JP2508015B2 - 発光材料の製造方法 - Google Patents
発光材料の製造方法Info
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- JP2508015B2 JP2508015B2 JP61221682A JP22168286A JP2508015B2 JP 2508015 B2 JP2508015 B2 JP 2508015B2 JP 61221682 A JP61221682 A JP 61221682A JP 22168286 A JP22168286 A JP 22168286A JP 2508015 B2 JP2508015 B2 JP 2508015B2
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、アモルフアス炭素系物質からなり、発光特
性並びに半導体特性を有する発光材料及びその製造方法
に関する。
性並びに半導体特性を有する発光材料及びその製造方法
に関する。
B.発明の概要 本発明は、発光材料をスパツタリングにより製造する
方法であつて、固体炭素系物質をターゲットとして真空
度が３×10-7Torr〜0.5Torrの雰囲気中で水素ガスとア
ルゴンガスの混合ガスにドーパントとして少量のB2H6,P
H3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタ
ガスの存在下で基板温度を100℃以下に保ちながらター
ゲットの対向電極から高周波電圧もしくは直流電圧を印
加してスパッタを行うことにより、 発光特性並びに半導体特性を有するアモルフアス炭素
材料を得ることを可能となし、また、その光学ギヤツプ
及び発光特性をスパツタ条件によりコントロールし得る
ようにしたものである。
方法であつて、固体炭素系物質をターゲットとして真空
度が３×10-7Torr〜0.5Torrの雰囲気中で水素ガスとア
ルゴンガスの混合ガスにドーパントとして少量のB2H6,P
H3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタ
ガスの存在下で基板温度を100℃以下に保ちながらター
ゲットの対向電極から高周波電圧もしくは直流電圧を印
加してスパッタを行うことにより、 発光特性並びに半導体特性を有するアモルフアス炭素
材料を得ることを可能となし、また、その光学ギヤツプ
及び発光特性をスパツタ条件によりコントロールし得る
ようにしたものである。
C.従来の技術 従来、発光材料としては、発光ダイオードの材料であ
るCaAs,GaAsP,GaP,GaAlAs,ZnSeXTe1-X,ZnXCd1-XTe,CdTe
などがある。
るCaAs,GaAsP,GaP,GaAlAs,ZnSeXTe1-X,ZnXCd1-XTe,CdTe
などがある。
D.発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来の発光材料にあつて
は、例えばGaPではピーク波長が698nm、ホトエネルギー
が1.76eVというように、ピーク波長，ホトエネルギー
は、その発光材料に固有のものであり、発光素材として
の発光特性を変えたいときは、所要のピーク波長，ホト
エネルギーに近い特性を有する発光材料を選択すること
が必要となり、ともすると所要のピーク波長，ホトエネ
ルギーに由来する特性を得られない場合が生ずる問題点
があつた。
は、例えばGaPではピーク波長が698nm、ホトエネルギー
が1.76eVというように、ピーク波長，ホトエネルギー
は、その発光材料に固有のものであり、発光素材として
の発光特性を変えたいときは、所要のピーク波長，ホト
エネルギーに近い特性を有する発光材料を選択すること
が必要となり、ともすると所要のピーク波長，ホトエネ
ルギーに由来する特性を得られない場合が生ずる問題点
があつた。
この発明は、かかる問題点を解消するために成された
ものであつて、任意の光学ギヤツプ並びに任意の発光特
性を有する発光材料を得んとするものである。
ものであつて、任意の光学ギヤツプ並びに任意の発光特
性を有する発光材料を得んとするものである。
E.問題点を解決するための手段 この発明は、真空容器内に配置した基板ホルダ上に基
板として石英ガラス，シリコンもしくは金蒸着ガラスの
何れかを固定し、固体炭素系物質をターゲットとして用
いるとともに該ターゲットに対向電極を配置し、真空度
が３×10-7Torr〜0.5Torrの雰囲気中で、水素ガスとア
ルゴンガスの混合ガスにドーパントとして少量のB2H6,P
H3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタ
ガスの存在下で前記基板温度を100℃以下に保ちながら
ターゲットの対向電極から高周波電圧もしくは直流電圧
を印加してスパッタを行い、基板上に発光特性を有する
アモルファス炭素材料を析出形成した発光材料の製造方
法を提供する。
板として石英ガラス，シリコンもしくは金蒸着ガラスの
何れかを固定し、固体炭素系物質をターゲットとして用
いるとともに該ターゲットに対向電極を配置し、真空度
が３×10-7Torr〜0.5Torrの雰囲気中で、水素ガスとア
ルゴンガスの混合ガスにドーパントとして少量のB2H6,P
H3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタ
ガスの存在下で前記基板温度を100℃以下に保ちながら
ターゲットの対向電極から高周波電圧もしくは直流電圧
を印加してスパッタを行い、基板上に発光特性を有する
アモルファス炭素材料を析出形成した発光材料の製造方
法を提供する。
F.作用 ターゲット側に高周波電圧もしくは直流電圧を印加し
てスパツタを行なうことにより、固体炭素系物質を炭素
又は炭化水素のイオン，ラジカル粒子となし、基板上に
アモルフアス炭素を析出させる。この際、基板温度を10
0℃以下に保つとともにスパッタガスとして水素ガスと
アルゴンガスの混合ガスにドーパントとして少量のB
2H6,PH3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したガス
を用いて、真空度が３×10-7Torr〜0.5Torrの雰囲気中
でターゲットの対向電極から高周波電圧もしくは直流電
圧を印加してスパッタを行うことにより、発光特性が光
学ギャップ幅に応じたピークエネルギーを持ち、青色発
光ダイオード等の任意の発光特性を有する材料をスパッ
タ条件によってコントロールすることができる G.実施例 以下、この発明に係る発光材料の実施例を図面に基づ
いて説明する。
てスパツタを行なうことにより、固体炭素系物質を炭素
又は炭化水素のイオン，ラジカル粒子となし、基板上に
アモルフアス炭素を析出させる。この際、基板温度を10
0℃以下に保つとともにスパッタガスとして水素ガスと
アルゴンガスの混合ガスにドーパントとして少量のB
2H6,PH3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したガス
を用いて、真空度が３×10-7Torr〜0.5Torrの雰囲気中
でターゲットの対向電極から高周波電圧もしくは直流電
圧を印加してスパッタを行うことにより、発光特性が光
学ギャップ幅に応じたピークエネルギーを持ち、青色発
光ダイオード等の任意の発光特性を有する材料をスパッ
タ条件によってコントロールすることができる G.実施例 以下、この発明に係る発光材料の実施例を図面に基づ
いて説明する。
〔第１実施例〕 第１図は、概念的に示したスパツタ装置の説明図であ
る。
る。
同図中、１は金属製の真空容器であつて、その内部
に、直径75mmのグラフアイトターゲツト２と、該グラフ
アイトターゲツト２から20mm離れた位置に設けられた対
向電極３と、当該真空容器１の内壁に、スパツタ粒子の
イオンボンバードメンドを避けるため、該グラフアイト
ターゲツト２から所定距離を有する位置に配設された基
板ホルダ４と、を有している。また、前記真空容器１に
は、図示しない真空ポンプに直結されている排気管５
と、雰囲気ガスの導入に供される雰囲気ガス導入管６と
が連通している。なお、７は、グラフアイトターゲツト
２と対向電極３間に高周波電力を印加する高周波電源で
ある。
に、直径75mmのグラフアイトターゲツト２と、該グラフ
アイトターゲツト２から20mm離れた位置に設けられた対
向電極３と、当該真空容器１の内壁に、スパツタ粒子の
イオンボンバードメンドを避けるため、該グラフアイト
ターゲツト２から所定距離を有する位置に配設された基
板ホルダ４と、を有している。また、前記真空容器１に
は、図示しない真空ポンプに直結されている排気管５
と、雰囲気ガスの導入に供される雰囲気ガス導入管６と
が連通している。なお、７は、グラフアイトターゲツト
２と対向電極３間に高周波電力を印加する高周波電源で
ある。
かかるスパツタ装置を用いて、以下の条件でスパツタ
が行なわれている。
が行なわれている。
○雰囲気ガス及び圧力 真空容器１内に配置した基板ホルダ４上に基板として
石英ガラス，シリコンもしくは金蒸着ガラスの何れかを
固定し、真空度を３×10-7Torrにまで下げた後に99.999
9％の水素ガスとアルゴンガスの混合ガスに少量のB2H6,
PH3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタ
ガスを導入して真空度を0.5Torrに保ち、グラファイト
ターゲット２の対向電極３から高周波電圧もしくは直流
電圧を印加してスパッタを行った。
石英ガラス，シリコンもしくは金蒸着ガラスの何れかを
固定し、真空度を３×10-7Torrにまで下げた後に99.999
9％の水素ガスとアルゴンガスの混合ガスに少量のB2H6,
PH3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタ
ガスを導入して真空度を0.5Torrに保ち、グラファイト
ターゲット２の対向電極３から高周波電圧もしくは直流
電圧を印加してスパッタを行った。
○高周波電源 電力 300W 陽極電圧 2KV 周波数 13.56MHz 陽極電流 0.2A ○スパツタ時間 ２時間 ○基板 石英ガラス，シリコン，金,Al ○基板温度 100℃以下に制御した。
○成膜速度 0.3nm/min ○膜厚 0.6μｍ このようにして得られた膜状のアモルフアス炭素系物
質の構造は、電子線回折の結果からアモルフアスの特徴
であるハローパターンを示した。また、石英ガラス基板
上に成膜した試料についてHe−Cdレーザ（325nm）を用
い、発光特性を調べた結果は第２図及び第７図に示され
ている。この膜の光学ギヤツプは、第３図及び第７図に
示されるように、3.5eVであり、また、発光エネルギー
のピークは、第２図及び第７図に示されるように、450n
mであつた。そして、常磁性電子スピン共鳴により測定
したスピン密度は、３×1016/cm3であつた。
質の構造は、電子線回折の結果からアモルフアスの特徴
であるハローパターンを示した。また、石英ガラス基板
上に成膜した試料についてHe−Cdレーザ（325nm）を用
い、発光特性を調べた結果は第２図及び第７図に示され
ている。この膜の光学ギヤツプは、第３図及び第７図に
示されるように、3.5eVであり、また、発光エネルギー
のピークは、第２図及び第７図に示されるように、450n
mであつた。そして、常磁性電子スピン共鳴により測定
したスピン密度は、３×1016/cm3であつた。
〔第２実施例〕 この実施例においても、第１実施例と同様のスパツタ
装置を用いている。
装置を用いている。
特に、雰囲気ガスである水素の圧力は、真空容器１を
予め３×10-7Torrまで真空にした後、純度99.9999％の
水素ガスに少量のアルゴンガスを加えた混合ガスを導入
し、この混合ガスに少量のB2H6,PH3,N2のうちの少なく
とも１種以上を混入したスパッタガスを導入して真空度
を0.5Torrに保つた。また、成膜速度は、0.2nm/minであ
つた。なお、他の条件は第１実施例と同様に設定されて
いる。
予め３×10-7Torrまで真空にした後、純度99.9999％の
水素ガスに少量のアルゴンガスを加えた混合ガスを導入
し、この混合ガスに少量のB2H6,PH3,N2のうちの少なく
とも１種以上を混入したスパッタガスを導入して真空度
を0.5Torrに保つた。また、成膜速度は、0.2nm/minであ
つた。なお、他の条件は第１実施例と同様に設定されて
いる。
このようにして得られた膜の構造は電子線回折の結果
からアモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。また、基板上に成膜した材料について、He−Cdレー
ザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果は、第２図
に示されている。
からアモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。また、基板上に成膜した材料について、He−Cdレー
ザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果は、第２図
に示されている。
この膜の光学ギヤツプは、第３図に示されているよう
に、2.7eVであつた。
に、2.7eVであつた。
〔第３実施例〕 この実施例においては、第１実施例と同様のスパツタ
装置を用いている。
装置を用いている。
また、真空容器１を予め３×10-7Torrまで真空にした
後、純度99.9999％の水素ガスに少量のアルゴンガスを
加えた混合ガスを導入し、この混合ガスに少量のB2H6,P
H3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタ
ガスを導入して真空度を0.5Torrに保つた。そして、こ
の時の成膜速度は、0.15nm/minであつた。
後、純度99.9999％の水素ガスに少量のアルゴンガスを
加えた混合ガスを導入し、この混合ガスに少量のB2H6,P
H3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタ
ガスを導入して真空度を0.5Torrに保つた。そして、こ
の時の成膜速度は、0.15nm/minであつた。
このようにして得られた膜の構造も、電子線回折の結
果からアモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。また、基板上に成膜した材料について、He−Cdレー
ザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果は第２図に
示されている。
果からアモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。また、基板上に成膜した材料について、He−Cdレー
ザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果は第２図に
示されている。
この膜の光学ギヤツプは、第３図に示されているよう
に、2.0eVであり、発光エネルギーのピークは第２図に
示されるように690nmであつた。
に、2.0eVであり、発光エネルギーのピークは第２図に
示されるように690nmであつた。
以上、第１〜第３実施例について説明したが、これら
実施例にあつては、水素ガスとアルゴンの混合ガスによ
り、固体炭素系物質、例えばグラフアイト，グラツシー
カーボン，炭化水素系物質を、低圧ガス（低圧力のH2ガ
ス）中でスパツタにより、炭素または炭化水素イオン，
ラジカル粒子となし、基板上に、発光特性並びに半導体
特性を有する発光材料を析出させることを可能としたも
のである。
実施例にあつては、水素ガスとアルゴンの混合ガスによ
り、固体炭素系物質、例えばグラフアイト，グラツシー
カーボン，炭化水素系物質を、低圧ガス（低圧力のH2ガ
ス）中でスパツタにより、炭素または炭化水素イオン，
ラジカル粒子となし、基板上に、発光特性並びに半導体
特性を有する発光材料を析出させることを可能としたも
のである。
また、スパツタリングにより得られた発光材料である
アモルフアス炭素系物質は、淡黄色から無色に近い透明
物質であり、光学ギヤツプが２〜3.0eVの値を有してい
る。発光特性は、光学ギヤツプの幅に応じて様々のピー
クエネルギーを有し、2.8〜1.8eV（450〜690nm）の範囲
であつた。この性質は、実用上青色発光ダイオード，半
導体レーザダイオード，表示パネル等としての使用可能
性を有している。
アモルフアス炭素系物質は、淡黄色から無色に近い透明
物質であり、光学ギヤツプが２〜3.0eVの値を有してい
る。発光特性は、光学ギヤツプの幅に応じて様々のピー
クエネルギーを有し、2.8〜1.8eV（450〜690nm）の範囲
であつた。この性質は、実用上青色発光ダイオード，半
導体レーザダイオード，表示パネル等としての使用可能
性を有している。
第４図は、第１〜第３実施例で得られた発光材料の、
夫々赤外吸収スペクトルを示している。同図により、お
よそ2900cm-1,1460cm-1,1380cm-1に、夫々Ｃ−Hnの伸縮
振動，変角振動による強い吸収が観察され、これにより
発光材料であるアモルフアス炭素系物質には、水素が結
合していることがわかる。
夫々赤外吸収スペクトルを示している。同図により、お
よそ2900cm-1,1460cm-1,1380cm-1に、夫々Ｃ−Hnの伸縮
振動，変角振動による強い吸収が観察され、これにより
発光材料であるアモルフアス炭素系物質には、水素が結
合していることがわかる。
また、スパツタ時の水素ガスとアルゴンガスの混合ガ
ス圧を変えた場合の赤外吸収スペクトルも第４図には示
してあるが、水素圧と赤外吸収スペクトル強度の間に
は、相関が有り、赤外吸収スペクトル強度の各モードで
の積分値は、結合水素量に依存することにより、混合ガ
ス圧と膜中の結合水素量は相関することがわかる。即
ち、スパッタ条件を変化させずに、スパッタガスとして
の水素ガスとアルゴンガスの真空度1Torr,0.1Torr,0.01
Torrに変えた場合の赤外吸収スペクトルを示したが、波
数に関係なく真空度が高いほど赤外線の透過率が高くな
っていることが判明した。これにより、真空度と赤外吸
収スペクトルとの間に相関が存在することが理解され
る。
ス圧を変えた場合の赤外吸収スペクトルも第４図には示
してあるが、水素圧と赤外吸収スペクトル強度の間に
は、相関が有り、赤外吸収スペクトル強度の各モードで
の積分値は、結合水素量に依存することにより、混合ガ
ス圧と膜中の結合水素量は相関することがわかる。即
ち、スパッタ条件を変化させずに、スパッタガスとして
の水素ガスとアルゴンガスの真空度1Torr,0.1Torr,0.01
Torrに変えた場合の赤外吸収スペクトルを示したが、波
数に関係なく真空度が高いほど赤外線の透過率が高くな
っていることが判明した。これにより、真空度と赤外吸
収スペクトルとの間に相関が存在することが理解され
る。
第３図には、第４図と同様に各混合ガス圧での可視，
紫外吸収スペクトルが示されており、光学ギヤツプもま
た混合ガス圧との相関を示すことがわかる。なお、その
最大値は、3.0eVであつた。
紫外吸収スペクトルが示されており、光学ギヤツプもま
た混合ガス圧との相関を示すことがわかる。なお、その
最大値は、3.0eVであつた。
さらに、第２図も第３図，第４図と同様に各混合ガス
圧での、発光特性を示している。
圧での、発光特性を示している。
同図において、発光ピークは、第３図に示した光学ギ
ヤツプより幾分低いエネルギーとなるが、最大2.8eV（4
50nm）の値を示し、この値は、現在までに報告されてい
るアモルフアスケイ素，アモルフアス炭化ケイ素材料を
含めて最大の値である。
ヤツプより幾分低いエネルギーとなるが、最大2.8eV（4
50nm）の値を示し、この値は、現在までに報告されてい
るアモルフアスケイ素，アモルフアス炭化ケイ素材料を
含めて最大の値である。
〔第４実施例〕 この実施例においても、第１実施例と同様のスパツタ
装置を用いている。
装置を用いている。
まず、真空容器１を予め４×10-5Pa（３×10-7Torr）
まで真空にした後、純度99.9999％の水素ガスに少量の
アルゴンガスを加えた混合ガスを導入し、この混合ガス
に少量のB2H6,PH3,N2のうちの少なくとも１種以上を混
入したスパッタガスを導入して真空度を0.5Torrに保つ
た。
まで真空にした後、純度99.9999％の水素ガスに少量の
アルゴンガスを加えた混合ガスを導入し、この混合ガス
に少量のB2H6,PH3,N2のうちの少なくとも１種以上を混
入したスパッタガスを導入して真空度を0.5Torrに保つ
た。
次に、陽極電圧2KVで13.56MHzの高周波電力を供給
し、２時間のスパツタを行なつた。なお、この時の陽極
電流は0.2Aであつた。
し、２時間のスパツタを行なつた。なお、この時の陽極
電流は0.2Aであつた。
また、基板としては、石英ガラス，シリコン，金蒸着
ガラスを用い、その基板温度は100％以下に制御した。
この時の膜厚は、0.6μｍであつた。
ガラスを用い、その基板温度は100％以下に制御した。
この時の膜厚は、0.6μｍであつた。
このようにして得られた膜の構造は、電子線回折の結
果からアモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。
果からアモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。
また、石英ガラス上に成膜した試料についてHe−Cdレ
ーザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果、第７図
中破線で示すように、発光のピーク波長は480nmであつ
た。
ーザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果、第７図
中破線で示すように、発光のピーク波長は480nmであつ
た。
そして、光学ギヤツプは、第６図に示すように3.0eV
を示した。常磁性電子スピン共鳴により測定したスピン
密度は、５×1016/cm3であつた。
を示した。常磁性電子スピン共鳴により測定したスピン
密度は、５×1016/cm3であつた。
〔第５実施例〕 この第５実施例〜第８実施例は、アルゴンガスの混合
割合を変化させてスパッタを行った例であり、この第５
実施例では真空容器１を予め３×10-7Torrまで真空にし
た後、純度99.9999％の水素ガスに10％のアルゴンガス
を加えた混合ガスを導入し、この混合ガスに少量のB
2H6,PH3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したスパ
ッタガスを導入して真空度を0.5Torrに保つた。
割合を変化させてスパッタを行った例であり、この第５
実施例では真空容器１を予め３×10-7Torrまで真空にし
た後、純度99.9999％の水素ガスに10％のアルゴンガス
を加えた混合ガスを導入し、この混合ガスに少量のB
2H6,PH3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したスパ
ッタガスを導入して真空度を0.5Torrに保つた。
次に、陽極電圧2KVで13.56MHzの高周波電圧を供給
し、２時間のスパツタを行なつた。この時の陽極電流も
前記第４実施例と同様に、0.2Aであつた。
し、２時間のスパツタを行なつた。この時の陽極電流も
前記第４実施例と同様に、0.2Aであつた。
そして、基板として石英ガラス，シリコン，金蒸着ガ
ラスを用い、その基板温度を100℃以下に制御した。こ
の時の膜厚は、0.5μｍであつた。
ラスを用い、その基板温度を100℃以下に制御した。こ
の時の膜厚は、0.5μｍであつた。
このようにして得られた膜の構造は、電子線回折の結
果、アモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。
果、アモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。
また、石英ガラス上に成膜した試料についてHe−Cdレ
ーザ（325nm）を用い発光特性を調べた結果、第７図中
に示すように、発光のピーク波長は550nmであつた。
ーザ（325nm）を用い発光特性を調べた結果、第７図中
に示すように、発光のピーク波長は550nmであつた。
光学ギヤツプは、第６図に示すように3.0eVであつ
た。常磁性電子スピン共鳴により測定したスピン密度は
８×1016/cm3であつた。
た。常磁性電子スピン共鳴により測定したスピン密度は
８×1016/cm3であつた。
〔第６実施例〕 真空容器１を予め３×10-7Torrまで真空にした後、純
度99.9999％の水素ガスに50％のアルゴンガスを加えた
混合ガスを導入し、この混合ガスに少量のB2H6,PH3,N2
のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタガスを
導入して真空度を0.5Torrに保つた。
度99.9999％の水素ガスに50％のアルゴンガスを加えた
混合ガスを導入し、この混合ガスに少量のB2H6,PH3,N2
のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタガスを
導入して真空度を0.5Torrに保つた。
次いで、陽極電圧2KVで13.56MHzの高周波電力を供給
し、２時間のスパツタを行なつた。この時の陽極電流も
0.2Aであつた。
し、２時間のスパツタを行なつた。この時の陽極電流も
0.2Aであつた。
なお、基板としては、石英ガラス，シリコン，金蒸着
ガラスを用い、その基板温度を100℃以下に制御した。
この結果、膜厚が0.4の膜が得られた。
ガラスを用い、その基板温度を100℃以下に制御した。
この結果、膜厚が0.4の膜が得られた。
このようにして得られた膜の構造は、電子線回折の結
果、アモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。
果、アモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。
また、石英ガラス上に成膜した試料についてHe−Cdレ
ーザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果は、第７
図に示すように、発光のピーク波長が600nmであつた。
ーザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果は、第７
図に示すように、発光のピーク波長が600nmであつた。
さらに、光学ギヤツプは第６図に示すように2.8eVで
あつた。常磁性電子スピン共鳴により測定したスピン密
度は、２×1017/cm3であつた。
あつた。常磁性電子スピン共鳴により測定したスピン密
度は、２×1017/cm3であつた。
〔第７実施例〕 真空容器１を予め３×10-7Torrまで真空にした後、純
度99.9999％の水素ガスに70％のアルゴンガスを加えた
混合ガスを導入し、この混合ガスに少量のB2H6,PH3,N2
のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタガスを
導入して真空度を0.5Torrに保つた。
度99.9999％の水素ガスに70％のアルゴンガスを加えた
混合ガスを導入し、この混合ガスに少量のB2H6,PH3,N2
のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタガスを
導入して真空度を0.5Torrに保つた。
次いで、陽極電圧2KVで13.56MHzの高周波電力を供給
し、２時間のスパツタを行なつた。この時の陽極電流も
0.2Aであつた。
し、２時間のスパツタを行なつた。この時の陽極電流も
0.2Aであつた。
なお、基板としては、石英ガラス，シリコン，金蒸着
ガラスを用い、その基板温度を100℃以下に制御した。
この結果、膜厚が0.3の膜が得られた。
ガラスを用い、その基板温度を100℃以下に制御した。
この結果、膜厚が0.3の膜が得られた。
このようにして得られた膜の構造は、電子線回折の結
果、アモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。
果、アモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。
また、石英ガラス上に成膜した試料についてHe−Cdレ
ーザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果は、第７
図に示すように、発光のピーク波長が650nmであつた。
ーザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果は、第７
図に示すように、発光のピーク波長が650nmであつた。
さらに、光学ギヤツプは第６図に示すように2.5eVで
あつた。常磁性電子スピン共鳴により測定したスピン密
度は、４×1017/cm3であつた。
あつた。常磁性電子スピン共鳴により測定したスピン密
度は、４×1017/cm3であつた。
〔比較例１〕 本例は前記各実施例における真空度を0.5Torrから1To
rrにして同様にスパッタを行った比較例であり、真空容
器１を予め３×10-7Torrまで真空にした後、純度99.999
9％の水素ガスに50％のアルゴンガスを加えた混合ガス
を導入し、この混合ガスに少量のB2H6,PH3,N2のうちの
少なくとも１種以上を混入したスパッタガスを導入して
真空度を1Torrに保つた。
rrにして同様にスパッタを行った比較例であり、真空容
器１を予め３×10-7Torrまで真空にした後、純度99.999
9％の水素ガスに50％のアルゴンガスを加えた混合ガス
を導入し、この混合ガスに少量のB2H6,PH3,N2のうちの
少なくとも１種以上を混入したスパッタガスを導入して
真空度を1Torrに保つた。
次いで、陽極電圧2KVで13.56MHzの高周波電力を供給
し、２時間のスパツタを行なつた。この時の陽極電流も
0.2Aであつた。
し、２時間のスパツタを行なつた。この時の陽極電流も
0.2Aであつた。
なお、基板としては、石英ガラス，シリコン，金蒸着
ガラスを用い、その基板温度を100℃以下に制御した。
この結果、膜厚が0.4の膜が得られた。
ガラスを用い、その基板温度を100℃以下に制御した。
この結果、膜厚が0.4の膜が得られた。
このようにして得られた膜の構造は、電子線回折の結
果、アモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。
果、アモルフアスの特徴であるハローパターンを示し
た。
また、石英ガラス上に成膜した試料についてHe−Cdレ
ーザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果は、第７
図に示すように、発光のピーク波長が520nmであつた。
ーザ（325nm）を用いて発光特性を調べた結果は、第７
図に示すように、発光のピーク波長が520nmであつた。
さらに、光学ギヤツプは第６図に示すように3.0eVで
あつた。常磁性電子スピン共鳴により測定したスピン密
度は、８×1016/cm3であつた。
あつた。常磁性電子スピン共鳴により測定したスピン密
度は、８×1016/cm3であつた。
上記した第１実施例，第４〜第７実施例及び比較例１
の製膜条件及び特性のデータを下記の表にまとめて示
す。
の製膜条件及び特性のデータを下記の表にまとめて示
す。
上記した各実施例で得られたアモルフアス炭素は、淡
黄色から無色に近い透明な物質であり、光学ギヤツプが
２〜3.5eVの値を有し、ドーピングを行ないたい元素を
含むガス（例えば、ジボラン，ホスフイン，窒素など）
を水素と共にスパツタガスとして導入する事により半導
体化することが可能となる。
黄色から無色に近い透明な物質であり、光学ギヤツプが
２〜3.5eVの値を有し、ドーピングを行ないたい元素を
含むガス（例えば、ジボラン，ホスフイン，窒素など）
を水素と共にスパツタガスとして導入する事により半導
体化することが可能となる。
また、発光特性は、光学ギヤツプ幅に応じて様々のピ
ークエネルギーを有し、1.8〜2.8（450〜690nm）の範囲
であつた。この性質は、実用上青色発光ダイオード，表
示パネル等への使用可能性を有する。
ークエネルギーを有し、1.8〜2.8（450〜690nm）の範囲
であつた。この性質は、実用上青色発光ダイオード，表
示パネル等への使用可能性を有する。
なお、第５図に示すアモルフアス炭素の赤外吸収スペ
クトルを示すグラフより、およそ2900cm-1,1460cm-1,13
80cm-1にそれぞれＣ−Ｈに起因する伸縮振動，変角振動
による強い吸収が観察され、これにより、本発明に係る
発光材料には、水素が結合していることが解る。
クトルを示すグラフより、およそ2900cm-1,1460cm-1,13
80cm-1にそれぞれＣ−Ｈに起因する伸縮振動，変角振動
による強い吸収が観察され、これにより、本発明に係る
発光材料には、水素が結合していることが解る。
そして、Ｃ＝Ｃの二重結合に結合した水素による吸収
が見られないことにより、この発光材料中の炭素は、ほ
とんど炭素の二重結合は無いと考えられる。
が見られないことにより、この発光材料中の炭素は、ほ
とんど炭素の二重結合は無いと考えられる。
第５図にはスパッタ条件を変化させずに、スパッタガ
スとしての水素ガスとアルゴンガスの混合比を変えて、
該アルゴンガスの比率を０％,10％,50％,70％にした場
合の赤外吸収スペクトルを示したが、波数に関係なくア
ルゴンガスの混合比が高いほど赤外線の透過率が高くな
っていることが判明した。これにより、アルゴンガスの
混合比と赤外吸収スペクトルとの間に強い相関が存在す
ることが理解される。
スとしての水素ガスとアルゴンガスの混合比を変えて、
該アルゴンガスの比率を０％,10％,50％,70％にした場
合の赤外吸収スペクトルを示したが、波数に関係なくア
ルゴンガスの混合比が高いほど赤外線の透過率が高くな
っていることが判明した。これにより、アルゴンガスの
混合比と赤外吸収スペクトルとの間に強い相関が存在す
ることが理解される。
また、第６図は、光学ギヤツプのアルゴン分圧依存性
を示している。この光学ギヤツプもまたアルゴン分圧比
との相関を示し、3.5〜2.0まで変化した。
を示している。この光学ギヤツプもまたアルゴン分圧比
との相関を示し、3.5〜2.0まで変化した。
第７図は、各アルゴン分圧で作成した試料の発光特性
を示しており、発光ピークは、第６図に示した光学ギヤ
ツプより幾分低い値となるが最下2.8eV（450nm）の値を
示し、この値は現在までに報告されているアモルフアス
ケイ素，アモルフアス炭化ケイ素材料を含め最下の値で
ある。
を示しており、発光ピークは、第６図に示した光学ギヤ
ツプより幾分低い値となるが最下2.8eV（450nm）の値を
示し、この値は現在までに報告されているアモルフアス
ケイ素，アモルフアス炭化ケイ素材料を含め最下の値で
ある。
そして、これらのアモルフアス炭素（発光材料）の抵
抗率は、1014〜107Ωcmの間にあり、水素，アルゴンガ
ス中に添加するドーピングガスにより大きく変化させる
ことが出来た。
抗率は、1014〜107Ωcmの間にあり、水素，アルゴンガ
ス中に添加するドーピングガスにより大きく変化させる
ことが出来た。
H.発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係る発光
材料の製造方法に依れば、基板温度を100℃以下に保つ
とともにスパッタガスとして水素ガスとアルゴンガスの
混合ガスにドーパントとして少量のB2H6,PH3,N2のうち
の少なくとも１種以上を混入したガスを用いて、真空度
が３×10-7Torr〜0.5Torrの雰囲気中でターゲットの対
向電極から高周波電圧もしくは直流電圧を印加してスパ
ッタを行うことにより、発光特性及び半導体特性を有す
るアモルファス炭素を製造することができる。
材料の製造方法に依れば、基板温度を100℃以下に保つ
とともにスパッタガスとして水素ガスとアルゴンガスの
混合ガスにドーパントとして少量のB2H6,PH3,N2のうち
の少なくとも１種以上を混入したガスを用いて、真空度
が３×10-7Torr〜0.5Torrの雰囲気中でターゲットの対
向電極から高周波電圧もしくは直流電圧を印加してスパ
ッタを行うことにより、発光特性及び半導体特性を有す
るアモルファス炭素を製造することができる。
また、本発光材料は、その発光特性が光学ギヤツプ幅
に応じて様々のピークエネルギーを有し、実用上青色発
光ダイオード，表示パネル等への使用を可能とする効果
がある。
に応じて様々のピークエネルギーを有し、実用上青色発
光ダイオード，表示パネル等への使用を可能とする効果
がある。
さらに、本発光材料は、短波長側（青色）の発光ピー
クを有することが特徴であり、また、任意の光学ギヤツ
プ並びに任意の発光特性を有する材料を、スパツタ条件
によりコントロールできるため、要望に応じた発光材料
を作ることを可能とした効果がある。
クを有することが特徴であり、また、任意の光学ギヤツ
プ並びに任意の発光特性を有する材料を、スパツタ条件
によりコントロールできるため、要望に応じた発光材料
を作ることを可能とした効果がある。
第１図は、この発明に係る発光材料の製造に用いられた
スパツタ装置の説明図、第２図は、各水素圧条件で作ら
れた発光材料の発光特性を示すグラフ、第３図は、同発
光材料の光学ギヤツプを示すグラフ、第４図及び第５図
は、同発光材料の赤外吸収スペクトルを示すグラフ、第
６図は、光学ギヤツプのアルゴン分圧依存性を示すグラ
フ、第７図は、各発光材料の発光特性を示すグラフであ
る。 １……真空容器、２……グラファイトターゲット、３…
…対向電極、４……基板ホルダ、５……排気管、６……
雰囲気ガス導入管、７……高周波電源。
スパツタ装置の説明図、第２図は、各水素圧条件で作ら
れた発光材料の発光特性を示すグラフ、第３図は、同発
光材料の光学ギヤツプを示すグラフ、第４図及び第５図
は、同発光材料の赤外吸収スペクトルを示すグラフ、第
６図は、光学ギヤツプのアルゴン分圧依存性を示すグラ
フ、第７図は、各発光材料の発光特性を示すグラフであ
る。 １……真空容器、２……グラファイトターゲット、３…
…対向電極、４……基板ホルダ、５……排気管、６……
雰囲気ガス導入管、７……高周波電源。
Claims (1)
- 【請求項１】真空容器内に配置した基板ホルダ上に基板
として石英ガラス，シリコンもしくは金蒸着ガラスの何
れかを固定し、固体炭素系物質をターゲットとして用い
るとともに該ターゲットに対向電極を配置し、真空度が
３×10-7Torr〜0.5Torrの雰囲気中で、水素ガスとアル
ゴンガスの混合ガスにドーパントとして少量のB2H6,P
H3,N2のうちの少なくとも１種以上を混入したスパッタ
ガスの存在下で前記基板温度を100℃以下に保ちながら
ターゲットの対向電極から高周波電圧もしくは直流電圧
を印加してスパッタを行い、基板上に発光特性を有する
アモルファス炭素材料を析出形成したことを特徴とする
発光材料の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU72665/87A AU7266587A (en) | 1986-05-08 | 1987-05-08 | Luminescent material, process for producing it and luminescent semiconductor device using it |
| EP87106721A EP0244874A3 (en) | 1986-05-08 | 1987-05-08 | Luminescent material, process for producing it and luminescent semiconductor device using it |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10553986 | 1986-05-08 | ||
| JP61-105539 | 1986-05-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63126234A JPS63126234A (ja) | 1988-05-30 |
| JP2508015B2 true JP2508015B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=14410392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61221682A Expired - Lifetime JP2508015B2 (ja) | 1986-05-08 | 1986-09-19 | 発光材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508015B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4872036B2 (ja) * | 2004-11-18 | 2012-02-08 | スタンレー電気株式会社 | 発光材料 |
| JP6116910B2 (ja) * | 2010-11-30 | 2017-04-19 | 株式会社野村鍍金 | 導電性硬質炭素膜及びその成膜方法 |
| JP6020987B2 (ja) * | 2012-04-19 | 2016-11-02 | 株式会社ミツバ | 炭素膜、高分子製品、炭素膜被覆材の製造方法、成膜方法、及び、成膜装置 |
| JP7254545B2 (ja) * | 2018-09-14 | 2023-04-10 | 株式会社日本触媒 | 高く構造制御された有機無機複合体 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5848428A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 炭素被膜を有する複合体およびその作製方法 |
| JPS60190557A (ja) * | 1984-03-13 | 1985-09-28 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | コ−テイング材およびその製法 |
-
1986
- 1986-09-19 JP JP61221682A patent/JP2508015B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＶｏｌ．２３ｎｏ．４（１９８４）ｐｐ．Ｌ２３４−Ｌ２３７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63126234A (ja) | 1988-05-30 |
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