JPS60165772A - 発光素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は発光素子に関し、さらに詳しくは有機物薄膜を
用いた発光素子に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来よりアントラセン、テトラセン、ペリレンなどの縮
合芳香環有機化合物固体に正孔と電子を注入すると該固
体中でこれらが結合消滅しその除光を放射することがよ
く知られている。ここにあげた化合物では青色の発光が
認められるが、その発光量子効率は通常の無機中導体を
用いた青色に発光する発光素子たとえばＧａＮ、８ムＣ
，ＺｎＳを用いたｐ−ｎ接合型あるいはＭＩＳ型発光発
光ダイ４ドに比較すると１００〜１０００倍も大である
。すなわち青色発光素子として大１！！表可能性のある
材料であると言える。

有機化合物固体を用いた発光素子は略第１図に示した構
成をとる。すなわち、有機化合物固体（１）を挾持し相
対向するように１対の電極（２）　、　（３）を該固体
表面に接して設け、これら電極間に電圧を印加すること
により正孔、電子を固体中に注入し該固体を発光せしめ
る。従来は有機化合物固体にバルク単結晶板を用いてい
たため電極間距離が大で発光に要する電圧が高いｃ〜１
００ｖ以上）という困難があった。しかしこの問題は有
機化合物の蒸着形成した薄膜を単結晶板の代りに用いる
ことにより１０〜３０Ｖにまで低下させることが近年可
能になってきた。しかし実用素子として使用可能々低い
発光層ｆＥと発光強度を得るためには電極からより多く
の正孔、電子を薄膜中に注入する必要がある。

正孔の注入には仕事函数の大きな金属電極を用いると注
入効率を向上させることができる。この目的でＡ、ｕ、
Ｎｉ、Ｐｔなどが用いられる。電子の注入には仕事函数
の小さい金属を用いることが望ましいが、一般に有機物
は電子親和力が小さいため従来アルカリ金属でないと充
分な効果を挙げられなかった） （−７かしアルカリ金属は化学的に不安定であり実用的
とは言い難い。通常表面に酸化物層を形成したＡｌ’Ｗ
Ｌ極を用いるが、絶縁膜と有機物との界面の準位にＡＡ
？から電子をトンネル効果により移動させ、そこから有
機物薄膜中に注入する過程をとるため高い印加電圧が必
要となる困難がある。また実用性を無視してアルカリ金
属電極を用いて発光素子を作るとアルカリ金属と有機物
薄膜との界面で反応が起き錯体が形成され有機物薄膜が
侵食されたりアルカリ金属電極が変形したりする問題点
があった０ ［発明の目的］ 本発明は上述ｉ〜だ従来の発光素子の欠点ないし問題点
を改良したもので低電圧でよく発光し、化学的にも安定
で実用的な有機薄膜を用いた発光素子を提供するととを
目的とする。

［発明の概要］ 本発明では仕事函数の小さいＴｊｔ金四などアルカリ金
属を単独で用いるかわりにこれをグラファイト中に侵入
させた所謂グラファイト１Ｓｉ間化合物を電子注入電極
として用いるところに特徴がある。

層間化合物とすることによりアルカリ金ＰＡＩＬ体より
なる電極に比較して化学的に安定で取扱い易くなる他、
ｌｆｔ子注入効率の大巾な向上が認められたっこの効果
の原因は必ずしも充分明らかではないがグラファイト電
極に含有されたＬｌ原子Ｎａ原子などのアルカリ金属原
子によってグラファイト電極の仕事函数が小さくなった
ことと、アルカリ金属単体の電極にくらべて、水酸化物
の形成が少なく発光材料層との電気的接触がより良好に
なったためと考えられる。これらの効果により発光素子
の発光効率ひいては発光強度が著く増大することが認め
られた。

珪つ同時に、グラファイトを高度にＣ軸配向した単結晶
性グラファイトを用いると、発光層をグラファイトにエ
ピタキシャル成長させることができこのために特性のば
らつきをへらし素子形成の再現性を向上させることが可
能となるなど副次的な利点もあることがわかった。

本発明に用いるグラファイトとしてはケミカルベーバデ
ボジシ讐ン（ＣＶＯ）法で作られるＣ軸配向性の強い高
配向グラファイトの他、多結晶ランダム配向のグラファ
イト、天然の単結晶性グラファイトなどいかなるもので
も利用できる、グラファイトにアルカリ金属を含有させ
るにはイオン打込み法、電気化学的方法、の他ＫＣＶＤ
法によりグラファイト形成時にドーピングガスとして添
加する方法などが用いられる。又、炭素を蒸着して得ら
れるグラファイト類似の薄膜に上記方法でアルカリ金属
を含有させて電極として用いることができる。以下実施
例をあげて本発明を具体的に説明する。

［発明の実施例］ 実施例−１ グラファイトの板（板厚約２ｍｍ）を２ＭＫＣｌ水溶液
に浸漬しこれを負電位に、Ｐｔ板を正′ぽ位に置き電流
を流す。電位差は０．５〜３ＶＫ選択する。２ＭＫＣｌ
水溶液は、Ｌｒｃｌ　、　ＮａＣ１水溶液を用いること
もできる。また非水溶液たとえばＬＩＣ１０４の炭酸プ
ロピレン溶液を用いることも可能である。通電によりグ
ラファイト電極が金色に金属光沢を帯びてきたらアルカ
リ金属が含浸されたことを示しており通電を止め引上げ
る。かくして得られたアルカリ金属含有グラファイトを
嶌空漕に収容し、１０−７〜１Ｏ−６ＴＯ「「に排気す
るっしかる後、核グラファイト基板を８０に〜２８０Ｋ
に冷却しアントラセン薄膜を蒸着形成する。アントラセ
ン薄膜の膜厚は０．１〜１０μの範囲に好ましくは０１
〜０．６μの範囲に選択する。最後に真空状態を維持し
たまま正孔注入用の金（ＡＵ）を極を該アントラセン膜
−ヒに形成して発光素子が完成する。発光材料としては
アントラセンの他テトラ七ン、ナフタセン、ペリレンな
ど縮合型芳香族炭化水素やフタロシアニン、金属フタロ
シアニンなどの染料や錯体を使用することができる。本
方法によって形成された発色素子の特性を表−１に示し
た。

実施例−２ グラファイト板（板厚〜２　ＩＩＩ　）を用意しこれを
細長いガラス管の片端に入れ他端にに金属を入れ排気耐
重する。Ｋ金属を２５０℃に加熱し、グラファイトを２
５０”Ｃ〜５００°０に加熱する、これによりＫがグラ
ファイト中に拡散し、カリウム・グラファイト層間化合
物が形成される。これを真空槽中に収め実施例−１と同
様にアントラセン、金を蒸着し発色素子を得る。本方法
によって形成された発色素子の特性を表−２に示した。

実施例−３ 平滑平面をもつガラス板を用意して真空槽に収め】０−
８〜ｌ０−６Ｔｏｒｒに排気する。次に真空槽内に設設
けた炭素粒を入れたルツボを炭酸ガスレーザ光を照射し
てガラス基板上に結晶性の炭素膜を形成した。得られた
炭素膜はＸ線回析よりグラファイトに類似した構造、ダ
イヤモンド類似構造を共存させた結晶性薄膜であった。

これを実施例−１及び２で示した方法によ沙、アルカリ
金属をインターカレーシランさせ、層間化合物を形成さ
せる。

これを再び真空槽中に収容し実施例１及び２と同様の方
法で、アントラセン及び金を蒸着形成し、発光素子を作
製した。本実施例によって作られた素子時特性を表−３
に示した。

表−１〜３に比較例としてアルカリ全国の蒸着膜を電極
とした素子の特性を併記した。特性の試験は全てアルゴ
ン雰囲気中で行なった。これは発光材料の劣化を防止す
るのが目的である。

表−１〜３より明らかなようにグラファイト１＠間化合
物を電極として用いる本発明にかかる素子は寿命、発光
効率、発光電圧共にアルカリ金ｍ電極を用いた従来の素
子に比較して優れているということができる。従来アル
カリ金属電極は主に化学的安定性に問題があり効率の悪
いアルミニウムあるいはアルミニウム酸化物／アルミニ
ウムＩ！を極が用いられてきた。本発明にかかる素子で
は層間化合物電極がアルカリ金属に近い゛這子注入能カ
とアルミニウム、アルミニウム酸化物／アルミニウム電
極に匹敵する安定性、耐久性を有しており実用上極めて
有効であるといえる。

以　丁　余　白 ［発明の効果］ 本発明の発光素子は、発光効率が高く、低電圧駆動が容
易で、かつ、素子製造時における特性のばららきかない
等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の発光素子の概略断面図である０ １・・・有機化合物固体、 ２．３・・・電極、 ４．５・・・端子。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機物薄膜を一対の対向電極の間に挾持し、核電
   極に電圧を印加することにより該薄膜を発光させる発光
   素子において、−Ｆ記一対の電極の内金なくとも一方が
   、グラファイトであることを特徴とする発光素子。 （２、特許請求の範囲第一項記載の発光素子において、
   電極のグラファイトが、アルカリ金属をその層間に含有
   してなるインターカレーシロン化合物であるととを特徴
   とする発光素子。