JPH0439893A - セレン含有化合物半導体薄膜の製造方法およびエレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
セレン含有化合物半導体薄膜の製造方法およびエレクトロルミネッセンス素子Info
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- JPH0439893A JPH0439893A JP2144555A JP14455590A JPH0439893A JP H0439893 A JPH0439893 A JP H0439893A JP 2144555 A JP2144555 A JP 2144555A JP 14455590 A JP14455590 A JP 14455590A JP H0439893 A JPH0439893 A JP H0439893A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
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〕
本発明は高結晶性のセレン含有化合物半導体薄膜の製造
方法およびその薄膜を用いたエレクトロルミネッセンス
素子に関するものである。
方法およびその薄膜を用いたエレクトロルミネッセンス
素子に関するものである。
Zn5e、 CdSe、 5rSe、 CaSe等はエ
レクトロルミッセンス(EL)や発光ダイオード(LE
D)への応用が期待される化合物半導体である。これら
半導体薄膜は蒸着法、スパッタ法、MBE法(モレキュ
ラービームエピタキシー法)、MOCVD法(有機金属
ガス気相成長法)等で作成される。
レクトロルミッセンス(EL)や発光ダイオード(LE
D)への応用が期待される化合物半導体である。これら
半導体薄膜は蒸着法、スパッタ法、MBE法(モレキュ
ラービームエピタキシー法)、MOCVD法(有機金属
ガス気相成長法)等で作成される。
しかし、これらの方法で作成された薄膜はSe欠陥が多
く、また結晶性も十分でなく、電子モビリティ−の高い
膜が得られず、またP型半導体の作成が困難であった。
く、また結晶性も十分でなく、電子モビリティ−の高い
膜が得られず、またP型半導体の作成が困難であった。
たとえば5rSeを母体としてCeを発光中心としてド
ープした薄膜(SrSe : Ce)を発光層とするE
L素子は青色の発光を示すが、Se欠陥の少ない、良質
の5rSeが製造できないために、その輝度は数10c
d/ rrf (5KHz)と極めて低くその改良が望
まれている。
ープした薄膜(SrSe : Ce)を発光層とするE
L素子は青色の発光を示すが、Se欠陥の少ない、良質
の5rSeが製造できないために、その輝度は数10c
d/ rrf (5KHz)と極めて低くその改良が望
まれている。
かかる状況下において、本発明者等はSe欠陥の少ない
、高結晶性の薄膜およびそれを用いた高輝度発光を示す
EL素子の製造法について鋭意検討した結果、公知技術
により作成したセレン含有化合物半導体をセレン化水素
等のセレン含有ガス雰囲気中で熱処理することにより、
Seの欠陥の少ない薄膜が得られ、それを用いたEL素
子が高輝度発光するのを見いだし本発明をなすに至った
。
、高結晶性の薄膜およびそれを用いた高輝度発光を示す
EL素子の製造法について鋭意検討した結果、公知技術
により作成したセレン含有化合物半導体をセレン化水素
等のセレン含有ガス雰囲気中で熱処理することにより、
Seの欠陥の少ない薄膜が得られ、それを用いたEL素
子が高輝度発光するのを見いだし本発明をなすに至った
。
すなわち、本発明はCa、 Sr+ Ba+ Zn+
Cd+ Ag+Hgより選ばれる1種または2種以上の
金属を含むセレン含有化合物半導体薄膜をセレン含有ガ
ス雰囲気中で熱処理することを特徴とする高結晶性のセ
レン含有化合物半導体の製造方法および上記セレン含有
化合物半導体薄膜を発光層として用いるエレクトロルミ
ネッセンス素子である。
Cd+ Ag+Hgより選ばれる1種または2種以上の
金属を含むセレン含有化合物半導体薄膜をセレン含有ガ
ス雰囲気中で熱処理することを特徴とする高結晶性のセ
レン含有化合物半導体の製造方法および上記セレン含有
化合物半導体薄膜を発光層として用いるエレクトロルミ
ネッセンス素子である。
本発明におけるセレン含有化合物半導体としてはZn5
e、 ZnS+−xsex + CdSe、 CdS、
−xSe、 、 CaSe。
e、 ZnS+−xsex + CdSe、 CdS、
−xSe、 、 CaSe。
5rSe、 BaSe、 HgSe、 Zn+−xsr
xse+ Zn+−xsrxs、−、Se。
xse+ Zn+−xsrxs、−、Se。
等をあげることができる。ここでx、yは1以下の正の
値を示す。
値を示す。
これら化合物の薄膜作成方法としては従来公知の方法が
選択でき特に制約されない、公知方法としては、蒸着法
、スパッタ法、MBE法、MOCVD法等をあげること
ができる。
選択でき特に制約されない、公知方法としては、蒸着法
、スパッタ法、MBE法、MOCVD法等をあげること
ができる。
セレン含有ガスとしては特に限定されないが、セレン化
水素、ジメチルセレン、ジエチルセレン等のアルキルセ
レン、セレノフェン、Se蒸気等をあげることができる
。これらガスはAr、He等の不活性ガスで希釈して用
いることができる。ガス濃度としては特に限定されない
が、0.001%〜100%、より好ましくは0.00
5%〜10%である。セレン含有ガスの濃度が0.00
1%〜未満では効果が小さく、10%を越えても効果は
飽和する傾向にある。熱処理温度は、好ましくは550
°C以上850°C以下である。550°C未満では熱
処理効果が小さり、550°C以上、特に650″C以
上が好ましい。850℃を越えると、EL素子に応用し
た場合、基板のガラスの軟化や、透明電極の劣化がおこ
り好ましくない。
水素、ジメチルセレン、ジエチルセレン等のアルキルセ
レン、セレノフェン、Se蒸気等をあげることができる
。これらガスはAr、He等の不活性ガスで希釈して用
いることができる。ガス濃度としては特に限定されない
が、0.001%〜100%、より好ましくは0.00
5%〜10%である。セレン含有ガスの濃度が0.00
1%〜未満では効果が小さく、10%を越えても効果は
飽和する傾向にある。熱処理温度は、好ましくは550
°C以上850°C以下である。550°C未満では熱
処理効果が小さり、550°C以上、特に650″C以
上が好ましい。850℃を越えると、EL素子に応用し
た場合、基板のガラスの軟化や、透明電極の劣化がおこ
り好ましくない。
加熱処理を行う時間は特に制約されないが、加熱温度に
より異なる一定時間以上の加熱が必要である。また必要
以上に長く行っても効果は飽和する。そのため加熱温度
を決めれば加熱に必要な時間は容易に決定できる。処理
温度が670°C以下の場合は1時間以上、650°C
以下の場合は4時間以上が好ましい。
より異なる一定時間以上の加熱が必要である。また必要
以上に長く行っても効果は飽和する。そのため加熱温度
を決めれば加熱に必要な時間は容易に決定できる。処理
温度が670°C以下の場合は1時間以上、650°C
以下の場合は4時間以上が好ましい。
本方法により得られるセレン含有化合物半導体薄膜は、
Se欠陥が少なく高結晶性である特徴を有する。そのた
めに、この方法で得られるセレン含有化合物半導体薄膜
に、チッ素、リチウム等をドープすることによりP−型
半導体を得ることが出来、n−型半導体と組み合わせる
ことにより整流素子、トランジスタ、発光ダイオード等
に利用できる。セレン含有化合物半導体には、ワイドバ
ンドギャップを有するものも多く、それらを用いた発光
ダイオードは青色発光が可能となる。また発光ダイオー
ドを改良することで、半導体レーザに応用できる可能性
も有する。また、本発明のセレン含有化合物半導体とS
i半導体等を組み合わせることにより、タンデム型の高
効率太陽電池を製作することが可能である。
Se欠陥が少なく高結晶性である特徴を有する。そのた
めに、この方法で得られるセレン含有化合物半導体薄膜
に、チッ素、リチウム等をドープすることによりP−型
半導体を得ることが出来、n−型半導体と組み合わせる
ことにより整流素子、トランジスタ、発光ダイオード等
に利用できる。セレン含有化合物半導体には、ワイドバ
ンドギャップを有するものも多く、それらを用いた発光
ダイオードは青色発光が可能となる。また発光ダイオー
ドを改良することで、半導体レーザに応用できる可能性
も有する。また、本発明のセレン含有化合物半導体とS
i半導体等を組み合わせることにより、タンデム型の高
効率太陽電池を製作することが可能である。
さらに、本方法により得られたセレン含有化合物半導体
は、エレクトロルミネッセンス素子の発光層材料として
好適である。
は、エレクトロルミネッセンス素子の発光層材料として
好適である。
本発明のエレクトロルミネッセンス素子において、Se
発光層中にドープされる発光中心としてはとしては特に
限定されないが、Ce、 Eu、 Pr、 Tb。
発光層中にドープされる発光中心としてはとしては特に
限定されないが、Ce、 Eu、 Pr、 Tb。
Tm Sm、 Nd、 Dy、 Ho、 Er+ M
n、 Cu等から選ばれる1種または2種以上をあげる
ことができる。中でもCeを発光中心として含む場合が
高輝度発光を示すために好ましい。発光中心は金属で添
加しても化合物で添加してもかまわない。たとえば、C
eの場合は、Ce、 CeP、 CeF、、、 CeC
1:++ Ce1.、 CeBr、。
n、 Cu等から選ばれる1種または2種以上をあげる
ことができる。中でもCeを発光中心として含む場合が
高輝度発光を示すために好ましい。発光中心は金属で添
加しても化合物で添加してもかまわない。たとえば、C
eの場合は、Ce、 CeP、 CeF、、、 CeC
1:++ Ce1.、 CeBr、。
CezS3. CezSe、、; Euの場合は、Eu
+ EuF3. EuC1:+EuI)、EuBr1+
EuzS:、、EuzSez;、 Prの場合は、P
r。
+ EuF3. EuC1:+EuI)、EuBr1+
EuzS:、、EuzSez;、 Prの場合は、P
r。
PrF3+ PrC1t、 Pr1.、、 PrBr3
. PrzS+、 PrzBe3:Tmの場合は、Tm
、 TIIIF!1 TmCl3. Tm13. Tm
Br、、、 TmzS3゜Tm2Se3;Smの場合は
、Sm、 SmF3+ SmC11,SmIz+Sn
+Brz、 SmzS:+、SmzSe、、; Nd
の場合は、Nd、 NdF3NdC1z、NdI3.
NdBr3. NdzS3.NdzSe3; DVの場
合は、Dy、 oyF3. DyCl:++ DyI3
. DyBr3. DyzS*+ DVzSe+;Ho
の場合は、Ho+HoF3.HoC1:+、Ho13.
HoBr1+HozS3+HozSe3; Erの場合
は、Er、 ErF、 ErCh+ Erh+ErBr
3. ErzS3. ErzSez; Mnの場合は、
Mn、 MnFz。
. PrzS+、 PrzBe3:Tmの場合は、Tm
、 TIIIF!1 TmCl3. Tm13. Tm
Br、、、 TmzS3゜Tm2Se3;Smの場合は
、Sm、 SmF3+ SmC11,SmIz+Sn
+Brz、 SmzS:+、SmzSe、、; Nd
の場合は、Nd、 NdF3NdC1z、NdI3.
NdBr3. NdzS3.NdzSe3; DVの場
合は、Dy、 oyF3. DyCl:++ DyI3
. DyBr3. DyzS*+ DVzSe+;Ho
の場合は、Ho+HoF3.HoC1:+、Ho13.
HoBr1+HozS3+HozSe3; Erの場合
は、Er、 ErF、 ErCh+ Erh+ErBr
3. ErzS3. ErzSez; Mnの場合は、
Mn、 MnFz。
MnC1z、 MnIz+ MnBr2. MnS、
MnSe; Cuの場合は、Cu、CuF、CuFz+
CuC1,CuC1z、CuI、CuI2.CuB
r。
MnSe; Cuの場合は、Cu、CuF、CuFz+
CuC1,CuC1z、CuI、CuI2.CuB
r。
CuBrz+ CuzS、 C+gSe、 CuS、
Cu5eが挙げられる。
Cu5eが挙げられる。
発光中心の濃度は特に限定されないが、あまり少ないと
発光輝度が上がらず、また、あまり多すぎると発光層の
結晶性が悪くなったり、濃度消光が起こって輝度が上が
らない。好ましくは母体に対して0.01〜5 rao
1%、より好ましくは0.05〜2III01%の範
囲である。本発明の5rSe発光層では、電荷補償材を
添加した方が添加しない場合と比べて高輝度に発光する
。電荷補償材としては特に限定されないが、KCl、
KBr、 KF、 NaCl、 NaBr、 NaF、
Li(J。
発光輝度が上がらず、また、あまり多すぎると発光層の
結晶性が悪くなったり、濃度消光が起こって輝度が上が
らない。好ましくは母体に対して0.01〜5 rao
1%、より好ましくは0.05〜2III01%の範
囲である。本発明の5rSe発光層では、電荷補償材を
添加した方が添加しない場合と比べて高輝度に発光する
。電荷補償材としては特に限定されないが、KCl、
KBr、 KF、 NaCl、 NaBr、 NaF、
Li(J。
LiBr、 LiFなどをあげることができる。電荷補
償材の濃度としては特に限定されないが、好ましくは母
体に対して0.01〜5+wof%、より好ましくは0
.05〜2 vao j!%の範囲である。本発明のE
l、素子に用いられる絶縁層としては特に限定されない
。
償材の濃度としては特に限定されないが、好ましくは母
体に対して0.01〜5+wof%、より好ましくは0
.05〜2 vao j!%の範囲である。本発明のE
l、素子に用いられる絶縁層としては特に限定されない
。
例えば+5fOz+ YtO++ rio21 Alz
Ch、 [o2. Taxes。
Ch、 [o2. Taxes。
BaTatOb+ 5rTiOi、 PbTiOs、
Si3N4. Zr0z等やこれらの混合膜または2種
以上の積層膜をあげることができる。絶縁層の膜厚は特
に限定されないが、好ましくは500〜30000人の
範囲であり、より好ましくは1000〜15000人の
範囲である。
Si3N4. Zr0z等やこれらの混合膜または2種
以上の積層膜をあげることができる。絶縁層の膜厚は特
に限定されないが、好ましくは500〜30000人の
範囲であり、より好ましくは1000〜15000人の
範囲である。
絶縁層と発光層の間には、成膜時、加熱処理時に両者の
反応を防ぐためにバッファー層を用いることが好ましい
。バッファー層としては特に限定されないが、金属硫化
物層、中でもZnS、 CdS、SrS。
反応を防ぐためにバッファー層を用いることが好ましい
。バッファー層としては特に限定されないが、金属硫化
物層、中でもZnS、 CdS、SrS。
CaS、 BaS、 CuS等および金属セレン化物層
、中でもZn5e、 CdSe、 5rSe、 CaS
e+ BaSe等が挙げられる。バッファー層の膜厚は
特に限定されないが100〜10000人の範囲であり
、より好ましくは500〜3000人の範囲である。
、中でもZn5e、 CdSe、 5rSe、 CaS
e+ BaSe等が挙げられる。バッファー層の膜厚は
特に限定されないが100〜10000人の範囲であり
、より好ましくは500〜3000人の範囲である。
本発明のEL素子において、発光層の膜厚は特に限定さ
れないが、薄すぎると発光輝度が低く、厚すぎると発光
開始電圧が高くなるため、好ましくは500〜3000
0人の範囲であり、より好ましくは1000〜1500
0人の範囲である。
れないが、薄すぎると発光輝度が低く、厚すぎると発光
開始電圧が高くなるため、好ましくは500〜3000
0人の範囲であり、より好ましくは1000〜1500
0人の範囲である。
本発明によれば、Se欠陥の少ない高結晶性のSe含有
化合物半導体薄膜が得られ、それを用いたEL素子は高
輝度発光する。本発明法により作製した。5rSe :
Ce素子は、輝度100 cd/rrf (5KHz
)以上の高輝度を示す。
化合物半導体薄膜が得られ、それを用いたEL素子は高
輝度発光する。本発明法により作製した。5rSe :
Ce素子は、輝度100 cd/rrf (5KHz
)以上の高輝度を示す。
以下、実施例により本発明を説明する。
実施例1および比較例1
反応性スパッタ法により、ガラス基板上()IOYA株
式会社製、NA−40)に厚さ約1000人のITO電
極を形成した。さらに、TaターゲットおよびSiO□
ターゲットを用いて、酸素30%、アルゴン70%の混
合ガスを導入して反応性スパッタ蒸着を行い。厚さ40
00人のTa、0.と厚さ1000人の5iOzを順次
形成し絶縁層とした。続いてZn5eターゲツトを用い
てアルゴンガス中のスパッタ蒸着により厚さ約1000
人のZn5e薄膜を作製した。その後5rSeと5rS
eに対して0.3mof%のCeFtおよびKclを混
合た粉末をターゲットに用い、計ガスを30mTorr
の圧力で導入して、基板温度250°Cでスパッタ蒸着
を行い、厚さ約6000人のSrS:Ce膜を作製した
。
式会社製、NA−40)に厚さ約1000人のITO電
極を形成した。さらに、TaターゲットおよびSiO□
ターゲットを用いて、酸素30%、アルゴン70%の混
合ガスを導入して反応性スパッタ蒸着を行い。厚さ40
00人のTa、0.と厚さ1000人の5iOzを順次
形成し絶縁層とした。続いてZn5eターゲツトを用い
てアルゴンガス中のスパッタ蒸着により厚さ約1000
人のZn5e薄膜を作製した。その後5rSeと5rS
eに対して0.3mof%のCeFtおよびKclを混
合た粉末をターゲットに用い、計ガスを30mTorr
の圧力で導入して、基板温度250°Cでスパッタ蒸着
を行い、厚さ約6000人のSrS:Ce膜を作製した
。
このようにして得られた膜をセレン化水素を1a+of
%含むArガス中、720 ”Cで4時間加熱処理した
。
%含むArガス中、720 ”Cで4時間加熱処理した
。
次に、再びスパッタ法により厚さ約1000人のZn5
eおよびSiO□と厚さ4000人のTaz05を順次
形成し絶縁層とした。つぎに、AIを真空蒸着して上部
電極とした。下部電極は発光層及び絶縁層の一部を剥離
させてITO電極を露出し、これを用いた。本素子の最
大輝度は、5KHz 、 sin波駆動駆動00 cd
/ボであった。比較のために、加熱処理をAr中で行い
、他は実施例1と同様にして作成した素子の最高輝度は
15 cd/rrfであった。
eおよびSiO□と厚さ4000人のTaz05を順次
形成し絶縁層とした。つぎに、AIを真空蒸着して上部
電極とした。下部電極は発光層及び絶縁層の一部を剥離
させてITO電極を露出し、これを用いた。本素子の最
大輝度は、5KHz 、 sin波駆動駆動00 cd
/ボであった。比較のために、加熱処理をAr中で行い
、他は実施例1と同様にして作成した素子の最高輝度は
15 cd/rrfであった。
Claims (2)
- (1)Ca,Sr,Ba,Zn,Cd,Ag,Hgより
選ばれる1種または2種以上の金属を含むセレン含有化
合物半導体薄膜をセレン含有ガス雰囲気中で熱処理する
ことを特徴とする高結晶性のセレン含有化合物半導体薄
膜の製造方法 - (2)請求項(1)記載のセレン含有化合物半導体薄膜
を発光層として用いるエレクトロルミネッセンス素子
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2144555A JPH0439893A (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | セレン含有化合物半導体薄膜の製造方法およびエレクトロルミネッセンス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2144555A JPH0439893A (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | セレン含有化合物半導体薄膜の製造方法およびエレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0439893A true JPH0439893A (ja) | 1992-02-10 |
Family
ID=15365000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2144555A Pending JPH0439893A (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | セレン含有化合物半導体薄膜の製造方法およびエレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0439893A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007086310A1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting material, light emitting device, and electronic device |
WO2007086311A1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting material, light-emitting element, light-emitting device, and electronic appliance |
-
1990
- 1990-06-04 JP JP2144555A patent/JPH0439893A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007086310A1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting material, light emitting device, and electronic device |
WO2007086311A1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting material, light-emitting element, light-emitting device, and electronic appliance |
US7560749B2 (en) | 2006-01-27 | 2009-07-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting material, light emitting device, and electronic device |
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