(57)【要約】【課題】従来のＧａＮ薄膜は基板から剥離しやすく、ＧａＮ薄膜の結晶性は低下してしまう。そのためＧａＮ薄膜を有する発光素子の発光輝度は低かった。【解決手段】第１電極と、前記第１の電極に対向する位置に設けられた第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極と電気的に接続された、ＧａＮを含む窒化物半導体からなる発光層と、前記発光層と前記第１電極とに囲まれた空洞部と、を備える発光素子。【選択図】図１
2009267002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１の電極に対向する位置に設けられた第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極の間に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極と電気的に接続された、ＧａＮを含む窒化物半導体からなる発光層と、
前記発光層と前記第１電極とに囲まれた空洞部と、
を備える発光素子。
【請求項２】
前記空洞部は、前記第１電極の主面に対して略垂直方向に形成された柱状の空洞である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
第１電極と、
前記第１電極に対向する位置に設けられた第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極の間に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極と電気的に接続された、ＧａＮを含む窒化物半導体からなる発光層と、を備え、
前記発光層は、前記第１電極側の主面に凹部を有する、発光素子。
【請求項４】
前記発光層は、複数の柱状の窒化物半導体からなり、
前記柱状の窒化物半導体は、所定の間隔を空けて形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１電極は陰極であり、前記第２電極は陽極であり、前記第２電極と前記発光層との間に、正孔輸送層をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】
前記窒化物半導体は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム・ガリウム混晶（ＩｎＧａＮ）、窒化アルミニウム・ガリウム混晶（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウム・アルミニウム・ガリウム混晶（ＩｎＡｌＧａＮ）のいずれかである、請求項１から５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】
第１電極を形成する工程と、
前記第１の電極上に酸化亜鉛を柱状に形成する工程と、
前記柱状の酸化亜鉛が形成された前記第１の電極上に、９００℃未満の温度でガリウム酸化物またはガリウム硫化物を形成する工程と、
アンモニア雰囲気中で９００℃以上の温度で熱処理し、ＧａＮを含む窒化物半導体からなる発光層を形成する工程と、
前記第１電極と対向し、前記窒化物半導体と電気的に接触する、第２電極を形成する工程と、
を備える発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記第２電極と前記発光層との間に、正孔輸送層を形成する工程を備える、請求項７に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子および発光素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色発光ダイオードや紫外発光ダイオードなどの発光素子に使用される実用的な半導体材料として、窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化インジウム・ガリウム混晶（ＩｎＧａＮ），窒化アルミニウム・ガリウム混晶（ＡｌＧａＮ）あるいは窒化インジウム・アルミニウム・ガリウム混晶（ＩｎＡｌＧａＮ）に代表される窒化物半導体が注目されており、その研究開発が活発に行われている。
【０００３】
例えば、非特許文献１は、サファイア基板上にガリウム酸化物をスパッタリング法にて成膜し、ＮＨ3雰囲気中で熱処理を加えることによりガリウム酸化物を窒化させてＧａＮ薄膜を得る技術を開示している。
【０００４】
また、特許文献１は、基板上に成長された棒状の多数の半導体ナノバーをシードとして利用して窒化物半導体薄膜を成長させることにより、多様な基板上に窒化物半導体を成長させる技術を開示している。
【非特許文献１】Ｄｉａｍｏｎｄ  ＆  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｖｏｌ．１３  Ｐ１８９２−１８９４  （２００４）
【特許文献１】特開２００５−２６０２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、非特許文献１が開示する技術では、結晶性が低い膜しか生成できず発光素子に不適である。その理由は、サファイア基板とＧａＮ薄膜との結晶格子の不整合により、窒化の過程において、転位などを生じやすいためである。その問題を改善するには、基板上にあらかじめＧａＮ薄膜と結晶格子定数の近いものを成膜しておくという手段が挙げられる。例えば、ＧａＮ薄膜と結晶格子定数が近く、大面積を安価に成膜できるものとして酸化亜鉛（ＺｎＯ）が挙げられる。しかしながら、ＺｎＯを基板に対して一様な膜厚に成膜し、その上にガリウム酸化物（ＧａxＯy（０．５≦ｙ／ｘ≦１．５））もしくはガリウム硫化物（Ｇａx'Ｓy'）を成膜したものをＮＨ3雰囲気中で９００℃以上の温度で熱処理を行うと、ＺｎＯは熱処理により分解されてしまう。そのため、ＧａＮ薄膜と基板との密着性が悪くなるので、ＧａＮ薄膜は基板から剥離してしまう。
【０００６】
また、特許文献１が開示する技術では、ＺｎＯナノバー上に直接窒化物半導体薄膜を成長させるが、窒化物半導体薄膜の成長には高温が必要であり、その温度ではＺｎＯが蒸発するため窒化物半導体が成長しにくく剥離しやすいという問題がある。
【０００７】
このように、ＧａＮ薄膜が基板から剥離してしまうと、ＧａＮ薄膜の結晶性が低下することになる。そのためＧａＮ薄膜を有する発光素子の発光輝度は低下してしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決し、発光輝度が高い発光素子および発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、以下の発光素子および発光素子の製造方法により達成される。
【００１０】
すなわち、本発明に係る発光素子は、第１電極と、前記第１の電極に対向する位置に設けられた第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極と電気的に接続された、ＧａＮを含む窒化物半導体からなる発光層と、前記発光層と前記第１電極とに囲まれた空洞部と、を備える。
【００１１】
また、本発明に係る発光素子は、第１電極と、前記第１電極に対向する位置に設けられた第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極と電気的に接続された、ＧａＮを含む窒化物半導体からなる発光層と、を備え、前記発光層は、前記第１電極側の主面に、前記第２電極方向に凹な凹部を有する。
【００１２】
また、本発明に係る発光素子の製造方法は、第１電極を形成する工程と、前記第１の電極上に酸化亜鉛を柱状に形成する工程と、前記柱状の酸化亜鉛が形成された前記第１の電極上に、９００℃未満の温度でガリウム酸化物またはガリウム硫化物を形成する工程と、アンモニア雰囲気中で９００℃以上の温度で熱処理し、窒化物半導体からなる発光層を形成する工程と、前記第１電極と対向し、前記窒化物半導体と電気的に接触する、第２電極を形成する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発光素子によれば、発光層である窒化物半導体が基板から剥離しないので、窒化物半導体の結晶性が高くなる。その結果、発光輝度が高い発光素子を提供することができる。
【００１４】
また、本発明の発光素子の製造方法によれば、発光層である窒化物半導体が基板から剥離せず成膜されるので、結晶性の高い窒化物半導体薄膜を成膜することができる。その結果、発光輝度が高い発光素子の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
＜実施の形態１に係る発光素子の概略構成＞
図１は本実施の形態１に係る発光素子の概略構成図である。発光素子１００は、基板１０の上に、第１電極としての下部電極２０、発光層３０、正孔輸送層４０、第２電極としての上部電極５０が順に積層された層構造を有している。下部電極２０と上部電極５０は、互いに対向している。発光層３０は、下部電極２０と電気的に接続されている。また、発光層３０は、正孔輸送層４０を介して上部電極５０と電気的に接続されている。直流電源９０は、発光素子１００に直流電圧を印加するものである。直流電源９０の正極に上部電極５０が電気的に接続され、直流電源９０の負極に下部電極２０が電気的に接続されている。
【００１７】
発光素子１００は、空洞部６０を有している。この空洞部６０は、発光層３０と下部電極２０とに囲まれた空間である。空洞部６０は、下部電極２０の主面に対して略垂直方向に形成された柱状の空洞となっている。
【００１８】
発光層３０の空洞部６０を形成する面は、凹面となっている。したがって、発光層３０は下部電極２０側の主面に凹部を有している、と表現することもできる。
【００１９】
この空洞部６０は、発光層３０を作製する過程で形成される。発光層３０の製造方法については後述する。
【００２０】
＜基板＞
基板１０は、その上に形成される各層を支持するものである。発光素子１００は、９００℃以上の高温下での熱処理を経て作製される。そのため、基板１０は高温下でも変形しにくいものが望ましい。高温下でも変形しにくい基板は、例えば、石英基板，セラミックス基板，サファイア基板，窒化ホウ素（ＢＮ）基板，窒化アルミニウム基板，窒化ガリウム基板，窒化アルミニウム・ガリウム基板，窒化インジウム・ガリウム基板，炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板，シリコン（Ｓｉ）基板あるいはモリブデン（Ｍｏ）,チタン（Ｔｉ）等の金属基板等である。
【００２１】
発光層３０が発する光を基板１０側へ取り出す場合、基板１０としては、発光層３０が発する光の波長に対し光透過性を有するものが望ましい。
【００２２】
＜電極＞
電極には、下部電極２０と上部電極５０がある。実施の形態１においては、直流電源９０の正極に上部電極５０が電気的に接続され、直流電源９０の負極に下部電極２０が電気的に接続されている。
【００２３】
発光素子１００は、９００℃以上の高温下での熱処理を経て作製される。そのため、下部電極２０に使用する材料は、高温下でも変形あるいは蒸発しにくいものが望ましい。また、この熱処理はＮＨ3雰囲気中で行うので、下部電極２０は、ＮＨ3によって侵食されにくいものが望ましい。このような電極に用いる材料は、例えば、プラチナ（Ｐｔ）,金（Ａｕ）,チタン（Ｔｉ）,モリブデン（Ｍｏ）,クロム（Ｃｒ）,タンタル（Ｔａ）などである。
【００２４】
基板１０上に下部電極２０を形成する方法としては、例えば、蒸着法やスパッタリング法などその材料に適した成膜方法を適用すれば良い。なお、基板１０として、他元素をドーピングしたシリコン基板や金属基板などの導電性基板を使用している場合は、下部電極２０は必ずしも必要としない。
【００２５】
また、発光層３０が発する光を基板１０側から取り出す場合は、その光をできるかぎり透過させるために、下部電極２０の膜厚は１００ｎｍ以下にすることが望ましい。
【００２６】
上部電極５０は、例えば、ニッケル（Ｎｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）などの金属電極やＩＴＯ電極などの透明導電膜等である。上部電極５０は、発光層３０を作製した後、すなわち熱処理後に形成されるので、必ずしも耐熱性を必要としない。
【００２７】
発光層３０が発する光を上部電極５０側から取り出す場合は、その光をできるかぎり透過させるために、上部電極５０の膜厚は１００ｎｍ以下にすることが望ましい。また、正孔を正孔輸送層に注入しやすくするために、上部電極５０の仕事関数は５ｅＶ以上であることが望ましい。
【００２８】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層４０は、発光層３０に対して正孔を効率よく注入するものである。正孔輸送層４０の材料には、無機材料と有機材料がある。
【００２９】
正孔輸送性を備える無機材料は、ｐ型伝導性を示す材料であればよい。例えば、ＭｇをドープしたＧａＮ、ｐ型ＳｉＣ、アモルファスセレン、ＣｕＡｌＯ2などが挙げられる。
【００３０】
正孔輸送性を備える有機材料には、大きく分けて、低分子系材料と高分子系材料がある。正孔輸送性を備える低分子系材料としては、Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ'−ビス（α−ナフチル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）等、ジアミン誘導体が挙げられる。またさらに、非導電性ポリマーに低分子系の正孔輸送材料を分子分散させた形態も同様に可能である。分子分散系での具体例としては、ＴＰＤをポリカーボネート中に高濃度で分子分散させた例があり、そのホール移動度は１０-4〜１０-5ｃｍ2／Ｖｓ程度である。
【００３１】
一方、正孔輸送性を備える高分子系材料としては、π共役ポリマーやσ共役ポリマー等があり、例えばアリールアミン系化合物等が組み込まれたものがある。具体的には、ポリパラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ誘導体）、ポリチオフェン誘導体（ＰＡＴ誘導体）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ誘導体）、ポリアルキルフェニレン（ＰＤＡＦ）、ポリアセチレン誘導体（ＰＡ誘導体）、ポリシラン誘導体（ＰＳ誘導体）等が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、低分子系で正孔輸送性を示す分子構造を分子鎖中に組み込んだポリマーでもよく、これらの具体的な例としては、芳香族アミンを側鎖に有するポリメタクリルアミド（ＰＴＰＡＭＭＡ、ＰＴＰＤＭＡ）、芳香族アミンを主鎖に有するポリエーテル（ＴＰＤＰＥＳ，ＴＰＤＰＥＫ）等が挙げられる。またさらに、前述した正孔輸送材料を複数種混合して用いてもよい。また、光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいてもよい。
【００３２】
正孔輸送層４０は、発光層３０よりも大きな禁制帯幅エネルギーを有しているほうが好ましい。これにより、正孔輸送層４０をクラッド層として機能させることができるので、キャリアである正孔を発光層３０内に効果的に閉じ込めることができる。また、正孔輸送層４０が発光層３０よりも大きな禁制帯幅エネルギーを有することにより、発光層３０から発せられる光の波長は、正孔輸送層４０の吸収端波長よりも長くなる。そのため、発光層３０から発せられる光は正孔輸送層４０の中を減衰することなく透過することができる。したがって、基板１０側から効率よく光を取り出すことができるので、光取り出し効率を増大させることができる。
【００３３】
＜発光層＞
発光層３０は、キャリアである正孔及び電子の再結合により発光する。実施の形態１において、電子は、直流電源９０の負極に電気的に接続された下部電極２０から発光層３０に供給される。また、正孔は、直流電源９０の正極に電気的に接続された上部基板５０から正孔輸送層４０を介して発光層３０に供給される。
【００３４】
発光層３０の材料は、ＧａＮを含む窒化物半導体で形成されている。ＧａＮを含む窒化物半導体とは、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化インジウム・ガリウム混晶（ＩｎＧａＮ），窒化アルミニウム・ガリウム混晶（ＡｌＧａＮ）あるいは窒化インジウム・アルミニウム・ガリウム混晶（ＩｎＡｌＧａＮ）である。
【００３５】
＜空洞部＞
実施の形態１に係る発光素子１００は、空洞部６０を有している。この空洞部６０は、発光層３０と下部電極２０とに囲まれた空間である。そのため、発光層３０において、空洞部６０を形成している面は、下部電極２０と接触していない。すなわち、発光層３０における下部電極２０側の主面は、下部電極２０と接触している面と、下部電極２０と接触していない面とで形成されている。
【００３６】
空洞部６０は、下部電極２０の主面に対して略垂直方向に形成された柱状の空洞となっている。実施の形態１において、発光層３０は、柱状の空洞部６０を複数有している。
【００３７】
発光層３０の空洞部６０を形成する面は、凹面となっている。したがって、発光層３０は下部電極２０側の主面に凹部を有している、と表現することもできる。すなわち、発光層３０における下部電極２０側の主面は、下部電極２０と接触している面と、下部電極２０と接触していない凹面とで形成されている。
【００３８】
＜発光層の製造方法＞
発光層３０の製造方法について図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。ここでは、発光層３０としてＧａＮを形成する場合の製造方法を例として示す。
【００３９】
図２（ａ）は、下部電極２０上に柱状のＺｎＯ７０を成長させた図である。柱状のＺｎＯ７０を成長させる方法は、例えば、化学気相成長法(ＣＶＤ)や、孔の開いたマスクパターンを用いてスパッタリング法により成長させる方法などがある。ＺｎＯを柱状に成長させる場合、下部電極２０の主面に垂直な方向への成長速度が、下部電極２０の主面に平行な方向への成長速度よりも大きくなるように成長条件を制御することが好ましい。このように制御することにより、ＺｎＯは、面状ではなく柱状に成長する。柱状のＺｎＯ７０は、下部電極２０上に複数個形成される。
【００４０】
次に、柱状のＺｎＯ７０の上にガリウム酸化物８０を９００℃未満の温度下で堆積させる。温度条件を９００℃未満としているので、柱状のＺｎＯ７０は蒸発しない。したがって、ガリウム酸化物８０は、下部電極２０と柱状のＺｎＯ７０の上に堆積される。図２（ｂ）は、柱状のＺｎＯ７０が形成された下部電極２０上に、ガリウム酸化物８０を堆積させた図である。柱状のＺｎＯ７０の上にガリウム酸化物８０を堆積させる方法は、例えば、蒸着法、スパッタリング法などがある。
【００４１】
次に、柱状のＺｎＯ７０の上にガリウム酸化物８０を堆積させたものを、ＮＨ3雰囲気中で９００℃以上の温度で熱処理を施す。すると、ガリウム酸化物はＮＨ3により窒化され、ＧａＮ薄膜が形成される。ＺｎＯ７０はＧａＮと結晶格子定数が近いので、結晶性の良いＧａＮ薄膜が形成される。この熱処理を施す過程において、柱状のＺｎＯ７０は９００℃以上の熱により分解される。ＺｎＯ７０が分解されることにより、ＺｎＯ７０が形成されていた場所は図２（ｃ）に示すように空洞部６０となる。
【００４２】
空洞部６０は、上述した工程を経ることにより形成される。実施の形態１に係る発光素子１００の製造方法では、ＺｎＯは、下部電極２０上に一様な膜厚の膜としてではなく、柱状に形成されているので、下部電極２０の主面の一部が露出している。その結果、ガリウム酸化物８０は、下部電極２０上にも堆積されることになる。したがって、上述の熱処理によりＺｎＯが分解されたとしても、得られるＧａＮは下部電極２０から剥離することはない。そのため、結晶性が高いＧａＮを得ることができる。
【００４３】
また、ＧａＮの結晶格子定数と近い結晶格子定数を有する柱状のＺｎＯ７０上でガリウム酸化物８０を窒化させるので、より結晶性が高いＧａＮを得ることができる。
【００４４】
このように、実施の形態１では、柱状のＺｎＯの上に９００℃未満の温度下でガリウム酸化物を成膜している。そのため、ＺｎＯが熱により分解され蒸発することがない。したがって、ガリウム酸化物は、柱状のＺｎＯおよび下部電極上に成膜される。その後、ＮＨ３雰囲気中で９００℃以上の温度で熱処理を施すことによりＺｎＯが分解されても、下部電極とガリウム酸化物とが接しているため、ガリウム酸化物は下部電極から剥離せずに窒化される。したがって、得られるＧａＮも下部電極から剥離しないので、結晶性の高いＧａＮを得ることができる。その結果、発光輝度が高い発光素子を提供することができる。
【００４５】
なお、実施の形態１では、ガリウム酸化物を用いているが、ガリウム酸化物の替わりにガリウム硫化物を用いてもよい。
【００４６】
（実施の形態２）
＜実施の形態２に係る発光素子の概略構成＞
本発明の実施の形態２に係る発光素子について、図３を用いて説明する。
【００４７】
図３は、実施の形態２に係る発光素子２００の概略構成図である。発光素子２００は、実施の形態１に係る発光素子１００と比べて、発光層が複数の柱状のＧａＮ３１で形成されている点で相違する。その他の構成については、実施の形態１と同じであるため、説明は省略する。
【００４８】
＜柱状のＧａＮ＞
柱状のＧａＮ３１は、下部電極２０の主面に対して略垂直な方向に複数個形成されている。また、柱状のＧａＮ３１は、それぞれが所定の間隔を空けて形成されている。
【００４９】
柱状のＧａＮ３１は、それぞれが内部に空洞部６０を有している。この空洞部６０は、柱状のＧａＮ３１と下部電極２０に囲まれた空間である。そのため、柱状のＧａＮ３１において、空洞部６０を形成している面は、下部電極２０と接触していない。すなわち、柱状のＧａＮ３１における下部電極２０側の主面は、下部電極２０と接触している面と、下部電極２０と接触していない面とで形成されている。
【００５０】
空洞部６０は、下部電極２０の主面に対して略垂直方向に形成された柱状の空洞となっている。
【００５１】
柱状のＧａＮ３１は、下部電極２０側の主面に上部電極５０方向に凹な凹部を有している、と表現することもできる。すなわち、柱状のＧａＮ３１における下部電極２０側の主面は、下部電極２０と接触している面と、下部電極２０と接触していない凹面とで形成されている。
【００５２】
図４（ａ）〜（ｃ）は、柱状のＧａＮ３１の製造過程を示す図である。
【００５３】
柱状のＺｎＯ７０が形成された下部電極２０（図４（ａ））上にガリウム酸化物８０を堆積させる際、各柱状ＺｎＯ７０のまわりに成長したガリウム酸化物８０が互いに接触しないようにガリウム酸化物８０の堆積時間や柱状のＺｎＯの間隔等を適宜調整する（図４（ｂ））。このようにして成長させたガリウム酸化物８０を、ＮＨ3雰囲気中で９００℃以上の温度で熱処理を施すと図４（ｃ）のように空洞部６０を有する柱状のＧａＮ３１が形成される。
【００５４】
柱状のＧａＮ３１は、それぞれが下部電極２０上に形成されているので剥離することがない。また、ＧａＮと結晶格子定数が近いＺｎＯ上でガリウム酸化物を窒化させるので、結晶性が高い柱状のＧａＮ３１を得ることができる。
【００５５】
また、柱状のＧａＮ３１はそれぞれが接触することなく独立に林立しているので、柱状のＧａＮ３１と基板１０と下部電極２０との熱膨張差により生じる熱応力が微小になる。そのため、熱応力によるＧａＮの剥離を防ぐことができ、より結晶性の高いＧａＮを形成することができる。したがって、発光輝度が高い発光素子を提供することができる。
【００５６】
なお、実施の形態１と同様に、ガリウム酸化物８０の替わりにガリウム硫化物を用いてもよい。
（実施例）
以下に実施例および比較例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、本発明の要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５７】
（実施例１）
実施例１として、実施の形態１に係る発光素子を作製した。
【００５８】
まず、リンをドープしたｎ型導電性シリコン基板を用意した。シリコン（Ｓｉ）基板の大きさは２０ｍｍ×２０ｍｍとした。このＳｉ基板上に、ＣＶＤ法を用いて柱状のＺｎＯを複数個成長させた。柱状のＺｎＯの形状は、幅平均約２００ｎｍ、高さ平均６００ｎｍとした。その上に、Ｇａ2Ｓ3をエレクトロンビーム蒸着法を用いて、柱状のＺｎＯを被覆するよう堆積させた。Ｇａ2Ｓ3のＳｉ基板からの膜厚は１０００ｎｍとした。蒸着時の基板温度は１００℃とした。これを内径５０ｍｍの石英管の中に置き、石英管の中にＮＨ3・１５０ｓｃｃｍおよびＮ2ガス・１００ｓｃｃｍを３０分流し続けた。その後、ガス流量を維持したまま管状炉で熱処理を行い、ＧａＮ薄膜を作製した。熱処理は、９５０℃で３時間行った。熱処理終了後、基板を取り出して、抵抗加熱蒸着を用いて有機正孔輸送材料であるα-ＮＰＤを蒸着し正孔輸送層を積層させた。正孔輸送層の膜厚は、１００ｎｍとした。その上に抵抗加熱蒸着法を用いて上部電極Ａｕを膜厚２０ｎｍとなるよう積層した。このようにして出来た発光素子に、Ｓｉ基板を陰極、Ａｕ電極を陽極として電圧をかけると３０Ｖで青色に発光した。実施例１に係る発光素子の発光スペクトルを図５に示す。図５は発光波長における発光輝度特性を示した図である。縦軸は発光輝度（任意単位）、横軸は発光波長（ｎｍ）とした。発光スペクトルのピーク波長は４３５ｎｍだった。これはＧａＮ薄膜にＺｎが少量ドーピングされたものと考えられる。
【００５９】
（実施例２）
実施例２では、Ｇａ2Ｓ3の替わりに、Ｇａ2Ｏ3を用いた。スパッタリング法を用いて、Ｇａ2Ｏ3のＳｉ基板からの膜厚が１０００ｎｍとなるよう堆積させた。その後は実施例１と同じ条件で発光素子を作製した。スパッタリング時の基板温度は２００℃とした。実施例１に係る発光素子と同様に、実施例２に係る発光素子に電圧をかけると３０Ｖで発光した。実施例２に係る発光素子の発光スペクトルを図５に示す。実施例２に係る発光素子は、実施例１に係る発光素子のピーク波長や発光輝度に大きな差は見られなかった。
【００６０】
（実施例３）
実施例３として、実施の形態２に係る発光素子を作製した。
【００６１】
実施例３では、柱状のＺｎＯの形状を幅平均２００ｎｍ、高さ平均６００ｎｍとし、柱状のＺｎＯの間隔が平均１．５μｍとなるように成長させた。そして、それぞれを被覆し、Ｓｉ基板の一部が露出するように柱状のＺｎＯ上にＧａ2Ｓ3を堆積させた。Ｇａ2Ｓ3の膜厚（柱状のＺｎＯからの厚さ）は４００ｎｍとした。その後は、実施例１と同じ条件で発光素子を作製した。実施例１の発光素子と同様に、実施例３の素子に電圧をかけると２５Ｖで青色に発光した。発光スペクトルを同じく図５に示す。ピーク波長は同じであるが、発光輝度は実施例１および２より明るかった。
【００６２】
（比較例）
比較例として、柱状のＺｎＯを形成せずに発光素子を作製した。柱状のＺｎＯを形成しないほかは、実施例１に係る発光素子と同じ条件で発光素子を作製した。比較例に係る発光素子は、電圧を印加しても発光しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施の形態１に係る発光素子の概略構成図
【図２】実施の形態１に係る発光素子の製造過程を示す図
【図３】実施例１〜３に係る発光素子の発光波長における発光輝度特性図
【図４】実施の形態２に係る発光素子の概略構成図
【図５】実施の形態２に係る発光素子の製造過程を示す図
【符号の説明】
【００６４】
１０  基板
２０  下部電極（第１電極）
３０  発光層
３１  柱状のＧａＮ
４０  正孔輸送層
５０  上部電極（第２電極）
６０  空洞部
７０  柱状のＺｎＯ
８０  ガリウム酸化物（ガリウム硫化物）
９０  直流電源
１００、２００  発光素子
【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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