発光薄膜および発光素子ならびに発光薄膜の形成方法
【課題】 簡易に形成することが可能であり、発光再現性および発光効率が高く、所望の発光スペクトルを有する発光薄膜および発光素子を提供する。
【解決手段】 Ｓｉ基板２上に形成したａ−Ｓｉに対して＋２価のＥｕを選択的にイオン注入し、その後アニーリング処理を施すことにより発光素子３を形成し、さらにＩＴＯ電極４およびＡｌ電極５を形成する。簡易な手法により、発光再現性および発光効率が高く、不純物ピークのない理想的な白色発光スペクトルを有する発光薄膜および発光素子を得ることができる。ＩＴＯ付き石英ガラス基板上にＳｉやＳｉ酸化物の薄膜を形成し、この薄膜に対してイオン注入することにより、さらにはＳｉ基板に直接イオン注入することにより形成することも可能である。
【解決手段】 Ｓｉ基板２上に形成したａ−Ｓｉに対して＋２価のＥｕを選択的にイオン注入し、その後アニーリング処理を施すことにより発光素子３を形成し、さらにＩＴＯ電極４およびＡｌ電極５を形成する。簡易な手法により、発光再現性および発光効率が高く、不純物ピークのない理想的な白色発光スペクトルを有する発光薄膜および発光素子を得ることができる。ＩＴＯ付き石英ガラス基板上にＳｉやＳｉ酸化物の薄膜を形成し、この薄膜に対してイオン注入することにより、さらにはＳｉ基板に直接イオン注入することにより形成することも可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素を加えたシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含む発光薄膜およびそのような発光薄膜を備えた発光素子、ならびに発光薄膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のエレクトロニクス技術を支えているシリコン（Ｓｉ）半導体は、間接遷移型であり、発光効率が非常に低いため、ディスプレイ用の発光デバイスには、有機材料、ならびにガリウムヒ素（ＧａＡｓ）およびガリウム窒素（ＧａＮ）などの発光効率の高い直接遷移型の化合物半導体が用いられている。
【０００３】
しかし、これらの材料は、その安定性、酸化膜の質、資源の豊富さ、集積回路作成技術などの点において、Ｓｉ半導体と比較して劣るため、室温で強く光るＳｉ半導体の出現が望まれている。
【０００４】
また、蛍光体材料である希土類元素のユウロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、テルビウム（Ｔｂ）などは、従来より、蛍光灯、Ｘ線感光体などに使用されている高輝度発光体として知られている。
【０００５】
このような希土類元素とＳｉ半導体とを組み合わせて発光体を得る試みはほとんどなく、また、あったとしても、非常に費用のかかる分子線エピタキシーおよびイオン注入技術を必要とするため、実用化に際しては、大量生産性、価格等の点で問題があった。
【０００６】
そこで、簡易な手法により、希土類元素とＳｉ半導体とを組み合わせた発光体を得る試みがなされている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、ユウロピウムシリサイド（ＥｕＳｉ2）粉末をＳｉ基板上に分散させて同時スパッタリングすることにより、またはＥｕ粉末とＳｉ粉末とを焼成して通常のスパッタリングターゲットとして用いることにより、ＥｕとＳｉ半導体とを組み合わせた発光薄膜を形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３０６６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した特許文献１の技術では、ＥｕＳｉ2粉末をＳｉ基板上に分散させることで発光薄膜を形成するため、形成された発光薄膜の再現性が乏しいという問題があった。また、Ｅｕ金属粉末とＳｉ粉末とを焼成してスパッタリングターゲットを作製することも容易ではなく、現実的ではない。
【０００９】
さらに、このようにして形成された発光薄膜においても、所望の＋２価のＥｕ化合物であるＥｕ2ＳｉＯ4以外に、＋１価のＥｕ化合物であるＥｕＳｉＯ3や＋３価のＥｕが不純物として存在するため、十分な発光効率が得られないという問題があった。つまり、同文献の図３における矢印で示されているように、その発光スペクトルに＋３価のＥｕに起因するシャープなピークが発生してしまい、所望する理想的な白色スペクトルが得られなかった。
【００１０】
このように、単にＥｕＳｉ2粉末をＳｉ基板上に分散さたり、Ｅｕ粉末とＳｉ粉末とを焼成したスパッタリングターゲットを用いるような従来の技術では、発光再現性および発光効率が高く、所望の発光スペクトルを有する発光体を簡易に形成することが困難であるという問題があった。
【００１１】
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、簡易に形成することが可能であり、発光再現性および発光効率が高く、所望の発光スペクトルを有する発光薄膜および発光素子ならびに発光薄膜の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発光薄膜は、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含むものである。＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入された場合には、白色発光するようにすることが可能である。
【００１３】
本発明の第１の発光素子は、以下の構成要件（Ａ）〜（Ｃ）を備えたものである。
（Ａ）シリコン（Ｓｉ）基板上に形成され、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたＳｉまたはＳｉ酸化物を含む発光薄膜
（Ｂ）発光薄膜上に形成された第１の電極
（Ｃ）Ｓｉ基板の裏面に形成された第２の電極
【００１４】
本発明の第２の発光素子は、以下の構成要件（Ａ）〜（Ｃ）を備えたものである。
（Ａ）透明基板上に形成された第１の電極
（Ｂ）第１の電極上に形成され、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含む発光薄膜
（Ｃ）発光薄膜上に形成された第２の電極
【００１５】
本発明の発光薄膜の形成方法は、シリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物に対して希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素を所望の価数でイオン注入し、その後アニーリング処理を施す工程を含むものである。
【００１６】
本発明の発光薄膜、発光素子または発光薄膜の形成方法では、シリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物に対して希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入され、その後アニーリング処理が施されることで、母体であるシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物においてイオンの価数が制御され、所望の価数の元素のみを有する発光薄膜が容易に得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の発光薄膜、発光素子または発光薄膜の形成方法によれば、ＳｉまたはＳｉ酸化物中に所望の価数の希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素のみを添加するようにしたので、発光再現性および発光効率が高く、所望の発光スペクトルを有する発光薄膜または発光素子を簡易に得ることが可能となる。特に、＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）を添加するようにした場合には、理想的な白色発光スペクトルを有する発光薄膜または発光素子を簡易に得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る発光素子の例を断面図で表したものである。この発光素子１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極４およびアルミニウム（Ａｌ）電極５の間に、Ａｌ電極５側から、Ｓｉ基板２およびその上に形成された発光薄膜３を備えている。そしてこの場合、Ａｌ電極５側が＋電極、ＩＴＯ電極４側が−電極となるように直流電源Ｅを接続し、直流電圧を印加することで発光薄膜３が発光し、透明なＩＴＯ電極４を透過して出射光Ｌを出射するようになっている。
【００２０】
Ｓｉ基板２は、発光薄膜３を形成するための基板である。ｐ型かｎ型の選択は、発光薄膜３上に形成される電極の種類によって決定する。ここでは、図のように発光薄膜３上にはＩＴＯ電極４が形成され、これがｎ型であることから、ｐ型のＳｉ基板２を使用している。よって、発光薄膜３上にｐ型の電極を形成する場合には、ｎ型のＳｉ基板を使用することも可能である。
【００２１】
発光薄膜３は、ＳｉまたはＳｉ酸化物に対して希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素をイオン注入することにより形成されたものである。後述するように、これらの元素を所望の価数でイオン注入し、その後所定のアニーリング処理を施すことで、発光再現性および発光効率が高く、所望の発光スペクトルを得ることができる。なお、以下の説明においては、アモルファス−シリコン（ａ−Ｓｉ）に対して、＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）を選択的にイオン注入する場合の例について説明する。
【００２２】
ＩＴＯ電極４は、上記のように発光薄膜３と直流電源Ｅとを接続するための電極である。この例では、発光薄膜３からの出射光Ｌを透過させるため、透明のＩＴＯ電極４を使用しているが、電極として利用できるものであれば、他の電極を用いて構成してもよい。また、上記のように、この電極はｐ型またはｎ型のいずれも利用可能である。
【００２３】
Ａｌ電極５は、上記のようにＩＴＯ電極４と同様、発光薄膜３と直流電源Ｅとを接続するための電極である。この例ではＡｌ電極５を使用しているが、電極として利用できるものであれば、他の電極を用いて構成してもよい。
【００２４】
次に、このような構成の発光素子１の形成方法について説明する。
【００２５】
図２は、図１の発光素子１の形成工程の一部を断面図で表したものである。
【００２６】
まず、Ｓｉ基板２上に発光薄膜３を形成する前に、自然酸化膜を除去して界面抵抗を下げ、発光させる際に印加する直流電圧における電圧降下をなるべく小さくするようにする。このとき、自然酸化膜の除去は、ｂａｆｆｅｒｄ ＮＨ4Ｆおよび希釈ＨＦ（１〜１０％）等にＳｉ基板２を５〜２０分浸透することによって行われる。また、このＳｉ基板２はなるべく低抵抗なものが良いが、ここでは３〜５Ω・ｃｍのものを用いた。
【００２７】
続いて、図２（Ａ）に示したように、自然酸化膜を除去した後、直ちにＳｉ基板２上に発光薄膜３となるａ−Ｓｉを形成する。ａ−Ｓｉは、例えば厚さを１００ｎｍで、例えば化学気相成長（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）法により形成する。
【００２８】
続いて、このようにして形成したａ−Ｓｉに対して、＋２価のＥｕのイオン注入を施す。この際、イオン注入時の加速電圧により、発光薄膜３の膜厚を制御することが可能である。つまり、発光薄膜３の膜厚を厚くする場合には、加速電圧を高加速から低加速まで数回に分けてイオン注入を施し、厚さ方向に均等にイオン注入がなされるようにする。今回は、１００ｎｍの発光薄膜３を形成するため、１００ｋｅＶ、７５ｋｅＶ、５０ｋｅＶのエネルギーにて３回に分けてイオン注入を施した。なお、発光薄膜３の最適な膜厚は、５０ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲である。この範囲よりも膜厚が薄いと発光効率が低下してしまい、また、この範囲よりも膜厚が厚いと膜の抵抗が大きくなり、直流電圧を印加しても電流が流れなくなるからである。
【００２９】
続いて、イオン注入した部分の欠陥を低減させるため、例えば、真空中にて１０００度、１５分間のアニーリング処理を施す。ただし、アニーリング処理を施す雰囲気は真空中には限られず、酸素雰囲気、窒素雰囲気でもよい。また、アニーリング処理を施す温度は、９００〜１２００度の範囲であることが望ましい。なおこの場合、アニーリング処理により、ａ−Ｓｉがポリ−シリコン（ｐ−Ｓｉ）化される。
【００３０】
続いて、このようにして形成された発光薄膜３に基づいて発光素子１を形成するため、図２（Ｂ）に示したように、発光薄膜３上およびＳｉ基板２の裏面に、それぞれＩＴＯ電極４およびＡｌ電極５を形成する。ＩＴＯ電極４は、例えば１００ｎｍ程度の厚さで、例えば蒸着法または対向ターゲット式スパッタリング（ＦＴＳ；Facing Target Sputtering）法により形成する。また、Ａｌ電極５は、例えば３００ｎｍ程度の厚さで、例えば蒸着法またはＦＴＳ法により形成する。以上のようにして、図１に示したような発光薄膜３を有する発光素子１が得られる。
【００３１】
次に、このようにして形成された発光薄膜３および発光素子１の特性について説明する。
【００３２】
まず、このようにして形成された発光薄膜３を、エネルギー分散Ｘ線分光法（ＥＤＸ；Energy Dispersive X-ray spectroscopy）により構造回析すると、Ｅｕの原子量が約２５％となった。この分析結果により、この発光薄膜３は、＋２価のＥｕ化合物であるＥｕ2ＳｉＯ4から構成されていると考えられる。つまり所望通りに、ａ−Ｓｉに対してＥｕが＋２価でイオン注入されたものと考えられる。
【００３３】
次に、発光素子１に対して、図１に示したように直流電源Ｅから直流電圧を印加したところ、図３に示したように、＋３価のＥｕに起因する不純物のシャープなピーク等が存在しない、理想的な白色発光スペクトルが得られた。つまり、この発光スペクトルの帯域は４００〜８００ｎｍのほぼ可視領域の全域にわたるものである。なお、このような広帯域な発光スペクトルは、キャリア（電子と正孔）が発光薄膜３に注入され、これらのエネルギーが＋２価のＥｕイオンに移動（（４ｆ）６（５ｄ）→（４ｆ）７遷移）した結果によるものと考えられ、母体結晶であるＳｉとイオン注入されたＥｕとの間で結晶場の影響による相互作用が働いているものと推測される。
【００３４】
また、この発光薄膜３の発光面の大きさは、形成するＩＴＯ電極４の大きさにより決まる。よって、工業化を念頭に置いた場合、得られる発光素子１の大きさは、ここではＳｉ基板２の大きさにより決定され、現在の段階では、直径が３０〜４０ｃｍのものが利用可能である。さらに、この手法により形成された発光薄膜３による白色光は、発光再現性が高いため（イオン注入により＋２価のＥｕイオンを正確に制御することが可能なため）、例えば、２０ｃｍ×２０ｃｍの正方形状の発光素子１をタイル状に並べることにより、物理的にはどのような大きさにも対応することが可能となる。
【００３５】
次に、発光素子１の電流電圧特性を調べたところ、図４に示したような特性となった。ここで、縦軸は電流密度Ｊ（ｍＡ／ｃｍ2）、横軸は電圧（Ｖ）である。この結果により、この発光薄膜３の比抵抗は、約１０10Ω・ｃｍと高抵抗な膜であることがわかる。この値より、ここで形成された発光薄膜３は、ほぼ絶縁体とみなすことができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態の発光薄膜、発光素子および発光薄膜の形成方法によれば、Ｓｉ基板２上に形成したａ−Ｓｉに対して＋２価のＥｕを選択的にイオン注入し、その後アニーリング処理を施すことにより発光薄膜３を形成し、さらにＩＴＯ電極４およびＡｌ電極５を形成して発光素子１を形成するようにしたので、簡易な手法により、発光効率が高く、不純物ピークのない理想的な白色発光スペクトルを有する発光薄膜および発光素子を得ることが可能となる。
【００３７】
また、本実施の形態の発光薄膜、発光素子および発光薄膜の形成方法によれば、＋２価のＥｕイオンを選択的にイオン注入するようにしたので、所望のイオン価数を正確に制御することができ、これにより発光再現性の高い発光薄膜および発光素子を得ることが可能となる。
【００３８】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の変形が可能である。
【００３９】
例えば、実施の形態では、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素として＋２価のＥｕを選択的にイオン注入し、これにより理想的な白色発光スペクトルを有する発光薄膜３を形成する場合の例について説明してきたが、これらの元素とそのイオンの価数との組み合わせを選択することにより、他の任意の発光スペクトルを有する発光薄膜を形成することも可能である。例えば、希土類元素には、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のうちの少なくとも１種の元素を適用することが可能である。
【００４０】
また、例えば、ＳｉやＳｉ酸化物に対して、＋３価のユウロピウム（Ｅｕ）を選択的にイオン注入することにより赤色発光する発光薄膜を、＋３価のテルビウム（Ｔｂ）を選択的にイオン注入することにより緑色発光する発光薄膜を、＋３価のセリウム（Ｃｅ）を選択的にイオン注入することにより青色発光する発光薄膜を、それぞれ形成することが可能である。
【００４１】
また、実施の形態では、Ｓｉ基板２上に発光薄膜３を形成する場合の例で説明してきたが、他の材料からなる基板により形成することも可能である。つまり、図５に示したように、ディスプレイ材料などに利用されているＩＴＯ付き石英ガラス基板などの透明基板を用いることも可能である。この場合、図に示したように、石英ガラス基板６上に形成されているＩＴＯ電極４上に、ＳｉやＳｉ酸化物に希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素を所望の価数でイオン注入した発光薄膜３を形成し、さらにこの発光薄膜３上に例えば実施の形態と同様にＡｌ電極５を形成することになる。そして、実施の形態と同様に、Ａｌ電極５側が＋電極、ＩＴＯ電極４側が−電極となるように直流電源Ｅを接続し、直流電圧を印加することで発光薄膜３が発光し、透明なＩＴＯ電極４および石英ガラス基板６を透過して出射光Ｌを出射することとなる。
【００４２】
さらに、実施の形態では、Ｓｉ基板２上に形成したａ−Ｓｉに対して＋２価のＥｕをイオン注入し、発光薄膜３を形成する場合の例で説明してきたが、Ｓｉ基板に対して直接イオン注入を施すことにより形成することも可能である。つまり、Ｓｉ基板に対して直接イオン注入を施すことでＳｉ基板の表面をａ−Ｓｉ化し、実施の形態と同様の発光薄膜を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る発光素子の例を表した断面図である。
【図２】図１の発光素子の形成工程を説明するための断面図である。
【図３】図１の発光素子の発光スペクトル図である。
【図４】図１の発光素子の電流電圧特性図である。
【図５】本発明の発光素子の他の例を表した断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…発光素子、２…Ｓｉ基板、３…発光薄膜、４…ＩＴＯ電極、５…Ａｌ電極、６…石英ガラス基板、Ｅ…直流電源、Ｌ…出射光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素を加えたシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含む発光薄膜およびそのような発光薄膜を備えた発光素子、ならびに発光薄膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のエレクトロニクス技術を支えているシリコン（Ｓｉ）半導体は、間接遷移型であり、発光効率が非常に低いため、ディスプレイ用の発光デバイスには、有機材料、ならびにガリウムヒ素（ＧａＡｓ）およびガリウム窒素（ＧａＮ）などの発光効率の高い直接遷移型の化合物半導体が用いられている。
【０００３】
しかし、これらの材料は、その安定性、酸化膜の質、資源の豊富さ、集積回路作成技術などの点において、Ｓｉ半導体と比較して劣るため、室温で強く光るＳｉ半導体の出現が望まれている。
【０００４】
また、蛍光体材料である希土類元素のユウロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、テルビウム（Ｔｂ）などは、従来より、蛍光灯、Ｘ線感光体などに使用されている高輝度発光体として知られている。
【０００５】
このような希土類元素とＳｉ半導体とを組み合わせて発光体を得る試みはほとんどなく、また、あったとしても、非常に費用のかかる分子線エピタキシーおよびイオン注入技術を必要とするため、実用化に際しては、大量生産性、価格等の点で問題があった。
【０００６】
そこで、簡易な手法により、希土類元素とＳｉ半導体とを組み合わせた発光体を得る試みがなされている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、ユウロピウムシリサイド（ＥｕＳｉ2）粉末をＳｉ基板上に分散させて同時スパッタリングすることにより、またはＥｕ粉末とＳｉ粉末とを焼成して通常のスパッタリングターゲットとして用いることにより、ＥｕとＳｉ半導体とを組み合わせた発光薄膜を形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３０６６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した特許文献１の技術では、ＥｕＳｉ2粉末をＳｉ基板上に分散させることで発光薄膜を形成するため、形成された発光薄膜の再現性が乏しいという問題があった。また、Ｅｕ金属粉末とＳｉ粉末とを焼成してスパッタリングターゲットを作製することも容易ではなく、現実的ではない。
【０００９】
さらに、このようにして形成された発光薄膜においても、所望の＋２価のＥｕ化合物であるＥｕ2ＳｉＯ4以外に、＋１価のＥｕ化合物であるＥｕＳｉＯ3や＋３価のＥｕが不純物として存在するため、十分な発光効率が得られないという問題があった。つまり、同文献の図３における矢印で示されているように、その発光スペクトルに＋３価のＥｕに起因するシャープなピークが発生してしまい、所望する理想的な白色スペクトルが得られなかった。
【００１０】
このように、単にＥｕＳｉ2粉末をＳｉ基板上に分散さたり、Ｅｕ粉末とＳｉ粉末とを焼成したスパッタリングターゲットを用いるような従来の技術では、発光再現性および発光効率が高く、所望の発光スペクトルを有する発光体を簡易に形成することが困難であるという問題があった。
【００１１】
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、簡易に形成することが可能であり、発光再現性および発光効率が高く、所望の発光スペクトルを有する発光薄膜および発光素子ならびに発光薄膜の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発光薄膜は、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含むものである。＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入された場合には、白色発光するようにすることが可能である。
【００１３】
本発明の第１の発光素子は、以下の構成要件（Ａ）〜（Ｃ）を備えたものである。
（Ａ）シリコン（Ｓｉ）基板上に形成され、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたＳｉまたはＳｉ酸化物を含む発光薄膜
（Ｂ）発光薄膜上に形成された第１の電極
（Ｃ）Ｓｉ基板の裏面に形成された第２の電極
【００１４】
本発明の第２の発光素子は、以下の構成要件（Ａ）〜（Ｃ）を備えたものである。
（Ａ）透明基板上に形成された第１の電極
（Ｂ）第１の電極上に形成され、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含む発光薄膜
（Ｃ）発光薄膜上に形成された第２の電極
【００１５】
本発明の発光薄膜の形成方法は、シリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物に対して希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素を所望の価数でイオン注入し、その後アニーリング処理を施す工程を含むものである。
【００１６】
本発明の発光薄膜、発光素子または発光薄膜の形成方法では、シリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物に対して希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入され、その後アニーリング処理が施されることで、母体であるシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物においてイオンの価数が制御され、所望の価数の元素のみを有する発光薄膜が容易に得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の発光薄膜、発光素子または発光薄膜の形成方法によれば、ＳｉまたはＳｉ酸化物中に所望の価数の希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素のみを添加するようにしたので、発光再現性および発光効率が高く、所望の発光スペクトルを有する発光薄膜または発光素子を簡易に得ることが可能となる。特に、＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）を添加するようにした場合には、理想的な白色発光スペクトルを有する発光薄膜または発光素子を簡易に得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る発光素子の例を断面図で表したものである。この発光素子１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極４およびアルミニウム（Ａｌ）電極５の間に、Ａｌ電極５側から、Ｓｉ基板２およびその上に形成された発光薄膜３を備えている。そしてこの場合、Ａｌ電極５側が＋電極、ＩＴＯ電極４側が−電極となるように直流電源Ｅを接続し、直流電圧を印加することで発光薄膜３が発光し、透明なＩＴＯ電極４を透過して出射光Ｌを出射するようになっている。
【００２０】
Ｓｉ基板２は、発光薄膜３を形成するための基板である。ｐ型かｎ型の選択は、発光薄膜３上に形成される電極の種類によって決定する。ここでは、図のように発光薄膜３上にはＩＴＯ電極４が形成され、これがｎ型であることから、ｐ型のＳｉ基板２を使用している。よって、発光薄膜３上にｐ型の電極を形成する場合には、ｎ型のＳｉ基板を使用することも可能である。
【００２１】
発光薄膜３は、ＳｉまたはＳｉ酸化物に対して希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素をイオン注入することにより形成されたものである。後述するように、これらの元素を所望の価数でイオン注入し、その後所定のアニーリング処理を施すことで、発光再現性および発光効率が高く、所望の発光スペクトルを得ることができる。なお、以下の説明においては、アモルファス−シリコン（ａ−Ｓｉ）に対して、＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）を選択的にイオン注入する場合の例について説明する。
【００２２】
ＩＴＯ電極４は、上記のように発光薄膜３と直流電源Ｅとを接続するための電極である。この例では、発光薄膜３からの出射光Ｌを透過させるため、透明のＩＴＯ電極４を使用しているが、電極として利用できるものであれば、他の電極を用いて構成してもよい。また、上記のように、この電極はｐ型またはｎ型のいずれも利用可能である。
【００２３】
Ａｌ電極５は、上記のようにＩＴＯ電極４と同様、発光薄膜３と直流電源Ｅとを接続するための電極である。この例ではＡｌ電極５を使用しているが、電極として利用できるものであれば、他の電極を用いて構成してもよい。
【００２４】
次に、このような構成の発光素子１の形成方法について説明する。
【００２５】
図２は、図１の発光素子１の形成工程の一部を断面図で表したものである。
【００２６】
まず、Ｓｉ基板２上に発光薄膜３を形成する前に、自然酸化膜を除去して界面抵抗を下げ、発光させる際に印加する直流電圧における電圧降下をなるべく小さくするようにする。このとき、自然酸化膜の除去は、ｂａｆｆｅｒｄ ＮＨ4Ｆおよび希釈ＨＦ（１〜１０％）等にＳｉ基板２を５〜２０分浸透することによって行われる。また、このＳｉ基板２はなるべく低抵抗なものが良いが、ここでは３〜５Ω・ｃｍのものを用いた。
【００２７】
続いて、図２（Ａ）に示したように、自然酸化膜を除去した後、直ちにＳｉ基板２上に発光薄膜３となるａ−Ｓｉを形成する。ａ−Ｓｉは、例えば厚さを１００ｎｍで、例えば化学気相成長（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）法により形成する。
【００２８】
続いて、このようにして形成したａ−Ｓｉに対して、＋２価のＥｕのイオン注入を施す。この際、イオン注入時の加速電圧により、発光薄膜３の膜厚を制御することが可能である。つまり、発光薄膜３の膜厚を厚くする場合には、加速電圧を高加速から低加速まで数回に分けてイオン注入を施し、厚さ方向に均等にイオン注入がなされるようにする。今回は、１００ｎｍの発光薄膜３を形成するため、１００ｋｅＶ、７５ｋｅＶ、５０ｋｅＶのエネルギーにて３回に分けてイオン注入を施した。なお、発光薄膜３の最適な膜厚は、５０ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲である。この範囲よりも膜厚が薄いと発光効率が低下してしまい、また、この範囲よりも膜厚が厚いと膜の抵抗が大きくなり、直流電圧を印加しても電流が流れなくなるからである。
【００２９】
続いて、イオン注入した部分の欠陥を低減させるため、例えば、真空中にて１０００度、１５分間のアニーリング処理を施す。ただし、アニーリング処理を施す雰囲気は真空中には限られず、酸素雰囲気、窒素雰囲気でもよい。また、アニーリング処理を施す温度は、９００〜１２００度の範囲であることが望ましい。なおこの場合、アニーリング処理により、ａ−Ｓｉがポリ−シリコン（ｐ−Ｓｉ）化される。
【００３０】
続いて、このようにして形成された発光薄膜３に基づいて発光素子１を形成するため、図２（Ｂ）に示したように、発光薄膜３上およびＳｉ基板２の裏面に、それぞれＩＴＯ電極４およびＡｌ電極５を形成する。ＩＴＯ電極４は、例えば１００ｎｍ程度の厚さで、例えば蒸着法または対向ターゲット式スパッタリング（ＦＴＳ；Facing Target Sputtering）法により形成する。また、Ａｌ電極５は、例えば３００ｎｍ程度の厚さで、例えば蒸着法またはＦＴＳ法により形成する。以上のようにして、図１に示したような発光薄膜３を有する発光素子１が得られる。
【００３１】
次に、このようにして形成された発光薄膜３および発光素子１の特性について説明する。
【００３２】
まず、このようにして形成された発光薄膜３を、エネルギー分散Ｘ線分光法（ＥＤＸ；Energy Dispersive X-ray spectroscopy）により構造回析すると、Ｅｕの原子量が約２５％となった。この分析結果により、この発光薄膜３は、＋２価のＥｕ化合物であるＥｕ2ＳｉＯ4から構成されていると考えられる。つまり所望通りに、ａ−Ｓｉに対してＥｕが＋２価でイオン注入されたものと考えられる。
【００３３】
次に、発光素子１に対して、図１に示したように直流電源Ｅから直流電圧を印加したところ、図３に示したように、＋３価のＥｕに起因する不純物のシャープなピーク等が存在しない、理想的な白色発光スペクトルが得られた。つまり、この発光スペクトルの帯域は４００〜８００ｎｍのほぼ可視領域の全域にわたるものである。なお、このような広帯域な発光スペクトルは、キャリア（電子と正孔）が発光薄膜３に注入され、これらのエネルギーが＋２価のＥｕイオンに移動（（４ｆ）６（５ｄ）→（４ｆ）７遷移）した結果によるものと考えられ、母体結晶であるＳｉとイオン注入されたＥｕとの間で結晶場の影響による相互作用が働いているものと推測される。
【００３４】
また、この発光薄膜３の発光面の大きさは、形成するＩＴＯ電極４の大きさにより決まる。よって、工業化を念頭に置いた場合、得られる発光素子１の大きさは、ここではＳｉ基板２の大きさにより決定され、現在の段階では、直径が３０〜４０ｃｍのものが利用可能である。さらに、この手法により形成された発光薄膜３による白色光は、発光再現性が高いため（イオン注入により＋２価のＥｕイオンを正確に制御することが可能なため）、例えば、２０ｃｍ×２０ｃｍの正方形状の発光素子１をタイル状に並べることにより、物理的にはどのような大きさにも対応することが可能となる。
【００３５】
次に、発光素子１の電流電圧特性を調べたところ、図４に示したような特性となった。ここで、縦軸は電流密度Ｊ（ｍＡ／ｃｍ2）、横軸は電圧（Ｖ）である。この結果により、この発光薄膜３の比抵抗は、約１０10Ω・ｃｍと高抵抗な膜であることがわかる。この値より、ここで形成された発光薄膜３は、ほぼ絶縁体とみなすことができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態の発光薄膜、発光素子および発光薄膜の形成方法によれば、Ｓｉ基板２上に形成したａ−Ｓｉに対して＋２価のＥｕを選択的にイオン注入し、その後アニーリング処理を施すことにより発光薄膜３を形成し、さらにＩＴＯ電極４およびＡｌ電極５を形成して発光素子１を形成するようにしたので、簡易な手法により、発光効率が高く、不純物ピークのない理想的な白色発光スペクトルを有する発光薄膜および発光素子を得ることが可能となる。
【００３７】
また、本実施の形態の発光薄膜、発光素子および発光薄膜の形成方法によれば、＋２価のＥｕイオンを選択的にイオン注入するようにしたので、所望のイオン価数を正確に制御することができ、これにより発光再現性の高い発光薄膜および発光素子を得ることが可能となる。
【００３８】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の変形が可能である。
【００３９】
例えば、実施の形態では、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素として＋２価のＥｕを選択的にイオン注入し、これにより理想的な白色発光スペクトルを有する発光薄膜３を形成する場合の例について説明してきたが、これらの元素とそのイオンの価数との組み合わせを選択することにより、他の任意の発光スペクトルを有する発光薄膜を形成することも可能である。例えば、希土類元素には、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のうちの少なくとも１種の元素を適用することが可能である。
【００４０】
また、例えば、ＳｉやＳｉ酸化物に対して、＋３価のユウロピウム（Ｅｕ）を選択的にイオン注入することにより赤色発光する発光薄膜を、＋３価のテルビウム（Ｔｂ）を選択的にイオン注入することにより緑色発光する発光薄膜を、＋３価のセリウム（Ｃｅ）を選択的にイオン注入することにより青色発光する発光薄膜を、それぞれ形成することが可能である。
【００４１】
また、実施の形態では、Ｓｉ基板２上に発光薄膜３を形成する場合の例で説明してきたが、他の材料からなる基板により形成することも可能である。つまり、図５に示したように、ディスプレイ材料などに利用されているＩＴＯ付き石英ガラス基板などの透明基板を用いることも可能である。この場合、図に示したように、石英ガラス基板６上に形成されているＩＴＯ電極４上に、ＳｉやＳｉ酸化物に希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素を所望の価数でイオン注入した発光薄膜３を形成し、さらにこの発光薄膜３上に例えば実施の形態と同様にＡｌ電極５を形成することになる。そして、実施の形態と同様に、Ａｌ電極５側が＋電極、ＩＴＯ電極４側が−電極となるように直流電源Ｅを接続し、直流電圧を印加することで発光薄膜３が発光し、透明なＩＴＯ電極４および石英ガラス基板６を透過して出射光Ｌを出射することとなる。
【００４２】
さらに、実施の形態では、Ｓｉ基板２上に形成したａ−Ｓｉに対して＋２価のＥｕをイオン注入し、発光薄膜３を形成する場合の例で説明してきたが、Ｓｉ基板に対して直接イオン注入を施すことにより形成することも可能である。つまり、Ｓｉ基板に対して直接イオン注入を施すことでＳｉ基板の表面をａ−Ｓｉ化し、実施の形態と同様の発光薄膜を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る発光素子の例を表した断面図である。
【図２】図１の発光素子の形成工程を説明するための断面図である。
【図３】図１の発光素子の発光スペクトル図である。
【図４】図１の発光素子の電流電圧特性図である。
【図５】本発明の発光素子の他の例を表した断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…発光素子、２…Ｓｉ基板、３…発光薄膜、４…ＩＴＯ電極、５…Ａｌ電極、６…石英ガラス基板、Ｅ…直流電源、Ｌ…出射光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含む
ことを特徴とする発光薄膜。
【請求項２】
＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、白色発光する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光薄膜。
【請求項３】
９００〜１２００度の温度でアニーリング処理が施された
ことを特徴とする請求項２に記載の発光薄膜。
【請求項４】
＋３価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、赤色発光する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光薄膜。
【請求項５】
＋３価のテルビウム（Ｔｂ）がイオン注入されたことにより、緑色発光する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光薄膜。
【請求項６】
＋３価のセリウム（Ｃｅ）がイオン注入されたことにより、青色発光する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光薄膜。
【請求項７】
前記希土類元素が、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のうちの少なくとも１種の元素である
ことを特徴とする請求項１に記載の発光薄膜。
【請求項８】
シリコン（Ｓｉ）基板上に形成され、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたＳｉまたはＳｉ酸化物を含む発光薄膜と、
前記発光薄膜上に形成された第１の電極と、
前記Ｓｉ基板の裏面に形成された第２の電極と
を備えたことを特徴とする発光素子。
【請求項９】
＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、白色発光する
ことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
９００〜１２００度の温度でアニーリング処理が施された
ことを特徴とする請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
＋３価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、赤色発光する
ことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１２】
＋３価のテルビウム（Ｔｂ）がイオン注入されたことにより、緑色発光する
ことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１３】
＋３価のセリウム（Ｃｅ）がイオン注入されたことにより、青色発光する
ことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記希土類元素が、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のうちの少なくとも１種の元素である
ことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１５】
透明基板上に形成された第１の電極と、
前記第１の電極上に形成され、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含む発光薄膜と、
前記発光薄膜上に形成された第２の電極と
を備えたことを特徴とする発光素子。
【請求項１６】
＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、白色発光する
ことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１７】
９００〜１２００度の温度でアニーリング処理が施された
ことを特徴とする請求項１６に記載の発光素子。
【請求項１８】
＋３価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、赤色発光する
ことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１９】
＋３価のテルビウム（Ｔｂ）がイオン注入されたことにより、緑色発光する
ことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項２０】
＋３価のセリウム（Ｃｅ）がイオン注入されたことにより、青色発光する
ことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項２１】
前記希土類元素が、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のうちの少なくとも１種の元素である
ことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項２２】
シリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含む発光薄膜の形成方法であって、
ＳｉまたはＳｉ酸化物に対して希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素を所望の価数でイオン注入し、その後アニーリング処理を施す工程を含む
ことを特徴とする発光薄膜の形成方法。
【請求項２３】
＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）をイオン注入することにより、白色発光の発光薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項２２に記載の発光薄膜の形成方法。
【請求項２４】
９００〜１２００度の温度でアニーリング処理を施す
ことを特徴とする請求項２３に記載の発光薄膜の形成方法。
【請求項２５】
＋３価のユウロピウム（Ｅｕ）をイオン注入することにより、赤色発光の発光薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項２２に記載の発光薄膜の形成方法。
【請求項２６】
＋３価のテルビウム（Ｔｂ）をイオン注入することにより、緑色発光の発光薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項２２に記載の発光薄膜の形成方法。
【請求項２７】
＋３価のセリウム（Ｃｅ）をイオン注入することにより、青色発光の発光薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項２２に記載の発光薄膜の形成方法。
【請求項２８】
前記希土類元素が、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のうちの少なくとも１種の元素である
ことを特徴とする請求項２２に記載の発光薄膜の形成方法。
【請求項１】
希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含む
ことを特徴とする発光薄膜。
【請求項２】
＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、白色発光する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光薄膜。
【請求項３】
９００〜１２００度の温度でアニーリング処理が施された
ことを特徴とする請求項２に記載の発光薄膜。
【請求項４】
＋３価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、赤色発光する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光薄膜。
【請求項５】
＋３価のテルビウム（Ｔｂ）がイオン注入されたことにより、緑色発光する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光薄膜。
【請求項６】
＋３価のセリウム（Ｃｅ）がイオン注入されたことにより、青色発光する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光薄膜。
【請求項７】
前記希土類元素が、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のうちの少なくとも１種の元素である
ことを特徴とする請求項１に記載の発光薄膜。
【請求項８】
シリコン（Ｓｉ）基板上に形成され、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたＳｉまたはＳｉ酸化物を含む発光薄膜と、
前記発光薄膜上に形成された第１の電極と、
前記Ｓｉ基板の裏面に形成された第２の電極と
を備えたことを特徴とする発光素子。
【請求項９】
＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、白色発光する
ことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
９００〜１２００度の温度でアニーリング処理が施された
ことを特徴とする請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
＋３価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、赤色発光する
ことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１２】
＋３価のテルビウム（Ｔｂ）がイオン注入されたことにより、緑色発光する
ことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１３】
＋３価のセリウム（Ｃｅ）がイオン注入されたことにより、青色発光する
ことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記希土類元素が、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のうちの少なくとも１種の元素である
ことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１５】
透明基板上に形成された第１の電極と、
前記第１の電極上に形成され、希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素が所望の価数でイオン注入された後、アニーリング処理が施されたシリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含む発光薄膜と、
前記発光薄膜上に形成された第２の電極と
を備えたことを特徴とする発光素子。
【請求項１６】
＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、白色発光する
ことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１７】
９００〜１２００度の温度でアニーリング処理が施された
ことを特徴とする請求項１６に記載の発光素子。
【請求項１８】
＋３価のユウロピウム（Ｅｕ）がイオン注入されたことにより、赤色発光する
ことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１９】
＋３価のテルビウム（Ｔｂ）がイオン注入されたことにより、緑色発光する
ことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項２０】
＋３価のセリウム（Ｃｅ）がイオン注入されたことにより、青色発光する
ことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項２１】
前記希土類元素が、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のうちの少なくとも１種の元素である
ことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項２２】
シリコン（Ｓｉ）またはＳｉ酸化物を含む発光薄膜の形成方法であって、
ＳｉまたはＳｉ酸化物に対して希土類元素、クロム（Ｃｒ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種からなる元素を所望の価数でイオン注入し、その後アニーリング処理を施す工程を含む
ことを特徴とする発光薄膜の形成方法。
【請求項２３】
＋２価のユウロピウム（Ｅｕ）をイオン注入することにより、白色発光の発光薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項２２に記載の発光薄膜の形成方法。
【請求項２４】
９００〜１２００度の温度でアニーリング処理を施す
ことを特徴とする請求項２３に記載の発光薄膜の形成方法。
【請求項２５】
＋３価のユウロピウム（Ｅｕ）をイオン注入することにより、赤色発光の発光薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項２２に記載の発光薄膜の形成方法。
【請求項２６】
＋３価のテルビウム（Ｔｂ）をイオン注入することにより、緑色発光の発光薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項２２に記載の発光薄膜の形成方法。
【請求項２７】
＋３価のセリウム（Ｃｅ）をイオン注入することにより、青色発光の発光薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項２２に記載の発光薄膜の形成方法。
【請求項２８】
前記希土類元素が、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のうちの少なくとも１種の元素である
ことを特徴とする請求項２２に記載の発光薄膜の形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３２０８２（Ｐ２００６−３２０８２Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０８２８２（Ｐ２００４−２０８２８２）
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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