JPH01694A - 薄膜ｅｌ素子の作製方法 - 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】 ［技術分野］ 本発明は薄膜ＥＬ素子の作製方法に関する。

［従来技術］ 一般に薄膜ＥＬ素子において、発光輝度、発光効率及び
ＥＬスペクトル、寿命などのＥＬ特性は、発光層の状態
、つまり発光層母体材料の結晶性に太き（左右される。

この具体的な蜂告例は、日本学術振興会光電変換第１２
５委員会第９４回研究会資料第３５７号（昭和５５．８
．１６）。

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｒｙｓｔａｌ　７２（１９８
５）　ｐｐ、５５９−５６２゜Ｊａｐａｎｅｓｅ　　Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　　ｏｒ　　Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓ
ｌｃｓ　　２５Ｎｏ、２　（１９８Ｂ）　ｐｐ、Ｌ１０
５−１０７．特開昭８１−２２４２９２などに開示され
ている。

一方、発光層母体材料としては、ｎ　ｂ−ｖｔｂ族化合
物（Ｚ　ｎ　Ｓｓ　Ｚ　ｎ　Ｓ　ｅ等）やＩＩ　ａ　−
Ｖｌ　ｂ族化合物（ＣａＳＳＳｒＳ、５ｒＳｅ等）など
が主に用いられている。しかし、これらはいずれの場合
も、構成元素として■ｂ族元素が含まれており、それら
はＩｌａ族元素及びｕｂ族元素に比べ、蒸気圧が非常に
高く、通常の薄膜形成方法を用いた場合、得られる薄膜
の化学量論的組成比がズレやすく、その結果、結晶性が
劣化する原因となる。このような欠点を防ぐ方法として
従来技術に、蒸気圧の高い材料を薄膜形成時に、同時に
蒸着するという方法がある。この具体的な例として、特
開昭６０−２０２８８４号公報にＣａＳ薄膜ＥＬの例が
開示されている。この場合、ＣａＳ薄膜を形成する際に
、蒸気圧の高い硫黄を同時に蒸着することにより、硫黄
の欠乏を防ぎ、結晶性の良いＣａＳ′Ｍ１１！を形成し
、ＥＬ特性を改善′している。

しかし、上述したような方法では蒸発源が２つになるた
め、操作性や制御性が悪くなるという欠点が生じる。

［目　的］ 本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであ
って、その目的は結晶性およびＥＬ特性（発光輝度およ
び効率）がすぐれた薄膜ＥＬ素子を操作性と制御性が改
良された方法で提供することにある。

［構　成］ 本発明の上記目的はＥＬ母体材料と蒸気圧の高い構成元
素を混合撹拌したものを蒸発源として用いて蒸発源を１
つにすることにより達成することができる。

すなわち、本発明は発光層の母体材料に該母体材料を構
成する元素のうち最も蒸気圧の高い元素からなる単体材
料を混合したものを蒸発源に用いて蒸着により発光層を
形成することを特徴とする薄膜ＥＬ素子の作製方法を提
供することである。

発光層の母体材料としてはｎ　ｂ−■ｂｂ族化合物例え
ばＺｎＳ、Ｚｎ５ｅなどやｎ　ａ　−ＶＩ　ｂ族化合物
例えばＣａＳ、５ｒＳＳＳｒＳｅなどが主に用いられる
が、そのうち構成元素としてのｖｔｂ族元素例えばＳは
■ａ族元素やｎｂ族元素に比べて蒸気圧が非常に高い。

本発明を構成する際に重要となる蒸気圧の高い構成元素
例えばＳの混合量については、母体材料の構成元素間の
結合エネルギーやそれぞれの蒸気圧の差などにより決定
される。本発明の効果は、結合エネルギーが小さく、蒸
気圧の差が大きい材料において顕著であり、具体的には
ＣａＳやＳｒＳに代表されるＩＩ　ａ　−Ｖｌ　ｂ族化
合物があてはまる。

また薄膜の形成方法については特に限定する必要はない
が、本発明は、電子ビーム蒸着法による薄膜形成方法に
ついて最も効果的である。

さらに、発光層以外の透明電極や絶縁層、背面電極、そ
して発光層母体材料に添加される発光中心等については
、本発明の効果を得るために、特に材料を限定する必要
がない。そのため、透明電極には、Ｉ　ＴＯ（ｒｎｄＩ
ｕ＊　ＴＩｎ　０ｘｉｄｅ）やＺｎＯ：Ａ１等を用いる
ことができる。また、絶縁層の材料としテハ、Ｙ２Ｏ３
，５ＬＯｚ、Ｔａ２０５等の酸化物、Ｓ　ｌ　ｉ　Ｎ　
４　、Ｂ　Ｎ　５ＡＩＮ等の窒化物及びそれらの複合膜
などを用いることができ、また、ＰｂＴｉＯｓ、５ｒＴ
ｉＯｚ、ＢａＴｉＯ３等のペロブスカイト型やＢａＴａ
ｚＯｓ等のタングステンブロンズ型のような強誘電体材
料を用いこともできる。

発光中心については、従来から用いられているＣｅやＥ
ｕ等のような種々の希土類元素及びその化合物（ハロゲ
ン化合物、硫化物等）や、ＭｎやＣｕ等に代表される遷
移金属及びその化合物（ハロゲン化合物、硫化物等）な
どを用いることができる。また、ＢｉやＳｎ等のような
ＴＩ”型発光中心を用いることもできる。

次に、本発明の方法に従って製作した薄膜ＥＬ素子の実
施例を示すが、本発明はこれのみに限定されるものでは
ない。

実施例１ この実施例では、第１図に示したようなＭＩＳ構造を有
するＳｒＳ：Ｃｅ薄膜ＥＬ素子を製作した。

ガラス基板１上に透明電極２（ＺｎＯ：Ａｌ）を形成し
、次に発光層３であるＳｒＳ：Ｃｅ薄膜を電子ビーム蒸
着法を用いて、基板温度５００℃で形成した。この際、
蒸発源には、発光層母体材料であるＳｒＳ粉末に対して
ＣｅＣｌ３を０．１ｍｏ１％添加し、さらに蒸気圧の高
い構成元素である硫黄（Ｓ）をＳｒＳ：Ｓ＝１：２（モ
ル比）の割合で混合撹拌した後、ペレット状に加圧形成
したものを用いた。そして、絶縁層４としてＹ２Ｏ３薄
膜を形成し、最後に背面電極５としてＡＩ薄膜を形成し
た。

このようにして得られたＳ　ｒＳ　：　Ｃｅ薄膜ＥＬ素
子の発光輝度−印加電圧特性（以下Ｂ−Ｖ特性）を、第
２図に示す。素子の励起には、１ｋ　ｌ（ｚ、　１００
μｓの両極性パルス波電圧を印加した。比較のために、
同じ条件で硫黄を添加せずに製作したＳｒＳ：Ｃｅ薄膜
ＥＬ素子のＢ−■特性を示す。図からもわかるように、
明らかに、硫黄を過多にした素子の方が発光輝度の点で
向上していることがわかる。また、第３図に従来技術で
ある硫黄の共蒸着すなわち前記特開昭６０−２０２６８
４号公報記載の方法を用いて製作してＳｒＳ：Ｃｅ薄膜
ＥＬ素子と本発明により製作した素子のＢ−Ｖ特性をそ
れぞれ示す。図からもわかるように、いずれの場合も発
光輝度において同等な特性を示していることがわかる。

実施例２ ここでは、第１図に示したようなＭ！Ｓ構造を有するＣ
ａＳ　：　Ｅｕ薄膜ＥＬ素子を製作した。

ガラス基板ｌ上にＺｎＯ：　Ａ　１を形成し、次に発光
層３であるＣａＳ　：　Ｅｕ薄膜を電子ビーム蒸着法を
用いて、基板温度５００℃で形成した。

この際、蒸発源には、発光層母体材料であるＣａＳ粉末
に対してＥｕＣｌ３を０．１ｍｏ１％添加し、さらに蒸
気圧の高い構成元素である硫黄（Ｓ）をＣａＳ：Ｓ−１
：２（モル比）の割合で混合撹拌した後、ペレット状に
加圧形成したものを用いた。そして、絶縁層としてＹ２
Ｏ３薄膜を形成し、最後に背面電極としてＡＩ薄膜を形
成した。

このようにして得られたＣａＳ　：　Ｅｕ薄膜ＥＬ素子
の発光輝度−印加電圧特性（以下Ｂ−■特性）を第４図
に示す。素子の励起には１ｋＨｚ、　　１００μｓの両
極性パルス波電圧を印加した。

比較のために、同じ条件で硫黄を添加せずに製作したＣ
ａＳ　：　Ｅｕ薄膜ＥＬ素子のＢ−Ｖ特性を示す。第４
図からもわかるように、明らかに硫黄を過多にした素子
の方が発光輝度の点で向上していることがわかる。

実施例３ ここでは実施例１及び実施例２で示したような条件で製
作したＳｒＳ：Ｃｅ薄膜ＥＬ素子及びＣａＳ　：　Ｅｕ
薄膜ＥＬ素子の発光輝度と硫黄の添加量の関係を、第５
図にそれぞれ示す。

素子の励起には、上述した実施例同様、１に肚、１００
μｓの両極性パルス波電圧を印加した。

第５図からもわかるように、何れの場合も明らかに、硫
黄の添加量と共に発光輝度の増加が認められる。

［効　果コ 本発明によれば、以下の利点が得られる。

０発光層母体材料の構成元素のそれぞれの蒸気圧の違い
が原因で起こる結晶性及びＥＬ特性の劣化を防ぐ方法と
して有効である。

Ｏ従来技術に比べ、薄膜形成時の制御性や操作性を改善
し、同時にＥＬ特性の点において従来技術の結果と何ら
遜色がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＭＩＳ構造を有するＥＬ素子の一
例を示す模式断面図であり、第２図および第３図は本発
明によるＥＬ素子と従来技術によるＥＬ索子の発光輝度
−印加電圧特性である。第２図および第３図において曲
線ｌは本発明によるものを示し、曲線２は従来技術によ
るものを示す。 第４図は、実施例２における各ＣａＳ　：　Ｅｕ薄膜Ｅ
Ｌ素子のＢ−Ｖ特性を示すグラフ。 第５図は、実施例３における薄膜ＥＬ素子の硫黄添加量
と発光輝度との関係を示すグラフである。 ｌ・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・発光
層、４・・・絶縁層、５・・・背面電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　発光層の母体材料に該母体材料を構成する元素のうち
   最も蒸気圧の高い元素からなる単体材料を混合したもの
   を蒸発源に用いて蒸着により発光層を形成することを特
   徴とする薄膜ＥＬ素子の作製方法。