JPH08330624A - ダイヤモンド発光素子 - Google Patents
ダイヤモンド発光素子Info
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- JPH08330624A JPH08330624A JP13705795A JP13705795A JPH08330624A JP H08330624 A JPH08330624 A JP H08330624A JP 13705795 A JP13705795 A JP 13705795A JP 13705795 A JP13705795 A JP 13705795A JP H08330624 A JPH08330624 A JP H08330624A
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- JP
- Japan
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- diamond
- layer
- light emitting
- electrode
- electrodes
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 キャリアの活性化率を上昇させて、発光強度
を向上させることができるダイヤモンド発光素子を提供
する。 【構成】 天然ダイヤモンドからなり、その上面が(1
00)面となる基板2上に形成されたダイヤモンド絶縁
層3と、このダイヤモンド絶縁層の表面又は表層下に形
成されボロン濃度が1019cm-3以上厚さが300Å以
下のドーピング層4と、このドーピング層に電流を印加
する電極5及び6とを有する。
を向上させることができるダイヤモンド発光素子を提供
する。 【構成】 天然ダイヤモンドからなり、その上面が(1
00)面となる基板2上に形成されたダイヤモンド絶縁
層3と、このダイヤモンド絶縁層の表面又は表層下に形
成されボロン濃度が1019cm-3以上厚さが300Å以
下のドーピング層4と、このドーピング層に電流を印加
する電極5及び6とを有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学部品、光集積回路、
光通信、ディスプレイ及びリソグラフィ等における光源
として使用されるダイヤモンド発光素子に関する。
光通信、ディスプレイ及びリソグラフィ等における光源
として使用されるダイヤモンド発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】ダイヤモンドは硬度が高く、耐熱性、耐
薬品性及び耐放射線性が優れており、電気的にも絶縁性
が優れている。また、ダイヤモンドはそのバンドギャッ
プが約5.4eVと大きいと共に、ドーピングすること
により半導体化させることができるため、高温半導体と
して応用が検討されている。更に、ダイヤモンドは紫外
線域から可視光域、そして赤外線域と広い領域に亘って
透明であるため、光学窓等への応用も検討されている。
薬品性及び耐放射線性が優れており、電気的にも絶縁性
が優れている。また、ダイヤモンドはそのバンドギャッ
プが約5.4eVと大きいと共に、ドーピングすること
により半導体化させることができるため、高温半導体と
して応用が検討されている。更に、ダイヤモンドは紫外
線域から可視光域、そして赤外線域と広い領域に亘って
透明であるため、光学窓等への応用も検討されている。
【0003】このように優れた特性を有するダイヤモン
ドを、プラズマ反応を利用するプラズマCVD法によっ
て、気相から低コストで合成する方法が開発され、19
80年代前半に確立されている。また、バルクダイヤモ
ンドと同様に、B等の不純物をドーピングすることによ
って、ダイヤモンド薄膜を半導体化させることができ
る。
ドを、プラズマ反応を利用するプラズマCVD法によっ
て、気相から低コストで合成する方法が開発され、19
80年代前半に確立されている。また、バルクダイヤモ
ンドと同様に、B等の不純物をドーピングすることによ
って、ダイヤモンド薄膜を半導体化させることができ
る。
【0004】このようなダイヤモンド薄膜の高機能を利
用して、超硬工具又はスピーカー振動板等をダイヤモン
ド薄膜でコーティングしたもの、半導体デバイスのヒー
トシンク、各種センサ、発光素子、ダイオード又はトラ
ンジスタ等の半導体デバイス等が開発されている。
用して、超硬工具又はスピーカー振動板等をダイヤモン
ド薄膜でコーティングしたもの、半導体デバイスのヒー
トシンク、各種センサ、発光素子、ダイオード又はトラ
ンジスタ等の半導体デバイス等が開発されている。
【0005】図5は従来のダイヤモンド発光素子を示す
断面図である。この図5に示すように、ダイヤモンド発
光素子は、単結晶のダイヤモンド基板52の表面にBの
ドーピング層54が形成され、その上面にTiからなる
オーミック電極55及びWからなるショットキー電極5
6が夫々蒸着及びスパッタリングによって形成されてい
る(第3回 ダイヤモンドシンポジウム(平成元年11
月30日、12月1日)、講演集p222、塩見等)。
断面図である。この図5に示すように、ダイヤモンド発
光素子は、単結晶のダイヤモンド基板52の表面にBの
ドーピング層54が形成され、その上面にTiからなる
オーミック電極55及びWからなるショットキー電極5
6が夫々蒸着及びスパッタリングによって形成されてい
る(第3回 ダイヤモンドシンポジウム(平成元年11
月30日、12月1日)、講演集p222、塩見等)。
【0006】このような構成からなるダイヤモンド発光
素子51に対して、数10〜100Vの電圧を順方向に
印加すると、W電極56の付近において発光し、530
nmでピークとなる発光スペクトルが観測される。この
ような発光は、薄膜中の電子と正孔(ホール)との再結
合によるものであると考えられており、従って発光強度
は電子又はホールの密度に依存する。
素子51に対して、数10〜100Vの電圧を順方向に
印加すると、W電極56の付近において発光し、530
nmでピークとなる発光スペクトルが観測される。この
ような発光は、薄膜中の電子と正孔(ホール)との再結
合によるものであると考えられており、従って発光強度
は電子又はホールの密度に依存する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような発光素子では、発光はするものの、その発光強度
が弱く、実用的な発光デバイスを製作することは困難で
ある。通常、Bのドーピング濃度を高くすると、電子又
はホールの密度は高くなるが、ダイヤモンドのアクセプ
タレベルは350meVとなり、Si又はGaAs等の
半導体のアクセプタレベル(数10meV)と比べて大
きい。このため、アクセプタにホールが捕らえられ、キ
ャリアの活性化率が低下してしまう。実際に、Bを10
17cm-3の濃度でダイヤモンドにドーピングしても、キ
ャリアとして励起するのは1015cm-3以下と、全体の
1%以下である。
ような発光素子では、発光はするものの、その発光強度
が弱く、実用的な発光デバイスを製作することは困難で
ある。通常、Bのドーピング濃度を高くすると、電子又
はホールの密度は高くなるが、ダイヤモンドのアクセプ
タレベルは350meVとなり、Si又はGaAs等の
半導体のアクセプタレベル(数10meV)と比べて大
きい。このため、アクセプタにホールが捕らえられ、キ
ャリアの活性化率が低下してしまう。実際に、Bを10
17cm-3の濃度でダイヤモンドにドーピングしても、キ
ャリアとして励起するのは1015cm-3以下と、全体の
1%以下である。
【0008】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、キャリアの活性化率を上昇させて、発光強
度を向上させることができるダイヤモンド発光素子を提
供することを目的とする。
のであって、キャリアの活性化率を上昇させて、発光強
度を向上させることができるダイヤモンド発光素子を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るダイヤモン
ド発光素子は、基板上に形成されたダイヤモンド絶縁層
と、このダイヤモンド絶縁層の表面又は表層下に形成さ
れボロン濃度が1019cm-3以上厚さが300Å以下の
ドーピング層と、このドーピング層に電流を印加する第
1及び第2の電極とを有することを特徴とする。
ド発光素子は、基板上に形成されたダイヤモンド絶縁層
と、このダイヤモンド絶縁層の表面又は表層下に形成さ
れボロン濃度が1019cm-3以上厚さが300Å以下の
ドーピング層と、このドーピング層に電流を印加する第
1及び第2の電極とを有することを特徴とする。
【0010】また、前記第1及び第2電極の間に設けら
れ、厚さが1000Å以下で、酸化珪素、アルミナ、窒
化珪素、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム及
びSrxBa1-xTiO3(0≦x≦1)からなる群から
選択された1種の化合物からなる絶縁膜と、この絶縁膜
上に形成された第3電極とを有することが好ましい。
れ、厚さが1000Å以下で、酸化珪素、アルミナ、窒
化珪素、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム及
びSrxBa1-xTiO3(0≦x≦1)からなる群から
選択された1種の化合物からなる絶縁膜と、この絶縁膜
上に形成された第3電極とを有することが好ましい。
【0011】更に、ボロン濃度が1019cm-3以上ドー
ピングされた半導体層が前記第1及び第2電極の下方に
形成されていることが好ましい。
ピングされた半導体層が前記第1及び第2電極の下方に
形成されていることが好ましい。
【0012】更にまた、前記基板がダイヤモンド、シリ
コン、炭化珪素、プラチナ又はプラチナシリサイドから
なることが好ましい。
コン、炭化珪素、プラチナ又はプラチナシリサイドから
なることが好ましい。
【0013】
【作用】本願発明者等は、キャリアの活性化率を上昇さ
せて、発光強度を向上させることができるダイヤモンド
発光素子を開発すべく、種々の実験研究を行った。その
結果、ダイヤモンド絶縁層の表面又は表層下に、Bのド
ーピング層であるp層を所定の濃度にして形成すること
により、上述した目的を達成し得ることを見い出した。
せて、発光強度を向上させることができるダイヤモンド
発光素子を開発すべく、種々の実験研究を行った。その
結果、ダイヤモンド絶縁層の表面又は表層下に、Bのド
ーピング層であるp層を所定の濃度にして形成すること
により、上述した目的を達成し得ることを見い出した。
【0014】つまり、ダイヤモンド絶縁層の表面又は表
層下にp層を形成すると、p層から絶縁層中にキャリア
の滲み出し、即ちキャリアの拡散が生じる。これは、p
層の高密度にイオン化したBによって、ダイヤモンドの
価電子帯が曲げられるからである。このため、絶縁層に
おけるキャリアの密度が上昇し、電子とホールとの再結
合の率が高くなって、素子の発光強度を向上させること
ができる。
層下にp層を形成すると、p層から絶縁層中にキャリア
の滲み出し、即ちキャリアの拡散が生じる。これは、p
層の高密度にイオン化したBによって、ダイヤモンドの
価電子帯が曲げられるからである。このため、絶縁層に
おけるキャリアの密度が上昇し、電子とホールとの再結
合の率が高くなって、素子の発光強度を向上させること
ができる。
【0015】以下、本発明に係るダイヤモンド発光素子
におけるp層の形成方法並びにp層におけるBの濃度及
びp層の厚さについて説明する。
におけるp層の形成方法並びにp層におけるBの濃度及
びp層の厚さについて説明する。
【0016】p層の形成方法 p層の形成には、B2H6(ジボラン)とH2、又はB2H
6とAr、He若しくはNe等の不活性ガスとの混合ガ
スのプラズマ中において、ダイヤモンド絶縁層を積層し
た基板を一定時間曝すことにより、Bを一定濃度有する
ドーピング層をダイヤモンド絶縁層上に形成する。
6とAr、He若しくはNe等の不活性ガスとの混合ガ
スのプラズマ中において、ダイヤモンド絶縁層を積層し
た基板を一定時間曝すことにより、Bを一定濃度有する
ドーピング層をダイヤモンド絶縁層上に形成する。
【0017】この場合の気相合成(CVD)によるp層
の形成方法には、熱フィラメントCVD、マイクロ波プ
ラズマCVD及び高周波プラズマCVD等を使用するこ
とができる。またCVD以外によるp層の形成方法に
は、Bのイオンビーム、イオン注入、B蒸発源を使用し
た分子線蒸着法(MBE:molecular beam epitaxy)、
イオンクラスタービーム及びBN(窒化硼素)の固体拡
散等の方法も使用することができる。
の形成方法には、熱フィラメントCVD、マイクロ波プ
ラズマCVD及び高周波プラズマCVD等を使用するこ
とができる。またCVD以外によるp層の形成方法に
は、Bのイオンビーム、イオン注入、B蒸発源を使用し
た分子線蒸着法(MBE:molecular beam epitaxy)、
イオンクラスタービーム及びBN(窒化硼素)の固体拡
散等の方法も使用することができる。
【0018】なお、p+層の形成については、p層と同
様の方法により形成することができ、またイオン注入し
て形成することもできる。このp+層は、オーミック電
極を形成するために必要なものであるが、このp+層を
形成せずに電極を形成した後、熱処理を施してオーミッ
ク電極を形成してもよい。この場合の条件として、60
0℃の温度で30分間の熱処理を施すことにより、素子
に形成された電極をオーミック電極とすることができ
る。
様の方法により形成することができ、またイオン注入し
て形成することもできる。このp+層は、オーミック電
極を形成するために必要なものであるが、このp+層を
形成せずに電極を形成した後、熱処理を施してオーミッ
ク電極を形成してもよい。この場合の条件として、60
0℃の温度で30分間の熱処理を施すことにより、素子
に形成された電極をオーミック電極とすることができ
る。
【0019】p層におけるBの濃度:1019cm-3以上 ダイヤモンドにBをドーピングすると、B原子からホー
ルが放出され、アクセプタ及びホールがダイヤモンドの
内部に形成される。このようなBがp層において高濃度
にドーピングされると、Bの原子間の距離が短くなる。
このため、ダイヤモンド絶縁層にp層が形成された素子
の電極間に電圧が印加されると、ホールがホッピングに
より移動するようになる。ダイヤモンド絶縁層の内部が
このような状態になると、ドーピングしたBの活性化率
が略100%となり、前記素子は強度が高い発光をす
る。
ルが放出され、アクセプタ及びホールがダイヤモンドの
内部に形成される。このようなBがp層において高濃度
にドーピングされると、Bの原子間の距離が短くなる。
このため、ダイヤモンド絶縁層にp層が形成された素子
の電極間に電圧が印加されると、ホールがホッピングに
より移動するようになる。ダイヤモンド絶縁層の内部が
このような状態になると、ドーピングしたBの活性化率
が略100%となり、前記素子は強度が高い発光をす
る。
【0020】しかし、Bの濃度が1019cm-3未満であ
ると、前記活性化率を100%とすることができない。
従って、p層におけるBの濃度は1019cm-3以上とす
る。
ると、前記活性化率を100%とすることができない。
従って、p層におけるBの濃度は1019cm-3以上とす
る。
【0021】p層の厚さ:100乃至300Å p層の厚さを100Å未満とすると、p層における抵抗
値が大きくなり、素子の第1及び第2電極(ソース・ド
レイン電極)間に大きな電流を通電させることができな
くなる。このため、同一の印加電圧では発光強度が小さ
くなってしまう。一方、p層の厚さを300Åを超えて
厚くすると、価電子帯の曲がりの効果が小さくなり、キ
ャリアの活性化率が小さくなる。このため、第1及び第
2電極間の電流及び発光強度が小さくなってしまう。従
って、p層の厚さは100乃至300Åとする。
値が大きくなり、素子の第1及び第2電極(ソース・ド
レイン電極)間に大きな電流を通電させることができな
くなる。このため、同一の印加電圧では発光強度が小さ
くなってしまう。一方、p層の厚さを300Åを超えて
厚くすると、価電子帯の曲がりの効果が小さくなり、キ
ャリアの活性化率が小さくなる。このため、第1及び第
2電極間の電流及び発光強度が小さくなってしまう。従
って、p層の厚さは100乃至300Åとする。
【0022】なお、ダイヤモンド絶縁層内部におけるp
層の形成位置については、特に限定する必要はなく、ま
た絶縁層におけるBの濃度に関しては、Bを意図的にド
ーピングしないで製作した程度、即ち不可避的な程度の
濃度(1014cm-3)であればよく、p層とダイヤモン
ド絶縁層との濃度差が大きいほど発光強度が大きい素子
を製作することができる。更に、p層はダイヤモンド絶
縁層中において一定間隔をあけて、複数の層を形成する
ものであってもよい。
層の形成位置については、特に限定する必要はなく、ま
た絶縁層におけるBの濃度に関しては、Bを意図的にド
ーピングしないで製作した程度、即ち不可避的な程度の
濃度(1014cm-3)であればよく、p層とダイヤモン
ド絶縁層との濃度差が大きいほど発光強度が大きい素子
を製作することができる。更に、p層はダイヤモンド絶
縁層中において一定間隔をあけて、複数の層を形成する
ものであってもよい。
【0023】次に、発光素子の基板について説明する。
発光素子の基板として、天然若しくは高圧合成の単結晶
ダイヤモンド、Si、SiC、Pt又はプラチナシリサ
イド等を使用することができ、特にSi、SiC、Pt
及びプラチナシリサイドについては、単結晶又は多結晶
のいずれでも使用することができる。また、単結晶を使
用する場合において、結晶面はどの面を使用してもよ
い。
発光素子の基板として、天然若しくは高圧合成の単結晶
ダイヤモンド、Si、SiC、Pt又はプラチナシリサ
イド等を使用することができ、特にSi、SiC、Pt
及びプラチナシリサイドについては、単結晶又は多結晶
のいずれでも使用することができる。また、単結晶を使
用する場合において、結晶面はどの面を使用してもよ
い。
【0024】更に、これらの基板上には、バイアスを印
加したマイクロ波プラズマCVD法によって、粒子の配
向を揃えた高配向のダイヤモンド薄膜を形成することが
でき、この薄膜を絶縁層とすることもできる。なお、プ
ラチナ等の金属基板を使用する場合には、基板上におい
て光が反射するため、活性層からの発光強度をより一層
向上させることができる。
加したマイクロ波プラズマCVD法によって、粒子の配
向を揃えた高配向のダイヤモンド薄膜を形成することが
でき、この薄膜を絶縁層とすることもできる。なお、プ
ラチナ等の金属基板を使用する場合には、基板上におい
て光が反射するため、活性層からの発光強度をより一層
向上させることができる。
【0025】次に、発光素子の電極として、第1及び第
2電極に加え第3電極を形成する場合について説明す
る。
2電極に加え第3電極を形成する場合について説明す
る。
【0026】ダイヤモンド絶縁層の上面に第1電極及び
第2電極を一定距離離隔させて形成し、その間に第3電
極を形成する。このように第3電極が形成された素子に
おいて、第1及び第2電極間に一定の電圧を印加すると
共に、第3電極にも電圧を印加すると、第3電極に印加
された電圧の大きさによって発光強度を変化させること
ができる。これは、第3電極の下方に広がった空乏層が
印加電圧により変化するからである。このため、ダイヤ
モンド絶縁層におけるホールの濃度変化と共にキャリア
の再結合率が変化し、発光強度を変調することができ
る。
第2電極を一定距離離隔させて形成し、その間に第3電
極を形成する。このように第3電極が形成された素子に
おいて、第1及び第2電極間に一定の電圧を印加すると
共に、第3電極にも電圧を印加すると、第3電極に印加
された電圧の大きさによって発光強度を変化させること
ができる。これは、第3電極の下方に広がった空乏層が
印加電圧により変化するからである。このため、ダイヤ
モンド絶縁層におけるホールの濃度変化と共にキャリア
の再結合率が変化し、発光強度を変調することができ
る。
【0027】また、第3電極とダイヤモンド絶縁層との
間に絶縁膜を形成することもでき、このような絶縁膜を
形成する場合において、特に負の電圧を印加すると、正
の電荷を有するホールを第3電極の下方に集めることが
でき、ホールの濃度を高くすることができる。このた
め、素子の発光強度をより一層向上させることができ
る。
間に絶縁膜を形成することもでき、このような絶縁膜を
形成する場合において、特に負の電圧を印加すると、正
の電荷を有するホールを第3電極の下方に集めることが
でき、ホールの濃度を高くすることができる。このた
め、素子の発光強度をより一層向上させることができ
る。
【0028】なお、前記絶縁膜は、比抵抗の値が約10
5Ω・cm以上を有する絶縁体であればよい。特に、厚
さが1000Å以下である酸化珪素、アルミナ、窒化珪
素、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸バリウム等で
あることが好ましい。
5Ω・cm以上を有する絶縁体であればよい。特に、厚
さが1000Å以下である酸化珪素、アルミナ、窒化珪
素、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸バリウム等で
あることが好ましい。
【0029】また、高周波を使用して発光強度を変調す
る場合において、前記絶縁膜の誘電率は小さい方がよい
が、前記絶縁膜とダイヤモンド絶縁層との界面準位は小
さくなるような形成条件及び絶縁膜とする必要がある。
一方、低周波で動作する素子の場合において、前記絶縁
膜の誘電率は大きい方がよい。誘電率が大きいと、前記
絶縁膜における電界を小さくすることができ、この絶縁
膜の下方のダイヤモンド絶縁層において有効に電界を生
じさせ、発光強度の変調を大きくすることができる。
る場合において、前記絶縁膜の誘電率は小さい方がよい
が、前記絶縁膜とダイヤモンド絶縁層との界面準位は小
さくなるような形成条件及び絶縁膜とする必要がある。
一方、低周波で動作する素子の場合において、前記絶縁
膜の誘電率は大きい方がよい。誘電率が大きいと、前記
絶縁膜における電界を小さくすることができ、この絶縁
膜の下方のダイヤモンド絶縁層において有効に電界を生
じさせ、発光強度の変調を大きくすることができる。
【0030】
【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して具体的に説明する。
を参照して具体的に説明する。
【0031】第1実施例 図1は、本発明の実施例に係るダイヤモンド発光素子の
1例を示す断面図であり、(a)はp層を絶縁層の表面
に形成したものの断面図であり、(b)はp層を絶縁層
の表層下に形成したものの断面図である。この図1
(a)に示すように、ダイヤモンド発光素子1におい
て、先ず天然ダイヤモンドからなり、その上面が(10
0)面となる基板2の表面に、マイクロ波プラズマCV
D法を使用して、その厚さが0.5μmのダイヤモンド
絶縁層3を形成した。そして、この基板をB2H6及びH
2の混合ガスのプラズマ中に一定時間曝して、絶縁層3
の表面にBのドーピング層であるp層4を形成した。な
お、B2H6の濃度は5ppmとした。また、SIMS分
析によりp層4のドーピング濃度を分析すると、その濃
度は2×1019cm-3であり、またその厚さは100Å
であった。そして、このp層4の上面に、スパッタリン
グを使用して電極5及6を形成した。このときの電極5
と電極6との距離を3.5μmとした。
1例を示す断面図であり、(a)はp層を絶縁層の表面
に形成したものの断面図であり、(b)はp層を絶縁層
の表層下に形成したものの断面図である。この図1
(a)に示すように、ダイヤモンド発光素子1におい
て、先ず天然ダイヤモンドからなり、その上面が(10
0)面となる基板2の表面に、マイクロ波プラズマCV
D法を使用して、その厚さが0.5μmのダイヤモンド
絶縁層3を形成した。そして、この基板をB2H6及びH
2の混合ガスのプラズマ中に一定時間曝して、絶縁層3
の表面にBのドーピング層であるp層4を形成した。な
お、B2H6の濃度は5ppmとした。また、SIMS分
析によりp層4のドーピング濃度を分析すると、その濃
度は2×1019cm-3であり、またその厚さは100Å
であった。そして、このp層4の上面に、スパッタリン
グを使用して電極5及6を形成した。このときの電極5
と電極6との距離を3.5μmとした。
【0032】このような構成からなる素子1の電極5と
電極6との間に0〜−5Vの直流電圧を印加した。これ
により、明瞭な発光が観測され、電圧に比例して発光強
度が増加し、このときの発光強度の最大値は0.5cd
であった。また、波長150nm〜800nmの範囲で
分光したところ、5.35、5.3、5.27、5.2
1、5.11及び4.95eV付近において明瞭なピー
クが見られ、紫外線発光が観測された。
電極6との間に0〜−5Vの直流電圧を印加した。これ
により、明瞭な発光が観測され、電圧に比例して発光強
度が増加し、このときの発光強度の最大値は0.5cd
であった。また、波長150nm〜800nmの範囲で
分光したところ、5.35、5.3、5.27、5.2
1、5.11及び4.95eV付近において明瞭なピー
クが見られ、紫外線発光が観測された。
【0033】第2実施例 図2は、本発明の実施例に係るダイヤモンド発光素子の
1例を示す断面図である。上述した第1実施例と同様の
条件で、天然ダイヤモンド基板12の表面にダイヤモン
ド絶縁層13a及びp層14を順に積層し、p層14の
上面に厚さが約300Åのダイヤモンド絶縁層13bを
積層した。その後、基板上面部の両端に夫々p+層18
及び19をイオン注入により形成した。そして、p+層
18及び19が形成されていない絶縁層13bの上面
に、プラズマCVDにより、厚さが約250ÅのSiO
2の絶縁膜20を形成した。その後、p+層18及び19
並びに絶縁膜20の上面に夫々Wの電極15、16及び
17を形成した。なお、これらの電極の厚さは1000
Åであり、電極15と電極16との距離を3.5μmと
した。以下電極15、16及び17のように配置された
電極を夫々第1電極、第2電極及び第3電極として説明
する。
1例を示す断面図である。上述した第1実施例と同様の
条件で、天然ダイヤモンド基板12の表面にダイヤモン
ド絶縁層13a及びp層14を順に積層し、p層14の
上面に厚さが約300Åのダイヤモンド絶縁層13bを
積層した。その後、基板上面部の両端に夫々p+層18
及び19をイオン注入により形成した。そして、p+層
18及び19が形成されていない絶縁層13bの上面
に、プラズマCVDにより、厚さが約250ÅのSiO
2の絶縁膜20を形成した。その後、p+層18及び19
並びに絶縁膜20の上面に夫々Wの電極15、16及び
17を形成した。なお、これらの電極の厚さは1000
Åであり、電極15と電極16との距離を3.5μmと
した。以下電極15、16及び17のように配置された
電極を夫々第1電極、第2電極及び第3電極として説明
する。
【0034】このような構成からなる素子11の第1電
極15と第2電極16との間に5Vの電圧を印加し、更
に第3電極17に10kHz、実効値0.7Vの交流電
圧を印加した。これにより、10kHzに変調された発
光が観測され、このときの発光強度は0.8cdであっ
た。
極15と第2電極16との間に5Vの電圧を印加し、更
に第3電極17に10kHz、実効値0.7Vの交流電
圧を印加した。これにより、10kHzに変調された発
光が観測され、このときの発光強度は0.8cdであっ
た。
【0035】第3実施例 本実施例は、第2実施例の天然ダイヤモンド基板の代わ
りに、上面が(100)面のSiC基板を使用した。そ
して、このSiC基板の上に、マイクロ波プラズマCV
D法を使用して、(100)面に配向した平滑な高配向
絶縁性ダイヤモンド膜を、その厚さが約20μmとなる
ように形成した。この場合に、p層を高配向絶縁性ダイ
ヤモンド膜の途中で形成した。その後、上述の第2実施
例と同様にイオン注入により一対のp+層を形成し、p+
層が形成されなかった部分に厚さが500Åの絶縁層を
形成した。このp+層の上面に上述した第1実施例と同
様にスパッタリングを使用して第1及び第2電極を形成
し、絶縁層の上に第3電極を形成した。
りに、上面が(100)面のSiC基板を使用した。そ
して、このSiC基板の上に、マイクロ波プラズマCV
D法を使用して、(100)面に配向した平滑な高配向
絶縁性ダイヤモンド膜を、その厚さが約20μmとなる
ように形成した。この場合に、p層を高配向絶縁性ダイ
ヤモンド膜の途中で形成した。その後、上述の第2実施
例と同様にイオン注入により一対のp+層を形成し、p+
層が形成されなかった部分に厚さが500Åの絶縁層を
形成した。このp+層の上面に上述した第1実施例と同
様にスパッタリングを使用して第1及び第2電極を形成
し、絶縁層の上に第3電極を形成した。
【0036】このような構成からなる素子に、上述した
第2実施例と同様の条件により、第1、第2及び第3電
極に電圧を印加した。これにより、発光が観測され、こ
のときの発光強度は0.6cdであった。
第2実施例と同様の条件により、第1、第2及び第3電
極に電圧を印加した。これにより、発光が観測され、こ
のときの発光強度は0.6cdであった。
【0037】第4実施例 Ptからなり、その上面が(111)面となる基板を使
用して、その他の条件は上述した第3実施例と同様の素
子を製作した。この素子に上述した第2実施例と同様の
条件により、第1、第2及び第3電極に電圧を印加し
た。これにより、発光が観測され、このときの発光強度
は1.2cdであった。
用して、その他の条件は上述した第3実施例と同様の素
子を製作した。この素子に上述した第2実施例と同様の
条件により、第1、第2及び第3電極に電圧を印加し
た。これにより、発光が観測され、このときの発光強度
は1.2cdであった。
【0038】第5実施例 図3及び4は本発明の実施例に係るダイヤモンド発光素
子の1例を示す断面図である。この図3及び4に示す発
光素子は、電極35及び電極36との間に形成された絶
縁層33b及び33cの形成以外、上述した第1実施例
に係る発光素子と同様の方法及び条件により製作したも
のである。即ち、図3に示す絶縁層33bの上面は凹面
形状とし、一方図4に示す絶縁層33cの上面は凸面形
状とした。このように素子の発光部における絶縁層の表
面形状を凹凸形状とすることにより、光を発散させた
り、集光させたりすることができる。特に、絶縁層の表
面形状が凸状の発光素子をアレイ状に配列し、蛍光板を
その前面に配置することにより、ディスプレイ等に応用
することができる。
子の1例を示す断面図である。この図3及び4に示す発
光素子は、電極35及び電極36との間に形成された絶
縁層33b及び33cの形成以外、上述した第1実施例
に係る発光素子と同様の方法及び条件により製作したも
のである。即ち、図3に示す絶縁層33bの上面は凹面
形状とし、一方図4に示す絶縁層33cの上面は凸面形
状とした。このように素子の発光部における絶縁層の表
面形状を凹凸形状とすることにより、光を発散させた
り、集光させたりすることができる。特に、絶縁層の表
面形状が凸状の発光素子をアレイ状に配列し、蛍光板を
その前面に配置することにより、ディスプレイ等に応用
することができる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ダイヤモンド絶縁層の表面又は表層下にBのドーピング
層を所定の濃度にして形成することにより、キャリアの
活性化率を上昇させて、発光強度を向上させることがで
き、また紫外線発光もできるダイヤモンド発光素子を製
造することができる。
ダイヤモンド絶縁層の表面又は表層下にBのドーピング
層を所定の濃度にして形成することにより、キャリアの
活性化率を上昇させて、発光強度を向上させることがで
き、また紫外線発光もできるダイヤモンド発光素子を製
造することができる。
【図1】本発明の実施例に係るダイヤモンド発光素子の
1例を示す断面図である。
1例を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例に係るダイヤモンド発光素子の
1例を示す断面図である。
1例を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例に係るダイヤモンド発光素子の
1例を示す断面図である。
1例を示す断面図である。
【図4】本発明の実施例に係るダイヤモンド発光素子の
1例を示す断面図である。
1例を示す断面図である。
【図5】従来のダイヤモンド発光素子を示す断面図であ
る。
る。
1,11,51;ダイヤモンド発光素子 2,12,32,52;基板 3,3a,3b,13a,13b,33a,33b,3
3c;ダイヤモンド絶縁層 4,14,34,54;p層 5,6,15,16,17,35,36,55,56;
電極 18,19,38,39;p+層 20;絶縁膜
3c;ダイヤモンド絶縁層 4,14,34,54;p層 5,6,15,16,17,35,36,55,56;
電極 18,19,38,39;p+層 20;絶縁膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C30B 31/20 7202−4G C30B 31/20 H01L 21/314 H01L 21/314 A // F21K 7/00 F21K 7/00 H05B 33/14 H05B 33/14 33/22 33/22
Claims (4)
- 【請求項1】 基板上に形成されたダイヤモンド絶縁層
と、このダイヤモンド絶縁層の表面又は表層下に形成さ
れボロン濃度が1019cm-3以上厚さが300Å以下の
ドーピング層と、このドーピング層に電流を印加する第
1及び第2の電極とを有することを特徴とするダイヤモ
ンド発光素子。 - 【請求項2】 前記第1及び第2電極の間に設けられ、
厚さが1000Å以下で、酸化珪素、アルミナ、窒化珪
素、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム及びS
rxBa1-xTiO3(0≦x≦1)からなる群から選択
された1種の化合物からなる絶縁膜と、この絶縁膜上に
形成された第3電極とを有することを特徴とする請求項
1に記載のダイヤモンド発光素子。 - 【請求項3】 ボロン濃度が1019cm-3以上ドーピン
グされた半導体層が前記第1及び第2電極の下方に形成
されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のダ
イヤモンド発光素子。 - 【請求項4】 前記基板がダイヤモンド、シリコン、炭
化珪素、プラチナ又はプラチナシリサイドからなること
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のダ
イヤモンド発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13705795A JPH08330624A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | ダイヤモンド発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13705795A JPH08330624A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | ダイヤモンド発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08330624A true JPH08330624A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15189886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13705795A Pending JPH08330624A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | ダイヤモンド発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08330624A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999034646A1 (fr) * | 1997-12-29 | 1999-07-08 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Dispositif emetteur de rayons ultraviolets a diamant par injection de courant |
WO2004095591A1 (ja) * | 2003-04-23 | 2004-11-04 | Hoya Corporation | 発光ダイオード |
KR100626775B1 (ko) * | 2004-02-16 | 2006-09-25 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 자외선 센서 및 이의 제조 방법 |
US7172909B2 (en) | 2003-07-04 | 2007-02-06 | Epistar Corporation | Light emitting diode having an adhesive layer and a reflective layer and manufacturing method thereof |
US7928455B2 (en) | 2002-07-15 | 2011-04-19 | Epistar Corporation | Semiconductor light-emitting device and method for forming the same |
US8860065B2 (en) | 2005-01-18 | 2014-10-14 | Epistar Corporation | Optoelectronic semiconductor device |
US8999736B2 (en) | 2003-07-04 | 2015-04-07 | Epistar Corporation | Optoelectronic system |
JP2016213409A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 不純物ドープダイヤモンド及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-06-02 JP JP13705795A patent/JPH08330624A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999034646A1 (fr) * | 1997-12-29 | 1999-07-08 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Dispositif emetteur de rayons ultraviolets a diamant par injection de courant |
US6433474B1 (en) | 1997-12-29 | 2002-08-13 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Current injection-type diamond ultraviolet light-emitting device |
US7928455B2 (en) | 2002-07-15 | 2011-04-19 | Epistar Corporation | Semiconductor light-emitting device and method for forming the same |
US8853722B2 (en) | 2002-07-15 | 2014-10-07 | Epistar Corporation | Semiconductor light-emitting device and method for forming the same |
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US9748449B2 (en) | 2003-07-04 | 2017-08-29 | Epistar Corporation | Optoelectronic system |
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US11245060B2 (en) | 2007-08-27 | 2022-02-08 | Epistar Corporation | Optoelectronic semiconductor device |
JP2016213409A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 不純物ドープダイヤモンド及びその製造方法 |
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