JPH07307487A - 短波長発光素子 - Google Patents
短波長発光素子Info
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- JPH07307487A JPH07307487A JP9896294A JP9896294A JPH07307487A JP H07307487 A JPH07307487 A JP H07307487A JP 9896294 A JP9896294 A JP 9896294A JP 9896294 A JP9896294 A JP 9896294A JP H07307487 A JPH07307487 A JP H07307487A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ３００ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピー
クを有する短波長発光素子を提供する。 【構成】 Ｂドープされた第１ダイヤモンド層３の下面
側には第１電極２が形成されており、この第１ダイヤモ
ンド層３上にはアンドープの第２ダイヤモンド層４が形
成されている。第１ダイヤモンド層３及び第２ダイヤモ
ンド層４は、いずれも室温におけるカソードルミネッセ
ンススペクトルにおいて、励起子の再結合発光が観測さ
れる高品質なダイヤモンドで形成されている。また、第
２ダイヤモンド層４上には第２電極５が形成されてい
る。
クを有する短波長発光素子を提供する。 【構成】 Ｂドープされた第１ダイヤモンド層３の下面
側には第１電極２が形成されており、この第１ダイヤモ
ンド層３上にはアンドープの第２ダイヤモンド層４が形
成されている。第１ダイヤモンド層３及び第２ダイヤモ
ンド層４は、いずれも室温におけるカソードルミネッセ
ンススペクトルにおいて、励起子の再結合発光が観測さ
れる高品質なダイヤモンドで形成されている。また、第
２ダイヤモンド層４上には第２電極５が形成されてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はダイヤモンドにより形成
された短波長発光素子に関する。
された短波長発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】アンドープのダイヤモンドは電気的絶縁
体であり、そのバンドギャップは約５．５ｅＶと比較的
大きい。ダイヤモンドを人工的に形成する方法として、
ＣＶＤ（気相成長）法によりダイヤモンド薄膜を形成す
る方法が知られている（特公昭５９−２７７５４号）。
体であり、そのバンドギャップは約５．５ｅＶと比較的
大きい。ダイヤモンドを人工的に形成する方法として、
ＣＶＤ（気相成長）法によりダイヤモンド薄膜を形成す
る方法が知られている（特公昭５９−２７７５４号）。
【０００３】また、ダイヤモンド中にＢ（ボロン）等の
不純物をドーピングすることにより、ｐ型半導体ダイヤ
モンドを形成する方法も知られている（特開昭５９−１
３７３９６号）。
不純物をドーピングすることにより、ｐ型半導体ダイヤ
モンドを形成する方法も知られている（特開昭５９−１
３７３９６号）。
【０００４】更に、単結晶ダイヤモンド基板上にダイヤ
モンドを気相合成すると単結晶ダイヤモンド薄膜を得る
ことができることも公知である（ダイヤモンドに関する
研究，無機材質研究所研究報告書第３９号，科学技術
庁，１９８４，ｐｐ．３９−４３及び特開平２−２３３
５９０号）。
モンドを気相合成すると単結晶ダイヤモンド薄膜を得る
ことができることも公知である（ダイヤモンドに関する
研究，無機材質研究所研究報告書第３９号，科学技術
庁，１９８４，ｐｐ．３９−４３及び特開平２−２３３
５９０号）。
【０００５】更にまた、シリコン基板上にダイヤモンド
の（１００）又は（１１１）の結晶面を配向させて成長
したダイヤモンド薄膜の形成方法も知られている（M.Ro
sler, et al. ;2nd International Conference on the
Applications of Diamond Films and Related Material
s, Ed.M.Yoshikawa, et al., MYU, Tokyo, 1993, pp.69
1-696.）。
の（１００）又は（１１１）の結晶面を配向させて成長
したダイヤモンド薄膜の形成方法も知られている（M.Ro
sler, et al. ;2nd International Conference on the
Applications of Diamond Films and Related Material
s, Ed.M.Yoshikawa, et al., MYU, Tokyo, 1993, pp.69
1-696.）。
【０００６】そして、これらの方法により形成されたダ
イヤモンド膜を使用した発光素子が従来公知である。例
えば、半導体ダイヤモンドを使用したＭＳ（金属／半導
体ダイヤモンド）型、ＭＩＳ（金属／アンドープ絶縁性
ダイヤモンド／半導体ダイヤモンド）型又はＥＬ（エレ
クトロルミネッセンス）型の発光素子（以下、第１の従
来例という）がある。
イヤモンド膜を使用した発光素子が従来公知である。例
えば、半導体ダイヤモンドを使用したＭＳ（金属／半導
体ダイヤモンド）型、ＭＩＳ（金属／アンドープ絶縁性
ダイヤモンド／半導体ダイヤモンド）型又はＥＬ（エレ
クトロルミネッセンス）型の発光素子（以下、第１の従
来例という）がある。
【０００７】図１０に、ＭＩＳ型の発光素子を示す（特
開平１−１０２８９３号）。この発光素子はｐ型の半導
体ダイヤモンド層５１とこの半導体ダイヤモンド層５１
上に形成されたアンドープダイヤモンド層５３とにより
構成されている。そして、半導体ダイヤモンド層５１の
下面側には第１電極５２が形成されており、アンドープ
ダイヤモンド層５３の上には第２電極５４が形成されて
いる。
開平１−１０２８９３号）。この発光素子はｐ型の半導
体ダイヤモンド層５１とこの半導体ダイヤモンド層５１
上に形成されたアンドープダイヤモンド層５３とにより
構成されている。そして、半導体ダイヤモンド層５１の
下面側には第１電極５２が形成されており、アンドープ
ダイヤモンド層５３の上には第２電極５４が形成されて
いる。
【０００８】このように構成された発光素子において、
第１電極に正、第２電極に負の電圧を印加すると、電子
がアンドープダイヤモンド層５３を介して半導体ダイヤ
モンド層５１に注入され、ホールと再結合することによ
り発光する。
第１電極に正、第２電極に負の電圧を印加すると、電子
がアンドープダイヤモンド層５３を介して半導体ダイヤ
モンド層５１に注入され、ホールと再結合することによ
り発光する。
【０００９】また、発光層にダイヤモンド膜を使用し、
その形成条件（不純物及び欠陥の種類）を変化させるこ
とにより、赤、青又は緑の発光を得る発光素子（以下、
第２の従来例という）もある（特開平３−１２２０９３
号）。
その形成条件（不純物及び欠陥の種類）を変化させるこ
とにより、赤、青又は緑の発光を得る発光素子（以下、
第２の従来例という）もある（特開平３−１２２０９３
号）。
【００１０】更に、導電性基板上にｐ型又はｎ型の半導
体ダイヤモンドからなる発光層を形成し、更にこの発光
層上にアンドープダイヤモンド層及び電極を順次形成し
た発光素子（以下、第３の従来例という）もある（特開
平３−２２２３７６号）。
体ダイヤモンドからなる発光層を形成し、更にこの発光
層上にアンドープダイヤモンド層及び電極を順次形成し
た発光素子（以下、第３の従来例という）もある（特開
平３−２２２３７６号）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来例における発光素子の発光バンド強度のピークは約
４５０ｎｍであり、第２の従来例における発光素子の発
光バンド強度のピークは約３５０乃至７５０ｎｍであ
る。また、第３の従来例における発光色は緑白色であ
る。このような波長領域では既にＳｉＣ及びＧａＮを使
用した高輝度の発光素子が市販されており、ダイヤモン
ドを使用する優位性はない。
従来例における発光素子の発光バンド強度のピークは約
４５０ｎｍであり、第２の従来例における発光素子の発
光バンド強度のピークは約３５０乃至７５０ｎｍであ
る。また、第３の従来例における発光色は緑白色であ
る。このような波長領域では既にＳｉＣ及びＧａＮを使
用した高輝度の発光素子が市販されており、ダイヤモン
ドを使用する優位性はない。
【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、３００ｎｍ以下の波長の光を発生する短波
長発光素子を提供することを目的とする。
のであって、３００ｎｍ以下の波長の光を発生する短波
長発光素子を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本願の第１発明に係る短
波長発光素子は、第１ダイヤモンド層と、この第１ダイ
ヤモンド層に積層され前記第１ダイヤモンド層より高抵
抗の第２ダイヤモンド層と、前記第１及び第２ダイヤモ
ンド層に夫々接する第１及び第２電極とを有し、前記第
１及び第２電極間に電圧を印加して得られる発光スペク
トルは３００ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを
有することを特徴とする。
波長発光素子は、第１ダイヤモンド層と、この第１ダイ
ヤモンド層に積層され前記第１ダイヤモンド層より高抵
抗の第２ダイヤモンド層と、前記第１及び第２ダイヤモ
ンド層に夫々接する第１及び第２電極とを有し、前記第
１及び第２電極間に電圧を印加して得られる発光スペク
トルは３００ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを
有することを特徴とする。
【００１４】なお、前記第１及び第２ダイヤモンド層
は、室温におけるカソードルミネッセンススペクトルに
おいて、励起子の再結合発光が観測されるダイヤモンド
により構成されていることが好ましい。
は、室温におけるカソードルミネッセンススペクトルに
おいて、励起子の再結合発光が観測されるダイヤモンド
により構成されていることが好ましい。
【００１５】本願の第２発明に係る短波長発光素子は、
ダイヤモンド層と、このダイヤモンド層に接する第１及
び第２電極とを有し、前記ダイヤモンド層の厚さ方向に
おいて不純物濃度が連続的に変化し、前記第１及び第２
電極間に電圧を印加して得られる発光スペクトルは３０
０ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有すること
を特徴とする。
ダイヤモンド層と、このダイヤモンド層に接する第１及
び第２電極とを有し、前記ダイヤモンド層の厚さ方向に
おいて不純物濃度が連続的に変化し、前記第１及び第２
電極間に電圧を印加して得られる発光スペクトルは３０
０ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有すること
を特徴とする。
【００１６】本願の第３発明に係る短波長発光素子は、
ダイヤモンド層と、このダイヤモンド層に接する第１及
び第２電極とを有し、前記ダイヤモンド層には不純物濃
度が相互に異なる低濃度不純物領域及び高濃度不純物領
域が厚さ方向に交互に複数組設けられており、前記第１
及び第２電極間に電圧を印加して得られる発光スペクト
ルは３００ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有
することを特徴とする。
ダイヤモンド層と、このダイヤモンド層に接する第１及
び第２電極とを有し、前記ダイヤモンド層には不純物濃
度が相互に異なる低濃度不純物領域及び高濃度不純物領
域が厚さ方向に交互に複数組設けられており、前記第１
及び第２電極間に電圧を印加して得られる発光スペクト
ルは３００ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有
することを特徴とする。
【００１７】なお、前記ダイヤモンド層は、室温におけ
るカソードルミネッセンススペクトルにおいて、励起子
の再結合発光が観測されるダイヤモンドにより構成され
ていることが好ましい。
るカソードルミネッセンススペクトルにおいて、励起子
の再結合発光が観測されるダイヤモンドにより構成され
ていることが好ましい。
【００１８】
【作用】ダイヤモンドはバンドギャップが５．５ｅＶで
あり、他の半導体材料に比して大きいことが特徴であ
り、再結合発光により、原理的には他の半導体材料では
発生することができない３００ｎｍ以下の短波長の発光
が可能である。しかし、このようにバンドギャップに近
いエネルギを有する発光は発光強度が結晶の品質の高さ
に依存し、従来のダイヤモンド膜を使用した発光素子に
おいては、ダイヤモンド膜の結晶の品質が低く、結晶内
部の格子欠陥密度が高いため、電子が非発光過程により
エネルギを放出してしまい、３００ｎｍ以下の短波長光
の発光が得られていない。本発明は、ダイヤモンド層の
結晶品質を向上させることにより、電極間に高電圧を印
加すると、十分な強度の短波長光が得られることに着目
し、これを発光素子に適用したものである。
あり、他の半導体材料に比して大きいことが特徴であ
り、再結合発光により、原理的には他の半導体材料では
発生することができない３００ｎｍ以下の短波長の発光
が可能である。しかし、このようにバンドギャップに近
いエネルギを有する発光は発光強度が結晶の品質の高さ
に依存し、従来のダイヤモンド膜を使用した発光素子に
おいては、ダイヤモンド膜の結晶の品質が低く、結晶内
部の格子欠陥密度が高いため、電子が非発光過程により
エネルギを放出してしまい、３００ｎｍ以下の短波長光
の発光が得られていない。本発明は、ダイヤモンド層の
結晶品質を向上させることにより、電極間に高電圧を印
加すると、十分な強度の短波長光が得られることに着目
し、これを発光素子に適用したものである。
【００１９】本発明に係る短波長発光素子においては、
例えば、発光層としてｐ型又はｎ型の半導体ダイヤモン
ドを使用する。以下、Ｂ等のｐ型不純物を導入した半導
体ダイヤモンドを第１及び第２ダイヤモンド層として使
用した場合について説明する。
例えば、発光層としてｐ型又はｎ型の半導体ダイヤモン
ドを使用する。以下、Ｂ等のｐ型不純物を導入した半導
体ダイヤモンドを第１及び第２ダイヤモンド層として使
用した場合について説明する。
【００２０】先ず、第１電極に正、第２電極に負の順方
向の電圧を印加する。この場合に、第２ダイヤモンド層
は高抵抗であるため、この第２ダイヤモンド層に強電界
を印加することができる。これにより、例えばトンネリ
ング等の機構を経て、電子が第２電極から第１ダイヤモ
ンド層へ注入されて発光する。
向の電圧を印加する。この場合に、第２ダイヤモンド層
は高抵抗であるため、この第２ダイヤモンド層に強電界
を印加することができる。これにより、例えばトンネリ
ング等の機構を経て、電子が第２電極から第１ダイヤモ
ンド層へ注入されて発光する。
【００２１】前記第１及び第２ダイヤモンド層として、
例えばカソードルミネッセンススペクトルにおいて、励
起子の再結合発光が観測されるような結晶品質が優れた
ダイヤモンド層を使用することにより、従来よりも短波
長の３００ｎｍ以下に発光強度のピークを有する発光ス
ペクトルが得られる。
例えばカソードルミネッセンススペクトルにおいて、励
起子の再結合発光が観測されるような結晶品質が優れた
ダイヤモンド層を使用することにより、従来よりも短波
長の３００ｎｍ以下に発光強度のピークを有する発光ス
ペクトルが得られる。
【００２２】請求項２のように、室温におけるカソード
ルミネッセンススペクトルにおいて、励起子の再結合発
光を観測することにより結晶品質の高さを評価すること
ができる。以下に、その理由を説明する。一般的に、結
晶中で励起子が再結合発光する場合において、その再結
合発光の有無及びその強度は、等温で比較した場合、結
晶格子の完全性の高さを反映し、また、その発光のピー
ク強度は温度が高くなるほど低下する。これは、ダイヤ
モンド結晶においても同様であり、その励起子の再結合
発光はカソードルミネッセンススペクトルにより測定で
きる。励起子の再結合発光が観測できる場合は、そのダ
イヤモンド層は結晶性が高く、十分に高品質であるとい
える。
ルミネッセンススペクトルにおいて、励起子の再結合発
光を観測することにより結晶品質の高さを評価すること
ができる。以下に、その理由を説明する。一般的に、結
晶中で励起子が再結合発光する場合において、その再結
合発光の有無及びその強度は、等温で比較した場合、結
晶格子の完全性の高さを反映し、また、その発光のピー
ク強度は温度が高くなるほど低下する。これは、ダイヤ
モンド結晶においても同様であり、その励起子の再結合
発光はカソードルミネッセンススペクトルにより測定で
きる。励起子の再結合発光が観測できる場合は、そのダ
イヤモンド層は結晶性が高く、十分に高品質であるとい
える。
【００２３】カソードルミネッセンスの測定は、例え
ば、電子顕微鏡に集光ミラー、合成石英製窓、分光器及
び光電子増倍管を組み込んだ装置を使用して実施するこ
とができる。即ち、電子顕微鏡の電子線を、例えば、加
速電圧が５ｋＶ、電流が３×１０-8Ａで照射したときに
ダイヤモンドが放出する光を分光することにより、発光
ピークの有無を確認することができる。なお、発光ピー
クの波長は、その起源（例えば、自由励起子の再結合を
介して発光するか、又は中性アクセプタ束縛励起子の再
結合を介して発光するか等）に応じて一定の値となる。
ば、電子顕微鏡に集光ミラー、合成石英製窓、分光器及
び光電子増倍管を組み込んだ装置を使用して実施するこ
とができる。即ち、電子顕微鏡の電子線を、例えば、加
速電圧が５ｋＶ、電流が３×１０-8Ａで照射したときに
ダイヤモンドが放出する光を分光することにより、発光
ピークの有無を確認することができる。なお、発光ピー
クの波長は、その起源（例えば、自由励起子の再結合を
介して発光するか、又は中性アクセプタ束縛励起子の再
結合を介して発光するか等）に応じて一定の値となる。
【００２４】高品質なダイヤモンド層の場合、結晶内部
の格子欠陥密度が低く、電子が非発光過程によりエネル
ギを失うことが少ないため、バンドギャップのエネルギ
に近い３００ｎｍ以下の短波長の発光が得られる。即
ち、第１ダイヤモンド層に注入された電子は伝導帯から
荷電子帯へ遷移し、ホールと再結合する。このとき、電
子が失うエネルギはバンドギャップとほぼ同一のエネル
ギであり、波長が約２００ｎｍの光となって放出され
る。また、電子がバンド端近傍の準位を介して再結合す
る場合においても、波長が約２００ｎｍの光を放出す
る。例えば、自由励起子の準位を介して再結合する場合
は、波長が２３５ｎｍの光を放出し、Ｂのような不純物
に関する中性アクセプタ束縛励起子の準位を介する場合
には波長が２３８ｎｍの光を放出する。
の格子欠陥密度が低く、電子が非発光過程によりエネル
ギを失うことが少ないため、バンドギャップのエネルギ
に近い３００ｎｍ以下の短波長の発光が得られる。即
ち、第１ダイヤモンド層に注入された電子は伝導帯から
荷電子帯へ遷移し、ホールと再結合する。このとき、電
子が失うエネルギはバンドギャップとほぼ同一のエネル
ギであり、波長が約２００ｎｍの光となって放出され
る。また、電子がバンド端近傍の準位を介して再結合す
る場合においても、波長が約２００ｎｍの光を放出す
る。例えば、自由励起子の準位を介して再結合する場合
は、波長が２３５ｎｍの光を放出し、Ｂのような不純物
に関する中性アクセプタ束縛励起子の準位を介する場合
には波長が２３８ｎｍの光を放出する。
【００２５】なお、ダイヤモンド結晶、気相合成ダイヤ
モンド膜及び高配向性ダイヤモンド膜を基板とし、この
基板上にダイヤモンド層を形成することにより、高品質
のダイヤモンド層を得ることができる。特に、高配向性
ダイヤモンド上に形成したダイヤモンド層は品質が極め
て優れている。高配向性ダイヤモンド膜とは、気相合成
によって非ダイヤモンド基板上に形成されたダイヤモン
ド薄膜において、結晶面方位が規則的に配列したものを
いう。また、前記ダイヤモンド層は、Ｓｉ等の非ダイヤ
モンド基板上に形成した後、前記基板を除去したもので
あってもよい。
モンド膜及び高配向性ダイヤモンド膜を基板とし、この
基板上にダイヤモンド層を形成することにより、高品質
のダイヤモンド層を得ることができる。特に、高配向性
ダイヤモンド上に形成したダイヤモンド層は品質が極め
て優れている。高配向性ダイヤモンド膜とは、気相合成
によって非ダイヤモンド基板上に形成されたダイヤモン
ド薄膜において、結晶面方位が規則的に配列したものを
いう。また、前記ダイヤモンド層は、Ｓｉ等の非ダイヤ
モンド基板上に形成した後、前記基板を除去したもので
あってもよい。
【００２６】本発明においては、第１ダイヤモンド層が
発光層となるため、この第１ダイヤモンド層はＢ等の不
純物が導入された半導体ダイヤモンドにより構成されて
いることが必要である。一方、第２ダイヤモンド層は、
アンドープダイヤモンド又は半導体ダイヤモンドのいず
れであってもよい。
発光層となるため、この第１ダイヤモンド層はＢ等の不
純物が導入された半導体ダイヤモンドにより構成されて
いることが必要である。一方、第２ダイヤモンド層は、
アンドープダイヤモンド又は半導体ダイヤモンドのいず
れであってもよい。
【００２７】また、第１ダイヤモンド層の所定の領域上
に第２ダイヤモンド層が形成されており、第１ダイヤモ
ンド層の前記所定の領域以外の領域上に第１電極が選択
的に形成された構造とすることにより、第１ダイヤモン
ド層の下面側に電極がないため、発生した光を第１ダイ
ヤモンド層の下面側から効率よく放出させることができ
る。
に第２ダイヤモンド層が形成されており、第１ダイヤモ
ンド層の前記所定の領域以外の領域上に第１電極が選択
的に形成された構造とすることにより、第１ダイヤモン
ド層の下面側に電極がないため、発生した光を第１ダイ
ヤモンド層の下面側から効率よく放出させることができ
る。
【００２８】更に、ダイヤモンド層中の不純物濃度を厚
さ方向に連続的に変化させ、高濃度不純物領域（低抵抗
領域）と低濃度不純物領域（高抵抗領域）とを設けて
も、上述の短波長発光素子と同様に、３００ｎｍ以下の
波長領域に発光強度のピークを有する発光を得ることが
できる。
さ方向に連続的に変化させ、高濃度不純物領域（低抵抗
領域）と低濃度不純物領域（高抵抗領域）とを設けて
も、上述の短波長発光素子と同様に、３００ｎｍ以下の
波長領域に発光強度のピークを有する発光を得ることが
できる。
【００２９】更にまた、ダイヤモンドの厚さ方向に高濃
度不純物領域と低濃度不純物領域とが交互に複数組設け
られている場合は、所謂レーザ発光を得ることができ
る。この場合も、発光スペクトルは３００ｎｍ以下の波
長領域に発光強度のピークを有する。
度不純物領域と低濃度不純物領域とが交互に複数組設け
られている場合は、所謂レーザ発光を得ることができ
る。この場合も、発光スペクトルは３００ｎｍ以下の波
長領域に発光強度のピークを有する。
【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。図１は本発明の第１の実施
例に係る短波長発光素子を示す断面図である。本実施例
に係る短波長発光素子１は、低抵抗のｐ型半導体ダイヤ
モンドからなる第１ダイヤモンド層３と、この第１ダイ
ヤモンド層３上に形成された高抵抗のダイヤモンドから
なる第２ダイヤモンド層４とにより構成されている。そ
して、第１ダイヤモンド層３の下面側には金属製の第１
電極２が形成されており、第２ダイヤモンド層４上の所
定領域には第２電極５が形成されている。
参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１の実施
例に係る短波長発光素子を示す断面図である。本実施例
に係る短波長発光素子１は、低抵抗のｐ型半導体ダイヤ
モンドからなる第１ダイヤモンド層３と、この第１ダイ
ヤモンド層３上に形成された高抵抗のダイヤモンドから
なる第２ダイヤモンド層４とにより構成されている。そ
して、第１ダイヤモンド層３の下面側には金属製の第１
電極２が形成されており、第２ダイヤモンド層４上の所
定領域には第２電極５が形成されている。
【００３１】なお、第１及び第２ダイヤモンド層は、室
温におけるカソードルミネッセンススペクトルにおい
て、励起子の再結合発光が観測できる高品質なダイヤモ
ンドにより構成されている。
温におけるカソードルミネッセンススペクトルにおい
て、励起子の再結合発光が観測できる高品質なダイヤモ
ンドにより構成されている。
【００３２】次に、このように構成された短波長発光素
子１の動作について説明する。短波長発光素子１の第１
電極２に正、第２電極５に負の電圧を印加する。本実施
例においては、第２ダイヤモンド層４が高抵抗ダイヤモ
ンドにより形成されているため、高電界を印加でき、電
子を高エネルギに加速することができる。図２にこの場
合のエネルギーバンド構造を示す。第２電極６は第２ダ
イヤモンド層８に接しており、第２電極６のフェルミレ
ベル７は電圧が印加されているために上昇し、その結
果、第２ダイヤモンド層８の荷電子帯レベル９及び伝導
帯レベル１０は第２電極６側が高くなって傾斜してい
る。
子１の動作について説明する。短波長発光素子１の第１
電極２に正、第２電極５に負の電圧を印加する。本実施
例においては、第２ダイヤモンド層４が高抵抗ダイヤモ
ンドにより形成されているため、高電界を印加でき、電
子を高エネルギに加速することができる。図２にこの場
合のエネルギーバンド構造を示す。第２電極６は第２ダ
イヤモンド層８に接しており、第２電極６のフェルミレ
ベル７は電圧が印加されているために上昇し、その結
果、第２ダイヤモンド層８の荷電子帯レベル９及び伝導
帯レベル１０は第２電極６側が高くなって傾斜してい
る。
【００３３】また、第２ダイヤモンド層８は第１ダイヤ
モンド層１１と接しており、第１ダイヤモンド層１１の
荷電子帯レベル１２及び伝導帯レベル１３は夫々荷電子
帯レベル９及び伝導帯レベル１０に接続している。
モンド層１１と接しており、第１ダイヤモンド層１１の
荷電子帯レベル１２及び伝導帯レベル１３は夫々荷電子
帯レベル９及び伝導帯レベル１０に接続している。
【００３４】第２電極６中のフェルミレベル７にある電
子はトンネリング等の機構を経て第２ダイヤモンド層８
を通過して第１ダイヤモンド層１１へ注入される。
子はトンネリング等の機構を経て第２ダイヤモンド層８
を通過して第１ダイヤモンド層１１へ注入される。
【００３５】この場合に、第１ダイヤモンド層１１は高
品質なダイヤモンド膜であるため、電子が非発光過程で
エネルギを失うことが殆どない。従って、伝導帯１３の
電子は第１ダイヤモンド層の荷電子帯に存在する正孔と
再結合し、このとき、バンドギャップにほぼ等しいエネ
ルギの光を放出する。即ち、３００ｎｍ以下の波長の光
を放出する。
品質なダイヤモンド膜であるため、電子が非発光過程で
エネルギを失うことが殆どない。従って、伝導帯１３の
電子は第１ダイヤモンド層の荷電子帯に存在する正孔と
再結合し、このとき、バンドギャップにほぼ等しいエネ
ルギの光を放出する。即ち、３００ｎｍ以下の波長の光
を放出する。
【００３６】なお、ダイヤモンド層は、ダイヤモンド結
晶、気相合成ダイヤモンド又は高配向性ダイヤモンド基
板上に形成することにより、高品質なものを得ることが
できる。また、ダイヤモンド層をシリコン及び金属等の
非ダイヤモンド基板上に形成する場合は、ダイヤモンド
の合成条件を最適化し、結晶欠陥及び粒界の密度を低減
する必要がある。
晶、気相合成ダイヤモンド又は高配向性ダイヤモンド基
板上に形成することにより、高品質なものを得ることが
できる。また、ダイヤモンド層をシリコン及び金属等の
非ダイヤモンド基板上に形成する場合は、ダイヤモンド
の合成条件を最適化し、結晶欠陥及び粒界の密度を低減
する必要がある。
【００３７】また、本発明においては電極材料として
は、一般的な導電材料を使用することができるが、特に
透明電極が必要な場合は、インジウム錫酸化物（ＩＴ
Ｏ）、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＳｎＯ2 −Ｓｂ又はＣｄ2 Ｓ
ｎＯ4 等により電極を形成すればよい。第２電極を透明
電極とすることにより、この透明電極を介して短波長発
光素子１の上方へ光を放出させることができる。
は、一般的な導電材料を使用することができるが、特に
透明電極が必要な場合は、インジウム錫酸化物（ＩＴ
Ｏ）、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＳｎＯ2 −Ｓｂ又はＣｄ2 Ｓ
ｎＯ4 等により電極を形成すればよい。第２電極を透明
電極とすることにより、この透明電極を介して短波長発
光素子１の上方へ光を放出させることができる。
【００３８】図３（ａ）は本発明の第２の実施例に係る
短波長発光素子を示す断面図、図３（ｂ）は横軸にＢ濃
度をとり、縦軸に半導体ダイヤモンド層表面からの深さ
をとって、本実施例に係る短波長発光素子１５のダイヤ
モンド層中のＢ濃度を示すグラフ図である。ダイヤモン
ド層１６は例えば、ダイヤモンド基板（図示せず）上に
形成されており、Ｂドープされたｐ型半導体である高品
質なダイヤモンド膜からなる。このダイヤモンド層１６
上の所定領域に第１電極１８及び第２電極１９が形成さ
れている。ダイヤモンド層１６は、図３（ｂ）に示すよ
うに、上面側のＢ濃度が低く、下面側でＢ濃度が高くな
っている。また、このダイヤモンド層１６は、室温にお
けるカソードルミネッセンススペクトルにおいて、励起
子の再結合発光が観測できる高品質なダイヤモンドによ
り形成されている。
短波長発光素子を示す断面図、図３（ｂ）は横軸にＢ濃
度をとり、縦軸に半導体ダイヤモンド層表面からの深さ
をとって、本実施例に係る短波長発光素子１５のダイヤ
モンド層中のＢ濃度を示すグラフ図である。ダイヤモン
ド層１６は例えば、ダイヤモンド基板（図示せず）上に
形成されており、Ｂドープされたｐ型半導体である高品
質なダイヤモンド膜からなる。このダイヤモンド層１６
上の所定領域に第１電極１８及び第２電極１９が形成さ
れている。ダイヤモンド層１６は、図３（ｂ）に示すよ
うに、上面側のＢ濃度が低く、下面側でＢ濃度が高くな
っている。また、このダイヤモンド層１６は、室温にお
けるカソードルミネッセンススペクトルにおいて、励起
子の再結合発光が観測できる高品質なダイヤモンドによ
り形成されている。
【００３９】この短波長発光素子１５において、第１電
極１８と第２電極１９との間に所定の電圧を印加する。
この場合に、ダイヤモンド層１６の上面側はＢ濃度が低
いため高抵抗であり、高電界を印加することができる。
このように、第１及び第２電極１８，１９間に高電圧を
印加することにより、第２電極１９からダイヤモンド層
１６の上面側（高抵抗側）から下面側（低抵抗側）にト
ンネリング等により電子が注入され、この電子が正孔と
再結合することにより、３００ｎｍ以下の波長の光が放
出される。
極１８と第２電極１９との間に所定の電圧を印加する。
この場合に、ダイヤモンド層１６の上面側はＢ濃度が低
いため高抵抗であり、高電界を印加することができる。
このように、第１及び第２電極１８，１９間に高電圧を
印加することにより、第２電極１９からダイヤモンド層
１６の上面側（高抵抗側）から下面側（低抵抗側）にト
ンネリング等により電子が注入され、この電子が正孔と
再結合することにより、３００ｎｍ以下の波長の光が放
出される。
【００４０】本実施例においては、第１電極１８及び第
２電極１９がダイヤモンド層１６の上に形成されている
ので、短波長発光素子１５の下面側から光が放出され
る。
２電極１９がダイヤモンド層１６の上に形成されている
ので、短波長発光素子１５の下面側から光が放出され
る。
【００４１】なお、ダイヤモンド層１６はダイヤモンド
基板上に形成するか又は非ダイヤモンド基板上に形成し
た後、前記基板から分離して使用してもよい。
基板上に形成するか又は非ダイヤモンド基板上に形成し
た後、前記基板から分離して使用してもよい。
【００４２】図４は（ａ）本発明の第３の実施例に係る
短波長発光素子を示す断面図、図４（ｂ）は横軸にＢ濃
度をとり、縦軸にダイヤモンド層表面からの深さをとっ
て、本実施例の短波長発光素子２０のダイヤモンド層中
のＢ濃度分布を示すグラフ図である。ダイヤモンド層２
２は、その厚さ方向でＢ濃度が連続的に変化している。
即ち、上面側のＢ濃度が低く、下面側ほどＢ濃度が高く
なっている。このダイヤモンド層２２も、室温における
カソードルミネッセンススペクトルにおいて、励起子の
再結合発光が観測できる高品質なダイヤモンドにより構
成されている。このダイヤモンド層２２の下面側には第
１電極２１が形成されており、上面側には第２電極２４
が形成されている。
短波長発光素子を示す断面図、図４（ｂ）は横軸にＢ濃
度をとり、縦軸にダイヤモンド層表面からの深さをとっ
て、本実施例の短波長発光素子２０のダイヤモンド層中
のＢ濃度分布を示すグラフ図である。ダイヤモンド層２
２は、その厚さ方向でＢ濃度が連続的に変化している。
即ち、上面側のＢ濃度が低く、下面側ほどＢ濃度が高く
なっている。このダイヤモンド層２２も、室温における
カソードルミネッセンススペクトルにおいて、励起子の
再結合発光が観測できる高品質なダイヤモンドにより構
成されている。このダイヤモンド層２２の下面側には第
１電極２１が形成されており、上面側には第２電極２４
が形成されている。
【００４３】この短波長発光素子２０においても、第２
の実施例と同様に、３００ｎｍ以下の波長領域に発光強
度のピークを有する発光スペクトルを得ることができ
る。
の実施例と同様に、３００ｎｍ以下の波長領域に発光強
度のピークを有する発光スペクトルを得ることができ
る。
【００４４】この短波長発光素子２０は、ダイヤモンド
層２２の下面側及び上面側に夫々電極２１，２４が設け
られているため、光が側方に放出される。
層２２の下面側及び上面側に夫々電極２１，２４が設け
られているため、光が側方に放出される。
【００４５】図５（ａ）は本発明の第４の実施例に係る
短波長発光素子を示す断面図、図５（ｂ）は横軸にＢ濃
度をとり、縦軸にダイヤモンド層１６表面からの深さを
とって、Ｂ濃度分布を示すグラフ図である。
短波長発光素子を示す断面図、図５（ｂ）は横軸にＢ濃
度をとり、縦軸にダイヤモンド層１６表面からの深さを
とって、Ｂ濃度分布を示すグラフ図である。
【００４６】この短波長発光素子２５は第２の実施例と
ほぼ同様の構造であり、ダイヤモンド層１６は室温にお
けるカソードルミネッセンススペクトルにおいて、励起
子の再結合発光が観測される高品質なダイヤモンドによ
り形成されている。この、ダイヤモンド層１６にはＢが
高濃度にドープされたＢドープ領域（高濃度不純物領
域）とＢがドープされていないアンドープ領域（低濃度
不純物領域）とが交互に設けられている。
ほぼ同様の構造であり、ダイヤモンド層１６は室温にお
けるカソードルミネッセンススペクトルにおいて、励起
子の再結合発光が観測される高品質なダイヤモンドによ
り形成されている。この、ダイヤモンド層１６にはＢが
高濃度にドープされたＢドープ領域（高濃度不純物領
域）とＢがドープされていないアンドープ領域（低濃度
不純物領域）とが交互に設けられている。
【００４７】この短波長発光素子２５の第１電極１８及
び第２電極１９に所定の電圧を印加すると、各アンドー
プ領域を介してＢドープ層に電子が注入され、電子がホ
ールと再結合し、３００ｎｍ以下の波長の光を発生す
る。本実施例においては、レーザ発光を得ることができ
る。また、この場合は発光素子２５の側方に向けて光が
出力される。
び第２電極１９に所定の電圧を印加すると、各アンドー
プ領域を介してＢドープ層に電子が注入され、電子がホ
ールと再結合し、３００ｎｍ以下の波長の光を発生す
る。本実施例においては、レーザ発光を得ることができ
る。また、この場合は発光素子２５の側方に向けて光が
出力される。
【００４８】図６（ａ）は本発明の第５の実施例に係る
短波長発光素子を示す断面図、図６（ｂ）は横軸にＢ濃
度をとり、縦軸に第２ダイヤモンド層３３表面からの深
さをとって、第１及び第２ダイヤモンド層３２，３３中
のＢ濃度分布を示すグラフ図である。第１ダイヤモンド
層３２は室温におけるカソードルミネッセンススペクト
ルにおいて、励起子の再結合発光が観測される高品質な
ダイヤモンドにより形成されている。また、この第１ダ
イヤモンド層３２には、図６（ｂ）に示すように、高濃
度にＢがドープされたＢドープ領域とアンドープ領域と
が交互に設けられている。このダイヤモンド層３２上に
は、同じく、高品質なダイヤモンドからなるアンドープ
の第２ダイヤモンド層３３が形成されている。また、ダ
イヤモンド層３２の下面側には第１電極３１が形成され
ており、ダイヤモンド層３３の上面側の所定領域には第
２電極３４が形成されている。
短波長発光素子を示す断面図、図６（ｂ）は横軸にＢ濃
度をとり、縦軸に第２ダイヤモンド層３３表面からの深
さをとって、第１及び第２ダイヤモンド層３２，３３中
のＢ濃度分布を示すグラフ図である。第１ダイヤモンド
層３２は室温におけるカソードルミネッセンススペクト
ルにおいて、励起子の再結合発光が観測される高品質な
ダイヤモンドにより形成されている。また、この第１ダ
イヤモンド層３２には、図６（ｂ）に示すように、高濃
度にＢがドープされたＢドープ領域とアンドープ領域と
が交互に設けられている。このダイヤモンド層３２上に
は、同じく、高品質なダイヤモンドからなるアンドープ
の第２ダイヤモンド層３３が形成されている。また、ダ
イヤモンド層３２の下面側には第１電極３１が形成され
ており、ダイヤモンド層３３の上面側の所定領域には第
２電極３４が形成されている。
【００４９】本実施例においても、第４の実施例と同様
に、３００ｎｍ以下の短波長領域に発光強度のピークを
有するレーザ光を得ることができる。
に、３００ｎｍ以下の短波長領域に発光強度のピークを
有するレーザ光を得ることができる。
【００５０】図７は本発明の第６の実施例に係る短波長
発光素子を示す断面図である。この短波長発光素子３８
において、Ｂドープされた第１ダイヤモンド層３９は、
例えばＳｉ等の非ダイヤモンド基板（図示せず）上に形
成した後、非ダイヤモンド基板から分離したダイヤモン
ド膜である。この第１ダイヤモンド層３９上の中央の所
定領域には高抵抗の第２ダイヤモンド層４０がパターン
形成されている。この第２ダイヤモンド層４０上には第
２電極４１が形成されている。また、第１ダイヤモンド
層３９の縁部上には、第１電極４２が形成されている。
なお、第１及び第２ダイヤモンド層３９，４０は、いず
れも、室温におけるカソードルミネッセンススペクトル
において、励起子の再結合発光が観測される高品質なダ
イヤモンドにより構成されている。
発光素子を示す断面図である。この短波長発光素子３８
において、Ｂドープされた第１ダイヤモンド層３９は、
例えばＳｉ等の非ダイヤモンド基板（図示せず）上に形
成した後、非ダイヤモンド基板から分離したダイヤモン
ド膜である。この第１ダイヤモンド層３９上の中央の所
定領域には高抵抗の第２ダイヤモンド層４０がパターン
形成されている。この第２ダイヤモンド層４０上には第
２電極４１が形成されている。また、第１ダイヤモンド
層３９の縁部上には、第１電極４２が形成されている。
なお、第１及び第２ダイヤモンド層３９，４０は、いず
れも、室温におけるカソードルミネッセンススペクトル
において、励起子の再結合発光が観測される高品質なダ
イヤモンドにより構成されている。
【００５１】本実施例においても、第１の実施例と同様
に、３００ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有
する光がダイヤモンド層３９の下面側から出力される。
に、３００ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有
する光がダイヤモンド層３９の下面側から出力される。
【００５２】図８は、本発明の第７の実施例に係る短波
長発光素子を示す断面図である。第１ダイヤモンド層４
５にはＢがドープされており、この第１ダイヤモンド層
４５上にはアンドープの第２ダイヤモンド層４６が形成
されている。これらのダイヤモンド層４５，４６は、い
ずれも室温におけるカソードルミネッセンススペクトル
において、励起子の再結合発光が観測される高品質なダ
イヤモンドにより構成されている。そして、第１ダイヤ
モンド層４５の下面側には第１電極４４が形成されてお
り、第２ダイヤモンド層４６上には第２ダイヤモンド層
４６とほぼ同一の大きさで第２電極４７が形成されてい
る。
長発光素子を示す断面図である。第１ダイヤモンド層４
５にはＢがドープされており、この第１ダイヤモンド層
４５上にはアンドープの第２ダイヤモンド層４６が形成
されている。これらのダイヤモンド層４５，４６は、い
ずれも室温におけるカソードルミネッセンススペクトル
において、励起子の再結合発光が観測される高品質なダ
イヤモンドにより構成されている。そして、第１ダイヤ
モンド層４５の下面側には第１電極４４が形成されてお
り、第２ダイヤモンド層４６上には第２ダイヤモンド層
４６とほぼ同一の大きさで第２電極４７が形成されてい
る。
【００５３】本実施例においても、第１ダイヤモンド層
４５と第１電極４４との接合面に平行な方向に３００ｎ
ｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有する光が出力
される。
４５と第１電極４４との接合面に平行な方向に３００ｎ
ｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有する光が出力
される。
【００５４】次に、本発明に係る短波長発光素子を実際
に製造し、発光スペクトルを調べた結果について説明す
る。単結晶ダイヤモンド膜を基板として使用し、マイク
ロ波ＣＶＤ法により、この基板上にｐ型半導体ダイヤモ
ンド層（ｐ層）を形成した。このｐ層の形成条件を下記
に示す。
に製造し、発光スペクトルを調べた結果について説明す
る。単結晶ダイヤモンド膜を基板として使用し、マイク
ロ波ＣＶＤ法により、この基板上にｐ型半導体ダイヤモ
ンド層（ｐ層）を形成した。このｐ層の形成条件を下記
に示す。
【００５５】ｐ層形成条件 基板；単結晶ダイヤモンド 反応ガス；ＣＨ4ガス：０．５％，Ｂ2Ｈ6ガス：５ｐｐ
ｍ，Ｈ2ガスの混合ガス 基板温度；８００℃ ガス圧力；３５Ｔｏｒｒ 合成時間；１４時間 膜厚；３μｍ なお、ｐ層の不純物濃度を２次イオン質量分析（ＳＩＭ
Ｓ）により測定した。その結果、不純物濃度は１０19ｃ
ｍ-3であった。また、室温におけるカソードルミネッセ
ンススペクトルを調べ、励起子の再結合発光を観測する
ことにより、ｐ層が高品質であることを確認した。
ｍ，Ｈ2ガスの混合ガス 基板温度；８００℃ ガス圧力；３５Ｔｏｒｒ 合成時間；１４時間 膜厚；３μｍ なお、ｐ層の不純物濃度を２次イオン質量分析（ＳＩＭ
Ｓ）により測定した。その結果、不純物濃度は１０19ｃ
ｍ-3であった。また、室温におけるカソードルミネッセ
ンススペクトルを調べ、励起子の再結合発光を観測する
ことにより、ｐ層が高品質であることを確認した。
【００５６】次いで、マイクロ波ＣＶＤ法を使用して、
ｐ層上に直径が７００μｍのアンドープダイヤモンド層
（ｉ層）を選択的に形成した。このｉ層の形成条件を下
記に示す。
ｐ層上に直径が７００μｍのアンドープダイヤモンド層
（ｉ層）を選択的に形成した。このｉ層の形成条件を下
記に示す。
【００５７】ｉ層形成条件 反応ガス；ＣＨ4ガス：０．５％，Ｈ2ガスの混合ガス 基板温度；８００℃ ガス圧力；３５Ｔｏｒｒ 合成時間；２時間 膜厚；０．５μｍ なお、室温におけるカソードルミネッセンススペクトル
を調べ、励起子の再結合発光を観測することにより、ｉ
層が高品質であることを確認した。
を調べ、励起子の再結合発光を観測することにより、ｉ
層が高品質であることを確認した。
【００５８】次に、ｉ層表面をフォトレジスト膜により
マスクをパターン形成した後、Ｂを選択的にイオン注入
した。そして、フォトレジスト膜を除去した後、真空中
において９００℃で１時間の熱処理を実施した。
マスクをパターン形成した後、Ｂを選択的にイオン注入
した。そして、フォトレジスト膜を除去した後、真空中
において９００℃で１時間の熱処理を実施した。
【００５９】その後、フォトリソグラフィー技術により
ｉ層上に直径が５００μｍのＡｕ電極を形成し、ｐ層上
にＴｉ／Ａｕの２層電極を形成した。
ｉ層上に直径が５００μｍのＡｕ電極を形成し、ｐ層上
にＴｉ／Ａｕの２層電極を形成した。
【００６０】このようにして製造した短波長発光素子に
おいて、Ｔｉ／Ａｕ電極に対しＡｕ電極に−８０Ｖの電
圧を印加して単結晶ダイヤモンド基板の下から発光スペ
クトル測定した。この発光スペクトルを図９に示す。図
９は横軸に波長をとり、縦軸に発光強度をとったグラフ
図である。この図９に示すように、ダイヤモンドのバン
ド間遷移に対応して波長約２３８ｎｍにピークを有する
スペクトルが得られた。
おいて、Ｔｉ／Ａｕ電極に対しＡｕ電極に−８０Ｖの電
圧を印加して単結晶ダイヤモンド基板の下から発光スペ
クトル測定した。この発光スペクトルを図９に示す。図
９は横軸に波長をとり、縦軸に発光強度をとったグラフ
図である。この図９に示すように、ダイヤモンドのバン
ド間遷移に対応して波長約２３８ｎｍにピークを有する
スペクトルが得られた。
【００６１】なお、本発明に係る短波長発光素子は、集
積化することにより、１次元、２次元又は３次元のアレ
ー又はディスプレイを構成することができる。
積化することにより、１次元、２次元又は３次元のアレ
ー又はディスプレイを構成することができる。
【００６２】
【発明の効果】本発明によれば、ダイヤモンド層が室温
におけるカソードルミネッセンススペクトルにおいて、
励起子の再結合発光が観測される高品質のダイヤモンド
により構成されており、電子が非発光過程によりエネル
ギを失うことが殆どないので、３００ｎｍ以下の波長領
域に発光強度のピークを有する短波長の発光が得られ
る。
におけるカソードルミネッセンススペクトルにおいて、
励起子の再結合発光が観測される高品質のダイヤモンド
により構成されており、電子が非発光過程によりエネル
ギを失うことが殆どないので、３００ｎｍ以下の波長領
域に発光強度のピークを有する短波長の発光が得られ
る。
【図１】本発明の第１の実施例に係る短波長発光素子及
びその発光方向を示す断面図である。
びその発光方向を示す断面図である。
【図２】本発明におけるバンド構造を示す模式図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２の実施例に係る短波長発光素子を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係る短波長発光素子を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例に係る短波長発光素子を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図６】本発明の第５の実施例に係る短波長発光素子を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図７】本発明の第６の実施例に係る短波長発光素子及
びその発光方向を示す断面図である。
びその発光方向を示す断面図である。
【図８】本発明の第５の実施例に係る短波長発光素子及
びその発光方向を示す断面図である。
びその発光方向を示す断面図である。
【図９】本発明の第７の実施例に係る短波長発光素子の
発光スペクトルを示すグラフ図である。
発光スペクトルを示すグラフ図である。
【図１０】従来の発光素子を示す断面図である。
１，１５，２０，２５，３０，３８，４３；短波長発光
素子 ２，１８，２１，３１，４２，４４，５２；第１電極 ３，１１，３２，３９，４５，５１；第１ダイヤモンド
層 ４，８，２３，３３，４０，４６，５３；第２ダイヤモ
ンド層 ５，６，１９，２４，３４，４１，４７，５４；第２電
極 ７；フェルミレベル ９，１２；荷電子帯レベル １０，１３；伝導帯レベル １６，２２；ダイヤモンド層
素子 ２，１８，２１，３１，４２，４４，５２；第１電極 ３，１１，３２，３９，４５，５１；第１ダイヤモンド
層 ４，８，２３，３３，４０，４６，５３；第２ダイヤモ
ンド層 ５，６，１９，２４，３４，４１，４７，５４；第２電
極 ７；フェルミレベル ９，１２；荷電子帯レベル １０，１３；伝導帯レベル １６，２２；ダイヤモンド層
Claims (12)
- 【請求項１】 第１ダイヤモンド層と、この第１ダイヤ
モンド層に積層され前記第１ダイヤモンド層より高抵抗
の第２ダイヤモンド層と、前記第１及び第２ダイヤモン
ド層に夫々接する第１及び第２電極とを有し、前記第１
及び第２電極間に電圧を印加して得られる発光スペクト
ルは３００ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有
することを特徴とする短波長発光素子。 - 【請求項２】 前記第１及び第２ダイヤモンド層は、い
ずれも室温におけるカソードルミネッセンススペクトル
において、励起子の再結合発光が観測されるダイヤモン
ドにより構成されていることを特徴とする請求項１に記
載の短波長発光素子。 - 【請求項３】 前記第１ダイヤモンド層は半導体ダイヤ
モンドにより構成され、前記第２ダイヤモンド層はアン
ドープダイヤモンドにより構成されていることを特徴と
する請求項１又は２に記載の短波長発光素子。 - 【請求項４】 前記第１及び第２ダイヤモンド層はいず
れも半導体ダイヤモンドにより構成されていることを特
徴とする請求項１又は２に記載の短波長発光素子。 - 【請求項５】 前記第１及び第２ダイヤモンド層のいず
れか一方は、ダイヤモンド結晶、気相合成ダイヤモンド
膜及び高配向性ダイヤモンド膜からなる群から選択され
た部材上に形成されていることを特徴とする請求項１乃
至４のいずれか１項に記載の短波長発光素子。 - 【請求項６】 前記第１及び第２ダイヤモンド層は、非
ダイヤモンド基板上に積層して形成され、前記非ダイヤ
モンド基板から分離されたものであることを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の短波長発光素
子。 - 【請求項７】 前記第２ダイヤモンド層は前記第１ダイ
ヤモンド層の所定の領域上に積層され、前記第１電極は
前記第１ダイヤモンド層の前記所定の領域以外の領域上
に選択的に形成されていることを特徴とする請求項１乃
至６のいずれか１項に記載の短波長発光素子。 - 【請求項８】 ダイヤモンド層と、このダイヤモンド層
に接する第１及び第２電極とを有し、前記ダイヤモンド
層の厚さ方向において不純物濃度が連続的に変化し、前
記第１及び第２電極間に電圧を印加して得られる発光ス
ペクトルは３００ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピー
クを有することを特徴とする短波長発光素子。 - 【請求項９】 ダイヤモンド層と、このダイヤモンド層
に接する第１及び第２電極とを有し、前記ダイヤモンド
層には不純物濃度が相互に異なる低濃度不純物領域及び
高濃度不純物領域が厚さ方向に交互に複数組設けられて
おり、前記第１及び第２電極間に電圧を印加して得られ
る発光スペクトルは３００ｎｍ以下の波長領域に発光強
度のピークを有することを特徴とする短波長発光素子。 - 【請求項１０】 前記ダイヤモンド層は、室温における
カソードルミネッセンススペクトルにおいて、励起子の
再結合発光が観測されるダイヤモンドにより構成されて
いることを特徴とする請求項８又は９に記載の短波長発
光素子。 - 【請求項１１】 前記ダイヤモンド層は、ダイヤモンド
結晶、気相合成ダイヤモンド膜及び高配向性ダイヤモン
ド膜からなる群から選択された部材上に形成されている
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記
載の短波長発光素子。 - 【請求項１２】 前記ダイヤモンド層は、非ダイヤモン
ド基板上に形成され、前記非ダイヤモンド基板から分離
されたものであることを特徴とする請求項８乃至１０の
いずれか１項に記載の短波長発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09896294A JP3835830B2 (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 短波長発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09896294A JP3835830B2 (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 短波長発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07307487A true JPH07307487A (ja) | 1995-11-21 |
| JP3835830B2 JP3835830B2 (ja) | 2006-10-18 |
Family
ID=14233704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09896294A Expired - Lifetime JP3835830B2 (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 短波長発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3835830B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-05-12 JP JP09896294A patent/JP3835830B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPS51114555U (ja) * | 1975-03-14 | 1976-09-17 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3835830B2 (ja) | 2006-10-18 |
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