蛍光体、発光素子、発光装置及び蛍光体の製造方法
【課題】ブロードな発光スペクトルの赤外光を発する蛍光体、これを用いた発光素子及び発光装置、並びに蛍光体の製造方法を提供する。
【解決手段】ＳｎがドーピングされたＧａＡｓを液相成長法により成長した後、ＧａＡｓにＮｉをイオン注入法によりドーピングし、この後、ＧａＡｓに熱処理を施してイオン注入によるダメージを取り除くことにより、良好なドナー・アクセプタ・ペアの発光特性を有するＮｉ及びＳｎドープのＧａＡｓ蛍光体が製造される。
【解決手段】ＳｎがドーピングされたＧａＡｓを液相成長法により成長した後、ＧａＡｓにＮｉをイオン注入法によりドーピングし、この後、ＧａＡｓに熱処理を施してイオン注入によるダメージを取り除くことにより、良好なドナー・アクセプタ・ペアの発光特性を有するＮｉ及びＳｎドープのＧａＡｓ蛍光体が製造される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光励起により赤外光を発する蛍光体、これを用いた発光素子及び発光装置、並びに蛍光体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外光を発する発光素子として、ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系等の発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）等が知られている（例えば、特許文献１参照）。現在、市販されているＧａＡｓ系発光ダイオード（ＬＥＤ）のうち、発光ピーク波長として代表的なものは８８０ｎｍ、９５０ｎｍ等である。一方、ＩｎＧａＡｓＰ系ＬＥＤ、レーザーダイオード（ＬＤ）等のうち、発光波長として代表的なものは、１．３μｍ、１．５μｍ等である。ＧａＡｓ系とＩｎＧａＡｓＰ系の中間の領域の光を発光する素子は殆ど無い。
【０００３】
また、通常の発光ダイオードはエレクトロルミネッセンスを利用し発光するので、発光スペクトルの半値幅がたかだか２０ｎｍと広くない。近年、応用上の観点より、広い発光波長範囲を持つ赤外発光素子が求められている。例えば、光干渉断層撮影装置（ＯＣＴ）用光源では、発光スペクトルが広いと分解能が向上するという利点があり、発光スペクトルの広い光源が強く求められている。また、近赤外光を用いた光学的試料分析装置に関しては、従来では、複数個の発光ダイオードを組み合わせることにより、所望のスペクトル範囲をカバーする光源を得ていたが、ＬＥＤの発光スペクトルがより広くなれば、少ない個数のＬＥＤを組み合わせるだけで必要な発光スペクトルの範囲をカバーすることが可能となる。このことは、単に使用するＬＥＤの数の減少に効果があるばかりではなく、ＬＥＤの駆動回路など付帯の回路を減らす効果もあり、分析装置の小型化ならびに省電力化にも有効であるという利点を持つ。
【特許文献１】特開２００７−１５８１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、広域の発光スペクトルの赤外光を発する蛍光体、これを用いた発光素子及び発光装置、並びに蛍光体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明は、Ｎｉ及びＳｎがドーピングされ、光励起によりドナー・アクセプタ・ペアによって発光するＧａＡｓを含む蛍光体が提供される。
【０００６】
上記蛍光体において、Ｎｉの濃度が１０１７／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、Ｓｎの濃度が１０１８／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３であることが好ましい。
【０００７】
また、前記目的を達成するため、本発明は、上記蛍光体の製造方法であって、Ｎｉのドーピングをイオン注入により行う蛍光体の製造方法が提供される。
【０００８】
上記蛍光体の製造方法において、Ｎｉをドーピングした後、熱処理を行うことが好ましい。
【０００９】
上記蛍光体の製造方法において、液相成長法によりＳｎがドーピングされたＧａＡｓを成長した後、Ｎｉをドーピングすることが好ましい。
【００１０】
また、前記目的を達成するため、上記蛍光体からなる蛍光板と、前記蛍光体を励起する励起光を発する発光素子と、を備えた発光装置が提供される。
【００１１】
上記発光装置において、前記蛍光板に設けられ、前記発光素子により励起されると前記蛍光体から発せられる赤外光を所定方向へ反射する赤外光反射部を備えた構成としてもよい。
【００１２】
上記発光装置において、前記蛍光板に設けられ、前記ＧａＡｓを透過した前記励起光を前記ＧａＡｓ側へ反射する励起光反射部を備えた構成としてもよい。
【００１３】
上記発光装置において、前記蛍光板の前記蛍光体及び前記発光素子が内側となるように配置され、前記励起光を反射する一対の励起光反射部を備えた構成としてもよい。
【００１４】
また、前記目的を達成するため、Ｎｉ及びＳｎがドーピングされたＧａＡｓ蛍光基板と、前記ＧａＡｓ蛍光基板上に形成され、前記ＧａＡｓ蛍光基板を励起する励起光を発する活性層を有する半導体積層構造と、を備えた発光素子が提供される。
【００１５】
上記発光素子において、前記励起光により励起されると前記ＧａＡｓ蛍光基板から発せられる赤外光を反射する赤外光反射層を備えた構成としてもよい。
【００１６】
上記発光素子において、前記励起光を前記ＧａＡｓ蛍光基板側へ反射する励起光反射層を備えた構成としてもよい。
【００１７】
上記発光素子において、前記ＧａＡｓ蛍光基板及び前記活性層が内側となるように配置され、前記励起光を反射する一対の励起光反射層を備えた構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＧａＡｓにＮｉ及びＳｎを同時にドーピングしたので、所定波長の光により励起されると、Ｎｉをアクセプタ及びＳｎをドナーとしたドナー・アクセプタ・ペア（ＤＡＰ）の発光により、広域の発光スペクトルの赤外光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明のＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる蛍光体の発光スペクトルの一例を示すグラフである。図１のグラフは、室温（２８℃）にて取得されたものである。
【００２０】
図１に示すように、Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる蛍光体は、約８８０ｎｍ以下の波長の外部光源によって励起し、主として１．１μｍ〜１．４μｍの波長で発光する。尚、蛍光体は、例えば板状、粉末状等にして用いることができるし、他の材料に混入させて用いることもできる。蛍光体は、Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓを含んでいれば、波長変換作用を得ることができる。ここで、図１のグラフは、波長５１４．５ｎｍのＡｒイオンレーザを入射したときの発光を測定した数値で表す。図１に示すように、Ｎｉ及びＳｎがドーピングされたＧａＡｓ蛍光体は、外部光源に励起されると、１．２５μｍがピーク波長の波長変換光を発する。
【００２１】
ここで、ＧａＡｓ蛍光体の発光効率を高めるためには、ＧａＡｓのバンド端から緩和される電子−正孔対を受け入れるのに十分な不純物準位の状態密度を確保することが望ましい。この点を考慮すると、Ｎｉ及びＳｎの不純物濃度がいずれも、１０１５／ｃｍ３以上である態様が好ましく、１０１６／ｃｍ３以上である態様がより好ましく、１０１７／ｃｍ３以上であると特に好ましい。一方、不純物濃度が高すぎる場合には発光効率が落ちる傾向にあるため、１０２０／ｃｍ３以下が好ましい。尚、Ｓｎについては、ＧａＡｓ結晶の劣化を考慮すると、１０１９／ｃｍ３以下が好ましい。
【００２２】
尚、Ｎｉ及びＳｎの濃度は任意であるが、ＧａＡｓ蛍光体を効率良く発光させるためには、Ｎｉの濃度がＳｎの濃度よりも小さいことが好ましい。具体的には、Ｎｉの濃度が１０１７／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、Ｓｎの濃度が１０１８／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３である態様が好ましく、図１のグラフはかかる濃度にて測定されたグラフである。
【００２３】
ＧａＡｓ半導体のバンドギャップエネルギは１．４３ｅＶであり、不純物の添加により、バンド中に様々な準位を作ることができる。そして、ＧａＡｓのバンド端の波長が８６７ｎｍであことから、このバンド端の波長より短い波長により励起することが可能である。
【００２４】
ここで、ＧａＡｓ蛍光体の蛍光作用について、図２を参照して説明する。図２は、ＧａＡｓ蛍光体へ入射した光が蛍光に変換される様子を模式的に示した説明図である。
【００２５】
ＧａＡｓ蛍光体は、主にＧａＡｓ結晶で構成されているため、ＧａＡｓ結晶のバンドギャップエネルギーＥｇが形成されている。ＧａＡｓ蛍光体に光を入射させると、ＧａＡｓ蛍光体が励起され、自由電子ａ並びに自由正孔ｂが生じる。このとき、自由電子ａのエネルギーは伝導帯Ｅ１にあり、自由正孔ｂのエネルギーは荷電子帯Ｅ２にある。
【００２６】
しかし、数ｎｓから数μｓの短時間のうちに、自由電子ａは束縛エネルギーＥＤに抗してドナー準位ＮＤへ緩和し、ドナー電子ａ’となる。同様に、自由正孔ｂは束縛エネルギーＥＡに抗してアクセプタ準位ＮＡへと緩和し、アクセプタ正孔ｂ’となる。さらに、エネルギーギャップが緩和されたドナー電子ａ’とアクセプタ正孔ｂ’が再結合し、その遷移エネルギー（Ｅｇ−ＥＤ−ＥＡ）に相当するエネルギーを有する光子ｃがＧａＡｓ蛍光体の外部へ放出される。ＧａＡｓ蛍光体の外部へ放出される光子ｃの波長は、遷移エネルギー（Ｅｇ−ＥＤ−ＥＡ）に依存する。本実施形態においては、アクセプタ不純物であるＮｉが２つのアクセプタ準位ＮＡを作り、２つの遷移エネルギーが生じることから、蛍光のピーク波長が２つとなると考えられる。
【００２７】
本実施形態のＧａＡｓ蛍光体は、ＳｎがドープされたＧａＡｓを得るＧａＡｓ作製工程と、作製されたＧａＡｓにＮｉのドーピングを行うＮｉドープ工程とＳｎ及びＮｉがドープされたＧａＡｓに熱処理を施す熱処理工程と、を含んで製造される。
【００２８】
ＧａＡｓ作製工程では、ＧａＡｓの作製に液相成長法（ＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）法）が用いられる。これにより、安価で簡便に比較的膜厚の大きいＳｎドープＧａＡｓを得ることができ、Ｓｎのドーピング濃度の制御も良好に行うことができる。具体的には、Ｇａを所定温度に熱して液体とし、Ａｓ及びＳｎを加えて溶かした後、成長基板を入れて所定温度（例えば二十数度程度）だけ徐冷することにより、ＳｎがドープされたＧａＡｓ結晶が成長基板上に成長する。ＧａＡｓ中のＳｎの濃度は、加えるＳｎの量により調整することができる。このとき、Ｓｎは偏析が強い材料であるので、Ｇａの液体中に十分な量のＳｎを含有させて、偏析を抑制する必要がある。成長基板は任意であるが例えばＧａＡｓ蛍光基板を用いることができる。尚、液相成長法の他に、気相成長法（ＶＰＥ（Vapor Phase Epitaxy）法）、有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ（OrganoMetallic Vapor Phase Epitaxy）法）、分子線成長法（ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法）等を用いてＳｎドープのＧａＡｓを作製してもよい。
【００２９】
Ｎｉドープ工程では、Ｎｉのドーピングにイオン注入法が用いられる。尚、Ｎｉについては、Ｎｉが極めて高い偏析性を持つため、液相成長法によりＧａＡｓ中へのドーピングは極めて困難である。具体的には、所定のチャンバー内にＳｎドープのＧａＡｓを固定し、ＧａＡｓに負の電圧をかけてプラズマ中の正の電荷のＮｉイオンをＧａＡｓに向かって加速することにより、ＧａＡｓ中にＮｉが注入される。ＧａＡｓ中のＮｉの濃度及び深さは、注入されるＮｉイオンの量及び速度により調整することができる。このとき、イオン注入によって、ＧａＡｓの結晶は、構造的にダメージを受けており、この状態では良好なＤＡＰ発光作用を得ることはできない。尚、イオン注入法以外の方法によりＮｉを物理的にＧａＡｓに注入してもよいし、熱拡散法によってＮｉをドーピングするようにしてもよい。
【００３０】
熱処理工程では、所定の雰囲気下で、所定の温度条件で、ＧａＡｓを熱処理して結晶性の改善を図る。これにより、Ｎｉのイオン注入によるＧａＡｓのダメージを取り除き、結晶層の品質を回復することができる。具体的には、所定のチャンバー内にＮ２等の不活性ガスを充填し、チャンバー内に固定されたＧａＡｓをヒータ等により加熱することにより熱処理を行う。熱処理の温度条件としては、熱処理時間は２０秒〜１分で、熱処理温度は７００℃〜９００℃が好ましく、例えば、１分間で昇温し３０秒間熱処理を行うことができる。尚、熱処理の時間が短ければ、１０００℃で処理ことも可能である。この条件であれば、熱処理時にＮｉ原子が拡散しても、Ｎｉを所定の濃度に保ちつつ、イオン注入によるダメージを回復させることができる。以上の工程を経て、Ｓｎ及びＮｉがドープされ、光励起により良好なＤＡＰ発光を得ることができるＧａＡｓ蛍光体が製造される。
【００３１】
図３は、本発明の第１の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、本実施形態の発光素子１００は、ＬＥＤであり、Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓ蛍光基板１１０と、このＧａＡｓ蛍光基板１１０に形成された半導体積層構造１２０と、を有している。半導体積層構造１２０は、ＧａＡｓ蛍光基板の上方に形成される第１導電型の第１層１３０と、第１層１３０の上方に設けられる活性層１４０と、活性層１４０の上方に設けられる第２導電型の第２層１５０と、を有している。ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下方には第１電極１６０が形成され、第２層１５０の上方には第２電極１７０が形成されており、各電極１６０，１７０に電圧を印加することにより、活性層１４０はＧａＡｓ蛍光基板１１０を励起可能な波長領域の光を発する。第１電極１６０の中心部には、光取り出し用の窓が形成されている。第１層１３０及び第２層１５０は、適宜、バッファ層、コンタクト層、電流拡散層を設けた構成としてもよく活性層１４０は多重量子井戸構造としてもよい。また、第２層１５０を構成する複数の層のいずれかの層内に中間層を導入してもよい。
【００３３】
ここで、Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓ蛍光基板１１０を用い、活性層がＧａＡｓ蛍光基板１１０を励起する光を発すれば、発光素子１００の構成は任意である。半導体積層構造１２０は、液相成長法、気相成長法、有機金属気相成長法、分子線成長法等を用いてＧａＡｓ蛍光基板１１０上に直接成長されてもよいし、他の成長基板上に成長された後に支持基板としてのＧａＡｓ蛍光基板１１０に接合されたものであってもよい。半導体積層構造１２０に用いる半導体材料として、例えば、ＡｌＩＮＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＺｎＳｅ系、ＧａＰ系、ＩｎＧａＰ系、ＧａＡｓＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系等を用いることができる。第１電極１６０及び第２電極１７０は、任意の金属材料を選択することができ、例えばＡｕが用いられる。
【００３４】
ＡｌＧａＡｓ系材料を用いる場合、気相エピタキシャル成長によりＧａＡｓ蛍光基板１１０上に良好な結晶品質の半導体積層構造１２０を成長させることができ、組成として、例えば、活性層１４０をＡｌ０．１Ｇａ０．８Ａｓ１．０とし、第１層１３０及び第２層１５０をＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ１．０とすると、発光波長は８００ｎｍとなる。尚、ＧａＰ系、ＩｎＧａＰ系、ＧａＡｓＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系等の材料であっても、ＧａＡｓ蛍光基板１１０上に直接成長させて良好な結晶品質の半導体積層構造１２０を得ることができる。
【００３５】
以上のように構成された発光素子１００では、図３（ｂ）に示すように、各電極１６０，１７０に電圧を印加することにより、活性層１４０はＧａＡｓ蛍光基板１１０を励起可能な波長領域の励起光Ａを発する。活性層１４０から発せられた励起光Ａは、一部が発光素子１００の外部へ放射され、他の一部がＧａＡｓ蛍光基板１１０へ入射する。ＧａＡｓ蛍光基板１１０へ励起光Ａが入射すると、ＧａＡｓ蛍光基板１１０が励起されて赤外光Ｂが発せられる。このようにして、励起光Ａと赤外光Ｂの混合光が外部へ放射される。赤外光Ｂは、前述のように、０．９μｍ〜１．４μｍで発光することから、１つの発光素子１００により幅広い発光スペクトルを実現することができる。また、励起光Ａとして赤外光Ｂより短い赤外光を用いれば、より広い範囲の赤外領域を１つの発光素子１００によりカバーすることができる。従って、発光素子１００を光干渉断層撮影装置用光源に用いることにより分解能が向上するし、光学的試料分析装置に用いればＬＥＤ素子の数を減らして、分析装置の小型化ならびに省電力化を図ることができる。
【００３６】
図４は第２の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、この発光素子２００は、第１の実施形態の発光素子１００の構成に加え、ＧａＡｓ蛍光基板１１０と第１層１３０の間に赤外光Ｂを選択的に反射する赤外光反射層としての第１反射層２１０を備えている。第１反射層２１０の構成は任意であるが、多層反射膜（ＤＢＲ膜）とすることが好ましい。第１反射層２１０の構成は任意であるが、多層反射膜（ＤＢＲ膜）とすることが好ましい。例えば、半導体積層構造１２０をＡｌＧａＡｓ系材料とする場合、反射層２１０をＡｌＡｓ／Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ１．０の多層膜構造とすることができる。
【００３８】
これにより、図４（ｂ）に示すように、ＧａＡｓ蛍光基板１１０から発せられる赤外光Ｂのうち、第１反射層２１０へ入射するものが当該第１反射層２１０で反射される。ここで、第１反射層２１０は、励起光Ａに対しては透明であるので、励起光ＡのＧａＡｓ蛍光基板１１０への入射が阻害されるようなことはない。従って、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下方（図４中下側）から赤外光Ｂを効率良く取り出すことができる。
【００３９】
図５は第３の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【００４０】
図５（ａ）に示すように、この発光素子３００は、第１の実施形態の発光素子１００の構成に加え、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下面並びに第２層１５０と第２電極１７０の間に励起光Ａを選択的に反射する励起光反射層としての第２反射層３１０を備え、２つの第２反射層３１０により光共振構造をとっている。また、発光素子３００は、第２層１５０の上面に形成された第２反射層３１０と第２電極１７０の間に赤外光Ｂを選択的に反射する第１反射層２１０を備えている。第２反射層３１０は、多層反射膜（ＤＢＲ膜）により形成することができ、例えば、半導体積層構造１２０をＡｌｘＧａ１−ｘＡｓの材料とする場合、ＡｌＡｓ／ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ただし、ｙ＞ｘ）の多層膜構造とすることができる。
【００４１】
これにより、図５（ｂ）に示すように、活性層１４０から発せられる励起光Ａは、各第２反射層３１０間で共振し、各第２反射層３１０間に位置するＧａＡｓ蛍光基板１１０を効率良く励起することができる。さらに、ＧａＡｓ蛍光基板１１０から発せられる赤外光Ｂのうち、第１反射層２１０へ入射するものが当該第１反射層２１０で反射される。このとき、各第２反射層３１０は、赤外光Ｂに対して透明であるので、赤外光Ｂの第１反射層２１０への入射、第１反射層２１０から外部への出射等が阻害されるようなことはない。従って、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下方（図５中下側）から赤外光Ｂを効率良く取り出すことができる。
【００４２】
図６は第４の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【００４３】
図６（ａ）に示すように、この発光素子４００は、第１の実施形態の発光素子１００の構成に加え、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下面並びに第２層１５０と第２電極１７０の間に励起光Ａを選択的に反射する第２反射層３１０を備え、２つの第２反射層３１０により光共振構造をとっている。また、発光素子３００は、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下面に形成された第２反射層３１０の下面に赤外光Ｂを選択的に反射する第１反射層２１０を備えている。第２反射層３１０は、多層反射膜（ＤＢＲ膜）により形成することができ、例えば、半導体積層構造１２０をＡｌｘＧａ１−ｘＡｓの材料とする場合、ＡｌＡｓ／ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ただし、ｙ＞ｘ）の多層膜構造とすることができる。
【００４４】
これにより、図６（ｂ）に示すように、活性層１４０から発せられる励起光Ａは、各第２反射層３１０間で共振し、各第２反射層３１０間に位置するＧａＡｓ蛍光基板１１０を効率良く励起することができる。さらに、ＧａＡｓ蛍光基板１１０から発せられる赤外光Ｂのうち、第１反射層２１０へ入射するものが当該第１反射層２１０で反射される。このとき、各第２反射層３１０は、赤外光Ｂに対して透明であるので、赤外光Ｂの第１反射層２１０への入射、第１反射層２１０から外部への出射等が阻害されるようなことはない。従って、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の上方（図６中上側）から赤外光Ｂを効率良く取り出すことができる。
【００４５】
図７は第５の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、この発光装置５００は、Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓ蛍光板５１０と、ＧａＡｓ蛍光板５１０を励起する励起光源としてのＬＥＤ素子５２０と、を備えている。発光装置５００は、ＧａＡｓ蛍光板５１０とＬＥＤ素子５２０を収容する凹部５３０ａを有する本体５３０と、凹部５３０ａに一部が露出しＬＥＤ素子５２０へ電力を供給する一対のリード５４０と、凹部５３０ａ内に充填される封止部材５５０と、を備えている。封止部材５５０は、例えばエポキシ樹脂、シリコーン等の透明樹脂や、ガラス等の透明な無機材料を用いることができる。
【００４７】
各リード５４０は、導電性の金属からなり、凹部５３０ａの底部に露出しており、ＬＥＤ素子５２０が一方のリード５４０に搭載されて電気的に接続されている。本実施形態においては、ＬＥＤ素子５２０と他方のリード５４０とはワイヤ５５０により電気的に接続されている。
【００４８】
ＬＥＤ素子５２０の組成、発光波長は任意であるが、ＧａＡｓ蛍光体５１０を励起するため、８８０ｎｍ以下の波長の光を発する必要がある。また、励起効率の観点からは、ＬＥＤ素子５２０のピーク波長は、８６７ｎｍ以下とすることが好ましい。ＬＥＤ素子５２０の一例として、ＡｌＧａＡｓ系材料の活性層を有し、ピーク波長が８００ｎｍで、７５０ｎｍ〜８５０ｎｍの光を発するものが挙げられる。また、ＬＥＤ素子５２０は、例えば、ＩｎＧａＰ系材料の活性層を有し、ピーク波長が６３０ｎｍで、６００ｎｍ〜６６０ｎｍの光を発するものであってもよい。さらに、ＬＥＤ素子５２０は、例えば、ＧａＮ系材料の活性層を有し、ピーク波長が５２５ｎｍで、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの光を発するものであってもよい。尚、ＬＥＤ素子５２０は、フリップチップ型、フェイスアップ型とを問わないし、その個数も任意である。
【００４９】
本体５３０は、絶縁性材料からなり、凹部５３０ａの内面は、開口へ向かって拡がるテーパ状をなしている。また、凹部５３０ａの平面視形状は、任意であり、例えば円形状であっても多角形状であってもよい。また、本体５３０の外形形状も任意である。
【００５０】
ＧａＡｓ蛍光板５１０は、凹部５３０ａの内面に設けられ、ＬＥＤ素子５２０から発せられた光を波長変換する。本実施形態においては、ＧａＡｓ蛍光板５１０は、凹部５３０ａ側に露出しＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、本体５３０の内面側に位置しＧａＡｓからなる下地層５１０ｂと、を有している。尚、下地層５１０ｂの組成は任意である。
【００５１】
以上のように構成された発光装置５００によれば、図７（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの一部がＧａＡｓ蛍光板５１０へ入射する。ＧａＡｓ蛍光板５１０へ入射した励起光Ａは、ＧａＡｓ蛍光板５１０の波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。これにより、本体５３０の凹部５３０ａからは励起光Ａと赤外光Ｂの混合光が発せられる。赤外光Ｂは、前述のように、０．９μｍ〜１．４μｍで発光することから、１つの発光装置５００により幅広い発光スペクトルを実現することができる。また、励起光Ａとして赤外光Ｂより短い赤外光を用いれば、より広い範囲の赤外領域を１つの発光装置５００によりカバーすることができる。従って、発光装置５００を光干渉断層撮影装置用光源に用いることにより分解能が向上するし、光学的試料分析装置に用いればＬＥＤ素子の数を減らして、分析装置の小型化ならびに省電力化を図ることができる。
【００５２】
図８は第６の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、この発光装置５０２は、ＧａＡｓ蛍光板５１２の構成が第５の実施形態の発光装置５００と異なっている。本実施形態のＧａＡｓ蛍光板５１２は、凹部５３０ａ側に露出しＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、本体５３０側に位置しＧａＡｓからなる下地層５１０ｂと、波長変換層５１０ａと下地層５１０ｂの間に形成され赤外光Ｂを反射する赤外光反射部としての第１反射層５１２ｃと、を有している。第１反射層５１２ｃは、赤外光Ｂを選択的に反射する多層反射膜（ＤＢＲ膜）としてもよいし、赤外光Ｂのみならず励起光Ａ等も反射する材料としてもよい。
【００５４】
以上のように構成された発光装置５０２によれば、図８（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの一部がＧａＡｓ蛍光板５１２へ入射する。ＧａＡｓ蛍光板５１２へ入射した励起光Ａは、ＧａＡｓ蛍光板５１２の波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。そして、赤外光Ｂのうち、第１反射層５１２ｃへ向かうものについては第１反射層５１２ｃで凹部５３０ａ側へ反射される。これにより、赤外光Ｂを効率良く発光装置５０２から取り出すことができる。尚、第１反射層５１２ｃが赤外光Ｂに加えて励起光Ａを反射する場合は、波長変換層５１０ａにて波長変換されることなく透過した励起光Ａを波長変換層５１０ａへ再入射させることができ、波長変換層５１０ａにおける発光効率を向上することができる。
【００５５】
図９は第７の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（
ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００５６】
図９（ａ）に示すように、この発光装置５０４は、ＧａＡｓ蛍光板５１４の構成が第５の実施形態の発光装置５００と異なっている。本実施形態のＧａＡｓ蛍光板５１４は、凹部５３０ａ側に露出しＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、本体５３０側に位置しＧａＡｓからなる下地層５１０ｂと、波長変換層５１０ａと下地層５１０ｂの間に形成され励起光を反射する励起光反射部としての第２反射層５１４ｄと、を有している。第２反射層５１４ｄは、励起光Ａを選択的に反射する多層反射膜（ＤＢＲ膜）としてもよいし、励起光Ａのみならず赤外光Ｂ等も反射する材料としてもよい。
【００５７】
以上のように構成された発光装置５０４によれば、図９（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの一部がＧａＡｓ蛍光板５１４へ入射する。ＧａＡｓ蛍光板５１４へ入射した励起光Ａは、ＧａＡｓ蛍光板５１４の波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。そして、励起光Ａのうち、波長変換層５１０ａにて変換されなかったものについては、第２反射層５１４ｄにより波長変換層５１０ａへ再入射させることができ、波長変換層５１０ａにおける発光効率を向上することができる。
【００５８】
図１０は第８の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００５９】
図１０（ａ）に示すように、この発光装置６００は、ＧａＡｓ蛍光板５１０を本体５３０の内面でなく凹部５３０ａの開口５３０ｂを塞ぐように設けている点が主に第５の実施形態の発光装置５００と異なっている。発光装置６００は、本体５３０の開口５３０ｂに段状部が形成されており、この段状部に板状のＧａＡｓ蛍光板５１０が載置されている。ＧａＡｓ蛍光板５１０は、波長変換層５１０ａが凹部５３０ａの内部を指向し、下地層５１０ｂが装置外部側となるよう配置される。尚、凹部５３０ａ内に封止部材５５０は充填されておらず、凹部５３０ａ内は空気等の気体によって満たされている。
【００６０】
以上のように構成された発光装置６００によれば、図１０（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの大部分がＧａＡｓ蛍光板５１０へ直接的に、又は本体５３０の内面で反射した後に間接的に入射する。ＧａＡｓ蛍光板５１０へ入射した励起光Ａは、波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換された後、装置外部へ放射される。ここで、ＧａＡｓ蛍光板５１０における波長変換層５１０ａを比較的厚くする等し、励起光Ａの全てが波長変換されるようにすれば、赤外光Ｂのみを外部へ放出することができる。また、ＧａＡｓ蛍光板５１０における波長変換層５１０ａを比較的薄くする等し、励起光Ａの全てが波長変換されないようにすれば、励起光Ａと赤外光Ｂの混合光を装置外部へ放射することができる。
【００６１】
図１１は第９の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００６２】
図１１（ａ）に示すように、この発光装置６０２は、ＧａＡｓ蛍光板６１２の構成が第８の実施形態の発光装置６００と異なっている。本実施形態のＧａＡｓ蛍光板６１２は、凹部５３０ａ側に露出し赤外光Ｂを選択的に反射する第１反射層５１２ｃと、第１反射層５１２ｃに隣接して形成されＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、装置外部側に位置しＧａＡｓからなる下地層５１０ｂと、を有している。第１反射層５１２ｃは、多層反射膜（ＤＢＲ膜）とすることが好適である。
【００６３】
以上のように構成された発光装置６０２によれば、図１１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの大部分がＧａＡｓ蛍光板６１２へ直接的に、又は本体５３０の内面で反射した後に間接的に入射する。ＧａＡｓ蛍光板６１２へ入射した励起光Ａは、第１反射層５１２ｃを透過して波長変換層５１０ａへ入射し、波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。そして、赤外光Ｂのうち、凹部５３０ａ側へ向かうものについては第１反射層５１２ｃで装置外部側へ反射される。これにより、赤外光Ｂを効率良く発光装置６０２から取り出すことができる。
【００６４】
図１２は第１０の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００６５】
図１２（ａ）に示すように、この発光装置６０４は、ＧａＡｓ蛍光板６１４の構成が第８の実施形態の発光装置６００と異なっている。本実施形態のＧａＡｓ蛍光板６１４は、凹部５３０ａ側に露出しＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、装置外部側に位置し励起光Ａを選択的に反射する第２反射層５１４ｄと、波長変換層５１０ａと第２反射層５１４ｄの間に位置しＧａＡｓからなる下地層５１０ｂと、を有している。第２反射層５１４ｄは、多層反射膜（ＤＢＲ膜）とすることが好適である。
【００６６】
以上のように構成された発光装置６０４によれば、図１２（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの大部分がＧａＡｓ蛍光板６１４へ直接的に、又は本体５３０の内面で反射した後に間接的に入射する。ＧａＡｓ蛍光板６１４へ入射した励起光Ａは、波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。励起光Ａのうち波長変換層５１０ａを透過したものについては、下地層５１０ｂを透過した後、第２反射層５１４ｄで凹部５３０ａ側に反射され、波長変換層５１０ａへ再入射する。これにより、励起光Ａが装置外部へ出射することはなく、赤外光Ｂへの波長変換を効率良く行って、赤外光Ｂのみを発光装置６０４から取り出すことができる。
【００６７】
図１３は第１１の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００６８】
図１３（ａ）に示すように、この発光装置６０６は、ＧａＡｓ蛍光板６１６の構成が第８の実施形態の発光装置６００と異なっている。本実施形態のＧａＡｓ蛍光板６１６は、凹部５３０ａ側に露出し赤外光Ｂを選択的に反射する第１反射層５１２ｃと、装置外部側に位置し励起光Ａを選択的に反射する第２反射層５１４ｄと、第１反射層５１２ｃと第２反射層５１４ｄの間に位置しＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、を有している。尚、ＧａＡｓからなる下地層５１０ｂは、波長変換層５１０ａと第２反射層５１４ｄの間に形成されている。第１反射層５１２ｃ及び第２反射層５１４ｄは、多層反射膜（ＤＢＲ膜）とすることが好適である。
【００６９】
以上のように構成された発光装置６０６によれば、図１３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの大部分がＧａＡｓ蛍光板６１６へ直接的に、又は本体５３０の内面で反射した後に間接的に入射する。ＧａＡｓ蛍光板６１６へ入射した励起光Ａは、第１反射層５１２ｃを透過して波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。励起光Ａのうち波長変換層５１０ａを透過したものについては、下地層５１０ｂを透過した後、第２反射層５１４ｄで凹部５３０ａ側に反射され、波長変換層５１０ａへ再入射する。これにより、励起光Ａが装置外部へ出射することはなく、赤外光Ｂへの波長変換を効率良く行うことができる。そして、赤外光Ｂのうち、凹部５３０ａ側へ向かうものについては第１反射層５１２ｃで装置外部側へ反射される。これにより、赤外光Ｂを効率良く発光装置６０６から取り出すことができる。
【実施例】
【００７０】
[Ｓｎドーピング]
Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓ蛍光体を作製するにあたり、まず、液相成長法を用いてＳｎがドープされた複数のＧａＡｓの試料体を作製した。成長基板としてはＧａＡｓ蛍光基板を使用した。Ｓｎは偏析が強い材料であるので、ＧａＡｓにＳｎをドーピングするためにはメルト中に大量のＳｎを含有させる必要がある。実験条件を表１に示す。
【００７１】
【表１】
【００７２】
試料番号１から３の試料体にて、成長層の表面平坦性を調べたところ、いずれも良好な結果が得られた。これらの試料体の中では試料番号３の試料体が最も平坦性が優れていた。また、これらの試料体のホール測定を行って、試料体のキャリア濃度を調べた結果を図１４に示す。
【００７３】
図１４は、横軸をメルト中のＳｎの割合とし、縦軸を電子の濃度としたグラフである。
図１４に示すように、直線性の良い良好なドーピング曲線が得られた。ＳｎはＩＶ族原子であるためＧａＡｓ結晶中では両性不純物として振る舞うが、図１４に示すように良好なｎ型のドーピング特性が得られた。
【００７４】
[Ｎｉドーピング]
次に、ＧａＡｓ蛍光基板上の（００１）面に、ＳｎがドープされたＧａＡｓ層を成長させて、Ｎｉのドーピングを行った。尚、ＧａＡｓ層は、厚さが２０μｍで、Ｓｎの濃度を２×１０１８／ｃｍ３とした。このＳｎドープＧａＡｓ層に、イオン注入法によりＮｉを打ち込んだ。具体的に、イオン注入量を３×１０１４／ｃｍ２とし、加速電圧を１３００ｋｅＶとし、注入角を７°とし、電流を５ｎＡ／ｃｍ２としてＮｉを打ち込んだ。図１５に、熱処理前の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示す。図１５に示すように、表面から約１μｍ程度の深さに５×１０１８／ｃｍ３程度のピークの濃度を持つＮｉが打ち込まれた。尚、この状態では、イオン注入によるＧａＡｓ結晶のダメージが大きく、欠陥等が大量に発生して結晶が劣化しているものと考えられる。そこで、Ｎｉを活性化させ、良好なＤＡＰ発光を得るために熱処理を行った。
【００７５】
[熱処理]
イオン注入を行った試料体の結晶性を改善するために、窒素雰囲気にて、昇温時間１分、熱処理時間３０秒の熱処理を行った。熱処理温度は、７５０℃、８５０℃及び９５０℃の３条件で行った。図１６から図１８にこれらの温度で熱処理をおこなった試料体のＮｉ濃度分布に関するＳＩＭＳの測定結果を示す。図１６から図１８に示すように、熱処理により試料体の結晶性は大きく改善されるが、同時にＮｉも熱拡散しＮｉの濃度分布が大きく変化した。尚、図１６から図１８の深さ０．０μｍ近傍でＮｉの濃度が高くなっているのは表面吸着物の影響である。
【００７６】
図１６は、熱処理条件が７５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示す。図１６に示すように、７５０℃で熱処理した試料体では、Ｎｉの濃度のピーク値は、５×１０１７／ｃｍ３程度であり、この濃度が１．２μｍ程度の深さまで保たれる分布となった。
【００７７】
図１７は、熱処理条件が８５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示す。図１７に示すように、８５０℃で熱処理した試料体では、Ｎｉの濃度のピーク値は、４×１０１７／ｃｍ３程度であり、濃度が１×１０１６／ｃｍ３以下になる位置が表面から１．７μｍ程度であった。
【００７８】
図１８は、熱処理条件が９５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示す。図１８に示すように、９５０℃で熱処理した試料体では、Ｎｉの濃度のピーク値は、１×１０１７／ｃｍ３程度にまで減少し、濃度が１×１０１６／ｃｍ３以下になる位置も表面から０．７μｍ程度と小さくなった。
【００７９】
［光学測定］
熱処理をおこなった各試料体の光学的特性を、フォトルミネッセンス測定により評価した。励起光源としては波長５１４．５ｎｍのＡｒイオンレーザを用い、励起強度３００ｍＷで測定を行った。尚、各試料体は、液体窒素温度（７７Ｋ）に冷却して測定を行った。図１９にフォトルミネッセンス測定による各試料体の発光スペクトルを示す。
【００８０】
図１９に示すように、７５０℃と８５０℃の熱処理を行った試料体で、ピークＡ及びピークＢの２つのピークがあらわれた。ピークＡは１．０μｍ付近に中心波長を持ち、ピークＢは１．２μｍ付近に中心波長を持っている。また、９５０℃の熱処理を行った試料体では、０．９５μｍ付近に中心波長を持つピークＣがあらわれた。これは以下に説明する理由によるものと考えられる。
【００８１】
図２０には、ＧａＡｓ結晶中における試料体のＤＡＰ発光の説明図である。
図２０に示すように、ＮｉはＧａＡｓ結晶中にて、ＮＡ１とＮＡ２の２つのアクセプタ準位を作るものと考えられる。これらが、Ｓｎのドナー準位ＮＤとＤＡＰ発光を形成し、１．０μｍと１．２μｍの２つのピーク波長を有して発光したものと考えられる。また、Ｓｎはドナー準位ＮＤのみでなく、アクセプタ準位ＮＡ３も形成するので、ＳｎをドナーとするとともにＳｎをアクセプタとしてＤＡＰ発光を形成すると、０．９５μｍのピーク波長を有して発光するものと考えられる。そして、ＤＡＰ発光の捕獲断面積は、Ｓｎ−ＮｉのＤＡＰ発光の方が、Ｓｎ−ＳｎのＤＡＰ発光より大きいので、両方が混在するときは、Ｓｎ−ＮｉのＤＡＰ発光が優勢となるためと考えられる。尚、図２０に示すように、熱処理を行っていない試料体では、殆ど発光は観測されず、熱処理が施されない状態では、結晶性が悪いことがうかがえる。
【００８２】
このように、ＧａＡｓ結晶中にＳｎとＮｉを同時にドーピングすることにより、１．０μｍ及び１．２μｍをピーク波長として、０．９μｍ〜１．４μｍのＤＡＰ発光を得ることができた。また、室温においても、図１に示すように、１．２５μｍをピーク波長として、１．１μ〜１．４μｍのＤＡＰ発光を得ることができている。図１のグラフにおいて、ピークＡが無くなっているのは、この発光に関与するアクセプタ準位が熱的に励起され、この準位のホールが減少しているからである。また、図１のグラフにおいて、ピークＢが長波長にずれているのは、母体結晶のバンドギャップの温度依存性によるものである。すなわち、温度が上昇すると、ＧａＡｓのバンドギャップが小さくなり、これに伴って、ＤＡＰ発光も小さいエネルギーとなって長波長側へシフトするからである。
【００８３】
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。例えば、発光素子としてＬＥＤ素子でなくＬＤ素子等の他の素子を用いることができるし、発光装置としてトップビュータイプでなく砲弾型等の他の型を用いることができる。さらに、発光装置に内側に発光素子及びＧａＡｓ蛍光板の波長変換層が位置するように一対の励起光反射部を設けてもよい。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明のＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる蛍光体の発光スペクトルの一例を示すグラフである。
【図２】ＧａＡｓ蛍光体へ入射した光が蛍光に変換される様子を模式的に示した説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【図７】本発明の第５の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図８】本発明の第６の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図９】本発明の第７の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図１２】本発明の第１０の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図１３】本発明の第１１の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図１４】横軸をメルト中のＳｎの割合とし、縦軸を電子の濃度としたグラフである。
【図１５】熱処理前の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示すグラフである。
【図１６】熱処理条件が７５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示すグラフである。
【図１７】熱処理条件が８５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示すグラフである。
【図１８】熱処理条件が９５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示すグラフである。
【図１９】フォトルミネッセンス測定による各試料体の発光スペクトルを示すグラフである。
【図２０】ＧａＡｓ結晶中における試料体のＤＡＰ発光の説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１００ 発光素子
１１０ ＧａＡｓ蛍光基板
１２０ 半導体積層構造
１３０ 第１層
１４０ 活性層
１５０ 第２層
１６０ 第１電極
１７０ 第２電極
２００ 発光素子
２１０ 第１反射層
３００ 発光素子
３１０ 第２反射層
４００ 発光素子
５００ 発光装置
５０２ 発光装置
５１０ ＧａＡｓ蛍光板
５１０ａ 波長変換層
５１０ｂ 下地層
５１２ ＧａＡｓ蛍光板
５１２ｃ 第１反射層
５１４ｄ 第２反射層
５２０ ＬＥＤ素子
５３０ 本体
５３０ａ 凹部
５３０ｂ 開口
５４０ リード
５５０ 封止材料
６００ 発光装置
６０２ 発光装置
６０４ 発光装置
６０６ 発光装置
６１２ ＧａＡｓ蛍光板
６１４ ＧａＡｓ蛍光板
６１６ ＧａＡｓ蛍光板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光励起により赤外光を発する蛍光体、これを用いた発光素子及び発光装置、並びに蛍光体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外光を発する発光素子として、ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系等の発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）等が知られている（例えば、特許文献１参照）。現在、市販されているＧａＡｓ系発光ダイオード（ＬＥＤ）のうち、発光ピーク波長として代表的なものは８８０ｎｍ、９５０ｎｍ等である。一方、ＩｎＧａＡｓＰ系ＬＥＤ、レーザーダイオード（ＬＤ）等のうち、発光波長として代表的なものは、１．３μｍ、１．５μｍ等である。ＧａＡｓ系とＩｎＧａＡｓＰ系の中間の領域の光を発光する素子は殆ど無い。
【０００３】
また、通常の発光ダイオードはエレクトロルミネッセンスを利用し発光するので、発光スペクトルの半値幅がたかだか２０ｎｍと広くない。近年、応用上の観点より、広い発光波長範囲を持つ赤外発光素子が求められている。例えば、光干渉断層撮影装置（ＯＣＴ）用光源では、発光スペクトルが広いと分解能が向上するという利点があり、発光スペクトルの広い光源が強く求められている。また、近赤外光を用いた光学的試料分析装置に関しては、従来では、複数個の発光ダイオードを組み合わせることにより、所望のスペクトル範囲をカバーする光源を得ていたが、ＬＥＤの発光スペクトルがより広くなれば、少ない個数のＬＥＤを組み合わせるだけで必要な発光スペクトルの範囲をカバーすることが可能となる。このことは、単に使用するＬＥＤの数の減少に効果があるばかりではなく、ＬＥＤの駆動回路など付帯の回路を減らす効果もあり、分析装置の小型化ならびに省電力化にも有効であるという利点を持つ。
【特許文献１】特開２００７−１５８１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、広域の発光スペクトルの赤外光を発する蛍光体、これを用いた発光素子及び発光装置、並びに蛍光体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明は、Ｎｉ及びＳｎがドーピングされ、光励起によりドナー・アクセプタ・ペアによって発光するＧａＡｓを含む蛍光体が提供される。
【０００６】
上記蛍光体において、Ｎｉの濃度が１０１７／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、Ｓｎの濃度が１０１８／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３であることが好ましい。
【０００７】
また、前記目的を達成するため、本発明は、上記蛍光体の製造方法であって、Ｎｉのドーピングをイオン注入により行う蛍光体の製造方法が提供される。
【０００８】
上記蛍光体の製造方法において、Ｎｉをドーピングした後、熱処理を行うことが好ましい。
【０００９】
上記蛍光体の製造方法において、液相成長法によりＳｎがドーピングされたＧａＡｓを成長した後、Ｎｉをドーピングすることが好ましい。
【００１０】
また、前記目的を達成するため、上記蛍光体からなる蛍光板と、前記蛍光体を励起する励起光を発する発光素子と、を備えた発光装置が提供される。
【００１１】
上記発光装置において、前記蛍光板に設けられ、前記発光素子により励起されると前記蛍光体から発せられる赤外光を所定方向へ反射する赤外光反射部を備えた構成としてもよい。
【００１２】
上記発光装置において、前記蛍光板に設けられ、前記ＧａＡｓを透過した前記励起光を前記ＧａＡｓ側へ反射する励起光反射部を備えた構成としてもよい。
【００１３】
上記発光装置において、前記蛍光板の前記蛍光体及び前記発光素子が内側となるように配置され、前記励起光を反射する一対の励起光反射部を備えた構成としてもよい。
【００１４】
また、前記目的を達成するため、Ｎｉ及びＳｎがドーピングされたＧａＡｓ蛍光基板と、前記ＧａＡｓ蛍光基板上に形成され、前記ＧａＡｓ蛍光基板を励起する励起光を発する活性層を有する半導体積層構造と、を備えた発光素子が提供される。
【００１５】
上記発光素子において、前記励起光により励起されると前記ＧａＡｓ蛍光基板から発せられる赤外光を反射する赤外光反射層を備えた構成としてもよい。
【００１６】
上記発光素子において、前記励起光を前記ＧａＡｓ蛍光基板側へ反射する励起光反射層を備えた構成としてもよい。
【００１７】
上記発光素子において、前記ＧａＡｓ蛍光基板及び前記活性層が内側となるように配置され、前記励起光を反射する一対の励起光反射層を備えた構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＧａＡｓにＮｉ及びＳｎを同時にドーピングしたので、所定波長の光により励起されると、Ｎｉをアクセプタ及びＳｎをドナーとしたドナー・アクセプタ・ペア（ＤＡＰ）の発光により、広域の発光スペクトルの赤外光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明のＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる蛍光体の発光スペクトルの一例を示すグラフである。図１のグラフは、室温（２８℃）にて取得されたものである。
【００２０】
図１に示すように、Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる蛍光体は、約８８０ｎｍ以下の波長の外部光源によって励起し、主として１．１μｍ〜１．４μｍの波長で発光する。尚、蛍光体は、例えば板状、粉末状等にして用いることができるし、他の材料に混入させて用いることもできる。蛍光体は、Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓを含んでいれば、波長変換作用を得ることができる。ここで、図１のグラフは、波長５１４．５ｎｍのＡｒイオンレーザを入射したときの発光を測定した数値で表す。図１に示すように、Ｎｉ及びＳｎがドーピングされたＧａＡｓ蛍光体は、外部光源に励起されると、１．２５μｍがピーク波長の波長変換光を発する。
【００２１】
ここで、ＧａＡｓ蛍光体の発光効率を高めるためには、ＧａＡｓのバンド端から緩和される電子−正孔対を受け入れるのに十分な不純物準位の状態密度を確保することが望ましい。この点を考慮すると、Ｎｉ及びＳｎの不純物濃度がいずれも、１０１５／ｃｍ３以上である態様が好ましく、１０１６／ｃｍ３以上である態様がより好ましく、１０１７／ｃｍ３以上であると特に好ましい。一方、不純物濃度が高すぎる場合には発光効率が落ちる傾向にあるため、１０２０／ｃｍ３以下が好ましい。尚、Ｓｎについては、ＧａＡｓ結晶の劣化を考慮すると、１０１９／ｃｍ３以下が好ましい。
【００２２】
尚、Ｎｉ及びＳｎの濃度は任意であるが、ＧａＡｓ蛍光体を効率良く発光させるためには、Ｎｉの濃度がＳｎの濃度よりも小さいことが好ましい。具体的には、Ｎｉの濃度が１０１７／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、Ｓｎの濃度が１０１８／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３である態様が好ましく、図１のグラフはかかる濃度にて測定されたグラフである。
【００２３】
ＧａＡｓ半導体のバンドギャップエネルギは１．４３ｅＶであり、不純物の添加により、バンド中に様々な準位を作ることができる。そして、ＧａＡｓのバンド端の波長が８６７ｎｍであことから、このバンド端の波長より短い波長により励起することが可能である。
【００２４】
ここで、ＧａＡｓ蛍光体の蛍光作用について、図２を参照して説明する。図２は、ＧａＡｓ蛍光体へ入射した光が蛍光に変換される様子を模式的に示した説明図である。
【００２５】
ＧａＡｓ蛍光体は、主にＧａＡｓ結晶で構成されているため、ＧａＡｓ結晶のバンドギャップエネルギーＥｇが形成されている。ＧａＡｓ蛍光体に光を入射させると、ＧａＡｓ蛍光体が励起され、自由電子ａ並びに自由正孔ｂが生じる。このとき、自由電子ａのエネルギーは伝導帯Ｅ１にあり、自由正孔ｂのエネルギーは荷電子帯Ｅ２にある。
【００２６】
しかし、数ｎｓから数μｓの短時間のうちに、自由電子ａは束縛エネルギーＥＤに抗してドナー準位ＮＤへ緩和し、ドナー電子ａ’となる。同様に、自由正孔ｂは束縛エネルギーＥＡに抗してアクセプタ準位ＮＡへと緩和し、アクセプタ正孔ｂ’となる。さらに、エネルギーギャップが緩和されたドナー電子ａ’とアクセプタ正孔ｂ’が再結合し、その遷移エネルギー（Ｅｇ−ＥＤ−ＥＡ）に相当するエネルギーを有する光子ｃがＧａＡｓ蛍光体の外部へ放出される。ＧａＡｓ蛍光体の外部へ放出される光子ｃの波長は、遷移エネルギー（Ｅｇ−ＥＤ−ＥＡ）に依存する。本実施形態においては、アクセプタ不純物であるＮｉが２つのアクセプタ準位ＮＡを作り、２つの遷移エネルギーが生じることから、蛍光のピーク波長が２つとなると考えられる。
【００２７】
本実施形態のＧａＡｓ蛍光体は、ＳｎがドープされたＧａＡｓを得るＧａＡｓ作製工程と、作製されたＧａＡｓにＮｉのドーピングを行うＮｉドープ工程とＳｎ及びＮｉがドープされたＧａＡｓに熱処理を施す熱処理工程と、を含んで製造される。
【００２８】
ＧａＡｓ作製工程では、ＧａＡｓの作製に液相成長法（ＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）法）が用いられる。これにより、安価で簡便に比較的膜厚の大きいＳｎドープＧａＡｓを得ることができ、Ｓｎのドーピング濃度の制御も良好に行うことができる。具体的には、Ｇａを所定温度に熱して液体とし、Ａｓ及びＳｎを加えて溶かした後、成長基板を入れて所定温度（例えば二十数度程度）だけ徐冷することにより、ＳｎがドープされたＧａＡｓ結晶が成長基板上に成長する。ＧａＡｓ中のＳｎの濃度は、加えるＳｎの量により調整することができる。このとき、Ｓｎは偏析が強い材料であるので、Ｇａの液体中に十分な量のＳｎを含有させて、偏析を抑制する必要がある。成長基板は任意であるが例えばＧａＡｓ蛍光基板を用いることができる。尚、液相成長法の他に、気相成長法（ＶＰＥ（Vapor Phase Epitaxy）法）、有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ（OrganoMetallic Vapor Phase Epitaxy）法）、分子線成長法（ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法）等を用いてＳｎドープのＧａＡｓを作製してもよい。
【００２９】
Ｎｉドープ工程では、Ｎｉのドーピングにイオン注入法が用いられる。尚、Ｎｉについては、Ｎｉが極めて高い偏析性を持つため、液相成長法によりＧａＡｓ中へのドーピングは極めて困難である。具体的には、所定のチャンバー内にＳｎドープのＧａＡｓを固定し、ＧａＡｓに負の電圧をかけてプラズマ中の正の電荷のＮｉイオンをＧａＡｓに向かって加速することにより、ＧａＡｓ中にＮｉが注入される。ＧａＡｓ中のＮｉの濃度及び深さは、注入されるＮｉイオンの量及び速度により調整することができる。このとき、イオン注入によって、ＧａＡｓの結晶は、構造的にダメージを受けており、この状態では良好なＤＡＰ発光作用を得ることはできない。尚、イオン注入法以外の方法によりＮｉを物理的にＧａＡｓに注入してもよいし、熱拡散法によってＮｉをドーピングするようにしてもよい。
【００３０】
熱処理工程では、所定の雰囲気下で、所定の温度条件で、ＧａＡｓを熱処理して結晶性の改善を図る。これにより、Ｎｉのイオン注入によるＧａＡｓのダメージを取り除き、結晶層の品質を回復することができる。具体的には、所定のチャンバー内にＮ２等の不活性ガスを充填し、チャンバー内に固定されたＧａＡｓをヒータ等により加熱することにより熱処理を行う。熱処理の温度条件としては、熱処理時間は２０秒〜１分で、熱処理温度は７００℃〜９００℃が好ましく、例えば、１分間で昇温し３０秒間熱処理を行うことができる。尚、熱処理の時間が短ければ、１０００℃で処理ことも可能である。この条件であれば、熱処理時にＮｉ原子が拡散しても、Ｎｉを所定の濃度に保ちつつ、イオン注入によるダメージを回復させることができる。以上の工程を経て、Ｓｎ及びＮｉがドープされ、光励起により良好なＤＡＰ発光を得ることができるＧａＡｓ蛍光体が製造される。
【００３１】
図３は、本発明の第１の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、本実施形態の発光素子１００は、ＬＥＤであり、Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓ蛍光基板１１０と、このＧａＡｓ蛍光基板１１０に形成された半導体積層構造１２０と、を有している。半導体積層構造１２０は、ＧａＡｓ蛍光基板の上方に形成される第１導電型の第１層１３０と、第１層１３０の上方に設けられる活性層１４０と、活性層１４０の上方に設けられる第２導電型の第２層１５０と、を有している。ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下方には第１電極１６０が形成され、第２層１５０の上方には第２電極１７０が形成されており、各電極１６０，１７０に電圧を印加することにより、活性層１４０はＧａＡｓ蛍光基板１１０を励起可能な波長領域の光を発する。第１電極１６０の中心部には、光取り出し用の窓が形成されている。第１層１３０及び第２層１５０は、適宜、バッファ層、コンタクト層、電流拡散層を設けた構成としてもよく活性層１４０は多重量子井戸構造としてもよい。また、第２層１５０を構成する複数の層のいずれかの層内に中間層を導入してもよい。
【００３３】
ここで、Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓ蛍光基板１１０を用い、活性層がＧａＡｓ蛍光基板１１０を励起する光を発すれば、発光素子１００の構成は任意である。半導体積層構造１２０は、液相成長法、気相成長法、有機金属気相成長法、分子線成長法等を用いてＧａＡｓ蛍光基板１１０上に直接成長されてもよいし、他の成長基板上に成長された後に支持基板としてのＧａＡｓ蛍光基板１１０に接合されたものであってもよい。半導体積層構造１２０に用いる半導体材料として、例えば、ＡｌＩＮＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＺｎＳｅ系、ＧａＰ系、ＩｎＧａＰ系、ＧａＡｓＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系等を用いることができる。第１電極１６０及び第２電極１７０は、任意の金属材料を選択することができ、例えばＡｕが用いられる。
【００３４】
ＡｌＧａＡｓ系材料を用いる場合、気相エピタキシャル成長によりＧａＡｓ蛍光基板１１０上に良好な結晶品質の半導体積層構造１２０を成長させることができ、組成として、例えば、活性層１４０をＡｌ０．１Ｇａ０．８Ａｓ１．０とし、第１層１３０及び第２層１５０をＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ１．０とすると、発光波長は８００ｎｍとなる。尚、ＧａＰ系、ＩｎＧａＰ系、ＧａＡｓＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系等の材料であっても、ＧａＡｓ蛍光基板１１０上に直接成長させて良好な結晶品質の半導体積層構造１２０を得ることができる。
【００３５】
以上のように構成された発光素子１００では、図３（ｂ）に示すように、各電極１６０，１７０に電圧を印加することにより、活性層１４０はＧａＡｓ蛍光基板１１０を励起可能な波長領域の励起光Ａを発する。活性層１４０から発せられた励起光Ａは、一部が発光素子１００の外部へ放射され、他の一部がＧａＡｓ蛍光基板１１０へ入射する。ＧａＡｓ蛍光基板１１０へ励起光Ａが入射すると、ＧａＡｓ蛍光基板１１０が励起されて赤外光Ｂが発せられる。このようにして、励起光Ａと赤外光Ｂの混合光が外部へ放射される。赤外光Ｂは、前述のように、０．９μｍ〜１．４μｍで発光することから、１つの発光素子１００により幅広い発光スペクトルを実現することができる。また、励起光Ａとして赤外光Ｂより短い赤外光を用いれば、より広い範囲の赤外領域を１つの発光素子１００によりカバーすることができる。従って、発光素子１００を光干渉断層撮影装置用光源に用いることにより分解能が向上するし、光学的試料分析装置に用いればＬＥＤ素子の数を減らして、分析装置の小型化ならびに省電力化を図ることができる。
【００３６】
図４は第２の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、この発光素子２００は、第１の実施形態の発光素子１００の構成に加え、ＧａＡｓ蛍光基板１１０と第１層１３０の間に赤外光Ｂを選択的に反射する赤外光反射層としての第１反射層２１０を備えている。第１反射層２１０の構成は任意であるが、多層反射膜（ＤＢＲ膜）とすることが好ましい。第１反射層２１０の構成は任意であるが、多層反射膜（ＤＢＲ膜）とすることが好ましい。例えば、半導体積層構造１２０をＡｌＧａＡｓ系材料とする場合、反射層２１０をＡｌＡｓ／Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ１．０の多層膜構造とすることができる。
【００３８】
これにより、図４（ｂ）に示すように、ＧａＡｓ蛍光基板１１０から発せられる赤外光Ｂのうち、第１反射層２１０へ入射するものが当該第１反射層２１０で反射される。ここで、第１反射層２１０は、励起光Ａに対しては透明であるので、励起光ＡのＧａＡｓ蛍光基板１１０への入射が阻害されるようなことはない。従って、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下方（図４中下側）から赤外光Ｂを効率良く取り出すことができる。
【００３９】
図５は第３の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【００４０】
図５（ａ）に示すように、この発光素子３００は、第１の実施形態の発光素子１００の構成に加え、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下面並びに第２層１５０と第２電極１７０の間に励起光Ａを選択的に反射する励起光反射層としての第２反射層３１０を備え、２つの第２反射層３１０により光共振構造をとっている。また、発光素子３００は、第２層１５０の上面に形成された第２反射層３１０と第２電極１７０の間に赤外光Ｂを選択的に反射する第１反射層２１０を備えている。第２反射層３１０は、多層反射膜（ＤＢＲ膜）により形成することができ、例えば、半導体積層構造１２０をＡｌｘＧａ１−ｘＡｓの材料とする場合、ＡｌＡｓ／ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ただし、ｙ＞ｘ）の多層膜構造とすることができる。
【００４１】
これにより、図５（ｂ）に示すように、活性層１４０から発せられる励起光Ａは、各第２反射層３１０間で共振し、各第２反射層３１０間に位置するＧａＡｓ蛍光基板１１０を効率良く励起することができる。さらに、ＧａＡｓ蛍光基板１１０から発せられる赤外光Ｂのうち、第１反射層２１０へ入射するものが当該第１反射層２１０で反射される。このとき、各第２反射層３１０は、赤外光Ｂに対して透明であるので、赤外光Ｂの第１反射層２１０への入射、第１反射層２１０から外部への出射等が阻害されるようなことはない。従って、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下方（図５中下側）から赤外光Ｂを効率良く取り出すことができる。
【００４２】
図６は第４の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【００４３】
図６（ａ）に示すように、この発光素子４００は、第１の実施形態の発光素子１００の構成に加え、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下面並びに第２層１５０と第２電極１７０の間に励起光Ａを選択的に反射する第２反射層３１０を備え、２つの第２反射層３１０により光共振構造をとっている。また、発光素子３００は、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の下面に形成された第２反射層３１０の下面に赤外光Ｂを選択的に反射する第１反射層２１０を備えている。第２反射層３１０は、多層反射膜（ＤＢＲ膜）により形成することができ、例えば、半導体積層構造１２０をＡｌｘＧａ１−ｘＡｓの材料とする場合、ＡｌＡｓ／ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ただし、ｙ＞ｘ）の多層膜構造とすることができる。
【００４４】
これにより、図６（ｂ）に示すように、活性層１４０から発せられる励起光Ａは、各第２反射層３１０間で共振し、各第２反射層３１０間に位置するＧａＡｓ蛍光基板１１０を効率良く励起することができる。さらに、ＧａＡｓ蛍光基板１１０から発せられる赤外光Ｂのうち、第１反射層２１０へ入射するものが当該第１反射層２１０で反射される。このとき、各第２反射層３１０は、赤外光Ｂに対して透明であるので、赤外光Ｂの第１反射層２１０への入射、第１反射層２１０から外部への出射等が阻害されるようなことはない。従って、ＧａＡｓ蛍光基板１１０の上方（図６中上側）から赤外光Ｂを効率良く取り出すことができる。
【００４５】
図７は第５の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、この発光装置５００は、Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓ蛍光板５１０と、ＧａＡｓ蛍光板５１０を励起する励起光源としてのＬＥＤ素子５２０と、を備えている。発光装置５００は、ＧａＡｓ蛍光板５１０とＬＥＤ素子５２０を収容する凹部５３０ａを有する本体５３０と、凹部５３０ａに一部が露出しＬＥＤ素子５２０へ電力を供給する一対のリード５４０と、凹部５３０ａ内に充填される封止部材５５０と、を備えている。封止部材５５０は、例えばエポキシ樹脂、シリコーン等の透明樹脂や、ガラス等の透明な無機材料を用いることができる。
【００４７】
各リード５４０は、導電性の金属からなり、凹部５３０ａの底部に露出しており、ＬＥＤ素子５２０が一方のリード５４０に搭載されて電気的に接続されている。本実施形態においては、ＬＥＤ素子５２０と他方のリード５４０とはワイヤ５５０により電気的に接続されている。
【００４８】
ＬＥＤ素子５２０の組成、発光波長は任意であるが、ＧａＡｓ蛍光体５１０を励起するため、８８０ｎｍ以下の波長の光を発する必要がある。また、励起効率の観点からは、ＬＥＤ素子５２０のピーク波長は、８６７ｎｍ以下とすることが好ましい。ＬＥＤ素子５２０の一例として、ＡｌＧａＡｓ系材料の活性層を有し、ピーク波長が８００ｎｍで、７５０ｎｍ〜８５０ｎｍの光を発するものが挙げられる。また、ＬＥＤ素子５２０は、例えば、ＩｎＧａＰ系材料の活性層を有し、ピーク波長が６３０ｎｍで、６００ｎｍ〜６６０ｎｍの光を発するものであってもよい。さらに、ＬＥＤ素子５２０は、例えば、ＧａＮ系材料の活性層を有し、ピーク波長が５２５ｎｍで、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの光を発するものであってもよい。尚、ＬＥＤ素子５２０は、フリップチップ型、フェイスアップ型とを問わないし、その個数も任意である。
【００４９】
本体５３０は、絶縁性材料からなり、凹部５３０ａの内面は、開口へ向かって拡がるテーパ状をなしている。また、凹部５３０ａの平面視形状は、任意であり、例えば円形状であっても多角形状であってもよい。また、本体５３０の外形形状も任意である。
【００５０】
ＧａＡｓ蛍光板５１０は、凹部５３０ａの内面に設けられ、ＬＥＤ素子５２０から発せられた光を波長変換する。本実施形態においては、ＧａＡｓ蛍光板５１０は、凹部５３０ａ側に露出しＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、本体５３０の内面側に位置しＧａＡｓからなる下地層５１０ｂと、を有している。尚、下地層５１０ｂの組成は任意である。
【００５１】
以上のように構成された発光装置５００によれば、図７（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの一部がＧａＡｓ蛍光板５１０へ入射する。ＧａＡｓ蛍光板５１０へ入射した励起光Ａは、ＧａＡｓ蛍光板５１０の波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。これにより、本体５３０の凹部５３０ａからは励起光Ａと赤外光Ｂの混合光が発せられる。赤外光Ｂは、前述のように、０．９μｍ〜１．４μｍで発光することから、１つの発光装置５００により幅広い発光スペクトルを実現することができる。また、励起光Ａとして赤外光Ｂより短い赤外光を用いれば、より広い範囲の赤外領域を１つの発光装置５００によりカバーすることができる。従って、発光装置５００を光干渉断層撮影装置用光源に用いることにより分解能が向上するし、光学的試料分析装置に用いればＬＥＤ素子の数を減らして、分析装置の小型化ならびに省電力化を図ることができる。
【００５２】
図８は第６の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、この発光装置５０２は、ＧａＡｓ蛍光板５１２の構成が第５の実施形態の発光装置５００と異なっている。本実施形態のＧａＡｓ蛍光板５１２は、凹部５３０ａ側に露出しＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、本体５３０側に位置しＧａＡｓからなる下地層５１０ｂと、波長変換層５１０ａと下地層５１０ｂの間に形成され赤外光Ｂを反射する赤外光反射部としての第１反射層５１２ｃと、を有している。第１反射層５１２ｃは、赤外光Ｂを選択的に反射する多層反射膜（ＤＢＲ膜）としてもよいし、赤外光Ｂのみならず励起光Ａ等も反射する材料としてもよい。
【００５４】
以上のように構成された発光装置５０２によれば、図８（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの一部がＧａＡｓ蛍光板５１２へ入射する。ＧａＡｓ蛍光板５１２へ入射した励起光Ａは、ＧａＡｓ蛍光板５１２の波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。そして、赤外光Ｂのうち、第１反射層５１２ｃへ向かうものについては第１反射層５１２ｃで凹部５３０ａ側へ反射される。これにより、赤外光Ｂを効率良く発光装置５０２から取り出すことができる。尚、第１反射層５１２ｃが赤外光Ｂに加えて励起光Ａを反射する場合は、波長変換層５１０ａにて波長変換されることなく透過した励起光Ａを波長変換層５１０ａへ再入射させることができ、波長変換層５１０ａにおける発光効率を向上することができる。
【００５５】
図９は第７の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（
ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００５６】
図９（ａ）に示すように、この発光装置５０４は、ＧａＡｓ蛍光板５１４の構成が第５の実施形態の発光装置５００と異なっている。本実施形態のＧａＡｓ蛍光板５１４は、凹部５３０ａ側に露出しＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、本体５３０側に位置しＧａＡｓからなる下地層５１０ｂと、波長変換層５１０ａと下地層５１０ｂの間に形成され励起光を反射する励起光反射部としての第２反射層５１４ｄと、を有している。第２反射層５１４ｄは、励起光Ａを選択的に反射する多層反射膜（ＤＢＲ膜）としてもよいし、励起光Ａのみならず赤外光Ｂ等も反射する材料としてもよい。
【００５７】
以上のように構成された発光装置５０４によれば、図９（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの一部がＧａＡｓ蛍光板５１４へ入射する。ＧａＡｓ蛍光板５１４へ入射した励起光Ａは、ＧａＡｓ蛍光板５１４の波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。そして、励起光Ａのうち、波長変換層５１０ａにて変換されなかったものについては、第２反射層５１４ｄにより波長変換層５１０ａへ再入射させることができ、波長変換層５１０ａにおける発光効率を向上することができる。
【００５８】
図１０は第８の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００５９】
図１０（ａ）に示すように、この発光装置６００は、ＧａＡｓ蛍光板５１０を本体５３０の内面でなく凹部５３０ａの開口５３０ｂを塞ぐように設けている点が主に第５の実施形態の発光装置５００と異なっている。発光装置６００は、本体５３０の開口５３０ｂに段状部が形成されており、この段状部に板状のＧａＡｓ蛍光板５１０が載置されている。ＧａＡｓ蛍光板５１０は、波長変換層５１０ａが凹部５３０ａの内部を指向し、下地層５１０ｂが装置外部側となるよう配置される。尚、凹部５３０ａ内に封止部材５５０は充填されておらず、凹部５３０ａ内は空気等の気体によって満たされている。
【００６０】
以上のように構成された発光装置６００によれば、図１０（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの大部分がＧａＡｓ蛍光板５１０へ直接的に、又は本体５３０の内面で反射した後に間接的に入射する。ＧａＡｓ蛍光板５１０へ入射した励起光Ａは、波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換された後、装置外部へ放射される。ここで、ＧａＡｓ蛍光板５１０における波長変換層５１０ａを比較的厚くする等し、励起光Ａの全てが波長変換されるようにすれば、赤外光Ｂのみを外部へ放出することができる。また、ＧａＡｓ蛍光板５１０における波長変換層５１０ａを比較的薄くする等し、励起光Ａの全てが波長変換されないようにすれば、励起光Ａと赤外光Ｂの混合光を装置外部へ放射することができる。
【００６１】
図１１は第９の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００６２】
図１１（ａ）に示すように、この発光装置６０２は、ＧａＡｓ蛍光板６１２の構成が第８の実施形態の発光装置６００と異なっている。本実施形態のＧａＡｓ蛍光板６１２は、凹部５３０ａ側に露出し赤外光Ｂを選択的に反射する第１反射層５１２ｃと、第１反射層５１２ｃに隣接して形成されＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、装置外部側に位置しＧａＡｓからなる下地層５１０ｂと、を有している。第１反射層５１２ｃは、多層反射膜（ＤＢＲ膜）とすることが好適である。
【００６３】
以上のように構成された発光装置６０２によれば、図１１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの大部分がＧａＡｓ蛍光板６１２へ直接的に、又は本体５３０の内面で反射した後に間接的に入射する。ＧａＡｓ蛍光板６１２へ入射した励起光Ａは、第１反射層５１２ｃを透過して波長変換層５１０ａへ入射し、波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。そして、赤外光Ｂのうち、凹部５３０ａ側へ向かうものについては第１反射層５１２ｃで装置外部側へ反射される。これにより、赤外光Ｂを効率良く発光装置６０２から取り出すことができる。
【００６４】
図１２は第１０の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００６５】
図１２（ａ）に示すように、この発光装置６０４は、ＧａＡｓ蛍光板６１４の構成が第８の実施形態の発光装置６００と異なっている。本実施形態のＧａＡｓ蛍光板６１４は、凹部５３０ａ側に露出しＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、装置外部側に位置し励起光Ａを選択的に反射する第２反射層５１４ｄと、波長変換層５１０ａと第２反射層５１４ｄの間に位置しＧａＡｓからなる下地層５１０ｂと、を有している。第２反射層５１４ｄは、多層反射膜（ＤＢＲ膜）とすることが好適である。
【００６６】
以上のように構成された発光装置６０４によれば、図１２（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの大部分がＧａＡｓ蛍光板６１４へ直接的に、又は本体５３０の内面で反射した後に間接的に入射する。ＧａＡｓ蛍光板６１４へ入射した励起光Ａは、波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。励起光Ａのうち波長変換層５１０ａを透過したものについては、下地層５１０ｂを透過した後、第２反射層５１４ｄで凹部５３０ａ側に反射され、波長変換層５１０ａへ再入射する。これにより、励起光Ａが装置外部へ出射することはなく、赤外光Ｂへの波長変換を効率良く行って、赤外光Ｂのみを発光装置６０４から取り出すことができる。
【００６７】
図１３は第１１の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【００６８】
図１３（ａ）に示すように、この発光装置６０６は、ＧａＡｓ蛍光板６１６の構成が第８の実施形態の発光装置６００と異なっている。本実施形態のＧａＡｓ蛍光板６１６は、凹部５３０ａ側に露出し赤外光Ｂを選択的に反射する第１反射層５１２ｃと、装置外部側に位置し励起光Ａを選択的に反射する第２反射層５１４ｄと、第１反射層５１２ｃと第２反射層５１４ｄの間に位置しＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる波長変換層５１０ａと、を有している。尚、ＧａＡｓからなる下地層５１０ｂは、波長変換層５１０ａと第２反射層５１４ｄの間に形成されている。第１反射層５１２ｃ及び第２反射層５１４ｄは、多層反射膜（ＤＢＲ膜）とすることが好適である。
【００６９】
以上のように構成された発光装置６０６によれば、図１３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５２０から励起光Ａが発せられると、励起光Ａの大部分がＧａＡｓ蛍光板６１６へ直接的に、又は本体５３０の内面で反射した後に間接的に入射する。ＧａＡｓ蛍光板６１６へ入射した励起光Ａは、第１反射層５１２ｃを透過して波長変換層５１０ａにて赤外光Ｂに変換される。励起光Ａのうち波長変換層５１０ａを透過したものについては、下地層５１０ｂを透過した後、第２反射層５１４ｄで凹部５３０ａ側に反射され、波長変換層５１０ａへ再入射する。これにより、励起光Ａが装置外部へ出射することはなく、赤外光Ｂへの波長変換を効率良く行うことができる。そして、赤外光Ｂのうち、凹部５３０ａ側へ向かうものについては第１反射層５１２ｃで装置外部側へ反射される。これにより、赤外光Ｂを効率良く発光装置６０６から取り出すことができる。
【実施例】
【００７０】
[Ｓｎドーピング]
Ｎｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓ蛍光体を作製するにあたり、まず、液相成長法を用いてＳｎがドープされた複数のＧａＡｓの試料体を作製した。成長基板としてはＧａＡｓ蛍光基板を使用した。Ｓｎは偏析が強い材料であるので、ＧａＡｓにＳｎをドーピングするためにはメルト中に大量のＳｎを含有させる必要がある。実験条件を表１に示す。
【００７１】
【表１】
【００７２】
試料番号１から３の試料体にて、成長層の表面平坦性を調べたところ、いずれも良好な結果が得られた。これらの試料体の中では試料番号３の試料体が最も平坦性が優れていた。また、これらの試料体のホール測定を行って、試料体のキャリア濃度を調べた結果を図１４に示す。
【００７３】
図１４は、横軸をメルト中のＳｎの割合とし、縦軸を電子の濃度としたグラフである。
図１４に示すように、直線性の良い良好なドーピング曲線が得られた。ＳｎはＩＶ族原子であるためＧａＡｓ結晶中では両性不純物として振る舞うが、図１４に示すように良好なｎ型のドーピング特性が得られた。
【００７４】
[Ｎｉドーピング]
次に、ＧａＡｓ蛍光基板上の（００１）面に、ＳｎがドープされたＧａＡｓ層を成長させて、Ｎｉのドーピングを行った。尚、ＧａＡｓ層は、厚さが２０μｍで、Ｓｎの濃度を２×１０１８／ｃｍ３とした。このＳｎドープＧａＡｓ層に、イオン注入法によりＮｉを打ち込んだ。具体的に、イオン注入量を３×１０１４／ｃｍ２とし、加速電圧を１３００ｋｅＶとし、注入角を７°とし、電流を５ｎＡ／ｃｍ２としてＮｉを打ち込んだ。図１５に、熱処理前の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示す。図１５に示すように、表面から約１μｍ程度の深さに５×１０１８／ｃｍ３程度のピークの濃度を持つＮｉが打ち込まれた。尚、この状態では、イオン注入によるＧａＡｓ結晶のダメージが大きく、欠陥等が大量に発生して結晶が劣化しているものと考えられる。そこで、Ｎｉを活性化させ、良好なＤＡＰ発光を得るために熱処理を行った。
【００７５】
[熱処理]
イオン注入を行った試料体の結晶性を改善するために、窒素雰囲気にて、昇温時間１分、熱処理時間３０秒の熱処理を行った。熱処理温度は、７５０℃、８５０℃及び９５０℃の３条件で行った。図１６から図１８にこれらの温度で熱処理をおこなった試料体のＮｉ濃度分布に関するＳＩＭＳの測定結果を示す。図１６から図１８に示すように、熱処理により試料体の結晶性は大きく改善されるが、同時にＮｉも熱拡散しＮｉの濃度分布が大きく変化した。尚、図１６から図１８の深さ０．０μｍ近傍でＮｉの濃度が高くなっているのは表面吸着物の影響である。
【００７６】
図１６は、熱処理条件が７５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示す。図１６に示すように、７５０℃で熱処理した試料体では、Ｎｉの濃度のピーク値は、５×１０１７／ｃｍ３程度であり、この濃度が１．２μｍ程度の深さまで保たれる分布となった。
【００７７】
図１７は、熱処理条件が８５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示す。図１７に示すように、８５０℃で熱処理した試料体では、Ｎｉの濃度のピーク値は、４×１０１７／ｃｍ３程度であり、濃度が１×１０１６／ｃｍ３以下になる位置が表面から１．７μｍ程度であった。
【００７８】
図１８は、熱処理条件が９５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示す。図１８に示すように、９５０℃で熱処理した試料体では、Ｎｉの濃度のピーク値は、１×１０１７／ｃｍ３程度にまで減少し、濃度が１×１０１６／ｃｍ３以下になる位置も表面から０．７μｍ程度と小さくなった。
【００７９】
［光学測定］
熱処理をおこなった各試料体の光学的特性を、フォトルミネッセンス測定により評価した。励起光源としては波長５１４．５ｎｍのＡｒイオンレーザを用い、励起強度３００ｍＷで測定を行った。尚、各試料体は、液体窒素温度（７７Ｋ）に冷却して測定を行った。図１９にフォトルミネッセンス測定による各試料体の発光スペクトルを示す。
【００８０】
図１９に示すように、７５０℃と８５０℃の熱処理を行った試料体で、ピークＡ及びピークＢの２つのピークがあらわれた。ピークＡは１．０μｍ付近に中心波長を持ち、ピークＢは１．２μｍ付近に中心波長を持っている。また、９５０℃の熱処理を行った試料体では、０．９５μｍ付近に中心波長を持つピークＣがあらわれた。これは以下に説明する理由によるものと考えられる。
【００８１】
図２０には、ＧａＡｓ結晶中における試料体のＤＡＰ発光の説明図である。
図２０に示すように、ＮｉはＧａＡｓ結晶中にて、ＮＡ１とＮＡ２の２つのアクセプタ準位を作るものと考えられる。これらが、Ｓｎのドナー準位ＮＤとＤＡＰ発光を形成し、１．０μｍと１．２μｍの２つのピーク波長を有して発光したものと考えられる。また、Ｓｎはドナー準位ＮＤのみでなく、アクセプタ準位ＮＡ３も形成するので、ＳｎをドナーとするとともにＳｎをアクセプタとしてＤＡＰ発光を形成すると、０．９５μｍのピーク波長を有して発光するものと考えられる。そして、ＤＡＰ発光の捕獲断面積は、Ｓｎ−ＮｉのＤＡＰ発光の方が、Ｓｎ−ＳｎのＤＡＰ発光より大きいので、両方が混在するときは、Ｓｎ−ＮｉのＤＡＰ発光が優勢となるためと考えられる。尚、図２０に示すように、熱処理を行っていない試料体では、殆ど発光は観測されず、熱処理が施されない状態では、結晶性が悪いことがうかがえる。
【００８２】
このように、ＧａＡｓ結晶中にＳｎとＮｉを同時にドーピングすることにより、１．０μｍ及び１．２μｍをピーク波長として、０．９μｍ〜１．４μｍのＤＡＰ発光を得ることができた。また、室温においても、図１に示すように、１．２５μｍをピーク波長として、１．１μ〜１．４μｍのＤＡＰ発光を得ることができている。図１のグラフにおいて、ピークＡが無くなっているのは、この発光に関与するアクセプタ準位が熱的に励起され、この準位のホールが減少しているからである。また、図１のグラフにおいて、ピークＢが長波長にずれているのは、母体結晶のバンドギャップの温度依存性によるものである。すなわち、温度が上昇すると、ＧａＡｓのバンドギャップが小さくなり、これに伴って、ＤＡＰ発光も小さいエネルギーとなって長波長側へシフトするからである。
【００８３】
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。例えば、発光素子としてＬＥＤ素子でなくＬＤ素子等の他の素子を用いることができるし、発光装置としてトップビュータイプでなく砲弾型等の他の型を用いることができる。さらに、発光装置に内側に発光素子及びＧａＡｓ蛍光板の波長変換層が位置するように一対の励起光反射部を設けてもよい。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明のＮｉ及びＳｎがドープされたＧａＡｓからなる蛍光体の発光スペクトルの一例を示すグラフである。
【図２】ＧａＡｓ蛍光体へ入射した光が蛍光に変換される様子を模式的に示した説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の発光素子を示し、（ａ）は発光素子の概略構成図、（ｂ）は発光素子の動作説明図である。
【図７】本発明の第５の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図８】本発明の第６の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図９】本発明の第７の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図１２】本発明の第１０の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図１３】本発明の第１１の実施形態の発光装置を示し、（ａ）は発光装置の概略構成図、（ｂ）は発光装置の動作説明図である。
【図１４】横軸をメルト中のＳｎの割合とし、縦軸を電子の濃度としたグラフである。
【図１５】熱処理前の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示すグラフである。
【図１６】熱処理条件が７５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示すグラフである。
【図１７】熱処理条件が８５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示すグラフである。
【図１８】熱処理条件が９５０℃の試料体の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によるＧａＡｓ結晶中のＮｉの濃度分布を示すグラフである。
【図１９】フォトルミネッセンス測定による各試料体の発光スペクトルを示すグラフである。
【図２０】ＧａＡｓ結晶中における試料体のＤＡＰ発光の説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１００ 発光素子
１１０ ＧａＡｓ蛍光基板
１２０ 半導体積層構造
１３０ 第１層
１４０ 活性層
１５０ 第２層
１６０ 第１電極
１７０ 第２電極
２００ 発光素子
２１０ 第１反射層
３００ 発光素子
３１０ 第２反射層
４００ 発光素子
５００ 発光装置
５０２ 発光装置
５１０ ＧａＡｓ蛍光板
５１０ａ 波長変換層
５１０ｂ 下地層
５１２ ＧａＡｓ蛍光板
５１２ｃ 第１反射層
５１４ｄ 第２反射層
５２０ ＬＥＤ素子
５３０ 本体
５３０ａ 凹部
５３０ｂ 開口
５４０ リード
５５０ 封止材料
６００ 発光装置
６０２ 発光装置
６０４ 発光装置
６０６ 発光装置
６１２ ＧａＡｓ蛍光板
６１４ ＧａＡｓ蛍光板
６１６ ＧａＡｓ蛍光板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ及びＳｎがドーピングされ、光励起によりドナー・アクセプタ・ペアによって発光するＧａＡｓを含む蛍光体。
【請求項２】
Ｎｉの濃度が１０１７／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、
Ｓｎの濃度が１０１８／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３である請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
請求項２に記載の蛍光体の製造方法であって、
Ｎｉのドーピングをイオン注入により行う蛍光体の製造方法。
【請求項４】
Ｎｉをドーピングした後、熱処理を行う請求項３に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項５】
液相成長法によりＳｎがドーピングされたＧａＡｓを成長した後、
Ｎｉをドーピングする請求項４に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の蛍光体からなる蛍光板と、
前記蛍光体を励起する励起光を発する発光素子と、を備えた発光装置。
【請求項７】
前記蛍光板に設けられ、前記発光素子により励起されると前記蛍光体から発せられる赤外光を所定方向へ反射する赤外光反射部を備えた請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記蛍光板に設けられ、前記ＧａＡｓを透過した前記励起光を前記ＧａＡｓ側へ反射する励起光反射部を備えた請求項６または７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記蛍光板の前記蛍光体及び前記発光素子が内側となるように配置され、前記励起光を反射する一対の励起光反射部を備えた請求項６または７に記載の発光装置。
【請求項１０】
Ｎｉ及びＳｎがドーピングされたＧａＡｓ蛍光基板と、
前記ＧａＡｓ蛍光基板上に形成され、前記ＧａＡｓ蛍光基板を励起する励起光を発する活性層を有する半導体積層構造と、を備えた発光素子。
【請求項１１】
前記励起光により励起されると前記ＧａＡｓ蛍光基板から発せられる赤外光を反射する赤外光反射層を備えた請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記励起光を前記ＧａＡｓ蛍光基板側へ反射する励起光反射層を備えた請求項１０または１１に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記ＧａＡｓ蛍光基板及び前記活性層が内側となるように配置され、前記励起光を反射する一対の励起光反射層を備えた請求項１０または１１に記載の発光素子。
【請求項１】
Ｎｉ及びＳｎがドーピングされ、光励起によりドナー・アクセプタ・ペアによって発光するＧａＡｓを含む蛍光体。
【請求項２】
Ｎｉの濃度が１０１７／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、
Ｓｎの濃度が１０１８／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３である請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
請求項２に記載の蛍光体の製造方法であって、
Ｎｉのドーピングをイオン注入により行う蛍光体の製造方法。
【請求項４】
Ｎｉをドーピングした後、熱処理を行う請求項３に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項５】
液相成長法によりＳｎがドーピングされたＧａＡｓを成長した後、
Ｎｉをドーピングする請求項４に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の蛍光体からなる蛍光板と、
前記蛍光体を励起する励起光を発する発光素子と、を備えた発光装置。
【請求項７】
前記蛍光板に設けられ、前記発光素子により励起されると前記蛍光体から発せられる赤外光を所定方向へ反射する赤外光反射部を備えた請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記蛍光板に設けられ、前記ＧａＡｓを透過した前記励起光を前記ＧａＡｓ側へ反射する励起光反射部を備えた請求項６または７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記蛍光板の前記蛍光体及び前記発光素子が内側となるように配置され、前記励起光を反射する一対の励起光反射部を備えた請求項６または７に記載の発光装置。
【請求項１０】
Ｎｉ及びＳｎがドーピングされたＧａＡｓ蛍光基板と、
前記ＧａＡｓ蛍光基板上に形成され、前記ＧａＡｓ蛍光基板を励起する励起光を発する活性層を有する半導体積層構造と、を備えた発光素子。
【請求項１１】
前記励起光により励起されると前記ＧａＡｓ蛍光基板から発せられる赤外光を反射する赤外光反射層を備えた請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記励起光を前記ＧａＡｓ蛍光基板側へ反射する励起光反射層を備えた請求項１０または１１に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記ＧａＡｓ蛍光基板及び前記活性層が内側となるように配置され、前記励起光を反射する一対の励起光反射層を備えた請求項１０または１１に記載の発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−９８１９４（Ｐ２０１０−９８１９４Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６９１９０（Ｐ２００８−２６９１９０）
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、独立行政法人科学技術 振興機構、革新技術開発研究事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９９００２０４３）学校法人 名城大学 (142)
【出願人】（５０１３９７９２０）旭光電機株式会社 (45)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、独立行政法人科学技術 振興機構、革新技術開発研究事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９９００２０４３）学校法人 名城大学 (142)
【出願人】（５０１３９７９２０）旭光電機株式会社 (45)
【Ｆターム（参考）】
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