JPH079998B2 - 立方晶窒化ほう素のＰ−ｎ接合型発光素子 - Google Patents
立方晶窒化ほう素のＰ−ｎ接合型発光素子Info
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- JPH079998B2 JPH079998B2 JP160588A JP160588A JPH079998B2 JP H079998 B2 JPH079998 B2 JP H079998B2 JP 160588 A JP160588 A JP 160588A JP 160588 A JP160588 A JP 160588A JP H079998 B2 JPH079998 B2 JP H079998B2
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- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は発光素子に関する。更に詳しくは立方晶窒化ほ
う素を母結晶とした赤外から紫外域の広領域の範囲で発
光し得られる発光素子に関する。
う素を母結晶とした赤外から紫外域の広領域の範囲で発
光し得られる発光素子に関する。
従来技術 従来、ｐ−ｎ接合型発光素子を形成する素子の素材とし
ては、ひ化ガリウム，燐化ガリウムが知られ実用化され
ている。しかしこれらの発光素子の発光領域は赤外から
緑色の範囲のものである。青色に発光する素子の素材と
してシリコンカーバイド，セレン化亜鉛が開発された
が、シリコンカーバイドでは良質な結晶が得難く、また
セレン化亜鉛ではｐ型結晶が得難いので、ｐ−ｎ接合型
が得難い。そのため未だ実用化されていない。また紫外
域にエネルギーギャップを有する窒化ガリウム，硫化亜
鉛はｐ型を得ることができず、紫外域発光のｐ−ｎ接合
型発光素子は存在していない。
ては、ひ化ガリウム，燐化ガリウムが知られ実用化され
ている。しかしこれらの発光素子の発光領域は赤外から
緑色の範囲のものである。青色に発光する素子の素材と
してシリコンカーバイド，セレン化亜鉛が開発された
が、シリコンカーバイドでは良質な結晶が得難く、また
セレン化亜鉛ではｐ型結晶が得難いので、ｐ−ｎ接合型
が得難い。そのため未だ実用化されていない。また紫外
域にエネルギーギャップを有する窒化ガリウム，硫化亜
鉛はｐ型を得ることができず、紫外域発光のｐ−ｎ接合
型発光素子は存在していない。
発明の目的 本発明は従来のｐ−ｎ接合型発光素子では困難あるいは
不可能であった赤外から紫外域の発光が可能な発光素子
を提供せんとするものである。
不可能であった赤外から紫外域の発光が可能な発光素子
を提供せんとするものである。
発明の構成 本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、立
方晶窒化ほう素を母結晶としたｐ−ｎ接合型素子のｐ−
ｎ接合部に電流を通すと、赤外から紫外域で発光し、発
光素子として優れたものであることを確認し得た。ま
た、ｐ−ｎ接合部またはｎ側表面に蛍光体を附設すると
任意の発光色に変化させ得られることを知見し得た。こ
れらの知見に基づいて本発明を完成した。
方晶窒化ほう素を母結晶としたｐ−ｎ接合型素子のｐ−
ｎ接合部に電流を通すと、赤外から紫外域で発光し、発
光素子として優れたものであることを確認し得た。ま
た、ｐ−ｎ接合部またはｎ側表面に蛍光体を附設すると
任意の発光色に変化させ得られることを知見し得た。こ
れらの知見に基づいて本発明を完成した。
本発明の要旨は、 １）立方晶窒化ほう素を母結晶とし、1mA以上の電流の
通電に耐える少なくとも0.3mm2以上の接合面を有するｐ
−ｎ接合を持った素子からなることを特徴とする1mA以
上の電流の通電により赤外から紫外域で発光し得る発光
素子。
通電に耐える少なくとも0.3mm2以上の接合面を有するｐ
−ｎ接合を持った素子からなることを特徴とする1mA以
上の電流の通電により赤外から紫外域で発光し得る発光
素子。
２）立方晶窒化ほう素を母結晶とし、1mA以上の電流の
通電に耐える少なくとも0.3mm2以上の接合面を有するｐ
−ｎ接合を持った素子において、ｐ−ｎ接合部またはｎ
側表面に蛍光体を附設したことを特徴とする1mA以上の
電流の通電により赤外から紫外域で発光し得る発光素
子。
通電に耐える少なくとも0.3mm2以上の接合面を有するｐ
−ｎ接合を持った素子において、ｐ−ｎ接合部またはｎ
側表面に蛍光体を附設したことを特徴とする1mA以上の
電流の通電により赤外から紫外域で発光し得る発光素
子。
にある。
立方晶窒化ほう素を母結晶にしたｐ−ｎ接合を持つ素子
は次の方法によって製造し得られる。
は次の方法によって製造し得られる。
高圧高温下で密封された例えばモリブデン製容器中に高
温部と低温部を作り、高温部に立方晶BN原料粒とｐ型ま
たはｎ型ドープ材をこれらの溶媒例えば窒化リチウム・
カルシウム（LiCaBN2）溶媒に溶かしたものを入れ、低
温部に前記ドープ材と異なる型の立方晶窒化ほう素結晶
基板を置き温度による溶解差を利用して低温部に置いた
結晶基板上にこれとは異なる伝導型の立方晶窒化ほう素
を析出成長させることによりｐ−ｎ接合のものが得られ
る。容器の圧力、温度は４〜7GPa,1300〜2400℃範囲で
行うことができる。好ましくは5.5GPa,約1700℃であ
る。
温部と低温部を作り、高温部に立方晶BN原料粒とｐ型ま
たはｎ型ドープ材をこれらの溶媒例えば窒化リチウム・
カルシウム（LiCaBN2）溶媒に溶かしたものを入れ、低
温部に前記ドープ材と異なる型の立方晶窒化ほう素結晶
基板を置き温度による溶解差を利用して低温部に置いた
結晶基板上にこれとは異なる伝導型の立方晶窒化ほう素
を析出成長させることによりｐ−ｎ接合のものが得られ
る。容器の圧力、温度は４〜7GPa,1300〜2400℃範囲で
行うことができる。好ましくは5.5GPa,約1700℃であ
る。
ｎ型ドープ材としては例えばシリコン、ｐ型ドープ材と
してはベリリウムが挙げられる。ｐ−ｎ接合面があまり
小さいと発光強度も弱くなるので、0.3平方ミリメータ
はあることが望ましい。母結晶の大きさや形状は制限さ
れず、その形状は塊状結晶でも薄膜結晶のものでもよ
い。このｐ−ｎ接合に電流を流すとｐ−ｎ接合の近傍の
電子と正孔の再結晶によって発光する。電流量がゼロで
あると発光しないが、電流量を増していけば発光強度は
増加し、充分な発光強度を得るには、1mm程度の大きさ
でｐ−ｎ接合を持つ素子においては1mA以上の電流を流
す必要がある。ｐ−ｎ接合に電流を流すにはｐ型部側と
ｎ型部側に電極をつけ、そこから電流を流せばよい。電
流の向きはｐ型からｎ型に流すのが通常であるが、その
逆方向でも発光する。
してはベリリウムが挙げられる。ｐ−ｎ接合面があまり
小さいと発光強度も弱くなるので、0.3平方ミリメータ
はあることが望ましい。母結晶の大きさや形状は制限さ
れず、その形状は塊状結晶でも薄膜結晶のものでもよ
い。このｐ−ｎ接合に電流を流すとｐ−ｎ接合の近傍の
電子と正孔の再結晶によって発光する。電流量がゼロで
あると発光しないが、電流量を増していけば発光強度は
増加し、充分な発光強度を得るには、1mm程度の大きさ
でｐ−ｎ接合を持つ素子においては1mA以上の電流を流
す必要がある。ｐ−ｎ接合に電流を流すにはｐ型部側と
ｎ型部側に電極をつけ、そこから電流を流せばよい。電
流の向きはｐ型からｎ型に流すのが通常であるが、その
逆方向でも発光する。
その発光は赤色より長い波長のものだけでなく、赤色か
ら紫外域をも含む領域に亘って発光し得られる。
ら紫外域をも含む領域に亘って発光し得られる。
このｐ−ｎ接合部またはｎ側表面に蛍光体を附設する
と、発光色を変化させることができる。
と、発光色を変化させることができる。
実施例1. ｐ型立方晶窒化ほう素結晶基板の作成 325〜400メッシュの立方晶窒化ほう素の粒子とLiCaBN溶
媒の粉末を、モリブデン製育成容器に（内径4mm、内高3
mm、厚さ1mm）内に詰める。このとき溶媒の中に１重量
％の金属ベリリウム粉末を入れておく。前記モリブデン
製育成容器は高温部と低温部の温度差をつけるように構
成され、高温部を加熱加圧して5.5GPa,1700℃とし20時
間保持する。これにより低温部にｐ型立方晶窒化ほう素
結晶基板が得られた。
媒の粉末を、モリブデン製育成容器に（内径4mm、内高3
mm、厚さ1mm）内に詰める。このとき溶媒の中に１重量
％の金属ベリリウム粉末を入れておく。前記モリブデン
製育成容器は高温部と低温部の温度差をつけるように構
成され、高温部を加熱加圧して5.5GPa,1700℃とし20時
間保持する。これにより低温部にｐ型立方晶窒化ほう素
結晶基板が得られた。
ｐ−ｎ接合 前記のｐ型立方晶窒化ほう素結晶板を種結晶として育成
容器低温部に置き、前記と同じ立方晶窒化ほう素粒子と
５重量％のシリコン粒を入れたLiCaBN2溶媒粉末とを詰
め、前記と同じ条件下で育成することにより、ｐ型結晶
の上にｎ型単結晶が育成される。このｐ−ｎ接合結晶は
全体が約1mm大の単結晶で、中心部に濃青色のｐ型、周
囲が透明山吹色のｎ型結晶からなるものであった。ｐ−
ｎ接合面の大きさは0.4mm2とした。
容器低温部に置き、前記と同じ立方晶窒化ほう素粒子と
５重量％のシリコン粒を入れたLiCaBN2溶媒粉末とを詰
め、前記と同じ条件下で育成することにより、ｐ型結晶
の上にｎ型単結晶が育成される。このｐ−ｎ接合結晶は
全体が約1mm大の単結晶で、中心部に濃青色のｐ型、周
囲が透明山吹色のｎ型結晶からなるものであった。ｐ−
ｎ接合面の大きさは0.4mm2とした。
第１図に示すように、ｐ−ｎ接合を挟むｐ型部とｎ型部
に銀ペーストの電極４をつけ、ｐ型側を正ｎ型側を負に
して70ボルトの順バイアス電圧をかけると、ｐ型からｎ
型に２ミリアンペアの電流が流れた。銀ペースト電極と
立方晶窒化ほう素半導体との間の電圧降下を除いたｐ−
ｎ接合を挟むｐ型部とｎ型部との間の電圧は間隔約0.2m
mにおいて約５ボルトであった。２ミリアンペアの電流
を通電中に実体顕微鏡でｐ−ｎ接合素子を観察したとこ
ろ、ｐ−ｎ接合部に沿ってその近くのｎ型側に青白い発
光が観察された。
に銀ペーストの電極４をつけ、ｐ型側を正ｎ型側を負に
して70ボルトの順バイアス電圧をかけると、ｐ型からｎ
型に２ミリアンペアの電流が流れた。銀ペースト電極と
立方晶窒化ほう素半導体との間の電圧降下を除いたｐ−
ｎ接合を挟むｐ型部とｎ型部との間の電圧は間隔約0.2m
mにおいて約５ボルトであった。２ミリアンペアの電流
を通電中に実体顕微鏡でｐ−ｎ接合素子を観察したとこ
ろ、ｐ−ｎ接合部に沿ってその近くのｎ型側に青白い発
光が観察された。
実施例2. 実施例１における電圧を70ボルトの逆バイアス電圧とし
たところ、ｐ−ｎ接合を挟むｐ型部とｎ型部間の電圧は
−40ボルトで、ｎ型からｐ型に0.5ミリアンペアの電流
が流れ、ｎ型部が橙色に輝いた。
たところ、ｐ−ｎ接合を挟むｐ型部とｎ型部間の電圧は
−40ボルトで、ｎ型からｐ型に0.5ミリアンペアの電流
が流れ、ｎ型部が橙色に輝いた。
実施例3. 実施例１において流す電流を変化させて発光強度を光度
計で測定したところ、電流量の増加と共に発光強度も増
加した。数ミリアンペア流せば肉眼でも発光を検知し得
られる。
計で測定したところ、電流量の増加と共に発光強度も増
加した。数ミリアンペア流せば肉眼でも発光を検知し得
られる。
実施例4. 実施例１および２の条件下で、発光スペクトルを分光光
度計で測定した。その結果は第２図に示す通りであっ
た。この図は測定系の感度補正を行っていない生のデー
タである。この結果が示すように、2000オングストロー
ムの紫外域から青色にかけても発光することが確認され
た。また電流量の増加と共に短波長へ発光域が拡大され
た。
度計で測定した。その結果は第２図に示す通りであっ
た。この図は測定系の感度補正を行っていない生のデー
タである。この結果が示すように、2000オングストロー
ムの紫外域から青色にかけても発光することが確認され
た。また電流量の増加と共に短波長へ発光域が拡大され
た。
なお、ｐ−ｎ接合を持たないｐ型もしくはｎ型だけの素
子では電流を通じても発光は検知できなかった。
子では電流を通じても発光は検知できなかった。
実施例5. 実施例１のｐ−ｎ接合部、またはｎ側表面に、銀ドープ
硫化亜鉛，銅ドープ硫化亜鉛，ユーロピウムドープイッ
トリウムオキシサルファイドの蛍光体をそれぞれ塗布
し、ｐ−ｎ接合に順方向の電流を流したところ、それぞ
れ、青色，緑色，赤色の発光が得られた。
硫化亜鉛，銅ドープ硫化亜鉛，ユーロピウムドープイッ
トリウムオキシサルファイドの蛍光体をそれぞれ塗布
し、ｐ−ｎ接合に順方向の電流を流したところ、それぞ
れ、青色，緑色，赤色の発光が得られた。
発明の効果 本発明は従来の素材を用いたｐ−ｎ接合型発光素子では
得られなかった青色から紫外域の発光を生ずるｐ−ｎ接
合型発光素子を提供し得たものである。更に母結晶が立
方晶窒化ほう素であるため、その熱伝導率，硬度，化学
的安定性においても従来のものに比し優れており、その
ため高温等、あるいは苛酷な条件下でも使用可能である
効果も有する。
得られなかった青色から紫外域の発光を生ずるｐ−ｎ接
合型発光素子を提供し得たものである。更に母結晶が立
方晶窒化ほう素であるため、その熱伝導率，硬度，化学
的安定性においても従来のものに比し優れており、その
ため高温等、あるいは苛酷な条件下でも使用可能である
効果も有する。
第１図は本発明の発光素子の実施態様図で、第２図は実
施例４で得られた分光スペクトルを示す。 1:n型、2:p型、3:p−ｎ接合面、4:電極。
施例４で得られた分光スペクトルを示す。 1:n型、2:p型、3:p−ｎ接合面、4:電極。
Claims (2)
- 【請求項１】立方晶窒化ほう素を母結晶とし、1mA以上
の電流の通電に耐える少なくとも0.3mm2以上の接合面を
有するｐ−ｎ接合を持った素子からなることを特徴とす
る1mA以上の電流の通電により赤外から紫外域で発光し
得る発光素子。 - 【請求項２】立方晶窒化ほう素を母結晶とし、1mA以上
の電流の通電に耐える少なくとも0.3mm2以上の接合面を
有するｐ−ｎ接合を持った素子において、ｐ−ｎ接合部
またはｎ側表面に蛍光体を附設したことを特徴とする1m
A以上の電流の通電により赤外から紫外域で発光し得る
発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP160588A JPH079998B2 (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 立方晶窒化ほう素のＰ−ｎ接合型発光素子 |
| US07/388,809 US4980730A (en) | 1987-05-01 | 1989-08-03 | Light emitting element of cubic boron nitride |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP160588A JPH079998B2 (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 立方晶窒化ほう素のＰ−ｎ接合型発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01179471A JPH01179471A (ja) | 1989-07-17 |
| JPH079998B2 true JPH079998B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=11506133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP160588A Expired - Lifetime JPH079998B2 (ja) | 1987-05-01 | 1988-01-07 | 立方晶窒化ほう素のＰ−ｎ接合型発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079998B2 (ja) |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5240877A (en) * | 1989-11-28 | 1993-08-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for manufacturing an ohmic electrode for n-type cubic boron nitride |
| JP3104979B2 (ja) * | 1990-07-27 | 2000-10-30 | 株式会社東芝 | 紫外域半導体レーザ，半導体素子およびこれらの製造方法 |
| US6600175B1 (en) | 1996-03-26 | 2003-07-29 | Advanced Technology Materials, Inc. | Solid state white light emitter and display using same |
| DE19638667C2 (de) | 1996-09-20 | 2001-05-17 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Mischfarbiges Licht abstrahlendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement |
| EP2282354B1 (de) | 1996-06-26 | 2013-09-11 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH | Licht abstrahlendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement |
| TW383508B (en) * | 1996-07-29 | 2000-03-01 | Nichia Kagaku Kogyo Kk | Light emitting device and display |
| US6608332B2 (en) | 1996-07-29 | 2003-08-19 | Nichia Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Light emitting device and display |
| JP4109297B2 (ja) * | 2006-05-22 | 2008-07-02 | 日亜化学工業株式会社 | 発光ダイオード |
| US8947619B2 (en) | 2006-07-06 | 2015-02-03 | Intematix Corporation | Photoluminescence color display comprising quantum dots material and a wavelength selective filter that allows passage of excitation radiation and prevents passage of light generated by photoluminescence materials |
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