JPS6248082A - Light emitting element - Google Patents

Light emitting element

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Publication number
JPS6248082A
JPS6248082A JP60189274A JP18927485A JPS6248082A JP S6248082 A JPS6248082 A JP S6248082A JP 60189274 A JP60189274 A JP 60189274A JP 18927485 A JP18927485 A JP 18927485A JP S6248082 A JPS6248082 A JP S6248082A
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JP
Japan
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light
light emitting
layer
emitting layer
substrate
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Application number
JP60189274A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuji Takasu
高須 克二
Masafumi Sano
政史 佐野
Hisanori Tsuda
津田 尚徳
Yutaka Hirai
裕 平井
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the stability of light emitting characteristic and lifetime by providing a light emitting layer, a pair of electric insulating layers and a pair of electrodes, and setting a local level density of the emitting layer in a midgap to 10<16>cm<-3>.eV<-1> or less. CONSTITUTION:A transparent electrode 202, a lower insulating layer 203, a light emitting layer 204, an upper insulating layer 205, a metal electrode 206 are sequentially laminated on a substrate 201, and a connecting terminal of a power source 207 for applying a high frequency high electric field is electrically connected with the electrodes 202, 206. When the high frequency electric field is applied by the source 207, the layer 204 emits a light, and the emitted light is externally emitted through the layer 203, the electrode 202 and the substrate 201. The local level density at the center of the optical band gap of the emitting layer is set to 10<16>cm<-3>.eV<-1> or less.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、O,A機器等に使用される光源或いは表示に
使用される発光素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a light source used in O, A equipment, etc. or a light emitting element used for display.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、発光素子の発光層を構成する材料としては、種々
のものが報告されているが、その中でも例えばAppl
、 Phys、 Lett、 42(1983)、PP
432−434 。
Conventionally, various materials have been reported as materials constituting the light emitting layer of light emitting devices, among which, for example, Appl.
, Phys, Lett, 42 (1983), PP
432-434.

H,Munekata、H,Kukimoto、やJp
n、J、Appl、Phys、η。
H, Munekata, H, Kukimoto, YaJP
n, J, Appl, Phys, η.

(1!382)PP473−475 、に、Takah
ashi他、に記載されている水素化アモルファスシリ
コンカーバイトハ、単結晶シリコンと同様の半導体工学
の適用が可能であること、及び潜在的には優れた特性を
有している可能性があること等の為に注目されている材
料の1つである。
(1!382) PP473-475, Ni, Takah
Hydrogenated amorphous silicon carbide described in Ashi et al. can be applied with semiconductor engineering similar to single crystal silicon, and may potentially have excellent properties. It is one of the materials that is attracting attention for its

上記引用文献に記載された水素化アモルファスシリコン
カーバイドを発光材料に用いた発光素子は発光層を絶縁
層で挟持した二重絶縁構造を有する。
The light-emitting element using hydrogenated amorphous silicon carbide as a light-emitting material described in the above cited document has a double insulation structure in which a light-emitting layer is sandwiched between insulating layers.

〔解決しようとする問題点〕[Problem to be solved]

しかしながら、この様な構成の従来報告されている発光
素子では、十分な発光量の可視光領域の発光が得られて
おらず、加えて発光強度が弱く、寿命も短い、発光特性
の安定性に欠けると実用的には改良すべき点の多くを残
しており、0.A機器等に使用される光源素子や表示素
子としては、未だ工業化されるには至っていない。
However, conventionally reported light-emitting devices with such configurations do not emit a sufficient amount of light in the visible light range, and in addition, have low emission intensity, short lifespan, and poor stability of light-emitting characteristics. There are many points that need to be improved in practical terms, and 0. It has not yet been industrialized as a light source element or display element used in A-equipment or the like.

〔目 的〕〔the purpose〕

本発明は、上記従来の欠点を改良した発光素子を提供す
ることを主たる目的とする。
The main object of the present invention is to provide a light emitting device that improves the above-mentioned conventional drawbacks.

本発明の別の目的は、可視波長領域に発光ピークと充分
な発光量を有し1発光効率と再現性の向−Lを計った発
光素子を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a light emitting element that has an emission peak in the visible wavelength region and a sufficient amount of light emission, and has a good luminous efficiency and reproducibility.

本発明のもう1つの目的は、発光特性の安定性と寿命を
飛躍的に向上させた発光素子を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a light emitting element with dramatically improved stability of light emitting characteristics and lifetime.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の発光素子はシリコン原子(Si)と炭素原子(
C)と水素原子(H)を含む非単結晶材料(以後、r 
non−SiG:HJと略記する)で構成された発光層
と、該発光層を挟持する一対の電気的絶縁層と、これ等
の発光層と絶縁層とを挟持し電気的に接続された少なく
とも一対の電極とを有し、前記発光層の局在準位密度が
ミツドギャップで10 ”cm−3ae V−’以下で
ある事を特徴とする。
The light emitting device of the present invention includes silicon atoms (Si) and carbon atoms (
C) and a hydrogen atom (H) (hereinafter referred to as r
non-SiG (abbreviated as HJ), a pair of electrically insulating layers sandwiching the light emitting layer, and at least one electrically connected layer sandwiching the light emitting layer and the insulating layer. and a pair of electrodes, and the localized level density of the light-emitting layer is 10"cm-3ae V-' or less in a mid-gap.

〔作 用〕[For production]

本発明の発光素子は、上記の構成とすることによって、
可視波長領域に発光ピークを有すると共に充分な発光量
を得、発光効率と再現性を高めることが出来、発光特性
の安定性と寿命を飛躍的に向」ニさせることが出来る。
By having the above structure, the light emitting element of the present invention has the following features:
It has a luminescence peak in the visible wavelength region, obtains a sufficient amount of luminescence, increases luminous efficiency and reproducibility, and dramatically improves the stability of luminescent characteristics and lifespan.

以下、本発明を図面に従って具体的に説明する。Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to the drawings.

第1図は、本発明の発光素子の好適な実施態様例の層構
成を示す模式的層a成因である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the layer structure of a preferred embodiment of the light emitting device of the present invention.

第1図に示される発光素子は、基体101上に設けられ
た下部電極102上に、下部電気的絶縁層1034発光
層104及び上部電気的絶縁層105、該絶縁層105
上に設けられた上部電極106とで構成されている。
The light emitting device shown in FIG.
and an upper electrode 106 provided above.

第1図に示す発光素子を面状発光素子として使用する場
合には、電極102又は/及び電極106は発光色の色
までも利用するのであれば、透明であることが必要であ
り、発光量を利用するのであれば、発光する光に対して
透光性であるのが望ましい、電極102側より発光々を
取り出す場合には、基体101は電極102と同様透明
であるか若しくは発光する光に対して透光性であること
が望ましい。
When the light emitting device shown in FIG. 1 is used as a planar light emitting device, the electrode 102 and/or the electrode 106 must be transparent if the color of the emitted light is to be utilized, and the amount of light emitted is If the substrate 101 is to be used, it is desirable that the substrate 101 be transparent to the emitted light.If the emitted light is extracted from the electrode 102 side, the base 101 should be transparent like the electrode 102, or be transparent to the emitted light. On the other hand, it is desirable that the material be translucent.

本発明において、発光層は、n0n−5rC:Hで!I
成される。
In the present invention, the light emitting layer is made of n0n-5rC:H! I
will be accomplished.

発光層中に含有される水素原子(H)は、シリコン原竿
及び炭素原子の自由ダングリングボンドを補償し、その
含有量は形成される層の半導体特性、光学的特性、及び
素子の発光特性を左右する重要因子であって、本発明に
おいては、水素原子(H)の含有量はシリコン原子及び
炭素原子の和に対して好適には0.1〜40原子%、よ
り好適には0.5〜35原子%、最適には1〜30原子
%とされるのが望ましい。
Hydrogen atoms (H) contained in the light-emitting layer compensate for free dangling bonds between silicon base rods and carbon atoms, and its content depends on the semiconductor properties and optical properties of the formed layer, and the light-emitting properties of the device. In the present invention, the content of hydrogen atoms (H) is preferably 0.1 to 40 at%, more preferably 0.1 to 40 at%, based on the sum of silicon atoms and carbon atoms. The content is desirably 5 to 35 atom %, most preferably 1 to 30 atom %.

シリコン原子(Si)と炭素原子(C)の割合は、適宜
所望に従って選択することによって、発光ピーク波長9
発光強度を調整することが出来、本発明においてはSi
xC1−xのXの値で示せば、好適には0.05≦X≦
0.99、より好適には0.1≦X≦0.9、最適には
0.15≦X≦0.85とされるのが望ましい。
By appropriately selecting the ratio of silicon atoms (Si) and carbon atoms (C) as desired, the emission peak wavelength 9
Emission intensity can be adjusted, and in the present invention, Si
If expressed as the value of X of xC1-x, preferably 0.05≦X≦
0.99, more preferably 0.1≦X≦0.9, optimally 0.15≦X≦0.85.

本発明においては、光CVD法(光エネルギーを反応に
利用した化学的気相法による堆積膜形成法)の採用によ
り前述の構成を与えることが出来るものであり、発光層
を形成する為の原料物質も光CVD法に適合するものを
選択して使用するのが望ましい。
In the present invention, the above-mentioned structure can be provided by adopting the photo-CVD method (deposited film formation method by chemical vapor phase method using light energy for reaction), and the raw materials for forming the light emitting layer can be provided. It is also desirable to select and use materials that are compatible with the photo-CVD method.

発光層104は、 non−SiC:H層構成されるも
のであるが、好ましくは所謂真性(■型)の半導体特性
を示す層として作成されるのが望ましい。
The light emitting layer 104 is composed of a non-SiC:H layer, and is preferably formed as a layer exhibiting so-called intrinsic (■-type) semiconductor characteristics.

non−SiG:f(でa成される層は、その一般的傾
向より所謂P型又はN型の不純物を含有しない場合には
僅かにN型傾向奢示すので、発光!104を工・型伝導
層とするには、僅かにP型不純物を含有させる。
A layer made of non-SiG: f (a) exhibits a slight N-type tendency when it does not contain so-called P-type or N-type impurities. To form a layer, a small amount of P-type impurity is added.

発光層104は、発光特性は僅かに低下はするが、P型
又はN型の不純物を含有しない所謂ノンドープ層とする
ことも出来る。
The light-emitting layer 104 can also be a so-called non-doped layer that does not contain P-type or N-type impurities, although the light-emitting characteristics are slightly degraded.

発光層104をI型伝導層とするには1層形成する際に
P型伝導特性を与えるP型不純物を含有させるか或いは
既にnon−5iC:Hで構成された層中に、P型の不
純物をイオンインプランテーション法等の手段で注入し
てやれば良い。
In order to make the light emitting layer 104 an I-type conductive layer, it is necessary to include a P-type impurity that gives P-type conductivity when forming one layer, or to add a P-type impurity to a layer already composed of non-5iC:H. may be implanted by means such as ion implantation.

P型不純物としては、所謂周期律表第■族に属する原子
(第1族原子)、即ちB(硼素)、A文(アルミニウム
)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)、Tf(タ
リウム)等があり、殊に好適に用いられるのは、B、G
aである・電気的絶縁層103,105を構成する材料
としては、電気的に良好な絶縁特性を有し、発光層10
4での発光々を効率良く外部に取り出すのに悪影響を与
えないもので、成膜が容易なものであれば大概のものを
採用することが出来る。
Examples of P-type impurities include atoms belonging to so-called Group Ⅰ of the periodic table (Group 1 atoms), such as B (boron), A (aluminum), Ga (gallium), In (indium), and Tf (thallium). B, G are particularly preferably used.
The material constituting the electrically insulating layers 103 and 105 has good electrical insulation properties and is suitable for the light emitting layer 10.
Almost any material can be used as long as it does not adversely affect the efficient extraction of the light emitted from 4 and is easy to form.

絶縁層103,105のいずれか一方は、発光々を外部
に取り出す為に、発光々に対して透明性である必要があ
る。絶縁層103,105を構成する材料としぞ、本発
明において、好適に使用されるのは具体的にはY 20
3 、 S 102 1非晶質の酸化シリコン(a−5
ixO1−x但し、0<x<1)、Hf07 、Si3
 N、、非晶質の窒化シリコン(a−SiyNl−y但
し、o<y<B  、A文703.Pb”rto3.非
晶質のBaTiO3、Ta70c、等を挙げることが出
来る。
Either one of the insulating layers 103 and 105 needs to be transparent to the emitted light in order to extract the emitted light to the outside. In the present invention, specifically, Y20 is preferably used as the material constituting the insulating layers 103 and 105.
3, S102 1 Amorphous silicon oxide (a-5
ixO1-x However, 0<x<1), Hf07, Si3
N, amorphous silicon nitride (a-SiyNl-y, where o<y<B, A-703.Pb"rto3. Amorphous BaTiO3, Ta70c, etc. can be mentioned.

第2図には、本発明の発光素子の別の好適な実施態様例
が示される。
FIG. 2 shows another preferred embodiment of the light emitting device of the present invention.

第2図に示す発光素子は、その構造は基本的には第1図
に示す発光素子と同様である。
The structure of the light emitting device shown in FIG. 2 is basically the same as that of the light emitting device shown in FIG.

第2図に示す発光素子は、ガラス等の透明な基体201
上に、順に透明電極202.下部絶縁層2039発光層
204.上部絶縁層205.金属電極206が積層され
た層構造を有し、電極202及び金属電極206には夫
々パルス状の又は−歯状の高周波高電界を印加する為の
電源207の接続端子が電気的に接続されている。
The light emitting element shown in FIG. 2 has a transparent base 201 made of glass or the like.
Transparent electrodes 202 . Lower insulating layer 2039 light emitting layer 204. Upper insulating layer 205. The metal electrode 206 has a laminated layer structure, and connection terminals of a power source 207 for applying a pulse-like or tooth-like high frequency high electric field are electrically connected to the electrode 202 and the metal electrode 206, respectively. There is.

第2図に示す発光素子の場合、高周波電源207によっ
て高周波電界が印加されると、発光層204より発光が
起こり1発光した光は絶縁層203、透明電極202.
基体201を透過して外部へ放出される。
In the case of the light-emitting element shown in FIG. 2, when a high-frequency electric field is applied by a high-frequency power supply 207, light is emitted from the light-emitting layer 204, and the emitted light is transmitted to the insulating layer 203, the transparent electrode 202.
It passes through the base 201 and is emitted to the outside.

本発明の発光素子は、可視域の発光波長を得る為に、発
光層の光学的バンドギャップEgoptは、2.OeV
以上とされる。
In the light emitting device of the present invention, in order to obtain an emission wavelength in the visible range, the optical band gap Egopt of the light emitting layer is set to 2. OeV
This is considered to be the above.

又、発光層の光学的バンドギャップの中心(ミツドギャ
ップ)での局在準位密度は、好適には5 X 1016
cm−3e e V−’以下、より好適にはI X 1
6 I6am−3* e V−’以下とされるのが望ま
しい。
Further, the localized level density at the center of the optical band gap (mid gap) of the light emitting layer is preferably 5 x 1016
cm-3e e V-' or less, more preferably I X 1
6 I6am-3* e V-' or less is desirable.

この様に、発光層の物性値を制御することによって1発
光ピーク波長を可視域の所望の波長とすること、及び再
結合の効率を飛躍的に向上させることが出来、従って発
光効率の向上を計ることが出来る。
In this way, by controlling the physical property values of the light emitting layer, it is possible to set the single emission peak wavelength to a desired wavelength in the visible range, and to dramatically improve the recombination efficiency, thereby improving the light emission efficiency. It can be measured.

又、好ましくは発光層の外部量子効率を10−4%以上
になる様に再結合の準位の分布を制御することによって
、高い強度の発光を示す発光素子を得ることが出来る。
Further, by controlling the distribution of recombination levels so that the external quantum efficiency of the light emitting layer is preferably 10 -4% or more, a light emitting element that emits light with high intensity can be obtained.

上述した様な特性を有する発光素子は、前記した様に光
CVD法によって後述の条件で作成されるのが望ましい
0本発明の発光素子の作成法は、本発明の目的が達成さ
れるのであれば、光CVD法に限定されるものではなく
、適宜所望の条件に設定して、例えばHOMOCVD法
、プラズマ本発明の発光素子を構成する基体を構成する
材料としては1通常発光素子分野において使用されてい
る材料の殆んどを挙げることが出来る。
It is preferable that the light emitting device having the above-mentioned characteristics be produced by the photo-CVD method under the conditions described below. For example, the material constituting the substrate constituting the light-emitting device of the present invention may be a material that is not limited to the photo-CVD method, but may be used in the HOMOCVD method by appropriately setting the desired conditions. I can list most of the materials used.

基体としては、導電性でも電気絶縁性であっても良いが
、比較的耐熱性に優れているのが望ましい。
The substrate may be electrically conductive or electrically insulating, but preferably has relatively good heat resistance.

導電性基体の場合には、基体と発光層との間に設けられ
る電極は、必ずしも設ける必要はない。
In the case of a conductive substrate, it is not necessary to provide an electrode between the substrate and the light emitting layer.

導電性基体としては、NiCr、ステンレス。The conductive substrate is NiCr or stainless steel.

AM、Cr、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti等を挙
げることが出来る。
AM, Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, etc. can be mentioned.

電気絶縁性基体としては、ポリエステル、ポリエチレン
、ポリカーボネイト、ポリアミド、等々の合成樹脂のフ
ィルム、又はシート、或いはガラス、セラミックス、等
々を挙げることが出来る。
Examples of the electrically insulating substrate include films or sheets of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, polyamide, etc., glass, and ceramics.

基体として電気絶縁性のものを採用する場合には、発光
層との間の電極として、その表面が導電処理される。
When an electrically insulating substrate is used as the substrate, its surface is subjected to conductive treatment to serve as an electrode between the substrate and the light emitting layer.

例えば、ガラスであれば、その表面に、NiCr、AM
、Cr、Mo、Au、   丁  r  。
For example, if it is glass, NiCr, AM
, Cr, Mo, Au, Ding r.

Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pd、I−nzo3゜S
 n02 、 I To (I H203+s n02
 )等から成る薄膜を設けることによって導電性が付与
され、或いはポリエステルフィルム等の合成樹脂フィル
ムであれば、NiCr、All、Ag。
Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pd, I-nzo3°S
n02, I To (I H203+s n02
), etc., or if it is a synthetic resin film such as a polyester film, NiCr, All, Ag.

Pb、Zn、Ni 、Au、Cr、Mo、Ir。Pb, Zn, Ni, Au, Cr, Mo, Ir.

Nb、Ta、V、Ti、Pt等の金属の薄膜を真空へ着
、電子ビーム蒸着、スパッタリング等でその表面に設け
、又は前記金属でその表面をラミネート処理して、その
表面に導電性が付与される。
A thin film of metal such as Nb, Ta, V, Ti, Pt, etc. is deposited in a vacuum, provided on the surface by electron beam evaporation, sputtering, etc., or the surface is laminated with the metal to impart conductivity to the surface. be done.

次に本発明の発光素子を作成する場合の例を第3図の光
CVD装置を以って説明する。
Next, an example of producing the light emitting device of the present invention will be explained using the photo-CVD apparatus shown in FIG.

光CVD法の場合に使用される発光層を形成するための
原料ガスとしては、シリコン原子及び水素原子導入用と
しては、一般式5inH2n(n = 3 、4 、5
、−−−−)で表わされる環状水素化ケイ素化合物、5
inH2n+2 (n=2゜−一一一)で表わされる直
鎖状又は分岐を有する鎖状水素化ケイ素化合物などが挙
げられる。
The raw material gas for forming the light-emitting layer used in the photo-CVD method has the general formula 5inH2n (n = 3, 4, 5) for introducing silicon atoms and hydrogen atoms.
, ----) cyclic silicon hydride compound, 5
Examples include linear or branched chain silicon hydride compounds represented by inH2n+2 (n=2°-111).

炭素原子導入用の原料ガスとなるのは、CH4。The raw material gas for introducing carbon atoms is CH4.

C2H6、C3He  、C4H101C2H4。C2H6, C3He, C4H101C2H4.

C3H6、C4Ha  、C2H2、CH3C,、H。C3H6, C4Ha, C2H2, CH3C,,H.

C4H6等の容器ガス状の又は容易にガス化する炭化水
素化合物を挙げることが出来る。
Mention may be made of container gaseous or easily gasified hydrocarbon compounds such as C4H6.

この他(CH3)2 SiH2(CH3)3 SiHも
使用することが出来る。
In addition, (CH3)2SiH2(CH3)3SiH can also be used.

前記のケイ素化合物及び炭素化合物の夫々は。Each of the silicon compound and carbon compound mentioned above.

2種類以上を併用してもよいが、この場合、各化合′物
によって期待される膜特性を平均化した程度の特性、な
いしは相乗的に改良された特性が得られる。
Two or more types may be used in combination, but in this case, properties that are averaged over the film properties expected by each compound, or properties that are synergistically improved can be obtained.

また、上記の原料ガスに水素ガスを混合して使用しても
差支えない。
Moreover, there is no problem even if hydrogen gas is mixed with the above-mentioned raw material gas.

前記一般式のケイ素化合物は、光エネルギー又は比較的
低い熱エネルギーの付与により容易に化学反応を起こす
ので良質の堆積膜を形成することができ、またこれに際
し、基体温度も比較的低い温度とすることができる。ま
た、励起エネルギーは基体近傍に到達した原料ガスに一
様に或いは選択的制御的に付与されるが、適宜の光学系
を用いて基体の全体に照射して堆積膜を形成することも
できるし、或いは所望部分のみに選択的制御的に照射し
て部分的に堆積膜を形成することもでき、またレジスト
等を使用して所定の図形部分のみに照射し堆積膜を形成
できるなどの便利さを有している。
The silicon compound of the above general formula easily undergoes a chemical reaction when applied with light energy or relatively low thermal energy, so it is possible to form a deposited film of good quality, and in this case, the substrate temperature is also relatively low. be able to. Furthermore, the excitation energy is applied uniformly or selectively to the source gas that has reached the vicinity of the substrate, but it is also possible to form a deposited film by irradiating the entire substrate using an appropriate optical system. Alternatively, it is also possible to selectively control and selectively irradiate only a desired area to form a deposited film, and it is also convenient that a resist or the like can be used to irradiate only a predetermined graphic area to form a deposited film. have.

第3図中、1は堆積室であり、内部の基体支持台2上に
所望の基体3が載置される。
In FIG. 3, 1 is a deposition chamber, and a desired substrate 3 is placed on a substrate support 2 inside.

4は基体加熱用のヒータであり、導線5を介して給電さ
れ、発熱する。基体温度は特に制限されないが、一般に
発光層の光学的バンド・ギャップを大きくして可視の発
光を得るためには、300°C以下であることが望まし
い。
Reference numeral 4 denotes a heater for heating the substrate, which is supplied with electricity via a conductive wire 5 and generates heat. Although the substrate temperature is not particularly limited, it is generally desirable to be 300° C. or less in order to increase the optical band gap of the light emitting layer and obtain visible light emission.

6〜9は、ガス供給源であり、前記一般式で示される鎖
状水素化ケイ素化合物のうち液状のものを使用する場合
には、適宜の気化装置を具備させる。気化装置には、加
熱佛騰を利用するタイプ。
6 to 9 are gas supply sources, and if a liquid one of the chain silicon hydride compounds represented by the above general formula is used, an appropriate vaporizer is provided. The vaporizer is a type that utilizes heating.

液体原料中にキャリアガスを通過させるタイプ等があり
、いずれでもよい、ガス供給源の個数は4個に限定され
ず、使用する前記一般式の水素化ケイ素化合物及び炭素
化合物の種類の数、希釈ガス等を使用する場合において
は、該希釈ガスと原料ガスとの予備混合の有無等に応じ
て適宜選択される0図中、ガス供給源6〜9の符合に、
aを付したのは分岐管、bを付したのは流量計、Cを付
し量のU8!!!!をするためのバルブである。
There are types that allow a carrier gas to pass through the liquid raw material, and any of them may be used.The number of gas supply sources is not limited to four, and the number of types of silicon hydride compounds and carbon compounds of the above general formula to be used, as well as dilution. When using gas etc., the gas supply sources 6 to 9 in Figure 0 are selected as appropriate depending on the presence or absence of pre-mixing of the diluent gas and raw material gas, etc.
The one with a is the branch pipe, the one with b is the flow meter, and the one with C is the quantity U8! ! ! ! This is a valve for

各ガス供給源から供給される原料ガス等は、ガス導入管
10の途中で混合され1図示しない換気装置に付勢され
て、室1内に導入される。又は。
Raw material gases and the like supplied from each gas supply source are mixed in the middle of the gas introduction pipe 10, energized by a ventilation device (not shown), and introduced into the chamber 1. Or.

各ガス供給源から交互に室1内に導入される。Gas is introduced into the chamber 1 alternately from each gas supply source.

11は、室1内に導入されるガスの圧力を計測するため
の圧力計である。また、12はガス排気管であり、堆積
室l内を減圧したり、導入ガスを強制排気するための図
示しない排気装置と接続されている。
11 is a pressure gauge for measuring the pressure of gas introduced into the chamber 1. Further, 12 is a gas exhaust pipe, which is connected to an exhaust device (not shown) for reducing the pressure inside the deposition chamber l and forcibly exhausting the introduced gas.

13はレギュレータ・バルブである。原料ガス等を導入
する前に、室1内を排気し、減圧状態とする場合、室内
の気圧は、好ましくは5×1O−5Torr以下、より
好ましくはI X 10−6Torr以下である。また
、原料ガス等を導入した状態において、室l内の圧力は
、好ましくはIXjO−2〜100Torr、より好ま
しくは5X10”2〜10Torr−c’ある。
13 is a regulator valve. When the inside of the chamber 1 is evacuated and brought into a reduced pressure state before introducing the raw material gas and the like, the atmospheric pressure inside the chamber is preferably 5×1 O−5 Torr or less, more preferably I×10−6 Torr or less. Further, in the state where the raw material gas and the like are introduced, the pressure within the chamber 1 is preferably IXjO-2 to 100 Torr, more preferably 5X10''2 to 10 Torr-c'.

本発明で使用する励起エネルギー供給源の一例として、
14は光エネルギー発生装置であって、例えば水銀ラン
プ、キセノンランプ、炭酸ガスレーザ、アルゴンイオン
レーザ、エキシマレーザ等が用いられる。なお、本発明
で用いる光エネルギーは紫外線エネルギーに限定されず
、原料ガスに化学反応を起こさせ堆積膜を形成すること
ができるものであれば、波長域を問うものではない。
As an example of the excitation energy supply source used in the present invention,
Reference numeral 14 denotes a light energy generating device, such as a mercury lamp, a xenon lamp, a carbon dioxide laser, an argon ion laser, an excimer laser, or the like. Note that the light energy used in the present invention is not limited to ultraviolet energy, and any wavelength range may be used as long as it can cause a chemical reaction in the raw material gas and form a deposited film.

光エネルギー発生装置14から適宜の光学系を用いて基
体全体或いは基体の所望部分に向けられた光15は、矢
印16の向きに流れている原料ガス等に照射され、励起
・分解を起こして基体3上の全体或いは所望部分にno
n−SiC:Hの堆積膜を形成する。このとき、発光層
の厚さは20()人〜10000人程度とすることが望
ましい。
Light 15 is directed from the optical energy generator 14 to the entire substrate or a desired part of the substrate using an appropriate optical system, and is irradiated onto the raw material gas flowing in the direction of the arrow 16, causing excitation and decomposition, and causing the substrate to be heated. No on the whole or desired part on 3.
A deposited film of n-SiC:H is formed. At this time, it is desirable that the thickness of the light-emitting layer be approximately 20 () to 10,000.

この後に、発光層の上から前記材料から成る絶縁層と同
様な絶縁層を重ねる。そして最後にアルミニウム、金な
どの金属電極を7N着する。
After this, an insulating layer similar to the insulating layer made of the above material is layered on top of the light emitting layer. Finally, a 7N metal electrode such as aluminum or gold is deposited.

その他の作成方法としては、反応管中に流す反応ガスを
外部の電気炉マ加熱分解し、ガス温度よりも低い温度に
保たれた基体上に堆積させるHOMOCVDという方法
がある(B、A、5cott、R。
Another production method is HOMOCVD, in which the reaction gas flowing into the reaction tube is thermally decomposed in an external electric furnace and deposited on a substrate kept at a temperature lower than the gas temperature (B, A, 5cott ,R.

M、Plecenick、and  E、E、Simo
nyi、Appl、Ph7s、Lett、。
M. Plecenick, and E. Simo.
nyi, Appl, Ph7s, Lett.

vol、39(1981)9.73) 。vol. 39 (1981) 9.73).

本発明の発光層として用いるnon−9iC:Hを堆積
させる際にこの方法を用いても、光学的バンド・ギャッ
プが大きく、局在準位密度の低い膜を作ることができる
Even when this method is used to deposit non-9iC:H used as the light-emitting layer of the present invention, a film with a large optical band gap and a low localized level density can be produced.

〔実施例〕〔Example〕

上記した第3図に示す光CVD装置を用い、上記の手順
と条件によって、以下の様にして第2図に示す構造の発
光素子を作成し、電源207によリパルス状の高周波な
電界を印加して、特性試験を行った。
A light-emitting device having the structure shown in FIG. 2 was created as follows using the photo-CVD apparatus shown in FIG. Then, a characteristic test was conducted.

絶縁層203,205としては3000人厚の0?O3
薄膜を用い、発光層は、原料ガスとしてC,H4ガスと
Si2H6ガスを使用して、基体温度50℃で成膜を行
った。電極202としては、ITO透明電極、電極20
6としてはA!;L電極を用いた。この様にして作成し
た発光素子(サンプルNO,t)j、:100V、IK
Hzc7)パルス状高周波高電界を印加したところ、1
2ft−Lの可視光域に発光ピークがある発光が得られ
た。これは、これまでに実現された非単結晶シリコンカ
ーバイドを用いた発光素子の発光に比べて1桁以上大き
い値であり、発光効率の改善がなされていることが確認
された。更に、上記の高周波電界を連続して長時間印加
し、発光特性の安定性と耐久性を試験したところ、上記
の従来例に較べて安定性において約3倍、耐久性におい
て1.5桁優れていることが結果として得られた。
The insulating layers 203 and 205 are 3000mm thick. O3
The light-emitting layer was formed using a thin film at a substrate temperature of 50° C. using C, H4 gas and Si2H6 gas as source gases. As the electrode 202, an ITO transparent electrode, an electrode 20
A for 6! ; L electrode was used. Light emitting device created in this way (sample NO, t) j,: 100V, IK
Hzc7) When a pulsed high frequency high electric field was applied, 1
Luminescence having an emission peak in the visible light region of 2 ft-L was obtained. This value is more than an order of magnitude larger than the light emitted by light emitting elements using non-single crystal silicon carbide that have been realized to date, and it was confirmed that the light emitting efficiency has been improved. Furthermore, when we tested the stability and durability of the light emitting characteristics by continuously applying the above high-frequency electric field for a long time, we found that the stability was approximately 3 times better and the durability was 1.5 orders of magnitude better than the above conventional example. The result was that

又、基体温度を表−1に示す様に変化させた以外は、上
記と同様にしてサンプルNo、2.3の発光素子を作成
し、夫々の特性を測定した結果を表−1に示す。
Further, a light emitting device of sample No. 2.3 was prepared in the same manner as above except that the substrate temperature was changed as shown in Table 1, and the results of measuring the characteristics of each are shown in Table 1.

表−1 〔効 果〕 上述した様に、本発明の発光素子は、可視波長領域に発
光ピークを有すると共に、充分な発光量を得、発光効率
と再現性を高めることが出来1発光特性の安定性と寿命
を飛翔的に高めることが出来る。
Table 1 [Effects] As mentioned above, the light-emitting element of the present invention has a luminescence peak in the visible wavelength region, obtains a sufficient amount of luminescence, and improves luminous efficiency and reproducibility. Stability and lifespan can be dramatically increased.

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

第1図及び第2図は、本発明の発光素子の好適な実施態
様例の層構成を示す模式図、第3図は本発明の発光素子
を作成する為の装置の一例を示す模式図である。 101−−−一基体 102,106−−−−電極10
3.105−−−−P型伝導層 104−一−−N型伝導層 201−−−−ガラス基板
202−−−一透明電極 203.205〜−−一絶縁
層204−−−一発光層 206−−−一金属電極第 
1霞 第こ田
1 and 2 are schematic diagrams showing the layer structure of a preferred embodiment of the light emitting device of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for producing the light emitting device of the present invention. be. 101---one substrate 102,106---electrode 10
3.105---P type conductive layer 104---N type conductive layer 201---Glass substrate 202---One transparent electrode 203.205---One insulating layer 204---One light emitting layer 206---One metal electrode No.
1 Kasumi No. 1 Koda

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] シリコン原子と炭素原子と水素原子を含む非単結晶材料
で構成された発光層と、該発光層を挟持する一対の電気
的絶縁層と、これ等の発光層と絶縁層とを挟持し電気的
に接続された少なくとも一対の電極とを有し、前記発光
層の局在準位密度がミツドギヤツプで10^1^6cm
^−^3・eV^−^1以下である事を特徴とする発光
素子。
A light-emitting layer made of a non-single-crystal material containing silicon atoms, carbon atoms, and hydrogen atoms, a pair of electrically insulating layers sandwiching the light-emitting layer, and a pair of electrically insulating layers sandwiching the light-emitting layer and the insulating layer. at least one pair of electrodes connected to the light emitting layer, and the localized level density of the light emitting layer is 10^1^6 cm at the midgap.
A light-emitting element characterized in that the voltage is ^-^3・eV^-^1 or less.
JP60189274A 1985-08-28 1985-08-28 Light emitting element Pending JPS6248082A (en)

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