JPH06244460A - 多孔質シリコン発光素子 - Google Patents
多孔質シリコン発光素子Info
- Publication number
- JPH06244460A JPH06244460A JP3039093A JP3039093A JPH06244460A JP H06244460 A JPH06244460 A JP H06244460A JP 3039093 A JP3039093 A JP 3039093A JP 3039093 A JP3039093 A JP 3039093A JP H06244460 A JPH06244460 A JP H06244460A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- porous silicon
- emitting device
- silicon layer
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】多孔質シリコン発光素子であって、多孔質シリ
コン層（２）の微細孔内にキャリア注入電極（１００）
を配設する。多孔質シリコンとキャリア注入電極との接
触面積を増大させるとともに多孔質シリコン表面を不動
態化する。 【効果】発光強度が増大と発光の安定性の改善が可能と
なる。
コン層（２）の微細孔内にキャリア注入電極（１００）
を配設する。多孔質シリコンとキャリア注入電極との接
触面積を増大させるとともに多孔質シリコン表面を不動
態化する。 【効果】発光強度が増大と発光の安定性の改善が可能と
なる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、多孔質シリコン発光
素子に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、ＥＬカラーディスプレイ、ＬＥＤ、ＬＤ等として小
型で高効率な素子に有用な多孔質シリコン発光素子に関
するものである。
素子に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、ＥＬカラーディスプレイ、ＬＥＤ、ＬＤ等として小
型で高効率な素子に有用な多孔質シリコン発光素子に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】単結晶シリコンを陽極酸化す
ることにより作製される多孔質シリコンは、受・発光が
可能な小型で高効率の光エレクトロニクスデバイス材料
として注目されている。たとえば、この多孔質シリコン
からなる発光素子は、ＵＶ光励起による可視発光を示
し、さらには電極からのキャリア注入によって可視発光
をも示すものである。
ることにより作製される多孔質シリコンは、受・発光が
可能な小型で高効率の光エレクトロニクスデバイス材料
として注目されている。たとえば、この多孔質シリコン
からなる発光素子は、ＵＶ光励起による可視発光を示
し、さらには電極からのキャリア注入によって可視発光
をも示すものである。
【０００３】そして、この多孔質シリコン発光素子は、
たとえば図１に例示したように、シリコン単結晶基板
（１）表面をＨＦ水溶液中で陽極酸化して多孔質シリコ
ン層（２）を形成し、半透明Au薄膜やITO 等の電極
（３）を多孔質シリコン層（２）に配設することによっ
て製造されていた。また、シリコン単結晶基板（１）の
背面には、オ−ミック電極（４）を配設してもいた。
たとえば図１に例示したように、シリコン単結晶基板
（１）表面をＨＦ水溶液中で陽極酸化して多孔質シリコ
ン層（２）を形成し、半透明Au薄膜やITO 等の電極
（３）を多孔質シリコン層（２）に配設することによっ
て製造されていた。また、シリコン単結晶基板（１）の
背面には、オ−ミック電極（４）を配設してもいた。
【０００４】しかしながら、この従来の多孔質シリコン
発光素子の場合には、１）電極（３）と多孔質シリコン
層（２）が接合された構造になっているため、電極
（３）と多孔質シリコン層（２）との間の接触が不完全
となって、電極（３）から多孔質シリコン層（２）への
電子注入率が低くなってしまうこと、２）また、電極
（３）と多孔質シリコン層（２）との接触の不完全さに
よる電極（３）の不安定性によって、エレクトロマイグ
レーションや電極（３）への電流集中による電極の局所
破損等が生じやすいこと、３）多孔質シリコン層（２）
の表面の物性変化が生じやすく、それがＥＬ特性に影響
を及ぼすこと、などの欠点があり、ＥＬの効率が低く、
かつ発光強度が数分程度で劣化するという不都合が避け
られなかった。
発光素子の場合には、１）電極（３）と多孔質シリコン
層（２）が接合された構造になっているため、電極
（３）と多孔質シリコン層（２）との間の接触が不完全
となって、電極（３）から多孔質シリコン層（２）への
電子注入率が低くなってしまうこと、２）また、電極
（３）と多孔質シリコン層（２）との接触の不完全さに
よる電極（３）の不安定性によって、エレクトロマイグ
レーションや電極（３）への電流集中による電極の局所
破損等が生じやすいこと、３）多孔質シリコン層（２）
の表面の物性変化が生じやすく、それがＥＬ特性に影響
を及ぼすこと、などの欠点があり、ＥＬの効率が低く、
かつ発光強度が数分程度で劣化するという不都合が避け
られなかった。
【０００５】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来の多孔質シリコン発光素子の欠
点を解消し、電極への電流集中による局部破壊が生じに
くく、従来に比べ発光強度を増大でき、安定した発光の
得られる小型で高効率な素子を可能とする新しい多孔質
シリコン発光素子を提供することを目的としている。
されたものであり、従来の多孔質シリコン発光素子の欠
点を解消し、電極への電流集中による局部破壊が生じに
くく、従来に比べ発光強度を増大でき、安定した発光の
得られる小型で高効率な素子を可能とする新しい多孔質
シリコン発光素子を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するため、多孔質シリコン発光素子であって、多
孔質シリコンの微細孔内にキャリア注入電極を配設して
なることを特徴とする多孔質シリコン発光素子を提供す
る。またさらに、この発明は、多孔質シリコン表面を不
動態化してなることを特徴とする多孔質シリコン発光素
子をも提供する。
を解決するため、多孔質シリコン発光素子であって、多
孔質シリコンの微細孔内にキャリア注入電極を配設して
なることを特徴とする多孔質シリコン発光素子を提供す
る。またさらに、この発明は、多孔質シリコン表面を不
動態化してなることを特徴とする多孔質シリコン発光素
子をも提供する。
【０００７】
【作用】すなわち、この発明の多孔質シリコン発光素子
の場合は、たとえば図２に例示したように、シリコン単
結晶基板（１）に対し、ＨＦ水溶液中での陽極酸化等に
よって微細孔を有する多孔質シリコン層（２）を形成
し、微細孔内には、キャリア注入電極（１００）を配設
する。これによって多孔質シリコン層（２）と電極
（３）の接触面積を増大させる。電極（３）は、たとえ
ば表示用電極として作用することになる。
の場合は、たとえば図２に例示したように、シリコン単
結晶基板（１）に対し、ＨＦ水溶液中での陽極酸化等に
よって微細孔を有する多孔質シリコン層（２）を形成
し、微細孔内には、キャリア注入電極（１００）を配設
する。これによって多孔質シリコン層（２）と電極
（３）の接触面積を増大させる。電極（３）は、たとえ
ば表示用電極として作用することになる。
【０００８】電極（３）、そしてキャリア注入電極（１
００）の電極形成方法については、電気化学的電極形成
方法として、１）透明導電膜の電解重合、２）金属電極
のメッキが考えられる。さらに、補助的な電極形成方法
として、イオン注入法も利用できる。あるいはまた、光
化学反応によるPt等の金属析出、チタンシリサイド等の
シリサイド化、Al等のエレクトロマイグレ−ション等の
方法も考慮される。さらに説明すると、この発明は、表
示用の電極（３）を多孔質シリコン層（２）内部に浸透
させて形成することによって、従来、空孔であった多孔
質シリコン層（２）内部にできる微小孔内に表示用電極
（３）を充満これをキャリア注入電極（１００）とする
ため、多孔質シリコン層（２）と電極（３）の接触面積
を飛躍的に増大する。このような多孔質シリコン層
（２）と電極（３）の接触面積の増大は、キャリア注入
効率を向上させ、多孔質シリコン層（２）表面を不動態
化する これによって、表示用の電極（３）の安定性が
得られ、エレクトロマイグレーションや表示用電極
（３）への電流集中による局所破損等が解消される。ま
た、多孔質シリコン表面の物性変化が発生しずらくなる
ため、ＥＬ発光の高効率化と安定化が得られる。
００）の電極形成方法については、電気化学的電極形成
方法として、１）透明導電膜の電解重合、２）金属電極
のメッキが考えられる。さらに、補助的な電極形成方法
として、イオン注入法も利用できる。あるいはまた、光
化学反応によるPt等の金属析出、チタンシリサイド等の
シリサイド化、Al等のエレクトロマイグレ−ション等の
方法も考慮される。さらに説明すると、この発明は、表
示用の電極（３）を多孔質シリコン層（２）内部に浸透
させて形成することによって、従来、空孔であった多孔
質シリコン層（２）内部にできる微小孔内に表示用電極
（３）を充満これをキャリア注入電極（１００）とする
ため、多孔質シリコン層（２）と電極（３）の接触面積
を飛躍的に増大する。このような多孔質シリコン層
（２）と電極（３）の接触面積の増大は、キャリア注入
効率を向上させ、多孔質シリコン層（２）表面を不動態
化する これによって、表示用の電極（３）の安定性が
得られ、エレクトロマイグレーションや表示用電極
（３）への電流集中による局所破損等が解消される。ま
た、多孔質シリコン表面の物性変化が発生しずらくなる
ため、ＥＬ発光の高効率化と安定化が得られる。
【０００９】以上の通りのこの発明の多孔質シリコン発
光素子によって、従来に比べ、発光強度が１０倍以上増
大でき、発光の安定性も改善される。また、たとえば図
３に一例を示したように、この発明の多孔質シリコン発
光素子の周りにはSiO2層（３１）で囲ったイオン注入層
（３０）をリング状に設置することにより、電解重合ま
たはメッキ法による電極含浸効果をより強く引き出すこ
とのできるＥＬ発光素子も可能となる。
光素子によって、従来に比べ、発光強度が１０倍以上増
大でき、発光の安定性も改善される。また、たとえば図
３に一例を示したように、この発明の多孔質シリコン発
光素子の周りにはSiO2層（３１）で囲ったイオン注入層
（３０）をリング状に設置することにより、電解重合ま
たはメッキ法による電極含浸効果をより強く引き出すこ
とのできるＥＬ発光素子も可能となる。
【００１０】以下実施例を示し、さらにこの発明につい
て詳しく説明する。
て詳しく説明する。
【００１１】
【実施例】実施例１ 裏面にＡｌによってオーミックコンタクトをとったｐ型
Ｓｉ（１１１）ウェハー（１０〜２０Ωcm）を、その一
部表面を露出させて耐酸性ワックスで被膜した後にＨＦ
水溶液（５５％）中で５分間陽極酸化（１０ｍＡ／c
m2 ）処理し、多孔質シリコンを作製した。陽極酸化中
は、このウェハーに５００Ｗのテングステンランプで光
照射した。
Ｓｉ（１１１）ウェハー（１０〜２０Ωcm）を、その一
部表面を露出させて耐酸性ワックスで被膜した後にＨＦ
水溶液（５５％）中で５分間陽極酸化（１０ｍＡ／c
m2 ）処理し、多孔質シリコンを作製した。陽極酸化中
は、このウェハーに５００Ｗのテングステンランプで光
照射した。
【００１２】多孔質シリコンの作製後、電解重合を行な
って、透明導電性高分子であるポリピロール膜を形成し
た。この電解重合においては、アセトニトリル（CH3CN
）５００ｃｃにピロール（C4H4NH) ０．０１モル、過
塩素酸テトラエチルアンモニウム（（CH3CH2)4NClO4 ）
０．０１モル、水（H2O)５ｃｃを加えた溶液（溶液温度
は０Ｃ）に多孔質シリコンをいれ、Ａｕ線を対極として
電流密度２ｍＡ／cm2 で約１分間通電を行い、ポリピロ
ール膜を多孔質シリコンの微細孔中に形成した。次い
で、表面のポロピロール膜上に半透明Ａｕ薄膜を蒸着し
た。
って、透明導電性高分子であるポリピロール膜を形成し
た。この電解重合においては、アセトニトリル（CH3CN
）５００ｃｃにピロール（C4H4NH) ０．０１モル、過
塩素酸テトラエチルアンモニウム（（CH3CH2)4NClO4 ）
０．０１モル、水（H2O)５ｃｃを加えた溶液（溶液温度
は０Ｃ）に多孔質シリコンをいれ、Ａｕ線を対極として
電流密度２ｍＡ／cm2 で約１分間通電を行い、ポリピロ
ール膜を多孔質シリコンの微細孔中に形成した。次い
で、表面のポロピロール膜上に半透明Ａｕ薄膜を蒸着し
た。
【００１３】図４はこの多孔質シリコン発光素子の電流
ー電圧特性の測定図である。この図４より、得られた多
孔質シリコン発光素子は、明確な整流特性を示し、順方
向領域で発光が現われていることがわかる。これは、整
流特性が従来の素子より良好であって、従来の素子より
良好な接合が形成されていることを示している。
ー電圧特性の測定図である。この図４より、得られた多
孔質シリコン発光素子は、明確な整流特性を示し、順方
向領域で発光が現われていることがわかる。これは、整
流特性が従来の素子より良好であって、従来の素子より
良好な接合が形成されていることを示している。
【００１４】図５は、ＥＬ発光強度の電圧依存性を示し
た発光強度図である。この図５は、キャリアの注入効率
の向上を反映して、ＥＬ強度は順方向電圧とともに微係
数で従来の約４倍と急激に増大していることを示してい
る。図６は、ＥＬ発光強度の電流依存性を示した発光強
度図である。この図６は、従来の素子では電流増加とと
もに多孔質シリコン層での電圧降下および限られた電極
接触面積の影響が強く現われ、接合部への電流効果が実
効的に飽和することにより、電流が増加してもＥＬ強度
は比例して増加せず次第に飽和する傾向を示していたの
に対し、この発明の多孔質シリコン素子の場合には、広
い範囲でＥＬ強度と注入電流の関係において、線形性が
保持されていることを示しており、電極の含浸によって
多孔質シリコンの直列抵抗分が実質的に低下しているこ
とを示唆している。実施例２ キャリア注入電極としてメッキ法による金属電極の含浸
をおこなった。キャリア注入電極としたのは、Ｎｉ、Ｃ
ｕ等の金属であり、それを用いて、実際にＥＬ特性の測
定を行なったところ、実施例１の電解重合によるキャリ
ア注入電極作製の場合と同様の効果が得られた。
た発光強度図である。この図５は、キャリアの注入効率
の向上を反映して、ＥＬ強度は順方向電圧とともに微係
数で従来の約４倍と急激に増大していることを示してい
る。図６は、ＥＬ発光強度の電流依存性を示した発光強
度図である。この図６は、従来の素子では電流増加とと
もに多孔質シリコン層での電圧降下および限られた電極
接触面積の影響が強く現われ、接合部への電流効果が実
効的に飽和することにより、電流が増加してもＥＬ強度
は比例して増加せず次第に飽和する傾向を示していたの
に対し、この発明の多孔質シリコン素子の場合には、広
い範囲でＥＬ強度と注入電流の関係において、線形性が
保持されていることを示しており、電極の含浸によって
多孔質シリコンの直列抵抗分が実質的に低下しているこ
とを示唆している。実施例２ キャリア注入電極としてメッキ法による金属電極の含浸
をおこなった。キャリア注入電極としたのは、Ｎｉ、Ｃ
ｕ等の金属であり、それを用いて、実際にＥＬ特性の測
定を行なったところ、実施例１の電解重合によるキャリ
ア注入電極作製の場合と同様の効果が得られた。
【００１５】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
り、多孔質シリコン発光素子において、多孔質シリコン
とキャリア注入電極との接触面積が増大し、電子の注入
効率が高まることによって、電流集中による局部破壊が
生じにくく、従来により発光強度が増大し、かつ発光の
安定性の改善が可能となる。
り、多孔質シリコン発光素子において、多孔質シリコン
とキャリア注入電極との接触面積が増大し、電子の注入
効率が高まることによって、電流集中による局部破壊が
生じにくく、従来により発光強度が増大し、かつ発光の
安定性の改善が可能となる。
【図１】従来の発光素子の一例を示した断面図である。
【図２】この発明の発光素子の一例を示した断面図であ
る。
る。
【図３】イオン注入層を設置してなるこの発明の多孔質
ＥＬ発光素子の一例を示した断面図である。
ＥＬ発光素子の一例を示した断面図である。
【図４】この発明の実施例としての電流と電圧との関係
を示した関係図である。
を示した関係図である。
【図５】この発明の実施例としてのＥＬ発光強度と電圧
との関係を示した関係図である。
との関係を示した関係図である。
【図６】この発明の実施例としてのＥＬ発光強度と電流
との関係を示した関係図である。
との関係を示した関係図である。
１．基板 ２．多孔質シリコン層 ３．表示電極 ４．オーミック電極 ３０．イオン注入層 ３１．SiO2層 １００．キャリア導入電極
Claims (2)
- 【請求項１】 多孔質シリコン発光素子であって、多孔
質シリコンの微細孔内にキャリア注入電極を配設してな
ることを特徴とする多孔質シリコン発光素子 - 【請求項２】 多孔質シリコン表面を不動態化してなる
請求項１の多孔質シリコン発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3039093A JPH06244460A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 多孔質シリコン発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3039093A JPH06244460A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 多孔質シリコン発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06244460A true JPH06244460A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12302590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3039093A Pending JPH06244460A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 多孔質シリコン発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06244460A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6498426B1 (en) * | 1999-04-23 | 2002-12-24 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Field emission-type electron source and manufacturing method thereof |
| KR100483481B1 (ko) * | 2000-03-09 | 2005-04-15 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 광전자재료 및 응용소자, 및 광전자재료의 제조방법 |
| FR2979340A1 (fr) * | 2011-08-30 | 2013-03-01 | Saint Gobain | Electrode supportee transparente |
-
1993
- 1993-02-19 JP JP3039093A patent/JPH06244460A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6498426B1 (en) * | 1999-04-23 | 2002-12-24 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Field emission-type electron source and manufacturing method thereof |
| KR100483481B1 (ko) * | 2000-03-09 | 2005-04-15 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 광전자재료 및 응용소자, 및 광전자재료의 제조방법 |
| FR2979340A1 (fr) * | 2011-08-30 | 2013-03-01 | Saint Gobain | Electrode supportee transparente |
| WO2013030506A1 (fr) * | 2011-08-30 | 2013-03-07 | Saint-Gobain Glass France | Electrode supportee transparente |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Koshida et al. | Visible electroluminescence from porous silicon diodes with an electropolymerized contact | |
| US5458735A (en) | Process for the production of electroluminescent silicon structures | |
| Richter et al. | Electrochemistry and electrogenerated chemiluminescence of films of the conjugated polymer 4-methoxy-(2-ethylhexoxyl)-2, 5-polyphenylenevinylene | |
| JP3014756B2 (ja) | エレクトロルミネセンスシリコン素子 | |
| US5834378A (en) | Passivation of porous semiconductors for improved optoelectronic device performance and fabrication of light-emitting diode bases on same | |
| JPH06244460A (ja) | 多孔質シリコン発光素子 | |
| JP3306077B2 (ja) | 多孔質シリコン発光素子と多孔質シリコン受光素子ならびにそれらの製造方法 | |
| JPH0524636B2 (ja) | ||
| US4857803A (en) | Method of producing electroluminescence and electroluminescing lamp | |
| JPH0568078B2 (ja) | ||
| JP4164150B2 (ja) | 光機能性薄膜の製造方法 | |
| JP3395810B2 (ja) | ポーラスシリコン発光素子の製造方法 | |
| JP2001305360A (ja) | 構造体、構造体の製造方法、発光デバイス、および発光デバイスの製造方法 | |
| JPH0690018A (ja) | 発光素子及びその製造方法 | |
| Lang et al. | Technology and RBS analysis of porous silicon light-emitting diodes | |
| Li et al. | Current–voltage characteristics of Schottky barrier structures on porous silicon, and effect of an organic stabilizer film | |
| Richter et al. | Visible electroluminescence of porous silicon devices with a solid state contact | |
| RU94033448A (ru) | Способ получения люминисцентных пленок на основе пористого кремния | |
| JPH07335116A (ja) | 電子放出素子 | |
| JPH0537013A (ja) | 注入形発光素子及びその製造方法 | |
| Manivannan et al. | Investigation of current doubling reactions at SiC/aqueous electrolyte junction in relation to the band energetics | |
| JP3560686B2 (ja) | シリコン光素子の製造方法 | |
| JP3140573B2 (ja) | Ｓｉ発光素子とその製造方法 | |
| Lara et al. | White-colour electroluminescence from porous-silicon diodes capped with organic conductive adduct | |
| US7307284B2 (en) | Luminescent diode |