(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型層と、
第２導電型層と、
前記第１導電型層と前記第２導電型層との間に形成され、異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層と、
前記第１導電型層と第２導電型層との間で前記複数の微結晶間を埋め込むように設けられた絶縁層とを備え、
前記第１導電型層および第２導電型層を通じて前記発光層の微結晶に電流が流れる、発光素子。
【請求項２】
前記発光層における各微結晶の結晶粒径は、１００ｎｍ以下である、請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光層は、前記第１導電型層および前記第２導電型層よりもそれぞれ小さいバンドギャップを有する、請求項１記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光層における各微結晶は、発光部として機能する内部層とその表面に形成され、前記内部層の発光効率を高める表面層との層状構造を有する、請求項１記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１導電型層および前記第２導電型層のうちの少なくとも一方は、非単結晶の無機半導体よりなる、請求項１記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１導電型層および前記第２導電型層は窒素を含む無機半導体よりそれぞれなると共に、前記発光層は酸素を含む無機半導体よりなる、請求項１記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１導電型層，前記第２導電型層および前記発光層は窒素を含む無機半導体よりそれぞれなる、請求項１記載の発光素子。
【請求項８】
前記第１導電型層および前記第２導電型層は酸素を含む無機半導体よりそれぞれなると共に、前記発光層は窒素を含む無機半導体よりなる、請求項１記載の発光素子。
【請求項９】
前記第１導電型層および前記第２導電型層のうちの少なくとも一方は、有機半導体および導電性樹脂のうちの少なくとも一方よりなる、請求項１記載の発光素子。
【請求項１０】
前記有機半導体は、π共役高分子錯体，高分子シリコン誘導体および高分子金属錯体のうちの少なくとも１種よりなる、請求項９記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第１導電型層および前記第２導電型層のうちの少なくとも一方は、多層構造を有する、請求項１記載の発光素子。
【請求項１２】
第１導電型層および第２導電型層を通じて微結晶を含む発光層に電流が流れることにより発光する発光素子の製造方法であって、
第１導電型層を形成する工程と、
前記第１導電型層上に異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層を形成する工程と、
前記第１導電型層上に前記複数の微結晶間を埋め込むように絶縁層を形成する工程と、
前記複数の微結晶および前記絶縁層上に第２導電型層を形成する工程と
を含む、発光素子の製造方法。
【請求項１３】
結晶粒径が１００ｎｍ以下の微結晶を用いて前記発光層を形成する、請求項１２記載の発光素子の製造方法。
【請求項１４】
酸素を含む無機半導体よりなる微結晶を用いて前記発光層を形成すると共に、前記発光層を形成したのち、更に、酸素含有雰囲気中において加熱処理する工程を含む、請求項１２記載の発光素子の製造方法。
【請求項１５】
窒素を含む無機半導体よりなる微結晶を用いて前記発光層を形成すると共に、前記発光層を形成したのち、更に、窒素含有雰囲気中において加熱処理する工程を含む、請求項１２記載の発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記発光層における各微結晶は、発光部として機能する内部層とその表面に形成され、前記内部層の発光効率を高める表面層との層状構造を有する、請求項１２記載の発光素子の製造方法。
【請求項１７】
複数の発光素子を積層してなり、
前記発光素子は、第１導電型層と、第２導電型層と、前記第１導電型層と前記第２導電型層との間に形成され、異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層と、前記第１導電型層と第２導電型層との間で前記複数の微結晶間を埋め込むように設けられた絶縁層とを備え、前記第１導電型層および第２導電型層を通じて前記発光層の微結晶に電流が流れる
発光装置。
【請求項１８】
前記発光層における各微結晶は、発光部として機能する内部層とその表面に形成され、前記内部層の発光効率を高める表面層との層状構造を有する、請求項１７記載の発光装置。
【請求項１９】
複数の発光素子を有し、
前記発光素子は、第１導電型層と、第２導電型層と、前記第１導電型層と前記第２導電型層との間に形成され、異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層と、前記第１導電型層と第２導電型層との間で前記複数の微結晶間を埋め込むように設けられた絶縁層とを備え、前記第１導電型層および第２導電型層を通じて前記発光層の微結晶に電流が流れる
表示装置。
【請求項２０】
前記発光層における各微結晶は、発光部として機能する内部層とその表面に形成され、前記内部層の発光効率を高める表面層との層状構造を有する、請求項１９記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微結晶を用いた発光素子，発光装置および表示装置並びに発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＧａＡｓ，ＧａＡｓＰ混晶，ＧａＡｌＡｓ混晶またはＧａＰなどの半導体を用いた発光素子が開発されている。これらの発光素子は、基板の上にｎ型半導体層，発光層およびｐ型半導体層が順次積層された構造を有しており、順方向バイアスに電圧が印加されると、発光層において電子と正孔とが再結合し発光するようになっている。なお、従来は、ｎ型半導体層，発光層およびｐ型半導体層を単結晶によりそれぞれ構成しており、基板の上にエピタキシャル成長させることにより形成していた。よって、基板も単結晶により構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の発光素子ではｎ型半導体層，発光層およびｐ型半導体層を単結晶によりそれぞれ構成していたので、良好な結晶を得るためには、基板との格子整合や結晶構造の整合が必要不可欠であった。また、エピタキシャル成長させる際の条件も厳しく限定されると共に、欠陥を低減するには高温でエピタキシャル成長させる必要があった。よって、基板を構成する材料が著しく限定されてしまい、材料選択の自由度が小さかった。従って、石英やガラスなどを基板に用いることができず、大面積の素子列を作成することができないという問題があった。
【０００４】
また、発光層，ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を構成する材料も基板の材料により著しく限定されてしまい、それらの材料選択の自由度も小さかった。よって、発光波長が限定されてしまうという問題もあった。更に、このように欠陥を低減する工夫が成されていても欠陥を全く無くすことはできず、欠陥が非発光中心として働き、発光効率の低下や劣化の原因となってしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、発光効率が高く、材料選択の幅が広く、大面積の素子列を形成することができる発光素子，発光装置および表示装置並びに発光素子の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による発光素子は、第１導電型層と、第２導電型層と、第１導電型層と第２導電型層との間に形成され、異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層と、第１導電型層と第２導電型層との間で複数の微結晶間を埋め込むように設けられた絶縁層とを備え、第１導電型層および第２導電型層を通じて発光層の微結晶に電流が流れるものである。
【０００８】
本発明による発光素子の製造方法は、第１導電型層および第２導電型層を通じて微結晶を含む発光層に電流が流れることにより発光する発光素子の製造方法であって、第１導電型層を形成する工程と、第１導電型層上に異なる半導体よりなる２種以上の発光可能な粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層を形成する工程と、第１導電型層上に複数の微結晶間を埋め込むように絶縁層を形成する工程と、複数の微結晶および絶縁層上に第２導電型層を形成する工程とを含むものである。
【００１０】
本発明による発光装置は、複数の発光素子を積層してなり、発光素子として本発明の発光素子を含むものである。
【００１２】
本発明による表示装置は、複数の発光素子を有し、発光素子として本発明の発光素子を含むものである。
【００１４】
本発明による発光素子では、第１導電型層と第２導電型層との間に電圧が印加されると、発光層の２種以上の粒子状の微結晶に電流が注入され発光が起こる。この微結晶には欠陥がほとんど無く、高い効率で発光する。
【００１６】
本発明による発光素子の製造方法では、第１導電型層が形成されたのち、この第１導電型層上に２種以上の発光可能な粒子状の微結晶を含む発光層が形成され、更にこれら微結晶間を埋め込むように絶縁層が形成され、第２導電型層がこれら微結晶および絶縁層上に形成される。
【００１８】
本発明による発光装置および本発明による表示装置は、本発明の発光素子をそれぞれ用いたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（発光素子における第１の実施の形態）
図１は本発明の発光素子における第１の実施の形態に係る発光ダイオード（light emitting diode；ＬＥＤ）１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１の一面に、第１導電型層である第１導電型クラッド層１２，微結晶層である発光層１３および第２導電型層である第２導電型クラッド層１４が順次積層されている。なお、本実施の形態においては、第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型となっている。
【００２１】
基板１１は、例えば、積層方向における厚さ（以下、単に厚さという）が０．５ｍｍであり、石英ガラスあるいはケイ酸塩ガラスなどのガラスまたは結晶性の石英またはサファイアなどの透明材料により構成されている。このように透明材料により基板１１を構成すれば、基板１１の側からも光を取りだすことができるので好ましい。また、透明材料に限らず、ガラス以外の非晶質体により基板１１を構成するようにしてもよい。このように非晶質体により構成するようにすれば、基板１１の面積を容易に大きくすることができるので好ましい。
【００２２】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、厚さが１μｍであり、ケイ素（Ｓｉ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＡｌＧａＮまたはｎ型ＧａＮにより構成されている。また、第１導電型クラッド層１２は、これらの多結晶体，非晶質体あるいは多結晶体と非晶質体との複合体などの非単結晶体により構成されている。ｎ型ＡｌＧａＮにおけるアルミニウムの組成は、例えば５０モル％以下である。
【００２３】
発光層１３は、例えば、ＺｎＯよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。ここで、微結晶１３ａというのは単結晶または多結晶よりなる微小な粒子のことであり、発光可能なものを言う。この各微結晶１３ａの結晶粒径（すなわち１つの単結晶の結晶粒径）は１００ｎｍ以下であるとが好ましい。１００ｎｍ以下であれば欠陥の無い結晶を得ることができるからである。また、この各微結晶１３ａは、積層方向においてほぼ１層形成されている。
【００２４】
第２導電型クラッド層１４は、例えば、厚さが０．５μｍであり、マグネシウム（Ｍｇ）などのｐ型不純物を添加したｐ型ＢＮの非単結晶体あるいは亜鉛（Ｚｎ）などのｐ型不純物を添加したｐ型ＡｌＮの非単結晶体により構成されている。すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４は窒素（Ｎ）を含む無機半導体によりそれぞれ構成されており、発光層１３は酸素（Ｏ）を含む無機半導体により構成されている。
【００２５】
第１導電型クラッド層１２と第２導電型クラッド層１４との間には、また、発光層１３の各微結晶１３ａの間を埋めるように絶縁層１５が形成されており、第１導電型クラッド層１２と第２導電型クラッド層１４との接触を防止するようになっている。この絶縁層は、例えば、厚さが発光層１３の各微結晶１３ａの粒径の大きさよりも薄くなっており、アルミニウム（Ａｌ）とガリウム（Ｇａ）と酸素との化合物またはガリウムと酸素との化合物により構成されている。
【００２６】
また、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側には第１の電極１６が形成されている。この第１の電極１６は、例えば、第１導電型クラッド層１２の側からチタン（Ｔｉ）層，アルミニウム層，白金（Ｐｔ）層および金（Ａｕ）層を順次積層して加熱処理により合金化した構造を有しており、第１導電型クラッド層１２と電気的に接続されている。更に、第２導電型クラッド層１４の基板１１と反対側には第２の電極１７が形成されている。この第２の電極１７は、例えば、第２導電型クラッド層１４の側からニッケル（Ｎｉ）層，白金層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構造を有しており、第２導電型クラッド層１４と電気的に接続されている。すなわち、ここにおいて第１の電極１６はｎ側電極として機能し、第２の電極１７はｐ側電極として機能するようになっている。
【００２７】
図２はこの発光ダイオード１０のバンドギャップ構造を表すものである。図２中において、実線は第１導電型クラッド層１２，発光層１３および第２導電型クラッド層１４の各バンドギャップをそれぞれ表し、破線は絶縁層１５のバンドギャップを表している。このように、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。また、絶縁層１５のバンドギャップは発光層１３のバンドギャップよりも大きくなっている。すなわち、第２導電型クラッド層１４と第１導電型クラッド層１２との間においては、電流が発光層１３を介して流れるようになっている。
【００２８】
なお、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップは、それらを構成する材料により決定され、発光層１３（すなわち各微結晶１３ａ）のバンドギャップは、各微結晶１３ａを構成する材料およびその粒径によって決定される。発光層１３のバンドギャップは各微結晶１３ａの粒径が小さくなるほど広くなる傾向を有する。また、この発光ダイオード１０の発光波長は発光層１３のバンドギャップにより決定される。ここでは、発光層１３のバンドギャップが約３．３ｅＶであり、発光波長は約３８０ｎｍとなっている。
【００２９】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、次のようにして製造することができる。
【００３０】
図３はその各製造工程を表すものである。まず、図３（Ａ）に示したように、石英ガラスなどよりなる基板１１を用意し、その一面に、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法，分子線エピタキシー（Molecular Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法あるいはレーザ堆積法を用いてｎ型ＡｌＧａＮの非単結晶体またはｎ型ＧａＮの非単結晶体よりなる第１導電型クラッド層１２を形成する。その際、基板１１の温度は６００℃以下とする。第１導電型クラッド層１２を非単結晶体により構成するので温度をあまり高くする必要がないからであり、これにより、基板１１をガラスなどの非晶質体により構成しても十分に耐え得る温度となっている。次いで、第１導電型クラッド層１２における不純物の活性化が不十分である場合には、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００３１】
続いて、図３（Ｂ）に示したように、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、電着法，ＭＢＥ法あるいはレーザ堆積法を用いてＺｎＯよりなる複数の微結晶１３ａを被着することにより、あるいは溶媒中に分散させたＺｎＯよりなる複数の微結晶１３ａを塗布することにより、発光層１３を形成する。この際、各条件を調整することにより、各微結晶１３ａの粒径，各微結晶１３ａによる第１導電型クラッド層１２の被覆率および各微結晶１３ａの積層数（すなわち発光層１３の厚さ）をそれぞれ制御する。具体的には、電着法においては、溶液の純度，溶液の温度，印加電圧および処理時間などを調整することにより制御する。また、ＭＢＥ法およびレーザ堆積法においては、基板１１の温度，雰囲気ガス圧および蒸着速度などを調整することにより制御する。溶媒中に分散させた微結晶１３ａを塗布する方法においては、溶媒の種類，粘性および濃度などを調整することにより制御する。
【００３２】
発光層１３を形成したのち、図３（Ｃ）に示したように、酸素プラズマ処理などの酸素含有雰囲気中における加熱処理を行う。これにより、発光層１３の各微結晶１３ａに存在する酸素空孔を補完してその結晶性を向上させると共に、各微結晶１３ａが接触していない第１導電型クラッド層１２の表面を酸化し、アルミニウムとガリウムと酸素との化合物またはガリウムと酸素との化合物よりなる絶縁膜１５を形成する。そののち、更に、水素プラズマ処理などの水素含有雰囲気中における加熱処理を行うことが好ましい。これにより、発光層１３の各微結晶１３ａに残存する酸素空孔を補完して更にその結晶性を向上させることができるからである。すなわち、これらの酸素および水素を用いた処理により、酸素空孔の作るドナーが関与するドナー−アクセプタ再結合による緑色（波長５１０ｎｍ）の発光を不活性化する（T. Sekiguchi et al. Jpn. J. Appl. Phys 36, L289(1997) ）。
【００３３】
酸素含有雰囲気中および水素含有雰囲気中における加熱処理をそれぞれ行ったのち、図３（Ｄ）に示したように、発光層１３および絶縁層１５をそれぞれ介して、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ法，ＭＢＥ法あるいはレーザ堆積法を用いてｐ型ＢＮの非単結晶体またはｐ型ＡｌＮの非単結晶体よりなる第２導電型クラッド層１４を形成する。その際、基板１１の温度は６００℃以下とする。第２導電型クラッド層１４も非単結晶体により構成するので温度をあまり高くする必要がないからであり、これにより、基板１１をガラスなどにより構成しても十分に耐え得る温度となっている。そののち、第２導電型クラッド層１４における不純物の活性化が不十分である場合には、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００３４】
第２導電型クラッド層１４を形成したのち、リソグラフィ技術を用い、第１の電極１６の形成位置に対応して、第２導電型クラッド層１４，発光層１３および絶縁層１５を選択的に順次除去し、第１導電型クラッド層１２の一部を露出させる。なお、この際、第１導電型クラッド層１２の一部も選択的に除去してもよい。第１導電型クラッド層１２を露出させたのち、第２導電型クラッド層１４およびエッチングにより露出された第１導電型クラッド層１２の全面に図示しないレジスト膜を塗布形成し、ｎ側電極１４の形成位置に開口を形成する。そののち、その全面に、例えば、真空蒸着法によりチタン層，アルミニウム層，白金層および金層を順次蒸着し、レジスト膜をその上に形成された各金属層と共に除去（リフトオフ）することにより第１の電極１６を形成する。また、例えば、第１の電極１６と同様にして、ニッケル層，白金層および金層を順次蒸着し、第２の電極１７を選択的に形成する。そののち、加熱処理を行い、第２の電極１７および第１の電極１６をそれぞれ合金化する。これにより、図１に示した発光ダイオード１０が形成される。
【００３５】
このようにして製造した発光ダイオード１０は、次のように作用する。
【００３６】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ電子−正孔再結合により発光が起こる。この各微結晶１３ａには欠陥がほとんど無く、高い効率で発光する。発光波長は発光層１３のバンドギャップに応じて決定され、ここでは約３８０ｎｍである。また、第２導電型クラッド層１４と第１導電型クラッド層１２との間に絶縁層１５が形成されているので、第２導電型クラッド層１４と第１導電型クラッド層１２との間における漏れ電流が低減され、電流は各微結晶１３ａを介して流れる。よって、各微結晶１３ａに効率良く電子および正孔が注入される。
【００３７】
なお、この発光ダイオード１０は、照明，表示装置あるいは殺菌灯などの光源として用いられる。
【００３８】
このように本実施の形態に係る発光ダイオード１０によれば、複数の微結晶１３ａを利用して発光層１３を構成するようにしたので、発光層１３の結晶性を向上させることができ、発光効率を向上させることができると共に寿命を延長することができる。また、基板１１との格子整合などを考慮する必要がないので、発光波長などに応じて任意の材料を選択することができる。更に、粒子サイズ効果により粒径が小さくなるほどバンドギャップが広くなるので、発光波長を短波長化することができ、例えば各微結晶１３ａをＺｎＯにより構成した場合など紫外領域の発光を得ることができる。よって、殺菌灯などの光源としても用いることができる。
【００３９】
加えて、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４も単結晶により構成する必要がなくなり、それらを構成する材料の選択幅が広がると共に、低温で形成可能な非単結晶体によりそれらを構成することもできる。よって、基板１１を構成する材料の選択幅が広がり、例えば、ガラスなどの非晶質体によっても基板１１を構成することができる。従って、大面積の素子列を形成することが可能となる。
【００４０】
更にまた、この発光ダイオード１０によれば、発光層１３の各微結晶層１３ａの間に絶縁層１５を設けるようにしたので、第２導電型クラッド層１４と第１導電型クラッド層１２との間における漏れ電流を低減することができ、各微結晶１３ａに効率良く電子および正孔を注入することができる。よって、発光効率を向上させることができる。
【００４１】
加えてまた、本実施の形態に係る発光ダイオード１０の製造方法によれば、基板１１に第１導電型クラッド層１２および発光層１３を順次積層し、絶縁層１５を形成したのち、第２導電型クラッド層１４を形成するようにしたので、本実施の形態に係る発光ダイオード１０を容易に形成することができ、本実施の形態に係る発光ダイオード１０を実現することができる。特に、発光層１３を形成したのち、酸素含有雰囲気中において加熱処理をするようにしたので、絶縁層１５を容易に形成することができると共に、各微結晶１３ａの結晶性を向上させることもできる。また、酸素含有雰囲気中において加熱処理をしたのち、更に、水素含有雰囲気中において加熱処理を行うようにしたので、各微結晶１３ａの結晶性を更に向上させることができる。
【００４２】
（発光素子における第２の実施の形態）
図４は本発明の発光素子における第２の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、発光層１３の構成が異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有しており、同様にして製造することができ、同様にして用いられる。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００４３】
発光層１３は、例えば、ＺｎＯよりなる複数の微結晶１３ａを含むと共に、ＴｉＯ2 よりなる複数の微結晶１３ｂも含んでいる。すなわち、この発光層１３は、異なる半導体よりそれぞれなる２種の各微結晶１３ａ，１３ｂをそれぞれ含んでおり、発光層１３は２つのバンドギャップを有している。ＺｎＯよりなる各微結晶１３ａのバンドギャップは約３．３ｅＶであり、ＴｉＯ2 よりなる各微結晶１３ｂのバンドギャップは約２．９ｅＶである。
【００４４】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａ，１３ｂに電流が注入され、各微結晶１３ａ，１３ｂにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、各微結晶１３ａと各微結晶１３ｂとは異なった半導体によりそれぞれ構成されているので、バンドギャップが互いに異なっている。よって、それぞれ異なった波長（約３８０ｎｍと約４３０ｎｍ）で発光する。なお、ＴｉＯ2 よりなる各微結晶１３ｂは、大きなストークスシフトを生じると低温において５３０ｎｍで発光する（N. Hosaka et al., J. Luminescence 72-74, 874(1997)）。
【００４５】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、発光層１３における各微結晶１３ａ，１３ｂを異なる半導体よりそれぞれ構成するようにしたので、波長が異なる２種類の光を得ることができるという効果も有する。
【００４６】
なお、上記第２の実施の形態では、発光層１３が２種の各微結晶１３ａ，１３ｂをそれぞれ含む場合について説明したが、発光層１３は異なる半導体よりそれぞれなる３種以上の微結晶をそれぞれ複数づつ含んでいてもよい。各微結晶を構成する材料としては、例えば、ＺｎＯあるいはＴｉＯ2 以外に、ＺｎＳｅ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＩｎＮ，ＧａＡｓＰ混晶あるいはα−ＳｉＣなどを用いることもできる。このように各微結晶の種類の数を多くすれば、それだけ発光波長の数も多くすることができる。
【００４７】
（発光素子における第３の実施の形態）
図５は本発明の発光素子における第３の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、発光層１３の構成が異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有しており、同様にして製造することができ、同様にして用いられる。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００４８】
発光層１３は、例えば、内部層１３ｃとその表面に形成された表面層１３ｄとの層状構造を有する複数の微結晶１３ａを含んでいる。内部層１３ｃは発光部として機能するものであり、表面層１３ｄは内部層１３ｃの発光効率を高めるためのものである。表面層１３ｄを構成する材料は、表面層１３ｄのバンドギャップが内部層１３ｃよりも大きく第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４よりもそれぞれ小さくなるように選択される。例えば、内部層１３ｃは不純物を添加しないＺｎＯにより構成され、表面層１３ｄはマグネシウムを添加したＭｇ-dopedＺｎＯにより構成される。また、内部層１３ｃは不純物を添加しないＣｄＳにより構成され、表面層１３ｄは不純物を添加しないＺｎＳにより構成される。
【００４９】
図６はこの発光ダイオード１０のバンドギャップ構造を表すものである。図６中において、実線は第１導電型クラッド層１２，発光層１３および第２導電型クラッド層１４の各バンドギャップをそれぞれ表し、破線は絶縁層１５のバンドギャップを表している。このように、発光層１３のバンドギャップは、表面層１３ｄよりも更に内部層１３ｃにおいて小さくなっている。また、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００５０】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、各微結晶１３ａが内部層１３ｃと表面層１３ｄとから構成されているので、バンドギャップが段階的に変化している。よって、発光効率が高くなっている。
【００５１】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、発光層１３における各微結晶１３ａを層状構造とするようにしたので、発光効率を更に高めることができるという効果も有する。なお、本実施の形態は、先の第２の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００５２】
（発光素子における第４の実施の形態）
図７は本発明の発光素子における第４の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５および第１の電極１６をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００５３】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、炭素（Ｃ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＢＮの非単結晶体により構成されている。発光層１３は、例えば、ＧａＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、マグネシウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型ＢＮの非単結晶体により構成されている。絶縁層１５は、例えば、ホウ素（Ｂ）と酸素との化合物により構成されている。すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２，発光層１３および第２導電型クラッド層１４は窒素を含む無機半導体によりそれぞれ構成されている。また、第１導電型クラッド層１２と第２導電型クラッド層１４とは導電型が異なる同一の半導体材料により構成されている。
【００５４】
なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００５５】
第１の電極１６は、例えば、第２の電極１７と同様に、第１導電型クラッド層１２の側からニッケル層，白金層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構造を有している。
【００５６】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、次のようにして製造することができる。
【００５７】
まず、基板１１を用意し、その一面に、例えば、スパッタリング法またはレーザ堆積法を用いてｎ型ＢＮの非単結晶体よりなる第１導電型クラッド層１２を形成する。その際、先の第１の実施の形態と同様に、基板の温度は６００℃以下とする。次いで、第１導電型クラッド層１２における不純物の活性化が不十分である場合には、先の第１の実施の形態と同様に、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００５８】
続いて、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、スパッタリング法，ＭＢＥ法あるいはレーザ堆積法を用いてＧａＮよりなる複数の微結晶１３ａを被着し、発光層１３を形成する。この際、各微結晶１３ａの粒径，各微結晶１３ａによる第１導電型クラッド層１２の被覆率および各微結晶１３ａの積層数（すなわち発光層１３の厚さ）は、基板１１の温度，雰囲気ガス圧および蒸着速度などを調整することにより制御する。
【００５９】
発光層１３を形成したのち、窒素プラズマ処理などの窒素含有雰囲気中における加熱処理を行う。これにより、発光層１３の各微結晶１３ａに存在する窒素空孔を補完してその結晶性を向上させる。そののち、酸素プラズマ処理などの酸素含有雰囲気中における加熱処理を行う。これにより、各微結晶１３ａが接触していない第１導電型クラッド層１２の表面を酸化し、ホウ素と酸素との化合物よりなる絶縁膜１５を形成する。なお、この際、各微結晶１３ａの表面も僅かに酸化される。ちなみに、この酸素含有雰囲気中における加熱処理は、窒素含有雰囲気中における加熱処理の後に行うことが好ましい。各微結晶１３ａに欠陥が多いと酸化され易いからである。
【００６０】
酸素含有雰囲気中における加熱処理を行ったのち、更に、水素プラズマ処理などの水素含有雰囲気中における加熱処理を行うことが好ましい。これにより、各微結晶１３ａの表面に形成された酸化膜を除去することができると共に、各微結晶１３ａに残存する窒素空孔を補完して結晶性を更に向上させることができるからである。水素含有雰囲気中における加熱処理を行ったのち、発光層１３および絶縁層１５をそれぞれ介して、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、スパッタリング法またはレーザ堆積法を用いてｐ型ＢＮの非単結晶体よりなる第２導電型クラッド層１４を形成する。そののち、第２導電型クラッド層１４における不純物の活性化が不十分である場合には、先の第１の実施の形態と同様に、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００６１】
第２導電型クラッド層１４を形成したのち、先の第１の実施の形態と同様にリソグラフィ技術を用い、第１の電極１６の形成位置に対応して、第２導電型クラッド層１４，発光層１３および絶縁層１５を選択的に順次除去し、第１導電型クラッド層１２の一部を露出させる。第１導電型クラッド層１２の一部を露出させたのち、先の第１の実施の形態と同様にして、ニッケル層，白金層および金層を順次蒸着し、第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ選択的に形成する。そののち、加熱処理を行い、第２の電極１７および第１の電極１６をそれぞれ合金化する。これにより、本実施の形態に係る発光ダイオード１０が形成される。
【００６２】
このような発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用すると共に、同様にして用いることができる。また、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００６３】
（発光素子における第５の実施の形態）
図８は本発明の発光素子における第５の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５および第１の電極１６をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００６４】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、β─Ｇａ2 Ｏ3 またはアルミニウムなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ-dopedＧａ2 Ｏ3 の非単結晶体により構成されている。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、窒素などのｐ型不純物を添加したｐ型ＺｎＯの非単結晶体により構成されている。絶縁層１５は、例えば、ガリウムと窒素との化合物またはアルミニウムとガリウムと窒素との化合物により構成されている。すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４が酸素を含む無機半導体によりそれぞれ構成され、発光層５３が窒素を含む無機半導体により構成されている。
【００６５】
なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００６６】
第１の電極１６は、例えば、第１導電型クラッド層１２の側からニッケルとクロム（Ｃｒ）との合金層と金層とを順次積層して加熱処理により合金化した構造を有している。
【００６７】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、次のようにして製造することができる。
【００６８】
まず、基板１１を用意し、その一面に、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ法，ＭＢＥ法またはレーザ堆積法を用いてβ─Ｇａ2 Ｏ3 またはｎ型Ａｌ-dopedＧａ2 Ｏ3 の非単結晶体よりなる第１導電型クラッド層１２を形成する。その際、先の第１の実施の形態と同様に、基板の温度は６００℃以下とする。次いで、第１導電型クラッド層１２における不純物の活性化が不十分である場合には、先の第１の実施の形態と同様に、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００６９】
続いて、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、スパッタリング法，ＭＢＥ法あるいはレーザ堆積法を用いてＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを被着し、発光層１３を形成する。この際、各微結晶１３ａの粒径，各微結晶１３ａによる第１導電型クラッド層５２の被覆率および各微結晶１３ａの積層数（すなわち発光層１３の厚さ）は、基板１１の温度，雰囲気ガス圧および蒸着速度などを調整することにより制御する。
【００７０】
発光層１３を形成したのち、窒素プラズマ処理などの窒素含有雰囲気中における加熱処理を行う。これにより、発光層１３の各微結晶１３ａに存在する窒素空孔を補完して結晶性を向上させると共に、各微結晶１３ａが接触していない第１導電型クラッド層１２の表面を窒化し、アルミニウムとガリウムと窒素との化合物よりなる絶縁膜１５を形成する。そののち、更に、水素プラズマ処理などの水素含有雰囲気中における加熱処理を行うことが好ましい。これにより、各微結晶１３ａに残存する窒素空孔を補完して結晶性を更に向上させることができるからである。
【００７１】
酸素含有雰囲気中および水素含有雰囲気中における加熱処理をそれぞれ行ったのち、発光層１３および絶縁層１５をそれぞれ介して、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ法，ＭＢＥ法またはレーザ堆積法を用いてｐ型ＺｎＯの非単結晶体よりなる第２導電型クラッド層１４を形成する。そののち、第２導電型クラッド層１４における不純物の活性化が不十分である場合には、先の第１の実施の形態と同様に、例えばレーザアニール法によりその活性化を行う。
【００７２】
第２導電型クラッド層１４を形成したのち、先の第１の実施の形態と同様にリソグラフィ技術を用い、第１の電極１６の形成位置に対応して、第２導電型クラッド層１４，発光層１３および絶縁層１５を選択的に順次除去し、第１導電型クラッド層１２の一部を露出させる。第１導電型クラッド層１２の一部を露出させたのち、先の第１の実施の形態と同様にして、ニッケルとクロムとの合金層および金層を順次蒸着して第１の電極１６を選択的に形成すると共に、ニッケル層，白金層および金層を順次蒸着して第２の電極１７を選択的に形成する。そののち、加熱処理を行い、第２の電極１７および第１の電極１６をそれぞれ合金化する。これにより、本実施の形態に係る発光ダイオード１０が形成される。
【００７３】
このような発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用すると共に、同様にして用いることができる。また、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００７４】
（発光素子における第６の実施の形態）
図９は本発明の発光素子における第６の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１，第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００７５】
基板１１は、例えば、先の第１の実施の形態と同様に、ガラス，石英あるいはサファイアなどにより構成されてもよいが、プラスチックにより構成されていてもよい。本実施の形態では、後述するように第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４が有機半導体により構成されるので、より低温で製造することができるからである。このように基板１１をプラスチックにより構成するようにすれば、基板１１の面積を容易に大きくすることができると共に、価格もより安価とすることができるので好ましい。
【００７６】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、ポリピロールあるいはポリ（ｐ−フェニレン）などのπ共役高分子錯体にｐ型添加物を添加したｐ型π共役高分子錯体により構成されている。ｐ型添加物としては、例えば、ヨウ素（Ｉ2 ），臭素（Ｂｒ2 ）あるいは臭化ヨウ素（ＩＢｒ）などのハロゲン、または塩化鉄（ＦｅＣｌ3 ），塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3 ），フッ化砒素（ＡｓＦ5 ）あるいは塩化スズ（ＳｎＣｌ3 ）などの金属化合物が挙げられる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、ポリ（ｐ−フェニレン），ポリ（２，５−ピリジンジイル）あるいはポリ（キノリン）などのπ共役高分子錯体にｎ型添加物を添加したｎ型π共役高分子錯体により構成されている。ｎ型添加物としては、例えば、リチウム（Ｌｉ），カリウム（Ｋ）あるいはナトリウム（Ｎａ）などの金属が挙げられる。
【００７７】
すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４が有機半導体によりそれぞれ構成されており、第１導電型がｐ型で、第２導電型がｎ型となっている。
【００７８】
また、絶縁層１５は、例えば、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００７９】
第１の電極１６は、例えば、ＩＴＯ（インジウム（Ｉｎ）とスズ（Ｓｎ）と酸素との化合物；Indium Tin Oxide）または酸化スズ（ＳｎＯ2 ）により構成されている。第２の電極１７は、例えば、インジウム，アルミニウム，マグネシウム，金あるいは白金などの金属、またはマグネシウムとインジウムとの合金（ＭｇＩｎ），アルミニウムとリチウムとの合金（ＡｌＬｉ）あるいはマグネシウムと銀との合金（ＭｇＡｇ）などの合金により構成されている。なお、本実施の形態においては第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【００８０】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、次のようにして製造することができる。
【００８１】
まず、基板１１を用意し、その一面に、例えば、塗布法，真空蒸着法あるいはレーザ堆積法によりｐ型π共役高分子錯体よりなる第１導電型クラッド層１２を形成する。次いで、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、先の第１の実施の形態と同様にしてＺｎＯよりなる複数の微結晶１３ａを被着し、発光層１３を形成する。続いて、第１導電型クラッド層１２の発光層１３側に、例えば、塗布法、真空蒸着法あるいはレーザ堆積法によりポリイミドよりなる絶縁層１５を形成する。そののち、この絶縁層１５をエッチングし、発光層１３の一部を表面に露出させる。
【００８２】
発光層１３の一部を表面に露出させたのち、発光層１３および絶縁層１５をそれぞれ介して、第１導電型クラッド層１２の基板１１と反対側に、例えば、塗布法，真空蒸着法あるいはレーザ堆積法によりｎ型π共役高分子錯体よりなる第２導電型クラッド層１４を形成する。第２導電型クラッド層１４を形成したのち、先の第１の実施の形態と同様にリソグラフィ技術を用い、第１の電極１６の形成位置に対応して第２導電型クラッド層１４，発光層１３および絶縁層１５を選択的に順次除去し、第１導電型クラッド層１２の一部を露出させ、例えば蒸着により第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ選択的に形成する。これにより、本実施の形態に係る発光ダイオード１０が形成される。
【００８３】
このような発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用すると共に、同様にして用いることができる。このように、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができる。よって、基板１１を構成する材料の選択幅が更に広がり、プラスチックなどによっても基板１１を構成することができる。従って、大面積の素子列を低価格で形成することが可能となる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００８４】
（発光素子における第７の実施の形態）
図１０は本発明の発光素子における第７の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１，第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００８５】
基板１１は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層１２は、例えば、ポリビニルアルコールなどの高分子化合物に導電体として超微粒子状の硫化銅（ＣｕＳ）などの金属硫化物を混合したｐ型の導電性樹脂により構成されている。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、ポリビニルアルコールなどの高分子化合物に導電体として超微粒子状の硫化銅あるいは硫化水銀（ＨｇＳ）などの金属硫化物を混合したｎ型の導電性樹脂により構成されている。すなわち、この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４がそれぞれ導電性樹脂により構成されており、第１導電型クラッド層１２がｐ型クラッド層、第２導電型クラッド層１４がｎ型クラッド層とそれぞれなっている。
【００８６】
また、絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００８７】
第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。これらは、先の第６の実施の形態と同様に、第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【００８８】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。
【００８９】
まず、基板１１の一面に、例えば、超微粒子状の金属硫化物を含有するオルガノゾルを塗布したのち乾燥して、ｐ型の導電性樹脂よりなる第１導電型クラッド層１２を形成する。次いで、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを被着して発光層１３を形成したのち、ポリイミドよりなる絶縁層１５を形成する。続いて、この絶縁層１５をエッチングして発光層１３の一部を表面に露出させたのち、例えば、超微粒子状の金属硫化物を含有するオルガノゾルを塗布乾燥させて、ｎ型の導電性樹脂よりなる第２導電型クラッド層１４を形成する。そののち、リソグラフィ技術により第１導電型クラッド層１２の一部を露出させ、第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ選択的に形成する。これにより、本実施の形態に係る発光ダイオード１０が形成される。
【００９０】
このような発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いることができる。このように、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を導電性樹脂によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００９１】
（発光素子における第８の実施の形態）
図１１は本発明の発光素子における第８の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１，第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００９２】
基板１１は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層１２は、例えば、オルガノポリシランあるいはジラニレン系ポリマーなどの高分子シリコン誘導体にｐ型添加物を添加したｐ型高分子シリコン誘導体により構成されている。ｐ型添加物としては、例えば、ヨウ素などのハロゲン、または塩化鉄，塩化アルミニウム，フッ化砒素あるいは塩化スズなどの金属化合物が挙げられる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、ｎ型不純物を添加したｎ型π共役高分子錯体あるいはｎ型高分子金属錯体、または高分子化合物に導電体を混合したｎ型の導電性樹脂により構成されている。すなわち、この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２が有機半導体により構成されたｐ型クラッド層となっており、第２導電型クラッド層１４が有機半導体または導電性樹脂により構成されたｎ型クラッド層となっている。
【００９３】
また、絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【００９４】
第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。これらは、先の第６の実施の形態と同様に、第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【００９５】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いることができる。このように、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、第１導電型クラッド層１２を有機半導体により構成し、第２導電型クラッド層１４を有機半導体または導電性樹脂により構成するようにしたので、より低温で形成することができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【００９６】
（発光素子における第９の実施の形態）
図１２は本発明の発光素子における第９の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１，第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【００９７】
基板１１は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層１２は、例えば、高分子金属錯体にｐ型添加物を添加したｐ型高分子金属錯体により構成されている。高分子金属錯体としては、例えば、フタロシアニン、または鉄，ニッケル，銅（Ｃｕ），亜鉛（Ｚｎ），白金，鉛（Ｐｂ），クロム（Ｃｒ），ルテニウム（Ｒｕ），ロジウム（Ｒｈ），ケイ素，ゲルマニウム（Ｇｅ）あるいはスズ（Ｓｎ）などの金属を含む金属フタロシアニン、またはそれらの誘導体が挙げられる。また、ｐ型添加物としては、例えば、ヨウ素，臭素あるいは臭化ヨウ素などのハロゲン、または塩化鉄，塩化アルミニウム，フッ化砒素あるいは塩化スズなどの金属化合物が挙げられる。
【００９８】
発光層１３は、例えば、ＣｄＳｅよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、高分子金属錯体にｎ型不純物を添加したｎ型高分子金属錯体により構成されている。高分子金属錯体としては、例えば、コバルト（Ｃｏ）などの金属を含む金属フタロシアニン，ペリレン顔料あるいはポルフィリン金属錯体が挙げられ、ｎ型添加物としては、例えば、ヨウ素などのハロゲンが挙げられる。すなわち、この発光ダイオード１０は、先の第６の実施の形態と同様に、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４がそれぞれ有機半導体により構成されており、第１導電型クラッド層１２がｐ型クラッド層、第２導電型クラッド層１４がｎ型クラッド層とそれぞれなっている。
【００９９】
また、絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【０１００】
第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。これらは、先の第６の実施の形態と同様に、第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【０１０１】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いることができる。このように、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１０２】
（発光素子における第１０の実施の形態）
図１３は本発明の発光素子における第１０の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１，第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料について先の第１の実施の形態とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１０３】
基板１１は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層１２は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ｐ型π共役高分子錯体により構成されている。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層１４は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ｎ型π共役高分子錯体により構成されている。絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。すなわち、この発光ダイオード１０は、発光層１３を構成する材料が異なることを除き、先の第６の実施の形態と同一の構成となっている。
【０１０４】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いることができる。更に、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、より低温で形成することができる。なお、本実施の形態は、先の第２および第３の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１０５】
（発光素子における第１１の実施の形態）
図１４は本発明の発光素子における第１１の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４の構成、並びに第１の電極１６を構成する材料異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有しており、同様にして製造することができる。また、先の第１の実施の形態と同様にして用いられる。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一の部分についての詳細な説明を省略する。
【０１０６】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、基板１１の側から順に積層された第１層１２ａと第２層１２ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１２ａは、例えば、厚さが０．４μｍであり、炭素などのｎ型不純物を添加したｎ型ＢＮの非単結晶体により構成されている。第２層１２ｂは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ケイ素などのｎ型不純物を添加したｎ型ＡｌＧａＮの非単結晶により構成されている。
【０１０７】
第２導電型クラッド層１４は、例えば、発光層１３の側から順に積層された第１層１４ａと第２層１４ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１４ａは、例えば、厚さが０．１μｍであり、マグネシウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型ＡｌＧａＮの非単結晶体により構成されている。第２層１４ｂは、例えば、厚さが０．４μｍであり、マグネシウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型ＢＮの非単結晶により構成されている。
【０１０８】
第１の電極１６は、ｎ側電極として機能し、例えば、第１導電型クラッド層１２の側からチタン層，ニッケル層，白金層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構造を有している。
【０１０９】
図１５はこの発光ダイオード１０のバンドギャップ構造を表すものである。図１５中において、実線は第１導電型クラッド層１２，発光層１３および第２導電型クラッド層１４の各バンドギャップをそれぞれ表し、破線は絶縁層１５のバンドギャップを表している。第１導電型クラッド層１２のバンドギャップは、第１層１２ａが約６．２ｅＶ、第２層１２ｂが約３．４〜４．８ｅＶであり、発光層１３側の方がより小さくなっている。第２導電型クラッド層１４のバンドギャップも、第１層１４ａが約３．４〜４．８ｅＶ、第２層１４ｂが約６．２ｅＶであり、発光層１３側の方がより小さくなっている。これは、電荷の注入効率を高め、発光効率を向上させるためである。また、発光層１３のバンドギャップは約３．３ｅＶであり、先の第１の実施の形態と同様に、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【０１１０】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４がそれぞれ多層構造となっており、発光層１３側に向かってバンドギャップが段階的に小さくなっているので、電荷の注入効率が高くなり、発光効率が高くなる。
【０１１１】
このように本実施の形態によれば、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４をそれぞれ多層構造とし、発光層１３側の方がより小さなバンドギャップをそれぞれ有するようにしたので、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、発光効率を更に高めることができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第５の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１１２】
（発光素子における第１２の実施の形態）
図１６は本発明の発光素子における第１２の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４の構成、並びに基板１１，発光層１３，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料が異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一の部分についての詳細な説明を省略する。
【０１１３】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、基板１１の側から順に積層された第１層１２ａと第２層１２ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１２ａは、例えば、厚さが０．４μｍであり、ｐ型添加物を添加したｐ型ポリジメチルシランにより構成されている。第２層１２ｂは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ｐ型添加物を添加したｐ型ポリ（ｐ−フェニレン）により構成されている。なお、第１層１２ａのバンドギャップは約３．５ｅＶであり、第２層１２ｂのバンドギャップは約３．２ｅＶである。
【０１１４】
第２導電型クラッド層１４は、例えば、発光層１３の側から順に積層された第１層１４ａと第２層１４ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１４ａは、例えば、厚さが０．４μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリ（ｐ−フェニレン）により構成されている。第２層１４ｂは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリジメチルシランにより構成されている。なお、第１層１４ａのバンドギャップは約３．２ｅＶであり、第２層１４ｂのバンドギャップは約３．５ｅＶである。すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４が有機半導体よりなる多層構造とそれぞれなっており、それらのバンドギャップは発光層１３側の方がより小さくなるようにそれぞれ構成されている。
【０１１５】
基板１１は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成した先の第６の実施の形態と同様に、例えば、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、発光層１３のバンドギャップは約１．９ｅＶであり、先の第１の実施の形態と同様に、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【０１１６】
第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。これらは、先の第６の実施の形態と同様に、第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【０１１７】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いられる。但し、ここでは、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４がそれぞれ多層構造となっており、発光層１３側に向かってバンドギャップが段階的に小さくなっているので、電荷の注入効率が高くなり、発光効率が高くなる。
【０１１８】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態で説明した効果に加えて、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができると共に、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４をそれぞれ多層構造とし、発光層１３側の方がより小さなバンドギャップをそれぞれ有するようにしたので、発光効率を更に高めることができる。なお、本実施の形態は、先の第２、第３および第６乃至第１０の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１１９】
（発光素子における第１３の実施の形態）
図１７は本発明の発光素子における第１３の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４の構成、並びに基板１１，発光層１３，絶縁層１５，第１の電極１６および第２の電極１７をそれぞれ構成する材料が異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１２０】
第１導電型クラッド層１２は、例えば、基板１１の側から順に積層された第１層１２ａと第２層１２ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１２ａは、例えば、厚さが０．４μｍであり、ｐ型添加物を添加したｐ型ポリピロールにより構成されている。第２層１２ｂは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ｐ型添加物を添加したｐ型ポリ（ｐ−フェニレン）により構成されている。なお、第１層１２ａのバンドギャップは約３．６ｅＶであり、第２層１２ｂのバンドギャップは約３．２ｅＶである。
【０１２１】
第２導電型クラッド層１４は、例えば、発光層１３の側から順に積層された第１層１４ａと第２層１４ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１４ａは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリ（ｐ−フェニレン）により構成されている。第２層１４ｂは、例えば、厚さが０．４μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリキノリンにより構成されている。この第２の層１４ｂは、第２の電極１７との密着性が高く、第２の電極１７との密着性を高める密着層としての機能を有している。なお、第１層１４ａおよび第２層１４ｂの各バンドギャップはそれぞれ約３．２ｅＶである。すなわち、本実施の形態では、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４が有機半導体よりなる多層構造とそれぞれなっており、第１導電型クラッド層１２においては発光層１３側のバンドギャップがより小さくなるように構成され、第２導電型クラッド層１４においては第２の電極１７側に密着層が形成されている。
【０１２２】
基板１１は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成した先の第６の実施の形態と同様に、例えば、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、発光層１３のバンドギャップは約１．９ｅＶであり、先の第１の実施の形態と同様に、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。第１の電極１６および第２の電極１７は、例えば、先の第６の実施の形態と同様の材料によりそれぞれ構成されている。これらは、先の第６の実施の形態と同様に、第１の電極１６がｐ側電極として機能し、第２の電極１７がｎ側電極として機能するようになっている。
【０１２３】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いられる。但し、ここでは、第１導電型クラッド層１２が多層構造となっており、発光層１３側に向かってバンドギャップが段階的に小さくなっているので、電荷の注入効率が高くなり、発光効率が高くなる。
【０１２４】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態で説明した効果に加えて、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができる。また、第１導電型クラッド層１２を多層構造とし、発光層１３側の方がより小さなバンドギャップを有するようにしたので、発光効率を更に高めることができる。更に、第２導電型クラッド層１４を多層構造とし、第２の電極１７側に密着層を有するようにしたので、第２の電極１７の密着性を改善することができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１２の実施の形態についても適用することができる。
【０１２５】
（発光素子における第１４の実施の形態）
図１８は本発明の発光素子における第１４の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、第２導電型クラッド層１４が多層構造とされ、第２の電極が削除されると共に、基板１１，第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４，絶縁層１５および第１の電極１６をそれぞれ構成する材料が異なることを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１２６】
基板１１は、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成した先の第６の実施の形態と同様に、例えば、ガラス，石英，サファイアあるいはプラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層１２は、例えば、ｐ型添加物を添加したｐ型ポリ（ｐ−フェニレン）などのｐ型有機半導体により構成されている。この第１導電型クラッド層１２のバンドギャップは約３．２ｅＶである。発光層１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。
【０１２７】
第２導電型クラッド層１４は、例えば、発光層１３の側から順に積層された第１層１４ａと第２層１４ｂとよりなる多層構造を有している。第１層１４ａは、例えば、厚さが０．１μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリキノリンにより構成されている。第２層１４ｂは、例えば、厚さが０．４μｍであり、ｎ型添加物を添加したｎ型ポリ（ｐ−フェニレン）により構成されている。この第２の層１４ｂは、高い導電性を有しており、第２の電極（ここではｎ側電極）として機能する電極層ともなっている。なお、第１層１４ａおよび第２層１４ｂの各バンドギャップはそれぞれ約３．２ｅＶである。
【０１２８】
絶縁層１５は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ポリイミドなどの有機化合物により構成されている。なお、これらの材料により第１導電型クラッド層１２，発光層１３，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５をそれぞれ構成した場合においても、先の第１の実施の形態と同様に、発光層１３のバンドギャップは、第１導電型クラッド層１２，第２導電型クラッド層１４および絶縁層１５の各バンドギャップよりもそれぞれ小さくなっている。
【０１２９】
第１の電極１６は、例えば、先の第６の実施の形態と同様に、ＩＴＯあるいは酸化スズ（ＳｎＯ2 ）により構成されている。この第１の電極１６はｐ側電極として機能するようになっている。
【０１３０】
このような構成を有する発光ダイオード１０は、例えば、先の第６の実施の形態と同様にして製造することができる。また、この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様に作用し、同様にして用いられる。また、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態で説明した効果に加えて、第１導電型クラッド層１２および第２導電型クラッド層１４を有機半導体によりそれぞれ構成するようにしたので、より低温で形成することができと共に、第２導電型クラッド層１４を多層構造とし、電極層を有するようにしたので、金属あるいは金属合金による第２の電極を新たに形成する必要がなく、素子構造および製造工程を簡素化することができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１３の実施の形態についても適用することができる。
【０１３１】
（発光素子における第１５の実施の形態）
図１９は本発明の発光素子における第１５の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１と第１導電型クラッド層１２との間に拡散防止層２１を備えたことを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有し、同様にして用いられる。よって、ここでは、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１３２】
拡散防止層２１は、基板１１と第１導電型クラッド層１２との間における各構成元素の拡散を防止すると共に、基板１１と第１導電型クラッド層１２との密着性を高めるためのものである。この拡散防止層２１は、例えば、厚さが数ｎｍであり、窒化チタン（Ｔｉ3 Ｎ4 ）または窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）により構成されている。
【０１３３】
この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様にして製造することができる。なお、拡散防止層２１は、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ法あるいはレーザー堆積法などにより形成される。
【０１３４】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、拡散防止層２１が設けられているので、基板１１と第１導電型クラッド層１２との間における各構成元素の拡散が防止されると共に、基板１１と第１導電型クラッド層１２との密着性が確保される。よって、品質が保持される。
【０１３５】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、拡散防止層２１を備えるようにしたので、基板１１と第１導電型クラッド層１２との間における各構成元素の拡散を防止することができると共に、基板１１と第１導電型クラッド層１２との密着性を確保することができる。よって、品質を向上させることができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１４の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１３６】
（発光素子における第１６の実施の形態）
図２０は本発明の発光素子における第１６の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１と第１導電型クラッド層１２との間に補助電極２２を備えたことを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有し、同様にして用いられる。よって、ここでは、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１３７】
補助電極２２は、第１の電極１６に対する補助的な電極として機能するものであり、発光層１３の全面に渡って均一に電圧が印加されようにするためのものである。この補助電極２２は、例えば、厚さが０．２μｍであり、酸化スズ（ＳｎＯ2 ）などの導電性の材料により構成されている。なお、補助電極２２を酸化スズなどの拡散防止機能も有する材料により構成した場合には、この補助電極２２は拡散防止層としても機能する。
【０１３８】
この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様にして製造することができる。なお、補助電極２２は、例えば、スパッタリング法，ＣＶＤ法あるいは真空蒸着法などにより形成される。
【０１３９】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、補助電極２２が設けられているので、発光層１３の全面に渡って均一に電圧が印加される。よって、発光層１３の全面において均一に発光が起こる。
【０１４０】
このように本実施の形態に係る発光ダイオード１０によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、補助電極２２を備えるようにしたので、発光層１３の全面に渡って均一に電圧を印加することができ、発光層１３の全面において均一に発光させることができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１５の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１４１】
（発光素子における第１７の実施の形態）
図２１は本発明の発光素子における第１７の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、基板１１を導電性材料により構成し第１の電極としての機能を持たせると共に、第１の電極１６を削除したことを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成および作用を有しており、同様にして用いられる。また、先の第１の実施の形態と同様にして製造することができる。よって、ここでは、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１４２】
基板１１は、例えば、金属，半導体あるいは炭化ケイ素（doped-ＳｉＣ）などの導電性材料により構成されている。基板１１を構成する金属としては、タングステン（Ｗ）あるいはタンタル（Ｔａ）などの高融点金属、または鉄（Ｆｅ）などが好ましい。高融点金属は高温での製造が可能となるからであり、鉄は安価で入手が容易だからである。また、金属により基板１１を構成すれば、大面積の素子列を形成することができるので好ましい。基板１１を構成する半導体としてはシリコンが好ましい。高温での製造が可能であると共に、安価で入手が容易だからである。なお、基板１１を半導体により構成する場合には、不純物（ここではｎ型不純物）を添加することにより抵抗を低くしたものを用いる。更に、基板１１を半導体または炭化ケイ素により構成する場合には、単結晶体または非単結晶体のいずれのものを用いてもよい。但し、非単結晶体の半導体または炭化ケイ素により基板１１を構成すれば、入手が容易であると共に、高温での製造が可能であり、かつ大面積の素子列を形成することができるので好ましい。
【０１４３】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、基板１１に第１の電極（すなわちｎ側電極）の機能を持たせるようにしたので、発光層１３の全面に均一に電圧を印加することができ、発光層１３の全面において均一に発光させることができると共に、製造工程を簡素化することができる。特に、鉄などにより基板１１を構成するようにすれば、安価で大面積の素子列を形成することができる。また、シリコンまたは炭化ケイ素などにより基板１１を構成するようにすれば、安価で高温でも安定して製造することができる。更に、シリコンまたは炭化ケイ素の非単結晶体により基板１１を構成するようにすれば、大面積の素子列を形成することができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１５の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１４４】
（発光素子における第１８の実施の形態）
図２２は本発明の発光素子における第１８の実施の形態に係る発光ダイオード１０の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１０は、蛍光体層２３を備えると共に、発光層１３が異なる材料により構成されたことを除き、先の第１の実施の形態と同一の構成を有しており、同様にして用いられる。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１４５】
発光層１３は、例えば、ＧａＮよりなる複数の微結晶１３ａを含んでいる。蛍光体層２３は、例えば、第２導電型クラッド層１４の基板１１と反対側に形成されている。蛍光体層２３を構成する蛍光材料としては、例えば、ユウロピウム（Ｅｕ）を添加したＢａＭｇＡｌ10Ｏ17（以下、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕと表す）や、銅（Ｃｕ）および銀（Ａｇ）を添加したＺｎＳ（以下、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｇと表す）や、あるいはユウロピウムを添加したＹＯ2 Ｓ2 （以下、ＹＯ2 Ｓ2 ：Ｅｕと表す）などの無機蛍光体材料、またはクマリン１や、クマリン６や、あるいはローダミン１０１などの有機蛍光体材料が挙げられる。これらの蛍光材料は、例えば、紫外光の励起により発光を示すものであり、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕおよびクマリン１は青色の発光を、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｇおよびクマリン６は緑色の発光を、ＹＯ2 Ｓ2 ：Ｅｕおよびローダミン１０１は赤色の発光をそれぞれ示すものである。
【０１４６】
この発光ダイオード１０は、先の第１の実施の形態と同様にして製造することができる。但し、発光層１３を形成したのち、絶縁層１５を形成する工程においては、先の第４の実施の形態で説明したように、まず、窒素含有雰囲気中における加熱処理を行い、次いで、酸素含有雰囲気中における加熱処理を行い、更に、必要に応じて水素含有雰囲気中における加熱処理を行うようにすることが好ましい。また、蛍光体層２３は、例えば、ＭＢＥ法またはレーザ堆積法などによりそれぞれ形成される。
【０１４７】
この発光ダイオード１０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。発光層１３で発生した光は蛍光体層２３に照射され、蛍光体層２３では励起により蛍光材料に応じた色の光を発生する。
【０１４８】
このように本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態において説明した効果に加えて、蛍光体層２３を備えるようにしたので、蛍光体層２３を構成する蛍光材料を変化させることにより発光色を容易に変化させることができる。よって、材料の選択幅が広がると共に、得ることができる発光色の範囲も広くすることができる。なお、本実施の形態は、先の第２乃至第１７の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１４９】
（発光素子における第１９の実施の形態）
図２３は本発明の発光素子における第１９の実施の形態に係る半導体レーザ（laser diode ；ＬＤ）３０の断面構造を表すものである。この半導体レーザ３０は、一対の反射鏡３１，３２を備えたことを除き、先の第１の実施の形態に係る発光ダイオード１０と同一の構成および効果を有している。よって、ここでは、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１５０】
反射鏡３１は基板１１と第１導電型クラッド層１２との間に形成されており、反射鏡３２は第２導電型クラッド層１４の基板１１と反対側に形成されている。反射鏡３１，３２は、ここでは図示しないが、低屈折率層と高屈折率層とが交互に１層以上積層されているか、そのいずれか一方により構成されている。反射鏡３１，３２の各反射率は低屈折率層と高屈折率層との積層数に応じて制御されており、反射鏡３１の反射率は高く、反射鏡３２の反射率は低くなっている。すなわち、これら一対の反射鏡３１，３２の間で往復して増幅された光は、反射鏡３２から外部に射出されるようになっている。なお、低屈折率層を構成する材料としては二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ），フッ化カルシウム（ＣａＦ）あるいはフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）などがあり、高屈折率層を構成する材料としては酸化セリウム（ＣｅＯ2 ），硫化亜鉛（ＺｎＳ），酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）あるいは酸化タンタル（ＴａＯ2 ）などがある。
【０１５１】
この半導体レーザ３０は、先の第１の実施の形態と同様にして製造することができる。なお、反射鏡３１，３２は、例えば、スパッタリング法またはＣＶＤ法などによりそれぞれ形成される。
【０１５２】
この半導体レーザ３０では、第１の電極１６と第２の電極１７との間に所定の電圧が印加されると発光層１３の各微結晶１３ａに電流が注入され、各微結晶１３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。発光層１３で発生した光は、一対の反射鏡３１，３２の間を往復して増幅され、反射鏡３２から外部に射出される。
【０１５３】
このように、本発明は、発光ダイオードのみならず、半導体レーザについても応用することができる。なお、本実施の形態は、先の第１の実施の形態に限らず、先の第２乃至第１８の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１５４】
（発光装置における第１の実施の形態）
図２４は本発明の発光装置における第１の実施の形態の断面構造を表すものである。この発光装置１００は、基板１１１を共通とする複数の発光ダイオード１１０，１２０，１３０が絶縁部膜１２１，１３１を間に介して積層された構造を有している。これらの発光ダイオード１１０，１２０，１３０は、発光層１１３，１２３，１３３が異なる材料により構成されたことを除き、本発明の発光素子における第１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素に百の位を“１”、十の位を“１”，“２”あるいは“３”に変更した符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１５５】
発光層１１３，１２３，１３３は、互いに異なる材料よりなる微結晶１１３ａ，１２３ａ，１３３ａをそれぞれ含むように構成されている。例えば、発光層１１３はＩｎＮよりなる微結晶１１３ａを含み、発光層１２３はＺｎＯよりなる微結晶１２３ａを含み、発光層１３３はＧａＮよりなる微結晶１３３ａを含むようにそれぞれ構成されている。これにより、発光ダイオード１１０からは赤色、発光ダイオード１２０からは緑色、発光ダイオード１３０からは青色とそれぞれ異なる色の発光が得られるようになっている。なお、発光ダイオード１２０における発光はドナーアクセプターペア発光（ドナーアクセプター準位間遷移に起因する発光）によるものであり、他はバンド間発光（バンドギャップ間遷移に起因する発光）によるものである。
【０１５６】
なお、発光ダイオード１１０，１２０，１３０は、基板１１１側に位置するものの方がより大きくなるように構成されており、他の発光ダイオード１２０，１３０により覆われず露出された部分がそれぞれの発光面となっている。また、絶縁部膜１２１，１３１は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）によりそれぞれ構成されている。
【０１５７】
このような構成を有する発光装置１００は、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１５８】
まず、例えば、発光素子における第１の実施の形態と同様にして、基板１１１の一面に第１導電型クラッド層１１２を形成し、その上に発光層１１３を形成する。次いで、例えば、窒素含有雰囲気中における加熱処理および酸素含有雰囲気中における加熱処理をそれぞれ行い、絶縁層１１５を形成する。続いて、必要に応じて水素含有雰囲気中における加熱処理を行う。そののち、例えば、発光素子における第１の実施の形態と同様にして、発光層１１３および絶縁層１１５の上に第２導電型クラッド層１１４を形成する。
【０１５９】
第２導電型クラッド層１１４を形成したのち、例えば、ＣＶＤ法により絶縁部膜１２１を形成し、この絶縁部膜１２１の上に、同様にして第１導電型クラッド層１２２，発光層１２３，絶縁層１２５および第２導電型クラッド層１２４をそれぞれ形成する。但し、絶縁層１２５を形成する際には、窒素含有雰囲気中における加熱処理は行わない。そののち、第２導電型クラッド層１２４の上に、同様にして、絶縁部膜１３１，第１導電型クラッド層１３２，発光層１３３，絶縁層１３５および第２導電型クラッド層１３４をそれぞれ形成する。
【０１６０】
このようにして第１導電型クラッド層１１２から第２導電型クラッド層１３４までを形成したのち、リソグラフィ技術により、第２導電型クラッド層１３４，１２４，１１４、絶縁層１３５，１２５，１１５、発光層１３３，１２３，１３３、第１導電型クラッド層１３２，１２２および絶縁部膜１３１，１２１をそれぞれ選択的に除去し、第１の電極１１６，１２６，１３６および第２の電極１１７，１２７，１３７をそれぞれ形成する。これにより、図２４に示した発光装置１００が形成される。
【０１６１】
このような発光装置１００では、第１の電極１１６，１２６，１３６と第２の電極１１７，１２７，１３７との間に所定の電圧がそれぞれ印加されると、各微結晶１１３ａ，１２３ａ，１３３ａにおいてそれぞれ発光が起こる。ここでは、各微結晶１１３ａ，１２３ａ，１３３ａがそれぞれ異なる材料により構成されているので、発光ダイオード１１０，１２０，１３０により異なる色の赤、緑、青の発光が得られる。
【０１６２】
このように本実施の形態に係る発光装置１００によれば、発光ダイオード１１０，１２０，１３０を積層するようにしたので、発光色が異なる複数の発光ダイオード１１０，１２０，１３０を同一基板上に形成することができる。よって、この発光装置を用いて表示装置などを構成すれば、発光色が異なる複数の発光ダイオードを平面的に配列する場合に比べて画素を細かくすることができ、高精細なカラー表示装置を得ることができる。
【０１６３】
なお、この発光装置には、上述した発光ダイオード１１０，１２０，１３０に変えて、発光素子の第２乃至第１９の実施の形態において説明したものを用いることもできる。
【０１６４】
（表示装置における第１の実施の形態）
図２５は本発明の表示装置における第１の実施の形態の概略構成を表すものである。この表示装置は、例えば、発光色が赤の発光ダイオード２１０と、発光色が緑の発光ダイオード２２０と、発光色が青の発光ダイオード２３０とをそれぞれ複数づつ備えている。これらの発光ダイオード２１０，２２０，２３０は互いに基板２１１を共通としており、Ｍ行×Ｎ列（Ｍ，Ｎは２以上の整数）のアレイ状に配列されている。このうち同一行の発光ダイオード２１０，２２０，２３０は発光色が同一であり、同一列の発光ダイオード２１０，２２０，２３０は発光色が一定の順番で繰り返すように配置されている。
【０１６５】
図２６は図２５におけるＩ−Ｉ線に沿った断面構造を表すものである。発光ダイオード２１０，２２０，２３０は、発光層２１３，２２３，２３３が異なる材料により構成されたことを除き、本発明の発光素子における第１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素には百の位を“２”、十の位を“１”，“２”あるいは“３”に変更した符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。
【０１６６】
発光層２１３，２２３，２３３は、互いに異なる材料よりなる微結晶２１３ａ，２２３ａ，２３３ａをそれぞれ含むように構成されている。例えば、発光ダイオード２１０はＩｎＮよりなる微結晶２１３ａを含み、発光ダイオード２２０はＺｎＯよりなる微結晶２２３ａを含み、発光ダイオード２３０はＧａＮよりなる微結晶２３３ａを含むようにそれぞれ構成されている。また、第１の電極２１６，２２６，２３６は、例えば、ワイヤ２０１を介して行方向の共通配線２０２とそれぞれ接続されており、第２の電極２１７，２２７，２３７は、例えば、列方向の共通配線であるワイヤ２０３とそれぞれ接続されている。
【０１６７】
このような構成を有する表示装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１６８】
まず、例えば、発光素子における第１の実施の形態と同様にして、基板２１１の一面に第１導電型クラッド層２１２，２２２，２３２を構成することとなる第１導電型構成層を形成する。次いで、例えば、発光ダイオード２１０の形成予定領域以外をマスクで覆い、発光素子における第１の実施の形態と同様にして、第１導電型構成層の上に発光層２１３を形成する。続いて、窒素含有雰囲気中における加熱処理および酸素含有雰囲気中における加熱処理をそれぞれ行って絶縁層２１５を形成し、必要に応じて水素含有雰囲気中における加熱処理を行う。そののち、例えば、マスクにより覆う位置を移動させ、同様にして、発光層２２３，絶縁層２２５，発光層２３３および絶縁層２３５を順次形成する。但し、絶縁層２２５を形成する際には、窒素含有雰囲気中における加熱処理は行わない。
【０１６９】
発光層２１３，２２３，２３３および絶縁層２１５，２２５，２３５をそれぞれ形成したのち、例えば、発光素子における第１の実施の形態と同様にして、全面に第２導電型クラッド層２１４，２２４，２３４を構成することとなる第２導電型構成層を形成する。第２導電型構成層を形成したのち、リソグラフィ技術により各層を選択的に除去し、第１導電型クラッド層２１２，２２２，２２３および第２導電型クラッド層２１４，２２４，２３４をそれぞれ形成する。そののち、第１の電極２１６，２２６，２３６、第２の電極２１７，２２７，２３７および行方向の共通配線２０２をそれぞれ形成し、第１の電極２１６，２２６，２３６を例えばワイヤ２０１により共通配線２０２にそれぞれ接続すると共に、第２の電極２１７，２２７，２３７を例えばワイヤ２０３によりそれぞれ接続する。これにより、図２５および図２６に示した表示装置が形成される。
【０１７０】
このような表示装置では、第１の電極２１６，２２６，２３６と第２の電極２１７，２２７，２３７との間に所定の電圧がそれぞれ印加されると、各微結晶２１３ａ，２２３ａ，２３３ａにおいてそれぞれ発光が起こり、発光ダイオード２１０，２２０，２３０により赤色、緑色、青色の異なる発光が得られる。
【０１７１】
このように本実施の形態に係る表示装置によれば、本発明の発光ダイオードを用いるようにしたので、ガラスなどの非晶質体よりなる基板２１１を用いることができ、大面積の基板２１１の上に素子列を形成することができる。
【０１７２】
（表示装置における第２の実施の形態）
図２７は本発明の表示装置における第２の実施の形態の断面構造を表すものである。この表示装置は、第２導電型クラッド層２１４，２２４，２３４の上に蛍光体層２１８，２２８，２３８がそれぞれ設けられると共に、発光層２１３，２２３，２３３をそれぞれ構成する材料が異なることを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同一の構成を有している。よって、ここでは対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を削除する。
【０１７３】
発光層２１３，２２３，２３３は、例えば、ＧａＮよりなる複数の微結晶２１３ａ，２２３ａ，２３３ａをそれぞれ含んでいる。発光ダイオード２１０の蛍光体層２１８は例えばＹＯ2 Ｓ2 ：Ｅｕにより構成されており、発光ダイオード２２０の蛍光体層２２８は例えばＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｇにより構成されており、発光ダイオード２３０の蛍光体層２３８は例えばＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕにより構成されている。
【０１７４】
この表示装置は、第１の実施の形態に係る表示装置と同様にして製造することができる。なお、発光層２１３，２２３，２３３の構成はそれぞれ同一なので、マスクを用いることなくそれらを同時に形成することができる。また、蛍光体層２１８，２２８，２３８は、例えば、ＭＢＥ法またはレーザ堆積法などによりそれぞれ形成される。この表示装置では、発光層２１３，２２３，２３３でそれぞれ発生した光が蛍光体層２１８，２２８，２３８にそれぞれ照射され、それぞれにおいて蛍光材料に応じた色の光を発生することを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同様に作用する。
【０１７５】
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態において説明した効果に加えて、蛍光体層２１８，２２８，２３８を備えるようにしたので、蛍光材料を変えることにより容易に発光色の異なる発光ダイオード２１０，２２０，２３０を得ることができる。よって、同一基板上に発光色の異なる発光ダイオード２１０，２２０，２３０を容易に形成することができる。
【０１７６】
（表示装置における第３の実施の形態）
図２８は本発明の表示装置における第３の実施の形態の断面構造を表すものである。この表示装置は、蛍光体層２１８，２２８，２３８をそれぞれ構成する材料について第２の実施の形態に係る表示装置とは異なる他の一例を示すものである。よって、ここでは対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を削除する。
【０１７７】
この表示装置では、例えば、蛍光体層２１８がローダミン１０１により構成され、蛍光体層２２８がクマリン６により構成され、蛍光体層２３８がクマリン１により構成されている。この表示装置は、第２の実施の形態に係る表示装置と同様にして製造することができ、同様に作用し、同様の効果を有する。
【０１７８】
（表示装置における第４の実施の形態）
図２９は本発明の表示装置における第４の実施の形態の断面構造を表すものである。この表示装置は、発光ダイオード２１０，２２０について第２導電型クラッド層２１４，２２４の上に蛍光体層２１８，２２８がそれぞれ設けられると共に、発光層２１３，２２３をそれぞれ構成する材料が異なることを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同一の構成および効果を有している。すなわち、この表示装置は、赤色および緑色を蛍光体層２１８，２２８からの発光により得るようにし、青色をＧａＮよりなる微結晶２３３ａからの発光により得るようにしたものである。よって、ここでは対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を削除する。
【０１７９】
発光層２１３，２２３は、例えば、ＧａＮよりなる複数の微結晶２１３ａ，２２３ａをそれぞれ含んでいる。これらの微結晶２１３ａ，２２３ａは微結晶２３３ａよりも粒径が小さくなるように調節されており、蛍光体層２１８，２２８の励起光として紫外光を発生するようになっている。蛍光体層２１８は例えばローダミン１０１により構成されており、蛍光体層２２８は例えばＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｇにより構成されている。
【０１８０】
この表示装置は、第１の実施の形態に係る表示装置と同様にして製造することができる。なお、蛍光体層２１８，２２８は、例えば、ＭＢＥ法またはレーザ堆積法などによりそれぞれ形成される。また、この表示装置では、発光層２１３，２２３でそれぞれ発生した光が蛍光体層２１８，２２８にそれぞれ照射され、それぞれにおいて蛍光材料に応じた色の光を発生することを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同様に作用する。
【０１８１】
（表示装置における第５の実施の形態）
図３０は本発明の表示装置における第５の実施の形態の断面構造を表すものである。この表示装置は、同一の発光色を有する発光ダイオード２１０，２２０，２３０が行ごとに基板２１１，２２１，２３１を共通にすると共に、発光ダイオード２１０，２２０，２３０の構成が一部異なることを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同一の構成を有している。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を削除する。
【０１８２】
発光ダイオード２１０は、構成材料が異なることを除き、本発明の発光素子における第１の実施の形態と同一の構成を有している。基板２１１は、例えば、ガラスにより構成されている。第１導電型クラッド層２１２は、例えば、アルミニウムなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ-dopedＧａ2 Ｏ3 により構成されている。発光層２１３は、例えば、ＩｎＮよりなる複数の微結晶２１３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層２１４は、例えば、ＡｌＣｕＯ2 により構成されている。絶縁層２１５は、例えば、アルミニウムとガリウムと窒素との化合物により構成されている。第１の電極２１６は、例えば、第１導電型クラッド層２１２の側からクロム層，ニッケル層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構成とされている。第２の電極２１７は、例えば、第２導電型クラッド層２１４の側からニッケル層，白金層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構成とされている。
【０１８３】
発光ダイオード２２０は、構成材料が異なることを除き、本発明の発光素子における第１の実施の形態と同一の構成を有している。基板２２１は、例えば、プラスチックにより構成されている。第１導電型クラッド層２２２は、例えば、リチウムなどのｎ型添加物を添加したｎ型ポリキノリンにより構成されている。発光層２２３は、例えば、ＺｎＯよりなる複数の微結晶２２３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層２２４は、例えば、塩化鉄などのｐ型添加物を添加したポリピロールにより構成されている。絶縁層２１５は、例えば、ポリイミドにより構成されている。第１の電極２１６は、例えば、酸化スズにより構成されている。第２の電極２１７は、例えば、アルミニウムとリチウムとの合金により構成されている。
【０１８４】
発光ダイオード２３０は、蛍光体層２３８を備えると共に、構成材料が異なり、かつ第１の電極が排除されたことを除き、本発明の発光素子における第１の実施の形態と同一の構成を有している。基板２３１は、例えば、アルミニウム，銅，銀，ステンレスあるいは真鍮などの金属により構成されており、第１の電極としての機能を兼ね備えている。第１導電型クラッド層２３２は、例えば、ケイ素などのｎ型不純物を添加したｎ型ＡｌＧａＮまたはｎ型ＧａＮにより構成されている。発光層２３３は、例えば、ＺｎＯよりなる複数の微結晶２３３ａを含んでいる。第２導電型クラッド層２３４は、例えば、マグネシウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型ＢＮにより構成されている。絶縁層２３５は、例えば、アルミニウムとガリウムと酸素との化合物により構成されている。第２の電極２３７は、例えば、第２導電型クラッド層２３４の側からニッケル層，白金層および金層を順次積層して加熱処理により合金化した構成とされている。
【０１８５】
これらの発光ダイオード２１０，２２０，２３０は例えば行ごとに基板２１１，２２１，２３１が共通となっており、これら基板２１１，２２１，２３１は配設基板２０４の上にそれぞれ配設されている。配設基板２０４には行方向の共通配線２０２が形成されており、発光ダイオード２１０，２２０の第１の電極２１６，２２６は例えばワイヤ２０１を介して共通配線２０２にそれぞれ接続されている。発光ダイオード２３０については、基板２３１がそのまま行方向の共通配線２０２として用いられている。
【０１８６】
このような構成を有する表示装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１８７】
まず、発光ダイオード２１０，２２０，２３０をそれぞれ第１の実施の形態に係る表示装置と同様にして製造する。なお、発光ダイオード２２０の第１導電型クラッド層２２２，第２導電型クラッド層２２４および絶縁層２２５は、有機材料を用いているので、例えば、塗布法，真空蒸着法あるいはレーザ堆積法によりそれぞれ形成される。そののち、発光ダイオード２１０，２２０，２３０を行ごとに分割して配設基板２０４に配設し、例えば、第１の電極２１６，２２６をワイヤ２０１を介して共通配線２０２にそれぞれ接続すると共に、第２の電極２１７，２２７，２３７をワイヤ２０３でそれぞれ接続する。これにより、図３０に示した表示装置が形成される。
【０１８８】
また、この表示装置では、発光ダイオード２３０において蛍光体層２３８からの発光を利用することを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同様に作用する。このように本実施の形態に係る表示装置によれば、本発明の発光ダイオードを用いるようにしたので、行ごとあるいは列ごとに基板２１１，２２１，２３１を共通とするように構成することもできる。また、発光ダイオード２３０のように基板２３１を金属により構成することもできるので、基板２３１を共通配線２０２として用いることもできる。よって、構成を簡素化でき、製造が容易となる。
【０１８９】
（表示装置における第６の実施の形態）
図３１は本発明の表示装置における第６の実施の形態の断面構造を表すものである。この表示装置は、基板２１１を導電性材料により構成し、列ごとあるいは行ごとに基板２１１を共通にすると共に、基板２１１と第１導電型クラッド層２１２，２２２，２３２との間に拡散防止層２４１を備えたことを除き、第１の実施の形態に係る表示装置と同一の構成および作用を有し、同様にして製造することができる。よって、ここでは、対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を削除する。
【０１９０】
基板２１１は、例えば、アルミニウム，銅，銀，ステンレスあるいは真鍮などの金属により構成されており、第１の電極としての機能および列方向の共通配線としての機能を兼ね備えている。拡散防止層２４１は、例えば、酸化スズにより構成されている。なお、これら発光ダイオード２１０，２２０，２３０は、列ごとあるいは行ごとに配設基板２０４に配設されており、第２の電極２１７，２２７，２３７は行ごとあるいは列ごとに例えばワイヤ２０３により接続されている。ちなみに、図３１では列ごとに基板２１１を共通とした場合を示している。
【０１９１】
このように本実施の形態に係る表示装置によれば、本発明の発光ダイオードを用いるようにしたので、第５の実施の形態においても説明したように、基板２１１を金属などでも構成することができ、基板２１１を共通配線として用いることができる。よって、構成を簡素化でき、製造が容易となる。
【０１９２】
（表示装置における第７の実施の形態）
図３２は本発明の表示装置における第７の実施の形態の概略構成を表すものである。この表示装置は、本発明の発光装置１００を複数備えている。これら発光装置１００は、アレイ状に配列されており、互いに基板１１１を共通としている。なお、これら発光装置１００は、列ごとあるいは行ごとに基板１１１を共通とするように構成されていてもよく、また、個々に基板１１１を別々とするように構成されていてもよい。これらの場合には、発光装置１００は図示しない配設基板に配設されることによりアレイ状に配列される。また、発光装置１００の第１の電極１１６，１２６，１３６は、例えば、基板１１１あるいは配設基板に形成された列方向の共通配線２０５にワイヤによりそれぞれ接続されており、第２の電極１１７，１２７，１３７は、例えば、基板１１１あるいは配設基板に形成された行方向の共通配線２０６，２０７，２０８にワイヤによりそれぞれ接続されている。
【０１９３】
このように本実施の形態の表示装置によれば、本発明の発光装置を用いるようにしたので、第１乃至第６の実施の形態に係る表示装置のように発光色の異なる発光ダイオードを平面的に配列する場合に比べて、画素を細かくすることができ、高精細なカラー表示装置を得ることができる。
【０１９４】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態においては、第１導電型クラッド層，発光層，第２導電型クラッド層および絶縁層をそれぞれ構成する材料について具体的な例を挙げて説明したが、本発明は、他の材料によりそれらを構成することもできる。例えば、発光層を、亜鉛，マグネシウム，カドミウム（Ｃｄ），マンガン（Ｍｎ），水銀（Ｈｇ）およびベリリウム（Ｂｅ）からなる群より選ばれた少なくとも１種のＩＩ族元素と、酸素，セレン（Ｓｅ），硫黄（Ｓ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群より選ばれた少なくとも１種のＶＩ族元素とを含む他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、あるいはホウ素，アルミニウム，ガリウムおよびインジウムからなる群より選ばれた少なくとも１種のＩＩＩ族元素と、窒素，燐（Ｐ），ヒ素（Ａｓ），アンチモン（Ｓｂ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれた少なくとも１種のＶ族元素とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成することもできる。
【０１９５】
更に、上記実施の形態においては、発光層の各微結晶を積層方向においてほぼ１層形成する場合について説明したが、２層以上に積み重ねて形成するようにしてもよい。
【０１９６】
加えて、上記発光素子における第１乃至第５，第１１および第１５乃至第１９の実施の形態においては、第１導電型クラッド層をｎ型とし第２導電型クラッド層をｐ型とする場合について説明したが、第１導電型クラッド層をｐ型とし第２導電型クラッド層をｎ型とするようにしてもよい。また、上記発光素子における第６乃至第１０および第１２乃至第１４の実施の形態においては、第１導電型クラッド層をｐ型とし第２導電型クラッド層をｎ型とする場合について説明したが、第１導電型クラッド層をｎ型とし第２導電型クラッド層をｐ型とするようにしてもよい。
【０１９７】
更にまた、上記発光素子における第１乃至第５，第１１および第１５乃至第１９の実施の形態においては、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層を非単結晶の無機半導体によりそれぞれ構成する場合について説明したが、そのどちらか一方のみを非単結晶の無機半導体により構成するようにしてもよい。また、両方を単結晶の無機半導体によりそれぞれ構成するようにしてもよい。
【０１９８】
加えてまた、上記発光素子における第６乃至第１０および第１２乃至第１４の実施の形態においては、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層を有機半導体または導電性樹脂によりそれぞれ構成する場合について説明したが、第１導電型クラッド層または第２導電型クラッド層のどちらか一方のみを有機半導体または導電性樹脂により構成するようにしてもよい。また、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層をそれぞれ有機半導体により構成するようにしても、それぞれ導電性樹脂により構成するようにしてもよく、第１導電型クラッド層または第２導電型クラッド層のどちらか一方を有機半導体により構成し、他方を導電性樹脂により構成するようにしてもよい。更に、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層をそれぞれ有機半導体により構成する場合には、それらを同一種類の有機半導体によりそれぞれ構成するようにしてもよく、異なる種類の有機半導体によりそれぞれ構成するようにしてもよい。
【０１９９】
更にまた、上記発光素子における第１２乃至第１４の実施の形態においては、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層のうちの少なくとも一方が有機半導体よりなる多層構造を有する場合について説明したが、多層構造のうちの少なくとも一部を導電性樹脂により構成するようにしてもよい。
【０２００】
加えてまた、上記発光素子における第１１乃至第１３の実施の形態においては、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層がそれぞれ多層構造を有する場合について説明したが、どちらか一方のみが多層構造とされていてもよい。
【０２０１】
更にまた、上記発光素子における第１１乃至第１４の実施の形態においては、第１導電型クラッド層または第２導電型クラッド層が２層の多層構造を有する場合について説明したが、３層以上の多層構造を有するようにしてもよい。その際、発光層に近いほどバンドギャップが小さくなるように構成すれば、上記発光素子における第１１および第１２の実施の形態と同様に発光効率を高めることができる。また、発光層に近いほどバンドギャップが小さくなるように積層された複数の層と共に、密着層および電極層のうちの少なくとも一方を有するようにしてもよい。
【０２０２】
加えてまた、上記発光素子における第１３または第１４の実施の形態においては、第２導電型クラッド層に密着層または電極層が形成された場合について説明したが、第１導電型クラッド層に密着層または電極層を設けるようにしてもよい。
【０２０３】
更にまた、上記実施の形態においては、第１導電型クラッド層と第２導電型クラッド層との間に絶縁層を備える場合について説明したが、第１導電型クラッド層と第２導電型クラッド層との間の漏れ電流が問題とならない場合などには絶縁層を備えていなくてもよい。
【０２０４】
加えてまた、上記発光素子における第１の実施の形態において説明したように、発光層を溶媒中に分散させた複数の微結晶を塗布することにより形成する場合には、溶媒として、ＳＯＧ（spin on glass ）のように焼成処理後に絶縁膜となるような物質を用いれば、絶縁層の形成を容易とすることもできる。
【０２０５】
更にまた、上記発光素子における第１８の実施の形態、および表示装置における第２乃至第５の実施の形態においては、蛍光体層を第２導電型クラッド層に設ける場合について説明したが、発光層からの光が照射されれば他の位置に配設するようにしてもよく、第２導電型クラッド層などとは離間して別に設けた支持体により支持するようにしてもよい。
【０２０６】
加えてまた、発光装置における第１の実施の形態、および表示装置における第１乃至第７の実施の形態においては、複数色の発光を得る場合について説明したが、本発明は、単色の発光を得る場合にも適用することができる。
【０２０７】
更にまた、上記表示装置における第１乃至第７の実施の形態においては、本発明の発光ダイオードをアレイ状に配列する場合について説明したが、部分的に本発明の発光ダイオードを用いるようにしてもよい。すなわち、本発明の表示装置は、本発明の発光素子を少なくとも１つ備えていればよく、他の構成を有する発光素子を含んでいてもよい。
【０２０８】
更にまた、上記発光装置における第１の実施の形態および上記表示装置における第１乃至第７の実施の形態においては、発光ダイオードの構成について具体的に例を挙げて説明したが、本発明の発光素子であれば他の構成のものを用いても同様の効果を得ることができる。すなわち、上記実施の形態で説明した発光素子をいずれも用いることができる。
【０２０９】
加えてまた、上記表示装置における第１乃至第７の実施の形態においては、全ての発光素子について基板を共通にする場合および列方向あるいは行方向の発光素子について基板を共通にする場合を説明したが、個々の発光素子についてそれぞれ基板を別にし、配設基板にそれぞれ配設するようにしてもよい。
【０２１０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１乃至請求項１１のいずれか１に記載の発光素子によれば、第１導電型層と第２導電型層との間に形成された発光層に結晶性を向上させた複数の微結晶を含むようにしたので、発光効率を向上させることができ、素子の寿命を延長することができる。また、格子整合などを考慮する必要がないので、発光波長などに応じて任意の材料を選択することができる。更に、粒子サイズ効果により粒径が小さくなるほどバンドギャップが広くなるので、発光波長を短波長化することができ、発光層を構成する材料を選択することにより紫外領域の発光を得ることもできる。よって、殺菌灯などの光源としても用いることができる。加えて、第１導電型層および第２導電型層も単結晶の無機半導体により構成する必要がなくなり、それらを構成する材料の選択幅が広がると共に、非単結晶の無機半導体，有機半導体または導電性樹脂によってもそれらを構成することができ、低温で容易に形成することができるという効果も奏する。
【０２１１】
特に、発光層が異なる半導体よりそれぞれなる２種以上の微結晶をそれぞれ含むようにしたので、波長が異なる複数の光を得ることができるという効果を奏する。
【０２１２】
また、請求項４記載の発光素子によれば、微結晶が層状構造を有するようにしたので、発光効率を更に高めることができるという効果を奏する。
【０２１３】
更に、請求項５または請求項１１に記載の発光素子によれば、第１導電型層および第２導電型層のうちの少なくとも一方を、非単結晶体または有機半導体および導電性樹脂のうちの少なくとも一方により構成するようにしたので、低温で容易に製造することができるという効果を奏する。
【０２２４】
加えてまた、請求項１２乃至請求項１６のいずれか１に記載の発光素子の製造方法によれば、第１導電型層を形成する工程と、第１導電型層上に異なる半導体よりなる２種以上の粒子状の微結晶をそれぞれ複数含む発光層を形成する工程と、発光層上に第２導電型層を形成する工程とを含むので、本発明に係る発光素子を容易に製造することができ、本発明に係る発光素子を容易に実現することができるという効果を奏する。
【０２２９】
更にまた、請求項１７または請求項１８に記載の発光装置によれば、本発明の発光素子を複数積層して用いるようにしたので、発光色が異なる複数の発光素子を平面的に配列する場合に比べて、画素を細かくすることができ、高精細なカラー表示装置を得ることができるという効果を奏する。
【０２３０】
加えてまた、請求項１９または請求項２０に記載の表示装置によれば、本発明の発光素子を備えるようにしたので、ガラスなどの非晶質体，プラスチック，あるいは金属などよりなる基板を用いることができ、大面積の基板の上に素子列を配設することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光素子における第１の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した発光ダイオードのバンドギャップ構造図である。
【図３】図１に示した発光ダイオードの各製造工程を表す断面図である。
【図４】本発明の発光素子における第２の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図５】本発明の発光素子における第３の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図６】図５に示した発光ダイオードのバンドギャップ構造図である。
【図７】本発明の発光素子における第４の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図８】本発明の発光素子における第５の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図９】本発明の発光素子における第６の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１０】本発明の発光素子における第７の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１１】本発明の発光素子における第８の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１２】本発明の発光素子における第９の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。
【図１３】本発明の発光素子における第１０の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１４】本発明の発光素子における第１１の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１５】図１４に示した発光ダイオードのバンドギャップ構造図である。
【図１６】本発明の発光素子における第１２の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１７】本発明の発光素子における第１３の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１８】本発明の発光素子における第１４の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図１９】本発明の発光素子における第１５の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図２０】本発明の発光素子における第１６の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図２１】本発明の発光素子における第１７の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図２２】本発明の発光素子における第１８の実施の形態に係る発光ダイオードの構成を表す断面図である。
【図２３】本発明の発光素子における第１９の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。
【図２４】本発明の発光装置における第１の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図２５】本発明の表示装置における第１の実施の形態の構成を表す概略図である。
【図２６】図２５に示した表示装置のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図２７】本発明の表示装置における第２の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図２８】本発明の表示装置における第３の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図２９】本発明の表示装置における第４の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図３０】本発明の表示装置における第５の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図３１】本発明の表示装置における第６の実施の形態の構成を表す断面図である。
【図３２】本発明の表示装置における第７の実施の形態の構成を表す概略図である。
【符号の説明】
１０，１１０，１２０，１３０，２１０，２２０，２３０…発光ダイオード（発光素子）、１１，１１１，２１１…基板、１２，１１２，１２２，１３２，２１２，２２２，２３２…第１導電型クラッド層（第１導電型層）、１３，１１３，１２３，１３３，２１３，２２３，２３３…発光層、１３ａ，１３ｂ，１１３ａ，１２３ａ，１３３ａ，２１３ａ，２２３ａ，２３３ａ…微結晶、１４，１１４，１２４，１３４，２１４，２２４，２３４…第２導電型クラッド層（第２導電型層）、１５，１１５，１２５，１３５，２１５，２２５，２３５…絶縁層、１６，１１６，１２６，１３６，２１６，２２６，２３６…第１の電極、１７，１１７，１２７，１３７，２１７，２２７，２３７…第２の電極、１３ｃ…内部層、１３ｄ…表面層、１２ａ，１４ａ…第１層、１２ｂ，１４ｂ…第２層、２１２４１…拡散防止層、２２…補助電極、２３，２１８，２２８，２３８…蛍光体層、３０…半導体レーザ（発光素子）、３１，３２…反射鏡、１００…発光装置、１１２，１１３…絶縁部膜、２０１，２０３…ワイヤ、２０２，２０５，２０６，２０７，２０８…共通配線、２０４…配設基板
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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