JPH06196262A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
エレクトロルミネッセンス素子Info
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- JPH06196262A JPH06196262A JP4271000A JP27100092A JPH06196262A JP H06196262 A JPH06196262 A JP H06196262A JP 4271000 A JP4271000 A JP 4271000A JP 27100092 A JP27100092 A JP 27100092A JP H06196262 A JPH06196262 A JP H06196262A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高輝度で高信頼性を有するＥＬ素子を提供す
ること。 【構成】 第１絶縁層１３上に有機金属気相成長法によ
って、希土類元素を添加した半導体薄膜から成る発光層
１４が形成される。この場合、添加する希土類元素の濃
度が0.1〜0.4at％とされる。これにより、希土類元素の
成長初期における結晶成長核の数を均一でしかも適切な
量とすることができる。このため成長する結晶粒は、成
長初期段階から粒径の揃った柱状結晶となる。従って、
成長後の半導体薄膜から成る発光層１４の表面の凹凸は
小さくなり、その上に積層される第２絶縁層１５の絶縁
破壊耐圧が著しく向上する。これにより、ＥＬ素子１０
０は信頼性が向上し、有機金属気相成長法を用いた結晶
粒の大粒径化による結晶性の向上と相まって、従来、実
用的な発光輝度に達していない発光色を呈するＥＬ素子
においても、著しく発光輝度の高いものを形成すること
が可能となる。
ること。 【構成】 第１絶縁層１３上に有機金属気相成長法によ
って、希土類元素を添加した半導体薄膜から成る発光層
１４が形成される。この場合、添加する希土類元素の濃
度が0.1〜0.4at％とされる。これにより、希土類元素の
成長初期における結晶成長核の数を均一でしかも適切な
量とすることができる。このため成長する結晶粒は、成
長初期段階から粒径の揃った柱状結晶となる。従って、
成長後の半導体薄膜から成る発光層１４の表面の凹凸は
小さくなり、その上に積層される第２絶縁層１５の絶縁
破壊耐圧が著しく向上する。これにより、ＥＬ素子１０
０は信頼性が向上し、有機金属気相成長法を用いた結晶
粒の大粒径化による結晶性の向上と相まって、従来、実
用的な発光輝度に達していない発光色を呈するＥＬ素子
においても、著しく発光輝度の高いものを形成すること
が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、計器類のバッ
クライト用の面発光源などに利用されるエレクトロルミ
ネッセンス(Electroluminescence) 素子（以下、ＥＬ素
子という）に関する。
クライト用の面発光源などに利用されるエレクトロルミ
ネッセンス(Electroluminescence) 素子（以下、ＥＬ素
子という）に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、ＥＬ素子は、硫化亜鉛(ＺnＳ）など
の蛍光体に電界をかけたときに発光する現象を利用した
もので、自発光型の平面ディスプレイを構成するものと
して注目されている。図４は、従来のＥＬ素子１０の典
型的な断面構造を示した模式図である。ＥＬ素子１０
は、絶縁性基板であるガラス基板１上に、光学的に透明
なＩＴＯ膜から成る第１電極２、五酸化タンタル（Ｔa2
Ｏ5)などから成る第１絶縁層３、発光層４、第２絶縁層
５及びＩＴＯ膜から成る第２電極６を順次積層して形成
されている。ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜は、酸化イ
ンジウム（Ｉn2Ｏ3)に錫（Ｓn)をドープした透明の導電
膜で、低抵抗率であることから従来より透明電極用とし
て広く使用されている。発光層４としては、例えば、硫
化亜鉛を母体材料とし、発光中心としてマンガン（Ｍn)
や三フッ化テルビウム(ＴbＦ3)を添加したものが使用さ
れる。ＥＬ素子の発光色は硫化亜鉛中の添加物の種類に
よって決まり、例えば、発光中心としてマンガン（Ｍn)
を添加した場合には黄橙色、三フッ化テルビウム(ＴbＦ
3)を添加した場合には緑色の発光が得られる。
の蛍光体に電界をかけたときに発光する現象を利用した
もので、自発光型の平面ディスプレイを構成するものと
して注目されている。図４は、従来のＥＬ素子１０の典
型的な断面構造を示した模式図である。ＥＬ素子１０
は、絶縁性基板であるガラス基板１上に、光学的に透明
なＩＴＯ膜から成る第１電極２、五酸化タンタル（Ｔa2
Ｏ5)などから成る第１絶縁層３、発光層４、第２絶縁層
５及びＩＴＯ膜から成る第２電極６を順次積層して形成
されている。ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜は、酸化イ
ンジウム（Ｉn2Ｏ3)に錫（Ｓn)をドープした透明の導電
膜で、低抵抗率であることから従来より透明電極用とし
て広く使用されている。発光層４としては、例えば、硫
化亜鉛を母体材料とし、発光中心としてマンガン（Ｍn)
や三フッ化テルビウム(ＴbＦ3)を添加したものが使用さ
れる。ＥＬ素子の発光色は硫化亜鉛中の添加物の種類に
よって決まり、例えば、発光中心としてマンガン（Ｍn)
を添加した場合には黄橙色、三フッ化テルビウム(ＴbＦ
3)を添加した場合には緑色の発光が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の構造から成るＥ
Ｌ素子１０において、赤色発光を得る発光層４の構成材
料として、三フッ化サマリウム(ＳmＦ3)を添加した硫化
亜鉛などが検討されている。この構成材料から成る発光
層４を有するＥＬ素子１０では、発光輝度が最大でも10
00cd/m2(５ＫＨz 駆動）と低く、現状ではＥＬパネルな
どの表示器としては実用性に乏しいものである。
Ｌ素子１０において、赤色発光を得る発光層４の構成材
料として、三フッ化サマリウム(ＳmＦ3)を添加した硫化
亜鉛などが検討されている。この構成材料から成る発光
層４を有するＥＬ素子１０では、発光輝度が最大でも10
00cd/m2(５ＫＨz 駆動）と低く、現状ではＥＬパネルな
どの表示器としては実用性に乏しいものである。
【０００４】一般に、発光層４は硫化亜鉛(ＺnＳ）など
のII−VI族化合物半導体の多結晶体で構成されている。
このため発光層４中には多くの結晶粒界が存在する。こ
の結晶粒界は、電界印加によって加速された電子に対し
て散乱体として働くため、発光中心の効率的な励起の妨
げとなる。又、結晶粒界では結晶方位のずれなどのため
に格子歪みも大きく、ＥＬ発光に有害な非放射再結合中
心も多く存在する。従って、ＥＬ素子の輝度を向上する
ためには、発光層４の結晶性を改善することが重要であ
る。このためには、構成材料の結晶粒を大粒径化し、結
晶粒界の数を減少させることが必要である。
のII−VI族化合物半導体の多結晶体で構成されている。
このため発光層４中には多くの結晶粒界が存在する。こ
の結晶粒界は、電界印加によって加速された電子に対し
て散乱体として働くため、発光中心の効率的な励起の妨
げとなる。又、結晶粒界では結晶方位のずれなどのため
に格子歪みも大きく、ＥＬ発光に有害な非放射再結合中
心も多く存在する。従って、ＥＬ素子の輝度を向上する
ためには、発光層４の結晶性を改善することが重要であ
る。このためには、構成材料の結晶粒を大粒径化し、結
晶粒界の数を減少させることが必要である。
【０００５】一般に、発光層４の結晶粒径は、その成長
方法，成長条件，発光中心濃度などに依存する。気相成
長法は、各原料ガスを独立に制御できるため、蒸着法や
スパッタ法に較べて結晶粒の大粒径化が可能である。特
に、原料ガスに有機金属を用いたＭＯＣＶＤ（Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相成長）
法は、400〜500℃と気相成長法としては比較的低い成長
温度で、高品質な発光層４を形成することができる。
方法，成長条件，発光中心濃度などに依存する。気相成
長法は、各原料ガスを独立に制御できるため、蒸着法や
スパッタ法に較べて結晶粒の大粒径化が可能である。特
に、原料ガスに有機金属を用いたＭＯＣＶＤ（Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相成長）
法は、400〜500℃と気相成長法としては比較的低い成長
温度で、高品質な発光層４を形成することができる。
【０００６】図５は、硫化亜鉛(ＺnＳ）を母体材料と
し、発光中心としてサマリウム（Ｓm)を添加した硫化亜
鉛：サマリウム(ＺnＳ：Ｓm)から成る発光層の薄膜表面
の電子顕微鏡写真である。尚、図５(a) は、スパッタ法
を用いて成膜した場合、図５(b) は、ＭＯＣＶＤ法を用
いて成膜した場合である。サマリウム（Ｓm)添加量は、
いずれの試料も 1.0at％である。結晶粒径は、スパッタ
法では100〜200nm、ＭＯＣＶＤ法では300〜500nmであ
る。このように発光層４をＭＯＣＶＤ法で形成した場
合、スパッタ法に較べて結晶粒の大粒径化が可能であ
り、発光層４の結晶性の改善ができる。
し、発光中心としてサマリウム（Ｓm)を添加した硫化亜
鉛：サマリウム(ＺnＳ：Ｓm)から成る発光層の薄膜表面
の電子顕微鏡写真である。尚、図５(a) は、スパッタ法
を用いて成膜した場合、図５(b) は、ＭＯＣＶＤ法を用
いて成膜した場合である。サマリウム（Ｓm)添加量は、
いずれの試料も 1.0at％である。結晶粒径は、スパッタ
法では100〜200nm、ＭＯＣＶＤ法では300〜500nmであ
る。このように発光層４をＭＯＣＶＤ法で形成した場
合、スパッタ法に較べて結晶粒の大粒径化が可能であ
り、発光層４の結晶性の改善ができる。
【０００７】しかしながら、図５(b) からも明らかなよ
うに、ＭＯＣＶＤ法で発光層４を形成した場合、結晶粒
の大粒径化に伴って表面の凹凸が増大する。実際、図５
(b) の試料では、表面の凹凸がほぼ 200nmにも達してい
る。このような表面の凹凸が存在すると、図４に示した
ＥＬ素子１０において、発光層４の上部に積層される第
２絶縁層５が、絶縁破壊を起こし易くなる。このため、
ＥＬ素子１０の信頼性は著しく低下し、最悪の場合には
発光開始電圧以下でも絶縁破壊を起こしてＥＬ発光が不
可能となる。従って、図５(a) に示したように、発光層
４はサマリウム（Ｓm)添加量が 1.0at％付近であっても
結晶粒径が極端に大きくなることがないスパッタ法など
を用いて発光輝度を犠牲にして形成するしかなかった。
うに、ＭＯＣＶＤ法で発光層４を形成した場合、結晶粒
の大粒径化に伴って表面の凹凸が増大する。実際、図５
(b) の試料では、表面の凹凸がほぼ 200nmにも達してい
る。このような表面の凹凸が存在すると、図４に示した
ＥＬ素子１０において、発光層４の上部に積層される第
２絶縁層５が、絶縁破壊を起こし易くなる。このため、
ＥＬ素子１０の信頼性は著しく低下し、最悪の場合には
発光開始電圧以下でも絶縁破壊を起こしてＥＬ発光が不
可能となる。従って、図５(a) に示したように、発光層
４はサマリウム（Ｓm)添加量が 1.0at％付近であっても
結晶粒径が極端に大きくなることがないスパッタ法など
を用いて発光輝度を犠牲にして形成するしかなかった。
【０００８】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、高輝度で
高信頼性を有するＥＬ素子を提供することである。
されたものであり、その目的とするところは、高輝度で
高信頼性を有するＥＬ素子を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成における第１の特徴は、絶縁性基板上に第
１電極、第１絶縁層、発光層、第２絶縁層及び第２電極
を、少なくとも光取り出し側の材料を光学的に透明なも
のにて順次積層したＥＬ素子であって、前記発光層は有
機金属気相成長法を用いて希土類元素を添加した半導体
薄膜から成り、該半導体薄膜中の前記希土類元素の濃度
を0.1〜0.4at％に制御することである。
の発明の構成における第１の特徴は、絶縁性基板上に第
１電極、第１絶縁層、発光層、第２絶縁層及び第２電極
を、少なくとも光取り出し側の材料を光学的に透明なも
のにて順次積層したＥＬ素子であって、前記発光層は有
機金属気相成長法を用いて希土類元素を添加した半導体
薄膜から成り、該半導体薄膜中の前記希土類元素の濃度
を0.1〜0.4at％に制御することである。
【００１０】又、第２の特徴は、第１の特徴に加えて、
希土類元素の原料は、有機金属であることである。
希土類元素の原料は、有機金属であることである。
【００１１】又、第３の特徴は、第１又は第２の特徴に
加えて、前記半導体薄膜は、硫化亜鉛(ＺnＳ）であるこ
とである。
加えて、前記半導体薄膜は、硫化亜鉛(ＺnＳ）であるこ
とである。
【００１２】又、第４の特徴は、第１、第２又は第３の
特徴に加えて、前記希土類元素は、サマリウム（Ｓm)で
あることである。
特徴に加えて、前記希土類元素は、サマリウム（Ｓm)で
あることである。
【００１３】
【作用及び効果】本発明は、結晶性を有しない下地絶縁
層上に、有機金属気相成長法によって、希土類元素を添
加した半導体薄膜から成る発光層を形成する場合、添加
する希土類元素の濃度を制御することによって、結晶粒
の成長を制御できるという発明者等の見出した実験的結
果に基づいた技術的手段を採用している。即ち、添加す
る希土類元素の濃度を0.1〜0.4at％に制御することによ
って、成長初期における結晶成長核の数を均一でしかも
適切な量とすることができる。このため成長する結晶粒
は、相互の結晶粒で成長を阻害し合うことが少なく、成
長初期段階から粒径の揃った柱状結晶となる。従って、
成長後の半導体薄膜から成る発光層の表面の凹凸は小さ
くなり、その上に積層される上部絶縁層の絶縁破壊耐圧
が著しく向上する。これにより、ＥＬ素子は信頼性が向
上し、有機金属気相成長法を用いた結晶粒の大粒径化に
よる結晶性の向上と相まって、従来、実用的な発光輝度
に達していない発光色を呈するＥＬ素子においても、著
しく発光輝度の高いものを形成することが可能となる。
層上に、有機金属気相成長法によって、希土類元素を添
加した半導体薄膜から成る発光層を形成する場合、添加
する希土類元素の濃度を制御することによって、結晶粒
の成長を制御できるという発明者等の見出した実験的結
果に基づいた技術的手段を採用している。即ち、添加す
る希土類元素の濃度を0.1〜0.4at％に制御することによ
って、成長初期における結晶成長核の数を均一でしかも
適切な量とすることができる。このため成長する結晶粒
は、相互の結晶粒で成長を阻害し合うことが少なく、成
長初期段階から粒径の揃った柱状結晶となる。従って、
成長後の半導体薄膜から成る発光層の表面の凹凸は小さ
くなり、その上に積層される上部絶縁層の絶縁破壊耐圧
が著しく向上する。これにより、ＥＬ素子は信頼性が向
上し、有機金属気相成長法を用いた結晶粒の大粒径化に
よる結晶性の向上と相まって、従来、実用的な発光輝度
に達していない発光色を呈するＥＬ素子においても、著
しく発光輝度の高いものを形成することが可能となる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明に係るＥＬ素子１００の断面構
造を示した模式図である。尚、図１のＥＬ素子１００で
は、矢印方向に光を取り出している。ＥＬ素子１００
は、絶縁性基板であるガラス基板１１上に順次、以下の
薄膜が積層形成され構成されている。尚、以下各層の膜
厚はその中央部分を基準として述べてある。ガラス基板
１１上には、光学的に透明な酸化亜鉛(ＺnＯ）から成る
第１透明電極（第１電極）１２が形成され、その上面に
は光学的に透明な五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)から成る第
１絶縁層１３、サマリウム（Ｓm)の添加量が 0.2at％に
制御された硫化亜鉛(ＺnＳ）から成る発光層１４、光学
的に透明な五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)から成る第２絶縁
層１５、光学的に透明な酸化亜鉛(ＺnＯ）から成る第２
透明電極（第２電極）１６が形成されている。
明する。図１は、本発明に係るＥＬ素子１００の断面構
造を示した模式図である。尚、図１のＥＬ素子１００で
は、矢印方向に光を取り出している。ＥＬ素子１００
は、絶縁性基板であるガラス基板１１上に順次、以下の
薄膜が積層形成され構成されている。尚、以下各層の膜
厚はその中央部分を基準として述べてある。ガラス基板
１１上には、光学的に透明な酸化亜鉛(ＺnＯ）から成る
第１透明電極（第１電極）１２が形成され、その上面に
は光学的に透明な五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)から成る第
１絶縁層１３、サマリウム（Ｓm)の添加量が 0.2at％に
制御された硫化亜鉛(ＺnＳ）から成る発光層１４、光学
的に透明な五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)から成る第２絶縁
層１５、光学的に透明な酸化亜鉛(ＺnＯ）から成る第２
透明電極（第２電極）１６が形成されている。
【００１５】次に、上述のＥＬ素子１００の製造方法を
以下に述べる。先ず、ガラス基板１１上に第１透明電極
１２を成膜した。蒸着材料としては、硫化亜鉛(ＺnＯ)
粉末に酸化ガリウム（Ｇa2Ｏ3)を加えて混合し、ペレッ
ト状に成形したものを用い、成膜装置としては、イオン
プレーティング装置を用いた。具体的には、ガラス基板
１１の温度を 150℃に保持したままイオンプレーティン
グ装置内を５×10-3Ｐa まで排気した。その後、アルゴ
ン（Ａr)ガスを導入して 6.5×10-1Ｐa に保ち、成膜速
度が0.1〜0.3nm/secの範囲となるようビーム電力及び高
周波電力を調整した。
以下に述べる。先ず、ガラス基板１１上に第１透明電極
１２を成膜した。蒸着材料としては、硫化亜鉛(ＺnＯ)
粉末に酸化ガリウム（Ｇa2Ｏ3)を加えて混合し、ペレッ
ト状に成形したものを用い、成膜装置としては、イオン
プレーティング装置を用いた。具体的には、ガラス基板
１１の温度を 150℃に保持したままイオンプレーティン
グ装置内を５×10-3Ｐa まで排気した。その後、アルゴ
ン（Ａr)ガスを導入して 6.5×10-1Ｐa に保ち、成膜速
度が0.1〜0.3nm/secの範囲となるようビーム電力及び高
周波電力を調整した。
【００１６】次に、第１透明電極１２上に五酸化タンタ
ル（Ｔa2Ｏ5)から成る第１絶縁層１３をスパッタにより
形成した。具体的には、ガラス基板１１の温度を 200℃
に保持し、スパッタ装置内を 1.0Ｐa に維持し、装置内
にアルゴン（Ａr)と酸素（Ｏ2)の混合ガスを導入（200c
c/min)し、１ＫＷの高周波電力で堆積速度 0.2nm/secの
条件で行った。
ル（Ｔa2Ｏ5)から成る第１絶縁層１３をスパッタにより
形成した。具体的には、ガラス基板１１の温度を 200℃
に保持し、スパッタ装置内を 1.0Ｐa に維持し、装置内
にアルゴン（Ａr)と酸素（Ｏ2)の混合ガスを導入（200c
c/min)し、１ＫＷの高周波電力で堆積速度 0.2nm/secの
条件で行った。
【００１７】上記第１絶縁層１３上に、硫化亜鉛(Ｚn
Ｓ）を母体材料とし、発光中心としてサマリウム（Ｓm)
を 0.2at％添加した硫化亜鉛：サマリウム(ＺnＳ：Ｓm)
から成る発光層１４をＭＯＣＶＤ法により形成した。具
体的には、上記ガラス基板１１を 450℃に保持し、反応
室内を減圧雰囲気下にした後、ジエチル亜鉛(Ｚn(Ｃ2Ｈ
5)2)を4.3×10-6mol/min、硫化水素(Ｈ2Ｓ）を2.4×10
-5mol/min流した。又、発光中心の添加のために、トリ
ジピバロイルメタン化サマリウム（Ｓm(ＤＰＭ)3）を反
応室へ導入した。この時、トリジピバロイルメタン化サ
マリウム（Ｓm(ＤＰＭ)3）ソースの温度は 186℃で、キ
ャリヤガスとして水素（Ｈ2)を用い 100sccm流した。そ
して、反応室の全圧力を 133Ｐaに維持し、成膜速度10
〜15nm/minで発光層１４を形成した。この時、添加され
たサマリウム（Ｓm)の濃度は 0.2at％であることが、Ｅ
ＰＭＡ（Electron Probe Micro Analysis:電子線微量分
析）により確認された。又、図６は、上記発光層１４を
薄片試料とした断面のＴＥＭ（Transmission Electron
Microscope：透過電子顕微鏡法）による観察結果であ
る。成長初期段階から粒径の揃った柱状結晶となってい
る。
Ｓ）を母体材料とし、発光中心としてサマリウム（Ｓm)
を 0.2at％添加した硫化亜鉛：サマリウム(ＺnＳ：Ｓm)
から成る発光層１４をＭＯＣＶＤ法により形成した。具
体的には、上記ガラス基板１１を 450℃に保持し、反応
室内を減圧雰囲気下にした後、ジエチル亜鉛(Ｚn(Ｃ2Ｈ
5)2)を4.3×10-6mol/min、硫化水素(Ｈ2Ｓ）を2.4×10
-5mol/min流した。又、発光中心の添加のために、トリ
ジピバロイルメタン化サマリウム（Ｓm(ＤＰＭ)3）を反
応室へ導入した。この時、トリジピバロイルメタン化サ
マリウム（Ｓm(ＤＰＭ)3）ソースの温度は 186℃で、キ
ャリヤガスとして水素（Ｈ2)を用い 100sccm流した。そ
して、反応室の全圧力を 133Ｐaに維持し、成膜速度10
〜15nm/minで発光層１４を形成した。この時、添加され
たサマリウム（Ｓm)の濃度は 0.2at％であることが、Ｅ
ＰＭＡ（Electron Probe Micro Analysis:電子線微量分
析）により確認された。又、図６は、上記発光層１４を
薄片試料とした断面のＴＥＭ（Transmission Electron
Microscope：透過電子顕微鏡法）による観察結果であ
る。成長初期段階から粒径の揃った柱状結晶となってい
る。
【００１８】次に、上記発光層１４上に、五酸化タンタ
ル（Ｔa2Ｏ5)から成る第２絶縁層１５を第１絶縁層１３
と同一の方法で形成した。そして、酸化亜鉛(ＺnＯ) 膜
から成る第２透明電極１６を、上述の第１透明電極１２
と同一の方法により、第２絶縁層１５上に形成した。各
層の膜厚は、第１透明電極１２及び第２透明電極１６が
300nm、第１絶縁層１３及び第２絶縁層１５が 400nm、
発光層が 800nmである。
ル（Ｔa2Ｏ5)から成る第２絶縁層１５を第１絶縁層１３
と同一の方法で形成した。そして、酸化亜鉛(ＺnＯ) 膜
から成る第２透明電極１６を、上述の第１透明電極１２
と同一の方法により、第２絶縁層１５上に形成した。各
層の膜厚は、第１透明電極１２及び第２透明電極１６が
300nm、第１絶縁層１３及び第２絶縁層１５が 400nm、
発光層が 800nmである。
【００１９】図７は、硫化亜鉛：サマリウム(ＺnＳ：Ｓ
m)から成る発光層の薄膜表面の電子顕微鏡写真である。
図７(a),(b),(c),(d) は、硫化亜鉛(ＺnＳ）にサマリウ
ム（Ｓm)が各々０， 0.2， 0.5， 1.0at％添加された発
光層の薄膜表面の電子顕微鏡写真である。図７(b) に示
されたサマリウム（Ｓm)を 0.2at％添加した試料の表面
は、他の添加量の試料に較べ表面状態が平坦であること
が分かる。
m)から成る発光層の薄膜表面の電子顕微鏡写真である。
図７(a),(b),(c),(d) は、硫化亜鉛(ＺnＳ）にサマリウ
ム（Ｓm)が各々０， 0.2， 0.5， 1.0at％添加された発
光層の薄膜表面の電子顕微鏡写真である。図７(b) に示
されたサマリウム（Ｓm)を 0.2at％添加した試料の表面
は、他の添加量の試料に較べ表面状態が平坦であること
が分かる。
【００２０】図２は、サマリウム（Ｓm)添加量（Ｓm 濃
度）を変えた硫化亜鉛(ＺnＳ）発光層の表面の２乗平均
粗さを測定した結果である。測定は原子間力顕微鏡を用
いて行った。サマリウム（Ｓm)添加量が 0.1at％未満及
び 0.4at％を越える場合、表面の２乗平均粗さが特に増
加した。即ち、平坦な表面形状を得るためには、サマリ
ウム（Ｓm)添加量を0.1〜0.4at％の範囲内に制御するこ
とが必要であることが分かった。
度）を変えた硫化亜鉛(ＺnＳ）発光層の表面の２乗平均
粗さを測定した結果である。測定は原子間力顕微鏡を用
いて行った。サマリウム（Ｓm)添加量が 0.1at％未満及
び 0.4at％を越える場合、表面の２乗平均粗さが特に増
加した。即ち、平坦な表面形状を得るためには、サマリ
ウム（Ｓm)添加量を0.1〜0.4at％の範囲内に制御するこ
とが必要であることが分かった。
【００２１】図３は、上述の方法にて製造したＥＬ素子
１００（本発明品）の印加電圧と発光輝度との関係を示
した特性図である。尚、比較のため、サマリウム（Ｓm)
添加量を 1.0at％としたＥＬ素子（高Ｓm濃度品）にお
ける印加電圧と発光輝度との関係についても示した。
１００（本発明品）の印加電圧と発光輝度との関係を示
した特性図である。尚、比較のため、サマリウム（Ｓm)
添加量を 1.0at％としたＥＬ素子（高Ｓm濃度品）にお
ける印加電圧と発光輝度との関係についても示した。
【００２２】図からも明らかなように、本発明品ではＥ
Ｌ素子の動作に十分な絶縁耐圧を有している。これに対
して高Ｓm 濃度品では、本発明品に較べて著しく低い印
加電圧において絶縁破壊が発生した。これは、本発明品
では発光層に添加したサマリウム（Ｓm)濃度を0.1〜0.4
at％の範囲内に制御して平坦な発光層表面を得ているの
に対して、高Ｓm 濃度品では発光層表面に凹凸が生じて
いるためである。本発明に係るＥＬ素子においては、発
光層の結晶粒径が従来のＥＬ素子に比べ著しく大きくで
き結晶性の改善が図られると共に高い絶縁耐圧を有して
いることが実験的に確認された。従って、本発明のＥＬ
素子は、従来、高輝度が得られなかった発光色に関して
も、高輝度で信頼性の高いものを得ることができる。
Ｌ素子の動作に十分な絶縁耐圧を有している。これに対
して高Ｓm 濃度品では、本発明品に較べて著しく低い印
加電圧において絶縁破壊が発生した。これは、本発明品
では発光層に添加したサマリウム（Ｓm)濃度を0.1〜0.4
at％の範囲内に制御して平坦な発光層表面を得ているの
に対して、高Ｓm 濃度品では発光層表面に凹凸が生じて
いるためである。本発明に係るＥＬ素子においては、発
光層の結晶粒径が従来のＥＬ素子に比べ著しく大きくで
き結晶性の改善が図られると共に高い絶縁耐圧を有して
いることが実験的に確認された。従って、本発明のＥＬ
素子は、従来、高輝度が得られなかった発光色に関して
も、高輝度で信頼性の高いものを得ることができる。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係るＥＬ素子の断
面構造を示した模式図である。
面構造を示した模式図である。
【図２】発光層中のサマリウム（Ｓm)発光中心の添加量
と発光層表面の２乗平均粗さとの関係を示した特性図で
ある。
と発光層表面の２乗平均粗さとの関係を示した特性図で
ある。
【図３】本発明に係るＥＬ素子とサマリウム（Ｓm)発光
中心の添加量を高めたＥＬ素子とにおける印加電圧と発
光輝度との関係を示した特性図である。
中心の添加量を高めたＥＬ素子とにおける印加電圧と発
光輝度との関係を示した特性図である。
【図４】従来のＥＬ素子の断面構造を示した模式図であ
る。
る。
【図５】発光層の薄膜表面の組織を示した電子顕微鏡写
真である。
真である。
【図６】発光層の薄片断面の組織を示した電子顕微鏡写
真である。
真である。
【図７】発光層の薄膜表面の組織を示した電子顕微鏡写
真である。
真である。
１１…ガラス基板（絶縁性基板） １２…第１透明電極（第１電極） １３…第１絶縁層 １４…（発光中心濃度が0.1〜0.4at％に制御された）発
光層 １５…第２絶縁層 １６…第２透明電極（第２電極） １００…ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）
光層 １５…第２絶縁層 １６…第２透明電極（第２電極） １００…ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】発光層の薄膜断面の組織を示した電子顕微鏡写
真である。
真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 有 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に第１電極、第１絶縁層、
発光層、第２絶縁層及び第２電極を、少なくとも光取り
出し側の材料を光学的に透明なものにて順次積層したエ
レクトロルミネッセンス素子であって、 前記発光層は有機金属気相成長法を用いて希土類元素を
添加した半導体薄膜から成り、該半導体薄膜中の前記希
土類元素の濃度が0.1〜0.4at％であることを特徴とする
エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項２】 前記希土類元素の原料は、有機金属であ
ることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッ
センス素子。 - 【請求項３】 前記半導体薄膜は、硫化亜鉛(ＺnＳ）で
あることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエレ
クトロルミネッセンス素子。 - 【請求項４】 前記希土類元素は、サマリウム（Ｓm)で
あることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３
記載のエレクトロルミネッセンス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27100092A JP3285234B2 (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP27100092A JP3285234B2 (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196262A true JPH06196262A (ja) | 1994-07-15 |
| JP3285234B2 JP3285234B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=17494015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27100092A Expired - Fee Related JP3285234B2 (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3285234B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7982388B2 (en) | 2006-07-25 | 2011-07-19 | Panasonic Corporation | Light emitting element and display device |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP27100092A patent/JP3285234B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7982388B2 (en) | 2006-07-25 | 2011-07-19 | Panasonic Corporation | Light emitting element and display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3285234B2 (ja) | 2002-05-27 |
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