JP2572023B2 - 発光部材 - Google Patents
発光部材Info
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- JP2572023B2 JP2572023B2 JP1040336A JP4033689A JP2572023B2 JP 2572023 B2 JP2572023 B2 JP 2572023B2 JP 1040336 A JP1040336 A JP 1040336A JP 4033689 A JP4033689 A JP 4033689A JP 2572023 B2 JP2572023 B2 JP 2572023B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電場、電子線、Ｘ線、紫外線或いは可視光や
赤外線等の励起エネルギーを吸収して、蛍光や燐光等の
放出する作用を有する発光部材に関する。
赤外線等の励起エネルギーを吸収して、蛍光や燐光等の
放出する作用を有する発光部材に関する。
（従来の技術） 従来、蛍光や燐光を発する発光部材としては種々のも
のが知られている。例えば、半導体GaAsやInP等のIII−
Ｖ族の化合物の結晶や、ZnS、ZnSe等のII−IV族の化合
物の結晶を発光材料とするものは直接遷移型のものであ
り、又、SiC、KCl:Te+、Y2O2S:Eu3+、ZnS:Ag+等を発光
材料とするものは間接遷移型の代表例である。これらの
発光部材は、発光層に電磁波や電子線を照射することに
より発光を呈する。又、電場をかけることで発光（エレ
クトロルミネセンス:EL）する発光部材としては、ZnS:M
n、ZnS:CuCl等を発光材料とするものがよく知られてい
る。
のが知られている。例えば、半導体GaAsやInP等のIII−
Ｖ族の化合物の結晶や、ZnS、ZnSe等のII−IV族の化合
物の結晶を発光材料とするものは直接遷移型のものであ
り、又、SiC、KCl:Te+、Y2O2S:Eu3+、ZnS:Ag+等を発光
材料とするものは間接遷移型の代表例である。これらの
発光部材は、発光層に電磁波や電子線を照射することに
より発光を呈する。又、電場をかけることで発光（エレ
クトロルミネセンス:EL）する発光部材としては、ZnS:M
n、ZnS:CuCl等を発光材料とするものがよく知られてい
る。
又、本発明者等は新規な発光材料として、発光波長と
同程度又はそれ以下の大きさの粒径を有する微粒子、特
に炭素、硅素及びゲルマニウムのIV族系元素を含む微粒
子からなる発光層を有するものが有用であることを見い
出した。
同程度又はそれ以下の大きさの粒径を有する微粒子、特
に炭素、硅素及びゲルマニウムのIV族系元素を含む微粒
子からなる発光層を有するものが有用であることを見い
出した。
この微粒子はその構成元素が酸化された構造であると
より効果が増し、実質的な発光強度も大きくなるという
特徴をもち、通常、層状堆積膜或いはバインダー分散膜
の形で発光層とされている。
より効果が増し、実質的な発光強度も大きくなるという
特徴をもち、通常、層状堆積膜或いはバインダー分散膜
の形で発光層とされている。
（発明が解決しようとしている問題点） しかしながら、上記IV族系元素を主体とする微粒子膜
を発光層とする発光部材は、酸化状態の違いにより発光
強度にばらつきは生じるという問題がある。
を発光層とする発光部材は、酸化状態の違いにより発光
強度にばらつきは生じるという問題がある。
従って、本発明の目的は、前述した従来技術の欠点を
克服した発光部材、即ち、酸化状態が安定しており、発
光強度のばらつきの無い高輝度の微粒子膜を発光層とす
る発光部材を提供することにある。
克服した発光部材、即ち、酸化状態が安定しており、発
光強度のばらつきの無い高輝度の微粒子膜を発光層とす
る発光部材を提供することにある。
（問題点を解決する為の手段） 上記目的は以下の本発明により達成される。
即ち、本発明は、励起エネルギーの付与によって光を
放出する発光層を有する発光部材において、該発光層が
酸化したIV族元素を含む微粒子からなり且つその酸化物
組成式AOX（ＡはIV族元素のいずれかを含む）のＸ値が
1.50≦Ｘ≦1.98の範囲にあることを特徴とする発光部材
である。
放出する発光層を有する発光部材において、該発光層が
酸化したIV族元素を含む微粒子からなり且つその酸化物
組成式AOX（ＡはIV族元素のいずれかを含む）のＸ値が
1.50≦Ｘ≦1.98の範囲にあることを特徴とする発光部材
である。
（作用） 発光層が酸化したIV族元素を含む微粒子からなる発光
部材において、その酸化物組成式AOX（ＡはIV族元素の
いずれかを含む）のＸ値を1.50≦Ｘ≦1.98の範囲に制御
することにより、発光強度のばらつきが無い高輝度の微
粒子膜を発光層とする発光部材を提供することが出来
る。
部材において、その酸化物組成式AOX（ＡはIV族元素の
いずれかを含む）のＸ値を1.50≦Ｘ≦1.98の範囲に制御
することにより、発光強度のばらつきが無い高輝度の微
粒子膜を発光層とする発光部材を提供することが出来
る。
（好ましい実施態様） 次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳しく説
明する。
明する。
本発明の発光部材は、石英ガラス、シリコンウェハー
等の任意の基板の上に、炭素、硅素及びゲルマニウムを
代表例とするIV族系元素を単独或いは複合体として含む
微粒子膜からなる発光層を設けたものであり、更に該微
粒子はその構成元素が酸化された構造のものである。
等の任意の基板の上に、炭素、硅素及びゲルマニウムを
代表例とするIV族系元素を単独或いは複合体として含む
微粒子膜からなる発光層を設けたものであり、更に該微
粒子はその構成元素が酸化された構造のものである。
上記微粒子は、その大きさが発光波長と同程度又はそ
れ以下のものであればよく、可視光を発光する場合には
粒径が１μｍ以下、好ましくは0.1μｍ以下、更に好ま
しくは500Å以下のものである。粒子の大きさの下限は
不明であるが、透過型電子顕微鏡（TEM）及び電界放射
型走査電子顕微鏡（FE−SEM）による観察では、100Å乃
至数10Åの平均粒径をもつ超微粒子においてもその効果
が認められている。
れ以下のものであればよく、可視光を発光する場合には
粒径が１μｍ以下、好ましくは0.1μｍ以下、更に好ま
しくは500Å以下のものである。粒子の大きさの下限は
不明であるが、透過型電子顕微鏡（TEM）及び電界放射
型走査電子顕微鏡（FE−SEM）による観察では、100Å乃
至数10Åの平均粒径をもつ超微粒子においてもその効果
が認められている。
又、微粒子の形状は特に制限されるものではないが、
比較的球に近く且つ大きさの揃ったものを用いるのが望
ましい。
比較的球に近く且つ大きさの揃ったものを用いるのが望
ましい。
本発明者は鋭意研究の結果、発光強度にばらつきのな
い良好な発光特性を得る為には、上記微粒子の酸化度が
次の条件を満たす必要があることを見い出した。
い良好な発光特性を得る為には、上記微粒子の酸化度が
次の条件を満たす必要があることを見い出した。
即ち、微粒子の酸化物組成式AOX（ＡはIV族元素のい
ずれかを含む）のＸ値を1.50≦Ｘ≦1.98の範囲に制御す
ることにより、発光強度のばらつきの無い高輝度の発光
部材が得られる。
ずれかを含む）のＸ値を1.50≦Ｘ≦1.98の範囲に制御す
ることにより、発光強度のばらつきの無い高輝度の発光
部材が得られる。
本発明の発光部材において上記微粒子からなる発光層
は、主に炭素、硅素及びゲルマニウムを代表例とするIV
族元素を単独又は複合体として含む微粒子を堆積膜或い
はバインダー分散膜の形で基板上に成膜後、続けて酸化
工程を経て作成される。微粒子膜の製造方法は種々ある
が、その１例としてマイクロ波プラズマCVD法で且つ微
粒子をビーム化するノズルを具備した装置を第１図に示
す。
は、主に炭素、硅素及びゲルマニウムを代表例とするIV
族元素を単独又は複合体として含む微粒子を堆積膜或い
はバインダー分散膜の形で基板上に成膜後、続けて酸化
工程を経て作成される。微粒子膜の製造方法は種々ある
が、その１例としてマイクロ波プラズマCVD法で且つ微
粒子をビーム化するノズルを具備した装置を第１図に示
す。
例えば、上記装置により硅素系微粒子膜を作成する場
合には、先ず、ガス導入口10よりSiH4ガスと水素ガス等
のキャリヤーガスを原料として送り込み、反応室である
空洞共振器５内でマイクロ波によりプラズマを発生させ
て、ガスの分解反応を起こし、微粒子を形成する。この
微粒子は一部未反応の気体状の活性種とともに、磁気コ
イル３を配した縮小拡大ノズル２から下流室４へビーム
状に噴出させ、ホルダー６に担持された基体７上に吹き
付け固定する。
合には、先ず、ガス導入口10よりSiH4ガスと水素ガス等
のキャリヤーガスを原料として送り込み、反応室である
空洞共振器５内でマイクロ波によりプラズマを発生させ
て、ガスの分解反応を起こし、微粒子を形成する。この
微粒子は一部未反応の気体状の活性種とともに、磁気コ
イル３を配した縮小拡大ノズル２から下流室４へビーム
状に噴出させ、ホルダー６に担持された基体７上に吹き
付け固定する。
この際の下流室４内は通常10-3Torr以下程度の低圧
で、ノズル上流側との圧力比は数10乃至100程度が望ま
しい。
で、ノズル上流側との圧力比は数10乃至100程度が望ま
しい。
又、原料ガスについては、SiH4だけでなく、通常硅素
成膜に使われるシラン誘導体、例えば、Si2H6やSiF4等
も使用可能である。更に他のIV族系のガス、例えば、メ
タン、メタノール、エタンその他の炭化水素系ガスを用
いればアモルファスの炭素膜が出来るし、又、GeH4等に
よりゲルマニウム膜も全く同様の装置を用いて微粒子構
造の発光層が形成出来る。又、硅素系ガスと炭素系のガ
ス、硅素系のガスとゲルマニウム系のガスの様に２種或
いは３種のガスを混合して使用することも可能である。
成膜に使われるシラン誘導体、例えば、Si2H6やSiF4等
も使用可能である。更に他のIV族系のガス、例えば、メ
タン、メタノール、エタンその他の炭化水素系ガスを用
いればアモルファスの炭素膜が出来るし、又、GeH4等に
よりゲルマニウム膜も全く同様の装置を用いて微粒子構
造の発光層が形成出来る。又、硅素系ガスと炭素系のガ
ス、硅素系のガスとゲルマニウム系のガスの様に２種或
いは３種のガスを混合して使用することも可能である。
この様にして作成した微粒子膜に続けて酸化処理を施
す。係る処理は加速的に高温高湿環境下に放置し、温度
（50乃至100℃）、湿度（50乃至100％RH）及び処理時間
を選ぶことにより酸化度を制御することが出来る。又、
以上の一連のプロセスは100℃以上の高温処理を全く含
まない為、耐熱性の低い各種基板も使用可能である。
す。係る処理は加速的に高温高湿環境下に放置し、温度
（50乃至100℃）、湿度（50乃至100％RH）及び処理時間
を選ぶことにより酸化度を制御することが出来る。又、
以上の一連のプロセスは100℃以上の高温処理を全く含
まない為、耐熱性の低い各種基板も使用可能である。
（実施例） 次に実施例に基づき本発明を更に具体的に説明する。
実施例１ 水素３％希釈のSiH4混合ガスを原料とし、硅素系微粒
子堆積膜を硅素基板上に成膜した後、酸化処理の条件を
コントロールし、酸化度と発光強度との関係を調べた。
子堆積膜を硅素基板上に成膜した後、酸化処理の条件を
コントロールし、酸化度と発光強度との関係を調べた。
係る硅素系微粒子堆積膜は第１図の装置を用いて作成
した。到達真空度２×10-7Torr、上記原料ガスを100SCC
M流し、2.45GHzのマイクロ波をパワー150w投入して放電
プラズマを発生させ、生成した微粒子をノズルを介し、
硅素基板上に厚み3.0μｍ堆積させた。この際の上流室
及び下流室の圧力は、夫々４×10-1及び4.5×10-3Torr
であり、又、基板温度は室温とした。
した。到達真空度２×10-7Torr、上記原料ガスを100SCC
M流し、2.45GHzのマイクロ波をパワー150w投入して放電
プラズマを発生させ、生成した微粒子をノズルを介し、
硅素基板上に厚み3.0μｍ堆積させた。この際の上流室
及び下流室の圧力は、夫々４×10-1及び4.5×10-3Torr
であり、又、基板温度は室温とした。
得られた硅素系微粒子堆積膜は、電界放射型走査電子
顕微鏡（FE−SEM）観察で、均一球形で平均100Å程度の
微粒子からなっていた。赤外吸収スペクトル（FT−IR）
測定から硅素−水素結合を主体とした構造であった。
顕微鏡（FE−SEM）観察で、均一球形で平均100Å程度の
微粒子からなっていた。赤外吸収スペクトル（FT−IR）
測定から硅素−水素結合を主体とした構造であった。
続いて上記膜を恒温恒湿槽を用い、更に設定温度（40
乃至80℃）、湿度（15乃至85％RH）及び放置時間（１乃
至48時間）の種々の条件下で処理して酸化度を制御し、
430nmに分光のキセノンランプ照射による発光強度（発
光波長λem＝600nm）との関係を確めた。第２図にａ−S
i0.4Ｃ0.6の発光強度（λex＝430nm、λem＝600nm）を
基準値として結果をまとめた。
乃至80℃）、湿度（15乃至85％RH）及び放置時間（１乃
至48時間）の種々の条件下で処理して酸化度を制御し、
430nmに分光のキセノンランプ照射による発光強度（発
光波長λem＝600nm）との関係を確めた。第２図にａ−S
i0.4Ｃ0.6の発光強度（λex＝430nm、λem＝600nm）を
基準値として結果をまとめた。
酸化物組成式SiOXにおいて、1.50≦ｘ≦1.98の範囲内
で良好な発光特性を示すことがわかった。この際の酸化
度の算出は熱重量分析により行った。
で良好な発光特性を示すことがわかった。この際の酸化
度の算出は熱重量分析により行った。
実施例２ 実施例１に準ずる方法で、硅素系微粒子堆積膜を硅素
基板上に成膜する際、原料ガスとして水素５％希釈のSi
H4を用い、流量100SCCM、又、マイクロ波投入パワーを1
00Wとした。得られた膜の厚みは約３μｍであり、SEM観
察により150Å程度の微粒子が認められた。FT−IR測定
からは硅素−水素結合主体の構造であった。
基板上に成膜する際、原料ガスとして水素５％希釈のSi
H4を用い、流量100SCCM、又、マイクロ波投入パワーを1
00Wとした。得られた膜の厚みは約３μｍであり、SEM観
察により150Å程度の微粒子が認められた。FT−IR測定
からは硅素−水素結合主体の構造であった。
続いて恒温恒湿槽を用い、上記膜を実施例１に準ずる
各種条件で処理して酸化度の制御を行い、430nmに分光
のキセノンランプ照射における発光強度（λem＝600n
m）との関係を調べたところ、1.50≦Ｘ≦1.96のSiOX組
成のものに関して良好な発光特性を示した。
各種条件で処理して酸化度の制御を行い、430nmに分光
のキセノンランプ照射における発光強度（λem＝600n
m）との関係を調べたところ、1.50≦Ｘ≦1.96のSiOX組
成のものに関して良好な発光特性を示した。
実施例３ 実施例１に準ずる方法で、硅素系微粒子堆積膜を硅素
基板上に成膜する際、原料ガスとして（アルゴン＋水
素）５％希釈のSiH4を用いた。ここでのキャリアガス
（アルゴン＋水素）の混合比は1:9であった。得られた
膜の厚みは約３μｍであり、SEM観察により80Å程度の
微粒子が認められた。FT−IR測定からは硅素−水素結合
主体の構造であった。
基板上に成膜する際、原料ガスとして（アルゴン＋水
素）５％希釈のSiH4を用いた。ここでのキャリアガス
（アルゴン＋水素）の混合比は1:9であった。得られた
膜の厚みは約３μｍであり、SEM観察により80Å程度の
微粒子が認められた。FT−IR測定からは硅素−水素結合
主体の構造であった。
続いて恒温恒湿槽を用い、上記膜を実施例１に準ずる
各種条件で処理して酸化度の制御を行い、430nmに分光
のキセノンランプ照射における発光強度（λem＝600n
m）との関係を調べたところ、1.50≦Ｘ≦1.98のSiOX組
成のものに関して良好な発光特性を示した。
各種条件で処理して酸化度の制御を行い、430nmに分光
のキセノンランプ照射における発光強度（λem＝600n
m）との関係を調べたところ、1.50≦Ｘ≦1.98のSiOX組
成のものに関して良好な発光特性を示した。
（効果） 以上説明した様に、本発明によれば、発光層が酸化し
たIV族元素を含む微粒子からなる発光部材において、そ
の酸化物組成式AOX（ＡはIV族元素のいずれかを含む）
のＸ値を1.50≦ｘ≦1.98の範囲に制御することにより、
発光強度のばらつきの無い高輝度の微粒子膜を発光層と
する発光部材を提供することができる。
たIV族元素を含む微粒子からなる発光部材において、そ
の酸化物組成式AOX（ＡはIV族元素のいずれかを含む）
のＸ値を1.50≦ｘ≦1.98の範囲に制御することにより、
発光強度のばらつきの無い高輝度の微粒子膜を発光層と
する発光部材を提供することができる。
又、本発明では、酸化処理に高温処理を必要としない
為、いかなる基板材でも使用可能である。
為、いかなる基板材でも使用可能である。
第１図は本発明の発光部材の発光層である微粒子膜を作
成するのに用いる装置の例を示す図、 第２図は実施例１の発光層の酸化度と発光強度（キセノ
ンランプ430nmの励起光照射による600nm波長の発光強
度）との関係を示す図である。 １……縮小拡大ノズル ２……ノズルの喉部 ３……磁気コイル ４……下流室 ５……空胴共振器 ６……基体ホルダー ７……基体 ８……マイクロ波投入窓 ９……マイクロ波の導波管 10……ガス導入口 11……排気ポンプ
成するのに用いる装置の例を示す図、 第２図は実施例１の発光層の酸化度と発光強度（キセノ
ンランプ430nmの励起光照射による600nm波長の発光強
度）との関係を示す図である。 １……縮小拡大ノズル ２……ノズルの喉部 ３……磁気コイル ４……下流室 ５……空胴共振器 ６……基体ホルダー ７……基体 ８……マイクロ波投入窓 ９……マイクロ波の導波管 10……ガス導入口 11……排気ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−102894（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−175592（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−56477（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−100398（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−105834（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−100917（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−102897（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−218786（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−19475（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】励起エネルギーの付与によって光を放出す
る発光層を有する発光部材において、該発光層が酸化し
たIV族元素を含む微粒子からなり且つその酸化物組成式
AOX（ＡはIV族元素のいずれかを含む）のＸ値が1.50≦
Ｘ≦1.98の範囲にあることを特徴とする発光部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1040336A JP2572023B2 (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | 発光部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1040336A JP2572023B2 (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | 発光部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02220395A JPH02220395A (ja) | 1990-09-03 |
| JP2572023B2 true JP2572023B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=12577788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1040336A Expired - Fee Related JP2572023B2 (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | 発光部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2572023B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7068353B2 (en) | 2000-12-12 | 2006-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and method |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000299001A (ja) * | 1999-04-14 | 2000-10-24 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 端面発光素子 |
| JP4740310B2 (ja) * | 2008-12-05 | 2011-08-03 | シャープ株式会社 | 無機ｅｌ素子及び無機ｅｌ素子の製造方法 |
-
1989
- 1989-02-22 JP JP1040336A patent/JP2572023B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7068353B2 (en) | 2000-12-12 | 2006-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02220395A (ja) | 1990-09-03 |
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