(57)【要約】【課題】量子点垂直共振型の表面放出レーザー及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板と、基板上に設けられた第１のブラッグ反射器ミラー２０と、第１のブラッグ反射器ミラー２０上に設けられた電子輸送層２５と、電子輸送層２５上に設けられ、ナノ粒子形態のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点で形成された発光層３０と、発光層上に設けられた正孔輸送層３５と、正孔輸送層３５上に設けられた上部ブラッグ反射器ミラー４０と、を備える量子点垂直共振型の表面放出レーザー及びその製造方法である。これにより、発光効率が高く、波長特性が優れた量子点垂直共振型の表面放出レーザーを得ることができる。【選択図】図１
2006229194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた第１のブラッグ反射器ミラーと、
前記第１のブラッグ反射器ミラー上に設けられた電子輸送層と、
前記電子輸送層上に設けられたものであり、ナノ粒子形態のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点で形成された発光層と、
前記発光層上に設けられた正孔輸送層と、
前記正孔輸送層上に設けられた第２のブラッグ反射器ミラーと、
を備えることを特徴とする量子点垂直共振型の表面放出レーザー。
【請求項２】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体量子点は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質を備えることを特徴とする請求項１に記載の量子点垂直共振型の表面放出レーザー。
【請求項３】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点は、コア・シェル構造を有し、
前記コアは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択されたいずれか一つの物質を備え、
前記シェルは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択されたいずれか一つの物質を備え、
前記シェル物質のエネルギーバンドギャップが前記コア物質のエネルギーバンドギャップよりさらに広いことを特徴とする請求項１に記載の量子点垂直共振型の表面放出レーザー。
【請求項４】
前記量子点の直径は、１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の量子点垂直共振型の表面放出レーザー。
【請求項５】
基板を準備する段階と、
前記基板上に第１のブラッグ反射器ミラーを形成する段階と、
前記第１のブラッグ反射器ミラー上に電子輸送層を形成する段階と、
前記電子輸送層上にナノ粒子形態のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点を塗布して発光層を形成する段階と、
前記発光層上に正孔輸送層を形成する段階と、
前記正孔輸送層上に第２のブラッグ反射器ミラーを形成する段階と、
を含むことを特徴とする量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法。
【請求項６】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点を塗布して発光層を形成する段階は、スピンコーティング、ディップコーティング、プリンティング及びスプレーコーティングよりなるグループから選択されたいずれか一つの方法によって行われることを特徴とする請求項５に記載の量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法。
【請求項７】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質を備えることを特徴とする請求項６に記載の量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法。
【請求項８】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点は、コア・シェル構造を有し、
前記コアは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択されたいずれか一つの物質を備え、
前記シェルは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択されたいずれか一つの物質を備え、
前記シェル物質のエネルギーバンドギャップがコア物質のエネルギーバンドギャップよりさらに広いことを特徴とする請求項６に記載の量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法。
【請求項９】
前記量子点の直径は、１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項６に記載の量子点垂直共振型の表面放出レーザー製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子点垂直共振型の表面放出レーザー及びその製造方法に係り、より詳しくは、発光効率が高く、波長特性が優れ、その製造方法が容易な量子点垂直共振型の表面放出レーザー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
量子点（量子ドット）は、十分に分離されたエネルギー間隔を有することができ、３次元的にキャリヤを閉じ込めることができて、光素子として具現する場合、量子井戸構造（ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）に比べて熱的安定性がはるかに優れる。量子点を形成する方法として、現在一番活発に研究されていることは、自発形成量子点の成長方法である。
【０００３】
自発形成量子点の成長方法は、基板或いはバッファ層上にそれより大きい格子定数を有する物質をＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）のような気相蒸着法で蒸着することである。この際、格子定数が大きい物質は、初期の２ＭＬ（Ｍｏｎｏ  Ｌａｙｅｒ：原子層）〜５ＭＬ程度までは薄い２次元的な結晶膜に成長されるが、それより厚く蒸着されれば、応力エネルギーを緩和させるため自発的に３次元の立体的な結晶に成長する。このように成長された立体的な結晶のサイズは、２０ｎｍ〜６０ｎｍ程度になるために量子点として使用でき、この方法は、格子不一致が３％〜７％程度の物質系で主に使用されている。
【０００４】
量子点を形成した後には、その量子点を素子として使用するため、量子点層の上部に基板或いはバッファ層と同一の物質を成長させて量子点のキャリヤを閉じ込め、この物質をキャップ層という。最近、こうした方式で形成された自発形成量子点技術が量子点レーザー、増幅器、光スイッチングなどの光素子に応用されている。
【０００５】
量子点発光波長の半値幅は、量子点の均一性を示す尺度であって、半値幅が狭いほど量子点が均一であることとみなして、量子点層を素子に直接適用するとき、重要な基準として作用する。しかし、量子点光素子を用いる場合、量子井戸構造に比べて波長の制御が難しく、特に量子点のサイズ分布が不均一になって波長の半値幅が広いことが問題点として指摘されている。
【０００６】
特許文献１は、量子点垂直共振型の表面放出レーザー（ＶＣＳＥＬ）の構造を開示する。しかしながら、このような構造を有するＶＣＳＥＬ素子で、量子点層は結晶成長法、すなわちエピタキシャル成長法によって形成されなければならないので、格子不一致などの問題を考慮して、ＤＢＲ材料及び基板材料を制限的に選択しなければならない。特に、前記ＤＢＲをなす物質層の屈折率の差異は小さいので、その積層数が多くなって、ＶＣＳＥＬ素子の嵩が大きくなる。従って、こうした構造のＶＣＳＥＬ素子において、その製造工程が複雑でコストが高くなることがある。
【特許文献１】米国特許第６７８２０２１明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の技術的課題は、発光効率が高く、波長特性が優れており、その製造方法が容易な量子点垂直共振型の表面放出レーザー及びその製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記技術的課題を達成するために、本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザーは、基板と、前記基板上に設けられた第１のブラッグ反射器（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＤＢＲ）ミラーと、前記第1のブラッグ反射器ミラー上に設けられた電子輸送層と、前記電子輸送層上に設けられ、ナノ粒子形態のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点で形成された発光層と、前記発光層上に設けられた正孔輸送層と、前記正孔輸送層上に設けられた第２のブラッグ反射器（ＤＢＲ）ミラーと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法は、基板を準備する段階と、前記基板上に第１のブラッグ反射器ミラーを形成する段階と、前記第１のブラッグ反射器ミラー上に電子輸送層を形成する段階と、前記電子輸送層上にナノ粒子形態のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点を塗布して発光層を形成する段階と、前記発光層上に正孔輸送層を形成する段階と、前記正孔輸送層上に第２のブラッグ反射器ミラーを形成する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
前記のような構成を有する本発明によれば、発光効率が高く、波長特性が優秀な量子点垂直共振型の表面放出レーザーを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図面に基づき、本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザー（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＱＤ−ＶＣＳＥＬ）及びその製造方法の好適な実施形態を詳細に説明する。この過程で、図面に示された層や領域の厚さは明細書の明確性のため誇張されるように示されている。
【００１２】
図１は、本発明の好適な実施形態による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの概略的断面図である。
【００１３】
先ず、図１を参照すれば、本発明によるＱＤ−ＶＣＳＥＬ素子は、基板１０上に順次に積層された第１のブラッグ反射器（以下、「下部ブラッグ反射器」と称する）ミラー２０と、電子輸送層２５と、発光層３０と、正孔輸送層３５及び第２のブラッグ反射器（以下、「上部ブラッグ反射器」と称する）ミラー４０と、を備える。
【００１４】
前記基板１０は、半導体基板だけではなく、ガラス基板及びサファイア基板などを全て備えることができ、基板１０の材料が特別に制限されない。
【００１５】
前記電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）２５は、負極から供給される電子を発光層３０に輸送する役割を果たし、一般にＡｌｑ３又はＴＡＺ物質で形成されたものが広く知られている。
【００１６】
前記正孔輸送層（Ｈｏｌｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）３５は正極から注入された正孔を発光層３０に輸送する役割を果たし、一般にα−ＮＰＤ又はＴＰＤなどの物質で形成されたものがよく知られている。
【００１７】
前記発光層（Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）３０は、負極と正極から供給された電子と正孔の再結合がなされながら発光が起こる領域である。本発明で、前記発光層３０は、ナノ粒子形態のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点３０ａで形成されたことを特徴とする。ここで、前記量子点３０ａは、量子孤立効果を有する所定サイズの粒子を言い、こうした量子点３０ａの直径は、１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲である。このようなナノ粒子形態の量子点３０ａは、化学的湿式方法によって合成できる。化学的湿式方法は、有機溶媒に前駆体物質を入れて粒子を成長させる方法であり、化学的湿式方法による量子点３０ａの合成方法は、既に公知の技術である。こうした化学的湿式方法は、結晶が成長されるとき有機溶媒が自然に量子点結晶表面に配位されて、分散剤の役割を果たせることによって、結晶の成長を調節するため、ＭＯＣＶＤ（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属化学気相成長法）やＭＢＥ（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｅａｍ  ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシャル成長法）のような気相蒸着法よりさらに易しく、低廉な工程を通じてナノ粒子のサイズと形態の均一度とを調節できる長所を有する。
【００１８】
このような量子点発光層３０は、スピンコーティング（ｓｐｉｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）、ディップコーティング（ｄｉｐ  ｃｏａｔｉｎｇ）、プリンティング（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）又はスプレーコーティング（ｓｐｒａｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）のような比較的簡単な薄膜形成法によって形成できる。この際、量子点３０ａのサイズによって色々な発光色を具現できる。例えば、前記ＱＤ−ＶＣＳＥＬ素子の製造工程時、量子点３０ａのサイズを制御することによって、量子点サイズ効果による多様な波長の光、すなわち全可視光領域及び青色から紫外線までの光が容易に得ることができる。
【００１９】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点３０ａは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質を備える。好ましくは、前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点３０ａは、コア・シェル構造を有することができ、図２は、こうしたコア・シェル構造の量子点の一例を示す概略的断面図である。ここで、前記コアは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択されたいずれか一つの物質を備え、前記シェルは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択されたいずれか一つの物質を備える。ここで、前記シェル物質のエネルギーバンドギャップは、コア物質のエネルギーバンドギャップよりさらに広い。
【００２０】
前記下部ブラッグ反射器（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＤＢＲ）ミラー２０と，前記上部ブラッグ反射器ミラー４０は、高い屈折率の物質層と低い屈折率の物質層がそれぞれ１／４波長の厚さを有し、交互に積層された構造を有することが一般によく知られている。従来の量子点光素子を用いる場合、量子井戸構造に比べて波長の制御が難しく、特に量子点のサイズ分布が不均一になって波長の半値幅が広いことが問題点として指摘されていた。しかしながら、本発明によるＶＣＳＥＬ素子は、量子点発光層３０の上下部にＤＢＲミラー２０，４０を備えているので、こうした構造のＶＣＳＥＬ素子から高強度を有しながらも半値幅が狭い発光波長を得ることができる。ここで、前記上下部ＤＢＲミラー２０，４０をなす物質層の形成材料は特別に制限されず、特に相互屈折率の差が大きい物質層を選択できる。互いに屈折率の差が大きい二つの物質層を多くの層に積層すれば、反射率がほぼ１になることができる。例えば、前記下部ＤＢＲミラー２０は、ＳｉＯ２層２０ａとＴｉＯ２層２０ｂとを含んだ少なくとも一対の物質層を備える。同様に、上部ＤＢＲミラー４０は、ＴｉＯ２層２０ａとＳｉＯ２層２０ｂとを含んだ少なくとも一対の物質層を備える。
【００２１】
従来のエピタキシャル成長された量子点層を備えたＶＣＳＥＬ素子においては、エピタキシャル成長のため量子点層との格子不一致などの問題が考慮されなければならないので、基板材料及びＤＢＲ材料が制限的に選択されなければならない。従って、従来は屈折率の差が小さいＤＢＲ材料が選択されなければならず、こうしたＤＢＲ層は多くの積層物を含んで嵩が大きくなる問題点があった。また、基板材料がウェーハ（ｗａｆｅｒ）に限定されてＶＣＳＥＬ素子のサイズがウェーハサイズに制限されるという限界があった。本発明によるＱＤ−ＶＣＳＥＬ素子によれば、こうした従来技術の限界が克服されうる。ナノ粒子形態の量子点３０ａを備える発光層３０は、スピンコーティング、ディップコーティング、プリンティング又はスプレーコーティングのような比較的簡単な薄膜形成法によって形成されるので、従来のＶＣＳＥＬ素子とは違って、基板材料及びＤＢＲミラー材料が制限されない。従って、多様な材料の基板及びＤＢＲミラーが選択できる。従って、ＤＢＲミラーの形成において、屈折率の差が大きい二つの物質層、例えばＴｉＯ２及びＳｉＯ２を選択して交互に形成することによって、従来よりその積層数を減らすことができる。このような構造のＶＣＳＥＬ素子でガラス基板などを基板材料に選択すれば、大面積のＶＣＳＥＬ素子が製造できる。
【００２２】
図３は、本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの発光波長特性を概略的に示すグラフである。ここで、従来ＶＣＳＥＬ素子の発光波長ａが本発明によるＱＤ−ＶＣＳＥＬ素子の発光波長ｂと共に示して比較した。
【００２３】
図４は、ＣｄＳｅ−コア／ＺｎＳ−シェル構造の量子点で形成された発光層を備える量子点デバイス（量子点で製作された素子であり、ＤＢＲを含まない）の発光波長特性を測定した結果グラフである。
【００２４】
図５Ａ〜図５Ｆは、本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法を示す工程フローチャートである。
【００２５】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すれば、基板１０を準備して、前記基板１０上に下部ブラッグ反射器（ＤＢＲ）ミラー２０を形成する。ここで、下部ＤＢＲミラー２０は、通常知られた薄膜蒸着方法によって形成できる。例えば、電子ビーム蒸着、スパッタリングのような蒸着法によって形成できる。
【００２６】
前記基板１０は、半導体基板だけではなく、ガラス基板及びサファイア基板などを全て備えることができ、基板１０の材料が特別に制限されない。
【００２７】
同様に、前記下部ＤＢＲミラー２０をなす物質層の形成材料は、特別に制限されず、特に相互屈折率の差が大きい物質層を選択できる。互いに屈折率の差が大きい二つの物質層を多くの層に積層すれば、反射率がほぼ１になる。従って、高屈折率の物質層と低屈折率の物質層とを選択してそれぞれ１／４波長の厚さに交互に積層させる。例えば、前記下部ＤＢＲミラー２０は、ＳｉＯ２層２０ａとＴｉＯ２層２０ｂとを含んだ少なくとも一対の物質層を備える。
【００２８】
図５Ｃを参照すれば、前記下部ＤＢＲミラー上に電子輸送層２５を形成する。前記電子輸送層２５は、一般にＡｌｑ３又はＴＡＺ物質で形成されることが公知されているため、これについての説明は省略する。
【００２９】
図５Ｄを参照すれば、前記電子輸送層２５上にナノ粒子形態のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点３０ａを塗布して発光層３０を形成する。ここで、前記量子点３０ａは、量子孤立効果を有する所定サイズの粒子を言い、こうした量子点３０ａの直径は、１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲である。このようなナノ粒子形態の量子点３０ａは、化学的湿式方法によって合成できる。化学的湿式方法は、有機溶媒に前駆体物質を入れて粒子を成長させる方法であって、化学的湿式方法による量子点３０ａの合成方法は既に公知の技術である。こうした化学的湿式方法は、結晶が成長されるとき、有機溶媒が自然に量子点結晶表面に配位されて分散剤の役割を果たせることによって、結晶の成長を調節するため、ＭＯＣＶＤやＭＢＥのような気相蒸着法よりさらに易しく、低廉な工程を通じてナノ粒子のサイズと形態の均一度を調節できる長所を有する。例えば、ナノ粒子を合成する化学的方法中の一つとして最近に注目されるのがコロイド方法である。コロイド方法は、数ナノメートルサイズのナノ粒子にそれぞれのナノ粒子がバンデルワールス力（ｖａｎ  ｄｅｒ  ｗａａｌｓ  ｆｏｒｃｅ）によって凝集されることを防ぐための界面活性剤をナノ粒子の表面に化学的にキャッピング（ｃａｐｐｅｄ  ｏｎ）させた後、これを溶媒に溶かしてナノ粒子コロイド溶液を使う方法である。
【００３０】
量子点３０ａを塗布して発光層を形成する段階は、スピンコーティング、ディップコーティング、プリンティング及びスプレーコーティングよりなるグループから選択されたいずれか一つの方法によって遂行できる。例えば、量子点３０ａを分散剤と共にポリマー材質の溶液に分散させて得た溶液（ＣｄＳｅ／Ｐｏｌｙ−３（ヘキシルチオフェン）混合液）などがコーティング液として用いられうる。前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点３０ａは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質を備える。
好ましくは、前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の量子点３０ａは、コア・シェル構造を有することができる。ここで、前記コアは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択されたいずれか一つの物質を備え、前記シェルは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳよりなるグループから選択されたいずれか一つの物質を備え、前記シェル物質のエネルギーバンドギャップは、コア物質のエネルギーバンドギャップよりさらに広い。
【００３１】
図５Ｅを参照すれば、前記発光層３０上に正孔輸送層３５を形成する。前記正孔輸送層３５は、一般にα−ＮＰＤ又はＴＰＤなどの物質で形成されたことが公知されているため、これについての説明は省略する。
【００３２】
図５Ｆを参照すれば、前記正孔輸送層３５上に上部ＤＢＲミラー４０を形成する。ここで、上部ＤＢＲミラー４０は、通常知られた薄膜蒸着方法によって形成できる。例えば、電子ビーム蒸着、スパッタリングのような蒸着法によって形成できる。前記上部ＤＢＲミラー４０をなす物質層の形成材料は、特別に制限されず、特に相互屈折率の差が大きい物質層を選択できる。従って、高屈折率の物質層と低屈折率の物質層とを選択してそれぞれ１／４波長の厚さに交互に積層させる。例えば、前記上部ＤＢＲミラー４０は、ＴｉＯ２層４０ａとＳｉＯ２層４０ｂとを含んだ少なくとも一対の物質層を備える。前記のような工程過程を通じて発光効率が高く、波長特性が優れた量子点垂直共振型の表面放出レーザー（ＶＣＳＥＬ）を得ることができる。特に、このような構造のＱＤ−ＶＣＳＥＬ素子は、製造工程が容易であるだけではなく、コストが低い。
【００３３】
前記のような本発明によれば、発光効率が高く、波長特性が優れた量子点垂直共振型の表面放出レーザー（ＶＣＳＥＬ）を得ることができる。前記ＶＣＳＥＬ素子の製造工程時、量子点のサイズを制御することによって、量子点サイズ効果による多様な波長の光、すなわち全可視光領域及び青色から紫外線領域までの光を容易に得ることができる。特に、本発明によるＶＣＳＥＬ素子は、量子点発光層の上下部にＤＢＲミラーを備えているので、こうした構造のＶＣＳＥＬ素子から高強度を有しながらも半値幅が狭い発光波長を得ることができる。
【００３４】
本発明によるＶＣＳＥＬ素子で、量子点発光層は、スピンコーティング、ディップコーティング、プリンティング又はスプレーコーティングのような比較的簡単な薄膜形成法によって形成できるので、製造工程が容易であるだけではなく、コストが低く、また基板材料及びＤＢＲ材料においても選択の幅が広い。従って、ＤＢＲミラーの形成において、屈折率の差が大きい二つの物質層、例えばＴｉＯ２及びＳｉＯ２を選択して交互に形成することによって、従来よりその積層数を減らすことができる。このような構造のＶＣＳＥＬ素子でガラス基板などを基板材料に選択すれば、大面積のＶＣＳＥＬ素子が製造できる。
【００３５】
以上、本発明の望ましい実施形態を参照して説明したが、当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できるということが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、発光素子に用いられうる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の好適な実施形態による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの概略的断面図である。
【図２】コア・シェル構造の量子点の一例を示す概略的断面図である。
【図３】本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの発光波長特性を概略的に示すグラフである。
【図４】ＣｄＳｅ−コア／ＺｎＳ−シェル構造の量子点で形成された発光層を備える量子点デバイス（量子点で製作された素子であり、ＤＢＲを含まない）の発光波長特性を測定した結果のグラフである。
【図５ａ】本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法を示す工程フローチャートである。
【図５ｂ】本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法を示す工程フローチャートである。
【図５ｃ】本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法を示す工程フローチャートである。
【図５ｄ】本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法を示す工程フローチャートである。
【図５ｅ】本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法を示す工程フローチャートである。
【図５ｆ】本発明による量子点垂直共振型の表面放出レーザーの製造方法を示す工程フローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０    基板、
２０    下部ブラッグ反射器（ＤＢＲ）ミラー、
２０ａ    ＳｉＯ２層、
２０ｂ    ＴｉＯ２層、
２５    電子輸送層、
３０    発光層、
３０ａ    量子点、
３５    正孔輸送層、
４０    上部ブラッグ反射器（ＤＢＲ）ミラー、
４０ａ    ＴｉＯ２層、
４０ｂ    ＳｉＯ２層。
【図１】
2006229194.tif 000003
【図２】
2006229194.tif 000004
【図３】
2006229194.tif 000005
【図４】
2006229194.tif 000006
【図５ａ】
2006229194.tif 000007
【図５ｂ】
2006229194.tif 000008
【図５ｃ】
2006229194.tif 000009
【図５ｄ】
2006229194.tif 000010
【図５ｅ】
2006229194.tif 000011
【図５ｆ】
2006229194.tif 000012