JPH0645071A - 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
薄膜エレクトロルミネッセンス素子Info
- Publication number
- JPH0645071A JPH0645071A JP4195323A JP19532392A JPH0645071A JP H0645071 A JPH0645071 A JP H0645071A JP 4195323 A JP4195323 A JP 4195323A JP 19532392 A JP19532392 A JP 19532392A JP H0645071 A JPH0645071 A JP H0645071A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting layer
- oxygen concentration
- thin film
- electrodes
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 二重絶縁構造の薄膜ＥＬ素子において、発光
層が、低酸素濃度のターゲットを用いたスパッタ蒸着法
等により成膜した低酸素濃度の膜を硫化性ガス雰囲気
下、６５０℃以上の温度で熱処理することにより作製さ
れる。 【効果】 熱処理の効果がより顕著に現れ、結晶粒径の
大きな高結晶化した発光層を得ることができるので、高
輝度に発光する薄膜ＥＬ素子を作製できる。
層が、低酸素濃度のターゲットを用いたスパッタ蒸着法
等により成膜した低酸素濃度の膜を硫化性ガス雰囲気
下、６５０℃以上の温度で熱処理することにより作製さ
れる。 【効果】 熱処理の効果がより顕著に現れ、結晶粒径の
大きな高結晶化した発光層を得ることができるので、高
輝度に発光する薄膜ＥＬ素子を作製できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電界の印加に応じて発光
を示す薄膜エレクトロルミネッセンス素子（以下、「Ｅ
Ｌ素子」と略記する）に関するものである。
を示す薄膜エレクトロルミネッセンス素子（以下、「Ｅ
Ｌ素子」と略記する）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＺｎＳやＺｎＳｅ等の化合物半導体にＭ
ｎ等の発光中心を添加したものに高電圧を印加すること
で発光するエレクトロルミネッセンスの現象は古くから
知られている。近年二重絶縁層型ＥＬ素子の開発によ
り、輝度および寿命が飛躍的に向上し、薄膜ＥＬ素子は
薄型ディスプレイに応用されるようになり、現在市販さ
れるまでに至った。
ｎ等の発光中心を添加したものに高電圧を印加すること
で発光するエレクトロルミネッセンスの現象は古くから
知られている。近年二重絶縁層型ＥＬ素子の開発によ
り、輝度および寿命が飛躍的に向上し、薄膜ＥＬ素子は
薄型ディスプレイに応用されるようになり、現在市販さ
れるまでに至った。
【０００３】ＥＬ素子の発光色は、発光層を構成する半
導体母体と、添加される発光中心の組合せで決まる。例
えば、ＺｎＳ母体に発光中心としてＭｎを添加すると黄
橙色、叉、Ｔｂを添加すると緑色のエレクトロルミネッ
センス発光（以下「ＥＬ発光」と略記する）が得られ
る。また、ＳｒＳ母体に発光中心としてＣｅを添加する
と青緑色、ＣａＳ母体に発光中心としてＥｕを添加する
と赤色の各ＥＬ発光が得られる。
導体母体と、添加される発光中心の組合せで決まる。例
えば、ＺｎＳ母体に発光中心としてＭｎを添加すると黄
橙色、叉、Ｔｂを添加すると緑色のエレクトロルミネッ
センス発光（以下「ＥＬ発光」と略記する）が得られ
る。また、ＳｒＳ母体に発光中心としてＣｅを添加する
と青緑色、ＣａＳ母体に発光中心としてＥｕを添加する
と赤色の各ＥＬ発光が得られる。
【０００４】しかしながら、現在実用レベルの輝度に達
しているものはＺｎＳにＭｎを添加した黄橙色の系のみ
である。フルカラーの薄膜型ディスプレイをＥＬ素子を
用いて作製する場合、青、緑、赤の３原色を発光するＥ
Ｌ素子が必要であり、各色を高輝度に発光するＥＬ素子
の開発が精力的に進められている。このようなカラーＥ
Ｌ素子を開発するにあたり、ＳｒＳは母体材料として有
用であり、例えば、ＳｒＳにＣｅをドープしたＳｒＳ：
Ｃｅ発光層で青緑色、ＳｒＳにＥｕをドープしたＳｒ
Ｓ：Ｅｕ発光層で赤色、ＳｒＳにＣｅとＥｕをドープし
たＳｒＳ：Ｃｅ，Ｅｕ発光層で白色発光が得られること
が知られている。
しているものはＺｎＳにＭｎを添加した黄橙色の系のみ
である。フルカラーの薄膜型ディスプレイをＥＬ素子を
用いて作製する場合、青、緑、赤の３原色を発光するＥ
Ｌ素子が必要であり、各色を高輝度に発光するＥＬ素子
の開発が精力的に進められている。このようなカラーＥ
Ｌ素子を開発するにあたり、ＳｒＳは母体材料として有
用であり、例えば、ＳｒＳにＣｅをドープしたＳｒＳ：
Ｃｅ発光層で青緑色、ＳｒＳにＥｕをドープしたＳｒ
Ｓ：Ｅｕ発光層で赤色、ＳｒＳにＣｅとＥｕをドープし
たＳｒＳ：Ｃｅ，Ｅｕ発光層で白色発光が得られること
が知られている。
【０００５】発光層の成膜方法として、抵抗加熱蒸着
法、電子線加熱蒸着法、スパッタ蒸着法、ＭＯＣＶＤ法
（有機金属ガス気相成長法）、ＭＢＥ法（モレキュラー
・ビーム・エピタキシャル法）、ＡＬＥ法（原子層エピ
タキシャル法）などが用いられている。これらの方法で
形成された発光層の結晶性とＥＬ素子の輝度の関係に関
して、高結晶化した発光層を有するＥＬ素子の輝度が高
いことが知られている。これは、発光層に印加された電
界により加速された電子が効率良く発光中心を励起する
ためであると推定されている。ＭＯＣＶＤ法，ＡＬＥ
法、ＭＢＥ法を用いて作成されたＺｎＳ：Ｍｎ発光層で
高結晶性の薄膜が得られ、高輝度に発光するＥＬ素子が
作製されている。しかし、ＺｎＳ以外の化合物半導体を
母体として用いた系、例えば青色発光を示すＳｒＳ：Ｃ
ｅ発光層では、高輝度に発光する素子は得られていな
い。
法、電子線加熱蒸着法、スパッタ蒸着法、ＭＯＣＶＤ法
（有機金属ガス気相成長法）、ＭＢＥ法（モレキュラー
・ビーム・エピタキシャル法）、ＡＬＥ法（原子層エピ
タキシャル法）などが用いられている。これらの方法で
形成された発光層の結晶性とＥＬ素子の輝度の関係に関
して、高結晶化した発光層を有するＥＬ素子の輝度が高
いことが知られている。これは、発光層に印加された電
界により加速された電子が効率良く発光中心を励起する
ためであると推定されている。ＭＯＣＶＤ法，ＡＬＥ
法、ＭＢＥ法を用いて作成されたＺｎＳ：Ｍｎ発光層で
高結晶性の薄膜が得られ、高輝度に発光するＥＬ素子が
作製されている。しかし、ＺｎＳ以外の化合物半導体を
母体として用いた系、例えば青色発光を示すＳｒＳ：Ｃ
ｅ発光層では、高輝度に発光する素子は得られていな
い。
【０００６】ＭＯＣＶＤ法，ＡＬＥ法、ＭＢＥ法は高結
晶性の薄膜を作成するための有望な方法ではあるが、発
光中心を均一に分散させることが困難であること、大面
積のＥＬ発光層を経済的に作製することが困難であるこ
と等の面では、電子線加熱蒸着法やスパッタ蒸着法に比
べて劣っているという問題点もある。高輝度発光を示す
ＥＬ素子を製造するための１つの有望な条件として、発
光層を高結晶化させることが数多く検討され、発光層の
高結晶化を図るため、発光層の作製時の基板温度を高く
したり、発光層成膜後に真空中或いは不活性ガス雰囲気
下で高温熱処理するなどの方法がとられてきた。しか
し、多くの場合薄膜ＥＬ素子は基板としてガラスを使用
しているため、８５０℃以上の高温で熱処理する場合、
ガラスの歪などが問題とされた。さらに発光層の母体と
してＺｎＳ、ＳｒＳ、ＣａＳ、ＣｄＳなどの硫化物を用
いる場合、高温熱処理により膜中のＳの量が減少し化学
量論的組成からずれ、Ｓの抜けによる欠陥のために高結
晶化した発光層を作ることができないことも大きな問題
点であった。
晶性の薄膜を作成するための有望な方法ではあるが、発
光中心を均一に分散させることが困難であること、大面
積のＥＬ発光層を経済的に作製することが困難であるこ
と等の面では、電子線加熱蒸着法やスパッタ蒸着法に比
べて劣っているという問題点もある。高輝度発光を示す
ＥＬ素子を製造するための１つの有望な条件として、発
光層を高結晶化させることが数多く検討され、発光層の
高結晶化を図るため、発光層の作製時の基板温度を高く
したり、発光層成膜後に真空中或いは不活性ガス雰囲気
下で高温熱処理するなどの方法がとられてきた。しか
し、多くの場合薄膜ＥＬ素子は基板としてガラスを使用
しているため、８５０℃以上の高温で熱処理する場合、
ガラスの歪などが問題とされた。さらに発光層の母体と
してＺｎＳ、ＳｒＳ、ＣａＳ、ＣｄＳなどの硫化物を用
いる場合、高温熱処理により膜中のＳの量が減少し化学
量論的組成からずれ、Ｓの抜けによる欠陥のために高結
晶化した発光層を作ることができないことも大きな問題
点であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、発光層の結
晶性を更に向上させることにより高輝度に発光するＥＬ
素子を提供することを目的とする。
晶性を更に向上させることにより高輝度に発光するＥＬ
素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる状況下において、
本発明者らは、発光層中の酸素濃度とＥＬ素子の輝度と
の関係について鋭意検討した結果、酸素濃度の低い発光
層薄膜を形成した後に、６５０℃以上の温度で硫化性ガ
ス雰囲気下で熱処理することにより、発光層の結晶粒が
大きく成長し、それによってＥＬ素子の輝度が大幅に向
上することを見いだし本発明をなすに至った。
本発明者らは、発光層中の酸素濃度とＥＬ素子の輝度と
の関係について鋭意検討した結果、酸素濃度の低い発光
層薄膜を形成した後に、６５０℃以上の温度で硫化性ガ
ス雰囲気下で熱処理することにより、発光層の結晶粒が
大きく成長し、それによってＥＬ素子の輝度が大幅に向
上することを見いだし本発明をなすに至った。
【０００９】発光層を成膜後Ｈ2 Ｓ中で熱処理すること
は、特公昭６３ー４６１１７号公報、特開平１ー２７２
０９３号公報および特開平３−２２５７９２号公報に記
載されている。特に、特開平３−２２５７９２号公報で
は、硫化性ガス雰囲気下６５０℃以上、１時間以上の熱
処理により、顕著な粒成長がおこると共に、膜中酸素濃
度が減少し、ＳｒＳ：Ｃｅ系で最高輝度１２０００ｃｄ
／ｍ2 、ＳｒＳ：Ｃｅ，Ｅｕ系で最高輝度７０００ｃｄ
／ｍ2 という非常に高い輝度の得られることが記載され
ている。しかるに、熱処理前の発光層中に酸素が多く含
まれていると、熱処理による粒成長の効果が抑制される
傾向があり、熱処理前の発光層中酸素濃度が低いほど、
熱処理を加えた時の粒成長が顕著であるために粒径の大
きな発光層が形成でき、ＥＬ素子の輝度もさらに高くな
る。
は、特公昭６３ー４６１１７号公報、特開平１ー２７２
０９３号公報および特開平３−２２５７９２号公報に記
載されている。特に、特開平３−２２５７９２号公報で
は、硫化性ガス雰囲気下６５０℃以上、１時間以上の熱
処理により、顕著な粒成長がおこると共に、膜中酸素濃
度が減少し、ＳｒＳ：Ｃｅ系で最高輝度１２０００ｃｄ
／ｍ2 、ＳｒＳ：Ｃｅ，Ｅｕ系で最高輝度７０００ｃｄ
／ｍ2 という非常に高い輝度の得られることが記載され
ている。しかるに、熱処理前の発光層中に酸素が多く含
まれていると、熱処理による粒成長の効果が抑制される
傾向があり、熱処理前の発光層中酸素濃度が低いほど、
熱処理を加えた時の粒成長が顕著であるために粒径の大
きな発光層が形成でき、ＥＬ素子の輝度もさらに高くな
る。
【００１０】すなわち本発明は、以下のとおりである。 １．発光層の両側を絶縁薄膜ではさみ、さらにその両側
を電極ではさむ構造を有し、かつ該電極の少なくとも一
方が光透過性電極である薄膜エレクトロルミネッセンス
素子において、上記発光層が、酸素濃度１５原子％以下
である、ＳｒＳ母材に発光中心をドープした膜を形成し
た後に、６５０℃以上の温度で硫化性ガス雰囲気下熱処
理されてなることを特徴とする薄膜エレクトロルミネッ
センス素子。 ２．発光層の両側を絶縁薄膜ではさみ、さらにその両側
を電極ではさむ構造を有し、かつ該電極の少なくとも一
方が光透過性電極である薄膜エレクトロルミネッセンス
素子の製造方法において、上記発光層が、硫化性ガス雰
囲気下で加熱処理されたＳｒＳを原料とするターゲット
を用いてスパッタリング法により形成された膜を、６５
０℃以上の温度で硫化性ガス雰囲気下熱処理されてなる
ことを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセンス素子の
製造方法。
を電極ではさむ構造を有し、かつ該電極の少なくとも一
方が光透過性電極である薄膜エレクトロルミネッセンス
素子において、上記発光層が、酸素濃度１５原子％以下
である、ＳｒＳ母材に発光中心をドープした膜を形成し
た後に、６５０℃以上の温度で硫化性ガス雰囲気下熱処
理されてなることを特徴とする薄膜エレクトロルミネッ
センス素子。 ２．発光層の両側を絶縁薄膜ではさみ、さらにその両側
を電極ではさむ構造を有し、かつ該電極の少なくとも一
方が光透過性電極である薄膜エレクトロルミネッセンス
素子の製造方法において、上記発光層が、硫化性ガス雰
囲気下で加熱処理されたＳｒＳを原料とするターゲット
を用いてスパッタリング法により形成された膜を、６５
０℃以上の温度で硫化性ガス雰囲気下熱処理されてなる
ことを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセンス素子の
製造方法。
【００１１】図１は、この発明を適用した二重絶縁構造
の薄膜ＥＬ素子の一例を示すものである。図中、１はガ
ラス板などからなる透明基板、２は厚みが １００〜３
００ｎｍ程度のＩＴＯ薄膜などからなる光透過性電極、
３はＡｌ薄膜やＩＴＯ薄膜などからなる厚みが１００〜
５００ｎｍ程度の背面電極で、表示パターンに応じた形
状にパターン化されている。
の薄膜ＥＬ素子の一例を示すものである。図中、１はガ
ラス板などからなる透明基板、２は厚みが １００〜３
００ｎｍ程度のＩＴＯ薄膜などからなる光透過性電極、
３はＡｌ薄膜やＩＴＯ薄膜などからなる厚みが１００〜
５００ｎｍ程度の背面電極で、表示パターンに応じた形
状にパターン化されている。
【００１２】４はＳｒＳ母体中に少量の希土類元素やＭ
ｎなどの発光中心を含有させた発光層、例えば、Ｓｒ
Ｓ：Ｃｅ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｃｅ，Ｅｕなどから
なる発光層である。本発明のＳｒＳ母体中にドープされ
る発光中心は希土類元素やＭｎなどが好ましく、例えば
Ｃｅ，Ｅｕなどが挙げられる。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５０〜３０００
ｎｍの範囲であり、より好ましくは１００〜１５００ｎ
ｍの範囲である。
ｎなどの発光中心を含有させた発光層、例えば、Ｓｒ
Ｓ：Ｃｅ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｃｅ，Ｅｕなどから
なる発光層である。本発明のＳｒＳ母体中にドープされ
る発光中心は希土類元素やＭｎなどが好ましく、例えば
Ｃｅ，Ｅｕなどが挙げられる。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５０〜３０００
ｎｍの範囲であり、より好ましくは１００〜１５００ｎ
ｍの範囲である。
【００１３】５、６は上記発光層４の表面及び背面に隣
接する絶縁層である。本発明のＥＬ素子に用いられる絶
縁層としては特に限定されないが、例えば、ＳｉＯ2 、
Ｙ2Ｏ3 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、Ｔａ2 Ｏ
5 、ＢａＴａ2 Ｏ5 、ＰｂＴｉＯ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｚｒ
Ｏ2 等やこれらの混合膜または２種以上の積層膜を挙げ
ることができる。また、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、中でもＺｎＳ、ＣｄＳ、Ｓ
ｒＳ、ＣａＳ、ＢａＳ、ＣｕＳ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１０〜１０００ｎｍ
の範囲であり、より好ましくは５０〜３００ｎｍの範囲
である。
接する絶縁層である。本発明のＥＬ素子に用いられる絶
縁層としては特に限定されないが、例えば、ＳｉＯ2 、
Ｙ2Ｏ3 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、Ｔａ2 Ｏ
5 、ＢａＴａ2 Ｏ5 、ＰｂＴｉＯ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｚｒ
Ｏ2 等やこれらの混合膜または２種以上の積層膜を挙げ
ることができる。また、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、中でもＺｎＳ、ＣｄＳ、Ｓ
ｒＳ、ＣａＳ、ＢａＳ、ＣｕＳ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１０〜１０００ｎｍ
の範囲であり、より好ましくは５０〜３００ｎｍの範囲
である。
【００１４】発光層の成膜方法としては、電子線加熱蒸
着、スパッタ蒸着、ＭＢＥ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＥ法など
多くの方法が選択できるが、これらの中でもスパッタ蒸
着法は高輝度を示す素子が得られて好ましい。発光層の
熱処理条件において、硫化性ガス雰囲気中で行うことが
重要である。硫化性ガスとしては、硫化水素、二硫化炭
素、硫黄蒸気、エチルメルカプタン、メチルメルカプタ
ン、ジメチル硫黄、ジエチル硫黄等があり、中でも硫化
水素ガスは輝度向上効果が大きく好ましい。硫化性ガス
の濃度としては、特に限定されないが、０．０１〜１０
０vol ％、より好ましくは０．１〜３０vol ％である。
希釈ガスとしてはＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスが用いられ
る。また、硫化性ガスの効果が顕著に現れるためには、
熱処理の温度が６５０℃以上が必要である。また、８０
０℃以上の温度で熱処理を行うことは、基板ガラスの歪
や透明電極として用いているＩＴＯの高抵抗化や高価な
石英ガラス基板を用いなくてはならないことなどの問題
から現実的ではない。処理時間は１時間以上が好まし
い。
着、スパッタ蒸着、ＭＢＥ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＥ法など
多くの方法が選択できるが、これらの中でもスパッタ蒸
着法は高輝度を示す素子が得られて好ましい。発光層の
熱処理条件において、硫化性ガス雰囲気中で行うことが
重要である。硫化性ガスとしては、硫化水素、二硫化炭
素、硫黄蒸気、エチルメルカプタン、メチルメルカプタ
ン、ジメチル硫黄、ジエチル硫黄等があり、中でも硫化
水素ガスは輝度向上効果が大きく好ましい。硫化性ガス
の濃度としては、特に限定されないが、０．０１〜１０
０vol ％、より好ましくは０．１〜３０vol ％である。
希釈ガスとしてはＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスが用いられ
る。また、硫化性ガスの効果が顕著に現れるためには、
熱処理の温度が６５０℃以上が必要である。また、８０
０℃以上の温度で熱処理を行うことは、基板ガラスの歪
や透明電極として用いているＩＴＯの高抵抗化や高価な
石英ガラス基板を用いなくてはならないことなどの問題
から現実的ではない。処理時間は１時間以上が好まし
い。
【００１５】熱処理の効果がより顕著に現れるために
は、熱処理前の発光層中に含まれる酸素濃度が低いこと
が必要で、ＸＰＳ法により測定した値が１５原子％以
下、好ましくは１０原子％以下であるのがよい。硫化性
ガス雰囲気中の熱処理により、発光層中の酸素濃度はさ
らに低減できるが、熱処理後の酸素濃度は、極力低いほ
うがＥＬ素子の発光輝度にとって好ましく、ＸＰＳ法に
より測定して、５原子％以下であるのが好ましい。
は、熱処理前の発光層中に含まれる酸素濃度が低いこと
が必要で、ＸＰＳ法により測定した値が１５原子％以
下、好ましくは１０原子％以下であるのがよい。硫化性
ガス雰囲気中の熱処理により、発光層中の酸素濃度はさ
らに低減できるが、熱処理後の酸素濃度は、極力低いほ
うがＥＬ素子の発光輝度にとって好ましく、ＸＰＳ法に
より測定して、５原子％以下であるのが好ましい。
【００１６】熱処理前の酸素濃度の低い発光層を成膜す
るには、酸素濃度の低いターゲットを用いてスパッタを
行うことが必要であるが、原料となるＳｒＳ粉末は、水
分や酸素ガスによる酸化のおこりやすい化合物であり、
通常かなりの量の酸素を含んでいる。酸素濃度の低いタ
ーゲットをつくるには、原料として使用するＳｒＳ粉末
に、硫化性ガス雰囲気下で加熱処理を施すことが有効で
ある。この場合の硫化性ガスも、前記の発光層の熱処理
の場合と同様のものが使用可能である。硫化性ガスの濃
度としては、２vol ％以上が好ましく、濃度が高いほど
酸素を除去する効果は大きい。また、硫化性ガスの効果
が顕著に現れるためには、加熱処理の温度が６５０℃以
上、好ましくは８００℃以上必要である。また、加熱処
理時間は３０分間以上が好ましく、２時間以上が更に好
ましい。
るには、酸素濃度の低いターゲットを用いてスパッタを
行うことが必要であるが、原料となるＳｒＳ粉末は、水
分や酸素ガスによる酸化のおこりやすい化合物であり、
通常かなりの量の酸素を含んでいる。酸素濃度の低いタ
ーゲットをつくるには、原料として使用するＳｒＳ粉末
に、硫化性ガス雰囲気下で加熱処理を施すことが有効で
ある。この場合の硫化性ガスも、前記の発光層の熱処理
の場合と同様のものが使用可能である。硫化性ガスの濃
度としては、２vol ％以上が好ましく、濃度が高いほど
酸素を除去する効果は大きい。また、硫化性ガスの効果
が顕著に現れるためには、加熱処理の温度が６５０℃以
上、好ましくは８００℃以上必要である。また、加熱処
理時間は３０分間以上が好ましく、２時間以上が更に好
ましい。
【００１７】ＸＰＳによる発光層中酸素濃度の測定は、
ＶＧ社製ＬａｂＭＫＩＩを用いて行い、Ａｒ+ エッチン
グ（加速電圧５ｋＶ，Ａｒ分圧６×１０-6Ｔｏｒｒ）に
より、１００ｎｍの深さまで膜をエッチングした後測定
した。励起源としては、ＭｇＫα（１．２ｋＶ）を用い
た。ＸＰＳのスペクトル強度を濃度に換算する係数に
は、Ｓｒ：５．２９、Ｏ：３．０７５、Ｓ：１．８３８
という値を用い、酸素の濃度（原子％）を算出した。
ＶＧ社製ＬａｂＭＫＩＩを用いて行い、Ａｒ+ エッチン
グ（加速電圧５ｋＶ，Ａｒ分圧６×１０-6Ｔｏｒｒ）に
より、１００ｎｍの深さまで膜をエッチングした後測定
した。励起源としては、ＭｇＫα（１．２ｋＶ）を用い
た。ＸＰＳのスペクトル強度を濃度に換算する係数に
は、Ｓｒ：５．２９、Ｏ：３．０７５、Ｓ：１．８３８
という値を用い、酸素の濃度（原子％）を算出した。
【００１８】本発明の特徴は、ＸＰＳ法により測定した
熱処理前の発光層中酸素濃度が１５原子％以下と低いこ
とであり、硫化性ガス雰囲気下での熱処理により、ドラ
スティックに結晶粒の成長がおこり高結晶化した発光層
が作製できることである。
熱処理前の発光層中酸素濃度が１５原子％以下と低いこ
とであり、硫化性ガス雰囲気下での熱処理により、ドラ
スティックに結晶粒の成長がおこり高結晶化した発光層
が作製できることである。
【００１９】
【実施例】以下に、この発明の実施例を具体的に説明す
る。
る。
【００２０】
【実施例１】ガラス基板上（ＨＯＹＡ株式会社製、ＮＡ
−４０）に、反応性スパッタ法により、厚さ約１００ｎ
ｍのＩＴＯ電極を形成した。その上に、Ｔａターゲット
及びＳｉＯ2 ターゲットを用いて、厚さ４００ｎｍのＴ
ａ2 Ｏ5 と厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2 をスパッタ蒸着法
により順次形成し絶縁層とした。続いてバッファ−層と
して、厚さ約１００ｎｍのＺｎＳ薄膜を、ＺｎＳターゲ
ットを用いたアルゴンガス中のスパッタ蒸着により作製
した。次に、発光層として、１０vol ％のＨ2Ｓガスを
含むＡｒガス雰囲気中で８５０℃で４時間熱処理を施し
たＳｒＳにＣｅＦ3 及びＫＣｌを混合したターゲットを
用い、基板温度２５０℃に保ちながらスパッタ蒸着を行
い、厚さ約８００ｎｍの薄膜を形成した。作製した膜中
の酸素濃度をＸＰＳ法により測定したところ、５．５原
子％であった。その後２ｍｏｌ％の硫化水素を含むアル
ゴンガス雰囲気中、７００℃で４時間熱処理を行った。
さらに発光層の上には、ＺｎＳ、ＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5
の順に上記の方法で積層膜を形成し、二重絶縁構造を構
築した。最後にＡｌ電極を抵抗加熱蒸着法により、金属
マスクを用いてストライプ状に形成した。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
させ、これを用いた。
−４０）に、反応性スパッタ法により、厚さ約１００ｎ
ｍのＩＴＯ電極を形成した。その上に、Ｔａターゲット
及びＳｉＯ2 ターゲットを用いて、厚さ４００ｎｍのＴ
ａ2 Ｏ5 と厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2 をスパッタ蒸着法
により順次形成し絶縁層とした。続いてバッファ−層と
して、厚さ約１００ｎｍのＺｎＳ薄膜を、ＺｎＳターゲ
ットを用いたアルゴンガス中のスパッタ蒸着により作製
した。次に、発光層として、１０vol ％のＨ2Ｓガスを
含むＡｒガス雰囲気中で８５０℃で４時間熱処理を施し
たＳｒＳにＣｅＦ3 及びＫＣｌを混合したターゲットを
用い、基板温度２５０℃に保ちながらスパッタ蒸着を行
い、厚さ約８００ｎｍの薄膜を形成した。作製した膜中
の酸素濃度をＸＰＳ法により測定したところ、５．５原
子％であった。その後２ｍｏｌ％の硫化水素を含むアル
ゴンガス雰囲気中、７００℃で４時間熱処理を行った。
さらに発光層の上には、ＺｎＳ、ＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5
の順に上記の方法で積層膜を形成し、二重絶縁構造を構
築した。最後にＡｌ電極を抵抗加熱蒸着法により、金属
マスクを用いてストライプ状に形成した。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
させ、これを用いた。
【００２１】熱処理後の発光層のＸ線回折スペクトルに
おけるＳｒＳ（２００）面及び（２２０）面のピークの
半値幅は、各々０．１１度、０．１５度であった。尚、
Ｘ線回折ピークの半値幅は、ピークの最大値の半分の強
度を持つ点の幅を測定することにより求めたものであ
る。この発光層から作製したＥＬ素子の最高輝度は、５
ｋＨｚ ｓｉｎ波駆動で１６７００ｃｄ／ｍ2 であっ
た。
おけるＳｒＳ（２００）面及び（２２０）面のピークの
半値幅は、各々０．１１度、０．１５度であった。尚、
Ｘ線回折ピークの半値幅は、ピークの最大値の半分の強
度を持つ点の幅を測定することにより求めたものであ
る。この発光層から作製したＥＬ素子の最高輝度は、５
ｋＨｚ ｓｉｎ波駆動で１６７００ｃｄ／ｍ2 であっ
た。
【００２２】
【比較例１】発光層のスパッタターゲットの原料とし
て、未焼成のＳｒＳ粉末を用いたこと以外は、実施例１
と同様にして素子を作製した。作製した膜の熱処理前の
酸素濃度をＸＰＳ法により測定したところ２０原子％で
あり、極めて高い値であった。上記と同様の方法により
求めた熱処理後のＳｒＳ（２００）面及び（２２０）面
のＸ線回折ピークの半値幅は、各々０．１７度、０．２
４度であった。また、この発光層から作製したＥＬ素子
の最高輝度は、５ｋＨｚ ｓｉｎ波駆動で１１０００ｃ
ｄ／ｍ2 であった。
て、未焼成のＳｒＳ粉末を用いたこと以外は、実施例１
と同様にして素子を作製した。作製した膜の熱処理前の
酸素濃度をＸＰＳ法により測定したところ２０原子％で
あり、極めて高い値であった。上記と同様の方法により
求めた熱処理後のＳｒＳ（２００）面及び（２２０）面
のＸ線回折ピークの半値幅は、各々０．１７度、０．２
４度であった。また、この発光層から作製したＥＬ素子
の最高輝度は、５ｋＨｚ ｓｉｎ波駆動で１１０００ｃ
ｄ／ｍ2 であった。
【００２３】
【実施例２】発光層をスパッタ蒸着により形成する際、
ＳｒＳにＣｅＦ3 及びＫＣｌをそれぞれ０．３mol ％並
びにＥｕＦ3 を０．０２mo％混合したターゲットを用い
たこと以外は、実施例１と同様にしてＳｒＳ：Ｃｅ，Ｅ
ｕ白色ＥＬ素子を作製した。作製した発光層の熱処理前
の酸素濃度をＸＰＳ法により測定したところ６．０原子
％であり、上記と同様の方法により求めた熱処理後のＳ
ｒＳ（２００）面及び（２２０）面のＸ線回折ピークの
半値幅は、各々０．１２度、０．１６度であった。この
発光層から作製したＥＬ素子の最高輝度は、５ｋＨｚ
ｓｉｎ波駆動で１１０００ｃｄ／ｍ2 であった。
ＳｒＳにＣｅＦ3 及びＫＣｌをそれぞれ０．３mol ％並
びにＥｕＦ3 を０．０２mo％混合したターゲットを用い
たこと以外は、実施例１と同様にしてＳｒＳ：Ｃｅ，Ｅ
ｕ白色ＥＬ素子を作製した。作製した発光層の熱処理前
の酸素濃度をＸＰＳ法により測定したところ６．０原子
％であり、上記と同様の方法により求めた熱処理後のＳ
ｒＳ（２００）面及び（２２０）面のＸ線回折ピークの
半値幅は、各々０．１２度、０．１６度であった。この
発光層から作製したＥＬ素子の最高輝度は、５ｋＨｚ
ｓｉｎ波駆動で１１０００ｃｄ／ｍ2 であった。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、結晶粒径の大きな高結
晶化した発光層を得ることができ、その結果、従来技術
を用いて作製した素子に比べて高輝度に発光するＥＬ素
子を作製できる。
晶化した発光層を得ることができ、その結果、従来技術
を用いて作製した素子に比べて高輝度に発光するＥＬ素
子を作製できる。
【図１】本発明が適用されるＥＬ素子を示す断面図であ
る。
る。
１．ガラス基板 ２．透明電極 ３．背面電極 ４．発光層 ５．絶縁層 ６．絶縁層
Claims (2)
- 【請求項１】 発光層の両側を絶縁薄膜ではさみ、さら
にその両側を電極ではさむ構造を有し、かつ該電極の少
なくとも一方が光透過性電極である薄膜エレクトロルミ
ネッセンス素子において、上記発光層が、酸素濃度１５
原子％以下である、ＳｒＳ母材に発光中心をドープした
膜を形成した後に、６５０℃以上の温度で硫化性ガス雰
囲気下熱処理されてなることを特徴とする薄膜エレクト
ロルミネッセンス素子。 - 【請求項２】 発光層の両側を絶縁薄膜ではさみ、さら
にその両側を電極ではさむ構造を有し、かつ該電極の少
なくとも一方が光透過性電極である薄膜エレクトロルミ
ネッセンス素子の製造方法において、上記発光層が、硫
化性ガス雰囲気下で加熱処理されたＳｒＳを原料とする
ターゲットを用いてスパッタリング法により形成された
膜を、６５０℃以上の温度で硫化性ガス雰囲気下熱処理
されてなることを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセ
ンス素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4195323A JPH0645071A (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 薄膜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 |
|---|---|---|---|
| JP4195323A JPH0645071A (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645071A true JPH0645071A (ja) | 1994-02-18 |
Family
ID=16339258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4195323A Withdrawn JPH0645071A (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645071A (ja) |
-
1992
- 1992-07-22 JP JP4195323A patent/JPH0645071A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |