JPH06132082A - Thin film electroluminescence element and manufacture thereof - Google Patents

Thin film electroluminescence element and manufacture thereof

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JPH06132082A
JPH06132082A JP4788992A JP4788992A JPH06132082A JP H06132082 A JPH06132082 A JP H06132082A JP 4788992 A JP4788992 A JP 4788992A JP 4788992 A JP4788992 A JP 4788992A JP H06132082 A JPH06132082 A JP H06132082A
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JP
Japan
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layer
thin film
insulating layer
light emitting
atom
Prior art date
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Pending
Application number
JP4788992A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Miura
博 三浦
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Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide an electroluminescence element wherein environmental resistance is improved without performing sealing required for the conventional electroluminescence element. CONSTITUTION:In a thin film electroluminescence element having a lower part insulation layer, emission layer and an upper part insulation layer constituted of a thin film, the density of each thin film layer is provided with its difference within 5% as compared with the difference in the case of constituting this thin film of monocrystal material. Further in the case that a material of constituting the thin film is a compound, its composition is a stoichiometric composition, and further as desired in a surface of at least one layer of the lower part insulation layer, emission layer and the upper part insulation layer, a monoatomic layer of at least one kind of a fluorine atom, carbon atom and a sulfur atom or a compound layer containing at least one kind atom of the before-mentioned atoms is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、耐環境性を向上されたエレクト
ロルミネッセンス素子、およびその製造法の技術分野に
関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technical field of an electroluminescence device having improved environment resistance and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来技術】従来、ZnS:Mn等の半導体発光層を誘
電体層でサンドウイッチした二重絶縁構造EL素子が開
発され発光特性の向上が確認されている。薄膜EL素子
の基本的な素子構成を図1に示す。ガラス基板101上
にITO、SnO2等の透明電極102を形成し、その
上にY23,TiO2,Si34等の下部絶縁層103
を形成する。次にZnS:Mnからなる発光層104を
形成し、この発光層上にY23,TiO2,Si34
の上部絶縁層105を順次形成し、最後にAl等の上部
電極106を形成し完成する。上記、EL素子を形成す
る各層は,通常多結晶膜で構成され積層構成をとること
から、上部層ほど膜中にピンホールやマイクロクラック
等の多くの欠陥を含んでいる。このため、これらの欠陥
を通してZnS:Mn104に水分等が侵入し、素子特
性の劣化や層間はく離等の問題が発生する。
2. Description of the Related Art Conventionally, an EL element having a double insulating structure in which a semiconductor light emitting layer such as ZnS: Mn is sandwiched with a dielectric layer has been developed, and it has been confirmed that light emitting characteristics are improved. The basic device structure of a thin film EL device is shown in FIG. A transparent electrode 102 made of ITO, SnO 2 or the like is formed on a glass substrate 101, and a lower insulating layer 103 made of Y 2 O 3 , TiO 2 , Si 3 N 4 or the like is formed thereon.
To form. Next, a light emitting layer 104 made of ZnS: Mn is formed, an upper insulating layer 105 made of Y 2 O 3 , TiO 2 , Si 3 N 4 or the like is sequentially formed on the light emitting layer 104, and finally an upper electrode 106 made of Al or the like is formed. And complete. Since each layer forming the EL element is usually composed of a polycrystalline film and has a laminated structure, the upper layer has many defects such as pinholes and microcracks in the film. Therefore, moisture or the like penetrates into the ZnS: Mn 104 through these defects, which causes problems such as deterioration of device characteristics and delamination of layers.

【0003】この問題を解決するために、図2に示すシ
ーリング構造により、湿気保護を図ることが提唱されて
いる(実開平3−32080)。図2を用いてこのシー
リング構造について説明する。ガラス基板201にスペ
ーサー202を介して背面ガラス203を対向配置さ
せ、各部品を接着剤で固定密封させて外囲器を形成す
る。外囲器内にはEL素子204が内蔵されシリコンオ
イル、真空グリス等のEL素子保護流体を充填封入しシ
ーリング構造を完成する。シーリング剤としては、絶縁
層中のピンホールへの浸透性及び耐湿性に優れEL素子
構成膜と反応しないものが使用される。さらに最近、青
色発光EL素子の発光層の母材としてSrSが注目され
ている。このSrSは非常に吸湿性が強い材料であるた
め、以上に示したシーリング構造によるEL素子封止技
術は、前記SrSを母材とする青色発光素子には必要不
可欠なものである。しかし、このシーリング構造をとる
ことによる問題点がいくつかある。まずEL素子作製工
程の複雑化があげられる。つまり、シーリング剤を充填
する外囲器を作製するにはスペーサー、背面ガラスの加
工、各部品の位置出し、接着、乾燥の工程が必要であ
る。外囲器作製後、シーリング剤の充填、真空脱ガス処
理、充填部分の封止の工程が必要となる。以上の様にシ
ーリング構造の作製には、多くの工程が必要となること
から量産化には大きな障害となる。また、素子の大型化
がさけられないといった欠点も有する。分散型EL素子
と比較した場合、薄膜EL素子は、素子の厚さを可及的
に薄くできるといったメリットがある。しかし、シーリ
ング構造の場合、EL素子形成用基板の他にスペーサ
ー、背面ガラスの厚さが加味される。そのため、分散型
EL素子と大差ない素子厚さとなってしまう。さらに、
シーリング剤の構成原子もしくはシーリング剤中の不純
物原子の拡散といった問題点も有している。シーリング
剤は絶縁層中のピンホールを通して発光層付近まで浸透
する。このシーリング剤の構成原子もしくは不純物原子
がEL素子駆動による発熱によって、発光層中に拡散す
る。拡散した原子は発光層中で準位を形成し、EL素子
特性劣化の原因となる。
In order to solve this problem, it has been proposed to protect the moisture by the sealing structure shown in FIG. 2 (Actual Kaihei 3-32080). This sealing structure will be described with reference to FIG. A back glass 203 is arranged opposite to a glass substrate 201 via a spacer 202, and each component is fixed and sealed with an adhesive to form an envelope. An EL element 204 is built in the envelope, and an EL element protection fluid such as silicon oil or vacuum grease is filled and sealed to complete the sealing structure. As the sealing agent, a sealing agent which has excellent permeability to pinholes in the insulating layer and moisture resistance and which does not react with the EL element constituting film is used. Furthermore, recently, SrS has been attracting attention as a base material of a light emitting layer of a blue light emitting EL element. Since this SrS is a material having a very high hygroscopicity, the EL element sealing technology by the sealing structure described above is indispensable for the blue light emitting element using SrS as a base material. However, there are some problems with this sealing structure. First, the EL element manufacturing process is complicated. That is, in order to manufacture the envelope filled with the sealing agent, the steps of processing the spacer and the rear glass, positioning each component, adhering, and drying are required. After manufacturing the envelope, the steps of filling the sealing agent, vacuum degassing, and sealing the filled portion are required. As described above, many steps are required to manufacture the sealing structure, which is a major obstacle to mass production. Further, there is a drawback that the size of the device cannot be avoided. Compared with the dispersion type EL element, the thin film EL element has an advantage that the thickness of the element can be made as thin as possible. However, in the case of the sealing structure, the thickness of the spacer and the back glass is taken into consideration in addition to the EL element forming substrate. Therefore, the element thickness is not so different from the dispersion type EL element. further,
There is also a problem of diffusion of constituent atoms of the sealing agent or impurity atoms in the sealing agent. The sealing agent penetrates to the vicinity of the light emitting layer through pinholes in the insulating layer. The constituent atoms or impurity atoms of the sealing agent diffuse into the light emitting layer due to heat generated by driving the EL element. The diffused atoms form a level in the light emitting layer, which causes deterioration of EL element characteristics.

【0004】[0004]

【目的】本発明は、従来電界発光素子が必要としていた
シーリングを行なわずに素子の耐環境性の向上を図った
ものであり、簡易な作製工程にて、厚さが薄く耐環境性
に優れたEL素子を提供することを目的とする。
[Objective] The present invention is intended to improve the environmental resistance of the element without performing the sealing which is conventionally required for the electroluminescent element, and is thin and excellent in the environmental resistance in a simple manufacturing process. It is an object of the present invention to provide an EL device having the following characteristics.

【0005】[0005]

【構成】本発明の薄膜電界発光素子は、単結晶半導体層
もしくは絶縁性基板上に形成した単結晶半導体層を基板
として用い、該基板上に、各層の密度がバルク単結晶に
比較してそのズレが5%以内で、かつ各層を構成するも
のが化合物である場合には化学量論組成を有するように
形成したものである。下部絶縁層、発光層および上部絶
縁層の各層を順次設けたものを基本的な構成とするもの
である。本発明の電界発光素子の各層は、その密度は、
バルク単結晶の密度に近く、かつ化学量論組成をとって
いるので、素子の最表面に位置する上部絶縁層中には、
ピンホールやマイクロクラック等の欠陥が少なく、水分
等の侵入が抑制される。この状態であっても従来素子と
比較して、耐湿性に優れた素子構成である。前記の電界
発光素子を構成する各層は、ピンホールやマイクロクラ
ック等の欠陥が非常に少ない薄膜を形成することができ
るエピタキシャル成長法を採用するのが好ましい。
[Structure] The thin-film electroluminescent device of the present invention uses a single crystal semiconductor layer or a single crystal semiconductor layer formed on an insulating substrate as a substrate, and the density of each layer is higher than that of a bulk single crystal. When the deviation is within 5% and the constituent of each layer is a compound, it is formed to have a stoichiometric composition. The basic configuration is that a lower insulating layer, a light emitting layer, and an upper insulating layer are sequentially provided. The density of each layer of the electroluminescent device of the present invention is
Since the density is close to that of the bulk single crystal and has a stoichiometric composition, the upper insulating layer located on the outermost surface of the device has
There are few defects such as pinholes and microcracks, and ingress of water and the like is suppressed. Even in this state, the element structure is superior in moisture resistance as compared with the conventional element. It is preferable to adopt an epitaxial growth method for each layer constituting the electroluminescence device, which can form a thin film having very few defects such as pinholes and microcracks.

【0006】本発明においては、前記のような層構成を
採用することにより、十分な耐環境性を有しているが、
さらに該素子の表面層および/または各層の境界面にフ
ッ素、炭素または硫黄単原子層もしくはフッ素、硫黄ま
たは炭素原子の少なくとも1種の原子を含有する化合物
層を設けることにより、さらに耐環境性を向上させるこ
とができる。このフッ素、炭素あるいは硫黄単原子層も
しくはフッ素、硫黄あるいは炭素原子の少なくとも一種
を含有する化合物で表面処理したEL素子の最表面は、
未結合手等が存在せず非常に不活性な状態となる。した
がって、EL素子への水分や不純物の吸着が防止でき
る。前記フッ素、炭素あるいは硫黄原子の単原子層、も
しくはフッ素、炭素あるいは、硫黄原子のうちの少なく
とも一種の原子を含有する化合物層を設けるための表面
処理は、電界発光素子の表面部分の全体に行うのが好ま
しいが、部分的に、例えば上部絶縁層、下部絶縁層ある
いは発光層部分等の表面、または該素子の表面層だけで
はなく、発光層と上部絶縁層との界面、発光層と下部絶
縁物層との界面あるいは基板と下部絶縁物層との界面、
さらには前記の個所の複数の個所に設けてもよい。前記
処理のうちでもっとも好ましいのはフッ化処理でフッ素
原子層もしくはフッ化物層を形成する。例えば、誘電率
が大きな酸化物をフッ酸蒸気と水蒸気とで処理すること
によって得られる。酸化物材料がPbTiO3である場
合にはβ−PbF2,BaTiO3からBaF2,SrT
iO3からSrF2,Ta23からTaF3を形成するこ
とができる。
In the present invention, by adopting the above-mentioned layer structure, it has sufficient environmental resistance.
Further, by providing a fluorine, carbon or sulfur monoatomic layer or a compound layer containing at least one atom of fluorine, sulfur or carbon atom on the surface layer of the element and / or the boundary surface of each layer, the environment resistance is further improved. Can be improved. The outermost surface of the EL element surface-treated with the fluorine, carbon or sulfur monoatomic layer or the compound containing at least one of fluorine, sulfur or carbon atom is
It is in a very inactive state because there are no dangling bonds. Therefore, it is possible to prevent adsorption of water and impurities to the EL element. The surface treatment for providing the monoatomic layer of fluorine, carbon or sulfur atoms or the compound layer containing at least one atom of fluorine, carbon or sulfur atoms is performed on the entire surface portion of the electroluminescent element. However, not only the surface of the upper insulating layer, the lower insulating layer, or the light emitting layer portion, or the surface layer of the device, but also the interface between the light emitting layer and the upper insulating layer, the light emitting layer and the lower insulating layer are preferable. Interface with the material layer or the interface between the substrate and the lower insulating layer,
Further, it may be provided at a plurality of the above-mentioned locations. The most preferable treatment is a fluorination treatment to form a fluorine atom layer or a fluoride layer. For example, it can be obtained by treating an oxide having a large dielectric constant with hydrofluoric acid vapor and water vapor. When the oxide material is PbTiO 3 , β-PbF 2 , BaTiO 3 to BaF 2 , SrT
SrF 2 can be formed from iO 3 and TaF 3 can be formed from Ta 2 O 3 .

【0007】次に、本発明によるEL素子を構成する各
層に使用する材料とその形成方法について、図3に基づ
いて説明する。基板301にはSi,Ge等の単結晶半
導体基板や、石英基板やガラス基板上に、ストライプヒ
ーター法、高周波誘導加熱法、ランプ加熱法、レーザー
加熱法等のZMR法により、単結晶SiもしくはGe薄
膜を形成したSOI基板を用いる。この単結晶基板もし
くはSOI基板はEL素子形成用基板の他に下部電極と
しても用いられるのでSiもしくはGeの抵抗率は、1
-4〜102(Ω・cm)の範囲にあることが望まし
い。
Next, the materials used for the layers constituting the EL device according to the present invention and the method for forming the same will be described with reference to FIG. The substrate 301 is a single crystal semiconductor substrate such as Si or Ge, or a quartz substrate or a glass substrate on which a single crystal Si or Ge is formed by a stripe heater method, a high frequency induction heating method, a lamp heating method, a laser heating method, or the like. An SOI substrate on which a thin film is formed is used. Since this single crystal substrate or SOI substrate is used as a lower electrode in addition to the EL element forming substrate, the resistivity of Si or Ge is 1 or less.
It is preferably in the range of 0 −4 to 10 2 (Ω · cm).

【0008】上記基板301上に前記したように、その
密度がバルク単結晶の密度に比較して5%以下、望まし
くは1%以下でかつ、化合物である場合には化学量論組
成を有する下部絶縁物層302を形成する。絶縁物材料
としてはPbTiO3,PLT,PLZT,BaTi
3,SrTiO3,Y23、YSZ,Ta23,Sn2
3,Al23,MgO,MgAl23等が使用でき
る。形成方法としては、構成原素の組成制御性に優れ、
エピタキシャル成長に適した方法である。有機金属熱分
解法(MOCVD法)、分子線エピタキシャル成長法
(MBE法)等の方法が用いられる。
As described above on the substrate 301, the density thereof is 5% or less, preferably 1% or less as compared with the density of the bulk single crystal, and in the case of a compound, a lower portion having a stoichiometric composition. The insulator layer 302 is formed. As the insulating material, PbTiO 3 , PLT, PLZT, BaTi
O 3 , SrTiO 3 , Y 2 O 3 , YSZ, Ta 2 O 3 , Sn 2
O 3 , Al 2 O 3 , MgO, MgAl 2 O 3 or the like can be used. As a forming method, it is excellent in composition controllability of constituent elements,
This method is suitable for epitaxial growth. Methods such as a metal organic thermal decomposition method (MOCVD method) and a molecular beam epitaxial growth method (MBE method) are used.

【0009】上記絶縁物302上に発光層を形成する。
該層の密度は、それをバルク単結晶で構成した場合の密
度に比較して、5%以内望ましくは1%以下で、かつ該
層を構成する材料が化合物の場合には、化学量論組成を
有するものである。発光層材料としては、ZnS,Zn
Se,ZnSxSey(y=1−x)等を母材とし、発
光中心としてMnを添加したZnS:Mn,ZnSe:
Mn,ZnSxSey:Mn(y=1−x)等の材料、
もしくは上記母材にCuを添加したZnS:Cu系材
料、もしくは上記母材に希土類フッ化物(TbF3,E
rF3,NdF3,TmF3,PrF3,SmF3,Dy
3,HoF3等)を添加した材料が用いられる。また、
SrSを母材とし発光中心にCe,Sm,Tb,Dy,
Er,Tm,Pr,Mn等を添加した材料やCaSを母
材とし発光中心にEr等を添加した材料等が発光層とし
て用いられる。上記各材料はMOCVD法、MBE法等
を用いて単層もしくは多層構成で形成する。
A light emitting layer is formed on the insulator 302.
The density of the layer is within 5%, preferably 1% or less as compared with the density when it is formed of a bulk single crystal, and when the material forming the layer is a compound, the stoichiometric composition Is to have. As the light emitting layer material, ZnS, Zn
ZnS: Mn, ZnSe: with Se, ZnSxSey (y = 1-x) or the like as a base material and Mn added as an emission center.
A material such as Mn, ZnSxSey: Mn (y = 1-x),
Alternatively, a ZnS: Cu-based material obtained by adding Cu to the above base material, or a rare earth fluoride (TbF 3 , E
rF 3 , NdF 3 , TmF 3 , PrF 3 , SmF 3 , Dy
A material to which F 3 , HoF 3 etc.) is added is used. Also,
Ce, Sm, Tb, Dy,
A material to which Er, Tm, Pr, Mn or the like is added, or a material in which CaS is a base material and Er is added to the emission center is used as the light emitting layer. Each of the above materials is formed in a single layer or a multi-layer structure by MOCVD, MBE or the like.

【0010】上記発光層303上に、上部絶縁層304
を形成する。同様に該層の密度は、それをバルク単結晶
で構成した場合の密度に比較してズレは5%以下望まし
くは1%以下で、かつ該層を構成する材料が化合物の場
合には化学量論組成を有するものである。材料及び層形
成手段は下部絶縁層と同様なものが使用可能である。
An upper insulating layer 304 is formed on the light emitting layer 303.
To form. Similarly, the density of the layer is 5% or less, preferably 1% or less as compared with the density when the layer is formed of a bulk single crystal, and when the material forming the layer is a compound, the stoichiometry is It has a theoretical composition. The same material and layer forming means as the lower insulating layer can be used.

【0011】次に上記上部絶縁層304上に透明電極3
05を形成する透明電極材料としては、ITO,In2
3,SnO2,ZnO:Al,Au等の薄膜が使用で
き、これらの材料をMOCVD法、MBE法、スパッタ
リング法、プラズマCVD法、真空蒸着法等を用いて層
形成する。層形成後に、例えばホトリソグラフィーによ
り所望の電極形状に加工する。
Next, the transparent electrode 3 is formed on the upper insulating layer 304.
As the transparent electrode material forming 05, ITO, In 2
Thin films of O 3 , SnO 2 , ZnO: Al, Au, etc. can be used, and layers of these materials are formed by MOCVD, MBE, sputtering, plasma CVD, vacuum deposition, or the like. After forming the layer, it is processed into a desired electrode shape by, for example, photolithography.

【0012】[0012]

【実施例】次に実施例により本発明の詳細について説明
する。 実施例1 本発明の一実施例を説明する。EL素子形成基板及び下
部電極としてSOI基板401を用いる。SOI基板
は、石英基板上に成膜した多結晶Si薄膜をレーザー加
熱による溶融再結晶化法により形成する。溶融再結晶化
条件を調整し、(100)配向の単結晶Si薄膜とす
る。次に上記基板上にMBE法を用いてSrTiO3
膜をエピタキシャル成長し、下部絶縁層402とする。
SrTiO3薄膜の膜厚は3000Åとする。次にSr
TiO3薄膜上にMOCVD法を用いて、SrS:Ce
薄膜403を、4000Åの膜厚でエピタキシャル成長
し、発光層とする。発光中心であるCeの膜中濃度は、
0.2mol%とする。次にSrS:Ce上にMBE法
を用いてSrTiO3薄膜404を3000Åの膜厚で
成長し、上部絶縁層とする。最後に上部絶縁層上にスパ
ッタ法を用いて、ITO薄膜405を1000Åの膜厚
で形成し、EL素子構成を完成する。EL素子を構成す
る各層の組成比とバルク単結晶からの密度の減少率を表
1に示す。組成比は、ラザフォード後方散乱法(RB
S)により、各原子の散乱スペクトルの強度比から求め
た。また、バルク単結晶材料に対する密度の減少率は、
RBS法を用いて測定した。チャンネリング最小収率
(χmin)のバルク単結晶材料との比較から求めたも
のである。表1のごとくいずれの薄膜も化学量論組成と
ほぼ一致し、バルク単結晶材料の密度からの減少率が1
%以内である。以上の様に実施例1のEL素子は、組成
のズレがなく、単結晶の密度に近い状態で粒界等が存在
しない薄膜により構成されている。次にEL素子表面の
処理方法について説明する。処理は、図5に示す装置内
で行なう。処理にはHF溶液及びH2Oを用い、各々N2
ガスでバブリングし真空室中に導入する。H2OとHF
の反応によりHF分子のイオン化が起こりHF2 -イオン
が生成する。HF2 -イオンは非常に活性であるためSr
TiO3と反応し最表面にSrと結合したF単原子層も
しくはSrF2層406を形成する。EL素子表面をF
原子で終端もしくはSrF2膜で被覆することにより、
ほかのガスで置換されることがなく腐食に強い状態が形
成できる。以上の方法により実施例1のEL素子を完成
する。実施例1のEL素子の輝度−電圧特性を図6に、
輝度の経時変化を図7に示す。従来SrS:Ceを発光
層とする青色発光素子は、母材のSrSの耐湿性に問題
があり、十分な素子寿命は得られていなかった。これに
対して、本発明のEL素子は、図7に示すように、長期
間連続駆動後も輝度低下はわずかであり安定性に優れた
特性を示している。
The details of the present invention will be described with reference to Examples. Example 1 An example of the present invention will be described. An SOI substrate 401 is used as the EL element formation substrate and the lower electrode. The SOI substrate is formed by melting and recrystallizing a polycrystalline Si thin film formed on a quartz substrate by laser heating. The melt recrystallization conditions are adjusted to form a (100) oriented single crystal Si thin film. Next, a SrTiO 3 thin film is epitaxially grown on the above substrate using the MBE method to form a lower insulating layer 402.
The thickness of the SrTiO 3 thin film is 3000 Å. Then Sr
SrS: Ce was formed on the TiO 3 thin film using the MOCVD method.
The thin film 403 is epitaxially grown to a thickness of 4000Å to form a light emitting layer. The concentration of Ce, which is the emission center, in the film is
It is set to 0.2 mol%. Next, an SrTiO 3 thin film 404 is grown on SrS: Ce by the MBE method to a thickness of 3000 Å to form an upper insulating layer. Finally, an ITO thin film 405 is formed on the upper insulating layer by sputtering to have a film thickness of 1000 Å to complete the EL device structure. Table 1 shows the composition ratio of each layer constituting the EL device and the reduction rate of the density from the bulk single crystal. The composition ratio is based on the Rutherford backscattering method (RB
S) was used to determine the intensity ratio of the scattering spectrum of each atom. In addition, the reduction rate of the density with respect to the bulk single crystal material is
It was measured using the RBS method. It is obtained by comparison with the bulk single crystal material having the minimum yield of channeling (χmin). As shown in Table 1, all thin films have almost the same stoichiometric composition, and the reduction rate from the density of the bulk single crystal material is 1
Within%. As described above, the EL element of Example 1 is composed of a thin film having no compositional deviation and having no grain boundary in a state close to the density of a single crystal. Next, a method of treating the surface of the EL element will be described. The processing is performed in the device shown in FIG. HF solution and H 2 O were used for the treatment, and each was treated with N 2
Bubble gas and introduce into the vacuum chamber. H 2 O and HF
HF molecule is ionized by the reaction of, and HF 2 ion is generated. Since HF 2 ions are very active, Sr
It reacts with TiO 3 to form an F monoatomic layer or SrF 2 layer 406 bonded to Sr on the outermost surface. F the EL element surface
By terminating with atoms or coating with SrF 2 film,
A state resistant to corrosion can be formed without being replaced by another gas. The EL element of Example 1 is completed by the above method. FIG. 6 shows the luminance-voltage characteristics of the EL element of Example 1.
FIG. 7 shows the change in luminance with time. Conventional blue light emitting devices using SrS: Ce as a light emitting layer have a problem in the moisture resistance of SrS as a base material, and a sufficient device life has not been obtained. On the other hand, as shown in FIG. 7, the EL element of the present invention shows a characteristic that the luminance is slightly reduced even after continuous driving for a long time and the stability is excellent.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】[0014]

【効果】本発明により従来EL素子が必要としてきたシ
ーリング剤による封止構造をとらなくても、従来素子と
同程度もしくはそれ以上の耐湿性が得られる。その結果
素子の厚みは、支持体として用いた石英基板の厚さです
み、素子の薄層化が実現できる。
[Effect] According to the present invention, moisture resistance equivalent to or higher than that of the conventional element can be obtained without using the sealing structure required by the conventional EL element by the sealing agent. As a result, the thickness of the element can be the thickness of the quartz substrate used as the support, and the element can be thinned.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の薄膜EL素子の基本的な素子構成をモデ
ル的に示す図である。
FIG. 1 is a model view showing a basic element configuration of a conventional thin film EL element.

【図2】従来の薄膜EL素子の基本的な素子構成及びシ
ーリング構造をモデル的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a basic element structure and sealing structure of a conventional thin film EL element.

【図3】本発明の薄膜EL素子の基本的な素子構成およ
びその製造工程をモデル的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a basic element configuration of a thin film EL element of the present invention and a manufacturing process thereof.

【図4】本発明の実施例1の薄膜EL素子を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a thin film EL element of Example 1 of the present invention.

【図5】本発明で使用するフッ化処理装置の1例の概略
図を示す。
FIG. 5 shows a schematic view of an example of a fluorination treatment apparatus used in the present invention.

【図6】本発明の実施例1の薄膜EL素子の輝度−電圧
特性の関係を示す。
FIG. 6 shows a relationship between luminance-voltage characteristics of the thin film EL element of Example 1 of the present invention.

【図7】本発明の実施例1の薄膜EL素子のしきい電圧
+80Vにおける発光輝度の経時変化を示す。
FIG. 7 shows a change with time in emission luminance at a threshold voltage of +80 V of the thin film EL element of Example 1 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ガラス基板 102 透明電極 103 下部絶縁層 104 発光層 105 上部絶縁層 106 上部電極 201 ガラス基板 202 スペーサー 203 背面ガラス 204 発光素子 205 上部絶縁層 206 上部電極 301 単結晶半導体層 302 下部絶縁物層 303 発光層 304 上部絶縁物層 401 SOI基板 402 SrTiO3薄膜 403 SrS:Ce薄膜 404 SrTiO3薄膜 405 ITO 406 SrF2層 501 N2ガス 502 マスフローコントローラー 503 HF溶液 504 H2O 505 EL素子 506 ロータリーポンプ101 glass substrate 102 transparent electrode 103 lower insulating layer 104 light emitting layer 105 upper insulating layer 106 upper electrode 201 glass substrate 202 spacer 203 back glass 204 light emitting element 205 upper insulating layer 206 upper electrode 301 single crystal semiconductor layer 302 lower insulating layer 303 light emission Layer 304 Upper insulator layer 401 SOI substrate 402 SrTiO 3 thin film 403 SrS: Ce thin film 404 SrTiO 3 thin film 405 ITO 406 SrF 2 layer 501 N 2 gas 502 mass flow controller 503 HF solution 504 H 2 O 505 EL element 506 rotary pump

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 薄膜で構成される下部絶縁層、発光層お
よび上部絶縁層を有する薄膜電界発光素子において、前
記各薄膜層の密度が該薄膜が単結晶材料で構成される場
合の密度に比較してその相違が5%以内であり、かつ該
薄膜を構成する材料が化合物である場合には、その組成
が化学量論組成であることを特徴とする薄膜電界発光素
子。
1. In a thin film electroluminescent device having a lower insulating layer, a light emitting layer and an upper insulating layer formed of thin films, the density of each thin film layer is compared with the density when the thin film is made of a single crystal material. Then, the difference is within 5%, and when the material forming the thin film is a compound, the composition is a stoichiometric composition, and the thin film electroluminescent device is characterized.
【請求項2】 前記下部絶縁層、発光層および上部絶縁
層のうちの少なくとも一つの層の表面にフッ素原子、炭
素原子および硫黄原子のうちの少なくとも一種の単原子
層あるいは前記原子のうちの少なくとも1種の原子を含
有する化合物の層を設けたことを特徴とする請求項1記
載の薄膜電界発光素子。
2. A monoatomic layer of at least one of a fluorine atom, a carbon atom and a sulfur atom or at least one of the atoms is formed on the surface of at least one layer of the lower insulating layer, the light emitting layer and the upper insulating layer. The thin film electroluminescent device according to claim 1, further comprising a layer of a compound containing one kind of atom.
【請求項3】 発光層と上部絶縁層との界面、発光層と
下部絶縁層との界面および基板と下部絶縁層との界面の
うちの少なくとも一つの界面に、フッ素原子、炭素原子
および硫黄原子のうちの少なくとも一種の単原子層、あ
るいは前記原子のうちの少なくとも一種の原子を含有す
る化合物の層を設けたことを特徴とする請求項1または
2記載の薄膜電界発光素子。
3. A fluorine atom, a carbon atom and a sulfur atom are present at at least one of the interface between the light emitting layer and the upper insulating layer, the interface between the light emitting layer and the lower insulating layer, and the interface between the substrate and the lower insulating layer. 3. A thin film electroluminescent device according to claim 1, further comprising a monoatomic layer of at least one of the above, or a layer of a compound containing at least one of the atoms.
【請求項4】 前記下部絶縁層および上部絶縁層のうち
の少なくとも一つの層の表面に設ける層が、フッ化物で
あることを特徴とする請求項2記載の薄膜電界発光素
子。
4. The thin film electroluminescent device according to claim 2, wherein the layer provided on the surface of at least one of the lower insulating layer and the upper insulating layer is a fluoride.
【請求項5】 前記下部絶縁層および/または上部絶縁
層を構成する酸化物層を、フッ酸蒸気および水蒸気を用
いて処理し、該酸化物層の表面にフッ化物層を形成する
ことを特徴とする請求項4記載の薄膜電界発光素子の製
造法。
5. The oxide layer forming the lower insulating layer and / or the upper insulating layer is treated with hydrofluoric acid vapor and water vapor to form a fluoride layer on the surface of the oxide layer. The method for manufacturing a thin film electroluminescent device according to claim 4.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100335109B1 (en) * 2000-03-31 2002-05-04 구자홍 Organic Electroluminescence Display Panel
JP2003332631A (en) * 2002-05-15 2003-11-21 Sumitomo Electric Ind Ltd White light emitting element
JP2012216848A (en) * 2000-09-14 2012-11-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and electronic instrument

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