(57)【要約】【課題】演色性、色温度等の調整が簡単容易な蛍光体の製造方法及び蛍光体並びに発光素子を提供する。【解決手段】ドナー不純物及びアクセプタ不純物がドープされ励起光により励起されるとドナー・アクセプタ・ペアにより第１波長光で発光する蛍光体の一部について、第１波長光と異なる波長の第２波長光の照射下で結晶構造を変化させて第２波長光に対応した新たな準位を形成し、蛍光体の一部を前記励起光により励起されると第２波長光で発光する補助発光部とし、励起光により励起されると、第１波長光と第２波長光の両方を発するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドナー不純物及びアクセプタ不純物がドープされ励起光により励起されるとドナー・アクセプタ・ペアにより第１波長光で発光する蛍光体の一部について、前記第１波長光と異なる波長の第２波長光の照射下で結晶構造を変化させて当該第２波長光に対応した新たな準位を形成し、前記蛍光体の一部を前記励起光により励起されると当該第２波長光で発光する補助発光部とし、
前記励起光により励起されると、前記第１波長光と前記第２波長光の両方を発する蛍光体の製造方法。
【請求項２】
前記蛍光体の一部における結晶構造の変化は、表面形状を変化させて行う請求項１に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項３】
前記蛍光体の表面形状の変化は、陽極酸化により行われる請求項２に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項４】
前記蛍光体の一部における結晶構造の変化は、不純物の分布を変化させて行う請求項１に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項５】
不純物の分布の変化は、アニールにより行われる請求項４に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項６】
前記結晶構造を変化させる前に、前記蛍光体の一部に追加不純物をドープする請求項５に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項７】
前記追加不純物は、前記ドナー不純物及び前記アクセプタ不純物よりも拡散係数が大きい請求項６に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項８】
前記蛍光体の一部への追加不純物のドープは、イオン注入により行われる請求項６または７に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項９】
前記蛍光体は、６Ｈ型ＳｉＣからなり、
前記ドナー不純物は、窒素であり、
前記アクセプタ不純物は、ホウ素とアルミニウムの少なくとも一方である請求項１から８のいずれか１項に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項の蛍光体の製造方法により製造され、
励起光により励起されると前記第１波長光を発するドナー・アクセプタ・ペア発光部と、
前記励起光により励起されると前記第２波長光を発する補助発光部と、を備えた蛍光体。
【請求項１１】
請求項１０に記載の蛍光体からなる基板と、
前記基板上に形成され前記励起光を発する半導体積層部と、を備える発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体の製造方法及び蛍光体並びに発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体のｐｎ接合による発光素子として、ＬＥＤ（発光ダイオード）が広く実用化され、主に、光伝送、表示及び特殊照明用途に用いられている。近年、窒化物半導体と蛍光体を用いた白色ＬＥＤも実用化され、今後は一般照明用途への展開が大いに期待されている。しかし、白色ＬＥＤにおいては、エネルギー変換効率が既存の蛍光灯と比較して不十分のため、一般照明用途に対しては大幅な効率改善が必要である。さらに、高演色性、低コスト且つ大光束のＬＥＤの実現のためには多くの課題が残されている。現在市販されている白色ＬＥＤとして、リードフレームに実装された青色発光ダイオード素子と、この青色発光ダイオード素子に被せられＹＡＧ：Ｃｅからなる黄色蛍光体層と、これらを覆いエポキシ樹脂等の透明材料からなるモールドレンズと、を備えたものが知られている。この白色ＬＥＤでは、青色発光ダイオード素子から青色光が放出されると、黄色蛍光体を通り抜ける際に青色光の一部が黄色光に変換される。青色と黄色は互いに補色の関係にあることから、青色光と黄色光が交じり合うと白色光となる。この白色ＬＥＤでは、効率改善や演色性向上のため、青色発光ダイオード素子の性能向上等が求められている。
【０００３】
青色発光ダイオード素子として、ｎ型のＳｉＣ基板上に、ＡｌＧａＮからなるバッファ層、ｎ−ＧａＮからなるｎ型ＧａＮ層、ＧａＩｎＮ／ＧａＮからなる多重量子井戸活性層、ｐ−ＡｌＧａＮからなる電子ブロック層、ｐ−ＧａＮからなるｐ型コンタクト層が、ＳｉＣ基板側からこの順で連続的に積層されたものが知られている。さらに、ｐ型コンタクト層の表面にｐ側電極が形成されるとともに、ＳｉＣ基板の裏面にｎ側電極が形成され、ｐ側電極とｎ側電極との間に電圧を印加して電流を流すことにより、多重量子井戸活性層から青色光が放出される。この青色発光ダイオード素子では、ＳｉＣ基板に導電性があるため、サファイア基板を用いた青色発光ダイオード素子と異なり、上下に電極を配置することができ、製造工程の簡略化、電流の面内均一性、チップ面積に対する発光面積の有効利用等を図ることができる。
【０００４】
さらに、蛍光体を利用することなく、単独で白色光を生成する発光ダイオード素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この発光ダイオード素子では、前述の青色発光ダイオード素子のｎ型のＳｉＣ基板に代えて、ホウ素及び窒素をドープした第１ＳｉＣ層と、アルミニウム及び窒素をドープした第２ＳｉＣ層を有する蛍光ＳｉＣ基板が用いられ、多重量子井戸活性層から近紫外光が放出される。近紫外光は、第１ＳｉＣ層及び第２ＳｉＣ層にて吸収され、第１ＳｉＣ層にて緑色から赤色の可視光に、第２ＳｉＣ層にて青色から赤色の可視光にそれぞれ変換される。この結果、蛍光ＳｉＣ基板から演色性が高く太陽光に近い白色光が放出されるようになっている。
【０００５】
また、本願発明者らにより、ホウ素及び窒素が添加されたポーラス状の単結晶６Ｈ型ＳｉＣからなり、半導体発光部から発せられる光により励起されると可視光を発するポーラスＳｉＣ部を有する発光ダイオード素子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この発光ダイオード素子によれば、ポーラス化により、通常の６Ｈ型ＳｉＣにおけるドナー・アクセプタ・ペアの発光波長域よりも短波長側の発光を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１５３４５５号公報
【特許文献２】特許第５３３０８８０号公報
【特許文献３】特開２０１２−２４３８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さらに、本願発明者らは、６Ｈ型ＳｉＣの発光波長の変化について鋭意研究を重ねていた。特に、６Ｈ型ＳｉＣの発光波長を任意に変化させることができれば、演色性、色温度等の調整が簡単容易となる。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、演色性、色温度等の調整が簡単容易な蛍光体の製造方法及び蛍光体並びに発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明では、ドナー不純物及びアクセプタ不純物がドープされ励起光により励起されるとドナー・アクセプタ・ペアにより第１波長光で発光する蛍光体の一部について、前記第１波長光と異なる波長の第２波長光の照射下で結晶構造を変化させて当該第２波長光に対応した新たな準位を形成し、前記蛍光体の一部を前記励起光により励起されると当該第２波長光で発光する補助発光部とし、前記励起光により励起されると、前記第１波長光と前記第２波長光の両方を発する蛍光体の製造方法が提供される。
【００１０】
上記蛍光体の製造方法において、前記蛍光体の一部における結晶構造の変化は、表面形状を変化させて行ってもよい。
【００１１】
上記蛍光体の製造方法において、前記蛍光体の表面形状の変化は、陽極酸化により行われてもよい。
【００１２】
上記蛍光体の製造方法において、前記蛍光体の一部における結晶構造の変化は、不純物の分布を変化させて行ってもよい。
【００１３】
上記蛍光体の製造方法において、不純物の分布の変化は、アニールにより行われてもよい。
【００１４】
上記蛍光体の製造方法において、前記結晶構造を変化させる前に、前記蛍光体の一部に追加不純物をドープしてもよい。
【００１５】
上記蛍光体の製造方法において、前記追加不純物は、前記ドナー不純物及び前記アクセプタ不純物よりも拡散係数が大きくともよい。
【００１６】
上記蛍光体の製造方法において、前記蛍光体の一部への追加不純物のドープは、イオン注入により行われてもよい。
【００１７】
上記蛍光体の製造方法において、前記蛍光体は、６Ｈ型ＳｉＣからなり、前記ドナー不純物は、窒素であり、前記アクセプタ不純物は、ホウ素とアルミニウムの少なくとも一方であってもよい。
【００１８】
また、本発明では、上記蛍光体の製造方法により製造され、励起光により励起されると前記第１波長光を発するドナー・アクセプタ・ペア発光部と、前記励起光により励起されると前記第２波長光を発する補助発光部と、を備えた蛍光体が提供される。
【００１９】
さらに、本発明では、上記蛍光体からなる基板と、前記基板上に形成され前記励起光を発する半導体積層部と、を備える発光素子が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、新たに形成された準位に基づく発光と、ドナー・アクセプタ・ペア発光を組み合わせることで、演色性、色温度等の調整が簡単容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態を示す発光ダイオード素子の模式断面図である。
【図２】図２は、オーミック電極が形成されたＳｉＣ基板の模式断面図である。
【図３】図３は、ＳｉＣ基板をポーラス化する陽極酸化装置の説明図である。
【図４】図４は、第２蛍光ＳｉＣ層が形成されたＳｉＣ基板の模式断面図である。
【図５】図５は、変形例を示す半導体層上に電極が形成されたＳｉＣ基板の模式断面図である。
【図６】図６は、変形例を示す第２蛍光ＳｉＣ層が形成されたＳｉＣ基板の模式断面図である。
【図７】図７は、第２の実施形態を示す発光ダイオード素子の模式断面図である。
【図８】図８は、イオン注入領域が形成されたＳｉＣ基板の模式断面図である。
【図９】図９は、オーミック電極が形成されたＳｉＣ基板の模式断面図である。
【図１０】図１０は、誘導光が照射されている状態を示すオーミック電極が形成されたＳｉＣ基板の模式断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４の実施形態を示す発光装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１から図４は本発明の第１の実施形態を示すものであり、図１は発光ダイオード素子の模式断面図である。
【００２３】
図１に示すように、発光ダイオード素子１００は、ＳｉＣ基板１０２と、ＳｉＣ基板１０２上に形成される窒化物半導体層と、を備えている。半導体発光部としての窒化物半導体層は、バッファ層１０４、ｎ型層１０６、多重量子井戸活性層１０８、電子ブロック層１１０、ｐ型クラッド層１１２、ｐ型コンタクト層１１４をＳｉＣ基板１０２側からこの順に有している。ｐ型コンタクト層１１４上にはｐ側電極１１６が形成され、ＳｉＣ基板１０２の裏面側にｎ側電極１１８が形成されている。
【００２４】
ＳｉＣ基板１０２は、単結晶６Ｈ型ＳｉＣからなり、ドナー・アクセプタ・ペアにより発光する第１蛍光ＳｉＣ層１２２と、新たに形成された準位に基づいて発光する第２蛍光ＳｉＣ層１２４と、を有する。ドナー・アクセプタ・ペア発光部としての第１蛍光ＳｉＣ層１２２は、バルク状であり、ドナー不純物として窒素を含むとともに、アクセプタ不純物としてホウ素を含んでいる。補助発光部としての第２蛍光ＳｉＣ層１２４は、ポーラス状に加工され、表面には後述する微細形状が形成されており、通常の単結晶６Ｈ型ＳｉＣの結晶構造とは異なる準位が形成されている。尚、ここでいうバルク状とは、内部にて他の物質との界面が存在しない状態または界面が存在したとしても物性値の変化が無視できる程度の状態をいう。また、ここでいうポーラス状とは、多孔質状に形成されて内部にて雰囲気との界面が存在する状態をいう。
【００２５】
第１蛍光ＳｉＣ層１２２は、紫外光により励起されると、ドナー・アクセプタ・ペア発光により、おおよそ黄色から橙色の可視光を発する。第１蛍光ＳｉＣ層１２２は、例えば、５００ｎｍ〜６５０ｎｍにピークを有する５００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長の第１波長光を発する。本実施形態においては、第１蛍光ＳｉＣ層１２２は、ピーク波長が５８０ｎｍの光を発するよう調整されている。第１蛍光ＳｉＣ層１２２におけるホウ素及び窒素のドーピング濃度は、それぞれ１０１７／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３である。ここで、第１蛍光ＳｉＣ層１２２は、４０８ｎｍ以下の光により励起可能である。
【００２６】
第２蛍光ＳｉＣ層１２４は、紫外光により励起されると、新たに形成された準位に基づく発光により、おおよそ青色から緑色の光を発する。第２蛍光ＳｉＣ層１２４は、例えば、４００ｎｍ〜５００ｎｍにピークを有する３８０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の第２波長光を発する。本実施形態においては、第２蛍光ＳｉＣ層１２４は、ピーク波長が４５０ｎｍの光を発するよう調整されている。ここで、第２蛍光ＳｉＣ層１２４は、４０８ｎｍ以下の光により励起可能である。
【００２７】
バッファ層１０４は、ＳｉＣ基板１０２上に形成され、ＡｌＧａＮで構成されている。本実施形態においては、バッファ層１０４は、後述するｎ型層１０６等よりも低温にて成長されている。ｎ型層１０６は、バッファ層１０４上に形成され、ｎ−ＧａＮで構成されている。
【００２８】
多重量子井戸活性層１０８は、ｎ型層１０６上に形成され、ＧａｌｎＮ／ＧａＮで構成され、電子及び正孔の注入により例えば励起光を発する。本実施形態においては、多重量子井戸活性層１０８は、Ｇａ０．９５ｌｎ０．０５Ｎ／ＧａＮからなり、発光のピーク波長は３８５ｎｍである。尚、多重量子井戸活性層１０８におけるピーク波長は任意に変更することができる。
【００２９】
電子ブロック層１１０は、多重量子井戸活性層１０８上に形成され、ｐ―ＡＩＧａＮで構成されている。ｐ型クラッド層１１２は、電子ブロック層１１０上に形成され、ｐ−ＡｌＧａＮで構成されている。ｐ型コンタクト層１１４は、ｐ型クラッド層１１２上に形成され、ｐ−ＧａＮで構成されている。
【００３０】
バッファ層１０４からｐ型コンタクト層１１４までは、III族窒化物半導体のエピタキシャル成長により形成される。尚、第１導電型層、活性層及び第２導電型層を少なくとも含み、第１導電型層及び第２導電型層に電圧が印加されると、電子及び正孔の再結合により活性層にて光が発せられるものであれば、窒化物半導体層の層構成は任意である。
【００３１】
ｐ側電極１１６は、ｐ型コンタクト層１１４上に形成され、例えばＮｉ／Ａｕからなり、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により形成される。ｎ側電極１１８は、ＳｉＣ基板１０２に形成され、例えばＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕからなり、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により形成される。
【００３２】
次いで、図２から図４を参照して発光ダイオード素子１００の製造方法について説明する。図２はオーミック電極が形成されたＳｉＣ基板の模式断面図である。
【００３３】
まず、昇華法によりホウ素及び窒素がドープされたバルク状の単結晶６Ｈ型ＳｉＣからなるＳｉＣ基板１０２を作製する（蛍光ＳｉＣ準備工程）。このＳｉＣ基板１０２は、ドナー・アクセプタ・ペア発光により可視光を発する蛍光体である。尚、ＳｉＣ結晶のホウ素及び窒素のドーピング濃度は、結晶成長時の雰囲気ガス中への不純物ガスの添加および原料粉末への不純物元素またはその化合物の添加により制御することができる。ＳｉＣ基板１０２の厚さは任意であるが、例えば２５０μｍである。尚、このＳｉＣ基板１０２は、昇華法のバルク成長により３０ｍｍ程度のバルク結晶を作製しておき、外周研削、スライス、表面研削、表面研磨等の工程を経て作製されている。
【００３４】
そして、図２に示すように、ＳｉＣ基板１０２の一面にオーミック電極２０１を形成する（電極形成工程）。本実施形態においては、オーミック電極２０１は、Ｎｉからなり、スパッタ法により堆積した後、熱処理が施される。オーミック電極２０１の厚さは任意であるが、例えば１００ｎｍであり、例えば１０００℃程度で熱処理される。オーミック電極２０１をＳｉ面とＣ面のどちらに形成するかは任意であるが、本実施形態においては、オーミック電極２０１をＳｉ面に形成している。これは、本実施形態の発光ダイオード素子１００ではＳｉ面上に窒化物半導体層が積層されるため、Ｓｉ面をできるだけ荒らされない状態とすることが望ましいこと、及び、Ｃ面の方がＳｉ面に比べて酸化反応の速度が速いため、Ｃ面の方が後述する陽極酸化による加工が容易なことによる。
【００３５】
図３は陽極酸化装置の説明図である。
図３に示すように、陽極酸化装置２００は、ＳｉＣ基板１０２が載置されるステンレス板２０２と、ステンレス板２０２の上方に配置されＳｉＣ基板１０２の直上に形成された開口２０４を有する容器２０６と、容器２０６の内部に配置される白金ワイヤ２０８と、ＳｉＣ基板１０２及び白金ワイヤ２０８に電圧を印加する直流電源２１０と、を備えている。容器２０６は、耐フッ酸性シート２１２を介してステンレス板２０２の上に設けられ、内部が溶液２１４で満たされている。また、容器２０６は、内部へ光２１８，２２０を入射可能な開口２１６が上部に形成されている。
【００３６】
本実施形態においては、溶液２１４は、フッ化水素酸を純水で希釈したフッ化水素酸水溶液で、酸化補助剤としての硝酸が加えられたものである。フッ化水素酸の溶媒として、水以外にエタノール等を用いることもできる。また、硝酸を加えるか否かは任意である。硝酸は、ＳｉＣ結晶の化学的酸化反応を促進する働きを持っていることから、陽極酸化にて第２蛍光ＳｉＣ層１２４の形成を促進することができる。尚、酸化補助剤として、硝酸以外に、硫酸、過硫酸カリウム等を用いることができる。
【００３７】
この陽極酸化装置２００にて、ＳｉＣ基板１０２を第１蛍光ＳｉＣ層１２２が溶液２１４と接触する状態で、直流電源２１０によりオーミック電極２０１に電圧を印加して、ＳｉＣ基板１０２と白金ワイヤ２０８の間に電流を流す。電流が流れ始めると、ＳｉＣ基板１０２の表面から内部へ向かって、下記の化学反応が進行する。
【００３８】
ＳｉＣ＋６ＯＨ−  →  ＳｉＯ２＋ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋＋８ｅ−・・・（１）
ＳｉＯ２＋６Ｆ−＋２Ｈ＋  →  Ｈ２ＳｉＦ６＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−・・・（２）
【００３９】
また、電圧の印加と同時に、紫外光２１８及び誘導光２２０を、第１蛍光ＳｉＣ層１２２と溶液の接触部分に照射する。紫外光２１８は、陽極酸化の電気化学反応の促進のために照射する。ＳｉＣは酸化反応によりＳｉＯ２とＣＯ２に変化し、ＳｉＯ２はさらにフッ素イオンによって水溶性のＨ２ＳｉＦ６に変化して溶液に融解する。ＣＯ２は気体であることから、そのまま気化によって消失する。これにより、第２蛍光ＳｉＣ層１２４の結晶は繊維状となる。
【００４０】
このように、陽極酸化中、ＳｉＣ基板１０２の表面は変化可能な状態となり、表面の微細形状はランダムに変化する。すなわち、ＳｉＣ基板１０２の一部について結晶構造を変化させることができる状態となる。この結果、誘導光２２０に基づいてエバネッセント光が発生するのに適した微細形状も取り得ることとなる。そして、ＳｉＣ基板１０２の表面に当該微細形状が形成されたときに電圧を印可し続けると、当該微細形状においてエバネッセント光が発生する。ここでいうエバネッセント光は、仮想的な電磁場の意味も含まれていることから、仮想的な電磁場が形成されていることがエバネッセント光の発生を意味するものとして解される。特許文献３によれば、このエバネッセント光が発生することにより非断熱過程が生じるとされている。
【００４１】
特許文献３によれば、断熱過程及び非断熱過程について以下のように説明している。まず、断熱過程については、一般に伝播光の波長は分子の寸法に比べると遥かに大きいため、分子レベルでは空間的には一様な電場とみなせるとしている。すなわち、隣り合う電子は同振幅、同位相で振動させられる。ここで原子核は重いため、この電子の振動には追従できず、伝播光では分子振動は起こりにくい。このように伝播光では、分子振動が電子の励起過程に関わることを無視することができる。この過程を断熱過程としている。
【００４２】
これに対し、特許文献３によれば、非断熱過程についてはエバネッセント光の空間的な電場勾配は非常に急峻であるとしている。すなわち、エバネッセント光では隣り合う電子に異なる振動が与えられ、異なる電子の振動により重い原子核も振動させられる。このように分子振動を起こすことは、エネルギーが分子振動の形態を取ることに相当し、エバネッセント光では振動準位を介した励起過程が可能となる。このように原子核の振動準位を介した励起過程を、通常の光学応答である断熱過程に対し、原子核が応答し動くため、非断熱過程としている。
【００４３】
そして、電圧を印加し続けることにより、伝導帯における電子密度が、下位準位にある正孔密度と比較して高くなると考えられている。これにより、伝導帯と下位準位との間で、電子密度の差に基づく反転分布が形成されると考えられている。この形成された反転分布により、伝導帯中の電子をエバネッセント光による非断熱過程に基づいて、伝導帯中の電子をバンドギャップの中間に位置する振動準位に仮想的に遷移させることができる。このエバネッセント光は、陽極酸化によりある確率の下で生じた微細形状によるものである。振動準位に遷移した電子は、エバネッセント光によって仮想的に生じた仮想場を廻った後、振動準位から伝導帯へと戻ることになる。
【００４４】
本実施形態においては、誘導光２２０の波長に応じて、伝導帯と下位準位の中間に位置する振動準位が形成されることになる。電子は、この振動準位へ一度遷移した後に、誘導放出により下位準位へと遷移する。このときの発光波長は、振動準位と基底準位との間のバンドギャップ差に依存する。本実施形態においては、誘導光２２０の波長は４５０ｎｍであり、振動準位と基底準位との間のバンドギャップ差も４５０ｎｍに対応したものとなる。
【００４５】
このような非断熱過程による誘導放出が生じることにより、伝導帯における電子密度が減少する。これにより、エバネッセント光が発生する微細形状については、移動する電子の量は減少することになる。即ち、誘導放出は、電子や正孔のエネルギーを奪うものとなり、陽極酸化の電気化学反応が抑制され、表面形状はそのまま変化することなく固定されることになる。
【００４６】
また、ＳｉＣ基板１０２の所定箇所にてエバネッセント光が発せられると、この発光自体が誘導光となってＳｉＣ基板１０２の他の箇所でも微細形状によるエバネッセント光が発生しやすくなる。このように、ＳｉＣ基板１０２の表面上で場所を移しながら、エバネッセント光の発生と微細形状の固定が繰り返され、全体的に伝導帯と下位準位の中間に位置する振動準位が形成されることになる。これは、単結晶６Ｈ型ＳｉＣの吸収端波長よりも短い波長の光が照射されると、誘導光２２０に対応する波長の光を発する蛍光体となる。
【００４７】
図４は第２蛍光ＳｉＣ層が形成されたＳｉＣ基板の模式断面図である。
図４に示すように、上述の陽極酸化反応により、第１蛍光ＳｉＣ層１２２の表面側から第２蛍光ＳｉＣ層１２４が形成されていく（補助蛍光層形成工程）。尚、図４には、第２蛍光ＳｉＣ層１２４を形成した後に、オーミック電極２０１を除去したＳｉＣ基板１０２を図示している。第２蛍光ＳｉＣ層１２４の厚さは陽極酸化の時間に比例し、本実施形態においては５０μｍとしてある。
【００４８】
また、硝酸を付加することにより、上式（１）の反応が促進され、第２蛍光ＳｉＣ層１２４における空洞の数を多くすることができる。これにより、第２蛍光ＳｉＣ層１２４の表面積を増大させ、特有の微細形状が形成される領域を増大させることができる。
【００４９】
本実施形態においては、第２蛍光ＳｉＣ層１２４を形成した後、ＳｉＣ基板１０２の熱処理を行う（表面清浄工程）。具体的には、水素雰囲気中にて８５０℃以下で熱処理を行うことにより、第２蛍光ＳｉＣ層１２４の結晶表面に過剰に析出しているＣを除去する。
【００５０】
さらに、本実施形態においては、第２蛍光ＳｉＣ層１２４の表面清浄工程の後、保護膜の形成を行う（保護膜形成工程）。具体的には、水素とアンモニアの雰囲気中にて８５０℃以下で熱処理を行うことにより、清浄な結晶の表面上にＳｉ３Ｎ４の保護膜を形成することができ、第２蛍光ＳｉＣ層１２４の表面準位を安定的に低減させることができる。尚、第２蛍光ＳｉＣ層１２４の結晶表面上にＣが析出しないようにするため、表面清浄工程と保護膜形成工程とは同一容器内で連続的に行うことが好ましい。
【００５１】
このようにして、図４に示すような第２蛍光ＳｉＣ層１２４を有するＳｉＣ基板１０２が作製される。この後、ＳｉＣ基板１０２にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる。本実施形態においては、例えば有機金属化合物気相成長法によってＡｌＧａＮからなるバッファ層１０４を成長させた後、ｎ−ＧａＮからなるｎ型層１０６、多重量子井戸活性層１０８、電子ブロック層１１０、ｐ型クラッド層１１２及びｐ型コンタクト層１１４を成長させる。窒化物半導体層を形成した後、各電極１１６，１１８を形成し、ダイシングにより複数の発光ダイオード素子１００に分割することにより、発光ダイオード素子１００が製造される。ここで、図４に示すＳｉＣ基板１０２は、発光ダイオード素子１００の基板とせずに、蛍光板として利用することも可能である。
【００５２】
以上のように構成された発光ダイオード素子１００は、ｐ側電極１１６とｎ側電極１１８に電圧を印加すると、多重量子井戸活性層１０８から紫外光が放射状に発せられる。多重量子井戸活性層１０８から発せられる紫外光のうち、ｐ側電極１１６へ向かうものについては、大部分がｐ側電極１１６にて反射してＳｉＣ基板１０２へ向かう。従って、多重量子井戸活性層１０８から発せられた光は、殆どがＳｉＣ基板１０２へ向かうこととなる。
【００５３】
ＳｉＣ基板１０２へ入射した紫外光は、第２蛍光ＳｉＣ層１２４にて青色から緑色の第１可視光に変換され、残りが第１蛍光ＳｉＣ層１２２にて黄色から橙色の第２可視光に変換される。このように、新たに形成された準位に基づく発光と、ドナー・アクセプタ・ペア発光を組み合わせることで、演色性、色温度等の調整が簡単容易となる。本実施形態においては、第２蛍光ＳｉＣ層１２４が短波長側の発光成分を有し、第１蛍光ＳｉＣ層１２２が長波長側の発光成分を有するので、演色性が高い白色光を得ることができる。この光は、太陽光に似た白色光として、ＳｉＣ基板１０２から外部へ放出される。
【００５４】
このように、本実施形態の発光ダイオード素子１００によれば、第２蛍光ＳｉＣ層１２４にて、新たに形成された準位に基づいて、ホウ素及び窒素がドープされた６Ｈ型ＳｉＣの発光波長域よりも短波長側の発光を得ることができる。本実施形態においては、ＳｉＣ基板１０２にドープする元素をホウ素及び窒素のみとし、ＳｉＣ基板１０２の作製を簡単容易に行うことができ、ＳｉＣ基板１０２の作製コスト、ひいては発光ダイオード素子１００の製造コストを低減することができる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、陽極酸化によりＳｉＣ基板１０２の表面形状を変化しやすくし、ＳｉＣ基板１０２に誘導光２２０を照射するようにしたので、エバネッセント光に適した表面形状を比較的容易に得ることができる。また、誘導光２２０の波長を変化させて第２蛍光ＳｉＣ層１２４の発光波長を調整することができ、演色性、色温度の調整が簡単容易である。
【００５６】
尚、前記実施形態においては、ＳｉＣ基板１０２の第２蛍光ＳｉＣ層１２４を形成してから、ＳｉＣ基板１０２上に半導体層を積層するものを示したが、ＳｉＣ基板１０２上に半導体層を積層した後に第２蛍光ＳｉＣ層１２４を形成するようにしてもよい。例えば、図５に示すように、第１蛍光ＳｉＣ層１２２からなるＳｉＣ基板１０２を作製し、ＳｉＣ基板１０２上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させ、ｐ側電極１１６を形成してしまう。そして、前記実施形態のオーミック電極２０１の代わりにｐ側電極１１６を利用してＳｉＣ基板１０２の陽極酸化を行うことにより、図６に示すように、ＳｉＣ基板１０２に第２蛍光ＳｉＣ層１２４を形成するようにしてもよい。この後、図１に示すように、ｎ側電極１１８を第２蛍光ＳｉＣ層１２４上に形成すれば、発光ダイオード素子１００となる。さらには、ＳｉＣ基板１０２にオーミック電極２０１を形成せず、導体基板を貼り付けて陽極酸化を行うようにしてもよい。そして、導体基板上に半導体層を形成して発光ダイオード素子とすることもできる。
【００５７】
また、前記実施形態においては、昇華再結晶によりＳｉＣ基板１０２を得るものを示したが、ＣＶＤ法等によりＳｉＣ基板１０２を得るようにしてもよい。また、ＳｉＣの表面形状の変化を陽極酸化により行うものを示したが、反応を促進させる光と、誘導光を組み合わせるものであれば、表面形状を変化させる方法は任意である。
【００５８】
また、前記実施形態においては、ＳｉＣ蛍光体を発光ダイオード素子１００の基板として用いるものを示したが、光源と別個の蛍光体として利用することもできる。このＳｉＣ蛍光体は、粉末状として利用してもよいし、波長変換用の蛍光板として利用することもできる。
【００５９】
また、ドナー不純物及びアクセプタ不純物として、窒素及びホウ素を用いたものを示したが、他の元素であってもよいことは勿論である。例えば、第１蛍光ＳｉＣ層のドナー不純物及びアクセプタ不純物を、窒素及びアルミニウムとして青色から緑色の可視光を発するようにし、第２蛍光ＳｉＣ層が黄色から橙色の可視光を発するようにしても白色光を得ることができる。さらに、ドナー不純物及びアクセプタ不純物として、例えばＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｉｎ等の他のＶ族元素やＩＩＩ族元素を用いることもできるし、さらにはＴｉ、Ｃｒ等の遷移金属やＢｅ等のＩＩ族元素も用いることもでき、ＳｉＣ結晶中でドナー不純物及びアクセプタ不純物として使用可能な元素であればドナー不純物及びアクセプタ不純物は適宜変更することができる。
【００６０】
図７から図１０は本発明の第２の実施形態を示すものであり、図７は発光ダイオード素子の模式断面図である。
【００６１】
図７に示すように、発光ダイオード素子４００は、ＳｉＣ基板４０２と、ＳｉＣ基板４０２上に形成される窒化物半導体層と、を備えている。半導体発光部としての窒化物半導体層は、ＡＩＧａＮで構成されたバッファ層４０４と、ｎ―ＧａＮで構成された第１コンタクト層４０６と、ｎ−ＡＩＧａＮで構成された第１クラッド層４０８と、ＧａｌｎＮ／ＧａＮで構成された多重量子井戸活性層４１０と、ｐ―ＡＩＧａＮで構成された電子ブロック層４１２と、ｐ−ＡＩＧａＮで構成された第２クラッド層４１４と、ｐ―ＧａＮで構成された第２コンタクト層４１６と、をＳｉＣ基板１０側からこの順で連続的に有している。ＧａＮ系半導体層４２０は、ＳｉＣ基板４１０上に、例えば有機金属化合物気相成長法によって積層される。また、第２コンタクト層４１６の表面には、Ｎｉ／Ａｕからなるｐ電極４３１が形成される。また、第２コンタクト層４１６から第１コンタクト層４０６の所定位置まで厚さ方向にエッチングすることにより第１コンタクト層４０６を露出させ、この露出部分にＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕからなるｎ電極４３２が形成される。
【００６２】
本実施形態においては、多重量子井戸活性層４１０は、Ｇａ０．９５ｌｎ０．０５Ｎ／ＧａＮからなり、発光のピーク波長は３８５ｎｍである。尚、多重量子井戸活性層４１０におけるピーク波長は任意に変更することができる。また、第１導電型層、活性層及び第２導電型層を少なくとも含み、第１導電型層及び第２導電型層に電圧が印加されると、電子及び正孔の再結合により活性層にて光が発せられるものであれば、ＧａＮ系半導体層４２０の層構成は任意である。
【００６３】
ＳｉＣ基板４０２は、単結晶６Ｈ型ＳｉＣからなり、ドナー・アクセプタ・ペアにより発光する第１蛍光ＳｉＣ層４２２と、新たに形成された準位に基づいて発光する補助発光部としての第２蛍光ＳｉＣ層４２４と、を有する。第１蛍光ＳｉＣ層４２２は、バルク状であり、ドナー不純物として窒素を含むとともに、アクセプタ不純物としてホウ素を含んでいる。第２蛍光ＳｉＣ層４２４は、バルク状であり、後述する所定のドーパント分布を有しており、通常の単結晶６Ｈ型ＳｉＣの結晶構造とは異なる準位が形成されている。
【００６４】
第１蛍光ＳｉＣ層４２２は、紫外光により励起されると、ドナー・アクセプタ・ペア発光により、おおよそ黄色から橙色の可視光を発する。第１蛍光ＳｉＣ層４２２は、例えば、５００ｎｍ〜６５０ｎｍにピークを有する５００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長の光を発する。本実施形態においては、第１蛍光ＳｉＣ層４２２は、ピーク波長が５８０ｎｍの光を発するよう調整されている。第１蛍光ＳｉＣ層４２２におけるホウ素及び窒素のドーピング濃度は、それぞれ１０１７／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３である。ここで、第１蛍光ＳｉＣ層４２２は、４０８ｎｍ以下の光により励起可能である。
【００６５】
第２蛍光ＳｉＣ層４２４は、紫外光により励起されると、後述するように追加不純物の分布により新たに形成された準位に基づく発光により、おおよそ青色から緑色の光を発する。本実施形態においては、追加不純物としてベリリウムがドープされている。第２蛍光ＳｉＣ層４２４は、例えば、４００ｎｍ〜５００ｎｍにピークを有する３８０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を発する。本実施形態においては、第２蛍光ＳｉＣ層４２４は、ピーク波長が４５０ｎｍの光を発するよう調整されている。ここで、第２蛍光ＳｉＣ層４２４は、４０８ｎｍ以下の光により励起可能である。
【００６６】
次いで、図８から図１０を参照して発光ダイオード素子４００の製造方法について説明する。図８はイオン注入領域が形成されたＳｉＣ基板の模式断面図である。
【００６７】
まず、昇華法によりホウ素及び窒素がドープされたバルク状の単結晶６Ｈ型ＳｉＣからなるＳｉＣ基板４０２を作製する（蛍光ＳｉＣ準備工程）。このＳｉＣ基板４０２は、ドナー・アクセプタ・ペア発光により可視光を発する蛍光体である。尚、ＳｉＣ結晶のホウ素及び窒素のドーピング濃度は、結晶成長時の雰囲気ガス中への不純物ガスの添加および原料粉末への不純物元素またはその化合物の添加により制御することができる。ＳｉＣ基板４０２の厚さは任意であるが、例えば２５０μｍである。尚、このＳｉＣ基板４０２は、昇華法のバルク成長により３０ｍｍ程度のバルク結晶を作製しておき、外周研削、スライス、表面研削、表面研磨等の工程を経て作製されている。
【００６８】
このＳｉＣ基板４０２に、さらに不純物をイオン注入法によりドープし、イオン注入領域４２６とする。追加不純物としては、ドナー不純物及びアクセプタ不純物よりも拡散係数が大きな元素が好ましい。本実施形態においては、追加不純物としてホウ素及び窒素よりも拡散係数が大きいベリリウムがイオン注入法によりドープされる。また、本実施形態においては、ベリリウムの濃度は、表面から７００ｎｍ付近において１０１９／ｃｍ３〜１０２０／ｃｍ３とされる。イオン注入領域４２６をＳｉ面とＣ面のどちらに形成するかは任意であるが、本実施形態においては、イオン注入領域４２６をＣ面に形成している。これは、本実施形態の発光ダイオード素子１００ではＳｉ面上に窒化物半導体層が積層されるため、Ｓｉ面をできるだけ荒らされない状態とすることが望ましいことによる。
【００６９】
そして、図９に示すように、ＳｉＣ基板４０２の両面にオーミック電極５０１，５０２を形成する（電極形成工程）。本実施形態においては、各オーミック電極５０１，５０２は、Ｎｉからなり、スパッタ法により堆積した後、熱処理が施される。各オーミック電極５０１，５０２の厚さは任意であるが、例えば１００ｎｍであり、例えば１０００℃程度で熱処理される。
【００７０】
この後、図１０に示すように、各オーミック電極５０１，５０２へ電圧を印加と同時に、誘導光５２０をイオン注入領域４２６へ照射する。ここで、イオン注入領域４２６は、イオン注入により結晶品質が劣化していることから、他の領域よりも抵抗値が高く、電圧印加時に発熱する。イオン注入領域４２６が発熱する結果、イオン注入領域４２６の流動性が増加する。すなわち、ＳｉＣ基板４０２の一部について結晶構造を変化させることができる状態となる。
【００７１】
このように、イオン注入領域４２６の流動性が増加することにより、ドーパント分布はランダムに変化する。この結果、誘導光５２０に基づいてエバネッセント光が発生するのに適したドーパント分布も取り得ることとなる。そして、イオン注入領域４２６に当該ドーパント分布が形成されたときに電圧を印可し続けると、当該ドーパント分布においてエバネッセント光が発生する。
【００７２】
また、電圧を印加し続けることにより、伝導帯における電子密度が、下位準位にある正孔密度と比較して高くなると考えられている。これにより、伝導帯と下位準位との間で、電子密度の差に基づく反転分布が形成されると考えられている。この形成された反転分布により、伝導帯中の電子をエバネッセント光による非断熱過程に基づいて、伝導帯中の電子をバンドギャップの中間に位置する振動準位に仮想的に遷移させることができる。このエバネッセント光は、イオン注入領域４２６の発熱によりある確率の下で生じたドーパント分布によるものである。振動準位に遷移した電子は、エバネッセント光によって仮想的に生じた仮想場を廻った後、振動準位から伝導帯へと戻ることになる。
【００７３】
本実施形態においては、誘導光５２０の波長に応じて、伝導帯と下位準位の中間に位置する振動準位が形成されることになる。電子は、この振動準位へ一度遷移した後に、誘導放出により下位準位へと遷移する。このときの発光波長は、振動準位と基底準位との間のバンドギャップ差に依存する。本実施形態においては、誘導光５２０の波長は４５０ｎｍであり、振動準位と基底準位との間のバンドギャップ差も４５０ｎｍに対応したものとなる。
【００７４】
このような非断熱過程による誘導放出が生じることにより、伝導帯における電子密度が減少する。これにより、エバネッセント光が発生するドーパント分布が形成された領域については、移動する電子の量は減少することになる。即ち、誘導放出は、電子や正孔のエネルギーを奪うものとなり、発熱が抑制され、ドーパント分布はそのまま変化することなく固定されることになる。
【００７５】
また、ＳｉＣ基板１０２の所定箇所にてエバネッセント光が発せられると、この発光自体が誘導光となってＳｉＣ基板１０２の他の箇所でもドーパント分布によるエバネッセント光が発生しやすくなる。このように、イオン注入領域４２６内で場所を移しながら、エバネッセント光の発生とドーパント分布の固定が繰り返され、全体的に伝導帯と下位準位の中間に位置する振動準位が形成されることになる。これは、単結晶６Ｈ型ＳｉＣの吸収端波長よりも短い波長の光が照射されると、誘導光５２０に対応する波長の光を発する蛍光体となる。
【００７６】
以上のように構成された発光ダイオード素子４００は、ｐ側電極４３１とｎ側電極４３２に電圧を印加すると、多重量子井戸活性層４１０から紫外光が放射状に発せられる。多重量子井戸活性層４１０から発せられる紫外光のうち、ｐ側電極４３１及びｎ側電極４３２へ向かうものについては、大部分が各電極４３１，４３２にて反射してＳｉＣ基板４０２へ向かう。従って、多重量子井戸活性層４１０から発せられた光は、殆どがＳｉＣ基板４０２へ向かうこととなる。
【００７７】
ＳｉＣ基板４０２へ入射した紫外光は、第２蛍光ＳｉＣ層４２４にて青色から緑色の第１可視光に変換され、残りが第１蛍光ＳｉＣ層４２２にて黄色から橙色の第２可視光に変換される。このように、第２蛍光ＳｉＣ層４２４が短波長側の発光成分を有し、第１蛍光ＳｉＣ層４２２が長波長側の発光成分を有するので、演色性が高い白色光を得ることができる。この光は、太陽光に似た白色光として、ＳｉＣ基板４０２から外部へ放出される。
【００７８】
このように、本実施形態の発光ダイオード素子４００によれば、第２蛍光ＳｉＣ層４２４にて、新たに形成された準位に基づいて、ホウ素及び窒素がドープされた６Ｈ型ＳｉＣの発光波長域よりも短波長側の発光を得ることができる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、イオン注入により追加不純物をドープしたので、イオン注入領域４２６の結晶性が損なわれ、イオン注入領域４２６の結晶の再構成が容易となる。また、結晶性が損なわれていることからイオン注入領域４２６の抵抗が相対的に高くなり、電圧印加時にイオン注入領域４２６にて的確に発熱させることができる。
【００８０】
また、本実施形態によれば、イオン注入領域４２６にドープされる追加不純物をドナー不純物及びアクセプタ不純物より拡散係数の大きいものとしたので、ＳｉＣ中を追加不純物が移動しやすく、エバネッセント光に適したドーパント分布を比較的容易に得ることができる。これに加え、追加不純物をイオン注入法によりドープすることによっても、追加不純物が格子間原子となるのでＳｉＣ中を移動しやすくなり、エバネッセント光に適したドーパント分布を容易に得ることができる。また、誘導光５２０の波長を変化させて第２蛍光ＳｉＣ層４２４の発光波長を調整することができ、演色性、色温度の調整が簡単容易である。
【００８１】
尚、前記実施形態においては、電流アニールによりイオン注入領域４２６をアニールするものを示したが、例えばレーザ照射アニール等など他の方法でアニールしてもよいことは勿論である。また、イオン注入法により追加不純物をドープしたものを示したが、例えばＳｉＣの表面に不純物原料を置いた状態で熱アニールにより不純物を拡散させることも可能である。
【００８２】
また、前記実施形態においては、ドナー不純物及びアクセプタ不純物と異なる不純物を追加不純物としてイオン注入領域４２６にドープしたものを示したが、同じ不純物をドープしてもよいことは勿論である。また、アニールにより不純物を拡散させるものを示したが、他の方法で拡散するようにしてもよい。
【００８３】
図１１は、本発明の第３の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。
図１１に示すように、この発光装置６０１は、一端に開口６０２ａが形成された円筒状の筐体６０２と、この開口６０２ａを閉塞するＳｉＣ蛍光板６０３と、筐体６０２の他端に形成される端子部６０４と、を有している。本実施形態においては、筐体６０２の一端側を上方向、他端側を下方向として説明する。筐体６０２には、端子部６０４から電力が供給される複数種類のＬＥＤ素子が収容されており、ＬＥＤ素子から発せられる紫外光によりＳｉＣ蛍光板６０３が励起されて発光するようになっている。尚、ＬＥＤ素子から発せられた青色光、緑色光及び赤色光は、波長変換されることなくＳｉＣ蛍光板６０３を透過する。
【００８４】
筐体６０２は、無機材料からなり、下端が閉塞され、この閉塞部分が底部６０２ｂをなしている。筐体６０２は、セラミックからなり、本実施形態においてＡｌＮである。底部６０２ｂには、紫外ＬＥＤ素子６１１、青色ＬＥＤ素子６１２、緑色ＬＥＤ素子６１３及び赤色ＬＥＤ素子６１４を搭載する搭載基板６１０が固定される。搭載基板６１０の固定方法は任意であるが、本実施形態においては、搭載基板６１０は底部６０２ｂと螺合するねじ６０５により固定されている。筐体６０２の開口６０２ａの部分は、段状に形成されており、ＳｉＣ蛍光板６０３が段状部に固定されている。また、筐体６０２は、底部６０２ｂから下方へ突出するフランジ６０２ｃを有している。本実施形態においては、フランジ６０２ｃは、周方向に亘って形成されている。
【００８５】
端子部６０４は、無機材料からなり、電力を供給する所定のソケットに対して螺合可能に構成される。端子部６０４は、筐体６０２のフランジ６０２ｃの内周面に固定される円筒部６０４ａと、円筒部６０４ａの下端と連続的に形成され下方へ向かって窄む傾斜部６０４ｂと、傾斜部６０４ｂの下端に設けられ外面に雄ねじが形成される第１電極６０４ｃと、第１電極６０４ｃの下端と連続的に形成され径方向内側へ延びる絶縁部６０４ｄと、絶縁部６０４ｄの径方向内側を閉塞する第２電極６０４ｅと、を有している。円筒部６０４ａ、傾斜部６０４ｂ及び絶縁部６０４ｄは絶縁性を有するセラミックからなり、第１電極６０４ｃ及び第２電極６０４ｅは導電性を有する金属からなる。円筒部６０４ａ、傾斜部６０４ｂ及び絶縁部６０４ｄは、筐体６０２と同じ材料とすることが好ましい。第１電極６０４ｃ及び第２電極６０４ｅは、内部導線６０６によりねじ６０５と電気的に接続されている。本実施形態においては、ねじ６０５は、導電性の金属からなり、搭載基板６１０と螺合すると、搭載基板６１０の配線パターンと電気的に接続されるようになっている。
【００８６】
ＳｉＣ蛍光板６０３は、６Ｈ型のＳｉＣ結晶からなり、板状に形成されている。ＳｉＣ蛍光板６０３は、単結晶６Ｈ型ＳｉＣからなり、ドナー・アクセプタ・ペアにより発光する第１蛍光ＳｉＣ層６０３ａと、新たに形成された準位に基づいて発光する補助発光部としての第２蛍光ＳｉＣ層６０３ｂと、を有する。第１蛍光ＳｉＣ層６０３ａは、バルク状であり、ドナー不純物として窒素を含むとともに、アクセプタ不純物としてホウ素を含んでいる。第２蛍光ＳｉＣ層６０３は、ポーラス状に加工され、表面には微細形状が形成されており、通常の単結晶６Ｈ型ＳｉＣの結晶構造とは異なる準位が形成されている。第１蛍光ＳｉＣ層６０３ａは紫外光により励起されるとドナー・アクセプタ・ペア発光によりおおよそ黄色から橙色の可視光を発し、第２蛍光ＳｉＣ層６０３ｂは紫外光により励起されると新たに形成された準位に基づく発光によりおおよそ青色から緑色の光を発する。
【００８７】
以上のように構成された発光装置６０１では、端子部６０４を外部のソケットへ螺合することにより、各ＬＥＤ素子６１１，６１２，６１３，６１４へ電力を供給可能な状態となる。そして、各ＬＥＤ素子６１１，６１２，６１３，６１４に電圧を印加すると、各ＬＥＤ素子６１１，６１２，６１３，６１４から所定波長の光が発せられる。
【００８８】
紫外ＬＥＤ素子６１１から発せられた紫外光は、ＳｉＣ蛍光板６０３へ入射し、ＳｉＣ蛍光板６０３に吸収されて白色に変換された後、ＳｉＣ蛍光板６０３から装置外部へ出射する。また、紫外ＬＥＤ素子６１１を除く各ＬＥＤ素子６１２，６１３，６１４から発せられた可視光（本実施形態においては、青色光、緑色光及び赤色光）は、ＳｉＣ蛍光板６０３へ入射した後、波長変換されることなくＳｉＣ蛍光板６０３から装置外部へ出射する。
【００８９】
このように、各ＬＥＤ素子６１１，６１２，６１３，６１４へ通電すると、ＳｉＣ蛍光板６０３の蛍光による白色光と、ＳｉＣ蛍光板６０３を透過した青色光、緑色光及び赤色光と、の混合光が外部へ放出される。従って、ＳｉＣ蛍光板６０３の純白色の蛍光に加えて、青色成分、緑色成分及び赤色成分を青色ＬＥＤ素子６１２、緑色ＬＥＤ素子６１３及び赤色ＬＥＤ素子６１４で補うことができ、極めて高い演色性を有する白色光を得ることができる。
【００９０】
また、本実施形態の発光装置６０１によれば、第２蛍光ＳｉＣ層６０３ｂにて、ドナー・アクセプタ・ペア発光以外の方法で、ホウ素及び窒素がドープされた６Ｈ型ＳｉＣの発光波長域よりも短波長側の発光を得ることができる。また、誘導光の波長を変化させて第２蛍光ＳｉＣ層６０３ｂの発光波長を調整することができ、演色性、色温度の調整が簡単容易である。
【００９１】
尚、例えば図１２に示すように、搭載基板６１０をＳｉＣ蛍光基板７１０とすることも可能である。図１２は、本発明の第４の実施形態を示す発光装置の模式断面図である。図１２の発光装置７０１においては、ＳｉＣ蛍光板６０３の代わりに、透明なレンズ７０３により筐体６０２の開口６０２ａを閉塞している。
【００９２】
ＳｉＣ蛍光基板７１０は、単結晶６Ｈ型ＳｉＣからなり、ドナー・アクセプタ・ペアにより発光する第１蛍光ＳｉＣ層７１０ａと、新たに形成された準位に基づいて発光する補助発光部としての第２蛍光ＳｉＣ層７１０ｂと、を有する。第１蛍光ＳｉＣ層７１０ａは、バルク状であり、ドナー不純物として窒素を含むとともに、アクセプタ不純物としてホウ素を含んでいる。第２蛍光ＳｉＣ層７１０ｂは、ポーラス状に加工され、表面には微細形状が形成されており、通常の単結晶６Ｈ型ＳｉＣの結晶構造とは異なる準位が形成されている。第１蛍光ＳｉＣ層７１０ａは紫外光により励起されるとドナー・アクセプタ・ペア発光によりおおよそ黄色から橙色の可視光を発し、第２蛍光ＳｉＣ層７１０ｂは紫外光により励起されると新たに形成された準位に基づく発光によりおおよそ青色から緑色の光を発する。
【００９３】
レンズ７０３は、ガラスからなり、出射面が上方へ凸の形状を呈して筐体６０２から出射される光を集光する。ここで、ガラスは、透過する光に紫外光が含まれる場合、単体で例えば７０％以上の紫外光をカットする。また、本実施形態においては、レンズ７０３の筐体６０２の内側の面に、紫外ＬＥＤ素子６１１から発せられた光を反射し無機材料からなる多層反射膜（ＤＢＲ膜）が形成されている。多層反射膜は、例えばＳｉＯ２／ＴｉＯ２の構成とすることができる。尚、多層反射膜でなく、紫外光に対してガラスよりも反射率の高い無機材料を、レンズ７０３のガラスの内側の面に塗布してもよい。
【００９４】
以上のように構成された発光装置７０１においては、各ＬＥＤ素子６１１，６１２，６１３，６１４へ通電すると、ＳｉＣ蛍光基板７１０の蛍光による白色光と、各ＬＥＤ素子６１２，６１３，６１４から発せられる青色光、緑色光及び赤色光と、の混合光が外部へ放出される。従って、ＳｉＣ蛍光基板７１０の純白色の蛍光に加えて、青色成分、緑色成分及び赤色成分を青色ＬＥＤ素子６１２、緑色ＬＥＤ素子６１３及び赤色ＬＥＤ素子６１４で補うことができ、極めて高い演色性を有する白色光を得ることができる。
【００９５】
また、本実施形態の発光装置７０１によれば、第２蛍光ＳｉＣ層７１０ｂにて、ドナー・アクセプタ・ペア発光以外の方法で、ホウ素及び窒素がドープされた６Ｈ型ＳｉＣの発光波長域よりも短波長側の発光を得ることができる。また、誘導光の波長を変化させて第２蛍光ＳｉＣ層７１０ｂの発光波長を調整することができ、演色性、色温度の調整が簡単容易である。
【符号の説明】
【００９６】
１００ 発光ダイオード素子
１０２ ＳｉＣ基板
１２２ 第１蛍光ＳｉＣ層
１２４ 第２蛍光ＳｉＣ層
２２０ 誘導光
４００ 発光ダイオード素子
４０２ ＳｉＣ基板
４２２ 第１蛍光ＳｉＣ層
４２４ 第２蛍光ＳｉＣ層
５２０ 誘導光
６０１ 発光装置
６０３ ＳｉＣ蛍光板
６０３ａ 第１蛍光ＳｉＣ層
６０３ｂ 第２蛍光ＳｉＣ層
７０１ 発光装置
７１０ ＳｉＣ蛍光基板
７１０ａ 第１蛍光ＳｉＣ層
７１０ｂ 第２蛍光ＳｉＣ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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