JP4308648B2 - チオアルミン酸塩蛍光体膜の単独ソーススパッタリング - Google Patents
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Description
したがって、本発明の一側面によれば単独ソーススパッタリングプロセスにおける蛍光体の沈着方法が提供され、前記蛍光体は元素周期表のグループIIA及びグループIIBから選ばれたカチオンで合成された三元、四元又は更に多元のチオアルミン酸塩、チオ没食子酸塩及びチオインデート(thioindate)蛍光体及びその複合体からなるグループから選択され、前記蛍光体はあらかじめ定められた組成の元素を有し、かつ、希土類元素で活性化される。また、前記方法は、硫化水素雰囲気中での単独ソース組成からのスパッタリングによって蛍光体を基板上に沈着させるステップを有し、単独ソースの組成は前記蛍光体の他の元素と比較して小さい原子重量を有する前記蛍光体の濃度が比較的大きく、前記大きさは、前記あらかじめ定められた組成の沈着が基板上で得られるように制御される。
沈着薄膜蛍光体組成に関して、大きい原子重量の元素に比べて小さい原子重量の元素が高い濃度でドープされたターゲット組成を提供し、
硫黄を含む雰囲気中で薄膜蛍光体組成が基板上に沈着するようにドープされたターゲット組成のスパッタリングを行い、ここで、沈着薄膜蛍光体組成は、原子重量の大きい元素に対して原子重量が小さい元素の濃度が小さい。
導電性フィルムが表面に沈着されたセラミックシートと導電性フィルム上に沈着された厚膜層とを有する厚膜セラミック材料の基板と、
厚膜層の上の薄膜蛍光体組成であって、薄膜蛍光体組成に関して、原子重量の大きい元素に比べて原子重量の小さい元素の濃度が高いドープされたターゲット組成の硫黄を含む雰囲気中でのスパッタリングによって、原子重量が大きい元素に比べて原子重量が小さい元素の濃度が低くなるように薄膜蛍光体組成が沈着されるように作られた薄膜蛍光体組成と、
薄膜蛍光体組成の上に形成された光学的に透明の導電性フィルムとを備えている。
本発明のさらに別の側面によれば、単独ソーススパッタリングプロセスにおける蛍光体の沈着方法であって、前記蛍光体は三元、四元又は更に多元のチオアルミン酸塩、チオ没食子酸塩及びチオインデート蛍光体及びその複合材料からなるグループから選ばれたものであり、元素周期表のグループIIA及びグループIIBから選ばれたカチオンと共に合成され、前記蛍光体は、あらかじめ定められた組成の元素を有し、前記方法は、硫化水素雰囲気中で単独ソース組成からスパッタリングを行うことによって基板上に前記蛍光体を沈着し、前記単独ソース組成は、前記蛍光体の前記あらかじめ定められた組成と比較して、揮発性が大きい元素の濃度が相対的に高く、前記単独ソースを使用することによって前記あらかじめ定められた組成が基板上に効果的に沈着する。
(表1)
蛍光体
ターゲット組成
(BaSに対するモル比)
Al2S3 1.5〜2.0
BaS 1.0
MgS 0〜2.5
EuS 0.02〜0.07
沈着速度(nm/min) 20〜70
H2S分圧(torr) (1〜6)×10−4
Ar対H2Sフロー比 1〜5
基板温度(℃) 150〜350
蛍光体膜厚(nm) 350〜650
蛍光体アニール温度(℃) 650〜750
表1で与えられるパラメータの範囲を用いて作製された各蛍光体の性能が表2に示されている。
(表2)
しきい値以上の60V及び
240Hzでの輝度(Cd/m2) >150
CIEx座標 <0.14
CIEy座標 <0.12
しきい値電圧(V) <225
本発明は、次の実施例によって説明される。
実施例I
ユーロピウムをドープされたマグネシウムチオアルミン酸バリウム蛍光体膜を厚膜基板上に形成し、続けて約750℃の温度で10分間、窒素雰囲気中でアニールを行った。厚膜基板は5cm×5cm、厚さ0.1cmのアルミナ基板を有し、その上に金電極を沈着させた。WO 00/70917に例示された方法にしたがって、厚膜高誘電率誘電体層を更に沈着させた。厚さ100〜200nmのアルミナからなる薄膜誘電体を厚膜誘電体の上に沈着させ、本発明のスパッタリングプロセスを用いてアルミナ層の上に蛍光体をスパッタリングした。
実施例II
ターゲットの公称組成がMg.0.64Ba0.36Al1.9S2.9:Euであり、ユーロピウム対バリウムの原子比が0.03である点を除いて実施例Iの設計と同様の設計によってエレクトロルミネセンスデバイスを構成した。プロセス条件も実施例Iの条件と同様とした。但し、蛍光体の沈着における硫化水素の分圧は3.3×10-4torrとし、アルゴン対硫化水素のフロー比は2.7とし、蛍光体沈着速度は33ナノメートル/分とし、沈着中の基板温度は280℃とし、沈着蛍光体の厚さは650ナノメートルとし、蛍光体のアニール温度は750℃とした。
実施例III
ターゲットの公称組成がマグネシウムを含まず、蛍光体沈着中の硫化水素の分圧が3.3×10-4torrであり、蛍光体の沈着速度が33ナノメートル/分であり、蛍光体アニール温度が750℃である点を除いて実施例Iの設計と同様の設計によってエレクトロルミネセンスデバイスを構成した。
Claims (26)
- 薄膜蛍光体組成物を堆積させるための単独ソーススパッタリングプロセスであって、
前記ドープされたターゲット組成物を、硫黄含有雰囲気中でスパッタリングすることによって前記薄膜蛍光体組成物を基板上に堆積し、
堆積した薄膜蛍光体組成における大きい原子重量の元素に比較した小さい原子重量の元素の相対的な濃度に対して、前記ターゲット組成物は、大きい原子重量の元素に比較して小さい原子重量の元素濃度が高く、かつ前記小さい原子重量の元素が、アルミニウム及びマグネシウムの少なくとも1つであることを特徴とする単独ソーススパッタリングプロセス。 - 前記ドープされたターゲット組成物は、元素周期表のグループIIA及びグループIIBから選ばれたカチオンを含む三元、四元又は更に多元のチオアルミン酸塩、チオ没食子酸塩及びチオインデートとその複合材料を有することを特徴とする請求項1記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記カチオンが、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛及びカドミウムからなるグループから選ばれたものであることを特徴とする請求項2記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記ドープされたターゲット組成物が、ユーロピウム及びセリウムからなるグループから選ばれたドーパントでドープされたものであることを特徴とする請求項3記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記ドープされたターゲット組成物が、BaAl2S4:Eu及びBaaMg1-aAl2S4:Eu、但し0<a<1からなるグループから選ばれたものであることを特徴とする請求項4記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記ドープされたターゲット組成物のBaSに対するAl2S3のモル比が1.5〜2.0の範囲内にあり、MgSのモル比が0〜2.5の範囲内にあることを特徴とする請求項5記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記ドープされたターゲット組成物のBaSに対するモル比が0.02〜0.07の範囲内にあることを特徴とする請求項6記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記硫黄含有雰囲気が硫化水素であることを特徴とする請求項1記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記スパッタリングが20〜70nm/分の速度で行われることを特徴とする請求項8記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記基板が150〜350℃の温度に置かれることを特徴とする請求項9記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記蛍光体組成物が更に650〜750℃の温度で10分間アニールされることを特徴とする請求項10記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記堆積した蛍光体組成物が350〜650nmの厚さを有することを特徴とする請求項11記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記基板が厚膜セラミック材料であることを特徴とする請求項12記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記厚膜セラミック材料が、セラミックシートと、その上に堆積した導電性フィルムと、前記導電性フィルムの上に堆積した厚膜層とを有することを特徴とする請求項13記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記セラミック材料が、セラミックシート及び金属セラミック複合材料からなるグループから選ばれたものであることを特徴とする請求項14記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記セラミックシートがアルミナであることを特徴とする請求項15記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記導電性の薄膜が、金及び銀の合金からなるグループから選ばれたものであることを特徴とする請求項16記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記厚膜層が強誘電性材料を有することを特徴とする請求項17記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記強誘電性材料が、鉛マグネシウムニオブ酸チタネート、鉛ジルコン酸チタネート、チタン酸バリウム及びそれらの混合物からなるグループから選ばれたものであることを特徴とする請求項18記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記厚膜セラミック材料が、更に1又は複数の薄膜誘電体層をその上に有するものであることを特徴とする請求項19記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記薄膜誘電体層が、アルミナ酸化窒化シリコン、イットリア、ハフニア硫化亜鉛、タンタル酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化タンタル、チタン酸アルミニウム及びチタン酸ストロンチウムからなるグループから選ばれた材料を有することを特徴とする請求項20記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- 前記プロセスが更に、前記薄膜蛍光体組成物の上に薄膜誘電体層を設けるステップを含むことを特徴とする請求項21記載の単独ソーススパッタリングプロセス。
- セラミックシートと、その上に堆積した導電性フィルムと、前記導電性フィルムの上に堆積した厚膜層とを有する厚膜セラミック材料の基板と、
前記厚膜層の上に配置された薄膜蛍光体組成物と、
前記薄膜蛍光体組成物の上に配置された光学的に透明な導電性フィルム
とを備えており、
前記薄膜蛍光体組成物は、ドープされたターゲット組成物を、硫黄含有雰囲気中でスパッタリングすることによって堆積されたものであり、堆積した薄膜蛍光体組成における大きい原子重量の元素に比較した小さい原子重量の元素の相対的な濃度に対して、前記ターゲット組成物は、大きい原子重量の元素に比較して小さい原子重量の元素濃度が高く、かつ前記小さい原子重量の元素が、アルミニウム及びマグネシウムの少なくとも1つであることを特徴とするエレクトロルミネセンスデバイス。 - 前記デバイスは更に、1又は複数の層の薄膜誘電体を前記薄膜蛍光体組成物の上に備えていることを特徴とする請求項23記載のエレクトロルミネセンスデバイス。
- 前記デバイスは更に、1又は複数の層の薄膜誘電体を前記厚膜層の上に備えていることを特徴とする請求項24記載のエレクトロルミネセンスデバイス。
- 単独ソーススパッタリングプロセスにおける蛍光体の堆積方法であって、
前記蛍光体は三元、四元又は更に多元のチオアルミン酸塩、チオ没食子酸塩及びチオインデート蛍光体及びその複合材料からなるグループから選ばれたものであり、元素周期表のグループIIA及びグループIIBから選ばれたカチオンと共に合成され、前記蛍光体は、あらかじめ定められた組成物の元素を有し、前記方法は、硫化水素雰囲気中で単独ソース組成物からスパッタリングを行うことによって基板上に前記蛍光体を堆積し、前記単独ソース組成物は、前記蛍光体の前記あらかじめ定められた組成物と比較して、アルミニウム及びマグネシウムの少なくとも1つである揮発性が大きい元素の濃度が相対的に高く、前記単独ソースを使用することによって前記あらかじめ定められた組成物が基板上に効果的に堆積することを特徴とする蛍光体の堆積方法。
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