JPH01294396A - 薄膜el素子の作製方法 - Google Patents

薄膜el素子の作製方法

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JPH01294396A
JPH01294396A JP63123900A JP12390088A JPH01294396A JP H01294396 A JPH01294396 A JP H01294396A JP 63123900 A JP63123900 A JP 63123900A JP 12390088 A JP12390088 A JP 12390088A JP H01294396 A JPH01294396 A JP H01294396A
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JP
Japan
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manganese
organic compound
tcm
film
zns
Prior art date
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Pending
Application number
JP63123900A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiko Hirabayashi
克彦 平林
Haruki Ozawaguchi
小沢口 治樹
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜EL素子の作製方法に係り、特に、有機金
属気相成長法(MOCVD)を用いて高輝度、高効率の
薄膜EL素子を得ることのできる薄膜EL素子の作製方
法に関する。
〔従来の技術〕
薄膜EL素子はMn、 TbF、、 SmF3. TI
IIF。
などの発光センタを含むZnS、Zn5e等の薄膜を発
光層とし、その片側または両側に絶縁層を配置し、これ
らの層を、さらに、Afl電極と透明電極とによっては
さんだ構造を有するものであり、これらの素子は印加電
圧数十〜200v程度で発光し、平面表示素子として注
目されている。
薄膜EL素子の発光層の作製については、これまで、蒸
着法やスパッタ法が用いられてきたが、最近、さらに高
輝度、高効率のEL素子の作製方法としてアトミックレ
イヤエピタキシ法(ALE)、分子線エピタキシ法(M
BE)または有機金属気相成長法(MOCVD)が用い
られるようになってきた。この中で、MOCVDは大面
積で均一な、かつ、結晶性の良い膜を安価に作製できる
という点で大きな利点を有する方法である。
アラン・フランク・キャナル(A 、 F 、Catt
el)は特公昭筒58−176897号において、トリ
カルボニルメチルシクロペンタジェニルマンガン(TC
M)、ジメチルジンク(DMZ)およびH2Sを原料と
するMOCVDによりZnS:Mn膜を形成し、高輝度
(3000cd/ m” 、 5K Hz)のEL素子
が実現できたことを述べている。しかしながら、ピー・
ジェー・ディージ(P、J、Dean)は、フィジカ・
スティタス・ソリッズ(a)第81巻(1984年)第
625頁(Physica、 5tatus、 5ol
ids (a) vol。
81、 p、 625 (1984) )において、上
記TCMを熱分解するためには基板を400℃以上に加
熱する必要があり、その結果、MOCVD最適基板温度
(300℃)からはずれてしまうため、ZnS膜の結晶
性の低下を招くと述べている。この結晶性の低下は輝度
および発光効率低下の原因となる。
これを解決する方法として基板温度を300℃前後の低
温におさえた状態でTCMを分解する方法が種々検討さ
れており、例えば、本発明者等は、先に、TCMを反応
炉内に導入する際に導入口に設けたヒータによって45
0℃以上で加熱分解する方法を用いることによって高輝
度のEL素子が実現できることを報告した(特願昭第6
0−171013号)。
また、安田らは、まだ素子化するには至っていないが、
TCMをプラズマによって分解する方法を用いてZnS
膜にMnをドーピングすることについて述べている(T
、Yasuda et al、 : 16th Con
f。
5olid 5tate Devices and M
aterial p、 6 )。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記方法による場合、TCMをヒータ加
熱によって分解する場合には加熱ヒータからの汚染が問
題となり、また、プラズマによる分解の場合にはジメチ
ルジンクやH2Sも同時に分解されるため生成ZnS膜
質が悪くなるという問題点があった。
本発明の目的は、MOCVDによってZnS。
Zn5e等のカルコゲン化亜鉛からなるEL蛍光体膜の
作製に際して1発光中心となるマンガン(Mn)をカル
コゲン化亜鉛膜に低温で、かつ、有効に添加することが
できるようにすることによって、上記従来技術の有して
いた課題を解決して、高輝度、高効率のEL薄膜素子を
得ることのできる薄膜EL素子の作製方法を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための方法、作用〕
上記目的は、反応炉内で、TCMを代表とするマンガン
を含む有機化合物に紫外線を照射して該有機化合物を分
解することによって達成することができる。
すなわち、反応炉内において、マンガンを含む有機化合
物をドーピング剤として用い、アルキル亜鉛ガスと硫化
水素またはセレン化水素のいずれか一方とを反応させる
ことによりマンガンをドープしたカルコゲン化亜鉛から
なるEL蛍光体層を基板上に成長させてEL素子を作製
する際に、紫外線を照射することによって、上記TCM
を代表とするマンガンを含む有機化合物は紫外線分解性
であるため、該有機化合物が分解して遊離のマンガンを
残留させることができる。
ここで、紫外線の照射強度は1mW/an2以上、波長
は250〜350n mが望ましく、また、基板温度は
250〜350℃の範囲が望ましい。
また、マンガンを含む有機化合物としては、トリカルボ
ニルアルキルシクロペンタジェニルマンガンあるいはジ
シクロペンタジェニルマンガンが望ましい。
〔実施例〕
以下1本発明の方法の内容について実施例によって具体
的に説明する。
実施例1 本実施例においては、ドーピング剤であるマンガンを含
む有機化合物としてTCMを用い、亜鉛の原料、イオウ
の原料として、それぞれ、DMZ。
H,Sを用いてZnS:Mnからなる蛍光体層を形成す
る場合の例について説明する。
第1図は本実施例に使用したMOCVD装置反応炉の概
略の構造を示す構成図で、DMZ用ノズル1、H2S用
ノズル2、TCM用ノズル3、紫外線導入用の石英窓4
、SiCをコートしたグラファイトサセプタ5、石英反
応炉7.高周波加熱用コイル8からなることを示す。
ここで、上記装置を用いて行うZnS:Mn膜の形成手
順は下記の通りである。すなわち、まず、ZnS:Mn
を形成すべき基板6をサセプタ5上に載置し、石英反応
炉7内真空度を60Torrとした後、基板6の温度を
約300℃まで加熱し、DMZとH2Sの流速比を3.
35. DMZの流速を 2×10−5mol/min
として導入し、同時にTCMをバブラ(図示せず)に充
填し約80℃に保った状態で100〜500secmの
水素をバブリングして導入、また、同時に、強度4mW
/■2の紫外線9を照射することによって、基板6上に
ZnS:Mn膜を形成する。なお、照射紫外線9のスペ
クトルは第2図に示す如きものである。また、上記した
諸条件は、本発明方法による紫外線照射以外、ZnS:
Mn膜形成の代表的条件であり、特に、反応時の基板温
度を約300℃(望ましくは250°〜350℃の範囲
)とすることは、結晶性の良いZnS:Mn膜を得る上
で重要な条件である。
以上のようにして作製したZnS:Mn膜内に取り込ま
れたMnの濃度とTCM流量との関係を第3図曲線10
を以って示し、また紫外線照射を行わない以外同一条件
で作製したZnS:Mn膜についての結果を同図曲線1
1を以って示した。この結果から、紫外線を照射しない
場合にはTCMがほとんど分解されず、ZnS膜内にM
nがドーピングされないのに対し、紫外線照射を行った
場合にはEL素子としての最適濃度である0、3〜0.
5重量パーセントのMnがドーピングされていることが
判る。
次に、このようにして作製したZnS:Mn膜について
EL素子化を行った。素子の構成は次の通りである。A
Q/Sm、○、(3,50nm)/ZnS : Mn(
600n m ) / T a、○、(350nm)/
rTo、TCM流量300secmで作製したZnS:
Mn膜を用いて作製したEL素子の輝度−印加電圧特性
を第4図に示した。曲fi12は紫外線を照射して作製
した場合のEL素子についての結果、曲線13は紫外線
を照射しないで作製した場合のEL素子についての結果
で、この結果から、前者についてMnがnM濃度ドーピ
ングされているため1000cd/ m2以上の輝度が
得られるのに対し、後者についてはM、 nが十分にド
ーピングされていないため数+cd/m2程度の輝度し
か得られないことがわかる。
なお、上記実施例においては、紫外線は250〜600
n mの範囲に主たる波長分布を有するものを用いたが
、TCMの分解に有効な波長は250〜350nmの範
囲の波長である。また、上記実施例において、紫外線照
射強度は4mW/σ2としたが、照射強度は1mW/c
++”以上から効果があり、強度を上げるに従ってTC
Mの分解効率が高くなることを示した。例えば、照射強
度を4mW/an2から12mW/an2に上げた場合
、ZnS:Mn膜中のMn濃度が約2倍高くなるという
結果が得られている。
なお、本発明はカルコゲン亜鉛膜に発光中心となるMn
を低温で、かつ、有効に添加する方法を提供するもので
あり、カルコゲン亜鉛の材料として上記ZnS以外にZ
n5eについても同様の効果が得られ、また、カルコゲ
ン亜鉛膜を形成するための原料ガス種に依存するもので
もない。例えば、ZnS膜を形成する際に、上記実施例
のDMZとH2Sとの組合せ以外に、ジエチル亜鉛(D
EZ)とH2Sとの組合せでもよく、また、Zn5el
pJを形成する際に、DMZとDEZの何れかとH2S
eとの組合せを用いても、上記実施例の場合と同様の効
果を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように、MOCVDによるカルコゲン亜
鉛からなるEL蛍光体膜の作製工程において、本発明の
方法、すなわち、T CMを代表とするMnを含む有機
化合物の導入と同時に紫外線の照射を行う方法、を適用
することによって、従来技術の有していた課題を解決し
て、高輝度、高効率の薄膜EL素子を容易に得ることが
できるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施に用いたMOCVD装置反応炉の
構造を示す概略構成図、第2図は照射紫外線のスペクト
ル図、第3図はTCM流量とZnS膜内に取り込まれた
Mnの含有量との関係を示す図、第4図はEL素子の輝
度−印加電圧特性である。 1・・・DMZ用ノズル 2・・・H2S用ノズル 3・・・TCM用ノズル 4・・・紫外線導入用窓 5・・・グラファイトサセプタ 6・・・基板 7・・・石英製反応炉 8・・・高周波加熱用コイル 9・・・照射紫外線 10、12・・・紫外線照射を行った場合の曲線11、
13・・・紫外線照射を行わなかった場合の曲線特許出
願人 口本電信電話株式会社 代理人弁理士  中 村 純之助 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1. 反応炉内において、マンガンを含む有機化合物を
    ドーピング剤とし、アルキル亜鉛ガスと硫化水素または
    セレン化水素のいずれか一方とを反応させることにより
    マンガンをドープしたカルコゲン化亜鉛からなるEL蛍
    光体層を基板上に成長させてEL素子を作製する方法に
    おいて、マンガンを含む有機化合物に紫外線を照射する
    ことによって該有機化合物を分解することを特徴とする
    薄膜EL素子の作製方法。
JP63123900A 1988-05-23 1988-05-23 薄膜el素子の作製方法 Pending JPH01294396A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61253794A (ja) * 1985-05-01 1986-11-11 セイコーエプソン株式会社 発光素子の製造法
JPS6231990A (ja) * 1985-08-05 1987-02-10 日本電信電話株式会社 El素子の製造方法

Patent Citations (2)

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