(57)【要約】      （修正有）【課題】量子閉じ込めシュタルク効果を解消でき、光学素子の発光効率が向上される酸化亜鉛バッファ層付きのアルミン酸リチウム基板構造を提供する。【解決手段】アルミン酸リチウムを基板として選択し、アルミン酸リチウム基板２１上において、単結晶フィルムである酸化亜鉛バッファ層２２を生長させ、これにより、アルミン酸リチウム基板２１上に無極性の酸化亜鉛を生長させて、その構造間の類似性を利用することにより、酸化亜鉛が、同じ方向になり、格子マッチングが得られ、優れた結晶界面品質が実現される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミン酸リチウム基板と、該アルミン酸リチウム基板上に生長する単結晶フィルムである酸化亜鉛バッファ層とが含有されることを特徴とする酸化亜鉛バッファ層付きのアルミン酸リチウム基板構造。
【請求項２】
前記基板は、アルミン酸ナトリウムや没食子酸リチウム、シリコン酸ナトリウム、シリコン酸ナトリウム亜鉛、シリコン酸リチウム、シリコン酸リチウム亜鉛、シリコン酸リチウムマグネシウム、シリコン酸リチウムカドミウム、ゲルマニウム酸ナトリウム、ゲルマニウム酸ナトリウム亜鉛、ゲルマニウム酸ナトリウムマグネシウム、ゲルマニウム酸リチウム、ゲルマニウム酸リチウム亜鉛、ゲルマニウム酸リチウムマグネシウム、ゲルマニウム酸リチウムカドミウム、リン酸リチウム、ヒ酸リチウム及びバナジウム酸リチウムからなる群から選ばれた一つであることを特徴とする請求項１に記載の酸化亜鉛バッファ層付きのアルミン酸リチウム基板構造。
【請求項３】
前記酸化亜鉛バッファ層付きのアルミン酸リチウム基板構造には、更に、ヘテロ構造や多重量子井戸或いは超格子等の低次元構造が注入されて電気光学素子に結合されることを特徴とする請求項１に記載の酸化亜鉛バッファ層付きのアルミン酸リチウム基板構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化亜鉛バッファ層付きのアルミン酸リチウム基板構造に関し、特に、アルミン酸リチウム（LiAlO2）を利用して、基板に無極性（non-polar）の酸化亜鉛を生長させ、その構造の類似性を利用して、酸化亜鉛に、同じ方向を持たせ、有効に量子閉じ込めシュタルク効果（Quantum Confined Stark Effect、 QCSE）を消去できる。
【背景技術】
【０００２】
既存の幅広い適用應用前景及び膨大の市場可能性を有する短い波長である発光素子は、例えば、青光発光ダイオード（Light Emitting Diode、 LED）と青光レーザ発光ダイオード（Laser Diode、 LD）であり、近年来、窒化ガリウム（GaN）に基づく青緑光素子の製造において、突破的な伸展を果たしたが、窒化物素子の質量や寿命は、もはや満足できる程度になっていなく、それは主として、該窒化ガリウムとよくマッチングできる理想的な基体材がないためである。
【０００３】
既存の酸化亜鉛によるLEDが、普及されていなく、GaNと比較できないのも、マッチングできる理想的な基体材がないためである。図４は、従来の酸化亜鉛の生長概念図である。図のように、サファイヤ（Sapphire）基板３１で、該サファイヤ基板３１上に、酸化亜鉛層３２を生長させる例である。該酸化亜鉛層３２と該サファイヤ基板３１との格子定数がマッチングしていないことによるひずみ（strain）により、ピエゾ電界が、約百万ボルト／平方センチメートル（MV/cm2）レベルになるため、該サファイヤ基板３１の上方にあるピエゾ係数が大きくなり、量子閉じ込めシュタルク効果を介して、電子と正孔の波動関数（wave-function）は、内蔵電界が、C軸空間に沿って分かられて、スクリーニングフィールド（screening field）が形成され、そのため、格子の平衡位置が変化して、そのミスマッチレートが、13.6％まで高くなり、これにより、結晶界面品質が悪くなり、ポスト工程の素子機能に悪影響を与える。
【０００４】
そのため、一般の従来のものは、実用的なものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、該アルミン酸リチウムを基板とし、無極性の酸化亜鉛を生長させて、その構造間の類似性により、酸化亜鉛が同じ方向になって、有効に、量子閉じ込めシュタルク効果を解消できる酸化亜鉛バッファ層付きのアルミン酸リチウム基板構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成するため、アルミン酸リチウムを基板として選択して、該アルミン酸リチウム基板上に、単結晶フィルムである酸化亜鉛（ZnO）バッファ層を生長させ、これにより、該アルミン酸リチウム基板に無極性の酸化亜鉛を生長させて、その構造間の類似性を利用して、酸化亜鉛が、同じ方向になり、有効に、量子閉じ込めシュタルク効果を解消でき、そして、光学素子の発光効率が向上される酸化亜鉛バッファ層付きのアルミン酸リチウム基板構造である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１と図２は、それぞれ、本発明に係わるアルミン酸リチウム基板の概念図と本発明に係わる酸化亜鉛バッファ層を生長させる時の構造概念図である。図のように、本発明は、酸化亜鉛バッファ層付きのアルミン酸リチウム基板構造を提供し、少なくとも、アルミン酸リチウム（Lithium Aluminum Oxide、 LiAlO2）基板２１と、酸化亜鉛バッファ層２２とが含有され、有効に、量子閉じ込めシュタルク効果（Quantum Confined Stark Effect、 QCSE）を解消でき、また、光学素子の発光効率が向上される。
【０００８】
該アルミン酸リチウム基板２１は、アルミン酸ナトリウム（Sodium
Aluminum Oxide、 NaAlO2）や没食子酸リチウム（Lithium Galium Oxide、 LiGaO2）、シリコン酸ナトリウム（Sodium
Silicon Oxide、 Na2SiO3）、シリコン酸ナトリウム亜鉛（Sodium Zinc Silicon Oxide、 Na2ZnSiO4）、シリコン酸リチウム（Lithium Silicon Oxide、 Li2SiO3）、シリコン酸リチウム亜鉛（Lithium Zinc Silicon Oxide、 Li2ZnSiO4）、シリコン酸リチウムマグネシウム（Lithium Magnesium Silicon Oxide、 Li2MgSiO4）、シリコン酸リチウムカドミウム（Lithium Cadmium Silicon Oxide、 Li2CdSiO4）、ゲルマニウム酸ナトリウム（Sodium Germanium Oxide、 Na2GeO3）、ゲルマニウム酸ナトリウム亜鉛（Sodium Zinc Germanium Oxide、 Na2ZnGeO4）、ゲルマニウム酸ナトリウムマグネシウム（Sodium Magnesium Germanium Oxide、 Na2MgGeO4）、ゲルマニウム酸リチウム（Lithium Germanium Oxide、 LiGeO3）、ゲルマニウム酸リチウム亜鉛（Lithium Zinc Germanium Oxide、 Li2ZnGeO4）、ゲルマニウム酸リチウムマグネシウム（Lithium Magnesium Germanium Oxide、 Li2MgGeO4）、ゲルマニウム酸リチウムカドミウム（Lithium Cadmium Germanium Oxide、 Li2CdGeO4）、リン酸リチウム（Lithium Phosphor Oxide、 Li3PO4）、ヒ酸リチウム（Lithium Arsenic Oxide、 Li3AsO4）及びバナジウム酸リチウム（Lithium Vanadium Oxide、 Li3VO4）からなる群から選ばれた一つである。
【０００９】
該アルミン酸リチウム基板２１上に、単結晶フィルムである酸化亜鉛バッファ層２２を生長させる。これにより、該アルミン酸リチウム基板２１上に生長された無極性の（non-polar）酸化亜鉛バッファ層２２により、その構造間の類似性により、酸化亜鉛が同じ方向になって、有効に量子閉じ込めシュタルク効果を解消でき、格子マッチング（lattice match）になり、また、優れた結晶界面品質が得られ、また、更に、テロ構造や多重量子井戸（Multiple Quantum Well、 MQW）或いは超格子等の低次元構造を注入して、電気光学素子に結合されると、例えば、発光ダイオードやピエゾ材或いはレーザダイオード等であり、発光効率が向上される。
【００１０】
本発明を利用する時、該アルミン酸リチウム基板２１が、該酸化亜鉛バッファ層２２と類似する結晶構造を持つため、該アルミン酸リチウム基板２１上に位置する単結晶フィルム状である酸化亜鉛バッファ層２２が、方形構造を生長するように変換し、亜鉛-酸素ボンディング長さ（Zn-O bonding length）とリチウム-酸素ボンディング長さ（Li-O bonding length）が類似することにより、酸化亜鉛が同じ方向になり、有効に、量子閉じ込めシュタルク効果を解消でき、そして、光学素子の発光効率が向上される。
【００１１】
以上のように、本発明は、酸化亜鉛バッファ層付きのアルミン酸リチウム基板構造であり、有効的に、従来の諸欠点を改善でき、アルミン酸リチウム基板に無極性の酸化亜鉛を生長させて、その構造間の類似性を利用して、酸化亜鉛が、同じ方向になって、有効に量子閉じ込めシュタルク効果を解消でき、そして、光学素子の発光効率が向上され、そのため、本発明は、より進歩的かつより実用的で、法に従って特許請求を出願する。
【００１２】
以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係わるアルミン酸リチウム基板の概念図
【図２】本発明の酸化亜鉛バッファ層を生長指せる時の構造概念図
【図３】従来の発光ダイオード構造の概念図
【符号の説明】
【００１４】
（本発明部分）
１１〜１２                  ステップ
２１                        アルミン酸リチウム基板
２２                        酸化亜鉛バッファ層
（従来部分）
３１                        サファイヤ基板
３２                        酸化亜鉛層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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