JPH08134442A - Accelerated phosphor material and infrared-visible conversion element prepared using the same - Google Patents

Accelerated phosphor material and infrared-visible conversion element prepared using the same

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JPH08134442A
JPH08134442A JP30317994A JP30317994A JPH08134442A JP H08134442 A JPH08134442 A JP H08134442A JP 30317994 A JP30317994 A JP 30317994A JP 30317994 A JP30317994 A JP 30317994A JP H08134442 A JPH08134442 A JP H08134442A
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phosphor
thin film
alkaline earth
stimulated
cas
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JP30317994A
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Hiroshi Miura
博 三浦
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To obtain an accelerated phosphor excellent in long-term stability. CONSTITUTION: This accelerated phosphor comprises an alkaline earth chalcogenide crystal contg. at least one rare earth element, the surface of the crystal being covered with an alkaline earth fluoride compd.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、輝尽蛍光体および該蛍
光体を使用した光メモリ、赤外可視変換素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photostimulable phosphor, an optical memory using the phosphor, and an infrared-visible conversion element.

【0002】[0002]

【従来技術】光通信用の光源には、光ファイバーの損失
を考慮して1.3から1.5μm帯が使用されている。
このような肉眼では見えない光を情報として取り扱うた
めに、輝尽蛍光体に代表される赤外光を可視化する素子
が開発されている。輝尽発光は、古くから知られている
現象で、硫化物系、アルカリハライド系、酸化物系など
多くの材料で観察される。なかでも、アルカリ土類カル
コゲナイド結晶によるものがよく知られている。図1に
より、輝尽蛍光体の発光の原理について簡単に説明す
る。蛍光体材料としては、アルカリ土類カルコゲナイド
結晶(SrS、CaS、MgS等)を母結晶として、希
土類イオン(Eu、Sm、Ce等)を添加した材料が一
般的であり、特にEuとSmおよび/またはCeを同時
に添加したもの、例えばCaS:Eu,Sm、SrS:
Eu,Sm、SrS:Ce,Sm、が多く用いられてい
る。図1に基づき、EuおよびSmを添加したCaSを
例として、動作について説明する。まず最初に励起動作
について記載する。励起光(>480nm)を蛍光体に
照射すると、Eu2+イオンの電子は伝導体に励起さ
れ、Eu3+イオンが形成される。励起された電子は、
伝導体を移動しSm3+イオンに捕獲されSm3+はS
m2+イオンになる。これが励起状態(b)である。次
に、刺激動作について説明する。上記蛍光体に刺激光
(1〜1.5μm)を照射すると、捕獲されていた電子
は再び伝導体に開放され、Sm2+イオンはSm3+に
なる。この電子は、Eu3+イオンに捕獲されEu2+
の励起状態をへて基底状態にもどる。この時に、Eu2
+イオンの発光(660nm)がおこる。これが、刺激
状態(c)つまり赤外輝尽発光である。この原理を光メ
モリに応用することができる。光に置き換えたある信号
(励起光)を蛍光体に照射し情報を書き込む。次に、別
の波長の光(刺激光)を蛍光体に照射して、上記方法で
書き込んだ情報を輝尽発光として出力し、光電変換素子
を用いて読み取る。蛍光体に書き込んだ情報の消去は、
刺激光を強く照射することで行う。このような方法で、
輝尽蛍光体に光メモリ機能を持たせることができる。ま
た、次の方法により輝尽蛍光体を赤外可視変換素子に応
用することも可能である。輝尽蛍光体にあらかじめ励起
光を照射し、電子を予備励起する。つまり、輝尽蛍光体
全面で、電子がSmイオンの準位に捕獲された状態を形
成する。この蛍光体に赤外光を照射すると、照射部分で
は捕獲されていた電子は再び伝導体に開放され、輝尽発
光がおこる。以上の方法で、赤外光によるイメージを可
視光である輝尽発光に変換する光−光変換素子が形成で
きる。上記輝尽蛍光体による赤外可視変換素子が、Jp
n.J.Appl.Phys.31(1992)715
Jpn.J.Appl.Phys.32(1993)
3187 特開平5−51580、で提案されている。
2. Description of the Related Art A light source for optical communication uses a band of 1.3 to 1.5 μm in consideration of loss of an optical fiber.
In order to handle such light that cannot be seen by the naked eye as information, an element that visualizes infrared light represented by a stimulated phosphor has been developed. Photostimulated luminescence is a phenomenon that has been known for a long time and is observed in many materials such as sulfide-based, alkali halide-based, and oxide-based materials. Among them, those based on alkaline earth chalcogenide crystals are well known. The principle of light emission of the stimulated phosphor will be briefly described with reference to FIG. As a phosphor material, a material in which a rare earth ion (Eu, Sm, Ce, etc.) is added as a mother crystal of an alkaline earth chalcogenide crystal (SrS, CaS, MgS, etc.) is general, and particularly Eu, Sm, and / or Alternatively, a material to which Ce is added at the same time, for example, CaS: Eu, Sm, SrS:
Eu, Sm, SrS: Ce, Sm are often used. Based on FIG. 1, the operation will be described by taking CaS added with Eu and Sm as an example. First, the excitation operation will be described. When the phosphor is irradiated with excitation light (> 480 nm), the electrons of the Eu 2+ ions are excited by the conductor, and Eu 3+ ions are formed. The excited electrons are
It moves through the conductor and is captured by Sm3 + ions, and Sm3 + becomes S
It becomes m2 + ion. This is the excited state (b). Next, the stimulation operation will be described. When the phosphor is irradiated with stimulating light (1 to 1.5 μm), the trapped electrons are released to the conductor again, and the Sm2 + ions become Sm3 +. This electron is captured by Eu3 + ion and Eu2 +
To return to the ground state through the excited state of. At this time, Eu2
Emission of + ions (660 nm) occurs. This is the stimulated state (c), that is, infrared stimulated emission. This principle can be applied to an optical memory. Information is written by irradiating the phosphor with a certain signal (excitation light) replaced with light. Next, the phosphor is irradiated with light having a different wavelength (stimulation light), the information written by the above method is output as stimulated emission, and the information is read using a photoelectric conversion element. To erase the information written in the phosphor,
It is performed by irradiating strong stimulation light. In this way,
The photostimulable phosphor can have an optical memory function. Further, the stimulated phosphor can be applied to an infrared-visible conversion element by the following method. The stimulated phosphor is irradiated with excitation light in advance to preexcite the electrons. That is, electrons are trapped in the level of Sm ions on the entire surface of the stimulated phosphor. When this phosphor is irradiated with infrared light, the electrons captured in the irradiated portion are released to the conductor again, and stimulated emission occurs. By the method described above, a light-light conversion element that converts an image of infrared light into stimulated emission that is visible light can be formed. The infrared-visible conversion element using the above-described stimulated phosphor is Jp
n. J. Appl. Phys. 31 (1992) 715
Jpn. J. Appl. Phys. 32 (1993)
3187 Proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-51580.

【0003】輝尽蛍光体を光メモリや光−光変換素子に
応用する場合には、特性の経時変化が起こらないことが
重要である。先に記載したように、輝尽蛍光体は、E
u、Smに代表されるように二種類の希土類イオンを蛍
光体中に添加し、電子の生成源および捕獲源としての機
能を持たせる。ここで、EuイオンとSmイオンが近接
する場合は、イオン間での相互作用が発生する。例え
ば、一端Smイオンに捕獲され、書き込み状態にある電
子が、保持過程でEuイオンが形成する準位に移動する
ことがある。光メモリ素子においてこの問題は、書き込
んだ情報の経時変化につながり、現時点では実用にたえ
うるメモリ保持時間は達成できていない。書き込んだ情
報量は、わずか数日で半減するとの報告もある。特開平
5−51580では、上記問題点の解決方法が提案され
ている。ここでは、蛍光体中でのEuイオンとSmイオ
ンの濃度分布を制御することにより、両者が近接するこ
とを抑制している。しかしながら、ここでの蛍光体の作
製方法には、従来と同様に粉体を焼結する方法を採用し
ている。この方法で形成した蛍光体は、作製条件により
粒径が数μmから数十μm程度の多結晶体になり、Eu
イオンが高濃度で存在する部分とSmイオンが高濃度で
存在する部分は、粒界で分離される。粒界で隔てられた
結晶間の電気的な特性は、外乱の影響を受けやすい。た
とえば、粒界に大気中の不純物が吸着すると、電気抵抗
が低下し、粒界を隔て電子の移動が起こることがある。
上記方法では、Sm、Euイオン間の相互作用を完全に
抑制することは不可能である。粒界の影響を抑制するに
は、蛍光体を単結晶化する必要がある。単結晶材料を用
いた場合には、外乱の影響は低減でき、また基本的な動
作に関与しない準位を大幅に低減することができる。し
かし、電子の自由行程が長くなるために書き込みおよび
読みだしの位置分解能が大幅に低下する問題がある。光
メモリ素子では高密度化、光−光変換素子では像の高解
像度化の要求から、高い位置分解能が必要になる。蛍光
体を構成する材料の単純な単結晶化では、従来の問題点
の解決は困難である。
When the photostimulable phosphor is applied to an optical memory or a light-to-light conversion element, it is important that characteristics do not change with time. As described above, the stimulated phosphor is E
Two kinds of rare earth ions, as represented by u and Sm, are added to the phosphor to have a function as an electron generation source and a capture source. Here, when Eu ions and Sm ions are close to each other, interaction occurs between the ions. For example, electrons that are once captured by Sm ions and are in a written state may move to a level formed by Eu ions in the holding process. In an optical memory device, this problem leads to a change in written information over time, and at the present time, a practical memory holding time has not been achieved. It is also reported that the amount of written information will be halved in just a few days. Japanese Patent Laid-Open No. 5-51580 proposes a solution to the above-mentioned problems. Here, by controlling the concentration distribution of Eu ions and Sm ions in the phosphor, the proximity of the two is suppressed. However, as a method for producing the phosphor here, a method of sintering powder is adopted as in the conventional method. The phosphor formed by this method becomes a polycrystalline body having a grain size of several μm to several tens μm depending on the manufacturing conditions.
The part where the ions are present at a high concentration and the part where the Sm ions are present at a high concentration are separated at the grain boundaries. The electrical characteristics between crystals separated by grain boundaries are easily affected by disturbance. For example, when impurities in the atmosphere are adsorbed on the grain boundaries, the electric resistance may decrease, and electrons may move across the grain boundaries.
The above method cannot completely suppress the interaction between Sm and Eu ions. In order to suppress the influence of grain boundaries, it is necessary to single-crystallize the phosphor. When a single crystal material is used, the influence of disturbance can be reduced, and the levels not involved in basic operation can be significantly reduced. However, there is a problem that the position resolution of writing and reading is significantly lowered because the free path of electrons becomes long. The optical memory device requires high density, and the light-to-light conversion device requires high image resolution, so that high position resolution is required. It is difficult to solve the conventional problems by simple crystallization of the material forming the phosphor.

【0004】[0004]

【目的】本発明は、従来の輝尽蛍光体の問題点を解決す
るためになされたものであり、長期安定性に優れた輝尽
蛍光体の提供を目的としている。
[Object] The present invention has been made to solve the problems of conventional photostimulable phosphors, and an object thereof is to provide a photostimulable phosphor having excellent long-term stability.

【0005】[0005]

【構成】図2に本発明による輝尽蛍光体の構成および動
作を示す。本発明の輝尽蛍光体は、アルカリ土類元素が
共通のフッ化物材料および硫化物材料により構成された
ヘテロ接合を有する点に特徴がある。図に示すようにア
ルカリ土類フッ化物材料は、広い禁制帯幅(〜10e
V)を有する絶縁物材料であり、フッ化物材料と硫化物
材料のヘテロ接合により不連続なバンド構造が形成でき
る。励起光もしくは刺激光で伝導体に励起された電子
は、フッ化物材料による障壁を越えるだけのエネルギー
は持たない。従って、図の構成により、電子を硫化物材
料による井戸層内に閉じ込めることができる。アルカリ
土類フッ化物材料には、CaF2、SrF2、BaF2
MgF2等の材料が使用できる。また、アルカリ土類硫
化物材料には、CaS、SrS、BaS、MgS等の材
料が使用できる。硫化物中に添加する希土類元素には、
Eu、Sm、Ce等の元素が使用できる。フッ化物材料
としてCaF2、硫化物材料としてCaS:Eu,Sm
を用いた場合を例として、この構成の素子の動作につい
て記載する。先に説明したように、輝尽発光には、励起
光の照射で電子を生成する準位とその電子を保持する準
位が必要である。前者はEuイオンをCaSに添加して
形成し、後者はSmイオンをCaSに添加して形成す
る。図示のように本発明では、Euイオン添加部分(C
aS:Eu)21とSmイオン添加部分(CaS:S
m)22をCaF223で分離して形成する。励起光の
照射24で発生した電子25は、井戸層内に閉じ込め
る。電子を移動する場合には、蛍光体にバイアス電圧2
6を印加する。上記フッ化物層を数百Å以下の膜厚で形
成することにより、バイアス電圧を印加することでトン
ネリングで電子を隣接する保持部分に移動することがで
きる。また、輝尽発光28は、同様にバイアス電圧を印
加した状態で刺激光27を照射することで得られる。本
発明による構成の輝尽蛍光体では、一旦移動した電子
は、バイアス電圧を印加しない限りその層に保持するこ
とができる。従来の素子では、Smイオンに捕獲され書
き込み状態にある電子が、保持過程でEuイオンが形成
する準位に移動することによってメモリ特性等に経時変
化が生じることが問題になっていた。この方法では、不
確定要因による電子の移動を完全に抑制することがで
き、長期安定性に優れた輝尽蛍光体が形成できる。トン
ネリングで電子の移動を制御するには、良好なヘテロ接
合を形成しなければならない。異種材料間のヘテロ接合
を形成する場合には、格子定数差、結晶の化学的性質の
違い、その形成方法を考慮する必要がある。例えば、C
aF2とCaSの組み合わせの場合、格子不整の割合は
4%程度である。また、どちらの材料も共にイオン結合
的性質が強い材料である。さらに、一方の材料を形成し
た後に形成雰囲気を操作し、硫黄原子とフッ素原子を置
換する方法でヘテロ接合が形成できる。本発明では、上
記利点を生かして絶縁物と輝尽蛍光体のヘテロ接合を形
成した。他の材料の組合わせ、SrF2/SrS、Ba
2/BaS、MgF2/MgSの場合についても同様の
利点がある。
[Structure] FIG. 2 shows the structure and operation of the photostimulable phosphor according to the present invention. The stimulable phosphor of the present invention is characterized in that it has a heterojunction composed of a fluoride material and a sulfide material having a common alkaline earth element. As shown in the figure, the alkaline earth fluoride material has a wide bandgap (~ 10e).
It is an insulating material having V), and a discontinuous band structure can be formed by a heterojunction of a fluoride material and a sulfide material. The electrons excited in the conductor by the exciting light or the stimulating light do not have enough energy to cross the barrier of the fluoride material. Therefore, with the configuration shown in the figure, electrons can be confined in the well layer made of the sulfide material. The alkaline earth fluoride materials include CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 ,
Materials such as MgF 2 can be used. Further, as the alkaline earth sulfide material, materials such as CaS, SrS, BaS and MgS can be used. Rare earth elements added to sulfide include
Elements such as Eu, Sm and Ce can be used. CaF 2 as a fluoride material and CaS: Eu, Sm as a sulfide material
The operation of the element having this configuration will be described by taking the case of using as an example. As described above, stimulated emission requires a level at which electrons are generated by irradiation with excitation light and a level at which the electrons are retained. The former is formed by adding Eu ions to CaS, and the latter is formed by adding Sm ions to CaS. As shown in the figure, in the present invention, the Eu ion added portion (C
aS: Eu) 21 and Sm ion added portion (CaS: S)
m) 22 separated with CaF 2 23 to form. The electrons 25 generated by the irradiation 24 of the excitation light are confined in the well layer. When moving electrons, bias voltage 2 is applied to the phosphor.
6 is applied. By forming the fluoride layer with a film thickness of several hundred liters or less, it is possible to move electrons to an adjacent holding portion by tunneling by applying a bias voltage. Further, the stimulated emission 28 is similarly obtained by irradiating the stimulating light 27 with a bias voltage applied. In the stimulable phosphor having the structure according to the present invention, electrons that have once moved can be retained in the layer unless a bias voltage is applied. In the conventional element, there has been a problem that electrons in a written state captured by Sm ions move to a level formed by Eu ions in the holding process, so that memory characteristics and the like change with time. With this method, the movement of electrons due to uncertain factors can be completely suppressed, and a stimulated phosphor having excellent long-term stability can be formed. In order to control electron transfer by tunneling, a good heterojunction must be formed. When forming a heterojunction between dissimilar materials, it is necessary to consider the difference in lattice constant, the difference in crystal chemical properties, and the forming method. For example, C
In the case of the combination of aF 2 and CaS, the lattice mismatch ratio is about 4%. Further, both materials are materials having a strong ionic bond property. Further, a heterojunction can be formed by a method in which a forming atmosphere is manipulated after one of the materials is formed and sulfur atoms and fluorine atoms are replaced. In the present invention, a heterojunction between an insulator and a stimulated phosphor is formed by taking advantage of the above advantages. Combination of other materials, SrF 2 / SrS, Ba
Similar advantages are obtained in the case of F 2 / BaS and MgF 2 / MgS.

【0006】図2に示す構成の輝尽蛍光体は、図3に示
す粒状物、図4に示す薄膜の積層構造、図5に示すフッ
化物材料中の任意の位置に硫化物材料を埋め込んだ構造
物で実現できる。次に各形状毎の形成方法について説明
する。図3に示す粉体の蛍光体を形成する場合には、添
加した希土類元素が異なる硫化物材料を用いる。この材
料を混合した後に真空中のフッ素雰囲気で加熱する。硫
化物材料を構成する硫黄は、高い蒸気圧を有する材料で
ある。このために、真空中で加熱することにより、硫化
物材料表面の硫黄原子の脱離がおこる。硫黄が脱離した
活性なアルカリ土類原子は、雰囲気中のフッ素原子と結
合し、図3に示すように硫化物材料表面はフッ化物材料
で被覆される。上記処理を行う硫化物材料には、粒径が
100nm〜100μm、好ましくは1μm以下であ
り、希土類元素が0.01〜10at%、好ましくは
0.5〜2at%の範囲で添加したものを使用する。前
記硫化物材料の粒径が100nm未満では作成が困難で
あり、100μmを越えると発明の効果が得られないか
らである。また、前記希土類元素の添加量0.01at
%未満では電子の生成源もしくは捕獲源としての絶対数
が少なく素子性能が達成できない。10at%を越える
と母材である硫化物の結晶性が劣化するからである。さ
らに、前記硫化物材料を被覆するフッ化物材料の層厚
は、10Å〜1μm、好ましくは5000Å以下にす
る。前記フッ化物材料の膜厚が10Å未満では膜が不均
一になり特性の経時変化の原因になり、5000Åを越
えると作成が困難であるからである。
The stimulable phosphor having the structure shown in FIG. 2 has the granular material shown in FIG. 3, the laminated structure of the thin film shown in FIG. 4, and the sulfide material embedded at an arbitrary position in the fluoride material shown in FIG. It can be realized with a structure. Next, a forming method for each shape will be described. In the case of forming the powder phosphor shown in FIG. 3, sulfide materials having different added rare earth elements are used. After mixing this material, it is heated in a fluorine atmosphere in vacuum. Sulfur, which constitutes a sulfide material, is a material having a high vapor pressure. Therefore, by heating in vacuum, the sulfur atoms on the surface of the sulfide material are desorbed. The active alkaline earth atom from which sulfur is desorbed bonds with the fluorine atom in the atmosphere, and the surface of the sulfide material is covered with the fluoride material as shown in FIG. The sulfide material subjected to the above treatment has a particle size of 100 nm to 100 μm, preferably 1 μm or less, and a rare earth element added in the range of 0.01 to 10 at%, preferably 0.5 to 2 at%. To do. If the particle size of the sulfide material is less than 100 nm, it is difficult to prepare, and if it exceeds 100 μm, the effect of the invention cannot be obtained. Further, the addition amount of the rare earth element is 0.01 at
If it is less than%, the absolute number as an electron generation source or a capture source is too small to achieve device performance. This is because if the content exceeds 10 at%, the crystallinity of the sulfide that is the base material deteriorates. Further, the layer thickness of the fluoride material coating the sulfide material is 10Å to 1 μm, preferably 5000Å or less. This is because if the film thickness of the fluoride material is less than 10Å, the film becomes non-uniform, which causes a change in characteristics over time, and if it exceeds 5000Å, it is difficult to prepare.

【0007】図2および図4に示す薄膜構造物を形成す
る方法について説明する。輝尽蛍光体は、多結晶薄膜お
よびエピタキシャル成長膜のいずれでも形成可能である
が、エピタキシャル成長膜により形成するのが好まし
い。蛍光体をエピタキシャル成長し形成する基板には、
単結晶Si等の材料が選択できる。Si基板上にフッ化
物材料と硫化物材料を積層した周期構造により図2のバ
ンドダイヤグラムが形成できる。ここで、硫化物材料に
は、たとえばEu、Smのように交互に異なる希土類元
素を成長する過程で添加する。薄膜の形成方法には、有
機金属成長法(MOCVD)、スパッタ法、分子線エピ
タキシャル成長法(MBE)等の手法を用いることがで
きるが、各薄膜をエピタキシャル成長する場合には、M
BE法が好ましい。フッ化物材料の膜厚は、10Å〜5
00Åにする。また、硫化物材料は、膜厚10Å〜50
00Åで形成し、膜中に添加する希土類元素の濃度は
0.01〜10at%、好ましくは0.5〜2at%の
範囲に設定する。前記フッ化物材料の膜厚が、10Å未
満では膜が不均一になり特性の経時変化の原因になり、
500Åを越えると素子の動作が不安定になるからであ
る。また、前記硫化物材料の膜厚が、10Å未満では膜
が不均一になり特性の経時変化の原因になり、5000
Åを越えると素子の動作が不安定になるからである。さ
らに膜中の希土類元素の濃度が0.01at%未満では
電子の生成源もしくは捕獲源としての絶対数が少なく、
十分な素子性能が達成できない。10at%を越えると
母材である硫化物材料の結晶性が劣化するからである。
A method of forming the thin film structure shown in FIGS. 2 and 4 will be described. The stimulated phosphor can be formed by either a polycrystalline thin film or an epitaxial growth film, but it is preferably formed by an epitaxial growth film. The substrate on which the phosphor is grown epitaxially is
A material such as single crystal Si can be selected. The band diagram of FIG. 2 can be formed by the periodic structure in which the fluoride material and the sulfide material are laminated on the Si substrate. Here, different rare earth elements such as Eu and Sm are added to the sulfide material in the process of growing. As a method for forming the thin film, a metal organic growth method (MOCVD), a sputtering method, a molecular beam epitaxial growth method (MBE), or the like can be used. When each thin film is epitaxially grown, M
The BE method is preferred. The film thickness of the fluoride material is 10Å-5
Set to 00. Further, the sulfide material has a film thickness of 10Å to 50
The concentration of the rare earth element added in the film is set to 0.01 to 10 at%, preferably 0.5 to 2 at%. If the film thickness of the fluoride material is less than 10 Å, the film becomes non-uniform, which causes a change in characteristics over time.
This is because the operation of the device becomes unstable when it exceeds 500Å. Further, if the film thickness of the sulfide material is less than 10 Å, the film becomes non-uniform, which causes a change in characteristics with time.
This is because the operation of the device becomes unstable if it exceeds Å. Furthermore, when the concentration of the rare earth element in the film is less than 0.01 at%, the absolute number as an electron generation source or a capture source is small,
Sufficient device performance cannot be achieved. This is because if it exceeds 10 at%, the crystallinity of the sulfide material as the base material deteriorates.

【0008】図5に示す輝尽蛍光体を、フッ化物材料中
の任意の位置に硫化物材料を埋め込んだ構造物を作成す
る方法について説明する。アルカリ土類フッ化物材料
は、高エネルギーの電子線を照射すると照射部分のフッ
素原子のみが脱離することが知られている。本発明で
は、このアルカリ土類フッ化物材料の性質を利用して輝
尽蛍光体を形成した。この方法は、硫黄雰囲気を形成し
フッ化物薄膜の任意の位置に電子線を照射し、フッ素が
脱離し活性な状態のアルカリ土類原子と、雰囲気中の硫
黄原子との反応でアルカリ土類硫化物を形成するもので
ある。つまり、本方法によればフッ化物薄膜中の任意の
位置に任意の形状でアルカリ土類硫化物が形成できる。
ここで、硫黄雰囲気はCS2、H2Sガスを真空中に導入
し形成する。電子線は、1〜30kVの加速電圧で照射
するのが好ましい。照射面積つまり硫化物を形成する領
域は、直径500Å〜10μmの円形、もしくは幅50
0Å〜10μmのストライプ状とする。前記直径が50
0Å未満では作成が困難であり、10μmを越えると十
分な素子性能が達成できないからである。また、前記幅
が500Å未満では作成が困難であり、10μmを越え
ると十分な素子性能が達成できないからである。本発明
による輝尽蛍光体では、バイアス電圧を印加するために
対向電極が必要である。電極材料としては、透光性導電
材料である、ITO、In23、SnO2、ZnO:A
l等の材料を用いることができ、これらの材料は、MO
CVD法、スパッタ法、真空蒸着法等の手法で形成でき
る。また、輝尽蛍光体をエピタキシャル成長し形成する
場合には、電極と支持基板を兼ねる単結晶Si、もしく
は石英基板上に形成したSi薄膜が電極材料として用い
ることができる。各構成とその効果について実施例によ
り具体的に説明する。実施例1は、図3の構成の輝尽蛍
光体により、従来方法による問題点の解決を計ったもの
である。また、実施例2は、図4の構成の輝尽蛍光体
を、光メモリ素子に応用したものである。実施例3は、
図5の構成の輝尽蛍光体により、従来の赤外可視光変換
素子で問題になっていた位置分解能の改善を計ったもの
である。
A method for producing a structure in which the stimulable phosphor shown in FIG. 5 is filled with a sulfide material at an arbitrary position in a fluoride material will be described. It is known that when an alkaline earth fluoride material is irradiated with a high-energy electron beam, only the fluorine atom in the irradiated portion is desorbed. In the present invention, a stimulated phosphor is formed by utilizing the property of this alkaline earth fluoride material. This method forms a sulfur atmosphere and irradiates an arbitrary position of the fluoride thin film with an electron beam, and the alkaline earth atom in the active state by desorption of fluorine and the active sulfur atom reacts with the alkaline earth sulfide. It forms things. That is, according to this method, the alkaline earth sulfide can be formed in any shape in any position in the fluoride thin film.
Here, the sulfur atmosphere is formed by introducing CS 2 and H 2 S gas into a vacuum. It is preferable to irradiate the electron beam with an accelerating voltage of 1 to 30 kV. The irradiation area, that is, the area where sulfides are formed, is a circle with a diameter of 500Å to 10 μm, or a width of 50
The stripe shape is 0 Å to 10 μm. The diameter is 50
This is because if it is less than 0 Å, it is difficult to make it, and if it exceeds 10 μm, sufficient device performance cannot be achieved. Further, if the width is less than 500 Å, it is difficult to manufacture, and if it exceeds 10 μm, sufficient device performance cannot be achieved. The stimulated phosphor according to the present invention requires a counter electrode to apply a bias voltage. As the electrode material, a transparent conductive material such as ITO, In 2 O 3 , SnO 2 , ZnO: A
1 and the like can be used, and these materials are MO
It can be formed by a method such as a CVD method, a sputtering method, or a vacuum evaporation method. Further, when the stimulated phosphor is formed by epitaxial growth, single crystal Si that also serves as an electrode and a supporting substrate, or a Si thin film formed on a quartz substrate can be used as an electrode material. Each configuration and its effect will be specifically described by way of examples. Example 1 is an attempt to solve the problems by the conventional method by using the stimulable phosphor having the structure shown in FIG. Example 2 is an application of the photostimulable phosphor having the structure shown in FIG. 4 to an optical memory device. Example 3 is
The stimulated phosphor having the structure shown in FIG. 5 improves the positional resolution, which has been a problem in the conventional infrared-visible light conversion element.

【0009】[0009]

【実施例】【Example】

実施例1 図3に示す輝尽蛍光体について説明する。粒径が10μ
m程度のEuを含有したCaSおよびSmを含有したC
aS粉体を十分に混合した後に、真空焼成炉に挿入す
る。焼成炉にArガスで希釈したF2ガスを導入し、7
00℃の温度で粉体を加熱する。上記雰囲気中では、C
aS3の表面から蒸気圧が高い硫黄原子が脱離し、活性
なCaと雰囲気中のF2ガスとの反応がおこる。この結
果CaS3粉体の表面は、CaF231で被覆される。
約30分間上記雰囲気中で処理することにより、CaS
3の表面には約150ÅのCaF2層31が形成でき
る。本実施例による赤外可視変換素子は、この方法で形
成した蛍光体を有機バインダー内に高密度で分散し、透
明導電フィルム32で蛍光体の上下を挟み、防湿フィル
ム33で被覆し完成する。前述したように従来の輝尽蛍
光体は、粒界が存在するために使用中の雰囲気の影響を
受けやすい。これにたいして、本実施例による蛍光体
は、表面がCaF2で被覆された構造により上記問題の
解決を計った。
Example 1 The stimulated phosphor shown in FIG. 3 will be described. Particle size is 10μ
CaS containing about m Eu and C containing Sm
After sufficiently mixing the aS powder, it is inserted into a vacuum firing furnace. Introduce F 2 gas diluted with Ar gas into the firing furnace,
The powder is heated at a temperature of 00 ° C. In the above atmosphere, C
Sulfur atoms with high vapor pressure are desorbed from the surface of aS3, and active Ca reacts with F 2 gas in the atmosphere. The surface of the results CaS3 powder is coated with CaF 2 31.
By treating in the above atmosphere for about 30 minutes, CaS
A CaF 2 layer 31 of about 150 Å can be formed on the surface of No. 3. The infrared-visible conversion element according to the present embodiment is completed by dispersing the phosphor formed by this method in an organic binder at a high density, sandwiching the top and bottom of the phosphor with a transparent conductive film 32, and covering with a moisture-proof film 33. As described above, the conventional stimulated phosphor is susceptible to the atmosphere during use because of the existence of grain boundaries. On the other hand, the phosphor according to the present embodiment solves the above problem by the structure in which the surface is coated with CaF 2 .

【0010】実施例2 図4に示すCaS:Eu,SmおよびCaF2薄膜の積
層構成による輝尽蛍光体の作成方法について説明する。
本実施例による輝尽蛍光体は、図6に示すMBE装置6
を用いて形成する。まず最初に装置構成について説明す
る。本装置6は、超高真空領域の到達真空度(≦10-9
Torr)が得られる装置である。CaF2およびCa
Sは、各々固体原料をクヌーセンセル63および65か
ら昇華で供給した。EuおよびSmイオンは、各材料の
フッ化物をクヌーセンセル62および66から昇華した
直後にプラズマで分解し精製した。CS2、H2Sガスを
真空中に導入することができ、10-7Torr〜10T
orrの範囲で硫黄雰囲気61が形成できる。また、本
装置には電子銃64が併設されている。この電子銃は実
施例3の構成を形成する際に使用し、加速電圧1〜30
kVの条件で基板の任意の位置への照射が可能である。
次に図4に示す素子の作成方法を図6により説明する。
基板44には、Siウエハーを用いる。図6のMBE装
置に基板44を挿入後に、1200℃のフラッシュ加熱
でSi清浄表面を形成する。その後、基板温度を600
℃に設定しCaF2薄膜42を500Åの膜厚でエピタ
キシャル成長する。次に、CaS薄膜41、CaF2
膜43を各々500Åおよび80Åの膜厚でエピタキシ
ャル成長する。本実施例ではCaS(500Å)/Ca
2(80Å)の層構成を10周期形成した。ここで、
CaS薄膜を成長する際は、EuおよびSmイオンを交
互に照射し、CaS:Eu/CaF2/CaS:Smの
構成とした。次に、CaF2薄膜42を500Åの膜厚
でエピタキシャル成長する。最後に、スパッタ法により
ITO薄膜4を1000Åの膜厚で形成する。以上の方
法により図4に示す本実施例の輝尽蛍光体を完成する。
本素子の動作について説明する。上記蛍光体に、書き込
み光源として830nm、1mWの半導体レーザ−ダイ
オードを照射した。照射過程では、蛍光体に50Vのバ
イアス電圧を印加した。その後にバイアス電圧印加を止
めた状態で蛍光体を放置した。書き込んだ情報の読み出
しは、波長1.3μm、1mWの半導体レーザ−ダイオ
ードを使用し、蛍光体に50Vのバイアス電圧を印加し
た状態で行った。この結果、中心波長660nmの輝尽
発光が観察できた。以上の結果に示すように、本実施例
の構成により光メモリ動作が可能な蛍光体が実現でき
た。
Example 2 A method for producing a photostimulable phosphor having a laminated structure of CaS: Eu, Sm and CaF 2 thin films shown in FIG. 4 will be described.
The stimulated phosphor according to this embodiment is the MBE device 6 shown in FIG.
Are formed by using. First, the device configuration will be described. This device 6 has an ultimate vacuum degree in the ultra-high vacuum region (≦ 10 −9
Torr). CaF 2 and Ca
For S, each solid raw material was supplied by sublimation from Knudsen cells 63 and 65. The Eu and Sm ions were decomposed and purified by plasma immediately after the fluoride of each material was sublimated from the Knudsen cells 62 and 66. CS 2 and H 2 S gas can be introduced into a vacuum, and 10 −7 Torr to 10T
The sulfur atmosphere 61 can be formed in the range of orr. In addition, an electron gun 64 is attached to this device. This electron gun was used when forming the structure of Example 3, and the accelerating voltage was 1 to 30.
Irradiation to any position on the substrate is possible under the condition of kV.
Next, a method for manufacturing the element shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG.
A Si wafer is used as the substrate 44. After inserting the substrate 44 into the MBE apparatus of FIG. 6, a Si clean surface is formed by flash heating at 1200 ° C. After that, the substrate temperature is set to 600.
The CaF 2 thin film 42 is epitaxially grown to a film thickness of 500 Å at a temperature of ℃. Next, the CaS thin film 41 and the CaF 2 thin film 43 are epitaxially grown to a film thickness of 500Å and 80Å, respectively. In this embodiment, CaS (500Å) / Ca
A layer structure of F 2 (80 Å) was formed for 10 cycles. here,
When the CaS thin film was grown, Eu and Sm ions were alternately irradiated to form a CaS: Eu / CaF 2 / CaS: Sm structure. Next, the CaF 2 thin film 42 is epitaxially grown to a film thickness of 500 Å. Finally, the ITO thin film 4 is formed to a thickness of 1000 Å by the sputtering method. The photostimulable phosphor of this example shown in FIG. 4 is completed by the above method.
The operation of this element will be described. The above phosphor was irradiated with a semiconductor laser diode of 830 nm and 1 mW as a writing light source. In the irradiation process, a bias voltage of 50 V was applied to the phosphor. After that, the phosphor was left standing with the bias voltage application stopped. The written information was read using a semiconductor laser diode having a wavelength of 1.3 μm and 1 mW and a bias voltage of 50 V applied to the phosphor. As a result, stimulated emission with a central wavelength of 660 nm was observed. As shown in the above results, a phosphor capable of performing an optical memory was realized by the configuration of this example.

【0011】実施例3 本実施例では、図5の構成による輝尽蛍光体について説
明する。本実施例による輝尽蛍光体は、実施例2と同様
に図6のMBE装置により形成する。作成方法について
図7をもとに説明する。基板7には、Siウエハーを使
用する。装置に挿入後に、1200℃のフラッシュ加熱
により前記Si基板の清浄表面を形成する。その後、C
aF2薄膜71を3000Åの膜厚でエピタキシャル成
長する。次に、雰囲気中にH2Sガス72およびEuお
よびSmイオン73を導入し雰囲気を形成する。この状
態で図に示す方法により、CaF2薄膜表面に収束した
電子線74を照射する。CaF2薄膜71の表面では、
フッ素原子の脱離が起こる。フッ素原子が脱離し活性な
状態のCa原子は、雰囲気中の硫黄原子と結合する。そ
の結果、電子線を照射した部分にのみ選択的にCaS:
Eu,Sm75が形成できる。本実施例では、電子銃を
操作することにより1μmピッチで直径1μmの形状で
CaS部分をCaF2薄膜中に形成した。また、電子線
の加速電圧を調整し、CaS部分の深さは1000から
1500Åにした。次に、前記と同様にして、CaF2
薄膜を2000Åの膜厚でエピタキシャル成長し、Ca
S部分を薄膜中に埋め込んだ構造とした。この方法を繰
り返すことにより図7の(d)に示す層構成が形成でき
る。上記構成の蛍光体に透明電極であるITO薄膜77
を形成し、交流電圧を印加してEL発光の発光形につい
て調べた。その結果、直径1μmのドット状のEL発光
が観察でき、本成長方法によりCaF2薄膜中にCaS
部分を制御された位置および形状で形成できることが確
認できた。輝尽蛍光体を光−光変換素子に応用する場
合、その性能を評価する指標として位置分解能がある。
本実施例による輝尽蛍光体について、分解能を評価し
た。上記構成の蛍光体に1.545μm、10mWの半
導体レーザーを照射した。ここでレーザー光の照射径
は、10μmとした。輝尽発光の様子を観察した結果、
10μm径内のドットで赤色の輝尽発光が観察できた。
通常位置分解能の評価は、LSF(line spre
ad function)の半値幅で行われる。従来素
子のLSFの半値幅の値は、100から数百μm程度で
あり、良好な分解能は得られていない。これは、読み取
り書き込み時に伝導体に励起された電子の、拡散が起こ
るからである。これに対して、上記結果から本実施例に
よる素子では、約1/10程度の分解能が得られる可能
性がある。これは、CaF2薄膜中に蛍光体として機能
するCaSを埋め込む構成が実現できたことによる。励
起された電子の移動は、CaSドット内に制限される。
したがって、本構成では、CaSの形状で位置分解能が
決定でき、通常の蛍光体では実現できない分解能が可能
になる。
Example 3 In this example, a photostimulable phosphor having the structure shown in FIG. 5 will be described. The stimulated phosphor according to this embodiment is formed by the MBE apparatus shown in FIG. 6 as in the second embodiment. The creating method will be described with reference to FIG. A Si wafer is used for the substrate 7. After insertion into the apparatus, a clean surface of the Si substrate is formed by flash heating at 1200 ° C. Then C
An aF 2 thin film 71 is epitaxially grown to a film thickness of 3000Å. Next, H 2 S gas 72 and Eu and Sm ions 73 are introduced into the atmosphere to form the atmosphere. In this state, the converged electron beam 74 is applied to the surface of the CaF 2 thin film by the method shown in the figure. On the surface of the CaF 2 thin film 71,
Desorption of the fluorine atom occurs. The Ca atom in the active state where the fluorine atom is desorbed is bonded to the sulfur atom in the atmosphere. As a result, the CaS:
Eu and Sm75 can be formed. In this example, the CaS portion was formed in the CaF 2 thin film with a 1 μm pitch and a 1 μm diameter shape by operating the electron gun. The electron beam acceleration voltage was adjusted so that the depth of the CaS portion was 1000 to 1500 Å. Then, in the same manner as above, CaF 2
Epitaxially grow a thin film with a thickness of 2000Å
The S portion was embedded in the thin film. By repeating this method, the layer structure shown in FIG. 7D can be formed. The ITO thin film 77 which is a transparent electrode is added to the phosphor having the above structure.
Then, an AC voltage was applied and the emission form of EL emission was examined. As a result, dot-like EL emission with a diameter of 1 μm was observed, and CaS 2 was formed in the CaF 2 thin film by this growth method.
It was confirmed that the parts could be formed in controlled positions and shapes. When the stimulated phosphor is applied to a light-to-light conversion element, position resolution is an index for evaluating its performance.
The resolution of the stimulated phosphor according to this example was evaluated. The phosphor having the above structure was irradiated with a semiconductor laser of 1.545 μm and 10 mW. Here, the irradiation diameter of the laser light was 10 μm. As a result of observing the state of stimulated emission,
Red stimulated luminescence could be observed in dots within a diameter of 10 μm.
Usually, the position resolution is evaluated by LSF (line spre).
It is performed with a full width at half maximum of (ad function). The half-width value of the LSF of the conventional element is about 100 to several hundreds μm, and good resolution has not been obtained. This is because the electrons excited by the conductor during reading and writing are diffused. On the other hand, from the above results, there is a possibility that the element according to the present embodiment can obtain a resolution of about 1/10. This is because the structure in which CaS functioning as a phosphor is embedded in the CaF 2 thin film was realized. The movement of excited electrons is restricted within the CaS dot.
Therefore, in this configuration, the position resolution can be determined by the shape of CaS, and a resolution that cannot be realized by a normal phosphor is possible.

【0012】以下、本発明の具体的実施態様を示す。 1. 少なくとも一種類の希土類元素を含有するアルカ
リ土類カルコゲナイド結晶を含有する輝尽蛍光体材料に
おいて、該蛍光体材料の表面が、アルカリ土類フッ素化
合物で被覆されていることを特徴とする輝尽蛍光体材
料。 2. 前記第1の輝尽蛍光体材料において、アルカリ土
類カルコゲナイド結晶とアルカリ土類フッ素化合物のア
ルカリ土類が共通である輝尽蛍光体材料。 3. 前記第1または2の輝尽蛍光体材料において、蛍
光体材料の形状が粒状物である輝尽蛍光体材料。 4. 前記第3の輝尽蛍光体材料において、粒状物の粒
径が100nm〜100μm、好ましくは1μm以下で
ある輝尽蛍光体材料。 5. 前記第1、2または3の輝尽蛍光体材料におい
て、フッ化物材料の層厚が、10Å〜1μm、好ましく
は5000Å以下である輝尽蛍光体材料。 6. 少なくとも一種類以上の希土類元素を含有するア
ルカリ土類カルコゲナイド薄膜と、アルカリ土類フッ素
化合物薄膜を順次積層した構成であることを特徴とする
輝尽蛍光体材料。 7. 前記第6の輝尽蛍光体材料において、フッ化物材
料の膜厚は、10Å〜500Å、また、硫化物材料の膜
厚は、10Å〜5000Åである輝尽蛍光体材料。 8. 前記6または7の輝尽蛍光体材料において、アル
カリ土類カルコゲナイド結晶とアルカリ土類フッ素化合
物のアルカリ土類が共通である輝尽蛍光体材料。 9. 前記6、7または8の輝尽蛍光体材料において、
膜中の希土類元素の濃度が0.01〜10at%、好ま
しくは0.5〜2at%である輝尽蛍光体材料。 10. 薄膜中に少なくとも一種類以上の希土類元素を
含有するアルカリ土類カルコゲナイド部分が存在する構
成であるアルカリ土類フッ素化合物薄膜よりなる輝尽蛍
光体材料。 11. 前記第10の輝尽蛍光体材料において、アルカ
リ土類カルコゲナイド部分が直径500Å〜10μmの
円形、または幅500Å〜10μmのストライプ状であ
る輝尽蛍光体材料。 12. 前記第10または11の輝尽蛍光体材料におい
て、アルカリ土類カルコゲナイド結晶とアルカリ土類フ
ッ素化合物のアルカリ土類が共通である輝尽蛍光体材
料。 13. 前記第1、2、3、4、5、6、7、8、9、
10、11または12の輝尽蛍光体材料において、アル
カリ土類カルコゲナイドとアルカリ土類フッ素化合物の
組合せが、CaF2/CaS、SrF2/SrS、BaF
2/BaSおよびMgF2/MgSよりなる群から選ばれ
た少なくとも1種のものである輝尽蛍光体材料。 14. 導電性薄膜、前記第1、2、3、4、5、6、
7、8、9、10、11、12および13の輝尽蛍光体
よりなる群から選ばれた少なくとも1種の輝尽蛍光体材
料よりなる輝尽蛍光体薄膜、透光性導電薄膜を基板上に
順次積層し、直流もしくは交流電圧を輝尽蛍光体に印加
する機構を設けたことを特徴とする赤外可視変換素子。
Specific embodiments of the present invention will be described below. 1. In a stimulated phosphor material containing an alkaline earth chalcogenide crystal containing at least one kind of rare earth element, the surface of the phosphor material is a stimulated fluorescent material characterized by being coated with an alkaline earth fluorine compound. Body material. 2. The above-mentioned first stimulated phosphor material, wherein the alkaline earth chalcogenide crystal and the alkaline earth of an alkaline earth fluorine compound are common. 3. In the first or second photostimulable phosphor material, the photostimulable phosphor material, wherein the phosphor material has a granular shape. 4. The third stimulable phosphor material, wherein the particle size of the granular material is 100 nm to 100 μm, preferably 1 μm or less. 5. The said 1st, 2nd, or 3rd stimulated phosphor material WHEREIN: The layer thickness of a fluoride material is 10Å-1 micrometer, Preferably it is 5000Å or less. 6. A stimulable phosphor material having a structure in which an alkaline earth chalcogenide thin film containing at least one kind of rare earth element and an alkaline earth fluorine compound thin film are sequentially laminated. 7. In the sixth stimulated phosphor material, the film thickness of the fluoride material is 10Å to 500Å, and the film thickness of the sulfide material is 10Å to 5000Å. 8. The stimulated phosphor material of 6 or 7, wherein the alkaline earth chalcogenide crystal and the alkaline earth of the alkaline earth fluorine compound are common. 9. In the stimulated phosphor material of 6, 7 or 8 above,
A stimulable phosphor material having a rare earth element concentration of 0.01 to 10 at%, preferably 0.5 to 2 at%. 10. A stimulable phosphor material comprising an alkaline earth fluorine compound thin film having a structure in which an alkaline earth chalcogenide portion containing at least one kind of rare earth element is present in the thin film. 11. The tenth stimulated phosphor material, wherein the alkaline earth chalcogenide portion is a circle having a diameter of 500Å to 10 μm, or a stripe shape having a width of 500Å to 10 μm. 12. The said 10th or 11th stimulated phosphor material WHEREIN: The stimulated phosphor material whose alkaline earth chalcogenide crystal and alkaline earth of an alkaline earth fluorine compound are common. 13. The first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth,
In the stimulated phosphor material of 10, 11 or 12, the combination of the alkaline earth chalcogenide and the alkaline earth fluorine compound is CaF 2 / CaS, SrF 2 / SrS, BaF.
A stimulable phosphor material which is at least one selected from the group consisting of 2 / BaS and MgF 2 / MgS. 14. Conductive thin film, the first, second, third, fourth, fifth, sixth,
On the substrate, a stimulable phosphor thin film and a transparent conductive thin film made of at least one stimulable phosphor material selected from the group consisting of 7, 8, 9, 10, 11, 12, and 13 stimulable phosphor materials. An infrared-visible conversion element, characterized in that a mechanism for applying a DC or AC voltage to the photostimulable phosphor is provided by sequentially laminating the layers.

【0013】[0013]

【効果】アルカリ土類カルコゲナイド結晶とアルカリ土
類フッ素化合物材料の二種類の材料で輝尽蛍光体を形成
することにより、たとえば実施例1による構成では使用
環境の蛍光体への影響を低減することができる。また、
実施例2に示した構成の蛍光体を光メモリ素子に応用し
た場合には、従来素子で問題になっていた書き込み状態
の経時変化を低減できる。これは、アルカリ土類フッ素
化合物材料により電子の移動が制限できるためである。
さらに、製造方法の工夫によって実施例3の構成の輝尽
蛍光体が可能になる。この構成の輝尽蛍光体により光−
光変換素子を形成した場合、従来の素子では実現できな
い高解像度化が可能になる。
[Effect] By forming a stimulable phosphor with two kinds of materials, that is, an alkaline earth chalcogenide crystal and an alkaline earth fluorine compound material, for example, in the configuration according to the first embodiment, the influence of the use environment on the phosphor can be reduced. You can Also,
When the phosphor having the configuration shown in Example 2 is applied to an optical memory device, it is possible to reduce the change with time in the writing state, which has been a problem in conventional devices. This is because the movement of electrons can be restricted by the alkaline earth fluorine compound material.
Further, by devising the manufacturing method, the photostimulable phosphor having the structure of Example 3 can be obtained. With the stimulable phosphor of this structure,
When the light conversion element is formed, it becomes possible to realize high resolution which cannot be realized by the conventional element.

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

【図1】Eu2+イオンおよびSm3+イオンを含有し
た輝尽蛍光体の発光原理を説明した図である。 (a)輝尽蛍光体のバンドモデルを示す図である。 (b)励起光を蛍光体に照射した場合の励起状態を説明
した図である。 (c)前記(b)の励起状態の蛍光体に刺激光を照射す
ることにより、基底状態に戻った状態を説明した図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating a light emission principle of a stimulated phosphor containing Eu2 + ions and Sm3 + ions. It is a figure which shows the band model of (a) stimulated fluorescent substance. (B) It is a figure explaining the excited state at the time of irradiating a fluorescent substance with excitation light. (C) It is a figure explaining the state returned to the ground state by irradiating the phosphor in the excited state of (b) with stimulating light.

【図2】本発明の輝尽蛍光体の構成および動作を説明し
た図である。 (a)励起前の構成を示す図である。 (b)励起動作および励起状態の構成を示す図である。 (c)バイアス電圧印加動作および印加状態の構成を示
す図である。 (d)刺激光を照射し、輝尽発光動作および発光状態の
構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration and operation of the photostimulable phosphor of the present invention. (A) It is a figure which shows the structure before excitation. (B) It is a figure which shows the structure of an excitation operation and an excitation state. (C) It is a figure which shows the structure of a bias voltage application operation and an application state. (D) It is a figure which shows the structure of a stimulated light emission, stimulated light emission operation, and a light emission state.

【図3】粒状物で構成される本発明の輝尽蛍光体の構成
を模式的に示した図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the structure of a stimulable phosphor of the present invention composed of a granular material.

【図4】薄膜の積層物で構成される本発明の輝尽蛍光体
の構成を模式的に示した図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the constitution of the photostimulable phosphor of the present invention composed of a laminate of thin films.

【図5】フッ化物材料中の任意の位置に硫化物材料を埋
め込んで構成される本発明の輝尽蛍光体の構成を模式的
に示した図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a stimulable phosphor of the present invention configured by embedding a sulfide material at an arbitrary position in a fluoride material.

【図6】実施例2および3で使用するMBE装置の構成
および輝尽蛍光体の作製動作を説明した図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an MBE device used in Examples 2 and 3 and a production operation of a stimulated phosphor.

【図7】実施例3の輝尽蛍光体の作成方法を説明した図
である。 (a)Siウエハーよりなる基板を示す図である。 (b)CaF2薄膜をエピタキシャル形成した前記基板
(a)を示す図である。 (c)選択的なCaS:Eu,Sm部分の形成動作およ
び前記部分を構成後の輝尽蛍光体の構成を示す図であ
る。 (d)CaSが層中にドット状に形成しているCaF2
薄膜を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a method for producing a stimulated phosphor of Example 3. (A) It is a figure which shows the board | substrate which consists of Si wafers. (B) is a diagram showing the substrate of CaF 2 thin film epitaxially formed (a). (C) It is a figure which shows selective CaS: Eu, Sm part formation operation and the structure of the photostimulable phosphor after forming the said part. (D) CaF 2 in which CaS is formed in a dot shape in the layer
It is a figure which shows a thin film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 Euイオンを添加したCaS層 22 Smイオンを添加したCaS層 23 CaF2層 24 励起光の照射 25 電子 26 バイアス電圧 27 刺激光 28 輝尽発光 3 EuあるいはSmを含有したCaS粒子 31 CaF2層 32 透明導電フィルム 33 防湿フィルム 4 透明導電薄膜 41 CaS薄膜(EuイオンあるいはSmイオンを交
互に含有) 42 CaF2薄膜 43 CaF2薄膜 44 基板 5 透明導電薄膜 51 硫化物 52 フッ化物薄膜 53 基板 6 MBE装置 61 CS2もしくはH2Sガスで形成する硫黄雰囲気 62 Smイオン供給源 63 CaF2供給源 64 電子銃 65 CaS供給源 66 Euイオン供給源 67 基板 7 基板 71 CaF2薄膜 72 H2Sガス 73 EuおよびSmイオン 74 電子線 75 CaS:Eu,Sm部分 76 CaSが層中にドット状に形成しているCaF2
薄膜 77 ITO薄膜
21 CaS layer added with Eu ions 22 CaS layer added with Sm ions 23 CaF 2 layer 24 Irradiation of excitation light 25 Electrons 26 Bias voltage 27 Stimulation light 28 Stimulated emission 3 CaS particles containing Eu or Sm 31 CaF 2 layer 32 transparent conductive film 33 moisture-proof film 4 transparent conductive thin film 41 CaS thin film (alternatively containing Eu ions or Sm ions) 42 CaF 2 thin film 43 CaF 2 thin film 44 substrate 5 transparent conductive thin film 51 sulfide 52 fluoride thin film 53 substrate 6 MBE Apparatus 61 Sulfur atmosphere formed by CS 2 or H 2 S gas 62 Sm ion source 63 CaF 2 source 64 electron gun 65 CaS source 66 Eu ion source 67 substrate 7 substrate 71 CaF 2 thin film 72 H 2 S gas 73 Eu and Sm ions 74 Electron beam 75 CaS: E , CaF 2 that Sm portion 76 CaS is formed in dots in the layer
Thin film 77 ITO thin film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一種類以上の希土類元素を含
有するアルカリ土類カルコゲナイド結晶で構成される輝
尽蛍光体材料において、アルカリ土類カルコゲナイド結
晶の表面が、アルカリ土類フッ素化合物で被覆されてい
ることを特徴とする輝尽蛍光体材料。
1. A stimulable phosphor material composed of an alkaline earth chalcogenide crystal containing at least one kind of rare earth element, wherein the surface of the alkaline earth chalcogenide crystal is coated with an alkaline earth fluorine compound. A stimulable phosphor material characterized by the above.
【請求項2】 少なくとも一種類以上の希土類元素を含
有するアルカリ土類カルコゲナイド薄膜と、アルカリ土
類フッ素化合物薄膜を順次積層した構成であることを特
徴とする輝尽蛍光体材料。
2. A stimulable phosphor material having a structure in which an alkaline earth chalcogenide thin film containing at least one or more kinds of rare earth elements and an alkaline earth fluorine compound thin film are sequentially laminated.
【請求項3】 薄膜中に少なくとも一種類以上の希土類
元素を含有するアルカリ土類カルコゲナイド部分が存在
する構成であるアルカリ土類フッ素化合物薄膜よりなる
輝尽蛍光体材料。
3. A stimulable phosphor material comprising an alkaline earth fluorine compound thin film having a structure in which an alkaline earth chalcogenide portion containing at least one or more kinds of rare earth elements is present in the thin film.
【請求項4】 導電性薄膜、請求項2記載の輝尽蛍光体
薄膜、透光性導電薄膜を基板上に順次積層し、直流もし
くは交流電圧を輝尽蛍光体に印加する機構を設けたこと
を特徴とする赤外可視変換素子。
4. An electroconductive thin film, the photostimulable phosphor thin film according to claim 2, and a translucent electroconductive thin film are sequentially laminated on a substrate, and a mechanism for applying a DC or AC voltage to the photostimulable phosphor is provided. An infrared-visible conversion element characterized by.
【請求項5】 導電性薄膜、請求項3記載の輝尽蛍光体
薄膜、透光性導電薄膜を基板上に順次積層し、直流もし
くは交流電圧を輝尽蛍光体に印加する機構を設けたこと
を特徴とする赤外可視変換素子。
5. A conductive thin film, the photostimulable phosphor thin film according to claim 3, and a translucent conductive thin film are sequentially laminated on a substrate, and a mechanism for applying a DC or AC voltage to the photostimulable phosphor is provided. An infrared-visible conversion element characterized by.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022032021A (en) * 2020-08-10 2022-02-24 インダストリー アカデミー コーオペレーション ファウンデーション オブ セジョン ユニバーシティー Sulfide phosphor and light-emitting device comprising the same

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