特許 6774189 発光体、発光体の製造方法、および、発光体粉末の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6774189

(24)【登録日】2020年10月6日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】発光体、発光体の製造方法、および、発光体粉末の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/32 20100101AFI20201012BHJP

   C09K 11/62 20060101ALI20201012BHJP

   H01L 33/18 20100101ALI20201012BHJP

   G01T 1/20 20060101ALN20201012BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/32

   C09K11/62

   H01L33/18

   !G01T1/20 B

【請求項の数】21

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-40878(P2016-40878)

(22)【出願日】2016年3月3日

(65)【公開番号】特開2017-157732(P2017-157732A)

(43)【公開日】2017年9月7日

【審査請求日】2018年10月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】倉岡 義孝

(72)【発明者】

【氏名】大上 翔平

(72)【発明者】

【氏名】杉山 智彦

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 守道

【審査官】 原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１８６５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０９３３３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１１８９２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２００３９１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光体であって、
複数の単位発光体が、アルミナ（００６）面についてのＸ線ロッキングカーブ半値幅の値が２．０度〜６．５度である、ｃ軸配向した多結晶アルミナ基板の上に備わっており、
前記複数の単位発光体のそれぞれが、
１３族窒化物半導体からなり、
ｃ軸配向した複数の層の積層体であり、
前記複数の層の一部が蛍光発光する発光層であり、
ｃ面を主面とする平板粒子状をなしており、
前記主面の面内方向における平均サイズが３０μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記多結晶アルミナ基板の個々の結晶上に一の前記単位発光体が備わり、
前記一の単位発光体のｃ軸方位が、直下の結晶のｃ軸方位に倣っており、
前記一の単位発光体同士の間に溝部が備わる、
ことを特徴とする発光体。

【請求項2】

請求項１に記載の発光体であって、
前記発光層が、相異なる組成を有する第１単位層と第２単位層とが繰り返し交互に積層された多重量子井戸構造を有する、
ことを特徴とする発光体。

【請求項3】

請求項２に記載の発光体であって、
前記第１単位層がＩｎＧａＮからなり、前記第２単位層がＧａＮからなる、
ことを特徴とする発光体。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光体であって、
前記溝部が前記多結晶アルミナ基板の結晶粒界に沿って備わる、
ことを特徴とする発光体。

【請求項5】

アルミナ（００６）面についてのＸ線ロッキングカーブ半値幅の値が２．０度〜６．５度である、ｃ軸配向した多結晶アルミナ基板と、
１３族窒化物半導体からなり、前記多結晶アルミナ基板の上に備わる発光体構造と、
を備え、
前記発光体構造が、それぞれが前記多結晶アルミナ基板の個々の結晶上に備わり、蛍光を発する発光層を有する複数の単位発光体によって構成されてなり、
前記複数の単位発光体のそれぞれのｃ軸方位が、直下の結晶のｃ軸方位に倣っており、
前記複数の単位発光体それぞれの間に溝部が備わる、
ことを特徴とする発光体。

【請求項6】

請求項５に記載の発光体であって、
前記溝部が前記多結晶アルミナ基板の結晶粒界に沿って備わる、
ことを特徴とする発光体。

【請求項7】

請求項５または請求項６に記載の発光体であって、
前記多結晶アルミナ基板の面内方向における平均サイズが３０μｍ以上１００μｍ以下である、
ことを特徴とする発光体。

【請求項8】

請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の発光体であって、
前記複数の単位発光体が、それぞれがｃ軸配向した複数の層の積層体であり、
前記複数の層の一部が前記発光層である、
ことを特徴とする発光体。

【請求項9】

請求項８に記載の発光体であって、
前記発光層が、相異なる組成を有する第１単位層と第２単位層とが繰り返し交互に積層された多重量子井戸構造を有する、
ことを特徴とする発光体。

【請求項10】

請求項９に記載の発光体であって、
前記第１単位層がＩｎＧａＮからなり、前記第２単位層がＧａＮからなる、
ことを特徴とする発光体。

【請求項11】

発光体を製造する方法であって、
アルミナ（００６）面についてのＸ線ロッキングカーブ半値幅の値が２．０度〜６．５度である、ｃ軸配向した多結晶アルミナ基板の主面に存在する個々の結晶上に、１３族窒化物半導体からなり、当該結晶のｃ軸方位に倣ったｃ軸方位を有し、蛍光を発する発光層を有する単位発光体を、それぞれの前記単位発光体の間に溝部を設けつつ成長させることによって、複数の前記単位発光体からなる発光体構造を形成する、
ことを特徴とする発光体の製造方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の発光体の製造方法であって、
前記溝部を前記多結晶アルミナ基板の結晶粒界に沿って形成させる、
ことを特徴とする発光体の製造方法。

【請求項13】

請求項１１または請求項１２に記載の発光体の製造方法であって、
前記多結晶アルミナ基板の面内方向における平均サイズが３０μｍ以上１００μｍ以下である、
ことを特徴とする発光体の製造方法。

【請求項14】

請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の発光体の製造方法であって、
それぞれがｃ軸配向した複数の層を積層させることによって複数の前記単位発光体を形成し、前記複数の層の一部を前記発光層として形成する、
ことを特徴とする発光体の製造方法。

【請求項15】

請求項１４に記載の発光体の製造方法であって、
前記発光層を、相異なる組成を有する第１単位層と第２単位層とが繰り返し交互に積層することによって多重量子井戸構造として形成する、
ことを特徴とする発光体の製造方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の発光体の製造方法であって、
前記第１単位層をＩｎＧａＮにて形成し、前記第２単位層をＧａＮにて形成する、
ことを特徴とする発光体の製造方法。

【請求項17】

蛍光を発する発光体粉末を製造する方法であって、
請求項１１ないし請求項１６のいずれかに記載の製造方法によって発光体を得る発光体作製工程と、
前記発光体において前記多結晶アルミナ基板を前記発光体構造から剥離させることで、前記発光体構造において個々の前記単位発光体同士を分離させ、これによって発光体粉末を得る粉末作製工程と、
を備えることを特徴とする発光体粉末の製造方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の発光体粉末の製造方法であって、
前記発光体作製工程においては、前記多結晶アルミナ基板と前記発光体構造との間に剥離層を形成し、
前記粉末作製工程においては、前記発光体の前記多結晶アルミナ基板側にレーザー光を照射することによって前記剥離層のところで前記多結晶アルミナ基板を前記発光体構造から剥離させる、
ことを特徴とする発光体粉末の製造方法。

【請求項19】

蛍光を発する発光体粉末を製造する方法であって、
請求項５ないし請求項１０のいずれかに記載の発光体を用意する発光体準備工程と、
前記発光体において前記多結晶アルミナ基板を前記発光体構造から剥離させることで、前記発光体構造において個々の前記単位発光体同士を分離させ、これによって発光体粉末を得る粉末作製工程と、
を備えることを特徴とする発光体粉末の製造方法。

【請求項20】

請求項１９に記載の発光体粉末の製造方法であって、
前記発光体が前記多結晶アルミナ基板と前記発光体構造との間に剥離層を有してなり、
前記粉末作製工程においては、前記発光体の前記多結晶アルミナ基板側にレーザー光を照射することによって前記剥離層のところで前記多結晶アルミナ基板を前記発光体構造から剥離させる、
ことを特徴とする発光体粉末の製造方法。

【請求項21】

請求項１７ないし請求項２０のいずれかに記載の発光体粉末の製造方法であって、
前記発光体粉末の粉末粒子が、
ｃ面を主面とする平板状をなしており、
前記主面の面内方向における平均サイズが３０μｍ以上１００μｍ以下である、
ことを特徴とする発光体粉末の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線を照射すると発光する蛍光発光体に関し、特に、１３族窒化物からなる発光体に関する。

【背景技術】

【0002】

ＧａＮを初めとする１３族窒化物は、Ｘ線、電子線その他の放射線を照射すると発光する（蛍光を発する）発光体（蛍光発光体）であることから、それらの放射線を検出する検出器（シンチレーション(scintillation)検出器）におけるシンチレータ(scintillator)に適用が可能であることがすでに公知である（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、強いシンチレーションを生じさせるためには、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有するシンチレータが好ましいとの開示がある。

【0003】

また、ＡｌＮやＡｌ_２Ｏ_３の粉体粒子の表面に１３族窒化物をヘテロエピタキシャル成長させることによって発光体を得る技術も公知である（例えば、特許文献２参照）。

【0004】

一方、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷ層をＧａＮ層の上に形成する場合において、下地のＧａＮ層の面方位に応じてＩｎＧａＮ中のＩｎ組成が異なり、それゆえ、発光波長が下地のＧａＮ層の面方位ごとに異なることもすでに公知である（例えば、非特許文献１参照）。

【0005】

また、ＩｎＧａＮやＧａＮを成長させる場合において、極性面であるｃ面以外の半極性面や非極性面（例えばｍ面）を成長面とすると、ｃ面を成長面とする場合に比して不純物としての酸素の取り込みが多くなり、発光輝度が低下することが知られている（例えば、特許文献３参照）。

【0006】

さらには、ｃ軸方向に配向させた多結晶アルミナを基板形状にした配向アルミナ基板およびその基板上に窒化ガリウムを積層させｃ軸方向に配向させたＧａＮ多結晶基板(配向ＧａＮ基板)を作成する方法もすでに公知である（例えば、特許文献４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００４−５９７２２号公報

【特許文献2】特開平１１−２７９５５０号公報

【特許文献3】特許第４８９１４６２号公報

【特許文献4】国際公開第２０１４／１９２９１１号

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】K. Nisizuka, M. Funato, Y. Kawakami, and Sg. Fujita, "Efficient radative recombination from <11-22> -oriented InxGa1-xN multiple quantum wells fabricated by the regrowth technique", Applied Physics Letters, vol.85, no.15(2004), p.3122-3124.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

シンチレータとして使用する発光体は、検出精度および検出感度の観点から、発光スペクトルにおける発光波長の半値幅が小さく発光輝度が強い（発光強度が大きい）ものであることが望ましい。この点に関し、１３族窒化物半導体は、分解しにくく耐環境性が高いことから、例えばＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷ構造は、高温・高圧といった過酷な環境でも輝度劣化の少ない蛍光発光体として使用できると考えられる。

【0010】

しかしながら、特許文献１には、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷ構造を有するシンチレータに関し、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層の膜厚が例示されているのみであり、具体的な構造および特性について何ら開示されてはいない。

【0011】

また、例えば特許文献２に開示されているように粉体粒子の表面にＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷ構造を形成しようとすると、粉体の表面には様々な面方位の結晶面が現れているために、非特許文献１に開示されているように下地の面方位によってＩｎＧａＮ中のＩｎ組成が異なることになり、結果的に発光スペクトルが広くなってシンチレータとしての使用に適さない。また、下地の面方位が様々であるということは、極性面であるｃ面以外の半極性面や非極性面を成長面とする成長も生じ得ることを意味するが、特許文献３に開示されているように、それらの成長面における成長は酸素などの不純物を多く取り込むため、得られる蛍光発光体において高発光効率が期待できないという問題もある。

【0012】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、１３族窒化物からなり、発光波長の半値幅が小さくかつ発光効率の優れた発光体を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、発光体であって、複数の単位発光体が、アルミナ（００６）面についてのＸ線ロッキングカーブ半値幅の値が２．０度〜６．５度である、ｃ軸配向した多結晶アルミナ基板の上に備わっており、前記複数の単位発光体のそれぞれが、１３族窒化物半導体からなり、ｃ軸配向した複数の層の積層体であり、前記複数の層の一部が蛍光発光する発光層であり、ｃ面を主面とする平板粒子状をなしており、前記主面の面内方向における平均サイズが３０μｍ以上１００μｍ以下であり、前記多結晶アルミナ基板の個々の結晶上に一の前記単位発光体が備わり、前記一の単位発光体のｃ軸方位が、直下の結晶のｃ軸方位に倣っており、前記一の単位発光体同士の間に溝部が備わる、ことを特徴とする。

【0015】

本発明の第２の態様は、第１の態様に係る発光体であって、前記発光層が、相異なる組成を有する第１単位層と第２単位層とが繰り返し交互に積層された多重量子井戸構造を有する、ことを特徴とする。

【0016】

本発明の第３の態様は、第２の態様に係る発光体であって、前記第１単位層がＩｎＧａＮからなり、前記第２単位層がＧａＮからなる、ことを特徴とする。

【0020】

本発明の第４の態様は、第１ないし第３の態様のいずれかに係る発光体であって、前記溝部が前記多結晶アルミナ基板の結晶粒界に沿って備わる、ことを特徴とする。

【0023】

本発明の第５の態様は、アルミナ（００６）面についてのＸ線ロッキングカーブ半値幅の値が２．０度〜６．５度である、ｃ軸配向した多結晶アルミナ基板と、１３族窒化物半導体からなり、前記多結晶アルミナ基板の上に備わる発光体構造と、を備え、前記発光体構造が、それぞれが前記多結晶アルミナ基板の個々の結晶上に備わり、蛍光を発する発光層を有する複数の単位発光体によって構成されてなり、前記複数の単位発光体のそれぞれのｃ軸方位が、直下の結晶のｃ軸方位に倣っており、前記複数の単位発光体それぞれの間に溝部が備わる、ことを特徴とする。

【0024】

本発明の第６の態様は、第５の態様に係る発光体であって、前記溝部が前記多結晶アルミナ基板の結晶粒界に沿って備わる、ことを特徴とする。

【0026】

本発明の第７の態様は、第５または第６の態様に係る発光体であって、前記多結晶アルミナ基板の面内方向における平均サイズが３０μｍ以上１００μｍ以下である、ことを特徴とする。

【0027】

本発明の第８の態様は、第５ないし第７の態様のいずれかに係る発光体であって、前記複数の単位発光体が、それぞれがｃ軸配向した複数の層の積層体であり、前記複数の層の一部が前記発光層である、ことを特徴とする。

【0028】

本発明の第９の態様は、第８の態様に係る発光体であって、前記発光層が、相異なる組成を有する第１単位層と第２単位層とが繰り返し交互に積層された多重量子井戸構造を有する、ことを特徴とする。

【0029】

本発明の第１０の態様は、第９の態様に係る発光体であって、前記第１単位層がＩｎＧａＮからなり、前記第２単位層がＧａＮからなる、ことを特徴とする。

【0030】

本発明の第１１の態様は、発光体を製造する方法であって、アルミナ（００６）面についてのＸ線ロッキングカーブ半値幅の値が２．０度〜６．５度である、ｃ軸配向した多結晶アルミナ基板の主面に存在する個々の結晶上に、１３族窒化物半導体からなり、当該結晶のｃ軸方位に倣ったｃ軸方位を有し、蛍光を発する発光層を有する単位発光体を、それぞれの前記単位発光体の間に溝部を設けつつ成長させることによって、複数の前記単位発光体からなる発光体構造を形成する、ことを特徴とする。

【0031】

本発明の第１２の態様は、第１１の態様に係る発光体の製造方法であって、前記溝部を前記多結晶アルミナ基板の結晶粒界に沿って形成させる、ことを特徴とする。

【0033】

本発明の第１３の態様は、第１１または第１２の態様に係る発光体の製造方法であって、前記多結晶アルミナ基板の面内方向における平均サイズが３０μｍ以上１００μｍ以下である、ことを特徴とする。

【0034】

本発明の第１４の態様は、第１１ないし第１３の態様のいずれかに係る発光体の製造方法であって、それぞれがｃ軸配向した複数の層を積層させることによって複数の前記単位発光体を形成し、前記複数の層の一部を前記発光層として形成する、ことを特徴とする。

【0035】

本発明の第１５の態様は、第１４の態様に係る発光体の製造方法であって、前記発光層を、相異なる組成を有する第１単位層と第２単位層とが繰り返し交互に積層することによって多重量子井戸構造として形成する、ことを特徴とする。

【0036】

本発明の第１６の態様は、第１５の態様に係る発光体の製造方法であって、前記第１単位層をＩｎＧａＮにて形成し、前記第２単位層をＧａＮにて形成する、ことを特徴とする。

【0037】

本発明の第１７の態様は、蛍光を発する発光体粉末を製造する方法であって、第１１ないし第１６の態様のいずれかに係る製造方法によって発光体を得る発光体作製工程と、前記発光体において前記多結晶アルミナ基板を前記発光体構造から剥離させることで、前記発光体構造において個々の前記単位発光体同士を分離させ、これによって発光体粉末を得る粉末作製工程と、を備えることを特徴とする。

【0038】

本発明の第１８の態様は、第１７の態様に係る発光体粉末の製造方法であって、前記発光体作製工程においては、前記多結晶アルミナ基板と前記発光体構造との間に剥離層を形成し、前記粉末作製工程においては、前記発光体の前記多結晶アルミナ基板側にレーザー光を照射することによって前記剥離層のところで前記多結晶アルミナ基板を前記発光体構造から剥離させる、ことを特徴とする。

【0039】

本発明の第１９の態様は、蛍光を発する発光体粉末を製造する方法であって、第５ないし第１０の態様のいずれかに係る発光体を用意する発光体準備工程と、前記発光体において前記多結晶アルミナ基板を前記発光体構造から剥離させることで、前記発光体構造において個々の前記単位発光体同士を分離させ、これによって発光体粉末を得る粉末作製工程と、を備えることを特徴とする。

【0040】

本発明の第２０の態様は、第１９の態様に係る発光体粉末の製造方法であって、前記発光体が前記多結晶アルミナ基板と前記発光体構造との間に剥離層を有してなり、前記粉末作製工程においては、前記発光体の前記多結晶アルミナ基板側にレーザー光を照射することによって前記剥離層のところで前記多結晶アルミナ基板を前記発光体構造から剥離させる、ことを特徴とする。

【0041】

本発明の第２１の態様は、第１７ないし第２０の態様のいずれかに係る発光体粉末の製造方法であって、前記発光体粉末の粉末粒子が、ｃ面を主面とする平板状をなしており、前記主面の面内方向における平均サイズが３０μｍ以上１００μｍ以下である、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0042】

本発明の第１ないし第２１の態様によれば、結晶方位の揃った、発光層における組成ばらつきの小さい発光体を実現することができる。

【0043】

特に、第１ないし第１６の態様によれば、発光スペクトルにおける波長ピークの半値幅が小さい板状の発光体を実現することが実現できる。

【0044】

特に、第１ないし第１０の態様によれば、溝部からも光を取り出し可能となるので、発光効率が優れた板状の発光体が実現できる。

【0045】

また、第１ないし第１６の態様によれば、溝部が好適に形成されてなるとともに、ｃ軸以外の成長方位における成長が抑制されてなることで、発光効率が特に優れた板状の発光体が、実現できる。

【0046】

特に、第１７ないし第２１の態様によれば、粉末粒子内における結晶方位が揃った、発光層における組成ばらつきの小さい発光体粉末が実現できる。

【0047】

特に、第２１の態様によれば、塗布や成形などの加工によって作製した加工品においても結晶方位が揃いやすく、優れた発光効率が得られる発光体粉末が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】第１の実施の形態に係る板状発光体１０の構成を模式的に示す図である。

【図2】板状発光体１０の上面のレーザー顕微鏡像である。

【図3】配向アルミナ基板１の詳細について説明するための図である。

【図4】粒子状の発光体を得る処理の様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0049】

本明細書中に示す周期表の族番号は、１９８９年国際純正応用化学連合会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｏｎ ｏｆ Ｐｕｒｅ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ：ＩＵＰＡＣ）による無機化学命名法改訂版による１〜１８の族番号表示によるものであり、１３族とはアルミニウム（Ａｌ）・ガリウム（Ｇａ）・インジウム（Ｉｎ）等を指し、１４族とは、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）等を指し、１５族とは窒素（Ｎ）・リン（Ｐ）・ヒ素（Ａｓ）・アンチモン（Ｓｂ）等を指す。

【0050】

＜第１の実施の形態＞
＜板状発光体の構造＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る板状発光体１０の構成を模式的に示す図である。図２は、板状発光体１０の上面のレーザー顕微鏡像である。図３は、板状発光体１０において下地基板として用いられる配向アルミナ基板１の詳細について説明するための図である。

【0051】

本実施の形態に係る板状発光体１０は、Ｘ線、電子線その他の放射線を照射すると発光する（蛍光を発する）、板状の発光体（蛍光発光体）である。板状発光体１０は、概略、１３族窒化物半導体からなる発光構造体を備える。より詳細には、板状発光体１０は、下地基板である配向アルミナ基板１の上に、ＧａＮからなるいわゆる低温バッファ層２と、第１のｎ型ＧａＮ層３と、発光層４と、キャップ層としての第２のｎ型ＧａＮ層５とを、この順に積層したものである。低温バッファ層２から第２のｎ型ＧａＮ層５までの積層は、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法によって行うのが好適であるが、他の成長手法が採用されてもよい。なお、以降においては、このうち、第１のｎ型ＧａＮ層３と、発光層（活性層）４と、第２のｎ型ＧａＮ層５との積層部分を、発光体構造２０と称することとする。

【0052】

配向アルミナ基板１は、アルミナ粒子をｃ軸配向させつつ焼結させることにより得られる、面内方向にアルミナ結晶が連結してなる焼結体を、所定の厚みに研磨することにより得られる、ｃ軸配向多結晶基板である。

【0053】

より詳細には、配向アルミナ基板１は、結晶粒界１ｇで区画される個々のアルミナ結晶のｃ軸方向については当該配向アルミナ基板１の主面の法線方向（以下、単に法線方向とも称する）から多少のずれを有している場合がある（適度にばらついている）ものの、基板全体としてみれば法線方向がアルミナのｃ軸方向に略一致しているとみなすことができるものである。個々のアルミナ結晶の面内方向における平均粒径（平均サイズ）は３０μｍ〜１００μｍ程度である。

【0054】

例えば図３に示す配向アルミナ基板１の場合であれば、図面視左右方向において４つのアルミナ結晶１ａ、１ｂ、１ｃ、および１ｄが連結してなるところ、アルミナ結晶１ａ、１ｂ、１ｃ、および１ｄにおけるｃ軸方向（矢印ｃにて示す）はそれぞれ、配向アルミナ基板１の主面Ｓの法線方向（矢印ｎにて示す、図３の図面視上下方向に一致している）に対して、角度α１、α２、α３、α４だけ傾斜している。

【0055】

配向アルミナ基板１における個々のアルミナ結晶のｃ軸のばらつきの程度（以下、ｃ軸配向度）は、主面Ｓに対しアルミナの（００６）面についてのＸ線ロッキングカーブ（ＸＲＣ）測定（ωスキャン）を行った場合に得られる（００６）面のピークの半値幅（以下、ＲＣ半値幅）の多少によって評価が可能である。ＲＣ半値幅の値が小さいほど、ｃ軸方位が法線方向に揃っている（配向度が高い）ということになる。本実施の形態においては、係るＲＣ半値幅の値が２．０度〜６．５度である配向アルミナ基板１を用いて板状発光体１０を構成する。係る場合に、発光スペクトルにおける発光強度が大きく、かつ、シンチレータとして使用が可能な程度に発光波長の半値幅（以下、波長半値幅）が小さい板状発光体１０が実現される。

【0056】

なお、配向アルミナ基板１の平面サイズ（直径）および厚みには、発光体構造２０を形成するための処理および板状発光体１０の使用に際して問題とならない限りにおいて特段の制限はないが、例えば直径２インチ〜８インチで、厚みが３００μｍ〜１８００μｍ程度のものが例示される。

【0057】

バッファ層２は、発光体構造２０の結晶品質を良好なものとするために形成される層である。バッファ層２は、ＧａＮにて５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚みに形成される。

【0058】

第１のｎ型ＧａＮ層３は、ＧａＮにｎ型ドーパント（例えばＳｉ）が８×１０^１７／ｃｍ^３〜３×１０^１９／ｃｍ^３程度の原子濃度でドープされることによりｎ型を呈するＧａＮ層である。第１のｎ型ＧａＮ層３は、１００ｎｍ〜１０μｍ程度の厚みを有するのが好適である。

【0059】

発光層４は、発光体構造２０において主に発光を担う部位である。本実施の形態に係る板状発光体１０は、係る発光層４を、それぞれにｎ型ドーパント（例えばＳｉ）が５×１０^１７／ｃｍ^３〜１×１０^１９／ｃｍ^３程度の原子濃度でドープされることによりｎ型を呈するＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）なる組成の第１単位層４ａとＧａＮからなる第２単位層４ｂとを、繰り返し交互に積層してなる多重量子井戸（ＭＱＷ）構造にて備える。すなわち、本実施の形態に係る板状発光体１０は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷ構造を有する発光層４を備える。係る場合において、発光層４は、所望する波長の光（蛍光）を発するように、第１単位層４ａにおけるＩｎ組成比ｘの値が選択されて構成されてなる。換言すれば、板状発光体１０は、第１単位層４ａのＩｎ組成比ｘに応じた波長の光（蛍光）を発する。例えば、ｘ＝０．１５とした場合には、発光波長が４５０ｎｍの発光層４を得ることができる。

【0060】

発光層４は、２ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚みを有する第１単位層４ａと２ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚みを有する第２単位層４ｂとをそれぞれ１層〜８層ずつ積層することによって構成されるのが好適である。

【0061】

また、第２のｎ型ＧａＮ層５は、ＧａＮにＳｉが８×１０^１７／ｃｍ^３〜３×１０^１９／ｃｍ^３程度の原子濃度でドープされることによりｎ型を呈するＧａＮ層である。第２のｎ型ＧａＮ層５は、キャップ層として設けられてなる。第２のｎ型ＧａＮ層５は、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の厚みを有するのが好適である。

【0062】

本実施の形態においては、上述したように、これら第１のｎ型ＧａＮ層３と、発光層４と、第２のｎ型ＧａＮ層５とからなる発光構造体２０を、配向アルミナ基板１の上に形成している。それゆえ、発光構造体２０を構成する各層は、配向アルミナ基板１の上に一様な結晶方位にて形成されるのではなく、配向アルミナ基板１を構成する個々のアルミナ結晶（図３に例示する場合であれば、アルミナ結晶１ａ、１ｂ、１ｃ、および１ｄ）の上において、それぞれのアルミナ結晶の結晶方位に倣う態様にて成長する。

【0063】

個々のアルミナ結晶上に形成される第１のｎ型ＧａＮ層３と、発光層４と、第２のｎ型ＧａＮ層５とからなる積層構造を単位発光体２０Ａと称することとすると、それぞれの単位発光体２０Ａは、その下地となったアルミナ結晶の結晶方位であるｃ軸に倣ってエピタキシャル成長することから、優れた結晶品質を有するものとなっている。このことは、それぞれの単位発光体２０Ａにおける組成ばらつきが小さいこと、ひいては、それぞれの単位発光体２０Ａから生じる発光の波長および当該発光についての波長プロファイルにおける半値幅のばらつきが小さいということを意味している。発光構造体２０からの発光は、個々の単位発光体２０Ａからの発光の重ね合わせであることから、発光構造体２０からの発光は、所望の発光波長を有し、輝度が大きく、かつ波長プロファイルにおける波長半値幅の小さいものとなっている。例えば、５０ｎｍ以下という波長半値幅が実現可能である。係る波長半値幅の値は、従来公知の青色蛍光粉末であるＰ５５，ＢＭ粉末をガラス板（ガラス基板）に塗布して作製した発光体（蛍光板）からの発光の波長半値幅とおおよそ同程度である。

【0064】

なお、本実施の形態においては、カソードルミネッセンス（ＣＬ）測定の結果に基づいて、発光の波長プロファイル（発光波長および半値幅）を評価するものとする。

【0065】

また、確認的にいえば、単位発光体２０Ａは、厚みは第１のｎ型ＧａＮ層３と発光層４と第２のｎ型ＧａＮ層５との総厚であって１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であるのに対し、面内方向における平均粒径（平均サイズ）は配向アルミナ基板１を構成する個々のアルミナ結晶の平均粒径（平均サイズ）と同程度の３０μｍ〜１００μｍ程度であるので、平板粒子状をなしている。すなわち、図１においてはあくまで各層の厚みを誇張して描いているに過ぎない。

【0066】

また、本実施の形態においては、発光構造体２０を構成する各層の成長条件を適宜に調整することによって、図１に示すように、配向アルミナ基板１の結晶粒界１ｇに沿った溝部６が発光構造体２０に形成されるようにする。なお、図１においては理解の容易のため溝部６を誇張している。実際の溝部６は、例えば図２に示すように観察され、その幅はおおよそ１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。また、図１においては溝部６が第1のｎ型ＧａＮ層３を貫通してバッファ層２にまで到達しているが、必ずしも全ての溝部６がバッファ層２にまで到達するとは限らない。

【0067】

係る態様にて溝部６を有してなることから、本実施の形態に係る板状発光体１０が備える発光構造体２０は、それぞれが配向アルミナ基板１を構成する下地のアルミナ結晶と略同一あるいはわずかに小さい平面サイズを有し、かつ、下地のアルミナ結晶の結晶方位に倣って成長してなる単位発光体２０Ａの集合体である、ということができる。あるいは、発光構造体２０は、個々の単位発光２０Ａのｃ軸方向については法線方向から多少のずれを有している場合がある（適度にばらついている）ものの、発光構造体２０全体としてみれば法線方向がｃ軸方向に略一致しているとみなすことができる態様にて、共通の下地基板である配向アルミナ基板１上に多数の単位発光体２０Ａを備えるものである、ということもできる。

【0068】

係る溝部６が備わる板状発光体１０においては、発光部４で生じた光（蛍光）は、板状発光体１０の厚み方向に取り出されるのみならず、溝部６を通じても取り出されるようになる。すなわち、発光層４から溝部６に向かう光Ｌは、当該溝部６をなす発光構造体２０の相対する側面２０ｓにて順次に反射されながら板状発光体１０の外部へと進んでいくことになる。

【0069】

これにより、板状発光体１０は、溝部６を有さない構成に比して、高い発光効率（光取り出し効率）を有するものとなっている。

【0070】

＜板状発光体の製法＞
次に、板状発光体１０の製造方法を、配向アルミナ基板１上への各層の形成にＭＯＣＶＤ法を用いる場合を例として説明する。

【0071】

まず、配向アルミナ基板１を用意する。配向アルミナ基板１は、平均粒径が３０μｍ〜１００μｍ程度である市販の板状アルミナ粉末を原料として、特許文献４に例示されているような種々の手法および条件にて作製したアルミナ焼結体を、ナノダイヤ砥粒を用いた表面研磨（ラップ(lap)研磨）によって所望の厚みにまで研磨することによって、用意することが可能である。

【0072】

本実施の形態においては、上述のように、ＸＲＣ測定（ωスキャン）におけるアルミナのＲＣ半値幅が２．０度〜６．５度である配向アルミナ基板１を用いて板状発光体１０を構成する。係る配向アルミナ基板１を好適に（高い歩留まりで）得るには、上述したアルミナ焼結体の作製条件についても、適宜に制御することが好ましい。具体的には、商業的に入手可能な板状アルミナ粉末を、テープ成形、押出し成形、ドクターブレード法、といったせん断力を用いた手法によりシート状に成形した配向成形体とし、これを多数枚積み重ねて所望の厚さとした後、プレス成形を施したシート状の成形体を用意したうえで、ホットプレス法などの加圧焼結法にて焼成温度１５００〜１８００℃、焼成時間３０分間〜５時間、面圧１００〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件で焼成する第一の焼成工程と、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）にて焼成温度１５００〜１８００℃、焼成時間２〜５時間、ガス圧１０００〜２０００ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件で再度焼成する第二の焼成工程と、行うことによって、アルミナ焼結体を得るのが好ましい。ただし、歩留まりを考慮しないのであれば、適宜の条件にて作製したアルミナ焼結体から、上述の半値幅の要件をみたすものを選択するようにしてもよい。

【0073】

配向アルミナ基板１に透光性を付与する場合には、高純度の板状アルミナ粉末を用いる。好ましくは、純度９８％以上の板状アルミナ粉末を用いる。さらに好ましくは、純度９９％以上の板状アルミナ粉末を用いる。特に好ましくは、純度９９．９％以上の板状アルミナ粉末を用い、最も好ましくは純度９９．９９％以上の板状アルミナ粉末を用いる。

【0074】

用意した配向アルミナ基板１を、所定のＭＯＣＶＤ炉内のサセプタ上に載置し、水素雰囲気中で基板温度をいったん１０５０℃〜１２００℃の範囲にまで上昇させてクリーニング処理を行う。

【0075】

続いて、バッファ層２としてのＧａＮ層、第１のＧａＮ層３としてのＳｉドープＧａＮ層、第１単位層４ａとしてのＳｉドープＩｎＧａＮ層と第２単位層４ｂとしてのＳｉドープＧａＮ層とからなるＭＱＷ構造を有する発光層４、および、第２のＧａＮ層５としてのＳｉドープＧａＮ層を、順次に形成する。各層の形成は、以下の条件をみたして行うようにすればよい。なお、１５族／１３族ガス比とは、モル比で表した、１３族原料ガス（ＴＭＧ、ＴＭＩ）の全供給量に対する１５族原料であるアンモニアガスの供給量の比である。また、本実施の形態において形成温度とはサセプタ加熱温度を意味する。

【0076】

バッファ層２：
形成温度：５００℃〜６００℃；
形成圧力：２０ｋＰａ〜１００ｋＰａ；
キャリアガス：水素；
原料ガス：ＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびアンモニアガス；
１５族／１３族ガス比：５００〜２０００。

【0077】

第１のＧａＮ層３：
形成温度：１０５０℃〜１２００℃；
形成圧力：１０ｋＰａ〜１００ｋＰａ；
キャリアガス：窒素および水素；
原料ガス：ＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびアンモニアガス；
１５族／１３族ガス比：１５００〜３０００；
ドーパント源：シランガス。

【0078】

発光層４：
形成温度：８００℃〜８７０℃；
形成圧力：２０ｋＰａ〜１００ｋＰａ；
キャリアガス：窒素；
第１単位層４ａの原料ガス：ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、およびアンモニアガス；
ドーパント源：シランガス；
第２単位層４ｂの原料ガス：ＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびアンモニアガス；
ドーパント源：シランガス；
１５族／１３族ガス比：３００〜８００；
第１単位層４ａと第２単位層４ｂのペアの繰り返し数：１〜８。

【0079】

第２のＧａＮ層５：
形成温度：９５０℃〜１０５０℃；
形成圧力：１０ｋＰａ〜１００ｋＰａ；
キャリアガス：窒素および水素；
原料ガス：ＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびアンモニアガス；
１５族／１３族ガス比：５００〜３０００；
ドーパント源：シランガス。

【0080】

これらの条件をみたすことで、配向アルミナ基板１上に、個々の単位発光体２０Ａの間に溝部６を備える発光構造体２０を好適に形成することができる。

【0081】

以上、説明したように、本実施の形態によれば、個々のアルミナ結晶のｃ軸方位が適度にばらついている配向アルミナ基板上に、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷ構造を有する発光層を備える発光体構造を、該配向アルミナ基板の結晶粒界に沿った溝部が形成されるように設けることで、発光体構造を構成する個々の単位発光体における組成ばらつきが小さく、例えばシンチレータに適用可能な、発光効率の優れた板状発光体が実現される。

【0082】

＜第２の実施の形態＞
上述した第１の実施の形態においては、板状発光体について説明しているが、Ｘ線、電子線その他の放射線を照射すると発光する発光体として、粉末（粒子状）のものを用いたいという要求もある。粉末の発光体は、例えば、ペースト状にして任意の面に塗布しその後乾燥させることで当該面に密に固着させたり、任意の形状に成形加工したりすることなど、加工の自由度が高いので、結果として、発光体の使用局面の拡大に寄与するからである。

【0083】

係る粉末状の発光体の形成は、例えば特許文献２に開示されているような手法での造粒や、あるいはバルク発光体の粉砕などによって得ることが考えられるが、本実施の形態においては、第１の実施の形態に係る板状発光体１０から配向アルミナ基板１をレーザーリフトオフの手法にて分離させることで、粒子状の発光体を得るようにする。図４は、粒子状の発光体を得る処理の様子を示す図である。

【0084】

具体的には、第１の実施の形態において示す手順にて作製された板状発光体１０を用意し、図４（ａ）に示すように、その配向アルミナ１側の面（発光構造体２０の非形成面）に、レーザー光を照射する。係る態様にてレーザー光が照射されると、板状発光体１０においては、機械的強度の弱いバッファ層２のところで図４（ｂ）に示すように剥離が生じ、矢印ＡＲ１にて示すように配向アルミナ基板１が発光体構造２０から分離される。すると、全体として発光体構造２０を構成しつつも溝部６が存在することで互いの結合力が弱い単位発光体２０Ａ同士も、矢印ＡＲ２にて示すように分離する。その結果、図４（ｃ）に示すように粒子状となった多数の単位発光体２０Ａが得られる。換言すれば、個々の粉末粒子が第１のｎ型ＧａＮ層３と発光層４と第２のｎ型ＧａＮ層５との積層体である、発光体粉末が得られる。上述したように単位発光体２０Ａはアルミナ結晶のｃ軸に倣ってｃ軸にエピタキシャル成長しており、他の結晶方位における成長は抑制されているので、得られた粉末粒子は、組成ばらつきの小さいものとなっている。

【0085】

係る場合において、単位発光体２０Ａは、１３族窒化物半導体からなり、ｃ面を主面とする平板粒子状をなしており、当該主面の面内方向における平均サイズが３０μｍ以上１００μｍ以下である粉末粒子であるといえる。

【0086】

なお、上述した態様にて粒子状の単位発光体２０Ａを得ることを前提として板状発光体１０を捉えた場合、板状発光体１０は平板粒子状の発光体粉末を得るのに好適な手段であり、また、バッファ層２は剥離層として作用するべく形成されているともいえる。

【0087】

粉末の発光体を用いて作製される加工品において所望の波長における発光を優れた発光効率にて得るためには、加工後の個々の発光体粒子の結晶方位がある程度揃っている必要があるが、上述したように、個々の単位発光体２０Ａは平板状をなしているとともにｃ軸配向してなるので、例えば、単位発光体２０Ａを粉末粒子とする発光体粉末をペースト塗布や成形などによって加工した場合、その加工品においては結晶方位が揃いやすい。従って、係る発光体粉末によれば、加工の自由度が好適に確保されるとともに、加工品においても高い発光効率を得ることが可能となる。なお、単位発光体２０Ａの平均粒径は板状発光体１０の作製に用いる配向アルミナ基板１の粒径とほぼ同じであるので、配向アルミナ基板１の平均粒径を適宜に定めれば、これに応じた平均粒径の発光体が得られる。

【0088】

一方、例えば特許文献２に開示されているような手法にて作製される発光体の場合、形状の制御が困難であり、また、下地結晶の結晶面によって成長方位も異なる。従って、加工品における結晶方位の制御は困難であり、高い発光効率は期待できない。

【0089】

以上、説明したように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態に係る手法にて形成される板状発光体からレーザーリフトオフの手法にて配向アルミナ基板を分離することによって、個々の単位発光体を分離させることで、組成ばらつきが小さい、粒子状の発光体を、得ることができる。しかも、係る発光体は平板状をなしており、かつｃ軸配向しているので、塗布や成形などの加工を行って得られる加工品においても結晶方位が揃いやすく、高い発光効率を得ることが可能となる。

【0090】

＜変形例＞
上述の実施の形態においては、発光層４を、第１単位層４ａと第２単位層４ｂとを繰り返し交互に積層してなるＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷ構造にて設けるようにしていたが、これに代わり、あるいはこれに加えて、発光層４にＰｒ（プラセオジム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｃｅ（セリウム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｇｄ（ガドリニウム）といった希土類元素を含有させるようにして、発光強度を高めるようにしてもよい。係る希土類元素の含有は、例えば、結晶成長時のドーピングによって行う態様であってもよいし、量子ドットとする態様であってもよい。あるいは、結晶成長後にイオン打ち込みをする態様であってもよい。

【実施例】

【0091】

（実施例１）
本実施例では、アルミナ結晶におけるｃ軸配向度が異なる８種類の配向アルミナ基板１を用意し、それぞれを用いて、第１の実施の形態に係る板状発光体１０（Ｎｏ．１−ａ〜１−ｈ）を作製した。そして、得られた７種類の板状発光体１０について、発光特性を評価した。

【0092】

配向アルミナ基板１を得るにあたっては、まず、平均粒径３５μｍのアルミナ粉末を原料とし、アルミナ粒子をｃ軸に配向させつつ種々の条件で焼結させて、直径２インチ、厚さ４００μｍのウェハー形状のｃ軸配向焼結体を８種類作製した。そして、それぞれの焼結体の表面をナノダイヤ砥粒を用いて研磨することにより平滑化し、表面粗さＲｍｓ＝０．５ｎｍ程度の８種類の配向アルミナ基板１を得た。

【0093】

得られた８種類の配向アルミナ基板１のｃ軸配向度を評価するべく、アルミナ（００６）面のＸＲＣ測定を行い、ＲＣ半値幅を求めた。８種類の配向アルミナ基板１におけるＲＣ半値幅は、１．５度〜７．１度の範囲で各々異なっていた。なお、このとき、入射Ｘ線のビーム径が基板上で約φ１．５ｍｍとなるよう、スリットを調整した。また、レーザー顕微鏡で観察したところ、アルミナ結晶の基板面内方向における平均粒径は各々の配向アルミナ基板１において異なっていたが、いずれも３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲に収まっていた。

【0094】

それぞれの配向アルミナ基板１について、ＭＯＣＶＤ炉内のサセプタに載せ、水素雰囲気中で基板温度を１２００℃まで上げてクリーニング処理を行った後、基板温度を５２０℃まで低下させ、水素をキャリアガスとして、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）とアンモニアとを原料とし、バッファ層２としてのＧａＮ層を１０ｎｍの厚みに形成した。

【0095】

次に、窒素と水素をキャリアガスとして基板温度を１１００℃まで上げ、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）とアンモニアとを原料ガスとし、シランガスをドーパント源として、第１のｎ型ＧａＮ層３を１００ｎｍの厚みに形成した。

【0096】

続いて、基板温度を７５０℃まで低下させ、窒素のみをキャリアガスとして、ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、およびアンモニアを原料ガスとし、シランガスをドーパント源として、第１単位層４ａとしてのＩｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層の形成と、第２単位層４ｂとしてのＧａＮ層の形成とを交互に５回ずつ行い、ＭＱＷ構造を有する発光層４を形成した。Ｉｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層の厚みは４ｎｍとし、ＧａＮ層の厚みは１０ｎｍとした。

【0097】

最後に、基板温度を再び１１００℃まで上げ、窒素と水素をキャリアガスとして、ＴＭＧとアンモニアとを原料ガスとし、シランガスをドーパント源として、第２のｎ型ＧａＮ層５を１００ｎｍの厚みに形成し、キャップ層とした。これにより、板状発光体１０が得られた。

【0098】

その後、炉内を窒素雰囲気に保ったままサセプタ温度を室温まで下げた後、得られた積層構造体を取出した。

【0099】

それぞれの積層構造体についてその表面（第２のｎ型ＧａＮ層５の上面）側からレーザー顕微鏡で観察したところ、溝部６が形成されていること、および、結晶面内における粒径は配向アルミナ基板の粒径とほぼ同一であることが、確認された。なお、Ｎｏ．１−ｅについてのレーザー顕微鏡像が図２である。さらに、当該積層構造体についてＥＢＳＤ（Electron Back Scatter Diffraction：電子線後方散乱回折）により結晶方位を観察した結果、配向アルミナ基板１上に形成した窒化物層の結晶方位が、配向アルミナ基板１のアルミナ結晶の結晶方位に倣っていることが確認された。

【0100】

すなわち、得られた８種の積層構造体はいずれも、板状発光体１０としての構成を備えていることが確認された。

【0101】

それぞれの板状発光体１０について、ＣＬ測定を行った。具体的には、走査電子顕微鏡（ＪＳＭ−６３００（日本電子製））内に載置した、測定対象たる板状発光体１０に対し、加速電圧１５ｋＶにて電子線を照射し、係る照射によって得られる板状発光体１０からの発光（蛍光）の分光スペクトルを、電子顕微鏡内に設置したＣＬ測定システム（ＭＰ−１８Ｍ−Ｓ型（ホリバ・ジョバンイボン社製））により測定した。

【0102】

（実施例２）
本実施例では、第２の実施の形態に係る発光体粉末を３種類作製し、それぞれを用いて蛍光板（Ｎｏ．２−ａ〜２−ｃ）を作製して、発光特性を評価した。

【0103】

具体的にはまず、実施例１と同様の手順で、アルミナ結晶におけるｃ軸配向度が異なる３種類の配向アルミナ基板１を用意し、それらを用いて板状発光体１０を作製した。

【0104】

係る過程において、得られた３種類の配向アルミナ基板１のｃ軸配向度を評価するべく、アルミナ（００６）面のＸＲＣ測定を行い、ＲＣ半値幅を求めたところ、３種類の配向アルミナ基板１におけるＲＣ半値幅は、２．２度〜６．０度の範囲で各々異なっていた。また、レーザー顕微鏡で観察したところ、アルミナ結晶の基板面内方向における平均粒径は各々の配向アルミナ基板１において異なっていたが、いずれも３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲に収まっていた。

【0105】

また、得られた板状発光体１０をレーザー顕微鏡で観察したところ、結晶面内における粒径は配向アルミナ基板の粒径とほぼ同一であった。

【0106】

それぞれの板状発光体１０について、配向アルミナ基板１側にレーザー光を照射し、レーザーリフトオフの手法によりバッファ層２のところで配向アルミナ基板１を分離するとともに、多数の単位発光体２０Ａからなる発光体粉末を得た。

【0107】

さらに、得られた発光体粉末とニトロセルロース溶液とを混合してペースト状にしたものをＩＴＯ膜付きのガラス板（ガラス基板）に塗布し、該ガラス板ともども電気炉内にて１５０℃で１０分間加熱することで、発光体粉末が密に固着してなる蛍光板（Ｎｏ．２−ａ〜２−ｃ）を作製した。

【0108】

それぞれの蛍光板に対して、実施例１と同様にＣＬ測定を行った。

【0109】

（比較例１）
配向アルミナ基板１の代わりにｃ軸配向単結晶サファイア基板を用いたほかは実施例１と同様の手順で板状発光体（Ｎｏ．３−ａ）を作製し、実施例１と同様にＣＬ測定を行った。なお、ｃ軸配向単結晶サファイア基板は、法線方向に対するｃ軸のばらつきが事実上ない（法線方向とｃ軸方向とのなす角度が０度）とみなすことができる基板である。それゆえ、ｃ軸配向単結晶サファイア基板についてはＲＣ半値幅測定を行っていない。また、板状発光体の表面に溝部は形成されなかった。

【0110】

（比較例２）
単位発光体２０Ａからなる発光体粉末の代わりに公知の青色蛍光粉末であるＰ５５，ＢＭ粉末を用いたほかは実施例２と同様の手順にて蛍光板（Ｎｏ．３−ｂ）を作製し、実施例１と同様にＣＬ法による発光評価を行った。

【0111】

（実施例と比較例との対比）
実施例１の全８種の板状発光体１０（Ｎｏ．１−ａ〜１−ｈ）、実施例２の全３種の蛍光板（Ｎｏ．２−ａ〜２−ｃ）、比較例１の板状発光体（Ｎｏ．３−ａ）、および、比較例２の蛍光板（Ｎｏ．３−ｂ）についての、ＣＬ測定結果（発光波長（発光スペクトルにおけるピーク波長）、発光強度、波長半値幅）を表１に示す。実施例１および実施例２については、配向アルミナ基板１のＲＣ半値幅の測定値も併せて示している。比較例１のＲＣ半値幅の値は実測値ではなく、仮定した値である。

【0112】

なお、Ｎｏ．１−ａ〜１−ｈの板状発光体１０は配向アルミナ基板１のＲＣ半値幅の値が小さい順に順序づけしており、また、発光強度は全て、Ｎｏ．１−ｃの板状発光体１０における発光強度を１００として規格化している。

【0113】

【表1】

【0114】

表１からわかるように、実施例および比較例の全ての板状発光体１０において、発光波長（発光スペクトルにおけるピーク波長）が４５０ｎｍである発光が得られた。ただし、発光強度と波長半値幅とはそれぞれにおいて異なっていた。

【0115】

波長半値幅については、実施例１および実施例２のいずれにおいても、配向アルミナ基板１のＲＣ半値幅の値が大きいほど、値が大きくなる傾向がある。

【0116】

一方、発光強度については、実施例１のうち、配向アルミナ基板１のＲＣ半値幅の値が２．０度以上６．５度以下の範囲に収まるＮｏ．１−ｃ〜１−ｇの板状発光体１０と、実施例２の３種全ての蛍光板において比較例１および比較例２に比して良好な値が得られた。実施例１では、ＲＣ半値幅の値が４．３度であったＮｏ．１−ｅの板状発光体１０で発光強度が最大となり、実施例２では、ＲＣ半値幅の値が３．５度であったＮｏ．２−ｂの板状発光体１０で発光強度が最大となった。一方、比較例１において発光強度は最低となった。

【0117】

実施例１のうち、配向アルミナ基板１におけるＲＣ半値幅の値が２．０度未満の板状発光体１０において、発光強度が低い理由は、比較例１における発光強度が低いことも併せ考えると、ＲＣ半値幅が小さくｃ軸配向度が高い配向アルミナ基板１ほど、発光構造体２０の形成過程で溝部６が形成され難くなって板状発光体１０の表面が平坦化する傾向があり、それゆえ光取出し効率が低くなったためであると考えられる。

【0118】

一方、配向アルミナ基板１におけるＲＣ半値幅の値が６．５度を超える場合に発光強度が小さくなるのは、波長半値幅大きくなることも併せ考えると、発光層４においてＭＱＷ構造を構成するＩｎＧａＮ層の成長時にｃ軸以外の成長方位における成長が起こりやすくなり、結果として個々の単位発光体２０Ａの間でＩｎ濃度のばらつきが大きくなり、その結果、発光波長のばらつきが大きくなるためであると考えられる。

【0119】

また、実施例２の蛍光板において高い発光強度が得られたということは、当該蛍光板において個々の発光体粉末粒子の結晶方位が十分に揃っていることを意味する。

【0120】

なお、実施例２の発光強度の方が実施例１よりも高い理由は、配向アルミナ基板１から分離された粒子状の発光体を用いているので、粒子内部からの光取出し効率が高いためと考えられる。

【0121】

さらには、発光強度が大きい実施例１のＮｏ．１−ｃ〜１−ｇの板状発光体１０および実施例２の３種全ての蛍光板の測定結果を、従来公知の発光体を用いて作製した比較例２の蛍光板の測定結果と対比すると、波長半値幅は同程度であるのに、実施例における発光強度が比較例２の発光強度を大きく上回っている。係る結果は、ＲＣ半値幅の値が２．０度以上６．５度以下である配向アルミナ基板１を用いて作製した板状発光体、あるいは、係る板状発光体から作製した粉末状の発光体は、従来と同程度の波長半値幅を有するとともに従来よりも優れた発光効率を有するものであることを意味している。

【符号の説明】

【0122】

１ 配向アルミナ基板
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ アルミナ結晶
１ｇ （配向アルミナ基板の）結晶粒界
２ バッファ層
３ 第１のｎ型ＧａＮ層
４ 発光層
４ａ 第１単位層
４ｂ 第２単位層
５ 第２のｎ型バッファ層
６ 溝部
１０ 板状発光体
２０ 発光体構造
２０Ａ 単位発光体
２０ｓ （発光体構造の）側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】