JP5565793B2 - Deep ultraviolet light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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- Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
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Description
本発明は、深紫外発光素子及びその製造方法に関し、特に、発光効率が高く、大面積化に適し、製造が容易な深紫外発光素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a deep ultraviolet light-emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a deep ultraviolet light-emitting device having high luminous efficiency, suitable for increasing the area, and easily manufactured, and a method for manufacturing the same.
深紫外光源は、照明、殺菌、医療、浄水、計測等の様々な分野で使用されている。深紫外光は主に約200〜約350nmの波長を言う、場合によってはそれ以下の100nm以上200nm以下の波長も含む(以下、DUV(Deep Ultraviolet)光とも記す)。深紫外光の発生手段としては、水銀ランプ、半導体発光素子(半導体LED)、エキシマランプなどが知られている。 Deep ultraviolet light sources are used in various fields such as lighting, sterilization, medical treatment, water purification, and measurement. The deep ultraviolet light mainly refers to a wavelength of about 200 to about 350 nm, and in some cases includes a wavelength of 100 nm or more and 200 nm or less (hereinafter also referred to as DUV (Deep Ultraviolet) light). As means for generating deep ultraviolet light, mercury lamps, semiconductor light emitting devices (semiconductor LEDs), excimer lamps, and the like are known.
水銀ランプでは、ガラス管内の水銀蒸気中でアーク放電を起こし、特定の波長の紫外光(例えば254nm)を発生させる。エキシマランプでは、放電用ガス(希ガス又は希ガスハロゲン化合物)を二重石英管中に充填し、石英管を通して電極間に高周波・高電圧を印加することによって、放電用ガスを励起して紫外光を発生させる。 In a mercury lamp, arc discharge is caused in mercury vapor in a glass tube, and ultraviolet light having a specific wavelength (for example, 254 nm) is generated. In an excimer lamp, a discharge gas (rare gas or rare gas halogen compound) is filled in a double quartz tube, and a high frequency / high voltage is applied between the electrodes through the quartz tube, thereby exciting the discharge gas to ultraviolet light. Generate light.
一方、半導体LEDとしては、窒化物系深紫外発光素子が知られている(下記特許文献1参照)。特許文献1に開示された横型構造の素子では、電流がn型AlGaN層中を横方向に流れなければならないため、素子抵抗が高くなって発熱量が増大し、キャリアの注入効率への悪影響が生じる欠点がある。従って、高出力動作に適さない。また、チップサイズを大型化することができない。
On the other hand, nitride-based deep ultraviolet light-emitting elements are known as semiconductor LEDs (see
この欠点を改善するための素子として、縦型構造の窒化物系深紫外発光素子が知られている(下記特許文献2、3参照)。特許文献2、3に開示された縦型構造によって、素子抵抗を小さくすることができるので、駆動効率を高め、発熱を抑えることができ、高出力動作が可能となる。
As a device for improving this defect, a nitride-based deep ultraviolet light emitting device having a vertical structure is known (see
従来の深紫外光発生手段のうち、水銀ランプは環境に悪い水銀を使用している問題がある。また、水銀ランプは発生可能な波長が限定されており、寿命が短く、高電圧が必要であり使いにくい問題がある。 Among conventional deep ultraviolet light generating means, mercury lamps have a problem of using mercury which is bad for the environment. Further, the mercury lamp has a limited wavelength that can be generated, has a short lifetime, requires a high voltage, and is difficult to use.
エキシマランプは、ランプ寿命が短く、大型の装置になるので、特殊な用途に限定される問題がある。 Excimer lamps have a problem that they are limited to special applications because they have a short lamp life and become large-sized devices.
窒化物系深紫外発光素子は、小型であり、水銀ランプに代わるものとして期待されているが、特許文献1に開示された窒化物系深紫外発光素子は発光効率が低く、大出力化に対応できない問題がある。特許文献2、3に開示された窒化物系深紫外発光素子は小型化は出来るが、深紫外領域では、発光効率が低く大出力化が難しい。すなわち、多層構造が必要であり、ドーピングが必要でその準位が深いため担体濃度を上げることが出来ない。又、特に波長が短くなると電極の接触抵抗を下げることが難しい。これらのことにより、外部量子効率を上げることが難しく製造工程が複雑である。
Nitride-based deep ultraviolet light-emitting elements are small in size and are expected to replace mercury lamps, but the nitride-based deep ultraviolet light-emitting elements disclosed in
従って、本発明は、上記の問題を解決し、高発光効率であり製造が容易な深紫外発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a deep ultraviolet light-emitting device that solves the above-described problems, has high luminous efficiency, and is easy to manufacture, and a method for manufacturing the same.
本発明の目的は、以下の手段によって達成される。 The object of the present invention is achieved by the following means.
即ち、本発明の第1の深紫外発光素子は、上部基板と、下部基板と、前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極と、前記上部基板の一方の面に形成された発光層と、前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向させて配置されて形成された空間に充填されたガスとを備え、前記電極の間に電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマによって、前記発光層が深紫外光を発することを特徴としている。 That is, the first deep ultraviolet light emitting device of the present invention includes an upper substrate, a lower substrate, a plurality of electrodes formed on one surface of the lower substrate, and a light emission formed on one surface of the upper substrate. A layer and a gas filled in a space formed by arranging the upper substrate and the lower substrate so that the electrode and the light emitting layer are opposed to each other, and a voltage is applied between the electrodes In addition, the light emitting layer emits deep ultraviolet light by plasma generated by the gas.
また、本発明の第2の深紫外発光素子は、上記の第1の深紫外発光素子において、前記電極を覆って下部基板の前記一方の面に形成された誘電体層をさらに備え、前記電極の間に印加される電圧が交流電圧であることを特徴としている。 The second deep ultraviolet light-emitting element of the present invention further includes a dielectric layer formed on the one surface of the lower substrate so as to cover the electrode in the first deep ultraviolet light-emitting element. The voltage applied between the two is an AC voltage.
また、本発明の第3の深紫外発光素子は、上記の第2の深紫外発光素子において、前記誘電体層の上に、MgO、AlN、AlGaN及びAlGaInNからなる群の中から選択される少なくとも1つの材料からなる保護層、又は、ドーピングされた前記保護層を備えることを特徴としている。 Further, the third deep ultraviolet light emitting device of the present invention is the above second deep ultraviolet light emitting device, wherein at least selected from the group consisting of MgO, AlN, AlGaN and AlGaInN on the dielectric layer. It is characterized by comprising a protective layer made of one material or the doped protective layer.
また、本発明の第4の深紫外発光素子は、上記の第1の深紫外発光素子において、前記電極が前記ガスに露出され、前記電極の間に印加される電圧が直流電圧であることを特徴としている。 The fourth deep ultraviolet light emitting element of the present invention is the above first deep ultraviolet light emitting element, wherein the electrode is exposed to the gas, and the voltage applied between the electrodes is a DC voltage. It is a feature.
また、本発明の第5の深紫外発光素子は、上記の第1〜第4の深紫外発光素子の何れかにおいて、前記電圧を印加される対を成す前記電極の各々に対応して発生する前記プラズマを、相互に離隔するための隔壁をさらに備えることを特徴としている。 The fifth deep ultraviolet light emitting element of the present invention is generated corresponding to each of the electrodes forming a pair to which the voltage is applied in any one of the first to fourth deep ultraviolet light emitting elements. The plasma display device further includes a partition wall for separating the plasma from each other.
また、本発明の第6の深紫外発光素子は、上記の第1〜第5の深紫外発光素子の何れかにおいて、前記上部基板がサファイアで形成され、前記発光層が、AlGaN、ドーピングされたAlGaN、深紫外を発光出来るダイアモンド、SiC、ZnO、ZnMnO、又は窒化ボロンで形成されていることを特徴としている。 The sixth deep ultraviolet light emitting device of the present invention is the above first to fifth deep ultraviolet light emitting device, wherein the upper substrate is formed of sapphire, and the light emitting layer is doped with AlGaN. It is characterized by being formed of AlGaN, diamond capable of emitting deep ultraviolet light, SiC, ZnO, ZnMnO, or boron nitride.
また、本発明の第7の深紫外発光素子は、上記の第6の深紫外発光素子において、前記発光層が、超格子のAlGaNで形成されていることを特徴としている。 The seventh deep ultraviolet light emitting device of the present invention is characterized in that, in the sixth deep ultraviolet light emitting device, the light emitting layer is formed of a superlattice AlGaN.
また、本発明の第8の深紫外発光素子は、上記の第6又は第7の深紫外発光素子において、前記発光層がAlGaNであって、前記発光層中のAlの割合が、前記発光層の平面に沿って、あるいは前記発光層の平面の垂直方向に変化することを特徴としている。 Further, an eighth deep ultraviolet light emitting element of the present invention is the above sixth or seventh deep ultraviolet light emitting element, wherein the light emitting layer is AlGaN, and the ratio of Al in the light emitting layer is the light emitting layer. Or the vertical direction of the plane of the light emitting layer.
また、本発明の第9の深紫外発光素子は、上記の第1〜第8の深紫外発光素子の何れかにおいて、前記発光層と前記電極との間隔が、前記電圧を印加される対を成す前記電極の間隔よりも狭いことを特徴としている。 The ninth deep ultraviolet light-emitting element of the present invention is the above-described first to eighth deep ultraviolet light-emitting element, wherein the gap between the light-emitting layer and the electrode is a pair to which the voltage is applied. It is characterized by being narrower than the interval between the electrodes.
また、本発明の第10の深紫外発光素子は、上記の第1〜第9の深紫外発光素子の何れかにおいて、前記ガスが、Xe、Ne、He、Ar、N2及びH2からなる群の中から選択される少なくとも1種類のガスあるいはその混合ガスであることを特徴としている。 The tenth deep ultraviolet light-emitting element of the present invention is the above-described first to ninth deep ultraviolet light-emitting element, wherein the gas is composed of Xe, Ne, He, Ar, N 2 and H 2. It is at least one kind of gas selected from the group or a mixed gas thereof.
また、本発明の第11の深紫外発光素子は、上記の第1〜第10の深紫外発光素子の何れかにおいて、前記発光層の前記空間側の面に微少補助電極を備え、該補助電極に正電圧を印加して、前記空間に発生するプラズマ中の電子を引き付けることによって、前記空間に発生するプラズマ中の正イオン成分を前記発光層から遠ざけることを特徴としている。 The eleventh deep ultraviolet light-emitting element of the present invention is the auxiliary electrode according to any one of the first to tenth deep ultraviolet light-emitting elements, comprising a micro auxiliary electrode on the surface of the light emitting layer on the space side. The positive ion component in the plasma generated in the space is moved away from the light emitting layer by applying a positive voltage to and attracting electrons in the plasma generated in the space.
また、本発明の第12の深紫外発光素子は、上記の第1〜第11の深紫外発光素子の何れかにおいて、隣り合う前記電極の間隔、前記電極及び前記発光層の間隔、前記電極の幅、又は、前記電極の高さが、300μm以下、又は300μm〜1mmであることを特徴としている。 Further, a twelfth deep ultraviolet light emitting element of the present invention is any one of the first to eleventh deep ultraviolet light emitting elements, wherein the distance between the adjacent electrodes, the distance between the electrodes and the light emitting layer, The width or the height of the electrode is 300 μm or less, or 300 μm to 1 mm.
また、本発明の第13の深紫外発光素子は、上記の第12の深紫外発光素子において、隣り合う前記電極の間隔、並びに、前記電極及び前記発光層の間隔の少なくとも一方が1μm以下であることを特徴としている。 In addition, in a thirteenth deep ultraviolet light-emitting element according to the present invention, in the twelfth deep ultraviolet light-emitting element, at least one of an interval between the adjacent electrodes and an interval between the electrode and the light-emitting layer is 1 μm or less. It is characterized by that.
また、本発明の第14の深紫外発光素子は、上記の第3の深紫外発光素子において、前記誘電体層及び前記保護層の少なくとも一方が、前記発光層と同じ組成の材料で形成されていることを特徴としている。 The fourteenth deep ultraviolet light-emitting device of the present invention is the above-described third deep ultraviolet light-emitting device, wherein at least one of the dielectric layer and the protective layer is formed of a material having the same composition as the light-emitting layer. It is characterized by being.
また、本発明の第15の深紫外発光素子は、上記の第1〜第14の深紫外発光素子の何れかにおいて、前記上部基板の前記発光層が形成された側の面、及び、前記上部基板の光が取り出される側の面の少なくとも一方の面ないし前記下部基板の一方の面あるいはその両方の面が、平面、凸面、凹面、柱状部分を有する面、壁状部分を有する面、又は、ランダムな高さを持つ形状の面であることを特徴としている。 The fifteenth deep ultraviolet light emitting element of the present invention is the surface of the upper substrate on which the light emitting layer is formed, and the upper part of any one of the first to fourteenth deep ultraviolet light emitting elements. At least one of the surfaces of the substrate from which light is extracted, one surface of the lower substrate, or both of them are flat, convex, concave, surfaces having columnar portions, surfaces having wall-shaped portions, or It is characterized by a surface with a random height.
また、本発明の第16の深紫外発光素子は、上記の第1〜第15の深紫外発光素子の何れかにおいて、前記ガスが、密閉された前記空間に封入されている、又は、前記空間に前記ガスを流入させる手段を有することを特徴としている。 In addition, the sixteenth deep ultraviolet light emitting element of the present invention is any one of the first to fifteenth deep ultraviolet light emitting elements, wherein the gas is sealed in the sealed space, or the space. It is characterized by having means for allowing the gas to flow in.
また、本発明の第17の深紫外発光素子は、上記の第1〜第16の深紫外発光素子の何れかにおいて、前記上部基板又は下部基板に、温度上昇を防ぐための金属又は熱導電性材料が密着されていることを特徴としている。 In addition, the seventeenth deep ultraviolet light emitting device of the present invention is the metal or thermal conductivity for preventing temperature rise on the upper substrate or the lower substrate in any of the first to sixteenth deep ultraviolet light emitting devices. It is characterized by the fact that the materials are in close contact.
また、本発明の第18の深紫外発光素子は、上記の第1の深紫外発光素子において、前記電圧が、直流電圧と交流電圧とが足し合わされた電圧であることを特徴としている。 The 18th deep ultraviolet light emitting element of the present invention is characterized in that, in the first deep ultraviolet light emitting element, the voltage is a voltage obtained by adding a direct current voltage and an alternating current voltage.
また、本発明の第19の深紫外発光素子は、上記の第1〜第5の深紫外発光素子の何れかにおいて、前記発光層がAlGaInNで形成され、前記深紫外光が、350nm以下100nm以上の範囲内の波長を有する光であることを特徴としている。 In addition, the nineteenth deep ultraviolet light emitting device of the present invention is the light emitting layer of any one of the first to fifth deep ultraviolet light emitting devices, wherein the light emitting layer is formed of AlGaInN, and the deep ultraviolet light is 350 nm or less and 100 nm or more. It is characterized by being light having a wavelength within the range.
また、本発明の第20の深紫外発光素子は、上記の第1〜第19の深紫外発光素子の何れかにおいて、前記ガスが充填された前記空間中に磁場を発生させる手段を前記電極の近傍に備え、発生する前記磁場によって、前記プラズマを増大させることを特徴としている。 Further, the twentieth deep ultraviolet light emitting element of the present invention is the electrode according to any one of the first to nineteenth deep ultraviolet light emitting elements, wherein means for generating a magnetic field in the space filled with the gas is provided. In the vicinity, the plasma is increased by the generated magnetic field.
一方、本発明の第1の深紫外発光素子の製造方法は、上部基板の一方の面に発光層を形成する第1ステップと、下部基板の一方の面に複数の電極を形成する第2ステップと、前記電極と前記発光層とを対向させて、前記上部基板及び前記下部基板を所定の間隔で接合し、空間を形成する第3ステップと、前記空間にガスを封入する第4ステップとを含み、前記発光層がAlGaNであり、前記ガスが、前記電極の間に電圧が印加された場合にプラズマを発生させるガスであることを特徴としている。 On the other hand, in the first method for manufacturing a deep ultraviolet light emitting device of the present invention, a first step of forming a light emitting layer on one surface of the upper substrate and a second step of forming a plurality of electrodes on one surface of the lower substrate. And a third step in which the electrode and the light emitting layer face each other, the upper substrate and the lower substrate are joined at a predetermined interval to form a space, and a fourth step in which a gas is sealed in the space. In addition, the light emitting layer is AlGaN, and the gas is a gas that generates plasma when a voltage is applied between the electrodes.
また、本発明の第2の深紫外発光素子の製造方法は、上記の第1の深紫外発光素子の製造方法において、前記第1ステップが、前記発光層中のAlの割合が前記発光層の平面方向又は前記発光層の平面に垂直方向に変化するように前記発光層を形成するステップであることを特徴としている。 The second deep ultraviolet light emitting device manufacturing method of the present invention is the above first deep ultraviolet light emitting device manufacturing method, wherein the first step is such that the proportion of Al in the light emitting layer is that of the light emitting layer. It is a step of forming the light emitting layer so as to change in a plane direction or a direction perpendicular to the plane of the light emitting layer.
本発明によれば、高い効率で深紫外光を発生させることができる。従来では、波長200nmの深紫外光の外部量子効率は、10−4%程度であるが、本発明によれば1%以上の外部量子効率を実現することができ、最適化すれば外部量子効率を約10%まで向上することが期待できる。なお、外部量子効率とは、投入電力エネルギーに対する発光エネルギーの比(%)である。また、従来の窒化物系深紫外発光素子で発光波長が210nmでは数nW(ナノワット)の出力しか実現できていないが、本発明によれば1W以上の出力を実現も可能である。 According to the present invention, deep ultraviolet light can be generated with high efficiency. Conventionally, the external quantum efficiency of deep ultraviolet light with a wavelength of 200 nm is about 10 −4 %. However, according to the present invention, an external quantum efficiency of 1% or more can be realized. Can be expected to improve to about 10%. The external quantum efficiency is a ratio (%) of light emission energy to input power energy. In addition, with a conventional nitride-based deep ultraviolet light-emitting device, only an output of several nW (nanowatts) can be realized at an emission wavelength of 210 nm. However, according to the present invention, an output of 1 W or more can also be realized.
本発明の深紫外発光素子は、構造が大変簡単であり、製造が容易である。即ち、従来の窒化物系深紫外発光素子では、製造に1週間以上かかるのに対して、本発明の深紫外発光素子では、約1日〜2日で製造することができる。また、大面積化も容易である。 The deep ultraviolet light emitting device of the present invention has a very simple structure and is easy to manufacture. That is, the conventional nitride-based deep ultraviolet light-emitting device takes 1 week or more to manufacture, whereas the deep ultraviolet light-emitting device of the present invention can be manufactured in about 1 to 2 days. Also, the area can be easily increased.
また、発光層としてAlGaNを使用する場合、発光層中のAlの割合を空間的に変化させることによって、所定の幅広い波長帯域にわたって深紫外光を発生させることもできる。 Further, when AlGaN is used as the light emitting layer, deep ultraviolet light can be generated over a predetermined wide wavelength band by spatially changing the proportion of Al in the light emitting layer.
また、電極に直流電圧を印加すれば、強度が時間的に安定な深紫外光を発生させることができるので、計測用途に使用することが可能になる。 In addition, if a direct current voltage is applied to the electrode, deep ultraviolet light having a temporally stable intensity can be generated, so that it can be used for measurement applications.
以下、本発明に係る実施の形態を、添付した図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る深紫外発光素子(以下、単に発光素子とも記す)1の概略構成を示す断面図である。本発光素子1は、下部基板2と、下部基板2の上に形成された電極3と、電極3を覆って下部基板2の上に形成された誘電体層4と、誘電体層4の上に形成された保護層5と、上部基板6と、上部基板6の上に保護層5と対向させて形成された発光層7とを備え、密閉空間8を形成するように構成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a deep ultraviolet light emitting element (hereinafter also simply referred to as a light emitting element) 1 according to an embodiment of the present invention. The light-emitting
隣接する電極3の間隔dは、例えば約300μmであり、保護層5と発光層7との間隔は、例えば約300μmである。電極3は、例えば金で形成されている。
The distance d between the
密閉空間8には、マイクロプラズマを発生させるためのガス、例えばXe及びNeの混合ガス(Xeの体積割合が約5%)が充填されている。プラズマ発生の動作については後述するが、電極3に電圧を印加した場合に放電が開始する電圧(放電開始電圧)Vは、図2に示すように、電極3の間隔dおよび密閉空間8中のガスの圧力pに依存する。横軸は、ガス圧pと電極間隔dとの積、縦軸は放電開始電圧Vである。従って、放電開始電圧Vが極小となる条件で使用できるように、電極間隔d、ガス圧p、電極に印加する電圧を設計することが望ましい。
The sealed
下部基板2は、例えばガラス基板である。上部基板6は、深紫外光に対する透過性の基板であり、例えば単結晶のサファイア基板である。
The lower substrate 2 is, for example, a glass substrate. The
誘電体層4は、例えばガラスで形成されている。 The dielectric layer 4 is made of, for example, glass.
保護層5は、例えば酸化マグネシウム(MgO)である。 The protective layer 5 is, for example, magnesium oxide (MgO).
発光層7は、例えば、厚さ約1μmの単結晶AlGaNの層である。なお、本明細書において、AlGaNとの表記は、Al及びGaのどちらか一方を含まない組成をも含む。即ち、AlGaNには、AlN、GaNも含まれる。
The
次に、本発光素子1によるDUV光の発生動作について説明する。
外部の電源(図示せず)から、隣接する電極3に高周波電圧を印加する。例えば、周波数約15〜20kHzの電圧を印加する。これによって、隣接する電極3間に変動する電磁場が形成され、封入されているガスが電磁場よってマイクロプラズマPを発生する。発生したマイクロプラズマPによって、発光層7からDUV光Lが発生し、DUV光Lは上部基板6を通って外部に放射される。
Next, the operation of generating DUV light by the
A high frequency voltage is applied to the
図3は、AlGaN中のAlの割合を変化させて、発生する光の波長をシミュレーションした結果を示すグラフである。ここで、Alの割合とは、Al原子の数/(Ga原子の数+Al原子の数)である。図3において、Alの割合が0である点はGaNに対応し、Alの割合が1である点はAlNに対応する。図3から分かるように、発生する光の波長は、AlGaN中のAlの割合に依存するので、例えば、水銀ランプが発する約254nmのDUV光を発生させるには、Alの割合を約0.6にすればよい。このように、発光素子1において発光層7としてAlGaNを採用する場合には、Alの割合を調節すれば、約200〜約360nmのうちの任意の波長のDUV光を発生させることができる。
FIG. 3 is a graph showing the result of simulating the wavelength of light generated by changing the proportion of Al in AlGaN. Here, the ratio of Al is the number of Al atoms / (the number of Ga atoms + the number of Al atoms). In FIG. 3, the point where the Al ratio is 0 corresponds to GaN, and the point where the Al ratio is 1 corresponds to AlN. As can be seen from FIG. 3, since the wavelength of the generated light depends on the proportion of Al in AlGaN, for example, to generate about 254 nm DUV light emitted from a mercury lamp, the proportion of Al is about 0.6. You can do it. Thus, when AlGaN is employed as the
また、発光素子1において発光層7としてAlGaNを採用し、Alの割合が縦方向ないし横方向を含む空間的に変化するように発光層7を形成すれば、複数の波長のDUV光や、所定帯域にわたって連続する波長のDUV光を発生させることができる。例えば、発光層7の面方向に(又は、面に向かって垂直方向に)Al濃度が変化するようにAlGaNを形成すればよい。
Further, if AlGaN is adopted as the
次に、本発明の実施の形態に係る深紫外発光素子1の製造方法について説明する。本製造方法では、上部構造と下部構造とを別に作製した後、それらを接合する。
Next, a manufacturing method of the deep ultraviolet
上部構造の作製では、上部基板6(例えばサファイア基板)を真空チャンバ内に配置し、その上に発光層7を形成する。例えば、有機金属化学相蒸着法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)によって、発光層7としてAlGaNの単結晶を形成する。
In the production of the upper structure, the upper substrate 6 (for example, a sapphire substrate) is placed in a vacuum chamber, and the
下部構造の作製では、先ず、下部基板2を真空チャンバ内に配置し、リフトオフ法あるいは直接パターン蒸着法によって電極3を形成する。例えばリフトオフ法では、下部基板2の上に所定のマスクパターンを形成し、金属を蒸着した後、マスクパターンを除去して、残存する蒸着層を電極3として形成する。
In manufacturing the lower structure, first, the lower substrate 2 is placed in a vacuum chamber, and the
次に、電極3が形成された側の下部基板2の面に、電極3を覆うように誘電体層4を、例えばスパッタリングによって形成する。誘電体層4の材質に応じて、スパッタリングの代わりに塗布などによって形成してもよい。
Next, the dielectric layer 4 is formed on the surface of the lower substrate 2 on the side where the
次に、誘電体層4の上に、保護層5(例えばMgO)を、例えば電子ビーム蒸着によって形成する。電子ビーム蒸着の代わりに、スパッタ蒸着などによって形成してもよい。 Next, the protective layer 5 (for example, MgO) is formed on the dielectric layer 4 by, for example, electron beam evaporation. Instead of electron beam evaporation, it may be formed by sputtering evaporation or the like.
次に、上部構造と下部構造とを、電極3と発光層7とが対向するように、所定の間隔を空けて接合して準密閉空間を形成する。その後、真空状態の準密閉空間内に所定のガスを注入し、完全に密閉して密閉空間8を形成する。
以上によって深紫外発光素子1を製造することができる。
Next, the semi-enclosed space is formed by joining the upper structure and the lower structure with a predetermined interval so that the
The deep ultraviolet
以上、実施の形態を用いて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。 As described above, the present invention has been described using the embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications.
図2はその一例を示す。図2に示した本発明の別の実施の形態に係る深紫外発光素子1’は、図1に示した深紫外発光素子1においてマイクロプラズマの発生領域を区画するための隔壁9を備えている。隔壁9によって、発生したマイクロプラズマの横方向への拡散を抑制することができ、より多くのマイクロプラズマを上方に、即ち発光層7に向けて拡散させることができるので、発光効率をより大きくすることができる。
FIG. 2 shows an example. A deep ultraviolet
また、発光層7と保護層5との間隔は、上記した値に限定されない。上記では、プラズマによる発光層7の損傷を抑制するために、発光層7と保護層5との間隔を比較的大きく(電極間隔dと同じ約300μm)設定する場合を説明した。しかし、発光層7と保護層5との間隔を、電極間隔dよりも狭くして、発光層7がプラズマにより多くさらされるようにすると、発光効率を高くすることができ、10%以上の発光効率を実現することも可能である。AlGaNは強度の大きい材料であるので、プラズマにさらされても損傷は少ないと考えられる。また、プラズマによる損傷を考慮して、発光層7を比較的厚く形成してもよい。例えば、発光層7と保護層5(又は電極3)との間隔は、約0.1μm〜10μmであることができる。
Moreover, the space | interval of the
また、発光層7のプラズマによる損傷を抑制するために、発光層7の密閉空間8の側の表面に、複数の補助電極を備えてもよい。補助電極に正電圧を印加すれば、プラズマ中の電子が、発光層7側(補助電極)に引き付けられ又、プラズマ中の正イオンを発光層7から遠ざけることができ、発光層7の損傷を抑制することができる。複数の補助電極の配置パターンは、特に限定されないが、発光層7の表面上に一様な分布で配置させることが望ましい。なお、補助電極の大きさが大きくなると発光効率(外部量子効率)が低下するので、微少な補助電極を形成することが望ましい。即ち、補助電極を有する場合の発光効率が、補助電極を有しない場合の発光効率から大きく低下しない許容範囲内の値になるように、補助電極の大きさを設計することが望ましい。
Further, in order to suppress damage of the
また、発光層7は、超格子であってもよい。超格子であれば、発光効率をさらに大きくすることができる。この場合、超格子の発光層7の上に保護膜を形成してもよい。
The
また、発光層7は、Inを含むAlGaInNであってもよい。AlGaInN中のInの割合は0%超100%以下であることができる。ここで、Inの割合とは、In原子の数/(Ga原子の数+Al原子の数+In原子の数)である。発光層7は、InNあるいはAlInN、あるいはGaInNであってもよい。AlInN、GaInNの場合、Al、Gaの元素は0%以上100%未満の値をとることができる。発光層7としてAlGaInNを使用する場合、Al、Ga及びInの各割合を調節すれば、深紫外光(約200〜約350nm)よりも長い波長の光を発生することができる。例えば420nm等の、波長が350nm以上の光を発生することができる。
The
また、深紫外を発光させる材料はAlGaNに限らずダイアモンド、その他深紫外を発光することが出来るいかなる材料であってもよい。 The material that emits deep ultraviolet light is not limited to AlGaN, and may be any material that can emit deep ultraviolet light.
また、電極間隔dは、上記した値に限定されない。例えば、電極間隔dは約10nm〜1μm、あるいは1μmから300μm、あるいは300μmから1mm、あるいはそれ以上であってもよい。電極の幅や高さも同様である。 Further, the electrode interval d is not limited to the above value. For example, the electrode spacing d may be about 10 nm to 1 μm, alternatively 1 μm to 300 μm, alternatively 300 μm to 1 mm, or more. The same applies to the width and height of the electrodes.
また、電極3の形状及び配置は、発光層7のほぼ全面に、できるだけ一様にプラズマを発生させることができる形状及び配置であればよい。例えば、点電極を格子状に配置しても、線状の電極をストライプ状に配置しても、櫛形の電極を櫛歯を対向させて配置してもよい。
Moreover, the shape and arrangement | positioning of the
また、プラズマを発生させるための印加電圧は、上記したRF波に限定されず、マイクロ波であってもよい。使用する周波数に応じて、電極間隔d、ガスの種類及び圧力に応じて適切な印加電圧を設定することができる。例えば、直流電圧を印加してもよい。その場合には、誘電体層4および保護層5を備えず、電極3が直接、密閉空間内のガスと接するようにすればよい。直流電圧の場合にも、電極間隔d、ガスの種類及び圧力に応じて適切な印加電圧を使用すればよく、例えば電極間隔により、あるいは封印ガス圧により100〜150Vあるいはそれ以上又はそれ以下の直流電圧を使用することができる。直流電圧を使用すれば、RF波などの交流電圧による発光の時間的変動を抑制することができ、一定の出力が要求される計測用途に使用することが可能になる。また、プラズマを発生させるための印加電圧は、直流電圧と交流電圧とが足し合わされた電圧(交流電圧を直流電圧でバイアスした電圧)であってもよい。
Further, the applied voltage for generating plasma is not limited to the above-described RF wave, and may be a microwave. According to the frequency to be used, an appropriate applied voltage can be set according to the electrode interval d, the type of gas, and the pressure. For example, a DC voltage may be applied. In that case, the dielectric layer 4 and the protective layer 5 are not provided, and the
また、下部基板、電極、誘電体層、保護層、発光層、上部基板、封入ガスは、上記した材質に限定されず、種々変更することができる。 Further, the lower substrate, the electrode, the dielectric layer, the protective layer, the light emitting layer, the upper substrate, and the sealed gas are not limited to the materials described above, and can be variously changed.
上部基板は、サファイアに限らず、深紫外光に対して透過性が高く、発光層の形成が容易な材質であればよい。例えば、AlNあるいは石英でもよい。 The upper substrate is not limited to sapphire, but may be any material that is highly permeable to deep ultraviolet light and can easily form a light emitting layer. For example, AlN or quartz may be used.
また、発光層7として使用するAlGaNは、単結晶に限らず、多結晶、アモルファスであってもよく、蒸着膜であってもよい。又発光層7は、深紫外を発光出来るダイアモンド、希土類添加型AlGaNあるいは、希土類添加型SiC、又はZnO、ZnMnO、窒化ボロンであってもよい。
Moreover, AlGaN used as the
また、保護層5あるいは誘電体膜4は、AlN、あるいは発光層と同じ組成、例えばAlGaNあるいは上記各材料であってもよい。保護層5にAlNを使用すれば、保護層5からも波長約200nmのDUV光を発生させることができる。 Further, the protective layer 5 or the dielectric film 4 may be made of AlN or the same composition as the light emitting layer, for example, AlGaN or each of the above materials. If AlN is used for the protective layer 5, DUV light having a wavelength of about 200 nm can also be generated from the protective layer 5.
また、保護層5は、MgO、AlN、AlGaN及びAlGaInNからなる群の中から選択される材料で形成された層、又はそれらの材料が混合されて形成された層、さらにはそれらの層が積層されて形成された層であってもよい。また、それらの層に、ある種の材料が数ppmから数%の範囲でドーピングされていてもよい。 The protective layer 5 is a layer formed of a material selected from the group consisting of MgO, AlN, AlGaN and AlGaInN, or a layer formed by mixing these materials, and further, these layers are laminated. It may be a layer formed as a result. Moreover, a certain kind of material may be doped in these layers in the range of several ppm to several%.
下部基板2、電極3、誘電体層4、及び保護層5は、DUV光の取り出し方向に位置しないので、透光性の材料で形成される必要はない。電極3は導電性の材料で形成されていればよくAl、Cr、NiCu等全ての金属を用いることができる。誘電体層4および保護層5は、電気絶縁材料で形成されていればよい。誘電体層4に十分なプラズマに対する強度があれば、保護層5を備えていなくてもよい。
Since the lower substrate 2, the
また、本発明の紫外発光素子は、任意の大きさに形成されてもよく、曲面状に形成されてもよい。例えば、上部基板6や下部基板2の表面が曲面状に形成されていてもよい。また、上部基板6の、発光層7が形成された側の面並びに大気にさらされる光を取り出す面は、平面、凸面、凹面、柱状もしくは壁状等の特殊な形状を有する面、又は、ランダムな構造が形成された面など、任意の形状であってもよい。さらに、下部基板を上部基板に合わせ込んで形成する場合には、下部基板2の一方の面又は両面も同様に形成される。
Moreover, the ultraviolet light emitting device of the present invention may be formed in an arbitrary size or may be formed in a curved surface shape. For example, the surfaces of the
また、上部基板6及び下部基板2が、電極3と発光層7とが対向するように配置されて形成された空間(密閉空間8に対応)は、密閉されていなくてもよく、ガスを流入させる手段を有していてもよい。
Further, the space formed by arranging the
また、本発明の深紫外発光素子は、−50℃〜100℃の温度環境で使用されることができる。高温の環境で使用される場合には、深紫外発光素子の温度上昇を防ぐために、金属又はその他の熱導電性材料を、上部基板6や下部基板5に密着させた構造に形成することが望ましい。
Moreover, the deep ultraviolet light emitting device of the present invention can be used in a temperature environment of −50 ° C. to 100 ° C. When used in a high temperature environment, it is desirable to form a metal or other thermally conductive material in a structure in close contact with the
また、プラズマをより強くたてるためにフェライト等の磁場発生手段を電極側に密着させ発光効率を上げることもできる。例えば、コイルに電流を流すことにより磁場が発生し、この磁場によって電子とイオンの運動の軌道が曲げられプラズマ化していないガスにも衝突する確率が上がり、プラズマ濃度が増大する。コイルに電流を流す代わりにフェライトの様な永久磁場でもよい。より具体的には、下部電極の裏側にフェライト板を貼り付けるかあるいは金属を蒸着して形成したコイルパターンに電流を流し、フェライトからの磁場あるいはコイルに電流を流して出来る磁場を用いることができる。 In addition, in order to make the plasma stronger, magnetic field generating means such as ferrite can be brought into close contact with the electrode side to increase luminous efficiency. For example, a magnetic field is generated by passing an electric current through a coil, and the probability that the magnetic and magnetic movement of the electrons and ions will bend and collide with non-plasma gas will increase, and the plasma concentration will increase. Instead of passing a current through the coil, a permanent magnetic field such as ferrite may be used. More specifically, it is possible to use a magnetic field generated by applying a current to a coil pattern formed by attaching a ferrite plate to the back side of the lower electrode or depositing a metal, and applying a current from a ferrite or a coil. .
1、1’ 深紫外発光素子
2 下部基板
3 電極
4 誘電体層
5 保護層
6 上部基板
7 発光層
8 密閉空間
9 隔壁
P マイクロプラズマ
L 深紫外光(DUV光)
d 電極間隔
DESCRIPTION OF
d Electrode spacing
Claims (30)
下部基板と、
前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極と、
前記上部基板の一方の面に形成された発光層と、
前記電極を覆って下部基板の前記一方の面に形成された誘電体層と、
前記誘電体層の上に、MgO、AlN、AlGaN及びAlGaInNからなる群の中から選択される少なくとも1つの材料からなる保護層、又は、ドーピングされた前記保護層と、
前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向配置させて形成される空間に充填されたガスとを備え、
前記電極の間に交流電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマによって、前記発光層が深紫外光を発することを特徴とする深紫外発光素子。 An upper substrate;
A lower substrate,
A plurality of electrodes formed on one surface of the lower substrate;
A light emitting layer formed on one surface of the upper substrate;
A dielectric layer formed on the one surface of the lower substrate so as to cover the electrode;
A protective layer made of at least one material selected from the group consisting of MgO, AlN, AlGaN, and AlGaInN on the dielectric layer, or the doped protective layer;
The upper substrate and the lower substrate include a gas filled in a space formed by arranging the electrode and the light emitting layer to face each other.
The deep ultraviolet light emitting element, wherein the light emitting layer emits deep ultraviolet light by plasma generated by the gas when an alternating voltage is applied between the electrodes.
下部基板と、
前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極と、
前記上部基板の一方の面に形成された発光層と、
前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向配置させて形成される空間に充填されたガスとを備え、
前記電極が前記ガスに露出され、
前記電極の間に直流電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマによって、前記発光層が深紫外光を発することを特徴とする深紫外発光素子。 An upper substrate;
A lower substrate,
A plurality of electrodes formed on one surface of the lower substrate;
A light emitting layer formed on one surface of the upper substrate;
The upper substrate and the lower substrate include a gas filled in a space formed by arranging the electrode and the light emitting layer to face each other.
The electrode is exposed to the gas;
The deep ultraviolet light emitting element characterized in that the light emitting layer emits deep ultraviolet light by plasma generated by the gas when a DC voltage is applied between the electrodes.
下部基板と、
前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極と、
前記上部基板の一方の面に形成された発光層と、
前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向配置させて形成される空間に充填されたガスとを備え、
前記電極の間に電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマによって、前記発光層が深紫外光を発し、
前記上部基板がサファイアで形成され、
前記発光層が、AlGaN、ドーピングされたAlGaN、深紫外を発光出来るダイアモンド、ドーピングされたSiC、ZnO、ZnMnO、又は窒化ボロンで形成されていることを特徴とする深紫外発光素子。 An upper substrate;
A lower substrate,
A plurality of electrodes formed on one surface of the lower substrate;
A light emitting layer formed on one surface of the upper substrate;
The upper substrate and the lower substrate include a gas filled in a space formed by arranging the electrode and the light emitting layer to face each other.
The plasma generated by the gas when a voltage is applied between the electrodes, and emitting the light emitting layer is deep ultraviolet light,
The upper substrate is formed of sapphire;
A deep ultraviolet light emitting device , wherein the light emitting layer is formed of AlGaN, doped AlGaN, diamond capable of emitting deep ultraviolet, doped SiC, ZnO, ZnMnO, or boron nitride .
下部基板と、
前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極と、
前記上部基板の一方の面に形成された発光層と、
前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向配置させて形成される空間に充填されたガスと、
前記発光層の前記空間側の面に形成された微少補助電極とを備え、
前記電極の間に電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマによって、前記発光層が深紫外光を発し、
前記補助電極に正電圧を印加して、前記空間に発生するプラズマ中の電子を引き付けることによって、前記空間に発生するプラズマ中の正イオン成分を前記発光層から遠ざけることを特徴とする深紫外発光素子。 An upper substrate;
A lower substrate,
A plurality of electrodes formed on one surface of the lower substrate;
A light emitting layer formed on one surface of the upper substrate;
A gas filled in a space formed by disposing the upper substrate and the lower substrate so that the electrode and the light emitting layer are opposed to each other ;
A small auxiliary electrode formed on the space side surface of the light emitting layer ,
The light emitting layer emits deep ultraviolet light by the plasma generated by the gas when a voltage is applied between the electrodes,
Deep ultraviolet light emission characterized in that, by applying a positive voltage to the auxiliary electrode and attracting electrons in the plasma generated in the space, positive ion components in the plasma generated in the space are moved away from the light emitting layer. element.
下部基板と、
前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極と、
前記上部基板の一方の面に形成された発光層と、
前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向配置させて形成される空間に充填されたガスとを備え、
前記電極の間に電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマによって、前記発光層が深紫外光を発し、
前記上部基板の前記発光層が形成された側の面、及び、前記上部基板の光が取り出される側の面の少なくとも一方の面ないし前記下部基板の一方の面あるいはその両方の面が、平面、凸面、凹面、柱状部分を有する面、壁状部分を有する面、又は、ランダムな高さを持つ形状の面であることを特徴とする深紫外発光素子。 An upper substrate;
A lower substrate,
A plurality of electrodes formed on one surface of the lower substrate;
A light emitting layer formed on one surface of the upper substrate;
The upper substrate and the lower substrate include a gas filled in a space formed by arranging the electrode and the light emitting layer to face each other.
The plasma generated by the gas when a voltage is applied between the electrodes, and emitting the light emitting layer is deep ultraviolet light,
The surface of the upper substrate on which the light emitting layer is formed, and at least one surface of the surface of the upper substrate from which light is extracted, one surface of the lower substrate, or both surfaces are planar, A deep ultraviolet light emitting element characterized by being a convex surface, a concave surface, a surface having a columnar portion, a surface having a wall-like portion, or a surface having a random height .
下部基板と、
前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極と、
前記上部基板の一方の面に形成された発光層と、
前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向配置させて形成される空間に充填されたガスとを備え、
前記電極の間に電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマによって、前記発光層が深紫外光を発し、
前記上部基板又は下部基板に、温度上昇を防ぐための金属又は熱導電性材料が密着されていることを特徴とする深紫外発光素子。 An upper substrate;
A lower substrate,
A plurality of electrodes formed on one surface of the lower substrate;
A light emitting layer formed on one surface of the upper substrate;
The upper substrate and the lower substrate include a gas filled in a space formed by arranging the electrode and the light emitting layer to face each other.
The plasma generated by the gas when a voltage is applied between the electrodes, and emitting the light emitting layer is deep ultraviolet light,
A deep ultraviolet light emitting element, wherein a metal or a heat conductive material for preventing a temperature rise is adhered to the upper substrate or the lower substrate .
下部基板と、
前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極と、
前記上部基板の一方の面に形成された発光層と、
前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向配置させて形成される空間に充填されたガスとを備え、
前記電極の間に直流電圧と交流電圧とが足し合わされた電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマによって、前記発光層が深紫外光を発することを特徴とする深紫外発光素子。 An upper substrate;
A lower substrate,
A plurality of electrodes formed on one surface of the lower substrate;
A light emitting layer formed on one surface of the upper substrate;
The upper substrate and the lower substrate include a gas filled in a space formed by arranging the electrode and the light emitting layer to face each other.
The deep ultraviolet light emitting element, wherein the light emitting layer emits deep ultraviolet light by plasma generated by the gas when a voltage obtained by adding a direct current voltage and an alternating current voltage is applied between the electrodes.
下部基板と、
前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極と、
前記上部基板の一方の面に形成された発光層と、
前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向配置させて形成される空間に充填されたガスとを備え、
前記電極の間に電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマによって、前記発光層が深紫外光を発し、
前記発光層がAlGaInNで形成され、
前記深紫外光が、350nm以下100nm以上の範囲内の波長を有する光であることを特徴とする深紫外発光素子。 An upper substrate;
A lower substrate,
A plurality of electrodes formed on one surface of the lower substrate;
A light emitting layer formed on one surface of the upper substrate;
The upper substrate and the lower substrate include a gas filled in a space formed by arranging the electrode and the light emitting layer to face each other.
The plasma generated by the gas when a voltage is applied between the electrodes, and emitting the light emitting layer is deep ultraviolet light,
The light emitting layer is formed of AlGaInN;
The deep ultraviolet light emitting element, wherein the deep ultraviolet light is light having a wavelength within a range of 350 nm or less and 100 nm or more .
下部基板と、
前記下部基板の一方の面に形成された複数の電極と、
前記上部基板の一方の面に形成された発光層と、
前記上部基板及び前記下部基板が、前記電極と前記発光層とを対向配置させて形成される空間に充填されたガスと、
前記電極の近傍に形成され、前記ガスが充填された前記空間中に磁場を発生させる手段とを備え、
前記電極の間に電圧が印加された場合に前記ガスによって発生するプラズマによって、前記発光層が深紫外光を発し、
前記手段が発生する前記磁場によって、前記プラズマを増大させることを特徴とする深紫外発光素子。 An upper substrate;
A lower substrate,
A plurality of electrodes formed on one surface of the lower substrate;
A light emitting layer formed on one surface of the upper substrate;
A gas filled in a space formed by disposing the upper substrate and the lower substrate so that the electrode and the light emitting layer are opposed to each other ;
Means for generating a magnetic field in the space filled with the gas, formed in the vicinity of the electrode ,
The light emitting layer emits deep ultraviolet light by the plasma generated by the gas when a voltage is applied between the electrodes,
The deep ultraviolet light emitting element , wherein the plasma is increased by the magnetic field generated by the means .
前記電極の間に印加される電圧が交流電圧であることを特徴とする請求項3〜6、8、9の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 A dielectric layer formed on the one surface of the lower substrate so as to cover the electrode;
10. The deep ultraviolet light-emitting element according to claim 3, wherein the voltage applied between the electrodes is an alternating voltage.
前記電極の間に印加される電圧が直流電圧であることを特徴とする請求項3〜6、8、9の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 The electrode is exposed to the gas;
The deep ultraviolet light-emitting element according to any one of claims 3 to 6, 8, and 9, wherein a voltage applied between the electrodes is a DC voltage.
前記発光層が、AlGaN、ドーピングされたAlGaN、深紫外を発光出来るダイアモンド、ドーピングされたSiC、ZnO、ZnMnO、又は窒化ボロンで形成されていることを特徴とする請求項1、2、4〜9の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 The upper substrate is formed of sapphire;
Claim 1, wherein the light emitting layer, AlGaN, characterized in that it is formed by doped AlGaN, diamond can emit deep ultraviolet, doped SiC, ZnO, ZnMnO, or boron nitride, 2,4~9 The deep ultraviolet light emitting element of any one of these.
前記発光層中のAlの割合が、前記発光層の平面に沿って、あるいは前記発光層の平面の垂直方向に変化することを特徴とする請求項14又は15に記載の深紫外発光素子。 The light emitting layer is AlGaN,
The deep ultraviolet light-emitting element according to claim 14 or 15 , wherein a ratio of Al in the light-emitting layer changes along a plane of the light-emitting layer or in a direction perpendicular to the plane of the light-emitting layer.
該補助電極に正電圧を印加して、前記空間に発生するプラズマ中の電子を引き付けることによって、前記空間に発生するプラズマ中の正イオン成分を前記発光層から遠ざけることを特徴とする請求項1〜3、5〜9の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 A micro auxiliary electrode is provided on the space side surface of the light emitting layer,
The positive ion component in the plasma generated in the space is moved away from the light emitting layer by applying a positive voltage to the auxiliary electrode and attracting electrons in the plasma generated in the space. The deep ultraviolet light-emitting device according to any one of to 3 and 5 to 9 .
前記空間に前記ガスを流入させる手段を有することを特徴とする請求項1〜23の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 The gas is enclosed in the sealed space, or
The deep ultraviolet light emitting element according to any one of claims 1 to 23 , further comprising means for causing the gas to flow into the space.
前記深紫外光が、350nm以下100nm以上の範囲内の波長を有する光であることを特徴とする請求項1〜7、9の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 The light emitting layer is formed of AlGaInN;
The deep ultraviolet light, deep ultraviolet light emitting device according to any one of claims 1 to 7 and 9, characterized in that the light having a wavelength in the range of more or less 100 nm 350 nm.
発生する前記磁場によって、前記プラズマを増大させることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の深紫外発光素子。 Means for generating a magnetic field in the space filled with the gas in the vicinity of the electrode;
The deep ultraviolet light emitting element according to any one of claims 1 to 8 , wherein the plasma is increased by the generated magnetic field.
下部基板の一方の面に複数の電極を形成する第2ステップと、
前記電極と前記発光層とを対向させて、前記上部基板及び前記下部基板を所定の間隔で接合し、空間を形成する第3ステップと、
前記空間にガスを封入する第4ステップとを含み、
前記発光層がAlGaNであり、
前記ガスが、前記電極の間に電圧が印加された場合にプラズマを発生させるガスであることを特徴とする深紫外発光素子の製造方法。 A first step of forming a light emitting layer on one surface of the upper substrate;
A second step of forming a plurality of electrodes on one surface of the lower substrate;
A third step in which the electrode and the light emitting layer are opposed to each other and the upper substrate and the lower substrate are joined at a predetermined interval to form a space;
And a fourth step of enclosing gas in the space,
The light emitting layer is AlGaN;
The method of manufacturing a deep ultraviolet light emitting element, wherein the gas is a gas that generates plasma when a voltage is applied between the electrodes.
The first step is a step of forming the light emitting layer so that a ratio of Al in the light emitting layer changes in a plane direction of the light emitting layer or in a direction perpendicular to a plane of the light emitting layer. Item 30. A method for producing a deep ultraviolet light emitting device according to Item 29 .
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