SiC荧光材料及其制造方法以及发光元件技术

本发明专利技术提供提高了发光效率的SiC荧光材料及其制造方法以及发光元件。荧光材料由碳原子配置于立方体位置和六方体位置的SiC晶体构成，并添加有施主杂质和受主杂质，以使与立方体位置的碳原子置换的施主杂质相对于与六方体位置的碳原子置换的施主杂质的比例，比晶体构造中的立方体位置相对于六方体位置的比例大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供提高了发光效率的SiC荧光材料及其制造方法以及发光元件。荧光材料由碳原子配置于立方体位置和六方体位置的SiC晶体构成，并添加有施主杂质和受主杂质，以使与立方体位置的碳原子置换的施主杂质相对于与六方体位置的碳原子置换的施主杂质的比例，比晶体构造中的立方体位置相对于六方体位置的比例大。【专利说明】SiC荧光材料及其制造方法以及发光元件
本专利技术涉及SiC荧光材料及其制造方法以及发光元件。
技术介绍
作为化合物半导体的pn接合的发光元件，LED (发光二极管)被广泛实用，主要用于光传送、显示及照明用途。在白色LED中，与现有荧光灯相比较，能量转换效率不充分，因此，对于一般照明用途，需要大幅度改善效率。另外，为了实现高色调效果、低成本且大光束的LED，还遗留许多课题。 作为现在市场上销售的白色LED，一般具备安装在引线架上的蓝色发光二极管元件、覆盖在该蓝色发光二极管元件上由YAG =Ce构成的黄色荧光体层、将它们覆盖且由环氧树脂等透明材料构成的模压透镜。若该白色LED自蓝色发光二极管元件放出蓝色光，则在穿过黄色荧光体时，蓝色光的一部分变换为黄色光。由于蓝色和黄色存在颜色互补的关系，若蓝色光和黄色光混合，则成为白色光。在该白色LED，为了实现效率改善及色调效果提高，要求蓝色发光二极管元件的性能提高等。 作为蓝色发光二极管元件，已知有在η型的SiC衬底上，从SiC衬底侧依次连续地层叠AlGaN构成的缓冲层、η — GaN构成的η型GaN层、GalnN/GaN构成的多重量子阱活性层、P — AlGaN构成的电子阻挡层、P — GaN构成的p型接触层的发光二极管元件。该蓝色发光二极管元件通过在P型接触层的表面形成P侧电极，并且，在SiC衬底的背面形成η侧电极，在P侧电极和η侧电极之间施加电压使电流流动，自多重量子阱活性层放出蓝色光。在此，由于SiC衬底有导电性，与使用蓝宝石衬底的蓝色发光二极管元件不同，上下可以配置电极，能够实现制造工序的简化、电流的面内均匀性、发光面积相对于芯片面积的有效利用等。 另外，提出了不利用荧光体，单独生成白色光的发光二极管元件(例如，参照专利文献I参照)。该发光二极管元件中，替代上述蓝色发光二极管元件的η型SiC衬底，使用具有掺杂了 B及N的第一 SiC层和掺杂了 Al及N的第二 SiC层的荧光SiC衬底，自多重量子阱活性层放出近紫外光。近紫外光被第一 SiC层及第二 SiC层吸收，在第一 SiC层从绿色变换为红色的可见光，在第二 SiC层从蓝色变换为红色的可见光。其结果是，自荧光SiC衬底放出色调效果高接近太阳光的白色光。 专利文献1:(日本)专利第4153455号公报
技术实现思路
于是，本申请的专利技术人对于SiC荧光材料的发光效率的提高，进一步反复进行了专心研究。 本专利技术是鉴于上述事情而创立的，其目的在于，提供提高了发光效率的SiC荧光材料及其制造方法以及发光元件。 为了实现上述目的，本专利技术提供一种SiC荧光材料，其由碳原子配置于立方体位置和六方体位置的SiC晶体构成，并添加有施主杂质和受主杂质，与立方体位置的碳原子置换的施主杂质相对于与六方体位置的碳原子置换的施主杂质的比例，比晶体构造中的立方体位置相对于六方体位置的比例大。 另外，在上述SiC荧光材料中，优选室温下的载流子浓度比施主浓度和受主浓度之差小。 另外，在上述SiC荧光材料中，优选可见光区域的吸收率与无杂质添加的情况为相同程度。 另外，本专利技术提供一种SiC荧光材料的制造方法，在制造上述SiC荧光材料时，在含氢环境中，利用升华法使所述SiC荧光材料生长。 进而，本专利技术提供一种具有由上述SiC荧光材料构成的SiC衬底和在所述SiC衬底上形成的氮化物半导体层的发光元件。 根据本专利技术，能够提高SiC荧光材料的发光效率。 【专利附图】【附图说明】 图1是表示本专利技术一实施方式的发光二极管元件的示意剖面图； 图2是6H型SiC晶体的示意图； 图3是示意性地表示向SiC衬底入射的光变换为荧光的样子的说明图； 图4是晶体生长装置的说明图； 图5是表示试样体A及试样体B的相对发光强度、室温载流子浓度、施主杂质和受主杂质之差、该差相对空穴的比率、形成浅施主能级的施主和形成深施主能级的施主之比的表； 图6是对于试样体A、试样体B及试样体C，表示波长和透过率的关系的图。 符号说明 100晶体生长装置 110籽晶衬底 120 原料 130内部容器 131 坩埚 132 盖 140收纳管 150隔热容器 160导入管 170流量计 180 泵 I9ORF 线圈 【具体实施方式】 图1?图4是表不本专利技术一实施方式的图，图1是发光二极管兀件的不意剖面图。 如图1所示，白色发光二极管I具备掺杂了硼⑶及氮(N)的SiC衬底10和在该SiC衬底10上形成由多个氮化物半导体层构成的发光部20。若自发光部20向SiC衬底10入射光，则入射光被SiC衬底10吸收，以产生杂质能级的荧光。 如图2所示，SiC衬底10由采用每6层为周期的构造的6H型的SiC晶体形成，作为施主杂质含有氮，并且，作为受主杂质含有硼。SiC衬底10的制造方法是任意的，但可以通过例如升华法、化学气相生长法使SiC晶体生长而进行制造。此时，通过适当地调整晶体生长中的环境中的氮气(N2)的分压，可以任意地设定SiC衬底10中的氮的浓度。另一方面，关于硼，通过使硼单体或硼化合物与原料适量混合，可以任意地设定SiC衬底10中的硼的浓度。 在此，6H型的SiC晶体中，立方体位置的比例为2/3、六方体位置的比例为1/3。如果是通常，则作为施主杂质的氮以与各位置的存在比例相同的比例配置于各位置。即，如果是6H型的SiCJU 2/3的氮与立方体位置的碳原子置换，1/3的氮与六方体位置的碳原子置换。但是，本实施方式的SiC晶体经过以使立方体位置的施主杂质浓度增高的方式对施主进行操作的工序来制造，因此，与立方体位置的碳原子置换的施主杂质相对于与六方体位置的碳原子置换的施主杂质的比例，比晶体构造中的立方体位置相对于六方体位置的比例大。 如图1所示，发光部20从SiC衬底10侧依次连续地具有:由AlGaN构成的缓冲层21、由η— GaN构成的第一接触层22、由η — AlGaN构成的第一包层23、由GalnN/GaN构成的多重量子阱活性层24、由P — AlGaN构成的电子阻挡层25、由p — AlGaN构成的第二包层26、由P— GaN构成的第二接触层27。发光部20通过例如有机金属化合物气相生长法被层叠在SiC衬底10上。另外，在第二接触层27的表面形成有由Ni/Au构成的P电极31。另夕卜，从第二接触层27到第一接触层22的规定位置，在厚度方向通过蚀刻使第一接触层22露出，在该露出部分形成有由Ti/Al/Ti/Au构成的N电极32。 在本实施方式中，多重量子阱活性层108由Gaci 95Inatl5NAiaN构成，发光的峰值波长为385nm。另外，多重量子阱活性层24中的峰值波长可以任意变更。另外，只要至少含有第一导电型层、活性层及第二导电型层，且对第一导电型层及第二导电型层施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SiC荧光材料，由碳原子配置于立方体位置和六方体位置的SiC晶体构成，并添加有施主杂质和受主杂质，其中，与立方体位置的碳原子置换的施主杂质相对于与六方体位置的碳原子置换的施主杂质的比例，比晶体构造中的立方体位置相对于六方体位置的比例大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：前田智彦，寺前文晴，难波江宏一，
申请(专利权)人：崇高种子公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP