JPH0160916B2 - - Google Patents
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- JPH0160916B2 JPH0160916B2 JP5617083A JP5617083A JPH0160916B2 JP H0160916 B2 JPH0160916 B2 JP H0160916B2 JP 5617083 A JP5617083 A JP 5617083A JP 5617083 A JP5617083 A JP 5617083A JP H0160916 B2 JPH0160916 B2 JP H0160916B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
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-
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- B82—NANOTECHNOLOGY
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- H01L33/04—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、―族化合物からなるアモルフア
ス半導体薄膜を用いた電場発光型の発光素子に関
する。
ス半導体薄膜を用いた電場発光型の発光素子に関
する。
―族化合物半導体であるZnS，ZnSe，
CdS，CdSe，ZnTe，CdTeは直接遷移型のバン
ド構造をもち、発光中心となるドーパントを添加
することにより優れた螢光体特性を示すことが知
られている。従来、これらの半導体材料を用いた
電場発光型発光素子としては、これらの材料粒子
を絶縁体材料中に懸濁浮遊せしめ、これに電界を
印加する構造がよく知られている。しかしこの構
造では、粒界不均一に基づく発光特性の制御性の
難しさから実用に耐え得るものが得られていな
い。
CdS，CdSe，ZnTe，CdTeは直接遷移型のバン
ド構造をもち、発光中心となるドーパントを添加
することにより優れた螢光体特性を示すことが知
られている。従来、これらの半導体材料を用いた
電場発光型発光素子としては、これらの材料粒子
を絶縁体材料中に懸濁浮遊せしめ、これに電界を
印加する構造がよく知られている。しかしこの構
造では、粒界不均一に基づく発光特性の制御性の
難しさから実用に耐え得るものが得られていな
い。
一方、同様の半導体材料の薄膜を絶縁体で挾持
して電場発光型発光素子を構成する方法も知られ
ている。その一例を第１図に示す。これは例えば
ガラス基板１１に透明電極１２を形成し、この上
に透明絶縁膜１３を介してMnを添加したZnS薄
膜１４を被着し、更にこの上に絶縁膜１５を介し
て電極１６を形成したものである。しかしこの構
造でも、パワー変換効率が10-3台と低く、200V
以上の高電圧を印加しなければならないことか
ら、末だ実用に供されていない。
して電場発光型発光素子を構成する方法も知られ
ている。その一例を第１図に示す。これは例えば
ガラス基板１１に透明電極１２を形成し、この上
に透明絶縁膜１３を介してMnを添加したZnS薄
膜１４を被着し、更にこの上に絶縁膜１５を介し
て電極１６を形成したものである。しかしこの構
造でも、パワー変換効率が10-3台と低く、200V
以上の高電圧を印加しなければならないことか
ら、末だ実用に供されていない。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、―
族アモルフアス半導体薄膜を用いて低電圧駆動
で高輝度が得られる構造とした発光素子を提供す
ることを目的とする。
族アモルフアス半導体薄膜を用いて低電圧駆動
で高輝度が得られる構造とした発光素子を提供す
ることを目的とする。
本発明においては、バンドギヤツプの異なる
―族アモルフアス半導体薄膜を交互に積層して
量子ウエルを形成した発光層を用いる。即ち、禁
制帯幅E1なる第１の―族アモルフアス半導
体薄膜を禁制帯幅E2（ただしE1＜E2）なる第２の
―族アモルフアス半導体薄膜で挾んだ構造を
単位発光層とし、これを第１の電極が形成された
基板上に一層または二層以上積層し、この積層さ
れた発光層表面に第２の電極を設けて発光素子を
形成する。
―族アモルフアス半導体薄膜を交互に積層して
量子ウエルを形成した発光層を用いる。即ち、禁
制帯幅E1なる第１の―族アモルフアス半導
体薄膜を禁制帯幅E2（ただしE1＜E2）なる第２の
―族アモルフアス半導体薄膜で挾んだ構造を
単位発光層とし、これを第１の電極が形成された
基板上に一層または二層以上積層し、この積層さ
れた発光層表面に第２の電極を設けて発光素子を
形成する。
この場合、発光層には発光中心となるドーパン
トとして例えば、Ag，Cu，Tb，Tm，Eu，Mn，
Al、ハロゲン等の中から選ばれた一以上の元素
を添加する。また第１、第２のアモルフアス半導
体薄膜の禁制帯幅E1，E2の差はE2−E1100
〔meV〕に選ぶことが好ましく、膜厚は量子ウエ
ルを構成する第１のアモルフアス半導体薄膜を30
〜500Å、バリア層となる第２のアモルフアス半
導体薄膜を50〜100Åに読選ぶことが好ましい。
トとして例えば、Ag，Cu，Tb，Tm，Eu，Mn，
Al、ハロゲン等の中から選ばれた一以上の元素
を添加する。また第１、第２のアモルフアス半導
体薄膜の禁制帯幅E1，E2の差はE2−E1100
〔meV〕に選ぶことが好ましく、膜厚は量子ウエ
ルを構成する第１のアモルフアス半導体薄膜を30
〜500Å、バリア層となる第２のアモルフアス半
導体薄膜を50〜100Åに読選ぶことが好ましい。
また、AC駆動型とするためには第１、第２の
電極と発光層の間に絶縁膜を介在させ、DC駆動
型とするためには第１、第２の電極を直接発光層
に接触させればよい。
電極と発光層の間に絶縁膜を介在させ、DC駆動
型とするためには第１、第２の電極を直接発光層
に接触させればよい。
本発明によれば、発光層内に量子ウエルを構成
することによつて内部電界による電子増倍効果が
強調され、従来より低い印加電圧で実用上十分な
輝度を有する発光素子が得られる。
することによつて内部電界による電子増倍効果が
強調され、従来より低い印加電圧で実用上十分な
輝度を有する発光素子が得られる。
またアモルフアス半導体薄膜は有機金属化合物
の熱分解を利用したMOCVD法により均一性よ
く形成することができ、特に第１、第２のアモル
フアス半導体薄膜を交互に多層に積層した発光層
を用いれば、発光内面の輝度の均一性に優れた発
光素子を実現することができる。
の熱分解を利用したMOCVD法により均一性よ
く形成することができ、特に第１、第２のアモル
フアス半導体薄膜を交互に多層に積層した発光層
を用いれば、発光内面の輝度の均一性に優れた発
光素子を実現することができる。
本発明の一実施例の発光素子構造を第２図に示
す。この例は基板側を発光面とするもので、ガラ
ス基板２１に電１の電極としてITO等からなる透
明電極２２を形成し、この上にY2O3等の絶縁膜
２３を介して発光層２４を形成している。発光層
２４は、第１の―族アモルフアス半導体薄膜
であるZnSxSe1-x薄膜２４b1，２４b2を、それぞ
れ第２の―アモルフアス半導体薄膜である
ZnSySe1-y薄膜２４a1，２４a2，２４a3で挾む形
で交互に積層した構造となつている。発光層２４
の表面には絶縁膜２５を介して第２の電極である
金属電極２６を設けている。
す。この例は基板側を発光面とするもので、ガラ
ス基板２１に電１の電極としてITO等からなる透
明電極２２を形成し、この上にY2O3等の絶縁膜
２３を介して発光層２４を形成している。発光層
２４は、第１の―族アモルフアス半導体薄膜
であるZnSxSe1-x薄膜２４b1，２４b2を、それぞ
れ第２の―アモルフアス半導体薄膜である
ZnSySe1-y薄膜２４a1，２４a2，２４a3で挾む形
で交互に積層した構造となつている。発光層２４
の表面には絶縁膜２５を介して第２の電極である
金属電極２６を設けている。
発光層２４は、Zn（CH3）2とH2SおよびH2Seの
熱分解反応を用いたMOCVD法により形成する。
そしてH2SとH2Seの流量比を制御することによ
り、混晶比ｘ，ｙを、０ｘ0.8，0.2ｙ１
であつてかつｘ＜ｙを満たすように選び、
ZnSxSe1-x薄膜の禁制帯幅E1とZnSySe1-y薄膜の
禁制帯幅E2の関係をE2−E1100〔meV〕となる
ように設定する。また量子ウエル部となる
ZnSxSe1-x薄膜２４b1，２４b2の膜厚を30〜50
Å、バリア部となるZnSySe1-y薄膜２４a1，２４
a2，２４a3の膜厚を50〜100Åにそれぞれ設定す
る。
熱分解反応を用いたMOCVD法により形成する。
そしてH2SとH2Seの流量比を制御することによ
り、混晶比ｘ，ｙを、０ｘ0.8，0.2ｙ１
であつてかつｘ＜ｙを満たすように選び、
ZnSxSe1-x薄膜の禁制帯幅E1とZnSySe1-y薄膜の
禁制帯幅E2の関係をE2−E1100〔meV〕となる
ように設定する。また量子ウエル部となる
ZnSxSe1-x薄膜２４b1，２４b2の膜厚を30〜50
Å、バリア部となるZnSySe1-y薄膜２４a1，２４
a2，２４a3の膜厚を50〜100Åにそれぞれ設定す
る。
このように構成された発光素子は、第１図に示
した従来構造のものに比べて量子的効果によりパ
ワー変換効率が約２倍に改善され、従来より低い
印加電圧で実用上十分な高輝度特性が得られた。
また発光面の輝度分布の均一性も優れたものであ
つた。
した従来構造のものに比べて量子的効果によりパ
ワー変換効率が約２倍に改善され、従来より低い
印加電圧で実用上十分な高輝度特性が得られた。
また発光面の輝度分布の均一性も優れたものであ
つた。
また、発光層２４に発光中心となるドーパント
としてAg，Cu，Tb，Tm，Eu，Mn，Al、ハロ
ゲン元素等を添加することによつて、各ドーパン
トに対応した波長域での発光強度の増大が確認さ
れた。
としてAg，Cu，Tb，Tm，Eu，Mn，Al、ハロ
ゲン元素等を添加することによつて、各ドーパン
トに対応した波長域での発光強度の増大が確認さ
れた。
なお上記実施例では第１、第２の―族アモ
ルフアス半導体薄膜としてそれぞれZnSxSe1-x，
ZnSySe1-yを用いたが、他の材料の組合せ、例え
ばCdSxSe1-xとCdSySe1-y，ZnxCd1-xTeとZny
Cd1-yTeの組合せを用いることもできる。これら
の材料を用いた場合にも、上記実施例と同様に禁
制帯幅の差や各薄膜を設定することで同様の高輝
度特性を得ることができる。
ルフアス半導体薄膜としてそれぞれZnSxSe1-x，
ZnSySe1-yを用いたが、他の材料の組合せ、例え
ばCdSxSe1-xとCdSySe1-y，ZnxCd1-xTeとZny
Cd1-yTeの組合せを用いることもできる。これら
の材料を用いた場合にも、上記実施例と同様に禁
制帯幅の差や各薄膜を設定することで同様の高輝
度特性を得ることができる。
また上記実施例はAC駆動型としたが、DC駆動
型とするには第１、第２の電極で直接発光層を挾
持する構造とすればよい。更に、基板として不透
明材料を用いた場合には、発光層上面側の第２の
電極や絶縁膜を透明材料とすればよい。
型とするには第１、第２の電極で直接発光層を挾
持する構造とすればよい。更に、基板として不透
明材料を用いた場合には、発光層上面側の第２の
電極や絶縁膜を透明材料とすればよい。
第１図は従来の電場発光型発光素子の一例を示
す図、第２図は本発明の一実施例の発光素子を示
す図である。 ２１…ガラス基板、２２…透明電極（第１の電
極）、２３，２５…絶縁膜、２４…発光層、２４
a1，２４a2，２４a3…ZnSySe1-y薄膜（第２の
―族アモルフアス半導体薄膜）、２４b1，２４
b2…ZnSxSe1-x薄膜（第１の―族アモルフア
ス半導体薄膜）、２６…金属電極（第２の電極）。
す図、第２図は本発明の一実施例の発光素子を示
す図である。 ２１…ガラス基板、２２…透明電極（第１の電
極）、２３，２５…絶縁膜、２４…発光層、２４
a1，２４a2，２４a3…ZnSySe1-y薄膜（第２の
―族アモルフアス半導体薄膜）、２４b1，２４
b2…ZnSxSe1-x薄膜（第１の―族アモルフア
ス半導体薄膜）、２６…金属電極（第２の電極）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１の電極が形成された基板上に、禁制帯幅
E1なる第１の―族アモルフアス半導体薄膜
を禁制帯幅E2（ただしE1＜E2）なる第２の―
族アモルフアス半導体薄膜で挾んだ構造を単位発
光層としてこれを一層または二層以上積層して発
光層を構成し、この発光層表面に第２の電極を設
けてなることを特徴とする発光素子。 ２ 発光層は、発光中心となるドーパントとして
Ag，Cu，Tb，Tm，Eu，Mn，Al、ハロゲン元
素の中から選ばれた一以上の元素を含む特許請求
の範囲第１項記載の発光素子。 ３ 第１の―族アモルフアス半導体薄膜は
ZnSxSe1-x（０ｘ0.8）、第２の―族アモ
ルフアス半導体薄膜はZnSySe1-y（0.2ｙ１）
であつて、禁制帯幅E1，E2の差をE2−E1100
〔meV）とした特許請求の範囲第１項記載の発光
素子。 ４ 第１の―族アモルフアス半導体薄膜は
CdSxSe1-x、第２の―族アモルフアス半導体
薄膜はCdSySe1-yであつて、禁制帯幅E1，E2の差
をE2−E1≧100〔meV〕とした特許請求の範囲第
１項記載の発光素子。 ５ 第１の―族アモルフアス半導体薄膜は
ZnxCd1-xTe、第２の―族アモルフアス半導
体薄膜はZnyCd1-yTeであつて、禁制帯幅E1，E2
の差をE2−E1100〔meV〕とした特許請求の範
囲第１項記載の発光素子。 ６ 第１の―族アモルフアス半導体薄膜の厚
みを30〜50Å、第２の―族アモルフアス半導
体薄膜の厚みを50〜100Åとした特許請求の範囲
第１項記載の発光素子。 ７ 第１、第２の電極と発光層の間に絶縁膜を介
在させてAC駆動を行うようにした特許請求の範
囲第１項記載の発光素子。 ８ 第１、第２の電極を直接発光層に接触させて
DC駆動を行うようにした特許請求の範囲第１項
記載の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58056170A JPS59181682A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58056170A JPS59181682A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59181682A JPS59181682A (ja) | 1984-10-16 |
| JPH0160916B2 true JPH0160916B2 (ja) | 1989-12-26 |
Family
ID=13019620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58056170A Granted JPS59181682A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59181682A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61165993A (ja) * | 1985-01-17 | 1986-07-26 | 株式会社小糸製作所 | 超薄膜半導体光学装置 |
| JP2547339B2 (ja) * | 1988-03-04 | 1996-10-23 | 株式会社小松製作所 | 薄膜ｅｌ素子 |
| JP2547340B2 (ja) * | 1988-03-22 | 1996-10-23 | 株式会社小松製作所 | 薄膜ｅｌ素子 |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP58056170A patent/JPS59181682A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59181682A (ja) | 1984-10-16 |
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