(57)【要約】  板状の配向多結晶酸化亜鉛焼結体から構成される基板と、基板上に設けられる発光機能層と、発光機能層上に設けられる電極とを備えた、面発光素子が提供される。本発明によれば、発光効率の高い面発光素子を安価に提供することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の配向多結晶酸化亜鉛焼結体から構成される基板と、
前記基板上に設けられる発光機能層と、
前記発光機能層上に設けられる電極と、
を備えた、面発光素子。
【請求項２】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体を構成する酸化亜鉛単結晶粒子の平均粒径が、１〜１００μｍである、請求項１に記載の面発光素子。
【請求項３】
前記発光機能層が、前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体の配向性に倣ってエピタキシャル成長した構造を有し、それにより法線方向に揃った結晶方位を有する、請求項１又は２に記載の面発光素子。
【請求項４】
前記発光機能層と前記基板の間にバッファ層をさらに備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項５】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が、（１００）面、（００２）面、（１１０）面又は（１０１）面に配向している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項６】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が５０％以上の配向度を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項７】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が６５％以上の配向度を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項８】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が７５％以上の配向度を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項９】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体はｎ型ドーパントがドープされている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１０】
前記ｎ型ドーパントが、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、硼素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）及びシリコン（Ｓｉ）からなる群から選択される１種以上を含む、請求項９に記載の面発光素子。
【請求項１１】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体はｐ型ドーパントがドープされている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１２】
前記ｐ型ドーパントが、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、カーボン（Ｃ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、銀（Ａｇ）及び銅（Ｃｕ）からなる群から選択される１種以上を含む、請求項１１に記載の面発光素子。
【請求項１３】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が１×１０−２Ωｃｍ以下の抵抗率を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１４】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が１×１０-３Ωｃｍ以下の抵抗率を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１５】
前記発光機能層が、ｐ−ｎ接合に基づいた発光機能を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１６】
前記発光機能層が、酸化亜鉛系材料、窒化ガリウム系材料、窒化アルミニウム系材料、酸化銅系材料、酸化ニッケル系材料、亜鉛テルル系材料、及び硫化亜鉛系材料から選ばれる少なくとも1種以上で構成される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１７】
前記基板が２５ｃｍ２以上の面積を有する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の面発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化亜鉛基板を用いた面発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代照明として面発光ＥＬ照明が注目されている。面発光ＥＬ照明には、明るさの均一性が高い、薄型で省スペースである、デザイン性が高い、目に優しいといった利点がある。面発光ＥＬ照明は、有機ＥＬを用いたものでは一部製品化されているが、コスト及び耐久性の面で全面的な普及への課題は依然として多い。また、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる場合は、高価な基板を使用する必要があるため、素子の大面積化が難しいという問題がある。【０００３】
一方、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、安全、安価な化合物半導体であり、化学的にも安定で、透明性にも優れた材料として知られている。主に焼結体、粉末の形態で用いられ、スパッタリングターゲット、バリスタ、ゴムへの添加剤、化粧品などに利用されている。焼結体として用いる場合、その結晶方位を配向させることで特性が変化することが知られており、例えば、特許文献１には、（１０１）結晶配向の配向比率が所定範囲内の結晶配向性酸化亜鉛焼結体がスパッタリングターゲットとして開示されている。特許文献２には、（１１０）結晶配向性酸化亜鉛焼結体が開示されている。【０００４】
さらに、酸化亜鉛は発光ダイオード（ＬＥＤ）への応用が検討されており、例えば非特許文献１には、Ｚｎ極性ＺｎＯ単結晶基板上にＮをドープしたＭｇｘＺｎ１−ｘＯ膜を形成して作製したＬＥＤにおいて紫外発光を観測したことが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１２８８６１号公報
【特許文献２】特許第４５０２４９３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】K. Nakahara et al., "Nitrogen doped MgxZn1-xO/ZnO single heterostructure ultraviolet light-emitting diodes on ZnO substrates", Applied Physics Letters 97, 013501 (2010)
【発明の概要】
【０００７】
本発明者らは、今般、板状の配向多結晶酸化亜鉛焼結体を基板として用いることで、発光効率の高い面発光素子を安価に提供できるとの知見を得た。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、発光効率の高い面発光素子を安価に提供することにある。
【０００９】
本発明の一態様によれば、
板状の配向多結晶酸化亜鉛焼結体から構成される基板と、
前記基板上に設けられる発光機能層と、
前記発光機能層上に設けられる電極と、
を備えた、面発光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の面発光素子の一例を示す断面模式図である。
【図２】ドーパントの拡散を抑制するための加熱方法の一例を説明する図である。
【図３】本発明の面発光素子の他の一例を示す断面模式図である。
【図４】例２で用いたＡＤ成膜装置を示す断面模式図である。
【図５】例２で用いた加熱装置を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
面発光素子
図１に、本発明の一態様による面発光素子の構成を模式的に示す。図１に示される面発光素子１０は、基板１２と、基板上に設けられる発光機能層１４と、発光機能層上に設けられる電極１６とを備えてなる。
【００１２】
基板１２は、板状の配向多結晶酸化亜鉛焼結体から構成される。酸化亜鉛結晶は六方晶ウルツ鉱型構造を有しており、配向多結晶酸化亜鉛焼結体は無数の酸化亜鉛結晶粒子が配向された状態で焼結により互いに結合されてなる固体である。酸化亜鉛結晶粒子は酸化亜鉛を含んで構成される粒子であり、他の元素として、ドーパント及び不可避不純物を含んでいてもよいし、酸化亜鉛及び不可避不純物からなるものであってもよい。そのような他の元素は六方晶ウルツ鉱型構造のＺｎサイトやＯサイトに置換されていてもよいし、結晶構造を構成しない添加元素として含まれていてもよいし、あるいは粒界に存在するものであってもよい。また、酸化亜鉛焼結体も、酸化亜鉛結晶粒子以外に他の相又は上述したような他の元素を含んでいてもよいが、好ましくは酸化亜鉛結晶粒子及び不可避不純物からなる。もっとも、配向多結晶酸化亜鉛焼結体は、ＭｇＯ、ＣｄＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ及びＺｎＴｅからなる群から選択される１種以上の結晶と混晶化されたＺｎＯからなるものであってもよく、また、配向多結晶酸化亜鉛焼結体にはｎ型ドーパント又はｐ型ドーパントがドープされ、それにより基板１２がｎ型酸化亜鉛層又はｐ型酸化亜鉛層として機能するように構成されてもよい。ｎ型ドーパントの好ましい例としては、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、硼素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）及びシリコン（Ｓｉ）からなる群から選択される１種以上が挙げられる。また、ｐ型ドーパントの好ましい例としては、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、カーボン（Ｃ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、銀（Ａｇ）及び銅（Ｃｕ）からなる群から選択される１種以上が挙げられる。また、発光機能層が作製される配向酸化亜鉛焼結体の配向面は特に限定がなく、ｃ面（Ｚｎ面、Ｏ面）、ａ面又はｍ面などであってもよい。発光機能層に酸化亜鉛や窒化ガリウムなどを用いる場合はａ面やｍ面配向酸化亜鉛焼結体を成膜面とすると酸化亜鉛や窒化ガリウム結晶内の自発分極の影響を避けられるため、発光効率がより高まる可能性がある。
【００１３】
いずれにせよ、配向多結晶酸化亜鉛焼結体は、多数の酸化亜鉛単結晶粒子を含んで構成される酸化亜鉛焼結体からなり、多数の単結晶粒子が一定の方向にある程度又は高度に配向したものである。このように配向された多結晶酸化亜鉛焼結体は、酸化亜鉛単結晶よりも高強度で且つ安価であり、それ故、単結晶基板を用いる場合よりも非常に安価でありながら大面積の面発光素子の製造を可能にする。また、ドーピング制御によって１×１０−２Ωｃｍ以下という低抵抗な配向酸化亜鉛焼結体を得ることができる。その上、配向多結晶酸化亜鉛焼結体を用いることで高い発光効率も実現可能である。特に、配向された基板１２上に発光機能層１４の構成層をエピタキシャル成長により形成した場合、法線方向に結晶方位が揃った状態が実現されるため、単結晶基板を用いた場合と同等の高い発光効率が得られる。更には、製法によっては、配向多結晶酸化亜鉛焼結体は、粒界の存在に起因して光の透過率が低く、入射光が散乱及び反射し易い状態を得ることができる。このため、発光機能層１４に対して基板１２と反対側（すなわち電極１６側）に光を取り出す構造の場合、基板１２からの散乱光及び反射光の放出をし易くして発光効率を高めることができる。また、焼結体厚みを薄くする、焼結中の粒径を大きくする、気孔を排除する等の粒界面積や気孔率を低下させる製法を用いることで、透光性の高い配向酸化亜鉛焼結体を得ることができる。このような配向酸化亜鉛焼結体を得るため熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）、ホットプレス法（ＨＰ）を用いることができる。基板１２に透光性の高い配向酸化亜鉛焼結体を用いることで発光機能層１４に対して基板１２側から光を取り出すこともできる。こうすることで発光機能層中の発光状態にムラがあった場合でも、透光性配向酸化亜鉛焼結体を透過させることによって光強度を面内で均質化することができる。これらの様々な要因によって、板状の配向多結晶酸化亜鉛焼結体を基板として用いる本発明によれば、発光効率が高く、均質発光が可能な大面積の面発光素子を安価に提供することができる。また、面発光素子とすることで印加電流が低い状態でも一定の輝度を得ることができる。
【００１４】
一方、配向していない多結晶酸化亜鉛焼結体を基板に用いた場合、発光機能層１４の構成層を形成する際に、様々な結晶方位の粒子がランダムな方向に結晶成長する。この結果、互いの結晶相が干渉してエピタキシャル成長を阻害し、基板の法線方向に結晶方位が揃った状態を形成することができない。また、面方位によって結晶成長速度が異なるため均質、平坦な発光機能層を形成することができず、良質な発光機能層を形成することが困難である。
【００１５】
前述のとおり、配向多結晶酸化亜鉛基板を用いることで単結晶基板を用いる場合よりも安価で大面積の面発光素子の製造が可能となる。従って、基板１２は２５ｃｍ２以上の面積を有するのが好ましく、より好ましくは１００ｃｍ２以上であり、更に好ましくは４００ｃｍ２以上である。別の表現をすれば、基板１２は５×５ｃｍ以上の大きさを有するのが好ましく、より好ましくは１０×１０ｃｍ以上であり、更に好ましくは２０×２０ｃｍ以上である。基板１２は大きければ大きいほど面発光素子として面発光照明等への用途が広がる点で好ましく、その面積ないし大きさに上限は規定されるべきではない。
【００１６】
配向多結晶酸化亜鉛焼結体を構成する酸化亜鉛単結晶粒子の平均粒径は、１〜１００μｍであるのが好ましく、より好ましくは１０〜８０μｍであり、さらに好ましくは２０〜５０μｍである。これらの範囲内であると発光効率、機械強度、光散乱性、反射性等に優れる。なお、本発明における焼結体粒子の平均粒径は以下の方法により測定されるものである。すなわち、板状焼結体より、適切なサイズの試料を切り出し、板面と垂直な面を研磨し、濃度０．３Ｍの硝酸にて１０秒間エッチングを行った後、走査電子顕微鏡にて画像を撮影する。視野範囲は、板面に平行及び垂直な直線を引いた場合に、いずれの直線も１０個から３０個の粒子と交わるような直線が引けるような視野範囲とする。板面に平行に引いた３本の直線において、直線が交わる全ての粒子に対し、個々の粒子の内側の線分の長さを平均したものに１．５を乗じた値をａ１とし、同様に、板面に垂直に引いた３本の直線において、直線が交わる全ての粒子に対し、個々の粒子の内側の線分の長さを平均したものに１．５を乗じた値をａ２とし、（ａ１＋ａ２）／２を平均粒径とする。
【００１７】
配向多結晶酸化亜鉛焼結体の配向面方位は特に限定されるものではなく、（００２）面であってもよいし、（１００）面であってもよいし、（１１０）面であってもよいし、（１０１）面であってもよいし、他の面であってもよい。配向度については、例えば、基板表面における配向度が５０％以上であるのが好ましく、より好ましくは６５％以上、さらに好ましくは７５％以上である。この配向度は、ＸＲＤ装置（例えば、株式会社リガク製、製品名「ＲＩＮＴ−ＴＴＲ  ＩＩＩ」）を用い、板状酸化亜鉛の表面に対してＸ線を照射したときのＸＲＤプロファイルを測定し、例えば、（１１０）面以外に配向させた焼結体を評価する場合には以下の式により算出することにより得られるものである。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
なお、上記式は（１１０）面を考慮しなくてよい場合を想定した式であるが、（１１０）面を考慮する必要がある場合、即ち（１１０）面に配向させた焼結体を評価する場合には、上記２番目及び３番目の式の分母に、（１１０）面の回折強度に相当するＩ０（１１０）とＩｓ（１１０）をそれぞれ加えればよい。すなわち、Ｉ０（１１０）はＩＣＤＤ  Ｎｏ．３６１４５１における（１１０）面の回折強度（積分値）であり、Ｉｓ（１１０）は試料における（１１０）面の回折強度（積分値）である。
【００２０】
発光機能層１４が基板上に設けられる。発光機能層１４は、発光素子における発光機能を担う層であればよく、基板１２の構成材料である配向多結晶酸化亜鉛焼結体上で所望の発光機能を確保できるかぎり、発光素子の種類や方式は限定されない。従って、発光機能層１４は青色、赤色等の可視光を放出するものであってもよいし、可視光を伴わずに又は可視光と共に紫外光を発光するものであってもよい。この点、図１に示される発光機能層１４は紫外光を発光するものとして構成されているため、蛍光体層１７を別途設けて紫外光を可視光に変換する構成とされている。発光機能層１４は、ｐ−ｎ接合を利用した発光素子の少なくとも一部を構成するのが好ましく、このｐ−ｎ接合はｐ型層とｎ型層の間に発光層を含んでいても良い。このとき、発光層としてｐ型層及びｎ型層よりもバンドギャップが小さい層を用いたダブルへテロ接合や、ｐ型層及びｎ型層のいずれか一方が発光層よりもバンドギャップが高いシングルへテロ接合としてもよい。また、ｐ型層−発光層−ｎ型層の一形態として、発光層の厚みを薄くした量子井戸構造を採りうる。量子井戸を得るためには発光層のバンドギャップがｐ型層及びｎ型層よりも小さくしたダブルへテロ接合が採用されるべきことは言うまでもない。また、これらの量子井戸構造を多数積層した多重量子井戸構造（ＭＱＷ）としてもよい。これらの構造をとることで、ｐ−ｎ接合と比べて発光効率を高めることができる。ｐ−ｎ接合の場合にはｐ型層、ｎ型層及び（発光層を含む場合には）発光層の各層をいずれも酸化亜鉛系の材料で構成することができ、同じく酸化亜鉛で構成される基板との間で配向ないし結晶方位を整合させやすく、それにより更に発光効率を高めることができる。
【００２１】
発光機能層１４は、ｐ型ドーパントがドープされたＺｎＯからなるｐ型酸化亜鉛層１４ａを少なくとも含むのが好ましい。これにより、ｎ型酸化亜鉛層１４ｂとの組み合わせによりｐ−ｎ接合による発光素子を構成しうる一方、ｎ型酸化亜鉛層１４ｂを有しない構成を採用した場合であっても、基板１２としてノンドープの配向酸化亜鉛焼結体、又はｎ型ドーパントを添加した配向酸化亜鉛焼結体を用いる場合は、基板１２をｎ型酸化亜鉛層として機能しうるように構成することで、基板１２との組み合わせによりｐ−ｎ接合による発光素子を構成可能である。ノンドープの配向酸化亜鉛焼結体でも、基板中に酸素欠陥がある場合はｎ型酸化亜鉛として振舞うため、同様の構造にて発光させることができる。ｐ型ドーパントの好ましい例としては、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）カーボン（Ｃ）リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、銀（Ａｇ）及び銅（Ｃｕ）からなる群から選択される１種以上が挙げられる。また、ｐ型酸化亜鉛層は、ＭｇＯ、ＣｄＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ及びＺｎＴｅからなる群から選択される１種以上の結晶と混晶化されたＺｎＯからなるものであってもよく、この混晶化されたＺｎＯにｐ型ドーパントがドープされていてもよい。例えば、ＺｎＯとＭｇＯの混晶であるＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０．１≦ｘ≦０．４）にＮをドープした化合物が特に好ましい。ＺｎＯをＭｇＯと混晶化することでバンドギャップが広がり、発光波長を高エネルギー側にシフトさせることができる。また、ＺｎＯをＣｄＯ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ又はＺｎＳｅとの混晶としてもよく、これによりバンドギャップが狭まり、発光波長を低エネルギー側にシフトさせることができる。
【００２２】
一方、基板１２にｐ型ドーパントを添加した配向酸化亜鉛焼結体を用いる場合は、発光機能層１４は、ｎ型ドーパントがドープされたＺｎＯからなるｎ型酸化亜鉛層を少なくとも含むのが好ましい。これにより、ｐ型酸化亜鉛層１４ｂとの組み合わせによりｐ−ｎ接合による発光素子を構成しうる一方、ｐ型酸化亜鉛層を有しない構成の場合には、基板１２をｐ型酸化亜鉛層として機能しうるように構成することで、基板１２との組み合わせによりｐ−ｎ接合による発光素子を構成可能である。ｎ型ドーパントの好ましい例としては、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、硼素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）及びシリコン（Ｓｉ）からなる群から選択される１種以上が挙げられる。また、ｎ型酸化亜鉛層は、ＭｇＯ、ＣｄＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ及びＺｎＴｅからなる群から選択される１種以上の結晶と混晶化されたＺｎＯからなるものであってもよく、この混晶化されたＺｎＯにｎ型ドーパントがドープされていてもよい。混晶にすることで上述したｐ型層と同様、バンドギャップが変わり、発光波長を制御することができる。
【００２３】
前述のとおり、基板１２としてノンドープの酸化亜鉛、又はｎ型ドーパントを添加した酸化亜鉛を用いる場合は、発光機能層１４は、ｐ型酸化亜鉛層１４ａと基板１２との間に、ｎ型ドーパントがドープされたｎ型酸化亜鉛層１４ｂを更に備えてもよい。ｎ型ドーパントの好ましい例としては、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、硼素（Ｂ）フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）及びシリコン（Ｓｉ）からなる群から選択される１種以上が挙げられる。また、ｎ型酸化亜鉛層は、ＭｇＯ、ＣｄＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ及びＺｎＴｅからなる群から選択される１種以上の結晶と混晶化されたＺｎＯからなるものであってもよく、この混晶化されたＺｎＯにｎ型ドーパントがドープされていてもよい。例えば、ＺｎＯとＭｇＯの混晶であるＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０．１≦ｘ≦０．４）にＡｌ又はＧａをドープした化合物が特に好ましい。もっとも、前述したように、基板１２がｎ型酸化亜鉛層として機能するように構成されている場合には、ｎ型酸化亜鉛層１４ｂは省略可能である。
【００２４】
一方、基板１２としてｐ型ドーパントを添加した酸化亜鉛を用いる場合は、発光機能層１４は、ｎ型酸化亜鉛層１４ａと基板１２との間に、ｐ型ドーパントがドープされたｐ型酸化亜鉛層１４ｂを更に設けてもよい。ｐ型ドーパントの好ましい例としては、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）カーボン（Ｃ）リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、銀（Ａｇ）及び銅（Ｃｕ）からなる群から選択される１種以上が挙げられる。また、ｐ型酸化亜鉛層は、ＭｇＯ、ＣｄＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ及びＺｎＴｅからなる群から選択される１種以上の結晶と混晶化されたＺｎＯからなるものであってもよく、この混晶化されたＺｎＯにｐ型ドーパントがドープされていてもよい。もっとも、前述したように、基板１２がｐ型酸化亜鉛層として機能するように構成されている場合には、ｐ型酸化亜鉛層１４ｂは省略可能である。
【００２５】
基板１２としてノンドープの酸化亜鉛、又はｎ型ドーパントを添加した酸化亜鉛を用いる場合は、発光機能層１４は、ｐ型酸化亜鉛層１４ａとｎ型酸化亜鉛層１４ｂとの間に、ｐ型酸化亜鉛層１４ａ及びｎ型酸化亜鉛層１４ｂのいずれよりもバンドギャップが小さいＺｎＯ、又はＭｇＯ、ＣｄＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ及びＺｎＴｅからなる群から選択される１種以上とＺｎＯとの混晶からなり、且つ、ｐ型ドーパント及びｎ型ドーパントを含まない発光層を少なくとも有してもよい。この発光層を薄くした構成はｐ−ｎ接合の一態様である量子井戸構造の発光素子に相当し、発光効率をより一層高めることができる。もっとも、ｎ型酸化亜鉛層１４ｂを省略してｎ型酸化亜鉛基板を用いる場合には、発光機能層１４は、ｐ型酸化亜鉛層１４ａと配向多結晶酸化亜鉛焼結体１２との間に、ｐ型酸化亜鉛層１４ａ及び配向多結晶酸化亜鉛焼結体１２のいずれよりもバンドギャップが小さいＺｎＯ、又はＭｇＯ、ＣｄＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ及びＺｎＴｅからなる群から選択される１種以上とＺｎＯとの混晶からなり、且つ、ｐ型ドーパント及びｎ型ドーパントを含まない発光層を少なくとも有するように構成すればよい。
【００２６】
基板１２にｐ型ドーパントを添加した酸化亜鉛を用いる場合も同様であり、発光機能層１４は、ｎ型酸化亜鉛層１４ａとｐ型酸化亜鉛層１４ｂとの間に、ｎ型酸化亜鉛層１４ａ及びｐ型酸化亜鉛層１４ｂのいずれよりもバンドギャップが小さいＺｎＯ、又はＭｇＯ、ＣｄＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ及びＺｎＴｅからなる群から選択される１種以上とＺｎＯとの混晶からなり、且つ、ｐ型ドーパント及びｎ型ドーパントを含まない発光層を少なくとも有してもよい。この発光層を薄くした構成はｐ−ｎ接合の一態様である量子井戸構造の発光素子に相当し、発光効率をより一層高めることができる。もっとも、ｐ型酸化亜鉛層１４ｂを省略してｐ型酸化亜鉛基板を用いる場合には、発光機能層１４は、ｎ型酸化亜鉛層１４ａと配向多結晶酸化亜鉛焼結体１２との間に、ｎ型酸化亜鉛層１４ａ及び配向多結晶酸化亜鉛焼結体１２のいずれよりもバンドギャップが小さいＺｎＯ、又はＭｇＯ、ＣｄＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ及びＺｎＴｅからなる群から選択される１種以上とＺｎＯとの混晶からなり、且つ、ｐ型ドーパント及びｎ型ドーパントを含まない発光層を少なくとも有するように構成すればよい。
【００２７】
発光機能層１４の材質は、配向酸化亜鉛焼結体１２の表面の原子配列に倣ってエピタキシャル成長し、それにより良質な結晶性を有するものが好ましいが、特に限定されない。例えば、酸化亜鉛系材料、窒化ガリウム系材料、窒化アルミニウム系材料、酸化銅系材料、酸化ニッケル系材料、亜鉛テルル系材料、及び硫化亜鉛系材料から選ばれる少なくとも１種以上で発光機能層１４を構成してもよい。なお、これらの材料系は他元素を含むものであってよい。例えば、酸化亜鉛系材料の場合は少なくとも酸化亜鉛成分を含有するものであればよく、例えばＭｇｘＺｎ１−ｘＯなどの固溶体が含まれる。ただし、発光機能層１４が酸化亜鉛と異なる材料で構成される場合、ヘテロエピタキシャル成長となり、配向酸化亜鉛焼結体の表面原子配列と発光機能層１４の格子不整合が生じて結晶性が悪化する場合がある。また、配向酸化亜鉛焼結体と反応しやすい材料を発光機能層１４に用いた場合、エピタキシャル成長を阻害し、発光効率を損ねるおそれもある。このため、発光機能層１４と配向酸化亜鉛焼結体間に格子不整合や反応を抑制するためのバッファ層を設けてもよい。バッファ層の材質に特に限定はないが、発光機能層１４の結晶構造と同じ又は類似したものが好ましく、格子定数が同じ又は近いものを用いてもよい。例えば配向酸化亜鉛焼結体上に窒化ガリウム系材料を成長させる場合、バッファ層として３００〜１０００ｎｍ程度の窒化ガリウム層を設けてもよい。バッファ層は５００〜６００℃の低温で３０〜１００ｎｍ程度の薄膜層を成膜した後、６００℃以上の高温で厚肉のバッファ層を成膜してもよい。こうすることで酸化亜鉛と窒化ガリウムの反応を抑制することができ、エピタキシャル成長を生じさせることができる。バッファ層や発光機能層１４の一部又は／及び全部を成膜する場合、配向酸化亜鉛焼結体基板上に種結晶層を作製した後、該バッファ層及び発光機能層１４を成膜させてもよい。種結晶層、バッファ層及び発光機能層の各成膜方法は特に限定されず、エピタキシャル成長を生じさるものであればよい。例えば、液相析出法、フラックス法等の液相エピタキシャル法を用いて、窒化ガリウム系材料からなるバッファ層及び発光機能層を作製する場合、配向酸化亜鉛焼結体基板上にＭＢＥ法、ＲＳ−ＭＢＥ法、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ法などの気相エピタキシャル成長法を用いて極薄い窒化ガリウムの種結晶を作製した後に、液相エピタキシャル法による成膜を行ってもよい。全て同じ成膜法で行ってもよいことは言うまでもなく、例えばＭＢＥ法を用いて種結晶、バッファ層、発光機能層の各層を成膜してもよい。
【００２８】
配向酸化亜鉛焼結体上に窒化ガリウム系材料からなる発光機能層の形態として、例えばｎ型配向酸化亜鉛焼結体上にバッファ層を設け、更にｎ型窒化ガリウム層及びｐ型窒化ガリウム層を順にエピタキシャル成長させた構造としてもよい。このような構造ではｎ型配向酸化亜鉛焼結体を電極として使用することもできる。また、ノンドープの配向酸化亜鉛焼結体上にノンドープの窒化ガリウム層からなるバッファ層を設け、更にｎ型窒化ガリウム層及びｐ型窒化ガリウム層をエピタキシャル成長させてもよく、ｐ型窒化ガリウム層とｎ型窒化ガリウム層の積層順序は逆であってもよい。ｐ型窒化ガリウム層に使用されるｐ型ドーパントの好ましい例としては、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、亜鉛（Ｚｎ）及びカドミウム（Ｃｄ）からなる群から選択される１種以上が挙げられる。また、ｎ型窒化ガリウム層に使用されるｎ型ドーパントの好ましい例としては、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）からなる群から選択される１種以上が挙げられる。
【００２９】
また、ｐ型窒化ガリウム層及び／又はｎ型窒化ガリウム層は、ＡｌＮ及びＩｎＮからなる群から選択される１種以上の結晶と混晶化された窒化ガリウムからなるものであってもよく、ｐ型層及び／又はｎ型層はこの混晶化された窒化ガリウムにｐ型ドーパント又はｎ型ドーパントがドープされていてもよい。例えば、窒化ガリウムとＡｌＮの混晶であるＡｌｘＧａ１−ｘＮにＭｇをドーピングすることでｐ型層、ＡｌｘＧａ１−ｘＮにＳｉをドーピングすることでとしてｎ型層として使用することができる。窒化ガリウムをＡｌＮと混晶化することでバンドギャップが広がり、発光波長を高エネルギー側にシフトさせることができる。また、窒化ガリウムをＩｎＮとの混晶としてもよく、これによりバンドギャップが狭まり、発光波長を低エネルギー側にシフトさせることができる。
【００３０】
ｐ型窒化ガリウム層とｎ型窒化ガリウム層との間に、両層のいずれよりもバンドギャップが小さいＧａＮ、又はＡｌＮ及びＩｎＮからなる群から選択される１種以上とＧａＮとの混晶からなり、且つ、ｐ型ドーパント及びｎ型ドーパントを含まない発光層を少なくとも有してもよい。発光層はｐ型層及びｎ型層とダブルへテロ接合された構造であり、この発光層を薄くした構成はｐ−ｎ接合の一態様である量子井戸構造の発光素子に相当し、発光効率をより一層高めることができる。また、発光層は両層のいずれか一方よりもバンドギャップが小さくＧａＮ、又はＡｌＮ及びＩｎＮからなる群から選択される１種以上とＧａＮとの混晶からなり、且つ、ｐ型ドーパント及びｎ型ドーパントを含まないものとしてもよい。このようなシングルヘテロ接合にても発光効率をより一層高めることができる。
【００３１】
上述のとおり、バッファ層の材質は酸化亜鉛と窒化ガリウムの反応を抑え、エピタキシャル成長を生じさせることができるものであれば特に限定されない。例えばノンドープのＧａＮ、又はｎ型若しくはｐ型ドーピングされたＧａＮとしてもよい。また、格子定数が近いＡｌＮ、ＩｎＮ、或いはＧａＮとＡｌＮ及びＩｎＮからなる群から選択される１種以上の結晶と混晶化されたものとしてもよい。
【００３２】
発光機能層１４は配向多結晶酸化亜鉛焼結体の配向性に倣ってエピタキシャル成長した構造を有し、それにより法線方向に揃った結晶方位を有するのが特に好ましい。基板１２の構成材料である多結晶酸化亜鉛焼結体が配向していることで、発光機能層１４の結晶方位もそれに倣って成長するため方位が一定になり、多結晶の発光機能層であっても単結晶に近い優れた発光特性を得ることができる。このような構造を有する発光機能層１４の成膜方法は、基板の配向性に倣った成長を促す方法であれば特に限定されないが、スパッタリング法、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、ＲＳ−ＭＢＥ法（ラジカルソース分子線エピタキシー法）、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）、ＰＬＤ法（パルスレーザーアブレーション法）などの気相エピタキシャル成長法、固相エピタキシャル成長法、液相析出法、フラックス法、水熱法、スピンコート法、ディッピング法などの液相エピタキシャル法等が好ましく例示される。固相エピタキシャル成長法は、例えば、基板上にエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）により成膜しておき、被膜加熱により単結晶化することにより好ましく行うことができる。気相エピタキシャル成長法は、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて窒化ガリウム系材料からなる発光機能層を作製する場合においては、少なくともガリウム（Ｇａ）を含む有機金属ガス（例えばトリメチルガリウム）と窒素（Ｎ）を少なくとも含むガス（例えばアンモニア）を原料として基板上にフローさせ、水素、窒素又はその両方を含む雰囲気等において３００〜１２００℃程度の温度範囲で成長させてもよい。この場合、バンドギャップ制御のためインジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ｎ型及びｐ型ドーパントとしてシリコン（Ｓｉ）及びマグネシウム（Ｍｇ）を含む有機金属ガス（例えばトリメチルインジウム、トリメチルアルミニウム、モノシラン、ジシラン、ビス−シクロペンタジエニルマグネシウム）を適宜導入して成膜を行ってもよい。このように多結晶酸化亜鉛焼結体の焼結粒径に揃って機能層を成長させるため、法線方向は単一方位（単結晶）に揃い、且つ、ｘ−ｙ方向に粒界が存在する柱状構造の集合体のような構造となる。この場合、発光機能層がｘ−ｙ方向に粒界を持つため、水平方向の光は粒界で散乱及び反射され、結果として法線方向の光が高強度となる。その結果、光の指向性が高まり、更なる高強度及び高効率が得られる。
【００３３】
上述のように、酸化亜鉛以外の材質からなる発光機能層、バッファ層及び／又は種結晶を作製する場合、ＭＯＣＶＤ法を用いることもできる。例えば、ＭＯＣＶＤ法を用いて窒化ガリウム系材料からなる発光機能層を作製する場合においては、少なくともガリウム（Ｇａ）を含む有機金属ガス（例えばトリメチルガリウム）と窒素（Ｎ）を少なくとも含むガス（例えばアンモニア）を原料として基板上にフローさせ、水素、窒素又はその両方を含む雰囲気等において３００〜１２００℃程度の温度範囲で成長させてもよい。しかし、このような高温の還元雰囲気と基材となる酸化亜鉛配向焼結体が反応し、蒸発する可能性がある。このような問題に対し、本発明者らは、酸化亜鉛配向焼結体中に酸化物の沸点が２０００℃以上となる元素を少なくとも１種類以上ドーピングすることで還元性ガスとの反応が抑えられ、酸化亜鉛配向焼結体の蒸発を抑えることができることを見出した。これらの元素が好ましい理由は定かではないが、熱力学的に安定なため水素等の還元雰囲気と反応しづらく、不動態として働くためではないかと考えられる。これらのドーパントの内、アルミニウム（Ａｌ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から選ばれる１種以上が更に好ましい。例えばｎ型ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を亜鉛：アルミニウム（Ａｌ）＝１００：２（原子比）となるように添加した酸化亜鉛配向焼結体を用いることで、ＭＯＣＶＤにおいて酸化亜鉛配向焼結体と還元雰囲気の反応及びそれによる蒸発を抑制しつつ、窒化ガリウム層をエピタキシャル成長させることができる。酸化亜鉛に対するＡｌのドープ量は亜鉛：アルミニウム＝１００：０．３程度が限界といわれており、Ａｌのドープ量が亜鉛：アルミニウム＝１００：０．３以上になるように添加すると異相としてスピネル（ＺｎＡｌ２Ｏ４）が形成する可能性がある。このようにｎ型ドーパントが固溶限界以上に添加され、スピネルなどの異相が形成されていても酸化亜鉛が主相となる量であれば特に問題はない。主相とは任意の一断面を切り出したときに面積比率で５０％を超える領域を指す。例えばＥＰＭＡによるマッピング像から主相となる材料を判定することができるが、主相の判定が可能な分析手法であれば特に限定されない。上記ドーパントの総量は、亜鉛：ドーパント元素＝１００：０．０１（原子比）以上が好ましく、より好ましくは１００：０．３（原子比）以上であり、更に好ましくは１００：２（原子比）以上である。
【００３４】
また、エピタキシャル成長は生じないが、スピンコート法、ディッピング法等の溶液法によってｐ型、ｎ型粒子（例えばｐ型、ｎ型酸化亜鉛粒子）及び／又はそれらの前駆体を塗布し、３００〜７００℃で熱処理する手法によっても発光機能層を作製することができる。
【００３５】
発光機能層１４は、配向多結晶酸化亜鉛焼結体であってもよい。この場合、発光機能層１４は、ｐ型ドーパントがドープされたＺｎＯからなるｐ型酸化亜鉛層１４ａ又はｎ型ドーパントがドープされたＺｎＯからなるｎ型酸化亜鉛層１４ａを少なくとも含むのが好ましい。これにより、ｎ型酸化亜鉛層１４ｂ又はｐ型酸化亜鉛層１４ｂとの組み合わせによりｐ−ｎ接合による発光素子を構成しうる。このようなｐ−ｎ接合による発光素子は、ｐ型配向多結晶酸化亜鉛焼結体となるべきグリーンシートとｎ型配向多結晶酸化亜鉛焼結体となるべきグリーンシートを積層した後に焼成することにより形成してもよいし、あるいはこれらのグリーンシートを別々に焼成してｐ型配向多結晶酸化亜鉛焼結体及びｎ型配向多結晶酸化亜鉛焼結体とした後、これらを接合することにより形成してもよい。一方、ｎ型又はｐ型酸化亜鉛層１４ｂを有しない構成を採用した場合であっても、基板１２をｎ型又はｐ型酸化亜鉛層として機能しうるように構成することで、基板１２との組み合わせによりｐ−ｎ接合による発光素子を構成可能である。ノンドープの配向酸化亜鉛焼結体の酸化亜鉛でも、基板中に酸素欠陥がある場合はｎ型酸化亜鉛として振舞うため、同様の構造にて発光させることができる。この場合における基板１２への配向酸化亜鉛焼結体１４の積層は、グリーンシート積層後に焼成もしくは焼成体同士の接合により行うことができる。
【００３６】
もっとも、成膜プロセス中の基板加熱やプラズマ暴露などの条件によっては、ドーパントが発光機能層内部又は基板内部に拡散が生じてｐ型層、ｎ型層及び／又は発光層が十分に機能せず、発光効率が低下するおそれがある。また、成膜プロセス中に多数の酸素欠陥、窒素欠陥などが発生する可能性もある。さらに、ｐ型及び／又はｎ型ドーパントを活性化するため、発光機能層の作製中又は作製後に適宜熱処理を行うことがあり、とりわけｐ型ドーパントの活性化には高温を要することがある。このようなプロセスにおいても上記のようなドーパントの拡散や酸素欠陥、窒素欠陥などを生じる可能性がある。上記のような酸素欠陥や窒素欠陥はｎ型キャリアとして機能するため、作製したｐ型層の機能に悪影響を及ぼすことが知られている。例えば、酸素欠陥や窒素欠陥を除去する方法として、酸素含有雰囲気又は窒素含有雰囲気中での熱処理や酸素プラズマ又は窒素プラズマ暴露による酸化又は窒化処理が挙げられるが、これらの処理中にもドーパントの拡散を生じ、発光効率が低下するおそれがある。このため、拡散を生じないような発光機能層の構成材料とドーパントの組合せを選択する方が望ましいが、特に発光機能層に酸化亜鉛系材料を用い、且つｎ型ドーパントとしてＡｌ、Ｇａ及び／又はＩｎを用いた酸化亜鉛系材料を用いた場合などでは、上記の熱処理等によってｎ型ドーパントが拡散しやすい場合がある。
【００３７】
このような理由のため、特に高温処理が必要となるｐ型ドーパントの活性化は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなどのｎ型ドーパントが添加された層と接触しない状態で行ってもよい。この一例として、基板１２にノンドープの配向酸化亜鉛焼結体を用い、ｎ型層を作製せずにｐ型層１４ａを作製した構造が挙げられる。こうすることでＡｌ、Ｇａ、Ｉｎなどのｎ型ドーパントなしで発光機能層１４を作製することができる。また、別の一例として、基板１２にｐ型ドーパントを添加した配向酸化亜鉛焼結体を用い、活性化処理、酸素欠陥及び窒素欠陥除去処理を行った後にｎ型層１４ａを作製してもよい。あるいは、基板１２にｐ型ドーパントを添加した配向酸化亜鉛焼結体やノンドープ配向酸化亜鉛焼結体を用い、更にその上にｐ型層１４ｂを作製してもよく、この場合においても活性化処理、酸素欠陥及び窒素欠陥除去処理を行った後にｎ型層１４ａを作製すればよい。これらの方法により、ｎ型ドーパントの拡散を抑制することができる。
【００３８】
ドーパントの拡散を抑制するための別の方策として、基板１２と発光機能層の間、並びに／又は発光機能層を構成するｐ型層、ｎ型層及び／若しくは発光層の層間の一部又は全てに不動態層が設けられてもよい。こうすることで熱処理等に伴うドーパントの拡散を抑えることができる。このような不導態層はエピタキシャル成長を阻害せず、発光機能層中のｐ−ｎ接合、ｐ−発光層−ｎ接合を阻害しない成分が好ましく、厚みが薄いことが更に好ましい。不動態層の材質は特に限定されないが、特に発光機能層に酸化亜鉛系材料を用いる場合においてはそれらと固溶する材料や酸化亜鉛含有材料、あるいは結晶構造が近い窒化物系材料が望ましく、ＺｎＯ（ノンドープ）、ＺｎＯＮ、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ、ＣｄｘＺｎ１−ｘＯ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＡｌ２Ｏ４、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ、及びＩｎｘＡｌｙＧａｚＮから選ばれる少なくとも一種以上としてもよい。
【００３９】
ドーパントの拡散を抑制するための更に別の方策として、基板１２としてｎ型ドーパントを添加した配向酸化亜鉛焼結体を用い、その上に発光層１４ｃ及びｐ型層１４ａからなる発光機能層１４を作製した後、ｐ型層１４ａから基板１２に向かって温度勾配が生じるようにｐ型層１４ａ側から一方向に加熱を行ってもよい。このような方策の一形態による加熱手法の構成が図２に示される。図２に示される構成は、ｐ型層１４ａ上にＰｔ箔２０が設けられ、そのＰｔ箔２０の上方に近赤外線ランプ２２が設けられる一方、基板１２が石英台座２４上に支持されてなる。この構成において、近赤外線ランプ２２から放射された近赤外光はＰｔ箔２０に吸収され、加熱されたＰｔ箔２０からの熱伝導によりｐ型層１４ａから基板１２に向かって一方向に加熱が行われる。その結果、ｐ型層１４ａから基板１２にかけて温度勾配が生じ、基板１２中に含まれるｎ型ドーパントの拡散を抑制しつつ、ｐ型層１４ａの活性化処理や酸素欠陥除去処理を行うことができる。なお、このような方策は基板１２と発光層１４ｃの間にｎ型層を形成した構造等にも適用可能である。加熱方法には特に限定はなく、例えば各種レーザー（例えば、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマーレーザー、半導体レーザー等）等を熱源とする光加熱や高周波加熱装置等を用いてもよい。また、Ｐｔ箔の代わりに高誘電体を設置し、誘電加熱装置等を用いて一方向に加熱してもよいし、Ｐｔ箔や高誘電体を設置せずにステージヒーター等の加熱源を用いて一方向に加熱してもよい。
【００４０】
発光機能層１４が紫外光を放出可能なものである場合には、紫外光を可視光に変換するための蛍光体層１７を、電極１６の外側に更に備えてなるのが好ましい。蛍光体層１７は紫外線を可視光に変換可能な公知の蛍光成分を含む層であればよく特に限定されない。例えば、紫外光により励起されて青色光を発光する蛍光成分と、紫外光により励起されて青〜緑色光を発光する蛍光成分と、紫外光により励起されて赤色光を発光する蛍光成分とを混在させて、混合色として白色光を得るような構成とするのが好ましい。そのような蛍光成分の好ましい組み合わせとしては、（Ｃａ，Ｓｒ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、及びＭｎ、Ｙ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕが挙げられ、これらの成分をシリコーン樹脂等の樹脂中に分散させて蛍光体層１７を形成するのが好ましい。このような蛍光成分は上記例示物質に限定されるものではなく、他の紫外光励起蛍光体、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）やシリケート系蛍光体、酸窒化物系蛍光体等の組み合わせでもよい。
【００４１】
また、発光機能層１４が青色光を放出可能なものである場合には、青色光を黄色光に変換するための蛍光体層１７を電極１６の外側に更に備えてなるのが好ましい。蛍光体層１７は青色光を黄色光に変換可能な公知の蛍光成分を含む層であればよく特に限定されない。例えばＹＡＧなどの黄色発光する蛍光体との組み合わせたものとしてもよい。このようにすることで、蛍光体層を透過した青色発光と蛍光体からの黄色発光は補色関係にあるため、擬似的な白色光源とすることができる。なお、蛍光体層１７は、青色を黄色に変換する蛍光成分と、紫外光を可視光に変換するための蛍光成分との両方を備えることで、紫外光の可視光への変換と青色光の黄色光への変換との両方を行う構成としてもよい。
【００４２】
電極１６は発光機能層１４上に設けられる。電極１６は公知の電極材料で構成すればよいが、ＩＴＯ等の透明導電膜、又は格子構造若しくはモスアイ構造等の開口率が高い金属電極とすれば、発光機能層１４で発生した光の取り出し効率を上げられる点で好ましい。
【００４３】
電極１６は、発光機能層１４から放射された光を反射させる機能を兼ねて備える構成としてもよい。この場合、電極１６は放射された光の反射率が高い材料からなり、面上に成膜された構造とすることが望ましい。例えば、発光機能層から放射される光が紫外光の場合、電極１６の材質は紫外光の反射率が高く、導電性が良好なＡｌを主成分とするものとしてもよい。
【００４４】
図１において基板１２は対向電極として機能するように構成されているが、そうでない場合には、基板１２の発光機能層１４と反対側に対向電極を別途設ければよい。また、基板１２が十分な導電性を持たない場合は発光機能層１４中に含まれるｎ型層を電極としてもよいし、ｎ型層に電極を設置してもよい。
【００４５】
基板１２として透光性の配向多結晶酸化亜鉛焼結体を用いた面発光素子の一例が、図３に示される。図３に示される面発光素子１０’は、透光性の配向多結晶酸化亜鉛焼結体からなる基板１２’上に、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の発光層１４ｃ’、ｐ型層１４ａ’、及び反射層を兼ねた電極１６’が順次設けられ、基板１２’の反対側には蛍光体層１７’が設けられる。前述のとおり、配向多結晶酸化亜鉛焼結体は、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）やホットプレス法（ＨＰ）といった、焼結体厚みを薄くする、焼結中の粒径を大きくする、気孔を排除する等の粒界や気孔面積を低下させる製法を用いることで、透光性の高い配向多結晶酸化亜鉛焼結体を得ることができる。そして、図３に示されるような構造とすることで、ｐ型層１４ａ’及び発光層１４ｃ’からなる発光機能層１４’から放出された紫外光は基板１２’を透過し、蛍光体層１７’で白色光となる。すなわち、この構造によれば白色光を放出可能な面発光素子となる。その上、発光機能層１４’側へ放出された紫外光も反射層兼電極１６’にて基板１２’側に反射される構成となるため、高効率な面発光素子とすることができる。なお、電極１６’は反射層を兼ねていなくてもよく、その場合には反射層を電極１６’の外側に別途設ければよいのは言うまでもない。あるいは、図３に示される構成又はそれに類する構成の変形例として、ｐ型電極１６’の開口部（光取り出し口）を大きく確保した上でｐ型電極１６’上に蛍光体層を設ける一方、基板１２’の発光機能層１４’と反対側に反射層を設けた構造とすることもできる。こうすることで、基板１２’に対して発光機能層１４’側から光を取り出すことができる。
【００４６】
配向多結晶酸化亜鉛焼結体の製造方法
基板１２として用いる配向多結晶酸化亜鉛焼結体は、以下に説明するように、原料に板状酸化亜鉛粉末を用いて成形及び焼結を行うことにより製造することができる。
【００４７】
（１）板状酸化亜鉛粉末の作製
原料となる板状酸化亜鉛粉末は、後述する成形及び焼成工程によって配向焼結体が得られる限り、いかなる方法により製造されたものであってもよい。例えば（１０１）面配向焼結体を得るには、特許文献１に記載される方法に従って製造した板状酸化亜鉛粉末を原料として用いればよい。
【００４８】
本発明の好ましい態様によれば、（００２）面配向焼結体を得るには、以下の製法を持って製造した板状酸化亜鉛粉末を原料として用いればよい。該板状酸化亜鉛粉末は、亜鉛イオン含有原料溶液を用いて溶液法により酸化亜鉛前駆体板状粒子を生成させる工程と、前駆体板状粒子を１５０℃／ｈ以下の昇温速度で仮焼温度まで昇温させて仮焼し、複数の酸化亜鉛板状粒子からなる酸化亜鉛粉末を生成させる工程とを有する方法により作製することができる。
【００４９】
（００２）面配向焼結体を得るための板状酸化亜鉛粉末の製造方法においては、まず、亜鉛イオン含有原料溶液を用いて溶液法により酸化亜鉛前駆体板状粒子を生成させる。亜鉛イオン供給源の例としては、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸亜鉛等の有機酸塩、亜鉛アルコキシド等が挙げられるが、硫酸亜鉛が後述する硫酸イオンも供給できる点で好ましい。溶液法による酸化亜鉛前駆体板状粒子の生成手法は特に限定されず公知の手法に従って行うことができる。
【００５０】
原料溶液は水溶性有機物質及び硫酸イオンを含むのが多孔質として比表面積を大きくできる点で好ましい。水溶性有機物質の例としてはアルコール類、ポリオール類、ケトン類、ポリエーテル類、エステル類、カルボン酸類、ポリカルボン酸類、セルロース類、糖類、スルホン酸類、アミノ酸類、及びアミン類が挙げられ、より具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等の脂肪族アルコール、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、グルセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の脂肪族多価アルコール、フェノール、カテコール、クレゾール等の芳香族アルコール、フルフリルアコール等の複素環を有するアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトン等のケトン類、エチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ポリオキシアルキレンエーテル、エチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物等のエーテルあるいはポリエーテル類、酢酸エチル、アセト酢酸エチル、グリシンエチルエステル等のエステル類、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、酪酸、蓚酸、マロン酸、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、サリチル酸、安息香酸、アクリル酸、マレイン酸、グリセリン酸、エレオステアリン酸、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、アクリル酸−マレイン酸コポリマー等のカルボン酸、ポリカルボン酸、あるいはヒドロキシカルボン酸やその塩類、カルボキシメチルセルロース類、グルコース、ガラクトース等の単糖類、蔗糖、ラクトース、アミロース、キチン、セルロース等の多糖類、アルキルベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、アルキルスルホン酸、α−オレフィンスルホン酸、ポリオキシエチレンアルキルスルホン酸、リグニンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等のスルホン酸類やその塩類、グリシン、グルタミン酸、アスパラギン酸、アラニン等のアミノ酸、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ブタノールアミン等のヒドロキシアミン類、トリメチルアミノエチルアルキルアミド、アルキルピリジニウム硫酸塩、アルキルトリメチルアンモニウムハロゲン化物、アルキルベタイン、アルキルジエチレントリアミノ酢酸等が挙げられる。これらの水溶性有機物質の中でも、水酸基、カルボキシル基、アミノ基のうち少なくとも一種の官能基を有するものが好ましく、水酸基とカルボキシル基を有するヒドロキシカルボン酸やその塩類が特に好ましく、例えばグルコン酸ナトリウム、酒石酸等が挙げられる。水溶性有機物質は、後述するアンモニア水が添加された原料溶液中に約０．００１重量％〜約１０重量％の範囲で共存させるのが好ましい。好ましい硫酸イオン供給源は、上述したとおり硫酸亜鉛である。原料溶液は前述したドーパント等の添加物質を更に含むものであってもよい。
【００５１】
このとき、原料溶液は７０〜１００℃の前駆反応温度に加熱されるのが好ましく、より好ましくは８０〜１００℃である。また、この加熱後又はその間に原料溶液にアンモニア水が添加されるのが好ましく、アンモニア水が添加された原料溶液が７０〜１００℃で０．５〜１０時間保持されるのが好ましく、より好ましくは８０〜１００℃で２〜８時間である。
【００５２】
次に、前駆体板状粒子を１５０℃／ｈ以下の昇温速度で仮焼温度まで昇温させて仮焼し、複数の酸化亜鉛板状粒子からなる酸化亜鉛粉末を生成させる。昇温速度を１５０℃／ｈ以下と遅くすることで、前駆物質から酸化亜鉛に変化する際に前駆物質の結晶面が酸化亜鉛に引き継がれ易くなり、成形体における板状粒子の配向度が向上するものと考えられる。また、一次粒子同士の連結性が増大して板状粒子が崩れにくくなるとも考えられる。好ましい昇温速度は１２０℃／ｈ以下であり、より好ましくは１００℃／ｈ以下であり、更に好ましくは５０℃／ｈ以下であり、特に好ましくは３０℃／ｈ以下であり、最も好ましくは１５℃／ｈ以下である。仮焼前に、酸化亜鉛前駆体粒子は洗浄、濾過及び乾燥されるのが好ましい。仮焼温度は水酸化亜鉛等の前駆化合物が酸化亜鉛に変化できる温度であれば特に限定されないが、好ましくは８００〜１１００℃、より好ましくは８５０〜１０００℃であり、このような仮焼温度で前駆体板状粒子が好ましくは０〜３時間、より好ましくは０〜１時間保持される。このような温度保持条件であると水酸化亜鉛等の前駆化合物を酸化亜鉛により確実に変化させることができる。このような仮焼工程により、前駆体板状粒子が多くの気孔を有する板状酸化亜鉛粒子に変化する。
【００５３】
所望により、酸化亜鉛粉末には添加物質を混合してもよい。そのような添加物質としては、第二成分として、成形体の用途や仕様に応じた所望の特性（例えば導電性や絶縁性）を付与する種々の添加剤や前述したようなドーパントであることができる。これらのドーパント元素はこれらの元素を含む化合物又はイオンの形態で酸化亜鉛粉末に添加すればよい。添加物質の添加方法は特に限定されないが、酸化亜鉛粉末の微細気孔の内部にまで添加物質を行き渡らせるため、（１）添加物質をナノ粒子等の微細粉末の形態で酸化亜鉛粉末に添加する方法、（２）添加物質を溶媒に溶解させた後に酸化亜鉛粉末を添加し、この溶液を乾燥する方法等が好ましく例示される。
【００５４】
本発明の別の好ましい態様によれば、（１００）面配向焼結体を得るには、以下の製法を持って製造した板状酸化亜鉛粉末を原料として用いればよい。該板状酸化亜鉛粉末は、亜鉛塩水溶液にアルカリ水溶液を加えて６０〜９５℃で２〜１０時間攪拌することにより沈殿物を析出させ、この沈殿物を洗浄及び乾燥し、さらに粉砕することにより得ることができる。亜鉛塩水溶液は、亜鉛イオンを含む水溶液であればよく、好ましくは、硝酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸亜鉛等の亜鉛塩の水溶液である。アルカリ水溶液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液であるのが好ましい。亜鉛塩水溶液及びアルカリ水溶液の濃度及び混合比は特に限定されないが、モル濃度が同じ亜鉛塩水溶液及びアルカリ水溶液を同じ体積比で混合するのが好ましい。沈殿物の洗浄はイオン交換水で複数回行うのが好ましい。洗浄された沈殿物の乾燥は１００〜３００℃で行われるのが好ましい。乾燥された沈殿物は板状の酸化亜鉛一次粒子が凝集した球状の二次粒子であるため、粉砕工程に付されるのが好ましい。この粉砕は、洗浄された沈殿物にエタノール等の溶媒を加えてボールミルで１〜１０時間行うのが好ましい。この粉砕によって、一次粒子としての板状酸化亜鉛粉末が得られる。こうして得られる板状酸化亜鉛粉末は、好ましくは０．１〜１．０μｍであり、より好ましくは０．３〜０．８μｍの体積基準Ｄ５０平均粒径を有する。この体積基準Ｄ５０平均粒径はレーザー回折式粒度分布測定装置によって測定することができる。
【００５５】
（２）成形及び焼成工程
上記の方法で製造した板状酸化亜鉛粉末をせん断力を用いた手法により配向させ、配向成形体とする。このとき、板状酸化亜鉛粉末に、ドーパント用の金属酸化物粉末（例えばα−Ａｌ２Ｏ３粉末）等の他の元素又は成分を添加してもよい。せん断力を用いた手法の好ましい例としては、テープ成形、押出し成形、ドクターブレード法、及びこれらの任意の組合せが挙げられる。せん断力を用いた配向手法は、上記例示したいずれの手法においても、板状酸化亜鉛粉末にバインダー、可塑剤、分散剤、分散媒等の添加物を適宜加えてスラリー化し、このスラリーをスリット状の細い吐出口を通過させることにより、基板上にシート状に吐出及び成形するのが好ましい。吐出口のスリット幅は１０〜４００μｍとするのが好ましい。なお、分散媒の量はスラリー粘度が５０００〜１０００００ｃＰとなるような量にするのが好ましく、より好ましくは２００００〜６００００ｃＰである。シート状に成形した配向成形体の厚さは５〜５００μｍであるのが好ましく、より好ましくは１０〜２００μｍである。このシート状に成形した配向成形体を多数枚積み重ねて、所望の厚さを有する前駆積層体とし、この前駆積層体にプレス成形を施すのが好ましい。このプレス成形は前駆積層体を真空パック等で包装して、５０〜９５℃の温水中で１０〜２０００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で静水圧プレスにより好ましく行うことができる。また、押出し成形を用いる場合には、金型内の流路の設計により、金型内で細い吐出口を通過した後、シート状の成形体が金型内で一体化され、積層された状態で成形体が排出されるようにしてもよい。得られた成形体には公知の条件に従い脱脂を施すのが好ましい。
【００５６】
上記のようにして得られた配向成形体は１０００〜１５００℃、好ましくは１１００〜１４００℃の焼成温度で焼成されて、酸化亜鉛結晶粒子を配向して含んでなる酸化亜鉛焼結体を形成する。上記焼成温度での焼成時間は特に限定されないが、好ましくは１〜１０時間であり、より好ましくは２〜５時間である。こうして得られた酸化亜鉛焼結体は、前述した原料となる板状酸化亜鉛粉末の種類により（１０１）面、（１００）面、（００２）面等に配向した配向焼結体となる。その配向度は高いものであり、好ましくは基板表面における配向度が５０％以上であり、より好ましくは６５％以上、さらに好ましくは７５％以上である。また、（１１０）面配向焼結体を得るには、特許文献２に記載される方法に従って製造すればよい。
【実施例】
【００５７】
本発明を以下の例によってさらに具体的に説明する。【００５８】
例１
ノンドープＺｎＯ配向焼結体基板を用いて、ｐ−ｎ接合による発光機能層を備えた面発光素子を以下のようにして作製した。【００５９】
（１）ノンドープＺｎＯ配向焼結体基板の作製及び評価
（１ａ）板状酸化亜鉛粉末の作製
ノンドープの（００２）面配向ＺｎＯ粉末を次のようにして作製した。硫酸亜鉛七水和物（高純度化学研究所製）１７３重量部とグルコン酸ナトリウム（和光純薬工業製）０．４５重量部をイオン交換水３００重量部に溶解した。こうして得られた溶液をビーカーに入れ、マグネットスターラーで攪拌しながら９０℃に加熱して溶解させた。この溶液を９０℃に保持し、攪拌しながら２５％アンモニウム水４９重量部をマイクロチューブポンプで滴下した。滴下終了後、９０℃で攪拌しながら４時間保持した後、溶液を多量のイオン交換水に投入し、静置した。容器の底部に堆積した沈殿物をろ過により分離し、更にイオン交換水による洗浄を３回行い、乾燥して白色粉末状の酸化亜鉛前駆物質を得た。得られた酸化亜鉛前駆物質をジルコニア製のセッターに載置し、電気炉にて大気中で仮焼することにより、酸化亜鉛板状多孔質粉末を得た。仮焼時の温度スケジュールは、室温から９００℃まで昇温速度１００℃／ｈにて昇温した後、９００℃で３０分間保持し、自然放冷とした。【００６０】
（１ｂ）成形及び焼成工程
得られた酸化亜鉛板状粒子１００重量部に対し、バインダー（ポリビニルブチラール：品番ＢＭ−２、積水化学工業株式会社製）１５重量部と、可塑剤（ＤＯＰ：ジ（２−エチルヘキシル）フタレート、黒金化成株式会社製）１０重量部と、分散剤（製品名レオドールＳＰ−Ｏ３０、花王株式会社製）３重量部と、分散媒（２−エチルヘキサノール）とを混合した。分散媒の量はスラリー粘度が１００００ｃＰとなるように調整した。こうして調製されたスラリーを、ドクターブレード法により、ＰＥＴフィルムの上に、乾燥後の厚さが２０μｍとなるようにシート状に成形した。得られたテープを２０×２０ｃｍのシートに切断し、５００枚の切断テープ片を積層し、厚さ１０ｍｍのアルミニウム板の上に載置した後、真空パックを行った。この真空パックを８５℃の温水中で、１００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力にて静水圧プレスを行い、板状の成形体を作製した。得られた成形体を脱脂炉中に配置し、６００℃で２０時間の条件で脱脂を行った。得られた脱脂体を窒素中、１４００℃で５時間の条件で常圧焼成して、板状のＺｎＯ配向焼結体基板を作製した。【００６１】
（１ｃ）焼結体基板の評価
得られたＺｎＯ焼結体基板について以下の評価を行った。【００６２】
（配向度の評価）
得られた焼結体の（００２）配向度Ｆ（００２）をＸＲＤにより測定した。この測定は、ＸＲＤ装置（株式会社リガク製、製品名「ＲＩＮＴ−ＴＴＲ  ＩＩＩ」）を用い、板状酸化亜鉛の表面に対してＸ線を照射したときのＸＲＤプロファイルを測定し、以下の式によって評価した。【００６３】
【数２】
2014092163.tif 000004
【００６４】
（焼結粒子の平均粒径の評価）
焼結体粒子の平均粒径を以下の方法により測定した。得られた板状焼結体より、５×５×３ｍｍの試料を切り出し、板面と垂直な面を研磨し、濃度０．３Ｍの硝酸にて１０秒間エッチングを行った後、走査電子顕微鏡にて画像を撮影した。視野範囲は、板面に平行及び垂直な直線を引いた場合に、いずれの直線も１０個から３０個の粒子と交わるような直線が引けるような視野範囲とした。板面に平行に引いた３本の直線において、直線が交わる全ての粒子に対し、個々の粒子の内側の線分の長さを平均したものに１．５を乗じた値をａ１とし、同様に、板面に垂直に引いた３本の直線において、直線が交わる全ての粒子に対し、個々の粒子の内側の線分の長さを平均したものに１．５を乗じた値をａ２とし、（ａ１＋ａ２）／２を平均粒径とした。【００６５】
（体積抵抗率の評価）
抵抗率計（三菱化学株式会社製、ロレスタＡＸ  ＭＣＰ−Ｔ３７０型）を用い、板状焼結体板面の中心部近傍にて四探針法により、焼結体の体積抵抗率を測定した。【００６６】
その結果、焼結体基板の（００２）配向度は８０％であり、焼結粒子の平均粒径は３８μｍであり、体積抵抗率は１×１０−１Ω・ｃｍであった。【００６７】
（２）面発光素子の作製及び評価
上記得られたＺｎＯ配向焼結体基板上に、発光機能層１４、電極１６、及び蛍光体層１７を形成し、図１に示される面発光素子１０を作製した。各層の形成方法は以下のとおりとした。【００６８】
（２ａ）スパッタリングによるｎ型ＺｎＯ層の成膜
ＲＦマグネトロンスパッタ装置にて、ＺｎＯ配向焼結体基板１２上にｎ型ＺｎＯ層１４ｂを１００ｎｍ成膜した。成膜にはＡｌが２重量部添加されたＺｎＯターゲットを使用し、成膜条件は純Ａｒ雰囲気、圧力０．５Ｐａ、投入電力１５０Ｗ、成膜時間５分間とした。【００６９】
（２ｂ）ＭＢＥによるｐ型ＺｎＯ層の成膜
ＲＳ−ＭＢＥ（ラジカルソース分子線成長）装置を用いて、ｎ型ＺｎＯ層１４ｂ上にＮドープしたＺｎＯからなるｐ型ＺｎＯ層１４ａを積層した。金属材料である亜鉛（Ｚｎ）をクヌーセンセルで照射し、基板に供給した。ガス材料である酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）は、ＲＦラジカル発生装置にてそれぞれＯ２ガス及びＮＯガスを原料とし、酸素ラジカル（Ｏ＊と表記する）及び窒素ラジカル（Ｎ＊と表記する）として供給した。各種原料の純度はＺｎが７Ｎ、Ｏ２が６Ｎ、ＮＯガスは５Ｎのものを用いた。基板は抵抗加熱ヒータを用いて７００℃に加熱し、膜中の窒素濃度が１×１０２０ｃｍ−３となるように各種ガスソースのフラックスを制御しながら厚さ１００ｎｍのＮドープＺｎＯ層を成膜した。【００７０】
（２ｃ）電極の成膜
ｐ型ＺｎＯ層１４ａ上に、Ａｕを電子ビーム蒸着法にて３０ｎｍ成膜して電極１６とした。本例の電極はＡｕ薄膜としたが、発光強度を高めるためＡｕ薄膜の代わりに格子状など開口率が高い電極やＩＴＯなどの透明導電膜を用いてもよい。【００７１】
（２ｄ）蛍光体の成膜
電極１６上に、蛍光体層１７を形成すべく、蛍光成分として（Ｃａ，Ｓｒ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｙ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕを分散含有させたシリコーン樹脂を約５μｍ塗布した。これらの各蛍光体はそれぞれ紫外光により励起されて青色光、青〜緑色光、赤色光を発光し、混合色として白色光を得ることができる。【００７２】
（２ｅ）発光素子の評価
ｎ型ＺｎＯ層と電極間に通電し、Ｉ−Ｖ測定を行ったところ、整流性が確認され、ＺｎＯ：Ｎ膜がｐ型ＺｎＯ層として機能していること、及び良質なｐ−ｎ接合が形成されたことが確認できた。また、通電によって蛍光体からの白色発光が確認され、蛍光体層を除去して発光波長を測定したところ、約３７５ｎｍの紫外発光が観測された。これらの結果から、ｐ−ｎ接合部からの紫外光が蛍光体層にて可視光に変換されたことが確認された。【００７３】
例２
Ａｌドープされたｎ型ＺｎＯ配向焼結体基板を用いて、ｐ−ｎ接合を用いた発光機能層を備えた面発光素子を以下のようにして作製した。なお、本例では、基板自身がＡｌドーピングによってｎ型半導体となって十分に低抵抗なため、例１とは異なり、ｎ型層の成膜を省略した。【００７４】
（１）ＡｌドープされたＺｎＯ配向焼結体基板の作製及び評価
（１ａ）原料粉末の作製
Ａｌドープされた（００２）面配向ＺｎＯ粉末を次のようにして作製した。塩化アルミニウム六水和物（高純度化学研究所製）８．８重量部をエタノール２００重量部に投入して溶解させた。その後、例１で作製した酸化亜鉛板状粒子に上記の溶液を亜鉛：アルミニウム＝１００：０．２（原子比）となるように投入し、ロータリーエバポレーターを用いて乾燥することにより、アルミニウム成分が均一に分散した酸化亜鉛板状粒子を作製した。【００７５】
（１ｂ）成形及び焼成
例１の（１ｂ）と同様にして、板状のＺｎＯ配向焼結体基板を作製した。【００７６】
（１ｃ）焼結体基板の評価
例１の（１ｃ）と同様にして、得られたＺｎＯ焼結体基板の評価を行った。その結果、焼結体基板の（００２）配向度は８０％であり、焼結粒子の平均粒径は３５μｍであり、体積抵抗率は８×１０−４Ω・ｃｍであった。【００７７】
（２）面発光素子の作製及び評価
上記得られたＺｎＯ配向焼結体基板上に、発光機能層、電極、及び蛍光体層を形成し、ｎ型ＺｎＯ層が無いこと以外は図１に示されるもの同様の構成を有する面発光素子を作製した。すなわち、本例では基板自身がＡｌドーピングによってｎ型半導体となり、十分に低抵抗なことから、ｎ型ＺｎＯ層の成膜を省略した。各層の形成方法は以下のとおりとした。【００７８】
（２ａ）固相エピタキシャル成長によるｐ型ＺｎＯ層の成膜
市販のＮドープしたｐ型ＺｎＯ粉末（古河電子製）を成膜原料として、ＺｎＯ配向焼結体基板上にｐ型ＺｎＯ膜をエアロゾルデポジション法（以下、ＡＤという）により堆積させた。ＡＤ成膜は図４に示す成膜装置１２０を使用した。この成膜装置１２０は、原料成分を含む原料粉末のエアロゾルを生成するエアロゾル生成部１２２と、成膜粉を種基板１２１に噴射して原料成分を含む膜を形成する成膜部１３０とを備えている。【００７９】
エアロゾル生成部１２２は、成膜粉１１２を収容しガスボンベ（図示せず）からのキャリアガス１１１の供給を受けてエアロゾルを生成するエアロゾル生成室１２３と、生成したエアロゾルを成膜部１３０へ供給する原料供給管１２４と、エアロゾル生成室１２３及びその中のエアロゾルに１０〜１００Ｈｚの振動数で振動を付与する加振器１２５とを備えている。成膜部１３０は、種基板１２１にエアロゾルを噴射する成膜チャンバ１３２と、成膜チャンバ１３２の内部に配設され種基板１２１を固定する種基板ホルダ１３４と、種基板ホルダ１３４をＸ軸−Ｙ軸方向に移動するＸ−Ｙステージ１３３とを備えている。また、成膜部１３０は、先端にスリット１３７が形成されエアロゾルを種基板１２１へ噴射する噴射ノズル１３６と、成膜チャンバ１３２を減圧する真空ポンプ１３８とを備えている。【００８０】
成膜装置１２０においては、窒素（Ｎ２）ガスを１０Ｌ／分の流量にてキャリアガス１１１として流し、エアロゾル生成室１２３の圧力は５０ｋＰａとし、成膜チャンバ１３２内の圧力は０．１ｋＰａ以下とし、成膜用粉体の噴射ノズル１３６に備えられたスリット１３７の開口サイズは１０ｍｍ×０．４ｍｍとした。成膜時のノズルの走査方法としては、１スキャンを走査距離２００ｍｍ、スキャン速度１ｍｍ／秒とし、１スキャン終了後、１０ｍｍ走査位置を並行にずらして成膜を行い、計２０列スキャンを１サイクルとして行った。この成膜を計６０サイクル行い、厚みが約２．５μｍのＮドープＺｎＯからなるＡＤ膜を得た。【００８１】
得られたＺｎＯ膜を図５の加熱装置を用いて固相エピタキシャル成長させた。図５には光加熱のための光源として近赤外線ランプ２０６を使用した。また、ＺｎＯは近赤外線の吸収係数が低いため、ＺｎＯ配向焼結体基板２０２上に白金板２０３を配設し、ＺｎＯ配向焼結体基板２０２側から近赤外線を照射して、当該近赤外線を上記白金板２０３に吸収させることにより、膜２０１をＺｎＯ配向焼結体基板２０２側から加熱した。ＺｎＯ配向焼結体基板２０２及び白金板２０３は石英製台座２０４、石英製サンプル保持具２０７上に設置し、熱電対２０５にて膜２０１の温度を計測した。加熱処理は窒素中で行い、昇温速度４００℃／分で加熱し、１１００℃で１０分間保持した。この熱処理によってＺｎＯ膜はＺｎＯ配向焼結体基板の表面原子配列に倣って成長する固相エピタキシャル成長を生じ、ｃ軸に配向したＮドープＺｎＯ層となった。例1で述べたＸＲＤによる配向性評価を行ったところ、配向度は７８％であることがわかった。【００８２】
なお、本例ではｐ型層の成膜に固相エピタキシャル成長法を用いたが、製法には特に限定がなく、ＭＯＣＶＤ法や、スピンコートやディッピングなどの溶液法によってｐ型ＺｎＯ粉末を塗布し、２００〜７００℃で熱処理する手法としてもよい。【００８３】
（２ｂ）電極の成膜
例１の（２ｃ）と同様にして、電極の成膜を行った。【００８４】
（２ｃ）蛍光体の成膜
例１の（２ｄ）と同様にして、蛍光体層の成膜を行った。【００８５】
（２ｄ）発光素子の評価
ｎ型ＺｎＯ膜と電極間に通電し、Ｉ−Ｖ測定を行ったところ、整流性が確認され、ＺｎＯ：Ｎ膜がｐ型ＺｎＯ層として機能していること、及び良質なｐ−ｎ接合が形成されたことが確認できた。また、通電によって蛍光体からの白色発光が確認され、蛍光体層を除去して発光波長を測定したところ、約３７５ｎｍの紫外発光が観測された。これらの結果から、ｐ−ｎ接合部からの紫外光が蛍光体層にて可視光に変換されたことが確認された。【００８６】
例３
透光性の配向酸化亜鉛焼結体を基板として用いて、前述した図３に示される構造の面発光素子を以下のようにして作製した。【００８７】
（１）ＡｌドープされたＺｎＯ配向焼結体基板の作製及び評価
（１ａ）板状酸化亜鉛粉末の作製
亜鉛：アルミニウム＝１００：０．1（原子比）となるように調整した以外は、例２の（１ａ）と同様にしてＡｌドープした（００２）面配向ＺｎＯ粉末を作製した。【００８８】
（１ｂ）成形及び焼成工程
得られた酸化亜鉛板状粒子１００重量部に対し、バインダー（ポリビニルブチラール：品番ＢＭ−２、積水化学工業株式会社製）１５重量部と、可塑剤（ＤＯＰ：ジ（２−エチルヘキシル）フタレート、黒金化成株式会社製）１０重量部と、分散剤（製品名レオドールＳＰ−Ｏ３０、花王株式会社製）３重量部と、分散媒（２−エチルヘキサノール）とを混合した。分散媒の量はスラリー粘度が１００００ｃＰとなるように調整した。こうして調製されたスラリーを、ドクターブレード法により、ＰＥＴフィルムの上に、乾燥後の厚さが２０μｍとなるようにシート状に成形した。得られたテープを直径５０ｍｍの円形に切断した後、５０枚の切断テープ片を積層し、板状の成形体を作製した。得られた成形体を脱脂炉中に配置し、６００℃で２０時間の条件で脱脂を行った。得られた脱脂体をアルミナ製の型を用いて大気中にて１３００℃で５時間、プレス圧２００ｋｇｆ／ｃｍ２の条件でホットプレス焼成し、直径５０ｍｍ、厚さ約５００μｍのＺｎＯ配向焼結体基板を作製した。【００８９】
（１ｃ）焼結体基板の評価
例１の（１ｃ）と同様にして、得られたＺｎＯ焼結体基板の評価を行った。その結果、焼結体基板の（００２）配向度は８５％であり、焼結粒子の平均粒径は４５μｍであり、体積抵抗率は２×１０−３Ω・ｃｍであった。【００９０】
（２）面発光素子の作製及び評価
上記得られたＺｎＯ配向焼結体基板１２’に対して、図３に示される層構成となるように、ｐ型層１４ａ’と多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１４ｃ’とからなる発光機能層１４’、反射層兼電極１６’、及び蛍光体層１７’を形成し、面発光素子１０’を作製した。各層の形成方法は以下のとおりとした。【００９１】
（２ａ）発光機能層の成膜
ＲＳ−ＭＢＥ（ラジカルソース分子線成長）装置を用いて基板１２’上に発光機能層１４’の成膜を行った。このとき、金属材料である亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）及び／又はアルミニウム（Ａｌ）をクヌーセンセルで照射し、基板に供給した。ガス材料である酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）は、ＲＦラジカル発生装置にてそれぞれＯ２ガス及びＮＯガスを原料とし、酸素ラジカル（Ｏ＊と表記する）及び窒素ラジカル（Ｎ＊と表記する）として供給した。各種原料の純度はＺｎが７Ｎ、Ｏ２が６Ｎ、ＮＯガスは５Ｎであった。【００９２】
具体的には、まず、抵抗加熱ヒータを用いて基板１２を７００℃に加熱し、ＺｎＯ／Ｃｄ０．２Ｚｎ０．８Ｏ層からなる量子井戸構造を３層形成し、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１４ｃ’とした。このとき、ＺｎＯ層の膜厚は１０ｎｍとし、Ｃｄ０．２Ｚｎ０．８Ｏ層の膜厚は１．５ｎｍとした。【００９３】
こうして得られた発光層１４ｃ’上に、ＮドープしたＺｎＯからなるｐ型ＺｎＯ層１４ａ’を積層した。具体的には、抵抗加熱ヒータを用いて基板１２を７００℃に加熱し、膜中の窒素濃度が１×１０２０ｃｍ−３となるように各種ガスソースのフラックスを制御しながら厚さ１００ｎｍのＮドープＺｎＯ層を成膜した。【００９４】
（２ｂ）反射層兼電極の成膜
ｐ型ＺｎＯ層１４ａ’上に、Ａｌを電子ビーム蒸着法にて３００ｎｍ面状に成膜して電極１６’とした。本例の電極はＡｌ薄膜であり、紫外光を反射する反射層としても機能するものとした。【００９５】
（２ｃ）蛍光体の成膜
基板１２’の発光機能層１４’と反対側に、蛍光体層１７’を形成すべく、蛍光成分として（Ｃａ，Ｓｒ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、及びＹ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕを分散含有させたシリコーン樹脂を約５μｍ塗布した。【００９６】
（２ｄ）発光素子の評価
基板１２’とｐ型電極１６’に通電し、Ｉ−Ｖ測定を行ったところ、整流性が確認され、良質なｐ−ｎ接合が形成されたことが確認できた。また、蛍光体層全域から白色発光が観察された。蛍光体を除去して発光波長を測定したところ、約３９０ｎｍの紫外発光が観測され、ｐ−ｎ接合部からの紫外発光が蛍光体層にて可視光に変換されたことが確認できた。【００９７】
例４
ＡｌドープＺｎＯ配向焼結体基板上に、ｎ型のＳｉドープＧａＮ層で構成されるバッファ層を作製し、更に発光機能層としてｎ型のＳｉドープＧａＮ層及びｐ型のＭｇドープＧａＮ層を作製し、面発光素子の作製及び評価を行った。なお、本例で作製される発光素子の構造は図３に示される構造と類似する側面もあることから、共通する部位については図３の符号を適宜参照するものとする。【００９８】
（ａ）バッファ層及び発光機能層の成膜
例３の（１ｂ）で得られたＡｌドープＺｎＯ配向焼結体基板１２’上に、ＲＳ−ＭＢＥ（ラジカルソース分子線成長）装置を用いてバッファ層及び発光機能層１４’の成膜を行った。このとき、金属材料であるガリウム（Ｇａ）、シリコン（Ｓｉ）及び／又はマグネシウム（Ｍｇ）はクヌーセンセルで照射し、基板に供給した。ガス材料である窒素（Ｎ）は、ＲＦラジカル発生装置にてＮＨ３ガスを原料とし、窒素ラジカルとして供給した。各種原料の純度は、各種金属材料が７Ｎ、ＮＨ３ガスは５Ｎであった。【００９９】
具体的には、バッファ層としてＳｉドープＧａＮ層を作製した。まず、抵抗加熱ヒータを用いて基板を５５０℃に加熱し、膜中のＳｉ濃度が５×１０１８／ｃｍ３となり、且つＧａ及びＳｉの原子濃度の合計とＮ濃度の合計の比が１対１となるようにガスソースのフラックスを制御しながら厚さ５０ｎｍのＳｉドープＧａＮ層を成膜した。その後、抵抗加熱ヒータを用いて８００℃に加熱し、膜中のＳｉ濃度が５×１０１８／ｃｍ３となり、且つＧａ及びＳｉの原子濃度の合計とＮ濃度の比が１対１となるようにガスソースのフラックスを制御しながら厚さ６００ｎｍのＳｉドープＧａＮ層を前記５０ｎｍのＳｉドープＧａＮ層上に成膜した。このようにして得られた計６５０ｎｍのＳｉドープＧａＮ層をＡｌドープＺｎＯ配向焼結体基板と発光機能層の反応を抑制し、且つエピタキシャル成長をもたらすバッファ層とした。【０１００】
こうして得られたバッファ層上に、ｎ型層としてＳｉドープＧａＮ層を作製した。具体的には、抵抗加熱ヒータを用いて基板を７５０℃に加熱し、膜中のＳｉ濃度が５×１０１８／ｃｍ３となり、且つＧａ及びＳｉの原子濃度の合計とＮ濃度の比が１対１となるようにガスソースのフラックスを制御しながら厚さ７００ｎｍのＳｉドープＧａＮ層を成膜した。【０１０１】
こうして得られたＳｉドープＧａＮ層上に、ｐ型層としてＭｇドープＧａＮ層を作製した。具体的には、抵抗加熱ヒータを用いて基板を７５０℃に加熱し、膜中のＭｇ濃度が１×１０１９／ｃｍ３となり、且つＧａ及びＭｇの原子濃度の合計とＮ濃度の比が１対１となるようにガスソースのフラックスを制御しながら厚さ２００ｎｍのＭｇドープＧａＮ層を成膜した。【０１０２】
（ｂ）反射層兼電極の成膜
ｐ型層上にＡｌを電子ビーム蒸着法にて厚さ３００ｎｍとなるよう面状に成膜してｐ型電極１６’とした。本例の電極はＡｌ薄膜であり、紫外光を反射する反射層としても機能するものとした。【０１０３】
（ｃ）蛍光体の成膜
基板１２’の発光機能層１４’と反対側に、蛍光体層１７’を形成すべく、蛍光成分として（Ｃａ，Ｓｒ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、及びＹ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕを分散含有させたシリコーン樹脂を約５μｍ塗布した。【０１０４】
（ｄ）発光素子の評価
基板１２’とｐ型電極１６’に通電し、Ｉ−Ｖ測定を行ったところ、整流性が確認され、良質なｐ−ｎ接合が形成されたことが確認できた。また、蛍光体層全域から白色発光が観察された。蛍光体を除去して発光波長を測定したところ、約３８０ｎｍの紫外発光が観測され、ｐ−ｎ接合部からの紫外発光が蛍光体層にて可視光に変換されたことが確認できた。【０１０５】
本例では基板１２’の発光機能層と反対側に蛍光体層１７’を作製し、基板１２’を通して発光させる構造としたが、ｐ型電極１６’の開口部（光取り出し口）を大きく確保した上でｐ型電極１６’上に蛍光体層を設ける一方、基板１２’の発光機能層１４’と反対側に反射層を設けた構造とすることもできる。こうすることで、基板１２’に対して発光機能層１４’側から光を取り出すことができる。【０１０６】
例５
ＡｌドープＺｎＯ配向焼結体基板上に、ｎ型のＳｉドープＧａＮ層で構成されるバッファ層を作製し、更に発光機能層としてｎ型のＳｉドープＧａＮ層及びｐ型のＭｇドープＧａＮ層を作製し、面発光素子の作製及び評価を行った。なお、本例で作製される発光素子の構造は図３に示される構造と類似する側面もあることから、共通する部位については図３の符号を適宜参照するものとする。すなわち、透光性の配向酸化亜鉛焼結体を基板として用いて、前述した図３に示される構造と類似した構造の面発光素子を以下のようにして作製した。【０１０７】
（１）ＡｌドープされたＺｎＯ配向焼結体基板の作製及び評価
（１ａ）板状酸化亜鉛粉末の作製
亜鉛：アルミニウム＝１００：２（原子比）となるように調整した以外は、例２の（１ａ）と同様にしてＡｌドープした（００２）面配向ＺｎＯ粉末を作製した。【０１０８】
（１ｂ）成形及び焼成工程
得られた酸化亜鉛板状粒子１００重量部に対し、バインダー（ポリビニルブチラール：品番ＢＭ−２、積水化学工業株式会社製）１５重量部と、可塑剤（ＤＯＰ：ジ（２−エチルヘキシル）フタレート、黒金化成株式会社製）１０重量部と、分散剤（製品名レオドールＳＰ−Ｏ３０、花王株式会社製）３重量部と、分散媒（２−エチルヘキサノール）とを混合した。分散媒の量はスラリー粘度が１００００ｃＰとなるように調整した。こうして調製されたスラリーを、ドクターブレード法により、ＰＥＴフィルムの上に、乾燥後の厚さが２０μｍとなるようにシート状に成形した。得られたテープを２０×２０ｃｍのシートに切断し、５００枚の切断テープ片を積層し、厚さ１０ｍｍのアルミニウム板の上に載置した後、真空パックを行った。この真空パックを８５℃の温水中で、１００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力にて静水圧プレスを行い、板状の成形体を作製した。得られた成形体を脱脂炉中に配置し、６００℃で２０時間の条件で脱脂を行った。得られた脱脂体を窒素中、１４００℃で５時間の条件で常圧焼成して、板状のＺｎＯ配向焼結体基板を作製した。【０１０９】
（１ｃ）焼結体基板の評価
例１の（１ｃ）と同様にして、得られたＺｎＯ焼結体基板の評価を行った。その結果、焼結体基板の（００２）配向度は８６％であり、焼結粒子の平均粒径は８μｍであり、体積抵抗率は１×１０−３Ω・ｃｍであった。【０１１０】
（２）面発光素子の作製及び評価
上記得られたＺｎＯ配向焼結体基板１２’に対して、バッファ層及び発光機能層１４’、反射層兼電極１６’、及び蛍光体層１７’を形成し、面発光素子１０’を作製した。各層の形成方法は以下のとおりとした。【０１１１】
（２ａ）バッファ層及び発光機能層の成膜
上記（１ｂ）で得られたＡｌドープＺｎＯ配向焼結体基板１２’上に、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）装置を用いてバッファ層及び発光機能層１４’の成膜を行った。原料ガスには、Ｇａ源としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、Ｎ源としてＮＨ３（アンモニア）、Ｍｇ源としてＣｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）、Ｓｉ源としてＳｉＨ４（モノシラン）を用いた。【０１１２】
具体的には、バッファ層としてＳｉドープＧａＮ層を作製した。まずＡｌドープＺｎＯ配向焼結体基板１２’をＭＯＣＶＤ炉（有機金属気相成長炉）内に入れ、炉内を窒素ガス雰囲気中で７００℃にて、ＴＭＧ、ＮＨ３及びＳｉＨ４を原料とし、膜中のＳｉ濃度が２×１０１８／ｃｍ３となり、且つ原料ガスのＧａ及びＳｉの原子濃度の合計とＮ濃度の合計の比が１対３０００となるようにガスソースのバブリング量を制御しながら厚さ５０ｎｍのＳｉドープＧａＮ層を成膜した。その後、８００℃に加熱し、膜中のＳｉ濃度が２×１０１８／ｃｍ３となり、且つ炉内のＧａ及びＳｉの原子濃度の合計とＮ濃度の合計の比が１対３０００となるようにガスソースのバブリング量を制御しながら厚さ６００ｎｍのＳｉドープＧａＮ層を前記５０ｎｍのＳｉドープＧａＮ層上に成膜した。このようにして得られた計６５０ｎｍのＳｉドープＧａＮ層をＡｌドープＺｎＯ配向焼結体基板と発光機能層の反応を抑制し、且つエピタキシャル成長をもたらすバッファ層とした。【０１１３】
こうして得られたバッファ層上に、ｎ型層としてＳｉドープＧａＮ層を作製した。具体的には水素・窒素混合雰囲気中で基板温度を１１００℃まで上げ、ＴＭＧ、ＮＨ３及びＳｉＨ４を原料とし、膜中のＳｉ濃度が２×１０１８／ｃｍ３となり、且つ原料ガスのＧａ及びＳｉの原子濃度の合計とＮ濃度の合計の比が１対２０００となるようにガスソースのバブリング量を制御しながら厚さ２μｍのＳｉドープＧａＮ層を成膜した。【０１１４】
こうして得られたｎ型層上に、ｐ型層としてＭｇドープＧａＮ層を作製した。具体的には水素・窒素混合雰囲気中、１１００℃にて、ＴＭＧ、ＮＨ３及びＣｐ２Ｍｇを原料とし、膜中のＭｇ濃度が１×１０１９ｃｍ−３となり、且つ原料ガスのＧａ及びＭｇの原子濃度の合計とＮ濃度の合計の比が１対１５００となるようにガスソースのバブリング量を制御しながら厚さ０．１μｍのＭｇドープＧａＮ層を成膜した。成膜終了後、窒素雰囲気にて室温まで温度を下げ、バッファ層及び発光機能層１４’を成膜した基板１２’を取り出した。【０１１５】
次いで、ＭｇドープＧａＮ層をｐ型として活性化するため、基板１２’を高速アニール炉（ＲＴＡ）内に配置し、窒素雰囲気中にて５分間で室温から８００℃まで昇温し、この温度で２分間保持した後、室温まで冷却し、基板１２’を取り出した。【０１１６】
（２ｂ）反射層兼電極の成膜
基板１２’のｐ型層上にＡｌを電子ビーム蒸着法にて厚さ３００ｎｍとなるよう面状に成膜してｐ型電極１６’とした。本例の電極はＡｌ薄膜であり、紫外光を反射する反射層としても機能するものとした。【０１１７】
（２ｃ）蛍光体の成膜
基板１２’の発光機能層１４’と反対側に、蛍光体層１７’を形成すべく、蛍光成分として（Ｃａ，Ｓｒ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、及びＹ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕを分散含有させたシリコーン樹脂を約５μｍ塗布した。【０１１８】
（２ｄ）発光素子の評価
基板１２’とｐ型電極１６’に通電し、Ｉ−Ｖ測定を行ったところ、整流性が確認され、良質なｐ−ｎ接合が形成されたことが確認できた。また、蛍光体層全域から白色発光が観察された。蛍光体を除去して発光波長を測定したところ、約３８０ｎｍの紫外発光が観測され、ｐ−ｎ接合部からの紫外発光が蛍光体層にて可視光に変換されたことが確認できた。このように、ＡｌドープしたＺｎＯ配向焼結体を基板に用いることで、高温の還元雰囲気を用いるＭＯＣＶＤにおいても、還元雰囲気とＺｎＯ配向焼結体の反応及びそれによる蒸発の影響を抑えながら発光機能層を成膜することができる。【０１１９】
本例では基板１２’の発光機能層と反対側に蛍光体層１７’を作製し、基板１２’を通して発光させる構造としたが、ｐ型電極１６’の開口部（光取り出し口）を大きく確保した上でｐ型電極１６’上に蛍光体層を設ける一方、基板１２’の発光機能層１４’と反対側に反射層を設けた構造とすることもできる。こうすることで、基板１２’に対して発光機能層１４’側から光を取り出すことができる。
【図１】
2014092163.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年6月24日(2016.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の配向多結晶酸化亜鉛焼結体から構成される基板と、
前記基板上に設けられる発光機能層と、
前記発光機能層上に設けられる電極と、
を備えた、面発光素子。
【請求項２】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体を構成する酸化亜鉛単結晶粒子の平均粒径が、１〜１００μｍである、請求項１に記載の面発光素子。
【請求項３】
前記発光機能層が、前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体の配向性に倣ってエピタキシャル成長した構造を有し、それにより法線方向に揃った結晶方位を有する、請求項１又は２に記載の面発光素子。
【請求項４】
前記発光機能層と前記基板の間にバッファ層をさらに備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項５】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が、（１００）面、（００２）面、（１１０）面又は（１０１）面に配向している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項６】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が５０％以上の配向度を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項７】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が６５％以上の配向度を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項８】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が７５％以上の配向度を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項９】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体はｎ型ドーパントがドープされている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１０】
前記ｎ型ドーパントが、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、硼素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）及びシリコン（Ｓｉ）からなる群から選択される１種以上を含む、請求項９に記載の面発光素子。
【請求項１１】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体はｐ型ドーパントがドープされている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１２】
前記ｐ型ドーパントが、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、カーボン（Ｃ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、銀（Ａｇ）及び銅（Ｃｕ）からなる群から選択される１種以上を含む、請求項１１に記載の面発光素子。
【請求項１３】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が１×１０−１Ωｃｍ以下の抵抗率を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１４】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が１×１０−２Ωｃｍ以下の抵抗率を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１５】
前記配向多結晶酸化亜鉛焼結体が１×１０-３Ωｃｍ以下の抵抗率を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１６】
前記発光機能層が、ｐ−ｎ接合に基づいた発光機能を有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１７】
前記発光機能層が、酸化亜鉛系材料、窒化ガリウム系材料、窒化アルミニウム系材料、酸化銅系材料、酸化ニッケル系材料、亜鉛テルル系材料、及び硫化亜鉛系材料から選ばれる少なくとも1種以上で構成される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１８】
前記基板が２５ｃｍ２以上の面積を有する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の面発光素子。
【請求項１９】
前記基板が対向電極として機能する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の面発光素子。
【国際調査報告】
2014092163.tif 000010
2014092163.tif 000011
2014092163.tif 000012
2014092163.tif 000013