(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ形シリコン基板表面に対して、光照射のもとで、１５８秒間に陽極酸化電流密度を徐々に増加させ、その途中で４秒間ずつ陽極酸化電流密度を２．５ｍＡ／ｃｍ２まで低下させる操作を２回行い、最終的に陽極酸化電流密度を１００ｍＡ／ｃｍ２とする陽極酸化処理を施し、その内部に低多孔度の緻密で８ｎｍ程度の厚さのシリコン層が周期的に並んだ構造の厚さ１０μｍ程度の多孔質シリコン層を形成し、その多孔質シリコン層に電界を印加し、多重トンネル効果を生じさせて弾道電子もしくは準弾道電子を発生させることを特徴とする弾道電子発生方法。
【請求項２】
ｐ形シリコン基板表面に対して、暗室状態で、陽極酸化電流密度５ｍＡ／ｃｍ２および陽極酸化時間６秒と、陽極酸化電流密度１００ｍＡ／ｃｍ２および陽極酸化時間１５秒とを交互に３サイクル繰り返す陽極酸化処理を施し、且つ９００℃１５分の急速熱酸化処理を施すことで多孔質シリコン層を形成し、その多孔質シリコン層に電界を印加し、多重トンネル効果を生じさせて弾道電子もしくは準弾道電子を発生させることを特徴とする弾道電子発生方法。
【請求項３】
ｎ形シリコン基板表面に対して、厚さ５μｍのｎ＋形多結晶シリコン膜を形成し、そのｎ＋形多結晶シリコン膜の半分程度の深さまで光照射のもとで、陽極酸化電流密度５ｍＡ／ｃｍ２および陽極酸化時間６秒と、陽極酸化電流密度１００ｍＡ／ｃｍ２および陽極酸化時間１５秒とを交互に３サイクル繰り返す陽極酸化処理を施し、且つ暗室状態にて酸化電流密度３ｍＡ／ｃｍ２および酸化時間２００秒として電気化学的酸化処理を施してポーラス多結晶シリコン膜を形成し、そのポーラス多結晶シリコン膜に電界を印加し、多重トンネル効果を生じさせて弾道電子もしくは準弾道電子を発生させることを特徴とする弾道電子発生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、弾道電子発生方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、高電界下で半導体のドリフト長が著しく大きくなる弾道伝導を実現し、発生した弾道電子を励起源として利用する弾道電子発生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体のサイズを、半導体中の電子の平均自由行程より小さい寸法領域まで縮小すると、電子は散乱を受けずに走行し、真空中の電子のように振舞うことが知られている。この伝導電子は弾道電子と呼ばれ、ドリフトまたは拡散を基本とする通常の伝導電子とは異なり、固体中においても無散乱、無損失での走行が可能である。
【０００３】
この弾道電子を高い制御性を持って得ることが可能となれば半導体素子技術が大きく革新されるものと、これまでにも種々の半導体ナノ構造における弾道電子の特性に関する研究がなされてきた。しかしながら、それらの多くが特定の単一構造または極低温といった、極めて限定された条件下での物理的観測にとどまるものであり、工業的な素子の開発に結びつくことはなかった。弾道電子を実用的に発生させるには、材料構成および材料プロセス技術の両面に関する検討が不可欠であるが、このような観点から成果を上げている研究開発はほとんど皆無であるというのが現状である。
【０００４】
一方、広く実用に供されている自発光ディスプレイ装置としてはＣＲＴ（Cathode Ray Tube）と蛍光表示管が挙げられる。これらの装置は、真空中に放出した電子を電界により加速し、対向するスクリーン上に塗布された蛍光対を励起発光することを動作原理とすることから、ある容積以上の真空管を組み込むことが構成上不可欠であり、装置の薄型化または大型化に対する大きな障害となってきた。
【０００５】
また、他の自発光ディスプレイ装置としては、無機／有機材料によるＥＬ素子を用いたものやプラズマディスプレイなどが挙げられる。
【０００６】
ＥＬ素子によるディスプレイ装置は、キャリアを固体中で加速し、発光中心を衝突励起することを動作原理としていることから、固体内部におけるキャリアの光子転化においてエネルギー損失に伴う発光量子効率に制約があり、素子内部での熱発生が不可避である。このため、ディスプレイ装置の大型化のためには、温度上昇による素子特性の劣化への対処や放熱処理といった技術的な課題が残されている。
【０００７】
プラズマディスプレイに関しても、動作時におけるエネルギー損失による発光の制約は問題となっており、また、放電を利用しているため低電力駆動を実現することが困難であることが克服すべき課題として残されている。
【０００８】
このように自然光ディスプレイ装置には種類によって一長一短があり、大型化、薄型平面化、低電力化などの技術的課題が少なくないが、前記の弾道電子を高い制御性を持って得ることが可能となれば、これらの技術的課題を解決する道が開かれることが期待されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、弾道電子を高い制御性を持って発生させることのできる方法を提供することを課題としている。
【００１０】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、ｎ形シリコン基板表面に対して、光照射のもとで、１５８秒間に陽極酸化電流密度を徐々に増加させ、その途中で４秒間ずつ陽極酸化電流密度を２．５ｍＡ／ｃｍ２まで低下させる操作を２回行い、最終的に陽極酸化電流密度を１００ｍＡ／ｃｍ２とする陽極酸化処理を施し、その内部に低多孔度の緻密で８ｎｍ程度の厚さのシリコン層が周期的に並んだ構造の厚さ１０μｍ程度の多孔質シリコン層を形成し、その多孔質シリコン層に電界を印加し、多重トンネル効果を生じさせて弾道電子もしくは準弾道電子を発生させることを特徴とする弾道電子発生方法を提供し、第２には、ｐ形シリコン基板表面に対して、暗室状態で、陽極酸化電流密度５ｍＡ／ｃｍ２および陽極酸化時間６秒と、陽極酸化電流密度１００ｍＡ／ｃｍ２および陽極酸化時間１５秒とを交互に３サイクル繰り返す陽極酸化処理を施し、且つ９００℃１５分の急速熱酸化処理を施すことで多孔質シリコン層を形成し、その多孔質シリコン層に電界を印加し、多重トンネル効果を生じさせて弾道電子もしくは準弾道電子を発生させることを特徴とする弾道電子発生方法を提供し、第３には、ｎ形シリコン基板表面に対して、厚さ５μｍのｎ＋形多結晶シリコン膜を形成し、そのｎ＋形多結晶シリコン膜の半分程度の深さまで光照射のもとで、陽極酸化電流密度５ｍＡ／ｃｍ２および陽極酸化時間６秒と、陽極酸化電流密度１００ｍＡ／ｃｍ２および陽極酸化時間１５秒とを交互に３サイクル繰り返す陽極酸化処理を施し、且つ暗室状態にて酸化電流密度３ｍＡ／ｃｍ２および酸化時間２００秒として電気化学的酸化処理を施してポーラス多結晶シリコン膜を形成し、そのポーラス多結晶シリコン膜に電界を印加し、多重トンネル効果を生じさせて弾道電子もしくは準弾道電子を発生させることを特徴とする弾道電子発生方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１３】
この出願の発明では、半導体のナノ構造をもつ微結晶層または半絶縁層に電界を印加して、多重トンネル効果により無散乱の弾道電子（Ballistic Electron）または散乱の極めて少ない準弾道電子（Quasiballistic Electron）を固体中に発生させる。
【００１４】
この場合のナノ構造の微結晶半導体層または絶縁層は、湿式プロセスやドライプロセスを施すことにより形成されるナノ構造を持つ微結晶層や半絶縁層であって、その形態としては、前記のとおり、内部に界面酸化膜を有しているもの、多孔質であるもの等が代表例として考慮される。より具体的には半導体を陽極酸化して形成した構造として考慮される。
【００１５】
この出願の発明で用いる弾道電子固体半導体素子は、電極を備えた半導体基板表面に湿式プロセスやドライプロセスを施すことにより微結晶半導体層を形成し、次いで金属薄膜電極を堆積することで製造される一種のＭＩＳ型ダイオードを基本構成とすることができる。
【００１６】
この出願の発明で用いる弾道電子固体半導体素子は、通常のＭＩＳダイオードとは異なり、Ｉ層に相当する微結晶半導体層が単なるドリフト層以上の働きをする。すなわち、上記の通り微結晶半導体層では強電界の下では、微結晶半導体層内部の電子は弾道的に走行する。
【００１７】
例えば、シリコン基板表面に構造制御を伴う酸化処理を施すことでポーラスシリコン（ＰＳ）層は、連結したシリコン微結晶（５ｎｍ以下）からなる。これに電界を印加すると、電界の主要部分はシリコン微結晶ではなく界面の酸化シリコン被膜に生じる。この酸化シリコン被膜は極めて薄いため、強電界の下ではほとんど散乱することなく微結晶中を次々と通過し、準弾道電子（Quasiballistic Electron）が発生する。さらに、強い電界を印加することで、電子が無散乱で微結晶中を通過する多重トンネル過程が完成し、結果として電子のドリフト長がシリコン微結晶のサイズをはるかに超えた値となり、弾道電子（Ballistic Electron）が発生する。厚さが１μｍ程度のＰＳ層であれば、強電界印加により弾道電子生成が実現する。
【００１８】
半導体基板表面に施される湿式プロセスとしては陽極酸化処理、エッチング処理等が実施される。半導体基板表面にドライプロセス等としては酸熱化処理、スパッタ処理、熱処理等が実施される。
【００１９】
この出願の発明で用いる弾道電子固体半導体素子は、半導体基板に対して金属薄膜電極側に正電圧を印加すると、シリコン基板側から微結晶半導体層に電子が注入される。例えば微結晶半導体層の電界強度を１０５Ｖ／ｃｍ程度に設定すれば、ドリフト長が約１μｍで弾道化した電子の運動エネルギーは１０ｅＶに達する。この電子は固体中にありながら、真空中にあるときと同様の走行をすることから、「加速エネルギーの可変性」と「エネルギーの無損失性」という２つの特性を有する。これらの特性に着目することで実現される応用について、以下に示す。
【００２０】
（１）電子加速エネルギーの可変性の利用
印加電圧によって電子を任意に加速し得るという特性より、上記の弾道電子固体半導体素子において微結晶半導体層と金属薄膜電極との間、または、金属薄膜電極の上に、蛍光体からなる蛍光体層を堆積した構造を備えることで、電極に電圧を印加により微結晶半導体層から放射される弾道電子を蛍光体に直接衝突させ蛍光体を励起し、可視光を発生させることが可能となる。すなわち、電圧印加により微結晶半導体中において弾道化された電子は高い運動エネルギーを取得しながらホットエレクトロンとして、微結晶半導体層と金属薄膜電極との間、または、金属薄膜電極の上の蛍光体に高速で衝突し、蛍光体が励起される。その結果、蛍光体の種類に応じた任意の波長の可視光線を発光することが可能となる。このとき、印加電圧を制御することで発光量の制御が可能となり、真空を必要としない弾道電子励起固体発光素子が実現する。蛍光体には、低電圧用のカソードルミネセンス材料を用いることで、１０ｅＶ程度の運動エネルギーの弾道電子であっても、実用的な発光量を得ることが可能となる。
【００２１】
（２）エネルギー無損失の利用
弾道伝導モードにおいては、電子は固体中を散乱することなく走行する。すなわち、電子伝導に伴う熱が発生せず、固体でありながら素子の動作空間と放熱空間とが分離した真空管のような状況が実現可能となる。また、通常の半導体においては、電子の加速と光子散乱とのバランスで決定される飽和ドリフト速度に到達した後には、印加電界を大きくしても電子を飽和ドリフト速度以上に加速することが不可能であるため、半導体素子の動作周波数には限界がある。これに対して、弾道電子には飽和ドリフト速度の制約が無い。したがって、この出願の発明である弾道電子固体半導体素子を応用することで、超高速駆動かつ低損失の電子素子が固体系で実現される。
【００２２】
この出願の発明で用いる弾道電子固体半導体素子において、半導体基板の材料としては、前記の湿式プロセス／ドライプロセスを適用することが可能な半導体であればどのようなものでもよく、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、化合物半導体などが利用される。具体的には、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）など、IV族、III−Ｖ族、II−VI族などの単体および化合物半導体の多くが該当する。また、シリコン酸化層など、強電界下での弾道伝導が成立しうる材料はすべて利用可能である。
【００２３】
蛍光体としては、有機、無機を問わずあらゆる蛍光体を利用することが可能である。具体的には低電圧カソードルミネセンス材料（ＺｎＯ：Ｚｎなど）が利用される。
【００２４】
この出願の発明においては、前述の通り弾道電子固体半導体素子において微結晶半導体層と金属薄膜電極との間、または、金属薄膜電極の上に、蛍光体からなる蛍光体層を堆積した構造を備えることで発光ディスプレイ素子としての機能を持たせることが可能となる。このとき、半導体基板に備えられたオーミック電極と金属薄膜電極は、セグメント状やドット状に形成されることが好ましい。
【００２５】
また、この発光ディスプレイ素子を多数配列し単純マトリックス駆動方式で動作させることや、アクティブ素子アレイを形成した半導体基板上に、この発光ディスプレイ素子を多数配列し、アクティブマトリックス駆動方式で動作させることで高性能な薄型発光ディスプレイ装置が実現する。
【００２６】
この薄型発光ディスプレイ装置の蛍光体として、赤色発光、緑色発光、または青色発光をする蛍光体を用いて、この３色を周期的に多数配列することで任意色の映像情報を出力する薄型平面ディスプレイ装置も実現する。
【００２７】
また、この出願の発明で用いる弾道電子固体半導体素子と超ＬＳＩとを機能集積化することで、映像情報の表示装置または演算処理装置も実現する。
【００２８】
さらに、前述の電子弾道伝導現象は、基本的にはｎ形シリコン基板からの電子注入に基づくものであるが、ｐ形基板においても、電界効果や外部からの光照射などによってドリフト層に電子を発生することが可能であり、それらの電子も弾道電子として素子の動作に寄与させることも可能である。すなわち、この出願の発明の弾道電子固体半導体素子は、光検出素子としても利用可能であり、さらに外部光によって弾道電子生成が変調または起動できることから、新しい光電子動作モードの実現も可能となる。
【００２９】
この出願の発明は、以上の特徴を持つものであるが、以下に実施例を示し、さらに具体的に説明する。
【００３０】
【実施例】
［実施例１］
この出願の発明で用いる弾道電子励起固体発光素子を作成し、基本特性について検討した。
【００３１】
作成した弾道電子励起固体半導体素子は、図１に示すように、裏面にオーミック電極（１）を設置した面方位（１１１）のｎ形シリコン基板（２）（比抵抗０．０１８Ωｃｍ）の表面に、５０ｗｔ％ＨＦ水溶液とエタノールとの混合液（混合比１：１）中で５００Ｗのタングステンランプを光源とした光照射のもとで陽極酸化処理を施し、ＰＳ層（３）を形成する。このとき、図２に示すように１５８秒間に陽極酸化電流を徐々に増加させ、その途中で４秒間ずつ陽極酸化電流を２．５ｍＡ／ｃｍ２まで低下させる操作を２回行なう。最終的には、陽極酸化電流は１００ｍＡ／ｃｍ２となる。
【００３２】
ＰＳ層（３）の厚さは１０μｍ程度であり、ＰＳ層（３）内部は低多孔度の緻密で約８ｎｍの厚さのシリコン層が周期的に並んだ構造となっている。この緻密な層は、等電位面を形成し層内部の電界分布を矯正する働きを持つと同時に、層内部で発生しうるジュール熱を散逸させるヒートシンクとして機能し、ダイオード電流の安定化の役割を果たす。
【００３３】
生成されたＰＳ層（３）の表面に有機蛍光体としてＡｌｑ３（４）を真空蒸着する。さらに、その上に厚さ１２ｎｍ、直径６ｍｍの円形のＡｕ薄膜（５）を真空蒸着する。このＡｕ薄膜（５）を表面側の電極とすることで、裏面のオーミック電極（１）との間でダイオードが形成される。
【００３４】
このダイオードのＡｕ薄膜（５）の電極側に正電圧Ｖｐｓを印加し、ｎ形シリコン基板（２）からＰＳ層（３）に電子を注入する。注入された電子は、前述の多重トンネル効果により弾道電子へと変化し、図３に示すように衝突励起によってＡｌｑ３層に正孔を生成する。この結果、電子−正孔の再結合による発光が生じる。
【００３５】
ここで、Ａｌｑ３薄膜のないダイオードを真空中で動作させたとき、Ａｕ薄膜を通過して放出される電子のエネルギー分布の測定結果を図４に示す。図４より、ＰＳ層内部で電子が走行中に散乱による損失がほとんど発生しておらず、電子が弾道化されていることがわかる。
【００３６】
作成された弾道電子励起固体発光素子ので電流−電圧特性（黒丸）および発光強度−電圧特性（白丸）の実測結果を図５に示す。印加電圧が約１５Ｖ（ダイオード電流約０．０５Ａ／ｃｍ２）で一様な緑色発光が起こり、電圧を大きくすることで発光強度が急激に増大することがわかる。
【００３７】
Ａｌｑ３から発光されていることを確認するために、発光のスペクトルを測定した結果を図６中に実線で示す。図６中に破線で示した紫外線励起によって別途に測定したＡｌｑ３のフォトルミネセンスのスペクトルとほぼ一致する曲線が得られている。このことから、発光はＡｌｑ３からのものであることが確認された。また、発光スペクトルは印加電圧および電流には依存せず、常にＡｌｑ３固有の発光スペクトルが得られることがわかった。
【００３８】
さらに、ＰＳ層内部で弾道電子が発生しない構造のダイオードを用いた比較実験により、ＰＳ層内部で弾道電子が発生しない構造のダイオードにおいては、印加電圧をいくら大きくしても発光が現れないことから、製作した薄型発光ディスプレイ素子のＰＳ層で生じた弾道電子が表面の蛍光体を励起し、その蛍光体の固有波長の光が放射されたものと考えられる。
【００３９】
［実施例２］
この出願の発明で用いる別の弾道電子励起固体発光素子を作成し、基本特性について検討した。
【００４０】
本実施例２では、図１に示した構成におけるｎ形シリコン基板（２）をｐ形シリコン基板とした。具体的には、裏面にオーミック電極（１）を設置した面方位（１００）のｐ形シリコン基板（比抵抗：約０．０２Ωｃｍ）の表面に、ＨＦ水溶液（５５ｗｔ％）：Ｃ２Ｈ５ＯＨ＝１：１の混合液中で暗室状態にて陽極酸化処理を施し、且つ９００℃、１５分の急速熱酸化処理を施して、ＰＳ層（３）を形成する。陽極酸化処理では、陽極酸化電流５ｍＡ／ｃｍ２及び陽極酸化時間６秒と、陽極酸化電流１００ｍＡ／ｃｍ２及び陽極酸化時間１５秒とを交互に３サイクル行う。
【００４１】
作成されたＰＳ層（３）の表面に有機蛍光体としてのＡｌｑ３（４）を真空蒸着し、さらに、その上に半透明電極としてのＡｕ薄膜（５）を真空蒸着する。ＰＳ層（３）、Ａｌｑ３（４）、Ａｕ薄膜（５）の厚さはそれぞれ、約８μｍ、約１００ｎｍ、約１０ｎｍである。
【００４２】
図７は、作成された弾道電子励起固体発光素子の電流−電圧特性（実線）および発光強度−電圧特性（点線）の実測結果を示したものであり、実施例１と同様に均一な発光が観測された。
【００４３】
［実施例３］
この出願の発明で用いるさらに別の弾道電子励起固体発光素子を作成し、基本特性について検討した。
【００４４】
本実施例３では、図１に示した構成におけるＰＳ膜（３）を、ナノ結晶化した多結晶シリコン膜とした。具体的には、まず裏面にオーミック電極（１）を設置した面方位（１００）のｎ形シリコン基板（比抵抗：０．００５〜０．００１８Ωｃｍ）の表面に、ｎ＋形多結晶シリコン膜（厚さ５μｍ）を形成する。その後、ｎ＋形多結晶シリコン膜の半分程度の深さまで、ＨＦ水溶液（５５ｗｔ％）：Ｃ２Ｈ５ＯＨ＝１：１の混合液中でタングステンランプ照射のもとで陽極酸化処理を施し、且つ１ＮＨ２ＳＯ４溶液中で暗室状態にて電気化学的酸化処理を施して、ポーラス多結晶シリコン（ＰＰＳ）膜を形成する。陽極酸化処理では、陽極酸化−電流５ｍＡ／ｃｍ２及び陽極酸化時間６秒と、陽極酸化電流１００ｍＡ／ｃｍ２及び陽極酸化時間１５秒とを交互に３サイクル行う。電気化学的酸化処理では、酸化電流３ｍＡ／ｃｍ２及び酸化時間２００秒とした。
【００４５】
作成されたＰＰＳ膜の表面に有機蛍光体としてのＡｌｑ３（４）を真空蒸着し、さらに、その上に半透明電極としてのＡｕ薄膜（５）を真空蒸着する。ＰＰＳ膜、Ａｌｑ３（４）、Ａｕ薄膜（５）の厚さはそれぞれ、約２．５μｍ、約１２０ｎｍ、約１０ｎｍである。
【００４６】
図８は、作成された弾道電子励起固体発光素子の電流−電圧特性（実線）および発光強度−電圧特性（点線）の実測結果を示したものであり、上記各実施例と同様に均一な発光が観測された。
【００４７】
［実施例４］
この出願の発明で用いるさらに別の弾道電子励起固体発光素子を作成し、基本特性について検討した。
【００４８】
本実施例４では、図１に示した構成における蛍光体としてのＡｌｑ３（４）をＺｎＳ：Ｍｎの無機材料薄膜とした。具体的には、実施例１と同様に、裏面にオーミック電極（１）を設置した面方位（１００）のｎ形シリコン基板（比抵抗：０．００５〜０．００１８Ωｃｍ）の表面に、ＨＦ水溶液（５５ｗｔ％）：Ｃ２Ｈ５ＯＨ＝１：１の混合液中でタングステンランプ照射のもとで陽極酸化処理を施し、ＰＳ層（３）を形成する。このとき、図２に示すように、合計約３分間に陽極酸化電流を０〜１００ｍＡ／ｃｍ２へ徐々に増加させ、その途中で２回、４秒間づつ陽極酸化電流を２．５ｍＡ／ｃｍ２まで低下させる。
【００４９】
作成されたＰＳ層（３）の表面に無機蛍光体としてのＺｎＳ：Ｍｎを真空蒸着し、さらに、その上に半透明電極としてのＡｕ薄膜（５）を真空蒸着する。ＰＳ層（３）、ＺｎＳ：Ｍｎ薄膜、Ａｕ薄膜（５）の厚さはそれぞれ、約１０μｍ、約１４０ｎｍ、約１０ｎｍである。
【００５０】
図９は、作成された弾道電子励起固体発光素子の電流−電圧特性（実線）および発光強度−電圧特性（点線）の実測結果を示したものであり、上記各実施例と同様に均一な発光が観測された。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳しく説明した通り、この出願の発明により、弾道電子を高い制御性を持って生成する方法と、実用的な材料構成を備えるこの方法のための半導体素子が提供される。この出願の発明で用いる弾道電子励起固体半導体素子は、複雑な製作行程が不要であり、発光素子として用いることでまったく新しい薄型平面ディスプレイの開発を可能とするものである。また、高機能光電子素子などの新しい半導体素子開発にも貢献するものと考えられ、この出願の発明の応用範囲は極めて広いことから、その実用化が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この出願の発明の実施例で作成された弾道電子励起固体発光素子の構成を示した概要図である。各符号は、オーミック電極（１）、ｎ形シリコン基板（２）、ＰＳ層（３）、（４）Ａｌｑ３、Ａｕ薄膜（５）を表わす。
【図２】  この出願の発明の実施例の陽極酸化処理によるＰＳ層生成プロセスにおける電流の制御の時系列変化を示したグラフである。
【図３】  この出願の発明の実施例で作成された弾道電子励起固体発光素子のＰＳ層における弾道電子発生と蛍光体励起による発光に関するエネルギーバンドの変化を示した概略図である。
【図４】  Ａｌｑ３薄膜のないダイオードを真空中で動作させたときにＡｕ薄膜を通過して放出される電子のエネルギー分布の測定結果を示したグラフである。
【図５】  この出願の発明の実施例１で作成された弾道電子励起固体発光素子の電流−電圧特性（黒丸）および発光強度−電圧特性（白丸）の実測結果を示したグラフである。
【図６】  この出願の発明の実施例１で作成された弾道電子励起固体発光素子の発光のスペクトルと紫外線励起によって測定されたＡｌｑ３のフォトルミネセンスのスペクトルとを示したグラフである。
【図７】  この出願の発明の実施例２で作成された弾道電子励起固体発光素子の電流−電圧特性（実線）および発光強度−電圧特性（点線）の実測結果を示したグラフである。
【図８】  この出願の発明の実施例３で作成された弾道電子励起固体発光素子の電流−電圧特性（実線）および発光強度−電圧特性（点線）の実測結果を示したグラフである。
【図９】  この出願の発明の実施例４で作成された弾道電子励起固体発光素子の電流−電圧特性（実線）および発光強度−電圧特性（点線）の実測結果を示したグラフである。
【符号の説明】
１  オーミック電極
２  ｎ形シリコン基板
３  ＰＳ層
４  Ａｌｑ３
５  Ａｕ薄膜
【図１】
0004776137.tif 000002
【図２】
0004776137.tif 000003
【図３】
0004776137.tif 000004
【図４】
0004776137.tif 000005
【図５】
0004776137.tif 000006
【図６】
0004776137.tif 000007
【図７】
0004776137.tif 000008
【図８】
0004776137.tif 000009
【図９】
0004776137.tif 000010