波長變換元件及其制造方法和使用波長變換元件的led元件及半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種波長變換元件，具有多個熒光體粒子和含有由位于所述多個熒光體粒子之間的氧化鋅構(gòu)成的基體的熒光體層，氧化鋅是c軸取向的柱狀結(jié)晶或單晶。
【專利說明】波長變換元件及其制造方法和使用波長變換元件的LED元件及半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及含有熒光體粒子的波長變換元件及其制造方法、和使用它的LED元件、半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，LED(Light Emitting diode:發(fā)光二極管)被用于照明，希望開發(fā)更高亮度、長壽命的LED。以往，含有白色LED用的熒光體層的波長變換元件，是使將熒光體粒子與硅樹脂等混合的樹脂混合物硬化而形成的。然而，若在近年實用化的高亮度LED芯片中流動大電流，則由于從LED芯片產(chǎn)生的熱或高亮度的紫外線，因而硅樹脂易于劣化。因此，作為形成使熒光體粒子分散的熒光體層的基體，不是用因熱或紫外線而易于劣化的硅樹脂等的有機物，而是要求實現(xiàn)因熱或紫外線而難以劣化的無機物的基體。
[0003]專利文獻1，公開有一種為了使硅樹脂的耐熱性以及耐紫外線性提高，使作為耐熱性材料而載荷氧化鈰的熒光體粒子分散于硅樹脂中的熒光體層。
[0004]專利文獻2，記載有一種LED用的熒光體，例如YAG (釔鋁石榴石)熒光體、TAG (釔鋁石榴石)熒光體具有1.8或1.8以上的高折射率，在LED中，通常熒光體被埋入折射率為1.4的硅樹脂中來構(gòu)成熒光體層，因此，根據(jù)熒光體的折射率(1.8)與硅樹脂的折射率(1.4)之間的折射率之差，在熒光體層，相當(dāng)比例的光在熒光體與樹脂的界面被散射。
[0005]專利文獻3公開有以下技術(shù):使用電泳法，由使熒光體粒子分散的溶液，在基板上形成熒光體粒子層之后，對熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙，使用溶膠-凝膠(sol-gel)法，來填充成為無機物的基體的透光性物質(zhì)。而且，還公開了:作為透光性物質(zhì)，優(yōu)選為玻璃、或呈玻璃狀態(tài)并且有透光性的物質(zhì)。此外，作為熒光體粒子與無機基體的組合，公開有以下示例:Ca- a SiAlON (塞隆):Eu熒光體(折射率1.9)與硅石(折射率1.45)、YAG熒光體(折射率1.8)與氧化鋅(折射率1.95)等。
[0006]專利文獻4公開有:若在熒光體層的內(nèi)部產(chǎn)生不存在熒光體粒子或成為基體的透光性材料的空洞，則由于該空洞的存在，因而會衰減來自LED的光或來自熒光體的光。
[0007]專利文獻5公開有:具有CaAlSiN3(CASN) =Eu2+組成的熒光體的折射率為2.0，具有CaSc2O4 =Ce3+組成的熒光體的折射率為1.9。
[0008]非專利文獻1，公開有:作為LED熒光體粒子，一般使用的SiAlON(塞隆)，根據(jù)組成，具有從1.855至1.897的范圍的折射率。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:國際公開第2011 / 111293號
[0012]專利文獻2 JP特表2011-503266號公報(特別是段落編號0002)
[0013]專利文獻3 JP特開2011-168627號公報(特別是段落編號0028、段落編號0032)
[0014]專利文獻4 JP特開2008-66365號公報(特別是段落編號0003)[0015]專利文獻5 JP特開2011-111506號公報(特別是段落編號0027)
[0016]非專利文獻
[0017]非專利文獻1:Hiroyo Segawa et.al., Opt.Mater.33 (2010) 170
[0018]非專利文獻2 =Mingsong Wang et.al.，Phys.Stat.Sol.(a) 203 / 10 (2006) 2418
發(fā)明概要
[0019]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0020]對現(xiàn)有的發(fā)光元件用的波長變換元件，要求更高的光輸出以及高耐熱性或耐紫外線性。本申請的非限定的例示性的實施方式，提供一種具有光輸出高以及耐熱性或耐紫外線性高的波長變換元件及其制造方法、和使用它的LED元件、半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置。
[0021]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明的一個方式的波長變換元件，含有多個熒光體粒子和基體，所述基體位于所述多個熒光體粒子之間，并由沿c軸取向的氧化鋅或單晶的氧化鋅構(gòu)成。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)本申請所公開的技術(shù)，通過使用具有高折射率、并且耐熱性或耐紫外線性高的無機基體的氧化鋅，能夠?qū)崿F(xiàn)熒光體層的光散射減少且光輸出高的LED元件、半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置以及熒光體層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是實施方式I中的波長變換元件的剖視圖。
[0026]圖2(a)?圖2(c)是實施方式I中的波長變換元件的制造方法的工序順序的剖視圖。
[0027]圖3是表示使用溶液生長法的氧化鋅的結(jié)晶生長過程的剖視圖。
[0028]圖4是實施方式2的波長變換元件的剖視圖。
[0029]圖5(a)?圖5(c)是實施方式2中的波長變換元件的制造方法的工序順序的剖視圖。
[0030]圖6 (a)以及圖6 (b)是實施方式3的波長變換元件的剖視圖及二維周期結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0031]圖7(a)?圖7(g)是實施方式3中的波長變換元件的制造方法的工序順序的剖視圖。
[0032]圖8(a)以及圖8(b)是實施方式3的波長變換元件二維周期結(jié)構(gòu)的另一個方式的俯視圖。
[0033]圖9 (a)以及圖9 (b)是實施方式4的波長變換元件以及LED元件的剖視圖。
[0034]圖10 (a)以及圖10 (b)是實施方式5的LED元件的剖視圖。
[0035]圖11 (a)以及圖11 (b)是實施方式5的LED元件的另一個剖視圖。
[0036]圖12(a)以及圖12(b)是實施方式6的LED元件的剖視圖。
[0037]圖13是實施方式7的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置的剖視圖。
[0038]圖14(a)是實施方式8的色輪的剖視圖，圖14(b)是實施方式7中的色輪的俯視圖。[0039]圖15是表示實施方式8的投影裝置的光源部的結(jié)構(gòu)的圖
[0040]圖16(a)以及圖16(b)表示實施方式9中的車輛以及車前燈的結(jié)構(gòu)的圖。
[0041 ] 圖17是表示實施例1中的波長變換元件的XRD (X射線衍射)測定結(jié)果(2 θ / ω掃描)的圖。
[0042]圖18是表示比較例3中的波長變換元件的XRD測定結(jié)果(2 θ / ω掃描)的圖。
[0043]圖19是表示實施例1中的熒光體層的剖面SEM(掃描型電子顯微鏡)觀察像的圖。
[0044]圖20 (a)是表示實施例1的熒光體層的基板界面附近的剖面SEM觀察像的圖，圖20(b)是表示實施例1中的熒光體層的中央附近的剖面SEM觀察像的圖。
[0045]圖21是表示對實施例1與比較例I中的LED元件的發(fā)光光譜進行測定的結(jié)果的圖。
[0046]圖22是表示實施例1中的波長變換元件的XRD測定結(jié)果(ω掃描)的圖。
[0047]圖23是使用聚焦離子束(FIB)對熒光體層的剖面進行加工的SEM觀察像，(a)表不實施例2中的突光體層，(b)表不實施例1中的突光體層。
[0048]圖24是表示使用溶液生長法的熒光體粒子層的內(nèi)部的氧化鋅的結(jié)晶生長過程的剖視圖，(a)是表示熒光體層的氧化鋅的c軸的傾角大的示例的圖，(b)是表示熒光體層的氧化鋅的c軸的傾角小的示例的圖。
[0049]圖25是表示實施例5中的波長變換元件的XRD測定結(jié)果(2 θ / ω掃描)的圖。
[0050]圖26是表示實施例5中的波長變換元件的高角度側(cè)的XRD測定結(jié)果(2 θ / ω掃描)的圖。
[0051 ] 圖27是表示實施例5中的波長變換元件的XRD測定結(jié)果(ω掃描)的圖。
[0052]圖28是表示實施例5中的波長變換元件的XRD測定結(jié)果(Φ掃描)的圖。
[0053]圖29是表示實施例5中的熒光體層的剖面SEM觀察像的圖。
[0054]圖30是表示實施例5中的熒光體層的中央附近的剖面SEM觀察像的圖。
[0055]圖31是表示實施例5中的熒光體層的剖面TEM (透射型電子顯微鏡)觀察像的圖。
[0056]圖32是表示圖31所示的范圍的基于TEM的電子束衍射像的圖。
[0057]圖33是表示對實施例5、實施例1和比較例4中的LED元件的發(fā)光光譜進行測定的結(jié)果的圖。
[0058]圖34是表示實施例6中的波長變換元件的XRD測定結(jié)果(2 θ / ω掃描)的圖。
[0059]圖35是表示實施例6中的熒光體層的基板界面附近的剖面SEM觀察像的圖。
[0060]圖36是表示對實施例6和比較例5中的LED元件的發(fā)光光譜進行測定的結(jié)果的圖。
[0061]圖37是表示對實施例7和比較例6中的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置的發(fā)光光譜進行測定的結(jié)果的圖，(a)是來自半導(dǎo)體激光芯片的激勵光附近的放大圖，(b)是被激勵光激勵的熒光附近的放大圖。
[0062]圖38是表示對實施例8與比較例7中的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置的發(fā)光光譜進行測定的結(jié)果的圖，(a)是來自半導(dǎo)體激光芯片的激勵光附近的放大圖，(b)是被激勵光激勵的熒光附近的放大圖。
[0063]圖39是表示對玻璃基板上、藍寶石基板上的氧化鋅膜的透光光譜進行測定的結(jié)果的圖?！揪唧w實施方式】
[0064]首先，詳細地說明本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的問題。
[0065]在由熒光體粒子和使熒光體粒子分散的硅樹脂等的基體構(gòu)成的熒光體層中，由于一般用于LED用的熒光體的折射率(1.8?2.0)與成為基體的硅樹脂的折射率(1.4)之間的折射率差(0.4?0.6)，因而在熒光體粒子與基體之間的界面，光被散射。因此，無法高效地向外部導(dǎo)出光。
[0066]此外，為了實現(xiàn)對耐熱性或耐紫外線性優(yōu)異的熒光體層，作為形成熒光體層的基體，不是用耐熱性或耐紫外線性低的硅樹脂等有機物的基體，而是提出了作為耐熱性或耐紫外線性高的無機物的基體而使用玻璃的方法(例如，參照專利文獻3)。
[0067]玻璃由于是玻璃狀態(tài)(非晶形的)，沒有晶粒邊界。因此，在作為無機基體而使用玻璃時，不會產(chǎn)生由熒光體層中的無機基體的晶粒邊界引起的光散射。而且，由于玻璃是非結(jié)晶的非晶形的材料，因此，作為無機基體而使用通過低溫加熱而熔融且能自由改變形狀的低熔點玻璃、或在常溫在液體狀態(tài)下能夠加熱硬化的液狀的玻璃等這樣的玻璃時，其形狀的自由度高。
[0068]然而，為了縮小熒光體與基體之間的折射率差，在作為無機的基體而使用具有比玻璃(折射率1.45)高的折射率(2.0)的氧化鋅(ZnO)時，由于氧化鋅是結(jié)晶性的，因此會形成晶粒邊界。例如，通過溶膠-凝膠法形成的氧化鋅成為微結(jié)晶的聚合體，且是隨機取向的多晶(例如，參照非專利文獻2)。若在熒光體層的內(nèi)部形成隨機取向的多晶，則在晶粒邊界，來自LED芯片的光和被來自LED芯片的光激勵的來自熒光體的光被散射。以下，將這樣的散射稱為在熒光體層的光散射。會有以下較大問題:若產(chǎn)生在熒光體層的光散射，則在熒光體層被散射的光會返回LED芯片或用于固定LED芯片的封裝件等，并被吸收，因而從LED元件向外部導(dǎo)出的比例降低。
[0069]而且，若在熒光體層的內(nèi)部殘存有空隙，則在空隙中通常被空氣充滿?？諝獾恼凵渎蕿?.0，與一般用于LED用的熒光體的折射率(1.8?2.0)或硅樹脂的折射率(1.4)有很大不同。因此，還存在以下問題:由于空隙與熒光體之間的折射率差、以及空隙與基體之間的折射率差，而在熒光體層的內(nèi)部光被散射。
[0070]在使用硅樹脂作為熒光體層的基體時，能夠在LED芯片上焊接預(yù)先在硅樹脂中使熒光體粒子分散的混合物，并通過加熱，通過使混合物硬化來形成熒光體層。此時，由于加熱前能使混合物變形，因此，在充分進行脫泡等的操作的基礎(chǔ)上，通過形成熒光體層，能夠在熒光體層的內(nèi)部抑制空隙的殘存。
[0071]相對于此，在使用難以通過成形等自由地控制形狀的無機物基體作為熒光體層時，預(yù)先形成由熒光體粒子構(gòu)成的熒光體粒子層。接著，在熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙中，填充使無機基體的原料(或者前驅(qū)體)溶解于溶媒的原料溶液，并由原料溶液形成無機基體。
[0072]此時，通過原料溶液中的溶媒的揮發(fā)，形成無機基體。因此，(I)若從單位體積的原料溶液向無機基體的變換比例小，則由于在熒光體粒子層的空隙內(nèi)被變換的無機基體的體積比在熒光體粒子層的空隙中填充的原料溶液的體積小，因此，在熒光體層的內(nèi)部易于產(chǎn)生空隙。(2)為了增加從單位體積的原料溶液向無機基體的變換比例，若提高原料(或者前軀體)的濃度，則原料溶液的粘度變高，在熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙中，原料溶液的含浸變得困難。其結(jié)果，在熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙中，會產(chǎn)生原料溶液未到達的部分，在突光體層的內(nèi)部易于產(chǎn)生空隙。
[0073]能夠通過電子束蒸鍍法、反應(yīng)性等離子蒸鍍法、濺射法、脈沖激光沉積法這樣的真空成膜法來形成氧化鋅。但是，為了形成熒光體層，使基于真空成膜法的氧化鋅到達熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙是困難的。。
[0074]如此，作為熒光體層的無機基體，雖然具有高的折射率，但形狀的自由度降低，并且，在使用結(jié)晶性的氧化鋅的情形與在熒光體層的內(nèi)部不形成晶粒邊界或空隙的情形之間存在矛盾。
[0075]本申請發(fā)明人，鑒于這樣的問題，想到了新的波長變換元件及其制造方法、和使用波長變換元件的LED元件、半導(dǎo)體激光裝置。
[0076]本發(fā)明的一方式的波長變換元件，在基板上形成氧化鋅的薄膜(基底ZnO層)，并在該基底ZnO層上，形成由熒光體粒子構(gòu)成的熒光體粒子層，從基底ZnO層，利用作為基體沿c軸取向結(jié)晶生長的氧化鋅，來填充熒光體粒子層的內(nèi)部空隙。
[0077]構(gòu)成基體的氧化鋅，具有纖鋅礦型的結(jié)晶構(gòu)造，所謂c軸取向的氧化鋅，是指相對于基板，平行的面為c面。此外，在本申請中，所謂基板，除了玻璃基板、藍寶石基板、氮化鎵(GaN)基板等的基板，還包括半導(dǎo)體發(fā)光元件、半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板、以及在它們上形成的薄膜表面、熒光體層的主表面等。
[0078]沿c軸取向結(jié)晶生長的氧化鋅呈柱狀結(jié)晶，在c軸方向上晶粒邊界少。而且，由于從在基板上所形成的c軸取向的基底ZnO層在c軸方向上結(jié)晶生長，因此，能夠在來自與基板垂直的LED芯片的光的出射方向上配置晶粒邊界少的柱狀結(jié)晶。因此，能夠抑制在熒光體層的光散射。所謂c軸取向的柱狀結(jié)晶，是指c軸方向的氧化鋅生長比a軸方向的氧化鋅生長快，且相對于基板形成了縱長的氧化鋅微晶。所謂微晶，是指在多晶體中被看作單晶的最小的區(qū)域。
[0079]此外，對于基底ZnO層，通過使用外延生長的單晶的氧化鋅的薄膜，從而能夠用從基底ZnO層進行了外延生長的單晶的氧化鋅構(gòu)成的基體來填充熒光體粒子層內(nèi)部的空隙。外延生長的單晶的氧化鋅，由于晶粒邊界非常少，因此不會產(chǎn)生由氧化鋅的晶粒邊界引起的光散射。
[0080]在用c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的基體來填充熒光體粒子層的內(nèi)部空隙的工序中，使用溶液生長法。在溶液生長法中，作為原料溶液而使用含有Zn離子的溶液，能夠?qū)⒒譠nO層作為成為氧化鋅的結(jié)晶生長的核的晶種，使c軸取向的氧化鋅生長。由于原料溶液是稀薄的水溶液，因此，粘度低而使原料溶液能夠容易地到達熒光體粒子層的內(nèi)部的空間。而且，由于能夠在使形成熒光體粒子層的基板浸潰于原料溶液的狀態(tài)下進行氧化鋅的結(jié)晶生長反應(yīng)，并且，使氧化鋅生長的原料為Zn離子，因此即使在氧化鋅的結(jié)晶生長中Zn離子被消耗，也能夠使Zn離子從熒光體粒子層的外部的原料溶液容易地擴散并到達熒光體粒子層的內(nèi)部。因此，能夠抑制由于原料不足引起的熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙的產(chǎn)生。而且，如以下所說明，在溶液生長法中，由于使氧化鋅不從熒光體的表面而從基底ZnO層結(jié)晶生長，因此，能夠在熒光體層的內(nèi)部不封閉空隙，而能抑制熒光體層的內(nèi)部的空隙。
[0081]本發(fā)明的波長變換元件及其制造方法、使用波長變換元件的LED元件以及半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置的一實施方式的概要如下。
[0082]本發(fā)明的一實施方式的波長變換元件，包括:多個熒光體粒子；和基體，其位于所述多個熒光體粒子之間且由沿c軸取向的氧化鋅或單晶的氧化鋅構(gòu)成。
[0083]所述波長變換元件，具有所述多個熒光體粒子以及含有所述基體的熒光體層。
[0084]所述氧化鋅的基于c軸的X射線搖擺曲線法得到的半值寬度在4°C以下。
[0085]所述波長變換元件，還具有與所述熒光體層相接且由氧化鋅構(gòu)成的薄膜。
[0086]所述波長變換元件，還具有與所述薄膜相接的基板，且所述薄膜位于所述熒光體層與所述基板之間。
[0087]所述波長變換元件，還具有與所述熒光體層相接的基板。
[0088]所述基板由從由玻璃、石英、氧化硅、藍寶石、氮化鎵以及氧化鋅組成的組中選擇的一者所構(gòu)成。
[0089]所述氧化鋅是柱狀結(jié)晶。
[0090]所述單晶的氧化鋅是c軸取向。
[0091]所述多個熒光體粒子包含從由YAG熒光體以及β-SiAlON組成的組中選擇的至少一者，其中YAG為釔鋁石榴石，SiAlON為塞隆。
[0092]本發(fā)明的一實施方式的LED元件，具有:半導(dǎo)體發(fā)光元件，其放射激勵光；和上述任一技術(shù)方案所述的波長變換元件，其入射從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件放射的所述激勵光。
[0093]所述波長變換元件，直接形成在所述半導(dǎo)體發(fā)光元件上。
[0094]所述LED元件，還具有結(jié)晶分離層，其位于所述波長變換元件與所述半導(dǎo)體發(fā)光元件之間。
[0095]所述結(jié)晶分離層，由以二氧化硅為主成分的非晶形材料構(gòu)成。
[0096]所述結(jié)晶分離層，通過離子化學(xué)氣相生長法形成。
[0097]所述半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括:η型GaN層；ρ型GaN層；和由被所述η型GaN層以及所述P型GaN層所夾著的InGaN構(gòu)成的發(fā)光層。
[0098]所述激勵光是藍色或者藍紫色波段的光。
[0099]所述多個熒光體粒子，包含藍色熒光體以及黃色熒光體，所述激勵光是藍紫色波段的光，通過由所述激勵光激勵所述藍色熒光體，從而使所述藍色熒光體出射藍色光，通過由所述激勵光或所述藍色光激勵所述黃色熒光體，從而使所述黃色熒光體出射黃色光。
[0100]本發(fā)明的一實施方式的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置，具有:半導(dǎo)體激光芯片，其放射激勵光；和上述所述的波長變換元件，其入射從所述半導(dǎo)體激光芯片放射的所述激勵光。
[0101]所述激勵光是藍色或藍紫色波段的光。
[0102]所述多個熒光體粒子，包含藍色熒光體以及黃色熒光體，所述激勵光是藍紫色波段的光，通過由所述激勵光激勵所述藍色熒光體，從而使所述藍色熒光體出射藍色光，通過由所述激勵光或所述藍色光激勵所述黃色熒光體，從而使所述黃色熒光體出射黃色光。
[0103]本發(fā)明的一實施方式的車頭燈或車輛，具有:上述任一技術(shù)方案所述的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置；和電力供給源，其向所述半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置提供電力。
[0104]本發(fā)明的一實施方式的波長變換元件的制造方法，包括:工序a，在c軸取向的氧化鋅的薄膜上，形成由熒光體粒子構(gòu)成的熒光體粒子層；工序b，采用溶液生長法，用氧化鋅填充所述熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙，形成熒光體層。[0105]所述氧化鋅的薄膜的基于c軸的X射線搖擺曲線法得到的半值寬度在4.5°以下。
[0106]所述氧化鋅的薄膜是外延生長的單晶。
[0107]形成所述熒光體粒子層的工序是電泳法。
[0108]所述熒光體粒子，包含從由YAG熒光體以及P -SiAlON組成的組中選擇的至少一者，其中YAG為釔鋁石榴石，SiAlON為塞隆。
[0109]根據(jù)本結(jié)構(gòu)，能夠提供在熒光體層的光散射小的波長變換元件、使用該波長變換兀件的光輸出高的LED兀件、半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置。
[0110]以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
[0111](實施方式I)
[0112]圖1是實施方式I的波長變換元件的剖視圖。
[0113]本實施方式的波長變換元件6，具有多個熒光體粒子3和含有位于多個熒光體粒子3之間的基體5的熒光體層7。波長變換元件6，將入射的光之中的至少一部分的光變換為與入射時的光的波段不同的波段的光而出射。
[0114]對多個熒光體粒子3，能夠使用一般用于發(fā)光元件的具有各種激勵波長、出射光波長以及粒徑的熒光體。例如，能夠使用YAG(釔鋁石榴石)、P -SiAlON(塞隆)等。特別地，激勵熒光體的波長以及出射的光的波長，能夠根據(jù)波長變換元件6的用途而任意選擇。此夕卜，根據(jù)這些波長，能夠選擇在YAG或P -SiAlON中摻雜的元素。
[0115]特別地，在作為激勵熒光體層7的激勵光的波長而選擇藍紫光或藍光時，由于能高效地激勵熒光體，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出的LED元件、高輸出的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置等的發(fā)光元件或發(fā)光裝置。
[0116]也可以利用從發(fā)光元件釋放出的藍紫光來激勵藍色熒光體，且使用所產(chǎn)生的藍色光來激勵波長變換元件6的熒光體粒子3。因此，在入射到波長變換元件6的藍色光中，含有來自藍色熒光體的藍色光。
[0117]在作為熒光體粒子3而使用了由藍色光激勵的黃色熒光體時，從波長變換元件6出射的光，成為將激勵光的藍色光與來自熒光體的黃色光合成后得到的白色光。在此，將波長從400nm至420nm的光定義為藍紫光，將波長從420nm至470nm的光定義為藍色光。此夕卜，將波長從500nm至700nm的光定義為黃色光。所謂藍色熒光體，定義為由藍紫光激勵且出射藍色光的熒光體。此外，所謂黃色熒光體，定義為由藍色光或藍紫光激勵且出射黃色光的熒光體。
[0118]作為熒光體粒子3，也可以使用由藍紫色光激勵的藍色熒光體、和由藍色光激勵的黃色熒光體。此時，波長變換元件6，也出射將來自熒光體的藍色光與黃色光合成后得到的白色光?；蛘?，作為熒光體粒子3，也可以使用由藍紫光激勵的藍色熒光體和由藍紫光激勵的黃色熒光體。此時，波長變換元件6，也出射將來自熒光體的藍色光與黃色光合成后得到的白色光。
[0119]而且，為了提高LED元件或半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置的彩色再現(xiàn)性，也可以將產(chǎn)生綠色光的熒光體、產(chǎn)生紅色光的熒光體配合起來使用。基體5由沿c軸取向的氧化鋅構(gòu)成。更詳細而言，沿c軸取向的氧化鋅是具有纖鋅礦的結(jié)晶構(gòu)造的柱狀結(jié)晶，或者是單晶。在圖1中，如示意線所示，基體5的氧化鋅的c軸與基板I的法線方向平行，或者，c軸相對于基板I的法線方向的傾角為4°以下。其中，所謂“c軸的傾角為4°以下”，是指c軸的傾角分布在4°以下，所有微晶的傾角不局限于4°以下。“c軸的傾角”，能夠通過基于c軸的X射線搖擺曲線法的半值寬度來進行評價。如上所述，c軸取向的柱狀結(jié)晶，在c軸方向上晶粒邊界少。
[0120]在本實施方式中，在熒光體層7中，熒光體粒子3彼此相接?；w5被填充為填滿熒光體粒子3之間的空隙，基體5與熒光體粒子3相接。即，熒光體粒子3與相鄰的熒光體粒子3彼此相接，并且還與基體5相接。此外，在熒光體層7中，實質(zhì)上不存在空隙。
[0121]由沿c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的基體5，利用氧化鋅的結(jié)晶生長性而形成。因此，波長變換元件6可以還具有基板I和薄膜2。薄膜2與熒光體層7的例如主面7a相接。此夕卜，基板I與薄膜2相接，薄膜2位于基板I與熒光體層7之間。
[0122]基板1，如上所述，是從由玻璃、石英、氧化硅、藍寶石、氮化鎵以及氧化鋅形成的組中選擇一者而構(gòu)成的。在采用由藍寶石或氮化鎵構(gòu)成的基板I時，基板I的主表面可以是這些結(jié)晶的C面。薄膜2由單晶的氧化鋅或者多晶的氧化鋅構(gòu)成。
[0123]由于薄膜2作為成為構(gòu)成基體5的氧化鋅的結(jié)晶生長的核的晶種而發(fā)揮功能，因此，能夠形成上述沿c軸取向的氧化鋅的第一基體5。
[0124]基板I以及薄膜2，在形成基體5之后可以去除，波長變換元件6，也可以不包含基板I或者基板I及薄膜2這兩者。此外，若在基板I上能夠直接形成沿C軸取向的氧化鋅，則波長變換元件6，也可以包含基板1，而不包含薄膜2。去除了基板I時的c軸取向的氧化鋅，基體5的氧化鋅的c軸與熒光體層7的主表面7a或7b的法線方向平行，或者相對于熒光體層7的主表面7a或7b的法線方向的c軸的傾角為4°以下。詳細而言，若基于c軸的X射線搖擺曲線法的半值寬度為4°以下，則能夠形成在c軸方向上晶粒邊界少的氧化鋅。
[0125]根據(jù)本實施方式的波長變換元件，由于由氧化鋅構(gòu)成的基體填充熒光體粒子之間，因此，具有高的耐熱性。此外，由于氧化鋅的折射率大，因此，在熒光體粒子表面，能夠抑制向波長變換元件入射的光的散射，高效地向外部導(dǎo)出光。
[0126]以下，參照附圖，來說明本實施方式的波長變換元件6的制造方法。
[0127]圖2(a)、(b)、(C)，表示實施方式I的方法的工序順序的剖面圖。
[0128]在實施方式I中，用從氧化鋅的薄膜2結(jié)晶生長的由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的基體5填充由熒光體3構(gòu)成的熒光體粒子層4的內(nèi)部的空隙。
[0129]首先，如圖2(a)所示，在基板I上，形成氧化鋅的薄膜2。作為基板1，優(yōu)選透明性高的基板。能夠使用玻璃基板、石英基板等。也可以使用PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)薄膜、PET (耐高溫聚酯)薄膜等。
[0130]在使用不具有結(jié)晶構(gòu)造的非結(jié)晶性材料即玻璃等的基板I時，或者，在使用即使是單晶基板、但基板與氧化鋅的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的晶格不匹配率大的基板I時，形成由多晶的氧化鋅構(gòu)成的薄膜2。
[0131]作為形成氧化鋅的薄膜2的方法，使用電子束蒸鍍法、反應(yīng)性等離子蒸鍍法、濺射法、脈沖激光沉積法等的真空成膜法。在真空成膜法中，能夠通過成膜時的基板溫度或離子密度等的成膜條件、成膜之后進行加熱退火處理等，來形成c軸取向的氧化鋅的薄膜2。此夕卜，為了獲得低電阻的c軸取向的氧化鋅的薄膜2，也可以在氧化鋅的薄膜中添加Ga、Al、B
等元素。
[0132]接著，如圖2(b)所示，在基板I上形成的氧化鋅的薄膜2上，形成由熒光體粒子3構(gòu)成的熒光體粒子層4。作為形成熒光體粒子層4的方法，能夠制作使熒光體粒子3分散的熒光體分散溶液，并采用電泳法，在氧化鋅的薄膜2上集積熒光體粒子3?；蛘?，也可以通過在熒光體分散溶液中使熒光體粒子3沉降，來形成熒光體粒子層4。
[0133]接著，如圖2 (C)所示，從c軸取向的氧化鋅的薄膜2，通過使用含有Zn離子的溶液的溶液生長法，使由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的基體5進行結(jié)晶生長。在溶液生長法中，可采用在大氣壓下進行的化學(xué)浴析出法(chemical bath deposition)、在大氣壓以上的壓力下進行的水熱合成法(hydrothermal synthesis)、施加電壓或電流的電解析出法(electrochemical deposition)等。作為結(jié)晶生長用的溶液,例如,可使用含有六亞甲基四胺(Hexamethylenetetramine) (C6H12N4)的硝酸鋒(Zinc nitrate) (Zn(NO3)2)的水溶液。硝酸鋅的水溶液的PH的示例，為5以上且7以下。這些溶液生長法，例如，在JP特開2004-315342號公報中已公開。
[0134]圖3表示從圖2(c)的c軸取向的氧化鋅的薄膜2，通過結(jié)晶生長而形成由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的基體5的中途過程。通過使用溶液生長法，能夠不是從熒光體粒子3使氧化鋅直接進行結(jié)晶生長，而是將薄膜2作為晶種，從熒光體層4的下部所形成的薄膜2，向上方按順序使c軸取向的氧化鋅進行結(jié)晶生長。而且，如圖3所示，由于通過熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙，氧化鋅進行結(jié)晶生長，因此，在熒光體層的表面，可以形成由從表面的熒光體粒子之間的窄的間隙生長的棒狀的氧化鋅構(gòu)成的凹凸構(gòu)造。此時，能夠降低由熒光體層與空隙之間的折射率差引起的光的反射。
[0135]通過將基體5形成為填充熒光體粒子層4的內(nèi)部的空隙，如圖2(c)所示，形成熒光體層7。由此，制作波長變換元件6。如上所述，之后，可以從熒光體層7去除基板I或基板I及薄膜2。
[0136](實施方式2)
[0137]圖4表示實施方式2的波長變換元件的剖面圖。
[0138]本實施方式的波長變換元件46具有:基板41 ;薄膜42 ;和熒光體層7’?；?1是單晶基板，薄膜42由單晶的氧化鋅構(gòu)成。此外，在熒光體層7’中，基體45由單晶的氧化鋅構(gòu)成。
[0139]在實施方式2中，用從單晶氧化鋅的薄膜42結(jié)晶生長的單晶氧化鋅填充由熒光體粒子3構(gòu)成的熒光體粒子層4的內(nèi)部的空隙。
[0140]根據(jù)本實施方式的波長變換元件，由于基體45由單晶氧化鋅構(gòu)成，因此，進一步減少了基體45中的晶粒邊界，更降低了在熒光體層內(nèi)入射的光的散射。因此，本實施方式的波長變換元件能夠進一步高效地向外部導(dǎo)出光。
[0141]以下，參照附圖，對本實施方式的波長變換元件46的制造方法進行說明。
[0142]圖5(a)、(b)、(C)表示實施方式2中的方法的工序順序的剖面圖。
[0143]在基板41上，可使用氧化鋅的結(jié)晶結(jié)構(gòu)與基板的結(jié)晶結(jié)構(gòu)之間的晶格不匹配率小的單晶基板。此時，基板41的結(jié)晶方位與氧化鋅的薄膜42的結(jié)晶方位之間具有一定的關(guān)系，能夠使氧化鋅結(jié)晶生長。以下，將該生長稱為外延生長。在外延生長的氧化鋅的薄膜42中，結(jié)晶作為整體而向相同方向取向，除了結(jié)晶缺陷等，基本上不產(chǎn)生晶粒邊界。如此，所謂單晶，是指外延生長的晶粒邊界非常少的結(jié)晶。單晶的氧化鋅的薄膜42可以使用藍寶石基板、GaN基板、氧化鋅基板等作為能夠外延生長的基板41。作為基板41，也可以使用形成用于緩和基板與氧化鋅的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的晶格不匹配率的緩沖層的上述單晶基板。例如，作為基板41，也可以使用形成單晶GaN薄膜的藍寶石基板。
[0144]如圖5(a)所示，在基板41上形成薄膜42。作為形成單晶的氧化鋅的薄膜42的方法，可采用與實施方式I相同的真空成膜法。此外，當(dāng)基板41的表面在溶液生長的情況下能夠成為氧化鋅的晶種時，也可以通過溶液生長法來形成單晶的氧化鋅的薄膜42。例如，在形成單晶的GaN薄膜的藍寶石基板上，也可以通過溶液生長法來形成單晶的氧化鋅的薄膜42。
[0145]接著，如圖5 (b)所示，在基板41上形成的單晶的氧化鋅的薄膜42上，形成由熒光體粒子3構(gòu)成的熒光體粒子層4。作為形成熒光體粒子層4的方法，可采用與實施方式I同樣的方法。
[0146]接著，如圖5(c)所示，從單晶的氧化鋅的薄膜42，通過使用含有Zn離子的溶液的溶液生長法，能夠形成由單晶的氧化鋅構(gòu)成的基體45。對基體45的形成，使用與實施方式I同樣的方法。
[0147](實施方式3)
[0148]圖6 (a)是實施方式3的波長變換元件的剖面圖。
[0149]本實施方式的波長變換元件200具有:基板210 ;薄膜220 ;熒光體層230 ；以及二維周期體240?；?10包含支撐體211和反射層212。作為支撐體211，為了有效地對在熒光體粒子231中產(chǎn)生的熱進行散熱，能夠使用鋁或金屬或陶瓷等熱傳導(dǎo)率高的材料。在反射層212中，能夠使用含有熒光的使可視波長的光反射的材料，根據(jù)散熱的觀點，能夠使用鋁或銀等的金屬。
[0150]薄膜220，與實施方式I及2同樣，由多晶或單晶的氧化鋅構(gòu)成。
[0151]熒光體層230與實施方式I及2同樣，包括熒光體粒子231和位于熒光體粒子231之間的基體232。基體232由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成。
[0152]二維周期體240被設(shè)置于熒光體層230的主表面230a上，包括多個棒241。多個棒241由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成。
[0153]圖6(b)表示主面230a上的二維周期體240的棒241的配置。二維周期體240通過三角晶格狀排列棒241構(gòu)成。
[0154]根據(jù)本實施方式的波長變換元件，熒光體層上設(shè)置的二維周期結(jié)構(gòu)作為二維衍射晶格而發(fā)揮功能，從設(shè)置熒光體層的二維周期結(jié)構(gòu)的面出射的熒光體的放射角度分布的半值整個寬度變窄。也就是說，從波長變換元件出射的光的放射角度變小。因此，在介由透鏡而使用從波長變換元件出射的光時，基于透鏡的聚光效率提高。
[0155]以下，參照附圖，對本實施方式的波長變換元件200的制造方法進行說明。
[0156]圖7(a)?(g)，表示實施方式3中的波長變換元件200的方法的工序順序的剖面圖。
[0157]首先，如圖7(a)所示，在支撐體211上設(shè)置反射層212，得到基板210。如上所述，作為支撐體211，為了高效地對在熒光體粒子231中產(chǎn)生的熱進行散熱，能夠使用鋁或金屬或陶瓷等熱傳導(dǎo)率高的材料。雖然對于反射層212，能夠使用反射含有熒光的可視波長的光的材料，但從散熱的觀點出發(fā)，能夠使用鋁或銀等的金屬。
[0158]接著，如圖7(b)所示，在基板210上，設(shè)置由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的薄膜220。作為形成薄膜220的方法，可使用電子束蒸鍍法、電阻加熱蒸鍍法、反應(yīng)性等離子蒸鍍法、濺射法、有機金屬氣相生長法、分子線外延法、脈沖激光沉積法這樣的真空成膜法。此外，如上所述，也可以用于使用含有Zn離子的溶液的溶液生長法。在溶液生長法中，可采用在大氣壓下進行的化學(xué)浴析出法(chemical bath deposition)、在大氣壓以上進行的水熱合成法(hydrothermal synthesis)、施加電壓或電流的電解析出法(electrochemicaldeposition)等。由于氧化鋅易于進行c軸生長，因此，能夠通過控制溫度或成膜速度等的成膜條件，容易地得到薄膜220。
[0159]而且，為了得到電阻低的薄膜220，可以在構(gòu)成薄膜220的氧化鋅中添加Ga、G1、In、B等摻雜物。
[0160]接著，如圖7 (C)所示，在薄膜220上，形成由熒光體粒子231構(gòu)成的熒光體粒子層。作為形成熒光體粒子層235的方法，例如，能夠采用如下技術(shù):使用使熒光體粒子231分散的熒光體分散溶液，通過電泳法，在薄膜220上集積熒光體粒子231?；蛘?，也可以通過在熒光體分散溶液中使熒光體粒子231沉積在薄膜220上，而形成熒光體粒子層235。此夕卜，在薄膜220上涂覆熒光體分散溶液，并使溶液干燥的方法也可以。任何方法，都與在樹脂的基體中形成使熒光體粒子分散的熒光體的現(xiàn)有技術(shù)不同，在本發(fā)明中所制作的熒光體粒子層235中，熒光體粒子231形成彼此凝集的結(jié)構(gòu)體。其結(jié)果，與現(xiàn)有技術(shù)不同，不需要基體中的分散控制，熒光量就能夠通過僅調(diào)節(jié)熒光體粒子231的量來進行控制。因此，能夠容易得到熒光特性穩(wěn)定的波長變換元件。
[0161]接著，如圖7 (d)所示，通過使用含有Zn離子的溶液的溶液生長法，由薄膜220使c軸取向的氧化鋅結(jié)晶生長，通過由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的基體232來填充熒光體粒子231的空隙。可采用在大氣壓下進行的化學(xué)浴析出法或電解析出法、以大氣壓以上進行的水熱合成法等。作為結(jié)晶生長用的溶液，例如，采用含有六亞甲基四胺的硝酸鋅溶液。該硝酸鋅溶液的PH的示例，在5以上且7以下。如此，在中性附近的溶液中能夠進行生長，也是其它氧化物中沒有的氧化鋅的特征。通過將氧化鋅在中性附近進行溶液生長，從而與堿性的反應(yīng)液所需要的玻璃填充不同，由于通過化學(xué)蝕刻在熒光體粒子231的表面不產(chǎn)生非發(fā)光再結(jié)合，因此，基體232的填充不會使熒光體粒子231的內(nèi)部量子效率降低。
[0162]通過使用溶液生長法，能夠?qū)⒈∧?20作為結(jié)晶生長的核即晶種，從熒光體粒子231的下部區(qū)域的薄膜220按順序使c軸取向的氧化鋅的基體232向上方進行結(jié)晶生長。其結(jié)果，構(gòu)成基體232的氧化鋅保持了作為基底的薄膜220的結(jié)晶狀態(tài)。因此，與薄膜220同樣，基體232具有致密的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
[0163]從熒光體粒子231的下部區(qū)域進行生長的基體232，在成長為填埋熒光體粒子231的空隙之后，通過橫向生長，也在熒光體粒子231的上部區(qū)域被形成。而且，由于原料溶液是稀薄的水溶液，粘度低，因此，原料溶液能夠容易地到達熒光體粒子層235的內(nèi)部。此外，由于使氧化鋅生長的原料的Zn離子小，即使由于基體232的結(jié)晶生長而消耗了 Zn離子，也能夠使Zn離子容易從熒光體粒子層235的外部的原料溶液向熒光體粒子層235的內(nèi)部擴散并到達。因此，能夠抑制產(chǎn)生由于原料不足引起的熒光體粒子層235內(nèi)部的空隙。
[0164]接著，如圖7(e)所示，在c軸取向的氧化鋅的基體232上，設(shè)置由感光性樹脂等的樹脂構(gòu)成的選擇生長掩模250。選擇生長掩模250具有由基底的c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的基體232的表面露出的開口部按三角晶格狀以二維周期排列的掩模圖案。對于選擇生長掩模250的形成，能夠使用在熒光體層230上涂覆光致抗蝕劑，并通過光刻或電子束曝光、光納米印制技術(shù)進行構(gòu)圖的技術(shù)，或通過熱納米印制技術(shù)來復(fù)制樹脂圖案的方法等。而且，為了在設(shè)置選擇成長掩模250之前，容易設(shè)為微細構(gòu)圖，因此，也可以對熒光體層230的表面實施基于化學(xué)機械研磨(Chemical Mechanical Polissing ；CMP)法的平坦化處理等的前處理。
[0165]接著，如圖7(f)所示，在選擇成長掩模250的開口部，從熒光體層230的基體232使由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的棒241選擇生長。對棒241的選擇生長，采用溶液生長法。也可以采用在大氣壓下進行的化學(xué)浴析出法或電解析出法、在大氣壓以上進行的水熱合成法等。作為結(jié)晶生長用的溶液，例如，可采用含有六亞甲基四胺的硝酸鋅溶液。該硝酸鋅溶液的PH的示例，為5以上且7以下。在棒241的選擇成長中，將結(jié)晶生長用的溶液的溫度設(shè)定為所使用的樹脂的軟化點以下，例如120度以下，以使選擇生長掩模250的圖案不變形。
[0166]接著，如圖7(g)所示，去除選擇生長掩模250，得到波長變換元件200。為了去除選擇生長掩模250，能夠使用丙酮或甲醇等有機溶劑。
[0167]而且，作為本實施方式的變形例，波長變換元件200的二維周期體240也可以具有其它結(jié)構(gòu)。例如，如圖8(a)所示，在熒光體層230的主表面230a中，二維周期體240也可以具有正方晶格狀排列的多個棒241。此外，如圖8(b)所示，二維周期體240也可以具有多個開口部242。二維周期體240被設(shè)置在熒光體層230的主表面230a，開口部242，露出了主表面230a。多個開口部242，以正方晶格狀或三角晶格狀排列。
[0168]圖8(a)、(b)所示的二維周期體240，在圖7(e)所示的工序中，能夠通過使用具備有以正方晶格狀排列的多個開口的圖案的選擇生長掩模250，或者具有以三角晶格狀排列的島狀的圖案的選擇生長掩模250來形成。
[0169](實施方式4)
[0170]對本發(fā)明的LED元件的實施方式進行說明。
[0171]本實施方式的LED元件，能夠使用實施方式I?3的任一種波長變換元件。圖9 (a)表示使實施方式I所示的波長變換元件6上下翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)。
[0172]圖9(b)表示實施方式4的LED元件的剖面圖。為了易于理解，對LED芯片的電極、LED芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等進行了簡化。如圖9(b)所示，LED元件60具有:支撐體61 ;LED芯片62 ；以及波長變換元件50。
[0173]支撐體61支撐LED芯片62。在本實施方式中，LED元件60具有能夠面安裝的構(gòu)造。本實施方式適合用于高亮度LED元件，因此，支撐體61也可以具有高的熱傳導(dǎo)率以使在LED元件產(chǎn)生的熱高效地擴散到外部。例如，也可以使用由氧化鋁或氮化鋁等形成的陶瓷作為支撐體61。
[0174]LED芯片62，出射對波長變換元件50的熒光體進行激勵的激勵光。LED芯片62，例如，包含基板62a、n型GaN層62b、p型GaN層62d、以及被η型GaN層62b和ρ型GaN層62d所夾著的InGaN構(gòu)成的發(fā)光層62c。LED芯片62，例如，出射藍色光。LED芯片62，在支撐體61上，通過焊料64等而被固定在支撐體61，以使來自LED芯片的光的出射面63成為上面。此外，LED芯片62，通過焊線65與設(shè)置在支撐體的電極66電連接。LED芯片62的周圍被支撐體61包圍，波長變換元件50被固定于支撐體61。波長變換元件50，若如圖9(a)所示的配置那樣，在來自LED元件的光的出射面67側(cè)配置基板I側(cè)，則熒光體層7不會暴露到外部。但是，也可以在來自LED芯片62的光的入射面68側(cè)，配置波長變換元件50的基板I。
[0175]在LED元件60中，從LED芯片62出射的激勵光，被入射到波長變換元件50。在波長變換元件50中，入射的激勵光的一部分入射到熒光體粒子3，并通過激勵熒光體，而出射波段與激勵光不同的光。例如，當(dāng)熒光體為黃色熒光體時，作為激勵光而入射藍色光，出射黃色光。
[0176]未入射到熒光體粒子3的激勵光，直接透光波長變換元件50。由此，在從波長變換元件50出射的光中包含藍色光和黃色光，LED元件60出射白色光。
[0177](實施方式5)
[0178]對本發(fā)明的LED元件的其它實施方式進行說明。在實施方式5中，對使用通過與實施方式I同樣的方法形成的波長變換元件的LED元件進行說明。由c軸取向的柱狀結(jié)晶的氧化鋅形成用于波長變換元件的熒光體層的基體。
[0179]圖10、圖11是表示實施方式5中的LED元件的剖面圖。LED芯片的電極、LED元件的支撐體、電極、布線等，為了易于理解而進行了簡化。
[0180]圖10 (a)所示的LED元件具有LED芯片70和波長變換元件75。LED芯片70包括基板71和位于基板71上的半導(dǎo)體發(fā)光兀件72。半導(dǎo)體發(fā)光兀件72還具有發(fā)光層73。波長變換元件75在半導(dǎo)體發(fā)光元件72上直接形成，且具有從實施方式I的波長變換元件6去除了基板I的構(gòu)造。即，波長變換元件75具有:半導(dǎo)體發(fā)光元件72上所形成的薄膜2 ；以及熒光體層7。
[0181]圖10(b)所示的LED元件，也具有LED芯片70和波長變換元件75，LED芯片70中的上下與圖10(a)所示的LED元件顛倒。S卩，LED芯片70的發(fā)光層73，位于與波長變換元件75相反側(cè)。波長變換元件75具有:基板71上所形成的薄膜2 ;和熒光體層7。
[0182]例如，作為基板71，能夠使用藍寶石基板、GaN基板等。這些基板，能夠形成透光性高、且在這些基板上包含n型GaN、由InGaN構(gòu)成的發(fā)光層以及p型GaN的良好特性的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
[0183]在圖10(a)所示的結(jié)構(gòu)以及圖10(b)所示的結(jié)構(gòu)中，都能夠?qū)ED芯片70作為基板，在半導(dǎo)體發(fā)光元件72側(cè)，或者在半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板71側(cè)，用與實施方式I同樣的方法，形成波長變換元件75。
[0184]本實施方式的LED元件，也可以使用包含結(jié)晶分離層74的LED芯片80和波長變換元件75來構(gòu)成。詳細而言，如圖11 (a)、圖11(b)所示，能夠在半導(dǎo)體發(fā)光元件72或者半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板71上，將形成結(jié)晶分離層74的LED芯片80作為基板，用與實施方式I同樣的方法，形成波長變換元件75。結(jié)晶分離層74，是用于形成由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的薄膜2的基底層。例如，能夠采用離子化學(xué)氣相生長法，通過以沒有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的非晶形的二氧化硅(SiO2)為主成分的材料而形成。也可以是由聚硅氮烷等液態(tài)的玻璃原料形成的玻璃。通過形成結(jié)晶分離層74，例如，即使半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板71是GaN基板的m面，半導(dǎo)體發(fā)光元件72是在基板71外延生長的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，也會由于結(jié)晶分離層74是與玻璃基板同樣的沒有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的非晶形，因此，能與基板71的結(jié)晶結(jié)構(gòu)無關(guān)地形成c軸取向的氧化鋅的薄膜2。由于氧化鋅的薄膜2是c軸取向，因此，能夠用與實施方式I同樣的方法，以c軸取向的氧化鋅形成波長變換元件75的基體5。[0185](實施方式6)
[0186]對本發(fā)明的LED元件的其它實施方式進行說明。在實施方式6中，對使用通過與實施方式2同樣的方法形成的波長變換元件的LED元件進行說明。其是以c軸取向的單晶氧化鋅形成用于波長變換元件的熒光體層的基體的示例。
[0187]圖12是表示實施方式6中的LED元件的剖面圖。LED芯片的電極、LED元件的支撐體、電極、布線等，為了易于理解而進行了簡化。
[0188]實施方式6的LED元件具有LED芯片70和波長變換元件95。
[0189]波長變換元件95包括:單晶的氧化鋅的薄膜42 ;以及含有熒光體粒子3和基體45的突光體層。與實施方式2同樣,突光體層由單晶的氧化鋅構(gòu)成。LED芯片與實施方式5同樣，包括半導(dǎo)體發(fā)光兀件72和基板71。
[0190]若半導(dǎo)體發(fā)光元件72或者半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板71的表面的結(jié)晶結(jié)構(gòu)具有能夠形成c軸取向的單晶氧化鋅的薄膜42的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，則如圖12 (a)以及圖12 (b)所示，能夠?qū)ED芯片70作為基板，在半導(dǎo)體發(fā)光元件72側(cè)、或者半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板71側(cè)，形成c軸取向的單晶的氧化鋅的薄膜42。由于氧化鋅的薄膜42為c軸取向的單晶，因此，能夠用與實施方式2同樣的方法，以c軸取向的單晶的氧化鋅來形成波長變換元件95的基體45。
[0191]例如，作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板71，能夠使用c面的藍寶石基板、c面的GaN基板等。特別地，氧化鋅以及氮化鎵都具有纖鋅礦型的結(jié)晶構(gòu)造。這些a軸晶格的不匹配率為1.8%，c軸晶格的不匹配率為0.4%，都非常小。因此，能夠在半導(dǎo)體發(fā)光元件側(cè)或者基板側(cè)，使由c軸取向的單晶的氧化鋅構(gòu)成的薄膜進行外延生長。
[0192](實施方式7)
[0193]對本發(fā)明的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置的實施方式進行說明。
[0194]圖13表示實施方式7的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置330的剖面圖。半導(dǎo)體激光芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電極、連接布線等，為了易于理解而進行了簡化。半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置330具有:半導(dǎo)體激光芯片310 ;波長變換元件50 ;以及支撐半導(dǎo)體激光芯片310和波長變換元件50的桿301。半導(dǎo)體激光芯片310通過塊302被支撐于桿301，波長變換元件50通過蓋303被支撐于桿301。桿301和塊302，例如，由主要含F(xiàn)e或Cu的金屬材料構(gòu)成，用模具一體成型，在動作時對半導(dǎo)體激光芯片310中產(chǎn)生的熱高效地進行散熱。蓋303由主要含F(xiàn)e或Ni的金屬材料成型，與桿301通過熔接等進行了熔接。半導(dǎo)體激光芯片310，被安裝在塊302上，通過焊線，在半導(dǎo)體激光芯片310與引腳305之間進行電連接。在蓋303中設(shè)置有開口部304，且以覆蓋該開口部104的方式設(shè)置了波長變換元件50。來自半導(dǎo)體激光芯片310的激勵光，從入射面307入射到波長變換元件50。半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置330，出射使透過波長變換元件50的激勵光與從激勵光變換的熒光合成后的光。
[0195]在圖13中，半導(dǎo)體激光芯片310雖然直接被安裝在塊302上，但也可以借助由AlN或Si等構(gòu)成的基臺(sub mount),而安裝于塊302上。在半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置300中，若在出射面308側(cè)配置波長變換元件50的基板，則有熒光體層不被暴露于外部的優(yōu)點。但是，也可以在入射面307側(cè)配置基板。
[0196](實施方式8)
[0197]對本發(fā)明的投影儀裝置的實施方式進行說明。在實施方式8中，對在色輪中使用實施方式I?3的任一者的波長變換元件的投影儀進行說明。[0198]圖14(a)、(b)是表示用于本實施方式的投影儀的色輪400的圖，圖14(a)表示色輪400與從光源出射的光的位置關(guān)系，圖14(b)表示色輪400的結(jié)構(gòu)。
[0199]如圖14(a)、(b)所示，色輪400具有圓盤410以及波長變換元件200，圓盤410保持波長變換元件200。在圓盤410上，設(shè)置有開口 411。作為被校準(zhǔn)后的激勵光的藍色光通過透鏡420被聚光并照射，從波長變換元件200放射的熒光的綠色光G通過透鏡420被聚光并校準(zhǔn)。圓盤410通過車輪電動機430旋轉(zhuǎn)，通過使高亮度的藍色光B被聚光的位置移動，使藍色光B被聚光來冷卻溫度上升的波長變換元件200的區(qū)域，以抑制波長變換元件200的溫度上升。在藍色光B照射開口 411時，藍色光B通過圓盤，在透鏡421中被聚光并校準(zhǔn)。
[0200]如圖14(b)所示，在圓盤410上，由于隨著圓盤410的旋轉(zhuǎn)，藍色光B聚光的位置發(fā)生變化，因此，波長變換元件200以及開口 411以圓弧狀配置。在圓盤410上均未設(shè)置波長變換元件200和開口 411的遮光區(qū)域412，與在投影儀的空間光調(diào)制中進行紅色顯示的時間相對應(yīng)。而且，波長變換元件200、開口 411、遮光區(qū)域412的面積比或配置，與投影儀的空間光調(diào)制對應(yīng)，能夠適時設(shè)計。
[0201]圖15表示使用實施方式8的色輪400的投影儀用的光源500。光源500根據(jù)來自紅色光源501的紅色光R、來自藍色光源502的藍色光B和來自色輪400上的波長變換元件200的綠色光G，通過光源的發(fā)光定時和色輪400的旋轉(zhuǎn)，分時產(chǎn)生輸出光510。在投影儀中，使輸出光510照射到空間光調(diào)制器，通過與輸出光510的RGB的分時定時同步，產(chǎn)生彩色圖像。
[0202]紅色光源501，由紅色LED或紅色激光二極管(LD)構(gòu)成。紅色光源501，在分時中，紅色光R僅在需要的時間帶進行發(fā)光動作，放射紅色光R。從紅色光源501放射的紅色光R，通過透過紅色波長的光的二向分光鏡511、512而被輸出。
[0203]藍色光源502，由藍色LED或藍色激光二極管(LD)構(gòu)成。藍色光源502，在分時中僅進行藍色光B以及綠色光G需要的時間帶的發(fā)光動作。從藍色光源502放射的藍色光B，通過透過藍色波長的光的二向分光鏡511，到達色輪400。在分時中，藍色光B在需要的時間帶，利用旋轉(zhuǎn)色輪400，藍色光通過色輪400的開口 411。通過色輪400的藍色光B，由反射鏡521、522被反射。而且，通過由反射藍色波長的光的二向分光鏡512被反射，從而使紅色光R與光軸匹配，作為輸出光510被輸出。
[0204]綠色光G，在分時中，綠色光G僅在需要的時間帶，通過由藍色光B激勵波長變換元件200，而從色輪400產(chǎn)生。從色輪400放射的綠色光G，到達二向分光鏡511。利用反射綠色波長的光的二向分光鏡511，使紅色光R與光軸匹配。綠色光G，經(jīng)由透過綠色波長的光的二向分光鏡512,作為輸出光510被輸出。
[0205](實施方式9)
[0206]對本發(fā)明的車頭燈以及車輛的實施方式進行說明。在實施方式9中，對使用實施方式I?3的任一者的波長變換元件的車頭燈以及車輛進行說明。
[0207]圖16(a)簡要表示本實施方式的車輛的結(jié)構(gòu)。車輛601具有車身605和在車身605前部所設(shè)置的車頭燈602 ;電力供給源603 ;以及發(fā)電機604。發(fā)電機604通過未圖不的發(fā)動機等驅(qū)動源，被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，而產(chǎn)生電力。所生成的電力，被儲存在電力供給源603中。在本實施方式中，電力供給源603是能夠充放電的2次電池。車輛601為電動汽車或混合動力汽車時，驅(qū)動車輛的電動機也可以是發(fā)電機604。車頭燈602通過來自電力供給源的電力進行點売。
[0208]圖16(b)表示車頭燈602的簡略結(jié)構(gòu)。車頭燈602具有:半導(dǎo)體激光芯片611和光學(xué)系統(tǒng)612 ;光纖613 ;波長變換兀件614 ;以及光學(xué)系統(tǒng)615。半導(dǎo)體激光芯片611,例如在實施方式7的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置330中，具有代替波長變換元件50而設(shè)置了透明板的結(jié)構(gòu)。
[0209]從半導(dǎo)體激光芯片611放射的光，通過光學(xué)系統(tǒng)612在光纖613的一端聚光，并透光光纖613。從光纖613的另一端出射的光，入射到波長變換元件614，至少一部分的波長被變換，而進行出射。而且，通過光學(xué)系統(tǒng)615來控制照射范圍。由此，車頭燈602對車輛601的前方進行照射。
[0210]根據(jù)本實施方式的車頭燈，由于波長變換元件的熒光體層的基體由熱傳導(dǎo)性以及耐熱性高的無機材料構(gòu)成，因此，即使在使用優(yōu)選以高強度來放射光的車前燈時，也具有優(yōu)良的散熱性以及耐熱性，且能抑制經(jīng)長時間后熒光體層因熱而發(fā)生劣化。此外，由于出射效率高，因此電力供給源的電力的消耗少。而且，由于通過光纖將從半導(dǎo)體激光芯片出射的光導(dǎo)入到波長變換元件，因此，對車前燈中的半導(dǎo)體激光芯片與波長變換元件的配置無制約。[0211 ] 如以上所說明，根據(jù)實施方式I，通過使用由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的薄膜，能夠用由c軸取向的柱狀結(jié)晶的氧化鋅來致密地填充熒光體層的內(nèi)部的空隙。由此，熒光體層中的光的出射方向中的氧化鋅的晶粒邊界能夠抑制，并且能夠抑制熒光體層的空隙。
[0212]根據(jù)實施方式2，通過使用由單晶的氧化鋅構(gòu)成的薄膜，能夠用由外延生長的單晶的氧化鋅來致密地填充熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙。由此，不會產(chǎn)生因熒光體層的氧化鋅的晶粒邊界所引起的光散射，并且能夠抑制熒光體層的空隙。
[0213]熒光體層的基體，從由氧化鋅構(gòu)成的薄膜直接將為同一材料的氧化鋅進行結(jié)晶生長而形成。因此，熒光體層與基板之間的密接性高。
[0214]熒光體層，從由氧化鋅構(gòu)成的薄膜，通過熒光體粒子層的內(nèi)部的間隙，氧化鋅進行結(jié)晶生長。其結(jié)果，能夠在熒光體層的表面，從表面的熒光體粒子之間的狹窄間隙自己組織形成棒狀的氧化鋅。由于能夠在熒光體層的表面形成由氧化鋅棒構(gòu)成的凹凸結(jié)構(gòu)，因此，能夠降低由熒光體層與空氣之間的折射率之差引起的光的反射。
[0215]根據(jù)實施方式3，由于在熒光體層的表面還具有二維周期結(jié)構(gòu)，因此，能夠進一步提高從熒光體層出射的光的指向性。
[0216]根據(jù)實施方式4，由于具有上述波長變換元件，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)具有耐熱性且光輸出高的LED元件。
[0217]根據(jù)實施方式5，能夠在半導(dǎo)體發(fā)光元件上、或者半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板上隔著結(jié)晶分離層形成上述波長變換元件的LED元件。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使在半導(dǎo)體發(fā)光元件、或者半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板的結(jié)晶結(jié)構(gòu)會妨礙氧化鋅的c軸取向時，也能夠形成由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成的薄膜。由此，能夠由c軸取向的氧化鋅構(gòu)成熒光體層的基體。
[0218]根據(jù)實施方式6，能夠利用半導(dǎo)體發(fā)光元件、或者半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，以單晶的氧化鋅構(gòu)成熒光體層的基體。不需要另外準(zhǔn)備高價的單晶基板，能夠降低LED元件的成本。
[0219]根據(jù)實施方式7，能夠構(gòu)成由從半導(dǎo)體激光芯片放射出的激光激勵上述波長變換元件的熒光體層的發(fā)光裝置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體激光芯片，比LED芯片指向性或亮度更高。此外，熒光體層，由于抑制熒光體的光散射，因此，本實施方式的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)指向性高的或者亮度高的光源。
[0220]根據(jù)實施方式8，能夠在由從LED芯片放射的光或從半導(dǎo)體激光芯片放射出的激光激勵上述波長變換元件的熒光體層的色輪中使用。本實施方式的色輪，由于能夠抑制熒光體層的光散射，因此能夠構(gòu)成高效率的投影儀光源。
[0221]根據(jù)實施方式9，能夠?qū)崿F(xiàn)具有優(yōu)異的耐熱性且可抑制經(jīng)過長時間后而由熒光體層的熱引起的劣化的可靠性高的車頭燈。
[0222]使用以下的實施例，來詳細說明本實施方式的波長變換元件、LED元件、半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置。
[0223](實施例1)
[0224](玻璃基板上的氧化鋅的薄膜的形成)
[0225]作為基板，準(zhǔn)備了厚度Imm的鈉玻璃基板。使用電子束蒸鍍法，在玻璃基板上形成具有150nm厚度且摻雜了 3at% Ga的c軸取向的氧化鋅的薄膜(基底ZnO層)。將成膜時的基板溫度設(shè)為180°C，在成膜之后，在大氣中，從室溫至500°C進行30分鐘升溫，在500°C下進行了 20分鐘熱處理。
[0226](熒光體粒子層的形成)
[0227]使用折射率為1.8、平均粒徑為3 ii H^AY3Al5O12:Ce (YAG:Ce)熒光體，來準(zhǔn)備了熒光體分散溶液。在分散溶媒的乙醇(30ml)中，將YAG:Ce熒光體粒子(0.1g)與作為分散劑的磷酸酯(0.0003g)以及聚乙烯亞胺(0.0003g)進行混合，并采用超聲波均化器，使熒光體粒子在溶媒中分散。
[0228]使用得到的熒光體分散溶液，在形成基底ZnO層的基板上，通過電泳法，形成熒光體粒子層。熒光體粒子層的沉積條件設(shè)為:將基底ZnO層作為陰極，將Pt電極作為陽極，施加電壓100V，施加時間3分鐘。使熒光體粒子層沉積之后，使溶媒乙醇干燥，完成熒光體粒子層(厚度約為17 ym)。每單位面積的熒光體重量為3.3mg / cm2。
[0229](基于氧化鋅的熒光體層的內(nèi)部空隙的填充)
[0230]作為成為基體的氧化鋅的溶液生長法，而采用了化學(xué)浴析出法。作為氧化鋅生長溶液，而準(zhǔn)備了硝酸鋅(0.1mol / L)和六亞甲基四胺(0.1mol / L)溶解后的水溶液。溶液的PH值是5~7。將形成熒光體粒子層的基板浸潰于氧化鋅生長溶液中，并將氧化鋅生長溶液的溫度保持在90°C，在熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙中，使氧化鋅結(jié)晶生長。之后，取出基板，由純水洗凈，并進行了干燥。
[0231](波長變換元件向LED元件的安裝，LED元件的評價)
[0232]準(zhǔn)備了發(fā)光波長為465nm且發(fā)光強度相同的多個藍色LED芯片。準(zhǔn)備了將以氧化鋅填充熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙的熒光體按照支撐體61的大小進行切割加工來切斷而被單片化的波長變換元件。如圖9(b)所示，在支撐體61上使用焊料64來安裝藍色LED芯片，進行了支撐體61上所設(shè)置的電極66和藍色LED芯片之間的布線。接著，如圖9(b)所示，針對按照支撐體61大小而切斷的波長變換元件，按照基板側(cè)成為來自LED元件的光的射出面67的一側(cè)的方式，用硅樹脂的粘結(jié)劑來固定支撐體61與波長變換元件的端部，完成了圖9 (b)的LED元件。將完成的LED元件安裝在積分球上，以20mA的恒電流進行驅(qū)動，并測定了 LED元件的整個放射束的發(fā)光強度。表I表示該結(jié)果。
[0233](氧化鋅的折射率的評價)
[0234]不形成熒光體粒子層，而通過與實施例1相同的溶液生長法，僅進行氧化鋅膜結(jié)晶生長，形成與實施例1相同基底ZnO層的玻璃基板。用該氧化鋅膜的分光橢圓對稱法所測定的折射率為2.0。
[0235](比較例I)
[0236]作為基板，準(zhǔn)備了厚度Imm的鈉玻璃基板。相對于以相同重量混合了二甲基娃樹脂的A劑與B劑的硅樹脂，與實施例1相同的熒光體，以在熒光體層中成為8V01%的方式進行混合，三次通過三條輥混煉機，并進行真空脫泡，而得到硅樹脂混合物。之后，在玻璃基板上，涂覆所得到的硅樹脂混合物，并在150°C下使硅樹脂混合物硬化4小時，得到在基體中使用硅樹脂的熒光體層(厚度90μπι)。根據(jù)熒光體層中的熒光體的體積分率與熒光體層的厚度所計算出的每單位面積的熒光體重量為3.3mg / cm2。使用該熒光體層，用與實施例1同樣的方法，完成LED元件，測定了 LED元件的整個放射束的發(fā)光強度。表I表示該結(jié)果。
[0237](比較例2)
[0238]在形成與實施例1相同的基底ZnO層的玻璃基板上，通過與實施例1相同的方法，形成熒光體粒子層。每單位面積的熒光體重量是3.3mg / cm2。使用該熒光體層，通過與實施例I同樣的方法，完成LED元件，測定了 LED元件的整個放射束的發(fā)光強度。在表I中表示該結(jié)果。
[0239](比較例3)
[0240]在厚度Imm的鈉玻璃基板上，準(zhǔn)備了采用電子束蒸著法將ITO(錫涂料的氧化銦錫)進行了成膜的帶有ITO玻璃基板。與實施例1同樣，在帶有ITO玻璃基板上，形成熒光體粒子層。每單位面積的熒光體重量是3.3mg / cm2。
[0241]接著，通過基于溶膠-凝膠法的氧化鋅填充了熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙。作為鋅源而準(zhǔn)備了醋酸鋅二水合物(Zn(CH3COO)2.2H20)，作為溶媒而準(zhǔn)備了乙醇，作為穩(wěn)定劑而準(zhǔn)備了二乙醇胺(HN(CH2CH2OH)2),將二乙醇胺與Zn2+的摩爾比設(shè)為等量，制成在乙醇中溶解了 0.5mol / L醋酸鋅的溶膠-凝膠法的原料溶液。向熒光體粒子層滴下所得到的溶膠-凝膠法的原料溶液，通過旋轉(zhuǎn)式泵抽真空而含浸于熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙，在400°C下進行I小時加熱，從原料溶液變換為氧化鋅。使用該熒光體層，用與實施例1同樣的方法，完成LED元件，測定了 LED元件的整個放射束的發(fā)光強度。在表I中表示該結(jié)果。
[0242]圖17表示實施例1的波長變換元件的XRD測定結(jié)果(2 θ / ω掃描)。該測定能夠檢測出與基板平行的結(jié)晶晶格面。如圖17所示，與熒光體的峰值以及氧化鋅的c面以外的衍射峰值相比，檢測出非常大的Ζη0(002)、(004)的峰值。由此可見:實施例1的波長變換元件的氧化鋅的c軸取向非常強。如此可見:在波長變換元件的XRD測定結(jié)果(2 θ / ω掃描)中，由于氧化鋅的c面的衍射峰值會比氧化鋅的c面以外的衍射峰值大，因此該氧化鋅是c軸取向的結(jié)晶。
[0243]圖18表示比較例3的波長變換元件的XRD測定結(jié)果(2 θ / ω掃描)。如圖18所示，與實施例1不同，熒光體的峰值強度與氧化鋅的峰值強度是相同程度。此外，以相同程度的峰值強度檢測出氧化鋅(100)、(002)、(101)的各峰值。由此可見:比較例3的波長變換元件的氧化鋅是隨機的取向。在表I中，匯總地表示針對LED元件的發(fā)光強度的結(jié)果。[0244][表1]
【權(quán)利要求】
1.一種波長變換元件，包括: 多個熒光體粒子；和 基體，其位于所述多個熒光體粒子之間且由沿C軸取向的氧化鋅或呈單晶的氧化鋅構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長變換元件，其特征在于， 具有熒光體層，該熒光體層包含所述多個熒光體粒子以及所述基體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波長變換元件，其特征在于， 所述氧化鋅的基于c軸的X射線搖擺曲線法得到的半值寬度在4°C以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的波長變換元件，其特征在于， 還具有與所述熒光體層相接且由氧化鋅構(gòu)成的薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波長變換元件，其特征在于， 還具有與所述薄膜相接的基板， 所述薄膜位于所述熒光體層與所述基板之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的波長變換元件，其特征在于， 還具有與所述熒光體層相接的基板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的波長變換元件，其特征在于， 所述基板由從由玻璃、石英、氧化硅、藍寶石、氮化鎵以及氧化鋅組成的組中選擇的一者所構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7任一項所述的波長變換元件，其特征在于， 所述氧化鋅是柱狀結(jié)晶。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~7任一項所述的波長變換元件，其特征在于， 所述單晶的氧化鋅是c軸取向。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項所述的波長變換元件，其特征在于， 所述多個熒光體粒子包含從由YAG熒光體以及P -SiAlON組成的組中選擇的至少一者，其中YAG為釔鋁石榴石，SiAlON為塞隆。
11.一種LED元件，具有: 半導(dǎo)體發(fā)光元件，其放射激勵光； 權(quán)利要求1~10任一項所述的波長變換元件，其入射從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件放射的所述激勵光。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LED元件，其特征在于， 所述波長變換元件，直接形成在所述半導(dǎo)體發(fā)光元件上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LED元件，其特征在于， 還具有: 結(jié)晶分離層，其位于所述波長變換元件與所述半導(dǎo)體發(fā)光元件之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的LED元件，其特征在于， 所述結(jié)晶分離層，由以二氧化硅為主成分的非晶形材料構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的LED元件，其特征在于， 所述結(jié)晶分離層，通過等離子化學(xué)氣相生長法形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求11~15任一項所述的LED元件，其特征在于，所述半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括: n型GaN層； P型GaN層；和 由被所述n型GaN層以及所述ρ型GaN層所夾著的InGaN構(gòu)成的發(fā)光層。
17.根據(jù)權(quán)利要求11~16的任一項所述的LED元件，其特征在于， 所述激勵光是藍色或者藍紫色波段的光。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的LED元件，其特征在于， 所述多個熒光體粒子，包含藍色熒光體以及黃色熒光體， 所述激勵光是藍紫色波段的光， 通過由所述激勵光激勵所述藍色熒光體，從而使所述藍色熒光體出射藍色光，通過由所述激勵光或所述藍色光激勵所述黃色熒光體，從而使所述黃色熒光體出射黃色光。
19.一種半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置，具有: 半導(dǎo)體激光芯片，其放射激勵光；和 權(quán)利要求1~10任一項所述的波長變換元件，其入射從所述半導(dǎo)體激光芯片放射的所述激勵光。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置，其特征在于， 所述激勵光是藍色或藍紫色波段的光。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置，其特征在于， 所述多個熒光體粒子，包含藍色熒光體以及黃色熒光體， 所述激勵光是藍紫色波段的光， 通過由所述激勵光激勵所述藍色熒光體，從而使所述藍色熒光體出射藍色光， 通過由所述激勵光或所述藍色光激勵所述黃色熒光體，從而使所述黃色熒光體出射黃色光。
22.—種車頭燈或車輛，具有: 權(quán)利要求19~21任一項所述的半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置；和 電力供給源，其向所述半導(dǎo)體激光發(fā)光裝置提供電力。
23.一種波長變換元件的制造方法，包括: 工序a，在c軸取向的氧化鋅的薄膜上，形成由熒光體粒子構(gòu)成的熒光體粒子層； 工序b，采用溶液生長法，用氧化鋅填充所述熒光體粒子層的內(nèi)部的空隙，形成熒光體層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的波長變換元件的制造方法，其特征在于， 所述氧化鋅的薄膜的基于c軸的X射線搖擺曲線法得到的半值寬度在4.5°以下。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的波長變換元件的制造方法，其特征在于， 所述氧化鋅的薄膜是外延生長的單晶。
26.根據(jù)權(quán)利要求23~25任一項所述的波長變換元件的制造方法，其特征在于， 形成所述熒光體粒子層的工序是電泳法。
27.根據(jù)權(quán)利要求23~26任一項所述的波長變換元件的制造方法，其特征在于， 所述熒光體粒子，包含從由YAG熒光體以及β-SiAlON組成的組中選擇的至少一者，其中YAG為釔鋁石榴石，SiAlON為塞隆。
【文檔編號】G03B21/14GK103534824SQ201380001356
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月16日
【發(fā)明者】濱田貴裕, 鈴木信靖, 折田賢兒, 長尾宣明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社