DE3630983A1 - Elektrolumineszenzvorrichtungen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Elektrolumineszenzvorrichtungen und verfahren zu ihrer herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Dünnfilm- Elektrolumineszenzvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Als Grundmaterial für Elektrolumineszenzvorrichtungen ist Zinksulfid (ZnS) bekannt, das beim Dotieren mit Mangan als Aktivator eine orange Elektrolumineszenz (im folgenden: EL)-Emission und beim Dotieren mit Terbium als Aktivator eine grüne EL-Emission ergibt. Allerdings ermöglicht Zinksulfid keine blaue EL-Emission, so daß es nicht als Grundmaterial für Mehrfarben-EL-Vorrichtungen geeignet ist.
Dagegen können bekanntlich Calciumsulfid (CaS) und Strontiumsulfid (SrS) als Grundmaterialien für Mehrfarben- EL-Vorrichtungen verwendet werden, wenn man ein Lanthaniden- Element als Aktivator einsetzt; siehe z. B. W. Lehmann, J. Lumin. Bd. 5, S. 87 (1972) und A. Vecht und J. Mayo, SID (Society for Information Displays), International Symposium Digest of Technical Papers, S. 88-89 (1977).
Erdalkaliselenide, wie SrSe und CaSe, sind jedoch bisher noch nicht als Grundmaterialien für EL-Vorrichtungen untersucht worden. Dies beruht nicht etwa darauf, daß derartige Selenide eine ungeeignete Kristallstruktur aufweisen, sondern darauf, daß es äußerst schwierig ist, diese Selenide in hoher Reinheit und rißfrei herzustellen.
Erdalkalisulfide, wie Calciumsulfid (CaS) und Strontiumsulfid (SrS), gehören zu den Gruppen IIa-VIb- Verbindungen und haben hohe Schmelzpunkte von bis zu etwa 2000°C. Die Erdalkalimetalle selbst sind ferner so leicht oxidierbar, daß zur Herstellung von Dünnfilmen aus derartigen Erdalkalisulfiden die Elektronenstrahl (ES)- Verdampfung oder das Sputter-Verfahren angewandt werden müssen. Nach diesen Verfahren hergestellte Erdalkaisulfid- Dünnfilme haben jedoch folgende Nachteile:
(1) SrS und CaS können nur sehr schwer ausreichend gereinigt werden, damit die gereinigten Verbindungen der jeweiligen stöchiometrischen Zusammensetzung entsprechen.
(2) Es sind äußerst komplizierte Behandlungsverfahren erforderlich, um einen Dünnfilm aus derartigen Erdalkalisulfiden zu erhalten; siehe z. B. V. Shanker et al., 31 Applied Physics Session Hand-Out (1984/3) S. 509. Um einen Film durch gemeinsame Verdampfung von CaS und S auf ein Substrat aufzubringen, müssen CaS durch ES-Verdampfung und S durch einen Heizwiderstand verdampft werden. Nach Ausbildung des Dünnfilmes muß dieser im Vakuum oder in einer Schwefelwasserstoff (H2S)-Atmosphäre bei einer Temperatur, die weit höher liegt als die Substrattemperatur beim Aufdampfen des Films wärmebehandelt werden. Führt man eine derartige Nachbehandlung nicht durch, können die für die Praxis erforderlichen EL-Eigenschaften nicht erzielt werden.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß S gegenüber Ca, Sr und zahlreichen S-freien Punkten, die in dem Film ausgebildet sind, einen weit höheren Dampfdruck aufweist und viel leichter sublimierbar ist, wodurch die Filmzusammensetzung in Dickenrichtung des Films ungleichmäßig wird. Diese Probleme beruhen auf den Eigenschaften der Materialien selbst und können nicht durch die ES-Verdampfungsmethode gelöst werden.
(3) Die ES-Verdampfungsmethode eignet sich nicht zur Herstellung von EL-Vorrichtungen, da nicht immer ein Film von gleichmäßiger Dicke entsteht. Die nach der ES-Verdampfungsmethode hergestellten Filme haben mit anderen Worten eine relativ große Dickenvariation. Für EL-Vorrichtungen ist jedoch ein großer Film mit gleichmäßiger Dicke erforderlich und die Anwendungseigenschaften von EL-Vorrichtungen hängen zum großen Teil von der gleichmäßigen Filmdicke ab.
Ein erstes erfindungsgemäßes Ziel besteht deshalb darin, eine Dünnfilm-EL-Vorrichtung bereitzustellen, die die genannten Mängel herkömmlicher EL-Vorrichtungen nicht aufweist und zu einer hellen EL-Emission befähigt ist, wobei ein Dünnfilm aus einem Erdalkaliselenid, wie Strontiumselenid (SrSe) und Calciumselenid (CaSe), als Grundmaterial angewandt wird, das mit einem Lanthaniden- Element als Aktivator versetzt ist.
Ein zweites erfindungsgemäßes Ziel ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Dünnfilms aus einem Erdalkalisulfid, wie Calciumsulfid (CaS) und Strontiumsulfid (SrS), bei dem ein großer Dünnfilm aus einem Erdalkalisulfid bei niedriger Filmbildungstemperatur erhalten wird, welcher beim Einsatz in einer EL-Vorrichtung zu einer hellen EL-Emission befähigt ist.
Die erfindungsgemäße Dünnfilm-EL-Vorrichtung umfaßt eine EL-Emissionsschicht, die SrSe oder CaSe als Grundmaterial und ein Lanthaniden-Element als Aktivator enthält.
Diese Dünnfilm-EL-Vorrichtung wird durch reaktive Vakuum- Coevaporation von Se, einem Erdalkalÿodid oder -chlorid und einem Lanthaniden-Element auf ein erhitztes Substrat in einer Vakuumkammer hergestellt. Im einzelnen wird Selen aus einem Material verdampft, das im wesentlichen aus Selen besteht und in eine Verdampfungszelle eingebracht ist, das Erdalkalÿodid oder -chlorid wird ebenfalls aus einem Material verdampft, das im wesentlichen aus dem Erdalkalÿodid oder -chlorid besteht und in eine andere Verdampfungszelle eingebracht ist, und der Aktivator wird aus der Verdampfungszelle für Se oder der Verdampfungszelle für das Erdalkalÿodid oder -chlorid oder aus einer dritten Verdampfungszelle verdampft.
Bei diesem Verfahren können eine Thermionen emittierende Glühkathode und eine Anode zusätzlich nahe dem Ausgang zumindest einer der Verdampfungszellen angeordnet sein, damit der aus der Verdampfungszelle austretende Dampf ionisiert oder in ein Plasma überführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilms aus einem Erdalkalisulfid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Schwefel aus einem Material verdampft, das im wesentlichen aus Schwefel besteht und in eine Verdampfungszelle eingebracht ist, und ein Erdalkalÿodid oder -chlorid aus einem Material verdampft, das im wesentlichen aus einem Erdalkalÿodid oder -chlorid besteht und in eine andere Verdampfungszelle eingebracht ist, so daß eine reaktive Vakuumbedampfung eines erhitzten Substrats mit diesen Dämpfen in einer Vakuumkammer erfolgt, wodurch sich auf dem erhitzten Substrat ein Dünnfilm aus dem Erdalkalisulfid ausbildet. Bei diesem Verfahren kann ebenfalls die oben beschriebene Ionisierung oder Überführung der Dämpfe aus den Verdampfungszellen in ein Plasma durchgeführt werden.
Erdalkalimetalle sind so leicht oxidierbar, daß sie bei der direkten Verwendung als zu verdampfende Materialien im Augenblick des Einbringens in die Verdampfungszelle oxidieren. Dadurch enthält der abgeschiedene Film eine große Sauerstoffmenge und die erwünschten El-Eigenschaften lassen sich nicht erzielen.
Um diese Probleme zu vermeiden, werden erfindungsgemäß Erdalkalÿodide oder -chloride als Coevaporationsmaterialien angewandt. Diese Verbindungen sind aus folgenden Gründen gut geeignet:
(1) Die Bindungsenergie zwischen Jod und Erdalkalimetallen ist unter den verschiedenen Halogenen am kleinsten und auch der Schmelzpunkt von Jod ist niedrig. Jod wird deshalb kaum in den abgeschiedenen Film eingelagert.
(2) Selbst wenn ein Halogenelement in den abgeschiedenen Film eingelagert wird, beeinträchtigt dies nicht die EL-Eigenschaften des abgeschiedenen Films, da Halogene als Coaktivatoren im Falle von EL- Vorrichtungen wirken, bei denen eine Gruppe II-VI- Verbindung als Grundmaterial verwendet wird.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Coevaporationsvorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Dünnfilm-EL-Schicht;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen EL-Vorrichtung;
Fig. 3 ein Röntgenbeugungsdiagramm des in Beispiel 1 erhaltenen SrSe:Ce-Dünnfilms;
Fig. 4 ein EL-Spektrum einer erfindungsgemäßen SrSe:Ce- EL-Vorrichtung;
Fig. 5 ein Diagramm, aus dem die Abhängigkeit des Farbtons der EL-Emission der SrSe:Ce-El- Vorrichtung von den Ionisationsbedingungen hervorgeht:
Fig. 6 ein Diagramm, aus dem die Abhängigkeit des Farbtons der EL-Emission der SrSe:Ce-EL- Vorrichtung von der Ce-Konzentration hervorgeht;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer anderen Coevaporationsvorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Dünnfilm-EL-Schicht;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Verdampfungszelle in der Coevaporationsvorrichtung von Fig. 7;
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Schichtstruktur einer erfindungsgemäßen Dünnfilm-EL-Vorrichtung;
und
Fig. 10 ein Diagramm, aus dem die Beziehung zwischen der Substrattemperatur bei der Herstellung der EL- Schicht und der Helligkeit der Elektrolumineszenz der EL-Schicht hervorgeht.
Im folgenden wird die Herstellung einer EL-Schicht, in der ein Erdalkaliselenid als Grundmaterial verwendet wird, näher erläutert. Durch reaktive Coevaporation eines Erdalkalihalogenids (MX2) und Se wird auf einem erhitzten Substrat ein Dünnfilm aus einem Erdalkaliselenid (MSe) nach einer oder beiden der folgenden Gleichungen (A) und (B) erzeugt
(A) 2MX2(S) → 2M(G) + 2X2(G)
  2M(G) + Se2 → 2MSe(S)
(B) 2MX2(G) + Se2(G)
  → 2MSe(S) + 2X2(G)
Hierbei bedeuten G den gasförmigen und S den festen Zustand.
Im einzelnen wird Se im Vakuum aus einer Verdampfungszelle verdampft, die ein im wesentlichen aus Se bestehendes Material enthält, und ein Erdalkalÿodid oder -chlorid wird im Vakuum aus einer Verdampfungszelle verdampft, die ein im wesentlichen aus einem Erdalkalÿodid oder -chlorid bestehendes Material enthält. Das verdampfte Se und Erdalkalÿodid oder -chlorid reagieren auf der Oberfläche des erhitzten Substrats unter Ausbildung eines Dünnfilms aus MSe, der auf dem Substrat aufwächst, während J2 oder Cl2 aus dem Reaktionssystem entfernt werden.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß bei zusätzlicher Ionisierung während der Coevaporation die Qualität der EL- Schicht wesentlich verbessert werden kann. Bei zusätzlicher Ionisierung wird der Dampf von Selen, das einen relativ hohen Dampfdruck aufweist, ionisiert, wodurch ohne Änderung der Substrattemperatur ein MSe-Film von ausgezeichneter Kristallinität erhalten wird. Dies wiederum verbessert die Anwendungseigenschaften der El-Vorrichtung.
Bei Anwendung eines Heizwiderstands zum Erzitzen aller Verdampfungszellen läßt sich die Bedampfungsfläche nach Wunsch ändern, so daß auch großformatige EL-Schichten hergestellt werden können.
Der Aktivator kann in einer der Verdampfungsquellen für MX2 und Se oder in einer dritten Verdampfungsquelle enthalten sein. Als Aktivatoren werden Lanthaniden- Elemente, wie Ce (Cer), Eu (Europium) und Tb (Terbium), angewandt. Bei Verwendung von Cer als Aktivator emittiert die EL-Vorrichtung ein sehr helles Lumineszenzlicht, wobei als besondere Erscheinung zu beobachten ist, daß sich das Lichtspektrum bei Änderung der Cermenge und anderer Herstellungsbedingungen verändert. In diesem Sinne ist Cer einer der besonders geeigneten Aktivatoren. Im Falle einer SrSe:Ce-EL-Schicht läßt sich z. B. das emittierte Licht in seiner Farbe kontinuierlich von Blau bis Grün ändern. Es können deshalb EL- Vorrichtungen aus demselben Grundmaterial und Cer hergestellt werden, die Licht von verschiedener Farbe emittieren.
Eine erfindungsgemäße Dünnfilm-Elektrolumineszenz (TFEL)- Vorrichtung, die eine derartige EL-Schicht aufweist, wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 2 näher erläutert.
Dargestellt sind eine auf einem Substrat (4) ausgebildete transparente Elektrodenschicht (13), auf der nacheinander eine EL-Schicht (14), eine isolierende Schicht (15) und eine Elektrode (16) angeordnet sind. Zwischen der transparenten Elektrode (13) und der EL-Schicht (14) kann eine zweite Isolierschicht aus demselben Material wie die erste Isolierschicht (15) oder einem anderen Material vorgesehen sein. Alternativ kann eine Isolierschicht auf einer oder beiden Seiten der EL-Schicht (14) ausgebildet werden. Ferner ist auf beiden Seiten der EL-Schicht eine transparente Elektrode angeordnet, um eine EL-Schichteinheit auszubilden. Auf dieselbe Weise wird eine andere EL- Schichteinheit des genannten Typs gefertigt und auf die erstgenannte EL-Schichteinheit aufgelegt. Eine beliebige Anzahl dieser EL-Schichteinheiten kann übereinander angeordnet werden, um eine mehrfarbige Elektrolumineszenz zu erzielen. Selbstverständlich können die in den EL- Schichten dieser Einheiten enthaltenen Aktivatoren verschieden voneinander sein.
Die transparente Elektrodenschicht (13) besteht aus ZnO:Al, kann jedoch auch z. B. aus dem herkömmlich angewandten ITO hergestellt werden. ZnO:Al ist hitzebeständiger als ITO.
Die oben genannten isolierenden Schichten bestehen aus Y2O3, können jedoch auch aus anderen Dielektrika oder Ferroelektrika bestehen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Die in Fig. 2 dargestellte TFEL-Vorrichtung wird dadurch hergestellt, daß man auf ein Glassubstrat (4) nacheinander eine transparente Elektrodenschicht (13) ZnO:Al, eine EL-Schicht (14) aus SrSe:Ce, eine isolierende Schicht (15) aus Y2O3 und eine Al-Elektrodenschicht (16) aufbringt.
Die transparente Elektrodenschicht (13) aus ZnO:Al wird in einer Schichtdicke von 2 000 Å durch Gleichstrom- Magnetron-Sputtern bei einer Substrattemperatur von 300°C hergestellt.
Die isolierende Schicht (13) aus Y2O3 wird in einer Schichtdicke von 2 000 Å durch ES-Verdampfen und die Al- Elektrodenschicht durch Verdampfen mit einem Heizwiderstand hergestellt.
Die EL-Schicht (14) aus SrSe:Ce wird durch Coevaporation unter Verwendung der Vorrichtung von Fig. 1 hergestellt. In dieser Figur sind mit Heizwiderständen beheizte Verdampfungszellen (1), (2) und (3) für die Coevaporation dargestellt, welche wasserfreies SrJ2, Se bzw. CeCl3 enthalten, die durch Erhitzen im Vakuum entwässert worden sind.
Auf dem Glassubstrat (4) wird die (in Fig. 1 nicht gezeigte) transparente Elektrode (13) aus ZnO:Al ausgebildet. Das Glassubstrat (4) wird von einem elektrisch leitenden beheizbaren Halter (5) getragen. Ein Glühkathodenfaden (7) aus einem Material, das im wesentlichen aus Wolfram besteht und Ceroxid zur Erleichterung der Thermionen- Emission enthält, ist nahe der Verdampfungszelle (2) für Se derart angeordnet, daß er einer Anode (Ionisierungselektrode) (8) zugewandt ist.
Eine Gleichspannung V 2 wird über eine Zweielektroden- Spannungsquelle (9) an den Glühkathodenfaden (7) und die Anode (8) angelegt und der elektrische Strom wird mit einem Zweielektroden-Amperemeter (10) gemessen. Der Halter (5) ist über eine Vorspannungsquelle (11) und ein Amperemeter (12) zur Messung der Ionsiation gegen das Glassubstrat (4) geerdet. Zwischen jeder Verdampfungszelle und dem Glassubstrat (4) ist ein Verschluß (6) angeordnet.
Bei Anwendung dieser Vorrichtung wird die Temperatur in jeder Verdampfungszelle entsprechend den oben beschriebenen Reaktionsverfahren geeignet eingestellt, so daß auf dem Glassubstrat ein SrSe:Ce-Dünnfilm ausgebildet wird. Bezeichnet man die Sättigungsdampfdrücke von Se, Sr und SrSe mit P Se, P Sr bzw. P SrSe, so genügen sie der folgenden Beziehung: P Se ≦λτ P Sr ≦λτ P SrSe.
Die Temperaturen der Verdampfungszellen werden daher so geregelt, daß zumindest die Verdampfungsmenge von Se größer ist als die von Sr, wodurch vermieden wird, daß nichtumgesetztes Sr in dem SrSe zurückbleibt, und ein Dünnfilm aus nicht-verunreinigtem polykristallinem SrSe selektiv auf das geeignet erhitzte Substrat aufwächst.
Die Ce-Menge kann entsprechend dem gewünschten Emissionsverhältnis in einem geeigneten Bereich gewählt werden. Hierzu regelt man die Temperatur der Verdampfungszelle für CeCl3 oder den zum Erhitzen der Zelle zugeführten elektrischen Strom. Die notwendigen relativen Bedingungen zum Einstellen der Ce-Menge werden auch von anderen äußeren Bedingungen bestimmt, z. B. der Form und Konfiguration jeder Zelle sowie der Aufwachsgeschwindigkeit der SrSe-Schicht. Aus diesem Grund können spezielle numerische Werte für die jeweiligen Bedingungen nicht angegeben werden. Die Heizbedingungen und die Zusatzmenge an Ce werden im Hinblick auf die Emissionsleistung eingestellt. Dies gilt auch für die anderen Beispiele, wie im folgenden noch erläutert wird.
Fig. 3 zeigt die Röntgenbeugungsspektren von EL-Schichten aus SrSe:Ce, die mit veränderten Substrattemperaturen und Ionisationsbedingungen hergestellt wurden. In dieser Figur gehören die Beugungslinien (111), (200), (220) und (222) zu einem SrSe-Kristall mit NaCl-Struktur.
(a), (b) und (c) bedeuten SrSe-Schichtproben, die durch Verändern der Substrattemperatur, jedoch ohne Ionisierung, hergestellt wurden. Die SrSe-Schichtprobe (a) wird erhalten mit einer Substrattemperatur von 550°C, die Probe (b) bei 470°C und die Probe (c) bei 370°C. Es zeigt sich, daß die Kristallinität der SrSe-Schichten bei Erhöhung der Substrattemperatur verbessert wird. Insbesondere bei 550°C ist eine Orientierung in der (111)-Ebene zu beobachten.
(d) ist eine SrSe-Schichtprobe, die bei einer Substrattemperatur von 370°C wie die Schichtprobe (c), jedoch unter zusätzlicher Ionisierung mit der Vorrichtung von Fig. 1 hergestellt wurde. Im Vergleich zu der Schichtprobe (c) ist die Kristallinität der Probe (d) wesentlich verbessert.
(e) bedeutet eine SrSe-Schichtprobe, die durch Austausch der Position der Verdampfungszelle (1) für SrJ2 mit der Position der Verdampfungszelle (2) für Se erhalten wurde, wobei hauptsächlich SrJ2 ionisiert wird. Im Vergleich zur Probe (c) zeigt die Probe (e) weit intensivere Beugungslinien. Auch ist eine durch Sr-Kristalle verursachte Beugungslinie zu beobachten. Es wird deshalb angenommen, daß die Kristallisation von SrSe in der Probe (e) durch Ionisation von SrJ2 gefördert wird, wobei jedoch auch Sr, das an der Reaktion nicht teilnahm, kristallisiert und mit der Probe (e) vermischt wird.
Aus den vorstehenden Ergebnissen ist ersichtlich, daß bei der Coevaporation von Sr und Se die Kristallinität von SrSe verbessert wird und die Ausbildung eines Dünnfilms aus SrSe möglich wird, nicht durch Ionisation von Sr, sondern durch Ionisation von Se.
TFEL-Vorrichtung (c), (d) und (e), die jeweils den in Fig. 2 gezeigten Aufbau haben, werden unter Verwendung von EL-Schichten (c), (d) bzw. (e) aus SrSe:Ce, die bei einer Substrattemperatur von 370°C ausgebildet werden, hergestellt. Die erhaltenen TFEL-Vorrichtungen werden durch Anlegen einer 5 kHz-Wechselstrom-Impulsspannung hinsichtlich ihrer EL-Helligkeit bewertet. Die Emissionshelligkeit der Probe (d) beträgt das etwa Zehnfache der Probe (c) und die Emissionshelligkeit der Probe (e) beträgt das etwa Zwanzigfache der Probe (c). Dies bedeutet, daß der Einfluß der Ionisierung auf die Kristallinität der SrSe-Schicht direkt die Emissionshelligkeit beeinflußt. Mit anderen Worten, durch Anwendung der Ionisierung wird eine höhere Helligkeit erzielt als ohne Ionisierung. Dieser Effekt ist bei der Ionisierung von Se deutlicher ausgeprägt als bei der Ionisierung von Sr.
Fig. 4 zeigt die EL-Spektren von zwei SrSe:Ce-TFEL- Vorrichtungen (f) und (g). Die Vorrichtung (f) wird hergestellt durch Ionisieren von Se mit einer Ionisierungsleistung von 130 W und einer Substrattemperatur von 420°C, während die Vorrichtung (g) hergestellt wird durch Ionisieren von Se mit einer Ionisierungsleistung von 40 W und derselben Substrattemperatur. Die Elektrolumineszenz jeder Vorrichtung umfaßt ein Emissionsband mit einem Peak bei etwa 465 nm und einer Intensität von I B und ein Emissionsband mit einem Peak bei etwa 530 nm und einer Intensität I G .
Die Streuung der relativen Intensität I B /I G hängt von den Herstellungsbedingungen der SrSe:Ce-Schicht ab. Dementsprechend ändert sich die Elektrolumineszenzfarbe im Bereich von Grün bis Blau, je nach den Herstellungsbedingungen der SrSe:Ce-Schicht. Außerdem wurde gefunden, daß die Streuung der relativen Intensität von I B /I G durch die Ionisationsbedingungen und die Ce- Konzentration beeinflußt wird.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der relativen Intensität I B /I G von der Ionisationsleistung Wi zeigt, welche definiert ist als Produkt der Zweielektroden- Spannung V 2 und des Zweielektroden-Stroms A 2 (siehe Fig. 1).
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der relativen Intensität I B /I G von der Ce-Konzentration zeigt. Die in dem Diagramm dargestellte Ce-Konzentration wird durch SIMS-Analyse der SrSe-Schicht erhalten, wobei die relative Intensität von Ce in Bezug auf SrO unter Anwendung eines willkürlichen Maßstabs angegeben ist.
Die Ergebnisse zeigen, daß die relative Intensität I B / I G umso größer ist, je größer die Ionisierungsleistung Wi und je kleiner die Ce-Konzentration ist. Es ist deshalb möglich, unter Verwendung derselben Materialien eine TFEL-Vorrichtung herzustellen, die in Abhängigkeit von der Ionsierungsleistung Wi und der Zusatzmenge an Ce einen vorbestimmten Farbton von Blau bis Grün ergibt.
Die maximale Helligkeit beträgt etwa 1 000 cd/m2. Die Vorspannung V 1 bei der Herstellung der SrSe:Ce-Schicht hat den Effekt, daß bei einem V 1-Wert von -100 V die gesamte Helligkeitsverbesserung etwa 20 bis 30% beträgt.
Beispiel 2
Unter Verwendung der Vorrichtung von Beispiel 1 wird eine TFEL-Vorrichtung hergestellt, die eine im wesentlichen aus SrSe:Eu bestehende EL-Schicht (14) aufweist. Hierzu wird Beispiel 1 wiederholt, wobei man jedoch EuCl3 in die Verdampfungszelle (3) einbringt.
An die erhaltene SrSe:Eu-TFEL-Vorrichtung wird eine 5 kHz- Wechselstrom-Impulsspannung wie in Beispiel 1 angelegt, wobei man eine rote EL-Emission mit einem breiten Peak im Bereich von 600 bis 700 nm erhält.
Beispiel 3
Unter Verwendung der Vorrichtung von Beispiel 1 wird eine TFEL-Vorrichtung hergestellt, die eine im wesentlichen aus SrSe:Tb bestehende EL-Schicht (14) aufweist. Hierzu wiederholt man Beispiel 1, bringt jedoch TbCl3 in die Verdampfungszelle (3) ein.
An die erhaltene SrSe:Tb-TFEL-Vorrichtung wird eine 5 kHz- Wechselstrom-Impulsspannung wie in Beispiel 1 angelegt, wobei man eine grüne EL-Emission mit einem Peak um 550 nm erhält.
Beispiel 4
Unter Verwendung der Vorrichtung von Beispiel 1 wird eine TFEL-Vorrichtung hergestellt, die eine im wesentlichen aus CaSe:Ce bestehende EL-Schicht (14) aufweist. Hierzu wiederholt man Beispiel 1, bringt jedoch wasserfreies CaJ2, Se und CeCl3 in die Verdampfungszellen (1), (2) und (3) ein und führt eine Coevaporation dieser Verbindungen durch. Hierbei bildet sich eine CaSe:Ce-Schicht auf der transparenten Elektrodenschicht (13) aus ZnO:Al aus und man erhält eine TFEL-Vorrichtung mit demselben Aufbau wie in Beispiel 1.
Bezeichnet man die Sättigungsdampfdrücke von Se, Ca und CaSe mit P Se, P Ca und P CaSe, so verhalten sich diese wie folgt: P Se ≦λτ P Ca ≦λτ P CaSe.
Die Temperaturen der Verdampfungszellen werden daher so eingestellt, daß zumindest die verdampfte Menge an Se größer ist als die von Ca.
Durch Röntgenbeugungsspektren wird bestätigt, daß die CaSe- Schicht dieselbe Kristallstruktur (NaCl-Typ) wie die SrSe- Schicht hat. Ferner wurde gefunden, daß die Beziehung zwischen der Kristallinität der CaSe-Schicht, der Substrattemperatur und den Ionisierungsbedingungen ähnlich ist, wie dies für die SrSe-Schicht in Beispiel 1 beschrieben wurde.
An die erhaltene CaSe:Ce-TFEL-Vorrichtung wird wie in Beispiel 1 eine 5 kHz-Wechselstrom-Impulsspannung angelegt, wobei man eine grüne EL-Emission mit zwei breiten Peaks im Bereich von 500 bis 600 nm erhält.
Es wurde gefunden, daß die Beziehung zwischen dem relativen Intensitätsverhältnis der beiden Emissionsbanden und den Herstellungsbedingungen ähnlich ist wie im Falle der SrSe:Ce- TFEL-Vorrichtung von Beispiel 1. Das heißt, je größer die Ce-Konzentration bzw. die Ionisierungsleistung Wi sind, desto größer ist die Emission aus der Emissionsbande auf der niederenergetischen Seite. Die maximale Helligkeit beträgt etwa 10000 cd/m2.
Beispiel 5
Unter Verwendung der Vorrichtung von Beispiel 4 wird eine TFEL-Vorrichtung hergestellt, deren EL-Schicht (14) im wesentlichen aus CaSe:Eu besteht. Hierbei wiederholt man Beispiel 4, bringt jedoch EuCl3 in die Verdampfungszelle (3) ein.
An die erhaltene CaSe:Eu-TFEL-Vorrichtung wird wie in Beispiel 4 eine 5 kHz-Wechselstrom-Impulsspannung angelegt, wobei man eine rote EL-Emission mit einem breiten Peak von 600 bis 700 nm erhält.
Beispiel 6
Unter Verwendung der Vorrichtung von Beispiel 4 wird eine TFEL-Vorrichtung hergestellt, deren EL-Schicht (14) im wesentlichen aus CaSe:Tb besteht. Hierzu wiederholt man Beispiel 4, bringt jedoch TbCl3 in die Verdampfungszelle (3) ein.
An die erhaltene CaSe:Tb-TFEL-Vorrichtung wird wie in Beispiel 4 eine 5 kHz-Wechselstrom-Impulsspannung angelegt, wobei man eine grüne EL-Emission mit einem Peak um 550 nm erhält.
Aus den Beispielen 1 bis 6 geht hervor, daß SrSe und CaSe als Grundmaterialien für TFEL-Vorrichtungen geeignet sind, in denen Ce-, Eu- oder Tb-Ionen als Aktivatoren angewandt werden.
Ce und Eu haben in ihren stabilen Zuständen Ce3+ und Eu2+ Emissionseigenschaften, die auf einem Übergang zwischen dem f-Elektronenniveau und dem d-Elektronenniveau beruhen. Tb hat in seinem stabilen Zustand Tb3+ Emissionseigenschaften, die auf einem Übergang im f-Elektronenniveau beruhen. Hinsichtlich der genannten Emissionsmechanismen handelt es sich um repräsentative Lanthaniden-Ionen. In diesem Sinn können die Ergebnisse mit SrSe und CaSe auf alle Lanthaniden- Elemente übertragen werden. Selbstverständlich können die einzelnen Lanthaniden-Elemente eine geeignete Anpassung erfordern, z. B. in Abhängigkeit vom Ionenradiusverhältnis von Sr oder Ca (als Grundmaterial) zu dem jeweiligen Lanthaniden-Element und dessen Ionenwertigkeit. Die Verwendung von SrSe und CaSe in Kombination mit allen Lanthaniden-Elementen ist jedoch keineswegs ausgeschlossen.
In den obigen Beispielen wurde Chlor als Coaktivator verwendet. Erfindungsgemäß ist jedoch der Coaktivator nicht auf Chlor beschränkt, da der in den erfindungsgemäßen TFEL-Vorrichtungen verwendete Aktivator nicht in molekularem Zustand vorliegt.
Ferner wurde in den Beispielen der EL-Effekt durch Erzeugung eines CaSe- oder SrSe-Dünnfilms nachgewiesen, der durch Coevaporation oder ionisierende Coevaporation von CaJ2 oder SrJ2 und Se ausgebildet wurde. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Dünnfilm-Herstellungsverfahren beschränkt, sondern es können beliebige Methoden angewandt werden, solange die für das EL-Grundmaterial erforderlichen Eigenschaften erzielt werden.
In den Beispielen wurden auch Erdalkalÿodide, wie CaJ2 und SrJ2, als eine Komponente für die Coevaporation angewandt. Anstelle dieser Erdalkalÿodide können jedoch auch Erdalkalichloride verwendet werden. Erdalkalifluoride sind ungeeignet, da sie relativ stabil sind und eine große Menge Fluor in den Dünnfilm eingebaut wird, so daß im Falle von Erdalkalifluoriden keine Heizwiderstand-Verdampfung angewandt werden kann.
Als andere Komponente für die Coevaporation wurde in den Beispielen Se verwendet. Anstelle von Se können jedoch auch Chalkogene, wie S und Te, verwendet werden.
Die Ergebnisse der Beispiele 1 und 4 zeigen, daß bei kombinierter Coevaporation und Ionisierung die Filmbildung bei niedrigen Temperaturen erfolgen kann. Bei der Ionisierung kann der zu ionisierende Dampf ausgewählt werden und es ist kein Inertgas erforderlich. Anstelle der beschriebenen Ionisierung können auch andere Ionisationsmethoden und die Umwandlung in ein Plasma angewandt werden. Bei den beschriebenen Verfahren wurden alle Verdampfungsquellen bzw. -zellen durch Heizwiderstände erhitzt. Im Gegensatz zur Elektronenstrahlverdampfung kann daher die Bedampfungsfläche beliebig geändert und eine große Fläche problemlos bedampft werden.
Beispiel 7
In einer in Fig. 7 nicht dargestellten Vakuumkammer wird in die Verdampfungszelle (1) (siehe Fig. 7) SrJ2·x H2O von 4 N-Qualität eingebracht. In die Verdampfungszelle (2) wird S von 5 N-Qualität und in die Verdampfungszelle (3) Cerchlorid (CeCl3) von 4 N-Qualität eingebracht. Jede der Verdampfungszellen weist eine Anzahl von Verdampfungsöffnungen (7) mit einer Öffnungsgröße von 0,3 mm auf, durch die der Dampf der in die Zellen eingebrachten Materialien ein Quarzsubstrat (4) erreicht.
Auf dem Substrat (4) wird eine ITO-Schicht (8) mit einer Dicke von 500 Å durch Elektronenstrahlbedampfung ausgebildet und auf der ITO-Schicht (8) wird eine Yttriumoxid (Y2O3)-Schicht (9) erzeugt; siehe Fig. 9.
Die Vakuumkammer wird auf 2 × 10-6 Torr evakuiert, worauf man das Substrat (4) mit einer Heizung (5) auf 400°C erhitzt und dann die Verdampfungszelle (1) auf 200°C erhitzt, so daß sich das in dem SrJ2 enthaltene Kristallwasser verflüchtigt.
Nach dem Entwässern wird die Verdampfungszelle (1) auf 650°C erhitzt, die Verdampfungszelle (2) auf 200°C und die Verdampfungszelle (3) auf 600°C und durch Öffnen des Verschlusses (6) wird die Coevaporation durchgeführt.
Auf der Yttriumoxid (Y2O3)-Schicht (9) entsteht eine als EL-Schicht (10) wirkende SrS-Wirtskristallschicht nach einer oder beiden der folgenden Reaktionsgleichungen:
(A) 2SrJ2(S) → Sr2(G) + 2J2(G)
  Sr2(G) + S2 → 2SrS(S)
(B) 2SrJ2(G) + S2(G)
  → 2SrS(S) + 2J2(G)
Hierbei bedeuten G den gasförmigen und S den festen Zustand.
Der SrS-EL-Schicht wird ein Aktivator Ce aus einer Verdampfungszelle (3) zugeführt. Die Verdampfung wird 60 Minuten fortgesetzt, wobei man eine fast transparente SrS:Ce, Cl-Dünnschicht mit einer Dicke von 1,2 µm erhält.
Die Ergebnisse der Auger-Elektronen-Spektralanalyse der SrS:Ce, Cl-Dünnschicht zeigen, daß das Konzentrationsverhältnis von Sr zu S etwa 1 und die Ce- Konzentration etwa 0,1 Molprozent betragen. Ferner zeigt die Auger-Elektronen-Spektralanalyse, daß kein Jod vorhanden ist.
Auf der SrS:Ce, Cl-Dünnschicht (10) wird durch Elektronenstrahlverdampfung eine Yttriumoxid (Y2O3)- Schicht (11) mit einer Dicke von 2 000 Å abgeschieden. Auf der Yttriumoxidschicht (11) wird durch Heizwiderstand- Verdampfung eine Al-Elektrodenschicht (12) erzeugt, wodurch man die in Fig. 9 dargestellte EL-Vorrichtung erhält.
An die erhaltene SrS:Ce, Cl-TFEL-Vorrichtung wird eine 5 kHz-Wechselstrom-Impulsspannung zwischen der ITO-Schicht (8) und der Al-Schicht (11) angelegt, wobei man eine grünlich-blaue EL-Emission mit einem Peak um 480 nm erhält. Die Helligkeit der EL-Emission beträgt etwa 700 cd/m2 bei einer Spannung V o-p von 220 V. Diese Helligkeit ist viel größer als die Helligkeit im Bereich von 300 bis 500 cd/m2, die mit einer ähnlichen TFEL-Vorrichtung erzielt wird, welche durch herkömmliche Elektronenstrahlverdampfung oder Elektronenstrahl-Heizwiderstand-Coevaporation hergestellt wurde.
Beispiel 8
Unter Verwendung der Vorrichtung von Beispiel 7 wird eine TFEL-Vorrichtung hergestellt, deren El-Schicht (10) aus CaS:Ce, Cl besteht. Hierzu wiederholt man Beispiel 7, ersetzt jedoch das SrJ2·x H2O in der Verdampfungszelle (1) durch CaJ2 von 4 N-Qualität. Hierbei entsteht durch Coevaporation von CaJ2 und S eine CaS-Wirtskristallschicht.
Die Temperatur der Verdampfungszelle (1) für CaJ2 wird auf 820°C eingestellt. Da das CaJ2 kein Kristallwasser wie SrJ2·x H2O enthält, ist eine Entwässerung unnötig.
Die erhaltene TFEL-Vorrichtung hat denselben Aufbau wie der in Fig. 9. Die EL-Schicht ist 1,0 µm dick.
Die Auger-Elektronen-Spektralanalyse der CaS:Ce, Cl- Dünnschicht zeigt, daß das Konzentrationsverhältnis von Ca zu S etwa 1 und die Ce-Konzentration etwa 0,1 Molprozent betragen. Anhand der Auger-Elektronen-Spektralanalyse ist kein Jod nachweisbar.
An die erhaltene CaS:Ce, Cl-TFEL-Vorrichtung wird eine 5 kHz-Impuls-Wechselspannung angelegt, wobei man eine grüne EL-Emission mit einem breiten Peak im Bereich von 500 bis 550 nm erhält. Die Helligkeit der EL-Emission beträgt etwa 800 cd/cm2 bei einer angelegten Spannung V o-p von 220 V. Diese Helligkeit ist viel größer als die Helligkeit im Bereich von 500 bis 600 cd/m2, die mit einer ähnlichen TFEL-Vorrichtung erzielt wird, welche durch herkömmliche Elektronenstrahl-Verdampfung oder Elektronenstrahl- Heizwiderstand-Coevaporation hergestellt wurde.
Beispiel 9
Unter Verwendung der Vorrichtung von Beispiel 7 wird eine TFEL-Vorrichtung hergestellt, deren EL-Schicht (10) aus CaS:Eu, Cl besteht. Hierzu wiederholt man Beispiel 8, bringt jedoch EuCl3 in die Verdampfungszelle (3) ein und stellt die Zellentemperatur auf 900°C ein. Die Eu- Konzentration beträgt 0,1 Molprozent oder weniger.
An die erhaltene CaS:Eu, Cl-TFEL-Vorrichtung wird eine 5 kHz-Impuls-Wechselspannung angelegt, wobei man eine rote EL-Emission mit einem Peak bei 650 nm erhält. Die Helligkeit der EL-Emission beträgt etwa 200 cd/m2 bei einer angelegten Spannung V o-p von 220 V. Diese Helligkeit ist viel größer als die von 100 cd/m2, die mit einer ähnlichen TFEL-Vorrichtung erzielt wird, welche durch herkömmliche Elektronenstrahlverdampfung oder Elektronenstrahl- Heizwiderstand-Coevaporation erhalten wurde.
Beispiel 10
Eine HF-Spulte mit 4 Wicklungen wird zwischen dem Substrat (4) und dem Verschluß (6) in der Vorrichtung von Fig. 7 angeordnet und über eine (nicht gezeigte) Anpassungsbox mit einer (ebenfalls nicht gezeigten) HF-Energiequelle verbunden. Über einen (nicht gezeigten) Gaseinlaß wird Argongas in die Vakuumkammer eingeleitet, wobei der Rückdruck der Vakuumkammer bei 10-6 Torr oder weniger gehalten wird.
Eine SrS:Ce, Cl-EL-Schicht (10) wird durch Ionenplattierung unter den Bedingungen von Beispiel 7, mit Ausnahme der folgenden Bedingungen hergestellt:
Vakuum 3 × 10-4 Torr
HF-Leistung 200 W
Beschleunigungsspannung 0 V
Substratträger geerdet
Die ITO-Schicht, die Yttriumoxid (Y2O3)-Schicht und die Al-Schicht werden wie in Beispiel 7 hergestellt, so daß man eine SrS:Ce, Cl-TFEL-Vorrichtung mit dem in Fig. 9 gezeigten Aufbau erhält.
Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen der Substrattemperatur bei der Herstellung jeder EL-Schicht und der erzielten Helligkeit in Bezug auf die in Fig. 7 durch Coevaporation erhaltene EL-Vorrichtung bzw. die in Beispiel 10 durch Ionenplattierung erhaltene EL-Vorrichtung.
Die Ergebnisse von Fig. 10 zeigen, daß die Helligkeit mit zunehmender Substrattemperatur zunimmt. Um jedoch etwa dieselbe Helligkeit zu erhalten, ist die Substrattemperatur der EL-Vorrichtung von Beispiel 10 etwa 150°C niedriger als die der in Beispiel 7 hergestellten EL-Vorrichtung. Das Verfahren von Beispiel 10 ermöglich somit eine Filmbildung bei niedriger Temperatur.
Beispiel 11
Beispiel 7 wird wiederholt, jedoch verwendet man die Coevaporationsvorrichtung von Fig. 1 anstelle der Vorrichtung von Fig. 7 und bringt Schwefel (S) in die Verdampfungszelle (2) ein, so daß durch Ionisierung/ Coevaporation eine SrS:Ce, Cl-TFEL-Vorrichtung mit demselben Aufbau wie die EL-Vorrichtung aus Beispiel 7 erhalten wird.
In der genannten Vorrichtung wird der aus der Verdampfungszelle (2) verdampfte Schwefel beim Durchtritt zwischen den beiden Elektroden zur Kollision mit den Thermionen gebracht, die gegen die Ionisierungselektrode (8) beschleunigt werden, so daß der Schwefeldampf teilweise ionisiert wird. Die bei der Ionisation abgespaltenen Elektronen werden durch die an die beiden Elektroden angelegte Spannung V 2 beschleunigt und bewirken eine Ionisation des Schwefeldampfes im Zusammenwirken mit den ursprünglich gebildeten Thermionen.
Das beschriebene Verfahren wird wiederholt, um die Ionisation des verdampften Schwefels zu beschleunigen. Um die Schwefel-Verdampfungszelle (2) herum wird auch ein Schwefelplasma beobachtet.
Der zwischen den beiden Elektroden fließende elektrische Strom A 2 ist bei dem niedrigen Rückdruck (etwa 10-6 Torr) zu dem Zeitpunkt, bei dem die Schwefel- Verdampfungszelle (2) nicht erhitzt wird, praktisch vernachlässigbar. Erhöht sich jedoch der Dampfdruck des Schwefels derart, daß ein Plasma entsteht, so nimmt der elektrische Strom A 2 abrupt zu. Dies berechtigt zu der Annahme, daß der elektrische Strom A 2 den Ionisationsgrad des Schwefels ausdrückt. Das Produkt aus der Spannung V 2 und dem Strom A 2 (V 2 A 2) wird als "Ionisierungsleistung" definiert.
Bei der Bestimmung der EL-Eigenschaften der erhaltenen SrS:Ce, Cl-TFEL-Vorrichtung werden folgende Ergebnisse erzielt.
Hinsichtlich der Beziehung zwischen der Substrattemperatur bei der Herstellung der SrS:Ce, Cl-Schicht und der Helligkeit besteht bei einer Ionisierungsleistung von 40 W oder mehr praktisch dieselbe Beziehung wie im Falle der Ionenplattierung in Beispiel 10. Das in diesem Beispiel angewandte Verfahren hat somit ebenfalls einen Niedertemperatur-Filmbildungseffekt.
Ferner wurde gefunden, daß sich die EL-Emissionsfarbe mit zunehmender Ionisierungsleistung ändert. In Beispiel 10, in dem keine Ionisierung angewandt wird, erhält man eine "blaugrüne" El-Emission entsprechend den Farbwertkoordinaten, obwohl sie auch allgemein als Blau bezeichnet werden kann. Im Gegensatz dazu wird in diesem Beispiel, in dem eine zusätzliche Ionisierung erfolgt, eine Änderung der EL- Emissionsfarbe gegen reines Blau mit zunehmender Ionisierungsleistung festgestellt. Beispielsweise wird mit einer EL-Vorrichtung mit einer Ionisierungsleistung von 180 W ein grünlich-blaue Emission erhalten.
Die Ergebnisse der Beispiele 7 bis 9 zeigen, daß die SrS- und CaS-EL-Schichten, die durch Coevaporation von Strontiumjodid und Schwefel bzw. durch Coevaporation von Calciumjodid und Schwefel hergestellt wurden, bessere Emissionseigenschaften besitzen als EL-Vorrichtungen, die durch Elektronenstrahlverdampfung von SrS oder CaS hergestellt wurden. Dies beruht vermutlich darauf, daß die Kristallinität der SrS- und CaS-Schichten bei den erstgenannten EL-Schichten für ein EL-Grundmaterial geeigneter ist. Die Erdalkalielemente Mg und Ba haben im wesentlichen denselben Effekt wie Sr und Ca.
Im Falle der Aktivatoren Eu und Ce beruht die EL-Emission hauptsächlich auf einem Übergang vom f-Elektronenniveau in das d-Elektronenniveau von Eu2+ bzw. Ce3+. Durch das Kristallfeld wird die EL-Emissionsfarbe mehr oder weniger beeinflußt. Bei den Lanthaniden-Elementen, wie Tb und Sm, beruht die EL-Emission dagegen hauptsächlich auf einem Übergang im f-Elektronenniveau und die EL-Emissionsfarbe wird kaum durch das Kristallfeld beeinflußt.
Verwendet man daher Lathaniden-Elemente, die von den in den Beispielen eingesetzten Eu und Ce verschieden sind, so läßt sich eine höhere Helligkeit mit gleichbleibender EL-Emissionsfarbe erzielen.
In den genannten Beispielen werden Erdalkalÿodide als eine Komponente bei der Coevaporation angewandt. Anstelle der Erdalkalÿodide können jedoch auch Erdalkalichloride verwendet werden. Erdalkalifluoride sind dagegen ungeeignet, da die Fluoride relativ stabil sind und größere Fluormengen in den Dünnfilm eingebaut werden, so daß Verdampfungsquellen mit Heizwiderständen nicht angewandt werden können.
Die Ergebnisse der Beispiele 10 und 11 bestätigen, daß in Bezug auf die hochschmelzende Verbindung SrS ein Niedertemperatur-Filmbildungseffekt erzielt wird. In den Beispielen 10 und 11 werden verschiedene Ionisierungsmethoden angewandt, nämlich ein oszillierendes elektrisches Feld in Beispiel 10 und die Thermionen- Kollision in Beispiel 11. Erfindungsgemäß können jedoch auch andere Ionisierungs- oder Plasmaverfahren angewandt werden, z. B. die Multikathodenmethode, die Gleichstrommethode oder die Clusterionenstrahlmethode.
Die Änderungen der EL-Emissionsfarbe in Beispiel 11 beruhen vermutlich auf folgendem: Das Kristallfeld des Grundmaterials SrS wird durch die Ionisierungsleistung bei der Herstellung der EL-Schicht verändert und das 5 d-Niveau, welches das Anregungsniveau des Aktivators Ce darstellt, wird durch die Veränderung des Kristallfelds von SrS beeinflußt. Eine ähnliche EL-Emissionsfarben- Änderung kann daher verursacht werden, wenn man CaS als Grundmaterial verwendet.
Bei dem beschriebenen Verfahren können alle Verdampfungsquellen oder -zellen durch Heizwiderstände beheizt werden. Im Gegensatz zur Elektronenstrahlverdampfung kann daher die Bedampfungsfläche nach Belieben geändert und eine große Fläche problemlos bedampft werden.
Erfindungsgemäß können TFEL-Vorrichtungen mit einer EL- Schicht aus einem Erdalkaliselenid oder Erdalkalisulfid als lumineszierendem Grundmaterial und einem Lanthaniden- Element als Aktivator hergestellt werden, wobei eine verbesserte Helligkeit der EL-Emission, eine Vergrößerung der EL-Schicht und eine Bildung der EL-Schicht bei niedriger Temperatur erzielt werden. Vor allem mit TFEL-Vorrichtungen, die ein Erdalkaliselenid als lumineszierendes Grundmaterial enthalten, läßt sich eine mehrfarbige EL-Emission erzielen. Mit SrS:Ce-TFEL- Vorrichtungen erhält man eine ausgezeichnete blaue EL- Emission von hoher Farbreinheit.

Claims (11)

1. Dünnfilm-Elektrolumineszenzvorrichtung, gekennzeichnet durch eine elektrolumineszierende Schicht, die SrSe oder CaSe als lumineszierendes Grundmaterial und ein Lanthaniden-Element als Aktivator enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lanthaniden-Element ausgewählt ist unter Ce, Eu und Tb.
3. Dünnfilm-Elektrolumineszenzvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Schichtträger; eine darauf aufgebrachte transparente Elektrodenschicht; eine elektrolumineszierende Schicht, die im wesentlichen aus SrSe oder CaSe als lumineszierendem Grundmaterial und einem Lanthaniden-Element als Aktivator besteht, auf der transparenten Elektrodenschicht; eine isolierende Schicht auf der elektrolumineszierenden Schicht; und eine Elektrode auf der isolierenden Schicht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere isolierende Schicht, die identisch oder verschieden von der genannten isolierenden Schicht ist, zwischen der transparenten Elektrodenschicht und der elektrolumineszierenden Schicht vorgesehen ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Dünnfilm- Elektrolumineszenzvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Material, das im wesentlichen aus Se besteht, in eine erste Verdampfungszelle einbringt, ein Material, das im wesentlichen aus einem Erdalkalimetalljodid oder -chlorid besteht, in eine zweite Verdampfungszelle einbringt, ein Material, das im wesentlichen aus einem als Aktivator wirkenden Lanthaniden-Element besteht, in zumindest eine der ersten oder zweiten Verdampfungszellen oder in eine dritte Verdampfungszelle einbringt, die Verdampfungszellen und ein erhitztes Substrat in eine Vakuumkammer einbringt und eine reaktive Vakuumbedampfung durchführt, bei der die Materialien aus jeder Verdampfungszelle auf das erhitzte Substrat aufgedampft werden und eine elektrolumineszierende Schicht bilden, die im wesentlichen aus einem Erdalkalimetallselenid besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich in der Nähe mindestens einer der Verdampfungszellen eine Glühkathode zum Erzeugen von Thermionen und eine Anode anordnet und während der reaktiven Vakuumverdampfung Thermionen aus der Glühkathode abgibt, um den Dampf aus der Verdampfungszelle zu ionisieren.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man nahe der ersten Verdampfungszelle für Se eine Glühkathode zur Erzeugung von Thermionen und eine Anode anordnet und während der reaktiven Vakuumverdampfung Thermionen aus der Glühkathode abgibt, um die Dämpfe aus den Verdampfungszellen derart zu ionisieren, daß der ionisierte Dampf aus der ersten Verdampfungszelle hauptsächlich verdampftes Se ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilms aus einem Erdalkalimetallsulfid, dadurch gekennzeichnet, daß man ein im wesentlichen aus S bestehendes Material in eine erste Verdampfungszelle einbringt, ein Material, das im wesentlichen aus einem Erdalkalimetalljodid oder -chlorid besteht, in eine zweite Verdampfungszelle einbringt, die Verdampfungszellen und ein erhitztes Substrat in eine Vakuumkammer einbringt und eine reaktive Vakuumverdampfung durchführt, indem man die Materialien aus jeder Verdampfungszelle auf das erhitzte Substrat aufdampft und einen Dünnfilm aus einem Erdalkalimetallsulfid ausbildet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich zumindest eines der Materialien aus den Verdampfungszellen ionisiert oder eines der Materialien in ein Plasma überführt.
10. Verfahren zur Herstellung einer Dünnfilm- Elektrolumineszenzvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man ein im wesentlichen aus S bestehendes Material in eine erste Verdampfungszelle einbringt, ein Material, das im wesentlichen aus einem Erdalkalimetalljodid oder -chlorid besteht, in eine zweite Verdampfungszelle einbringt, ein Material, das im wesentlichen aus einem als Aktivator wirkenden Lanthaniden-Element besteht, in zumindest eine der ersten oder zweiten Verdampfungszellen oder in eine dritte Verdampfungszelle einbringt, die Verdampfungszellen und ein erhitztes Substrat in eine Vakuumkammer einbringt und eine reaktive Vakuumverdampfung durchführt, wobei man die Materialien aus jeder Verdampfungszelle auf das erhitzte Substrat aufdampft und eine elektrolumineszierende Schicht ausbildet, die im wesentlichen aus einem Erdalkalimetallsulfid besteht.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich mindestens eines der Materialien aus den Verdampfungszellen ionisiert oder eines der Materialien in ein Plasma überführt.
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