JPS6141114B2 - - Google Patents
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- JPS6141114B2 JPS6141114B2 JP57166568A JP16656882A JPS6141114B2 JP S6141114 B2 JPS6141114 B2 JP S6141114B2 JP 57166568 A JP57166568 A JP 57166568A JP 16656882 A JP16656882 A JP 16656882A JP S6141114 B2 JPS6141114 B2 JP S6141114B2
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Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は薄膜半導体を用いた発光素子及びそ
の製造方法に関する。特に電界を印加することに
より、エレクトロルミネセンス（EL）を呈する
薄膜発光素子とその製造に関する。
の製造方法に関する。特に電界を印加することに
より、エレクトロルミネセンス（EL）を呈する
薄膜発光素子とその製造に関する。
薄膜半導体を用いた発光素子は、薄型化できる
こと、大面積化が可能であること、などのため表
示デバイスへの反応が期待されている。
こと、大面積化が可能であること、などのため表
示デバイスへの反応が期待されている。
現在までの所、硫化亜鉛（ZnS）薄膜を用い
て、各種の発光色を呈する発光素子が得られてい
る。しかしながら、白色の発光を呈する素子はま
だ得られていない。
て、各種の発光色を呈する発光素子が得られてい
る。しかしながら、白色の発光を呈する素子はま
だ得られていない。
一方、テトラメチルシラン（TMS）を用いて
用いて形成した非晶質の水素化炭化ケイ素（ａ―
SiXC1-x：Ｈ）膜を用いて、白色の発光素子が作
られ始めている。しかし、発光輝度が弱く、末だ
実用化されるいたつていない。
用いて形成した非晶質の水素化炭化ケイ素（ａ―
SiXC1-x：Ｈ）膜を用いて、白色の発光素子が作
られ始めている。しかし、発光輝度が弱く、末だ
実用化されるいたつていない。
本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、
高い発光効率を有する薄膜発光素子を得ることを
目的とする。又、本発明の他の目的は安定で長寿
命な薄膜発光素子を提供するものである。
高い発光効率を有する薄膜発光素子を得ることを
目的とする。又、本発明の他の目的は安定で長寿
命な薄膜発光素子を提供するものである。
本発明は、例えばH2ガスあるいはHeガス等を
キヤリヤガスとした、ケイ素Siと炭素Ｃを主たる
成分とするガス、あるいはその混合ガスたとえば
テトラメチルシランTMS（Si（CH3）4）あるいは
TMS＋シラン（SiH4）とドーピングガスを原料ガ
スとして低圧グロー放電分解により族及び族
元素から選ばれる少なくとも一種の不純物を有す
るアモルフアス質の水素化炭化ケイ素膜を得、発
光層に用いる様にしたものである。
キヤリヤガスとした、ケイ素Siと炭素Ｃを主たる
成分とするガス、あるいはその混合ガスたとえば
テトラメチルシランTMS（Si（CH3）4）あるいは
TMS＋シラン（SiH4）とドーピングガスを原料ガ
スとして低圧グロー放電分解により族及び族
元素から選ばれる少なくとも一種の不純物を有す
るアモルフアス質の水素化炭化ケイ素膜を得、発
光層に用いる様にしたものである。
本発明による不純物の添加により、ａ―
SixC1-x：Ｈに、ドナー又はアクセプタ準位が生
じ、斯る準位からキヤリアの遷移によつて発光に
寄与するキヤリアが増加し、発光層の抵抗率が大
巾に低下する。
SixC1-x：Ｈに、ドナー又はアクセプタ準位が生
じ、斯る準位からキヤリアの遷移によつて発光に
寄与するキヤリアが増加し、発光層の抵抗率が大
巾に低下する。
従つて高輝度の薄膜発光素子を得ることができ
る。又、発光閾値電圧Ｖthがが小さくなるので安
定で長寿命の薄膜発光素子を得ることができる。
更に、白色状態で高輝度の薄膜発光を得ることが
できる。
る。又、発光閾値電圧Ｖthがが小さくなるので安
定で長寿命の薄膜発光素子を得ることができる。
更に、白色状態で高輝度の薄膜発光を得ることが
できる。
以下に発明の具体的な内容を実施例に基き詳細
に説明する。
に説明する。
本発明により作製した薄膜発光素子の断面構造
図を第２図に示す。まず、基板２１として、(i)可
視光に対して透明であること、(ii)電気的に絶縁体
であること、(iii)湿気等が素子本体へ入りこまない
ように保護できること等をみたす材料を選択す
る。本実施例ではガラスを選んだ。
図を第２図に示す。まず、基板２１として、(i)可
視光に対して透明であること、(ii)電気的に絶縁体
であること、(iii)湿気等が素子本体へ入りこまない
ように保護できること等をみたす材料を選択す
る。本実施例ではガラスを選んだ。
例えば石英ガラスが使用可能である。上記ガラ
スの一主面上に(i)EB蒸着で透明導電膜２２を形
成する。本実施例ではITO（In2O3・SnO2）を選
び膜厚約2000Å被着した。次いで(ii)ドーピングさ
れたａ―SixC1-x：Ｈ膜に２３(iii)強誘電体膜
（Y2O3等）２４，(iv)EB蒸着でAl電極２５を形成
した。
スの一主面上に(i)EB蒸着で透明導電膜２２を形
成する。本実施例ではITO（In2O3・SnO2）を選
び膜厚約2000Å被着した。次いで(ii)ドーピングさ
れたａ―SixC1-x：Ｈ膜に２３(iii)強誘電体膜
（Y2O3等）２４，(iv)EB蒸着でAl電極２５を形成
した。
(ii)の段階で上記した透明電膜つきの基板が上記
した透明電膜つきの基板が第１図に示した装置内
の基板１１１として発光層薄膜形成装置内に設置
される。このとき、ボンベ１０１内のキヤリヤガ
スHeを流量計１０２により毎分50scc（cm3
atSTP）に設定して、テトラメチルシランTMS
を収めたシリンダ１０３内に導かれる。該シリン
ダ１０３は恒温槽１０５内に設置され、−20℃に
設定されている。
した透明電膜つきの基板が第１図に示した装置内
の基板１１１として発光層薄膜形成装置内に設置
される。このとき、ボンベ１０１内のキヤリヤガ
スHeを流量計１０２により毎分50scc（cm3
atSTP）に設定して、テトラメチルシランTMS
を収めたシリンダ１０３内に導かれる。該シリン
ダ１０３は恒温槽１０５内に設置され、−20℃に
設定されている。
従つてこの温度での蒸気圧分のTMS、即ち毎
分7.5sccのTMSをガスとして流出させることが
できる。
分7.5sccのTMSをガスとして流出させることが
できる。
またボンベ１０７内に収めたシランSiH4を流
量計１０６により毎分2.5scc流出させる。実験
ではこれらのガスを原料ガスとして用い、実験
ａ〜ｅではボンベ１７１内に収めたホンフイン
PH3を流量計１６１を用いて流量設定し、原料ガ
ス中のＰ／Si原子数比が(a)0.001、(b)0.005、(c)
0.01、(d)0.1となるように設定し、流量計１０８
を通して、チヤンバ１０９内に流入させた。排気
系１１３を用いてチヤンバ内圧力と1Torrにし
た。基板ホルダ１１２を加熱し、200℃として
上，下電極１１０及び１１２の間にrf電力（周波
数13.56MHg）を印加し、1W／cm2電極面積に対し
て）に設定し、ガスとGD分解した。
量計１０６により毎分2.5scc流出させる。実験
ではこれらのガスを原料ガスとして用い、実験
ａ〜ｅではボンベ１７１内に収めたホンフイン
PH3を流量計１６１を用いて流量設定し、原料ガ
ス中のＰ／Si原子数比が(a)0.001、(b)0.005、(c)
0.01、(d)0.1となるように設定し、流量計１０８
を通して、チヤンバ１０９内に流入させた。排気
系１１３を用いてチヤンバ内圧力と1Torrにし
た。基板ホルダ１１２を加熱し、200℃として
上，下電極１１０及び１１２の間にrf電力（周波
数13.56MHg）を印加し、1W／cm2電極面積に対し
て）に設定し、ガスとGD分解した。
実験，ａ〜ｄで得た膜の特性は、室温での
抵抗率が1015，1013，３×1012，1011，３×1010Ω
cmであり、バンドギヤツプは〜2.3eVとほぼ同一
であつた。
抵抗率が1015，1013，３×1012，1011，３×1010Ω
cmであり、バンドギヤツプは〜2.3eVとほぼ同一
であつた。
以上の膜を上述のEL素子の発光層薄膜（厚さ
0.3μ）２３として用い、ITO電極２２とAl電極
２５の間の交流電界２６を印加したところ、それ
ぞれ100，80，70，50，40Vで発光を開始した。
また発光スペクトルは赤色であり、輝度は１，
1.5，２，５，７（相対値）と増加することが示
された。
0.3μ）２３として用い、ITO電極２２とAl電極
２５の間の交流電界２６を印加したところ、それ
ぞれ100，80，70，50，40Vで発光を開始した。
また発光スペクトルは赤色であり、輝度は１，
1.5，２，５，７（相対値）と増加することが示
された。
本実施例においては、ａ―SixC1-x：Ｈ膜の組
成Si／Ｃが３の場合について述べたが、Si／Ｃが
0.1〜4.0の範囲にわたつて、上の傾向が存在する
ことを確めた。
成Si／Ｃが３の場合について述べたが、Si／Ｃが
0.1〜4.0の範囲にわたつて、上の傾向が存在する
ことを確めた。
斯るＸの変化に応じ、Eg＝3.5〜2.0eVの間で
変化し、波長450〜600nmにピークを持つ発光を
する。
変化し、波長450〜600nmにピークを持つ発光を
する。
殊にSi／Ｃ＝0.25では白色EL発光し、上記
ａ〜ｄについて同等の効果が得られた。例えば、
原料ガスをテトラメチルシランのみとして、上記
の場合と同流量流した。また、ホスフインをＰ／
Si（原子数比）で０，(a)0.001，(b)0.005，(c)
0.01，(d)0.1と変化させた。このとき得られた膜
の組成Si／Ｃは0.25であり、EL発光スペクトル
は、白色を呈した（バンドギヤツプ〜3eV）室温
での抵抗率は1016，(a)３×1014，(b)1013，(c)３×
1012，(d)1011（Ωcm）であつた。白色発光と生じ
させるのに必要な交流電界の電圧は180(a)120，(b)
100(c)80(d)60Vであつた。
ａ〜ｄについて同等の効果が得られた。例えば、
原料ガスをテトラメチルシランのみとして、上記
の場合と同流量流した。また、ホスフインをＰ／
Si（原子数比）で０，(a)0.001，(b)0.005，(c)
0.01，(d)0.1と変化させた。このとき得られた膜
の組成Si／Ｃは0.25であり、EL発光スペクトル
は、白色を呈した（バンドギヤツプ〜3eV）室温
での抵抗率は1016，(a)３×1014，(b)1013，(c)３×
1012，(d)1011（Ωcm）であつた。白色発光と生じ
させるのに必要な交流電界の電圧は180(a)120，(b)
100(c)80(d)60Vであつた。
また、ドーバントしてＰを含むPH3について例
を示したが族のＢ，Al族のSb，Asについて
も同時の結果が得られた。
を示したが族のＢ，Al族のSb，Asについて
も同時の結果が得られた。
ドーピング量は、，ａ〜ｅの結果からも判
るようにSi母体に対し、原子数比で0.1〜10％の
範囲で用いることが好ましいものである。0.1％
末満では効果が小さく、10％を越えると不純物が
過多になり欠陥等が導入されるので好ましくな
い。
るようにSi母体に対し、原子数比で0.1〜10％の
範囲で用いることが好ましいものである。0.1％
末満では効果が小さく、10％を越えると不純物が
過多になり欠陥等が導入されるので好ましくな
い。
以上説明した事から明らかな様に本発明によれ
ば、高効率で安定かつ長寿命の薄膜発光素子を得
ることができる。
ば、高効率で安定かつ長寿命の薄膜発光素子を得
ることができる。
第１図は、本発明の薄膜EL素子の薄膜発光層
を形成する装置の概略断面図、第２図は薄膜EL
素子の断面図である。 図において、１０１…キヤリヤガスボンベ、１
０７…シランガスボンベ、１７１〜１７４…添加
元素を含むガスのボンベ、１０３…テトラメチル
シラン収納シリンダ、１０５…恒温槽、１０２，
１０６，１０８，１６１〜１６４…流量計、１０
９…反応チヤンバ、１１１…基板、２１…透明基
板、２２…透明導電膜、２３…薄膜発光層、２４
…絶縁保護膜、２５…裏面電極、２６…交流電
源。
を形成する装置の概略断面図、第２図は薄膜EL
素子の断面図である。 図において、１０１…キヤリヤガスボンベ、１
０７…シランガスボンベ、１７１〜１７４…添加
元素を含むガスのボンベ、１０３…テトラメチル
シラン収納シリンダ、１０５…恒温槽、１０２，
１０６，１０８，１６１〜１６４…流量計、１０
９…反応チヤンバ、１１１…基板、２１…透明基
板、２２…透明導電膜、２３…薄膜発光層、２４
…絶縁保護膜、２５…裏面電極、２６…交流電
源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 薄膜発光素子において、その発光層として、
族元素及び族元素から選ばれる少なくとも一
種の不純物を含むアモルフアス質の水素化炭化ケ
イ素膜を用いることを特徴とする薄膜発光素子。 ２ 添加する元素が、族元素であるＢ，Al，
族元素であるＰ，Sb，Asの少なくとも一種類
よりなり、母体のSiに対して0.1〜10％の割合で
含有されることを特徴とする前記特許請求の範囲
第１項記載の薄膜発光素子。 ３ アモルフアス質の水素化炭化ケイ素の組成
Si／Ｃが0.2以上であり、かつ４以下であること
を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の薄
膜発光素子。 ４ 発光層に用いるアモルフアス質の水素化炭化
ケイ素膜を、テトラメチルシラン及びシランと、
族元素及び族元素から選ばれる少なくとも一
種の不純物を含むドーピングガスとの混合ガスの
低圧グロー放電分解により形成することを特徴と
する薄膜発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57166568A JPS5956478A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 薄膜発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57166568A JPS5956478A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 薄膜発光素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5956478A JPS5956478A (ja) | 1984-03-31 |
| JPS6141114B2 true JPS6141114B2 (ja) | 1986-09-12 |
Family
ID=15833672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57166568A Granted JPS5956478A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 薄膜発光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5956478A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2167428B (en) * | 1984-11-24 | 1988-08-10 | Matsushita Electric Works Ltd | Photoconverter |
| JP2570321B2 (ja) * | 1987-10-23 | 1997-01-08 | ミノルタ株式会社 | 発光素子およびその製造方法 |
| JP4845390B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2011-12-28 | 株式会社マテリアルデザインファクトリ− | 光波長変換膜とそれを含む照明装置 |
-
1982
- 1982-09-27 JP JP57166568A patent/JPS5956478A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5956478A (ja) | 1984-03-31 |
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