[发明专利]SiC荧光材料及其制造方法以及发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及SiC荧光材料及其制造方法以及发光元件。

背景技术

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n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、n－GaN构成的n型GaN层、GaInN/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n侧电极，在p侧电极和n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1参照)。该发光二极管元件中，替代上述蓝色发光二极管元件的n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

发明内容

于是，本申请的发明人对于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。

本发明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，本发明提供一种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，本发明提供一种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，本发明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。

根据本发明，能够提高SiC荧光材料的发光效率。

附图说明

图1是表示本发明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

190RF线圈