JPS59181485A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
- Publication number
- JPS59181485A JPS59181485A JP58053675A JP5367583A JPS59181485A JP S59181485 A JPS59181485 A JP S59181485A JP 58053675 A JP58053675 A JP 58053675A JP 5367583 A JP5367583 A JP 5367583A JP S59181485 A JPS59181485 A JP S59181485A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting layer
- crystal
- light
- thin film
- 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.)
- Granted
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- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は薄膜結晶を用いて電界発光させる発光素子に関
する。
する。
電界の印加により発光を行う薄膜発光素子として従来、
第１図に示すものが知られている。
第１図に示すものが知られている。
これはｎ 型Ｇ ａ Ｐ 基板ｌｌ上にＺｎ５ｘＳｅ
１−Ｘ薄膜結晶１２を成長させ、その表面に透明電極１
３、基イシ裏面に金属電極１４を形成したものである。
１−Ｘ薄膜結晶１２を成長させ、その表面に透明電極１
３、基イシ裏面に金属電極１４を形成したものである。
発光層となるＺｎ５ｘＳｅエーエ薄膜結晶１２は発光中
心となるドーパントとして例えばＭｎ等を添加した約３
００ＯＡの層とする。この発光素子は順方向の゛電界印
加により黄色のＥＬ発光を示す。その発光メカニズムは
次のとおりである。即ち、熱平衡状態でのエネルギー準
位図は第２図（ａ）に示す状態にある。これに順方向電
界を印加するとエネルギー準位図は第２図（ｂ）のよう
になり、Ｚｎ５ｘＳｅよ−８薄膜結晶１２内で加速され
た電子は格子との衝突により電子−正孔対を発生させ、
なだれ増倍をおこしだ電子が発光中心と再結合する際に
光を放出する。
心となるドーパントとして例えばＭｎ等を添加した約３
００ＯＡの層とする。この発光素子は順方向の゛電界印
加により黄色のＥＬ発光を示す。その発光メカニズムは
次のとおりである。即ち、熱平衡状態でのエネルギー準
位図は第２図（ａ）に示す状態にある。これに順方向電
界を印加するとエネルギー準位図は第２図（ｂ）のよう
になり、Ｚｎ５ｘＳｅよ−８薄膜結晶１２内で加速され
た電子は格子との衝突により電子−正孔対を発生させ、
なだれ増倍をおこしだ電子が発光中心と再結合する際に
光を放出する。
しかしながら、この従来構造では、印加電圧と輝度特性
の関係や信頼性が、発光層であるＺｎ５ｘＳｅ 薄
膜結晶の組成、結晶の均一性、−Ｘ 膜厚等に大きく依存し、高輝度および高信頼性のものを
得るのが困難でを）つた。捷た場所的にも亀子増倍率が
不均一、不確実であって発光輝度にむらが生じるという
欠点があった。
の関係や信頼性が、発光層であるＺｎ５ｘＳｅ 薄
膜結晶の組成、結晶の均一性、−Ｘ 膜厚等に大きく依存し、高輝度および高信頼性のものを
得るのが困難でを）つた。捷た場所的にも亀子増倍率が
不均一、不確実であって発光輝度にむらが生じるという
欠点があった。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、薄膜結晶を用
いて特性の安定性、信頼性の向上および輝度向上を図っ
た発光素子を提供することを目的とする。
いて特性の安定性、信頼性の向上および輝度向上を図っ
た発光素子を提供することを目的とする。
本発明においてｔま、バンドギャップの異なる薄膜結晶
を交互に積層して量子ウェルを形成した発光層を利用す
る。即ち、Ｚｎ５ｘＳｅ１−Ｘ薄膜結晶をＺｎ５ｙＳｅ
’Ａ４膜結晶（ただしＸ〈−ｙ ｙ）で挾み、発光中心となるドーパントとしてＭｎ、
Ｔｂ、 Ｔｍ、 Ｅｕｔ Ａｇ、 Ｃｕ、 Ａｌ、 ハ
ロゲン元素の中から選ばれた一以上の元素を含む構造を
単位発光層とし、こね、をＧａＰｔだ！ｄ： Ｇ ａ
Ａ ｓ結晶基板上に一層または二層以上積層して発光層
とする。
を交互に積層して量子ウェルを形成した発光層を利用す
る。即ち、Ｚｎ５ｘＳｅ１−Ｘ薄膜結晶をＺｎ５ｙＳｅ
’Ａ４膜結晶（ただしＸ〈−ｙ ｙ）で挾み、発光中心となるドーパントとしてＭｎ、
Ｔｂ、 Ｔｍ、 Ｅｕｔ Ａｇ、 Ｃｕ、 Ａｌ、 ハ
ロゲン元素の中から選ばれた一以上の元素を含む構造を
単位発光層とし、こね、をＧａＰｔだ！ｄ： Ｇ ａ
Ａ ｓ結晶基板上に一層または二層以上積層して発光層
とする。
この場合、発光層と基板との格子定数のずれを十分小さ
くするために、混晶比ば、ＧａＰ基板を用いる場合には
０．５≦ｘ、ｙ≦１の範囲内、捷たＧａＡｓ基板を用い
る場合には０≦Ｘ、ｙＳｅ５の範囲内で選択することが
好件しい。これにより、良質の結晶薄膜からなる発光層
をエピタキシャル成長により得ることができる。このエ
ピタキシャル成長法として（は、有機金属化合物を気相
材料としたＭＯＣＶＤ法が好せしい。
くするために、混晶比ば、ＧａＰ基板を用いる場合には
０．５≦ｘ、ｙ≦１の範囲内、捷たＧａＡｓ基板を用い
る場合には０≦Ｘ、ｙＳｅ５の範囲内で選択することが
好件しい。これにより、良質の結晶薄膜からなる発光層
をエピタキシャル成長により得ることができる。このエ
ピタキシャル成長法として（は、有機金属化合物を気相
材料としたＭＯＣＶＤ法が好せしい。
また発光層を構成する各Ｚｎ ＳｘＳ ｅ １−ｘ 薄
膜結晶およびＺｎＳ １４．、、、Ｓｅ１□薄膜結晶は
膜厚を１０００ Ａ以下とすることが好寸し２い。
膜結晶およびＺｎＳ １４．、、、Ｓｅ１□薄膜結晶は
膜厚を１０００ Ａ以下とすることが好寸し２い。
３−
〔発明の効果〕
本発明によれば、発光層内に形成した量子ウェルにより
電子が加速されて高い増倍率が得られ、従来のものより
高輝度の発光素子が実現する。また特に量子ウェルを多
数形成した発光層とすることにより、電子−正孔対の生
成、増倍、再結合が確実に、かつ場所によらず均一にお
こる結果、発光の均一性が優れたものとなる。
電子が加速されて高い増倍率が得られ、従来のものより
高輝度の発光素子が実現する。また特に量子ウェルを多
数形成した発光層とすることにより、電子−正孔対の生
成、増倍、再結合が確実に、かつ場所によらず均一にお
こる結果、発光の均一性が優れたものとなる。
本発明の一実施例の発光素子構造を第３図に示す。２１
はｎ壓ＧａＰ結晶基駅であり、この基板２１上に、Ｚ
ｎ （ＣＨ３Ｓ ） ｔとＨ、Ｓ およびＨ２Ｓｅの
熱分解反応を利用したＭＯＣＶＤ法によりＺ ｎ Ｓ
ｙ Ｓ ｅ 薄膜結晶２２１を成長させ、−ｙ この上に同様の方法でＨ，ＳとＨｘＳｅの流量比を変え
て混晶比をｘ ＜ ｙとした、ＭｎをドープしたＺｎ５
ｘＳｅニーＸ薄膜結晶２３□を成長させ、再度この上に
Ｚｎ ＳｙＳ ｅ 薄膜結晶２２．を−７ 成長させ、以下同様の結晶成長工程を繰返して５０層の
薄膜結晶からなる発光層を形成してい ４− る。各Ｚｎ、５ｘＳｅ１−Ｘ薄膜結晶およびＺ ｎ Ｓ
ｙＳｅ 溪−膜結晶の月（みは３０〜５０Ａとす
る。
はｎ壓ＧａＰ結晶基駅であり、この基板２１上に、Ｚ
ｎ （ＣＨ３Ｓ ） ｔとＨ、Ｓ およびＨ２Ｓｅの
熱分解反応を利用したＭＯＣＶＤ法によりＺ ｎ Ｓ
ｙ Ｓ ｅ 薄膜結晶２２１を成長させ、−ｙ この上に同様の方法でＨ，ＳとＨｘＳｅの流量比を変え
て混晶比をｘ ＜ ｙとした、ＭｎをドープしたＺｎ５
ｘＳｅニーＸ薄膜結晶２３□を成長させ、再度この上に
Ｚｎ ＳｙＳ ｅ 薄膜結晶２２．を−７ 成長させ、以下同様の結晶成長工程を繰返して５０層の
薄膜結晶からなる発光層を形成してい ４− る。各Ｚｎ、５ｘＳｅ１−Ｘ薄膜結晶およびＺ ｎ Ｓ
ｙＳｅ 溪−膜結晶の月（みは３０〜５０Ａとす
る。
−ｙ
そして発光層表面には透明電極２４を設け、基板２）の
裏ｍ）には金Ｉｆ４電極２５を設けている。
裏ｍ）には金Ｉｆ４電極２５を設けている。
この発光素子は、低電圧で明るい黄色発光を示した。輝
度％性を第１図の従来例と比較すると、第４図に示すよ
うに、従来例Ｂに対して本実施例Ａでは輝度向上が著し
い。
度％性を第１図の従来例と比較すると、第４図に示すよ
うに、従来例Ｂに対して本実施例Ａでは輝度向上が著し
い。
本実施例により高緊度特性が得られる理由を第５図を用
いて説明すると次のとおりである〇熱平衡状態ではエネ
ルギーバンド図は第５図（ａ）のようになっている。発
光層には、バンドギャップの異なる尚膜結晶が交互に積
層されているだめ、多数の量子ウェルが形成されている
。この発光素子に順方向電界を印加するとバンド図は第
５図（ｂ）のようになる。従って外部電界に加えて重子
ウェルでの内部電界によって電子は強く加速きれて大き
なｉだれ増倍をおこし、輝度特性が向上するのである。
いて説明すると次のとおりである〇熱平衡状態ではエネ
ルギーバンド図は第５図（ａ）のようになっている。発
光層には、バンドギャップの異なる尚膜結晶が交互に積
層されているだめ、多数の量子ウェルが形成されている
。この発光素子に順方向電界を印加するとバンド図は第
５図（ｂ）のようになる。従って外部電界に加えて重子
ウェルでの内部電界によって電子は強く加速きれて大き
なｉだれ増倍をおこし、輝度特性が向上するのである。
しかも本実施例の場合、多数の結晶薄膜の私層構造とな
っているため、結晶％性の場所的な相違が均一化される
結果、発光面の発光特性も均一なものとなる。
っているため、結晶％性の場所的な相違が均一化される
結果、発光面の発光特性も均一なものとなる。
なお、上記実施例では、ＧａＰ結晶基板を用いたが、Ｇ
ａＡｓ結晶基板を用いた場合にも、混晶比ｘ、ｙを適轟
に選択することによって上記実施例と同様に結晶性のよ
い発光層が得られ、憂れた発光特性を示した。また上記
実施例は黄色発光の場合であるが、ドーパントを選ぶこ
とにより発光色を選択することができる。例えば緑色発
光の場合には、Ｔｂ、ＴｌＴｌ、Ｅｕのうち一つ以上、
またはＣｕとＡ、 ｌを同時に、また青色発光の場合に
は、Ａｇとｃ７１！、Ｂｒ等の組合せ、ＣｕとＣ／、Ｂ
ｒ等の組合せ又けＡ１等を発光層に添加すればよい。勿
論これらのドーパントは複数種類を同時に添加してもよ
い。
ａＡｓ結晶基板を用いた場合にも、混晶比ｘ、ｙを適轟
に選択することによって上記実施例と同様に結晶性のよ
い発光層が得られ、憂れた発光特性を示した。また上記
実施例は黄色発光の場合であるが、ドーパントを選ぶこ
とにより発光色を選択することができる。例えば緑色発
光の場合には、Ｔｂ、ＴｌＴｌ、Ｅｕのうち一つ以上、
またはＣｕとＡ、 ｌを同時に、また青色発光の場合に
は、Ａｇとｃ７１！、Ｂｒ等の組合せ、ＣｕとＣ／、Ｂ
ｒ等の組合せ又けＡ１等を発光層に添加すればよい。勿
論これらのドーパントは複数種類を同時に添加してもよ
い。
また上記実施例はＤＣ型ＥＬ発光累子であるが、本発明
は発光層表面と基板裏面に絶縁膜を設けたＡＣ型ＥＬ発
光素子に適用しても同様の効果が得られる。この場合、
当然発光層表面側の絶縁膜はＩＴＯのような透明絶縁膜
とす゛ることか必要である。
は発光層表面と基板裏面に絶縁膜を設けたＡＣ型ＥＬ発
光素子に適用しても同様の効果が得られる。この場合、
当然発光層表面側の絶縁膜はＩＴＯのような透明絶縁膜
とす゛ることか必要である。
第１図（は従来の薄膜結晶発光素子の一例を示す図、第
２１￥ｌ （ａ） 、（ｂ）はその発光動作を説明する
だめのエネルギ−バンド図、第３図は本発明の一実施例
の発光１子を示す図、第４図はその輝度特性を従来例と
比較して示す図、第５図（ａ）。 （ｂ）は同じく発光動作を説明するだめのエネルギーバ
ンド図である。 ２ ） −ｎ型ＧａＰ 結晶基板、２２．．２２２・・
・、２２１．・・・Ｚｎ５ｙＳｅ 薄膜結晶、２３゜
−ｙ ｖ ２３２ ）”’ｔ ２３ ｎｌ ・”Ｚｎ５ｘＳｅ
薄膜−Ｘ 結晶、２４・・・透明電極、２５・・・金属電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦派
弓 １°−４ 第４図 （ｂ） ；１□ 第５図 （ｆ走看） （＊釆度
２１￥ｌ （ａ） 、（ｂ）はその発光動作を説明する
だめのエネルギ−バンド図、第３図は本発明の一実施例
の発光１子を示す図、第４図はその輝度特性を従来例と
比較して示す図、第５図（ａ）。 （ｂ）は同じく発光動作を説明するだめのエネルギーバ
ンド図である。 ２ ） −ｎ型ＧａＰ 結晶基板、２２．．２２２・・
・、２２１．・・・Ｚｎ５ｙＳｅ 薄膜結晶、２３゜
−ｙ ｖ ２３２ ）”’ｔ ２３ ｎｌ ・”Ｚｎ５ｘＳｅ
薄膜−Ｘ 結晶、２４・・・透明電極、２５・・・金属電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦派
弓 １°−４ 第４図 （ｂ） ；１□ 第５図 （ｆ走看） （＊釆度
Claims (3)
- （１） ＧａＰまたはＱａＡ ｓ 結晶基板上に、
Ｚ ｎ Ｓ ｙ。 Ｓｅ１−ｘ”膜結晶をＺ ｎ Ｓ ｙ Ｓ ｅ １−ｙ
ｔ４膜結晶（ただしｘ＜ｙ）で挾み発光中心となるド
ーパントとしてＭｎ、 ’ｒｂ、 Ｔｍ、 Ｅｕ、 Ａ
ｇ、 Ｃｕ、 Ａｌ、 ハロゲン元素の中から選ばれた
一以上の元素を含む構造を単位発光層として、これを−
Ｍまたは二層以上積層して発光層を構成し、この発光層
表面に透明電極、前ｉＬシ基板裏面に金属電極を設けた
ことを特徴とする発光素子。 - （２）発光層表面に直接透明電極を設け、基板裏面に直
接金属電極を設けてＤＣ駆動を行うようにした特許請求
の範囲第（１）項記載の発光素子。 - （３） 発光層表面に透明絶縁膜を介して透明電極を
設け、基板裏面に絶縁膜を介して金属電極を設けてＡＣ
駆動を行うようにした特許請求の範囲第（１）項記載の
発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053675A JPS59181485A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053675A JPS59181485A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59181485A true JPS59181485A (ja) | 1984-10-15 |
| JPH0412600B2 JPH0412600B2 (ja) | 1992-03-05 |
Family
ID=12949395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58053675A Granted JPS59181485A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59181485A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6126271A (ja) * | 1984-07-16 | 1986-02-05 | Koito Mfg Co Ltd | 半導体素子 |
| JPS61240592A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-25 | セイコーエプソン株式会社 | Ｅｌ発光素子の製造方法 |
| JPH01225095A (ja) * | 1988-03-04 | 1989-09-07 | Komatsu Ltd | 薄膜ｅｌ素子 |
| JPH01239796A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-25 | Komatsu Ltd | 薄膜ｅｌ素子 |
| WO1991003918A1 (en) * | 1989-09-04 | 1991-03-21 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Thin-film el element |
| WO2007099881A1 (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting material, light emitting element, light emitting device and electronic device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57187893A (en) * | 1981-05-12 | 1982-11-18 | Sumitomo Electric Industries | Thin film light emitting element |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP58053675A patent/JPS59181485A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57187893A (en) * | 1981-05-12 | 1982-11-18 | Sumitomo Electric Industries | Thin film light emitting element |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6126271A (ja) * | 1984-07-16 | 1986-02-05 | Koito Mfg Co Ltd | 半導体素子 |
| JPS61240592A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-25 | セイコーエプソン株式会社 | Ｅｌ発光素子の製造方法 |
| JPH01225095A (ja) * | 1988-03-04 | 1989-09-07 | Komatsu Ltd | 薄膜ｅｌ素子 |
| JPH01239796A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-25 | Komatsu Ltd | 薄膜ｅｌ素子 |
| WO1991003918A1 (en) * | 1989-09-04 | 1991-03-21 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Thin-film el element |
| US5311035A (en) * | 1989-09-04 | 1994-05-10 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Thin film electroluminescence element |
| WO2007099881A1 (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting material, light emitting element, light emitting device and electronic device |
| US7622744B2 (en) | 2006-03-03 | 2009-11-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting material, light emitting element, light emitting device and electronic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0412600B2 (ja) | 1992-03-05 |
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