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酸化亜鉛系発光素子

国内特許コード P08A014039
整理番号 18-26
掲載日 2008年11月7日
出願番号 特願2007-086470
公開番号 特開2008-244387
登録番号 特許第5277430号
出願日 平成19年3月29日(2007.3.29)
公開日 平成20年10月9日(2008.10.9)
登録日 平成25年5月31日(2013.5.31)
発明者
  • 藤田 恭久
出願人
  • 国立大学法人島根大学
発明の名称 酸化亜鉛系発光素子
発明の概要

【課題】 低コストで大面積の発光素子を容易に作成できること。
【解決手段】 透明な基板101上に、ZnO系透明導電膜102、n型ZnO薄膜103、正孔輸送層または発光層であるZnO粒子層104、電極106が順に積層した構造を有する発光素子100であって、ZnO粒子層104が、窒素濃度が1016cm-3~1020cm-3であり粒子サイズが50nm~500nmである酸化亜鉛の結晶粒子を焼結した半導体層であることを特徴とする。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


照明装置の主流である蛍光灯は、放電管の中の水銀からの紫外光を蛍光体に照射して光らせるものであり、環境面や寿命に問題がある。これを解決するために窒化ガリウム系pn接合発光ダイオードと蛍光体を組み合わせた白色発光ダイオードの高効率化の研究が行われている。しかしながら、高価な単結晶基板を用いる必要があるために高コストとなり蛍光灯の置き換えは望めない。また、MIS型(Metal
Insulator Semiconductor)型の無機エレクトロルミネッセンス素子は大面積化が容易であるが高電圧が必要で寿命が短く、輝度が低くいために照明装置等に用いることはできなかった。



一方、材料として安価である酸化亜鉛(ZnO)を用いた発光ダイオードも研究されている。ZnOは室温で他の半導体と異なり励起子(電子とホールが互いに束縛した状態)が存在できるため、励起子の再結合による近紫外域(約380nm)での極めて高効率な発光が可能である。しかし、p型ZnO薄膜の成長が難しいために実用的な発光素子は開発されていない。ZnOを用いた発光素子としては、たとえば、特開2001―210865号公報「発光素子およびその製造方法」では、ZnO微粒子を用いた発光素子に関する技術開示がある。この発明によれば、素子を低電圧の直流電流で容易に動作させることが可能となり、また、基板を任意に選択することもできるという利点がある。




【特許文献1】特開2001―210865号公報

【特許文献2】特開2005-307151号公報

【特許文献3】特開2006-348244号公報

【特許文献4】特開2004-079518号公報

【特許文献5】特開2005-060145号公報

【非特許文献1】D.C.Look,D.C.Reynilds,C.W.Litton,R.L.Jones,D.B.Easonand G.Cantwell: APPLIED PHYSICS LETTERS Vol.81,No.10 02/09/2002

産業上の利用分野


本発明は、酸化亜鉛系発光素子に関し、特に、窒素ドープされた安価に製造できるp型酸化亜鉛結晶粒子を用いた発光素子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
n型酸化亜鉛系薄膜と、酸化亜鉛粒子層と、が接合した構造を有し、
酸化亜鉛粒子層は、窒素濃度が1016cm-3~1020cm-3であり粒子サイズが50nm~500nmである酸化亜鉛の結晶粒子を焼結させることにより構成される層であることを特徴とする酸化亜鉛系発光素子。

【請求項2】
基板上に、第1の導電膜、n型酸化亜鉛系薄膜、酸化亜鉛粒子層、第2の導電膜が順に積層した構造を有し、
酸化亜鉛粒子層は、窒素濃度が1016cm-3~1020cm-3であり粒子サイズが50nm~500nmである酸化亜鉛の結晶粒子を焼結させることにより構成される層であることを特徴とする酸化亜鉛系発光素子。

【請求項3】
基板上に、第1の導電膜、n型酸化亜鉛系薄膜、酸化亜鉛粒子層、p型MgZn1-xO薄膜(ただしX=0~0.3)、第2の導電膜が順に積層した構造を有し、
酸化亜鉛粒子層は、窒素濃度が1016cm-3~1020cm-3であり粒子サイズが50nm~500nmである酸化亜鉛の結晶粒子を焼結させることにより構成される層であることを特徴とする酸化亜鉛系発光素子。

【請求項4】
基板が近紫外光または可視光に対して透明であり、第1の導電膜がn型酸化亜鉛系透明導電膜であり、第2の導電膜が金属膜であることを特徴とする請求項2または3に記載の酸化亜鉛系発光素子。

【請求項5】
基板が近紫外光または可視光に対して透明であり、第1の導電膜がn型酸化亜鉛系透明導電膜であり、第2の導電膜が酸化インジウム錫系透明導電膜であることを特徴とする請求項2または3に記載の酸化亜鉛系発光素子。

【請求項6】
第1の導電膜が金属膜であり、第2の導電膜が酸化インジウム錫系透明導電膜であることを特徴とする請求項2または3に記載の酸化亜鉛系発光素子。

【請求項7】
n型酸化亜鉛系薄膜がn型MgZn1-xO薄膜(ただしX=0~0.3)であることを特徴とする請求項1~6のいずれか一つに記載の酸化亜鉛系発光素子。

【請求項8】
酸化亜鉛粒子は、酸素ガスと窒素ガスとを含む混合ガスを雰囲気ガスとし、その中で亜鉛をアーク放電を用いて蒸発させることにより製造されたものであることを特徴とする請求項1~7のいずれか一つに記載の酸化亜鉛系発光素子。
産業区分
  • 固体素子
  • その他無機化学
  • 電力応用
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007086470thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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