光した光の、前記障壁
薄膜中での波長の４分の１近辺としたことを特徴とす
る。
め、本発明の発光材料は、発光体薄膜と、前記発光体薄
膜よりも大きなエネルギーギャップの障壁薄膜とを複数
回積層した多層構造体からなる発光材料であって、前記
発光体薄膜の厚さを前記発光体薄膜が発光した光の、前
記発光体薄膜中での波長の４分の１近辺とし、前記障壁
薄膜の厚さを前記発光体薄膜が発光した光の、前記障壁
薄膜中での波長の４分の１近辺としたことを特徴とす
る。
【０００６】前記構成においては、発光体薄膜を励起す
る手段が、多層構造体の外部に設けられた電極による電
界、電子線、または光であることが好ましい。次に本発
明の電子線励起レーザーは、発光体薄膜と、前記発光体
薄膜よりも大きなエネルギーギャップの障壁薄膜とを複
数回積層した多層構造体からなる電子線励起レーザーで
あって、前記発光体薄膜の厚さを前記発光体薄膜が発光
した光の、前記発光体薄膜中での波長の４分の１近辺と
し、前記障壁薄膜の厚さを前記発光体薄膜が発光した光
の、前記障壁薄膜中での波長の４分の１近辺とした発光
材料と、前記発光材料に加速された電子線を照射するた
めの電子銃、およびこれらを収納する真空容器を少なく
とも備え、電子線照射により前記多層構造体の表面に対
して実質的に垂直方向にレーザー光を発振させることを
特徴とする。
る手段が、多層構造体の外部に設けられた電極による電
界、電子線、または光であることが好ましい。次に本発
明の電子線励起レーザーは、発光体薄膜と、前記発光体
薄膜よりも大きなエネルギーギャップの障壁薄膜とを複
数回積層した多層構造体からなる電子線励起レーザーで
あって、前記発光体薄膜の厚さを前記発光体薄膜が発光
した光の、前記発光体薄膜中での波長の４分の１近辺と
し、前記障壁薄膜の厚さを前記発光体薄膜が発光した光
の、前記障壁薄膜中での波長の４分の１近辺とした発光
材料と、前記発光材料に加速された電子線を照射するた
めの電子銃、およびこれらを収納する真空容器を少なく
とも備え、電子線照射により前記多層構造体の表面に対
して実質的に垂直方向にレーザー光を発振させることを
特徴とする。
【０００７】前記本発明の発光材料および電子線励起レ
ーザーの構成においては、発光体薄膜のエネルギーギャ
ップが、赤外光、可視光、および紫外光のエネルギーに
相当することが好ましい。
ーザーの構成においては、発光体薄膜のエネルギーギャ
ップが、赤外光、可視光、および紫外光のエネルギーに
相当することが好ましい。
【０００８】また前記本発明の発光材料および電子線励
起レーザーの構成においては、障壁薄膜のエネルギーギ
ャップが、発光体薄膜との界面近傍では小さく、中心部
では大きくなるように膜厚方向に変化していることが好
ましい。
起レーザーの構成においては、障壁薄膜のエネルギーギ
ャップが、発光体薄膜との界面近傍では小さく、中心部
では大きくなるように膜厚方向に変化していることが好
ましい。
【０００９】また前記本発明の発光材料および電子線励
起レーザーの構成においては、発光体薄膜が、ダイアモ
ンド、炭化珪素、III −Ｖ族化合物、IIｂ−VI族化合
物、IIａ−VI族化合物、カルコパイライト化合物、及び
マンガンカルコゲナイド化合物から選ばれる少なくとも
１種の化合物を主成分とすることが好ましい。
起レーザーの構成においては、発光体薄膜が、ダイアモ
ンド、炭化珪素、III −Ｖ族化合物、IIｂ−VI族化合
物、IIａ−VI族化合物、カルコパイライト化合物、及び
マンガンカルコゲナイド化合物から選ばれる少なくとも
１種の化合物を主成分とすることが好ましい。
【００１０】また前記本発明の発光材料および電子線励
起レーザーの構成においては、発光体薄膜が、硫化亜
鉛、セレン化亜鉛、および硫化カドミウムから選ばれる
少なくとも１種の化合物を主成分とし、障壁薄膜がフッ
化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチ
ウム、およびフッ化バリウムから選ばれる少なくとも１
種を主成分とすることが好ましい。
起レーザーの構成においては、発光体薄膜が、硫化亜
鉛、セレン化亜鉛、および硫化カドミウムから選ばれる
少なくとも１種の化合物を主成分とし、障壁薄膜がフッ
化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチ
ウム、およびフッ化バリウムから選ばれる少なくとも１
種を主成分とすることが好ましい。
【００１１】また前記本発明の発光材料および電子線励
起レーザーの構成においては、発光体薄膜および障壁薄
膜が、エピタキシャル薄膜であることが好ましい。また
前記本発明の発光材料の構成においては、多層構造体の
電子線照射側に、厚さ１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の
金属反射膜を設けたことが好ましい。
起レーザーの構成においては、発光体薄膜および障壁薄
膜が、エピタキシャル薄膜であることが好ましい。また
前記本発明の発光材料の構成においては、多層構造体の
電子線照射側に、厚さ１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の
金属反射膜を設けたことが好ましい。
【００１２】
【作用】前記本発明の発光材料の構成によれば、発光体
薄膜から発光した光の波長の４分の１近辺が、発光体薄
膜および障壁薄膜１層の厚さと一致しているため、複数
層の発光体薄膜から発光した光の位相が一致し、発光効
率が増加したものと考えられる。また放射される光の波
長がこの積層構造により限定されるため色純度の高い発
光が得られたものと考えられる。
薄膜から発光した光の波長の４分の１近辺が、発光体薄
膜および障壁薄膜１層の厚さと一致しているため、複数
層の発光体薄膜から発光した光の位相が一致し、発光効
率が増加したものと考えられる。また放射される光の波
長がこの積層構造により限定されるため色純度の高い発
光が得られたものと考えられる。
【００１３】本発明の電子線励起レーザーの構成によれ
ば、電子線照射により生成された電子、正孔が発光体薄
膜に集積し、キャリヤの反転分布が形成される。この状
況で発生した光のうち、本発明の積層構造のブラッグ反
射条件を満たす波長の光のある割合は発光体薄膜／障壁
薄膜界面で反射される。この反射された光により発光体
薄膜から誘導放出光が生じ、増幅されレーザー発振を引
き起こす。従来の電子線励起レーザーにおいては、レー
ザー発振媒体（半導体）の表面での反射や、表面に設け
られた金属薄膜の反射を利用していたため、反射損失や
発振媒体表面の欠陥や不純物のため光の損失がおおき
く、大きな発振閾値入力が必要であったが、本発明では
これらの課題が解決され、特性の優れた電子線励起レー
ザーが得られたものと考えられる。
ば、電子線照射により生成された電子、正孔が発光体薄
膜に集積し、キャリヤの反転分布が形成される。この状
況で発生した光のうち、本発明の積層構造のブラッグ反
射条件を満たす波長の光のある割合は発光体薄膜／障壁
薄膜界面で反射される。この反射された光により発光体
薄膜から誘導放出光が生じ、増幅されレーザー発振を引
き起こす。従来の電子線励起レーザーにおいては、レー
ザー発振媒体（半導体）の表面での反射や、表面に設け
られた金属薄膜の反射を利用していたため、反射損失や
発振媒体表面の欠陥や不純物のため光の損失がおおき
く、大きな発振閾値入力が必要であったが、本発明では
これらの課題が解決され、特性の優れた電子線励起レー
ザーが得られたものと考えられる。
【００１４】なお前記において、光の波長の４分の１近
辺とは、本発明の作用・効果を発揮できる範囲で良く、
具体的には光の波長の４分の１±５％程度の許容範囲を
有するものである。
辺とは、本発明の作用・効果を発揮できる範囲で良く、
具体的には光の波長の４分の１±５％程度の許容範囲を
有するものである。
【００１５】
（実施例１）本発明の発光材料の一実施例を以下に説明
する。図１は本発明の発光材料を用いた電界発光（エレ
クトロ・ルミネッセンス：ＥＬ）素子の構造を示す。ガ
ラス基板１上にスパッタリング法により厚さ３００ｎｍ
のインジウム−錫酸化物合金（ＩＴＯ）薄膜からなる透
明電極２を形成した。その上に酸素を１０％含むアルゴ
ンガス雰囲気中、４５０℃の基板温度でＳｒＴｉＯ3 焼
結体をスパッタリングすることにより、厚さ５００ｎｍ
の絶縁体層３を形成した。
する。図１は本発明の発光材料を用いた電界発光（エレ
クトロ・ルミネッセンス：ＥＬ）素子の構造を示す。ガ
ラス基板１上にスパッタリング法により厚さ３００ｎｍ
のインジウム−錫酸化物合金（ＩＴＯ）薄膜からなる透
明電極２を形成した。その上に酸素を１０％含むアルゴ
ンガス雰囲気中、４５０℃の基板温度でＳｒＴｉＯ3 焼
結体をスパッタリングすることにより、厚さ５００ｎｍ
の絶縁体層３を形成した。
【００１６】絶縁体層３の上には電子ビーム蒸着法によ
り基板温度４００℃でＴｉＯ2 薄膜からなる障壁薄膜４
と、ＳｒＳ：Ｃｅ，Ｃｌ薄膜からなる発光体薄膜５を交
互にそれぞれ５層ずつ積層した。この積層構造体が発光
材料として機能する。このとき障壁薄膜４と、発光体薄
膜５の厚さをそれぞれ、４４ｎｍおよび５７ｎｍとし
た。これらの厚さは、必要とする発光のそれぞれの薄膜
中での波長の４分の１となるように設定した。本実施例
では形成したＴｉＯ2 薄膜、およびＳｒＳ：Ｃｅ，Ｃｌ
薄膜の屈折率がそれぞれ２．７および２．１であり、４
８０ｎｍの波長の発光を得るために前記の値とした。
り基板温度４００℃でＴｉＯ2 薄膜からなる障壁薄膜４
と、ＳｒＳ：Ｃｅ，Ｃｌ薄膜からなる発光体薄膜５を交
互にそれぞれ５層ずつ積層した。この積層構造体が発光
材料として機能する。このとき障壁薄膜４と、発光体薄
膜５の厚さをそれぞれ、４４ｎｍおよび５７ｎｍとし
た。これらの厚さは、必要とする発光のそれぞれの薄膜
中での波長の４分の１となるように設定した。本実施例
では形成したＴｉＯ2 薄膜、およびＳｒＳ：Ｃｅ，Ｃｌ
薄膜の屈折率がそれぞれ２．７および２．１であり、４
８０ｎｍの波長の発光を得るために前記の値とした。
【００１７】最後に形成した厚さ５７ｎｍのＳｒＳ：Ｃ
ｅ，Ｃｌ発光体薄膜５の上に、厚さ２００ｎｍのＡｌ薄
膜からなる背面電極６を電子ビーム蒸着法により形成す
ることによりＥＬ素子を完成した。
ｅ，Ｃｌ発光体薄膜５の上に、厚さ２００ｎｍのＡｌ薄
膜からなる背面電極６を電子ビーム蒸着法により形成す
ることによりＥＬ素子を完成した。
【００１８】このＥＬ素子に６０Ｈｚの交流電圧を印加
して発光特性を調べたところ、ＴｉＯ2 障壁薄膜４を用
いずに、厚さ２８５ｎｍのＳｒＳ：Ｃｅ，Ｃｌ発光体薄
膜５一層のみを用いたＥＬ素子と比較して発光開始電圧
は約２０％増大したが、色純度の優れた青色の高輝度発
光が得られることがわかった。
して発光特性を調べたところ、ＴｉＯ2 障壁薄膜４を用
いずに、厚さ２８５ｎｍのＳｒＳ：Ｃｅ，Ｃｌ発光体薄
膜５一層のみを用いたＥＬ素子と比較して発光開始電圧
は約２０％増大したが、色純度の優れた青色の高輝度発
光が得られることがわかった。
【００１９】本実施例においては発光体薄膜を電界印加
により励起したが、紫外線や電子線照射により励起して
も同様の効果が得られた。 （実施例２）図２は本発明の電子線励起レーザーの一実
施例を説明するための概略構造を示す。このレーザーは
大きく分けて多層発光基板１０、電子銃１１、および真
空容器１２の３つから構成されている。図３は多層発光
基板１０の詳細な構造を示し、以下にその製造方法につ
いて説明する。
により励起したが、紫外線や電子線照射により励起して
も同様の効果が得られた。 （実施例２）図２は本発明の電子線励起レーザーの一実
施例を説明するための概略構造を示す。このレーザーは
大きく分けて多層発光基板１０、電子銃１１、および真
空容器１２の３つから構成されている。図３は多層発光
基板１０の詳細な構造を示し、以下にその製造方法につ
いて説明する。
【００２０】ＧａＡｓ（１００）単結晶基板（図に示さ
れていない）上に、分子ビームエピタキシャル成長法を
用いて（Ｓｒ0.61Ｃａ0.39）Ｆ2 バッファー層２０を１
００ｎｍエピタキシャル成長させた。その上にＣａＦ2
薄膜からなる障壁薄膜２１と、ＺｎＳ薄膜からなる発光
体薄膜２２を交互にそれぞれ５０層ずつエピタキシャル
成長させた。この積層構造体が発光材料２５として機能
する。このとき障壁薄膜２１と、発光体薄膜２２の厚さ
をそれぞれ、５９ｎｍおよび３５ｎｍとした。これらの
厚さは、必要とする発光のそれぞれの薄膜中での波長の
４分の１となるように設定した。本実施例では形成した
ＣａＦ2 薄膜、およびＺｎＳ薄膜の屈折率がそれぞれ
１．４および２．４であり、発光体薄膜２２のエネルギ
ーギャップに相当する３４０ｎｍの波長の紫外発光を得
るために前記の値とした。
れていない）上に、分子ビームエピタキシャル成長法を
用いて（Ｓｒ0.61Ｃａ0.39）Ｆ2 バッファー層２０を１
００ｎｍエピタキシャル成長させた。その上にＣａＦ2
薄膜からなる障壁薄膜２１と、ＺｎＳ薄膜からなる発光
体薄膜２２を交互にそれぞれ５０層ずつエピタキシャル
成長させた。この積層構造体が発光材料２５として機能
する。このとき障壁薄膜２１と、発光体薄膜２２の厚さ
をそれぞれ、５９ｎｍおよび３５ｎｍとした。これらの
厚さは、必要とする発光のそれぞれの薄膜中での波長の
４分の１となるように設定した。本実施例では形成した
ＣａＦ2 薄膜、およびＺｎＳ薄膜の屈折率がそれぞれ
１．４および２．４であり、発光体薄膜２２のエネルギ
ーギャップに相当する３４０ｎｍの波長の紫外発光を得
るために前記の値とした。
【００２１】発光材料２５が形成されたＧａＡｓ基板
を、紫外光透過ガラス製のレーザー基板２３に発光材料
２５側が接するようにポリイミド系樹脂を用いて接着し
た。つぎにこれらをＧａＡｓ基板のみ除去されるエッチ
ング液中に所定の時間浸し、ＧａＡｓ基板を除去した。
エッチング液には過酸化水素水とアンモニア水との混合
液を用いた。ＧａＡｓ基板が除去され（Ｓｒ0.61Ｃａ
0.39）Ｆ2 バッファー層２０が露出した表面に真空蒸着
法により厚さ１５０ｎｍのＡｌ薄膜２４を形成し多層発
光基板１０を完成した。
を、紫外光透過ガラス製のレーザー基板２３に発光材料
２５側が接するようにポリイミド系樹脂を用いて接着し
た。つぎにこれらをＧａＡｓ基板のみ除去されるエッチ
ング液中に所定の時間浸し、ＧａＡｓ基板を除去した。
エッチング液には過酸化水素水とアンモニア水との混合
液を用いた。ＧａＡｓ基板が除去され（Ｓｒ0.61Ｃａ
0.39）Ｆ2 バッファー層２０が露出した表面に真空蒸着
法により厚さ１５０ｎｍのＡｌ薄膜２４を形成し多層発
光基板１０を完成した。
【００２２】多層発光基板１０は、通常の陰極線管と同
様の作成プロセスを用いて、電子銃１１と共に真空容器
１２中に固定し、Ａｌ電極２４とアノードボタン１３と
を接続した後真空排気することにより電子線励起レーザ
ーを完成した。
様の作成プロセスを用いて、電子銃１１と共に真空容器
１２中に固定し、Ａｌ電極２４とアノードボタン１３と
を接続した後真空排気することにより電子線励起レーザ
ーを完成した。
【００２３】電子銃１１を作動させ、２０ｋＶに加速し
た電子線を多層蛍光基板１０に照射することにより、波
長３４０ｎｍの紫外光でレーザー発振した。本実施例で
は紫外光レーザーについて説明したが、発光体薄膜およ
び障壁薄膜の材料を選択することにより、可視光や赤外
光も本発明の構成によりレーザー発振できることがわか
った。例えば、発光体薄膜としてＺｎx Ｃｄ(1-x) Ｓｅ
を用い、ｘ値を変化させることにより青色、緑色、赤色
などの可視光や赤外光でレーザー発振させることができ
た。発光体薄膜としては、他にダイアモンド、炭化珪
素、III −Ｖ族化合物、IIｂ−VI族化合物、IIａ−VI族
化合物、カルコパイライト化合物、またはマンガンカル
コゲナイド化合物の内、１種以上を主成分とする半導体
材料を用いることができた。これらの内硫化亜鉛、セレ
ン化亜鉛、および硫化カドミウムの内１種以上を主成分
とする半導体において、特に優れた特性のレーザーが作
成できた。このとき障壁薄膜としては、フッ化マグネシ
ウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、およ
びフッ化バリウムの内、１種以上を主成分とする薄膜や
Ｍｎ（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）薄膜など、エネルギーギャップ
が発光体薄膜のエネルギーギャップよりも大きく、格子
定数が発光体薄膜の格子定数に近いものが望ましかっ
た。特にIIａ族のフッ化物は混晶比を変化させることに
より任意の格子定数を選ぶことができ、発光体薄膜とし
て用いるIIｂ−VI族化合物との屈折率差が大きく、エネ
ルギーギャップも大きいため障壁薄膜として優れてい
た。発光体薄膜は欠陥密度が少なく結晶性の優れた薄膜
において、より小さな発振閾値入力パワーのレーザーが
得られた。つまりより優れたレーザーを作成するために
は、発光体薄膜および障壁薄膜は両方ともエピタキシャ
ル薄膜であることが望ましかった。
た電子線を多層蛍光基板１０に照射することにより、波
長３４０ｎｍの紫外光でレーザー発振した。本実施例で
は紫外光レーザーについて説明したが、発光体薄膜およ
び障壁薄膜の材料を選択することにより、可視光や赤外
光も本発明の構成によりレーザー発振できることがわか
った。例えば、発光体薄膜としてＺｎx Ｃｄ(1-x) Ｓｅ
を用い、ｘ値を変化させることにより青色、緑色、赤色
などの可視光や赤外光でレーザー発振させることができ
た。発光体薄膜としては、他にダイアモンド、炭化珪
素、III −Ｖ族化合物、IIｂ−VI族化合物、IIａ−VI族
化合物、カルコパイライト化合物、またはマンガンカル
コゲナイド化合物の内、１種以上を主成分とする半導体
材料を用いることができた。これらの内硫化亜鉛、セレ
ン化亜鉛、および硫化カドミウムの内１種以上を主成分
とする半導体において、特に優れた特性のレーザーが作
成できた。このとき障壁薄膜としては、フッ化マグネシ
ウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、およ
びフッ化バリウムの内、１種以上を主成分とする薄膜や
Ｍｎ（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）薄膜など、エネルギーギャップ
が発光体薄膜のエネルギーギャップよりも大きく、格子
定数が発光体薄膜の格子定数に近いものが望ましかっ
た。特にIIａ族のフッ化物は混晶比を変化させることに
より任意の格子定数を選ぶことができ、発光体薄膜とし
て用いるIIｂ−VI族化合物との屈折率差が大きく、エネ
ルギーギャップも大きいため障壁薄膜として優れてい
た。発光体薄膜は欠陥密度が少なく結晶性の優れた薄膜
において、より小さな発振閾値入力パワーのレーザーが
得られた。つまりより優れたレーザーを作成するために
は、発光体薄膜および障壁薄膜は両方ともエピタキシャ
ル薄膜であることが望ましかった。
【００２４】また障壁薄膜のエネルギーギャップが、発
光体薄膜との界面近傍では小さく、中心部では大きくな
るように膜厚方向に変化させることにより、発光材料内
で発生した電子・正孔対を発光体薄膜中に有効に集める
ことができ、発光効率を増大させることができた。この
様な障壁薄膜として、各種エネルギーギャップの異なる
薄膜材料を積層したり、Ｃａx Ｓｒ(1-x) Ｆ2 やＺｎＳ
x Ｓｅ(1-x) のような混晶のｘ値を連続的に変化させる
ことにより実現できた。
光体薄膜との界面近傍では小さく、中心部では大きくな
るように膜厚方向に変化させることにより、発光材料内
で発生した電子・正孔対を発光体薄膜中に有効に集める
ことができ、発光効率を増大させることができた。この
様な障壁薄膜として、各種エネルギーギャップの異なる
薄膜材料を積層したり、Ｃａx Ｓｒ(1-x) Ｆ2 やＺｎＳ
x Ｓｅ(1-x) のような混晶のｘ値を連続的に変化させる
ことにより実現できた。
【００２５】またＡｌ薄膜２４を形成しない場合もレー
ザー発振させることができたが、この薄膜を形成し陽極
電位とすることにより、安定した発振が得られた。
ザー発振させることができたが、この薄膜を形成し陽極
電位とすることにより、安定した発振が得られた。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように本発明により、短波長
の発光が可能で、発光効率が高く色純度の優れた発光材
料や、レーザーを提供することが可能となり、ディスプ
レイ分野や高密度光ディスクメモリー分野、光通信分野
などへ応用でき、その実用的価値は大きい。
の発光が可能で、発光効率が高く色純度の優れた発光材
料や、レーザーを提供することが可能となり、ディスプ
レイ分野や高密度光ディスクメモリー分野、光通信分野
などへ応用でき、その実用的価値は大きい。
【図１】本発明の一実施例の電界発光素子の構成を示す
断面図。
断面図。
【図２】本発明の一実施例の電子線励起レーザーの概略
断面図。
断面図。
【図３】本発明の一実施例の電子線励起レーザーに用い
る多層発光基板の構造を示す断面図。
る多層発光基板の構造を示す断面図。
１ ガラス基板 ２ 透明電極 ３ 絶縁体層 ４ 障壁薄膜 ５ 発光体薄膜 ６ 背面電極 １０ 多層発光基板 １１ 電子銃 １２ 真空容器 １３ アノードボタン ２０ バッファー層 ２１ 障壁薄膜 ２２ 発光体薄膜 ２３ レーザー基板 ２４ Ａｌ薄膜 ２５ 発光材料
Claims (9)
- 【請求項１】 発光体薄膜と、前記発光体薄膜よりも大
きなエネルギーギャップの障壁薄膜とを複数回積層した
多層構造体からなる発光材料であって、前記発光体薄膜
の厚さを前記発光体薄膜が発光した光の、前記発光体薄
膜中での波長の４分の１近辺とし、前記障壁薄膜の厚さ
を前記発光体薄膜が発光した光の、前記障壁薄膜中での
波長の４分の１近辺としたことを特徴とする発光材料。 - 【請求項２】 発光体薄膜を励起する手段が、多層構造
体の外部に設けられた電極による電界、電子線、または
光である請求項１に記載の発光材料。 - 【請求項３】 発光体薄膜と、前記発光体薄膜よりも大
きなエネルギーギャップの障壁薄膜とを複数回積層した
多層構造体からなる電子線励起レーザーであって、前記
発光体薄膜の厚さを前記発光体薄膜が発光した光の、前
記発光体薄膜中での波長の４分の１近辺とし、前記障壁
薄膜の厚さを前記発光体薄膜が発光した光の、前記障壁
薄膜中での波長の４分の１近辺とした発光材料と、前記
発光材料に加速された電子線を照射するための電子銃、
およびこれらを収納する真空容器を少なくとも備え、電
子線照射により前記多層構造体の表面に対して実質的に
垂直方向にレーザー光を発振させることを特徴とする電
子線励起レーザー。 - 【請求項４】 発光体薄膜のエネルギーギャップが、赤
外光、可視光、および紫外光のエネルギーに相当する請
求項１に記載の発光材料または請求項３に記載の電子線
励起レーザー。 - 【請求項５】 障壁薄膜のエネルギーギャップが、発光
体薄膜との界面近傍では小さく、中心部では大きくなる
ように膜厚方向に変化している請求項１に記載の発光材
料または請求項３に記載の電子線励起レーザー。 - 【請求項６】 発光体薄膜が、ダイアモンド、炭化珪
素、III −Ｖ族化合物、IIｂ−VI族化合物、IIａ−VI族
化合物、カルコパイライト化合物、及びマンガンカルコ
ゲナイド化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物を
主成分とする請求項１に記載の発光材料または請求項３
に記載の電子線励起レーザー。 - 【請求項７】 発光体薄膜が、硫化亜鉛、セレン化亜
鉛、および硫化カドミウムから選ばれる少なくとも１種
の化合物を主成分とし、障壁薄膜がフッ化マグネシウ
ム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、および
フッ化バリウムから選ばれる少なくとも１種を主成分と
する請求項１に記載の発光材料または請求項３に記載の
電子線励起レーザー。 - 【請求項８】 発光体薄膜および障壁薄膜が、エピタキ
シャル薄膜である請求項１に記載の発光材料または請求
項３に記載の電子線励起レーザー。 - 【請求項９】 多層構造体の電子線照射側に、厚さ１０
ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の金属反射膜を設けた請求項
３に記載の電子線励起レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30212592A JPH06152070A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 発光材料および電子線励起レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30212592A JPH06152070A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 発光材料および電子線励起レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152070A true JPH06152070A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17905228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30212592A Pending JPH06152070A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 発光材料および電子線励起レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06152070A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7560738B2 (en) | 2003-07-04 | 2009-07-14 | Epistar Corporation | Light-emitting diode array having an adhesive layer |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP30212592A patent/JPH06152070A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7560738B2 (en) | 2003-07-04 | 2009-07-14 | Epistar Corporation | Light-emitting diode array having an adhesive layer |
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