JPH02109379A - 発光素子の製造方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明はアモルファス半導体よりなる発光素子の製造方
法に関するものである。

Ｂ３発明の概要 本発明は、発光層の両面に夫々正孔注入層及び電子注入
層を積層してなる発光素子を製造する方法において、 スパッタ法により得られたアモルファス炭素系膜を発光
層として用い、プラズマＣＶＤ法により得られたアモル
ファス炭化ケイ素膜を正孔及び電子の各注入層として用
いることによって、発光層の発光特性が裏孔であり、し
かもこの特性を十分引き出せるようにしたものである。

Ｃ１従来の技術 従来、発光材料としては、発光ダイオードの材料である
ＧａＡｓ　、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＧａＡｌ２ΔＳ。

Ｚ　ｎＳ　ｅｘＴｅｒ−ｘ　、　Ｚ　ｎｘ−ｃｄ＋−ｘ
Ｔｅ　、　ＣｄＴｅなどがある。

Ｄ１発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の発光材料にあっては、
例えば、ＧａＰではビーク波長（発光エネルギーがピー
クとなる波長）が６９８ｎｍ、光学的エネルギーギャッ
プが１．７６ｅＶというように、ピーク波長、光学的エ
ネルギーギャップは、その発光材料に固有のものである
。このため発光素材としての発光特性を変えたいときは
、所要の特性を有する発光材料を選択することが必要と
なり、ともすると所要のピーク波長、光学的エネルギー
ギャップに由来する特性を得られない場合が生ずる問題
点があった。

こうしたことがらスパッタ法を利用してアモルファス炭
素系物質を生成し、これを発光材料に適用することが検
討されている。具体的にはこのアモルファス炭素系物質
は、真空容器内で、基板温度を例えば２５０°Ｃ以下に
保ち、且つグラファイトをターゲットとして用いると共
に、例えば１３３．３ｍＰａ〜５Ｘ　１３３．３Ｐａの
水素ガス存在下で高周波電圧または直流電圧を印加して
スパッタを行うことにより生成される。

このような物質よりなる発光材料は、大きな光学的エネ
ルギーギャップを有する（耐熱的には２５０℃までその
ギャップはほとんど変化しない）と共に任意の光学的エ
ネルギーギャップ及び発光特性を、スパッタ条件のコン
トロールにより得られるため、要望に応じた材料が容易
に得られるという利点がある。この発光材料よりなる膜
は光学的エネルギーギャップ（Ｅｇｏ）の大小により強
力なフォトルミネッセンス（ｐ　ｒ、　）が観察される
。

第４図にＥｇｏとＰＬのピーク値との関係を示す。

特にＥｇｏが３ｅＶ程度の膜は青色発光することからア
モルファスの特性を生かした大面積の青色発光パネルを
実現させる可能性がある。更に種々のＥｇｏを選択する
ことにより赤から青までの色をチューナプルに出す発光
素を作ることもできる。

またＥｇｏの大小によるＰＬ強度についても室温観察で
非常に強い発光を示し、大画面を有するフラ・ノドパネ
ルデイスプレィへと応用を広げることのできる発光素子
材料（Ｒ，Ｇ、Ｂ三元色を作るもの）として有望なもの
である。

ところでこのような物質よりなる膜を発光層としたＬ　
Ｅ　Ｄ　（Ｌ　ｉｇｈｔ　Ｅ　＋ｍｉｔＬｉｎｇ　Ｄ　
１ｏｄｅ）を作る場合、電子と正孔を発光層に注入する
注入層が必要であり、この注入層としては、半導体化し
たｐ型、ｎ型の上記のアモルファス炭素系物質を用いる
ことが最良である。しかしながらこの物質を注入層とし
て用いる場合、目標特性であるＥｇｏ＞２ｅＶ、　　ρ
（抵抗率）＜１０＠Ω−ｃｘを有するｐ型、ｎ型膜を作
ることが非常に難しく、この問題点が上記のアモルファ
ス炭素系物質の発光素子への適用を妨げている。

本発明の目的は、スパッタ法を利用して得たアモルファ
ス炭素系物質の特性を十分に引き出すことのできる発光
素子を製造する方法を提供することにある。

Ｅ１課題を解決するための手段 本発明は、発光層の両面に夫々正孔注入層及び電子注入
層を積層してなる発光素子を製造する方法において、 炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｎ型不純物ガスを含
む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電させて分解
ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法を行い、これに
よりｐ型のアモルファス炭化ケイ素膜よりなる正孔注入
層を生成する工程と、ガス圧力が３〜６６５Ｐａの水素
ガスを導入した真空容器内に電圧を印加して、固体炭素
系物質よりなる第１のターゲット及びケイ素よりなる第
２のターゲットに水素ガスのエネルギー粒子を衝突させ
、第１のターゲットに印加した電力に対する第２のター
ゲットに印加した電力の比を０６３〜１００％とするダ
ブルターゲ４２ト方式のスノク。

夕法を行い、これによりアモルファス炭素系膜よりなる
発光層を生成する工程と、 炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｎ型不純物ガスとを
含む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電させて分
解ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法を行い、これ
によりｎ型アモルファス炭化ケイ素膜よりなる電子注入
層を生成する工程とからなることを特徴とする。

本発明においては、発光層を生成する工程において、真
空容器内に導入されるガスは、水素ガスとヘリウムガス
との混合ガスであり、ヘリウムガスの濃度が３〜９０容
量％であると共に混合ガス圧力が３〜６６５Ｐａであっ
てもよい。

また上記の混合ガスとしては、水素ガスと窒素ガスとの
混合ガスであり、窒素ガスの濃度が０．１〜２０容僅％
であると共に混合ガス圧力が３〜６６５Ｐａであっても
よいし、あるいは、水素ガスとヘリウムガスと窒素ガス
との混合ガスであり、ヘリウムガス濃度が３〜８０容量
％、窒素ガス濃度が０．１〜２０容量％、混合ガス圧力
が３〜６６５Ｐａであってもよい。

Ｆ、実施例 第１図は本発明方法により製造した発光素子の実施例を
示す構成図である。第１図中１は例えば６３ｃｍ’程度
の面積をもつガラス基板、２は酸化錫よりなる透明電極
、３はＢ３°をドーパントした３０ｎｍ程度の厚さのｐ
型のアモルファス炭化ケイ素１１１　（以下ｒａ−３ｉ
Ｃ膜」という。）よりなる正孔注入層、４は３００ｎｍ
の厚さのアモルファス炭素系膜（以下ｒａ−Ｃ：Ｓｉ、
１（膜−１という、）よりなる発光層、５はＰ”をドー
パントした５０ｎｍ程度の厚さのｎ型のａ−３ｉＣ膜よ
りなる電子注入層、６はアルミニウム電極である。

次に上記の発光素子の製造方法について第２図を参照し
ながら説明する。同図中７は真空容器であり、連続する
３つの真空室７Ｉ〜７．に区画されている。先ずＣＨａ
、　Ｓ　＋　Ｈａ及びＢ、Ｈ，の混合ガスをＨ、ガスに
より約１０倍に希釈した反応ガスを第１の真空室７１に
導入すると共にこのガスに高周波電源Ｅ、により高周波
電圧を印加し、グロー放電によって生成する分解ガスを
電極が形成された基板８上にて重合させ、以てｐ型のａ
　−３ｉＣ膜を得る。即ち、このａ−３ｉＣ膜はプラズ
マＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｃｖｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）法により生成されたものである。続い
て真空状態を破ることな（ａ−３ｉＣ膜を形成した基板
８を第２の真空室７．に移し、この中にＨ，ガスを導入
すると共に高周波電源Ｅ　ｔｍとＥ　ｆ＋＋により高周
波電圧を独立に印加して、カソードに上に置かれた固体
炭素系物質例えばグラファイトよりなる第１のターゲッ
トＴ、とケイ素よりなる第２のターゲットＴ、とにＩｈ
ガスのエネルギー粒子を衝突させるスパッタ法を行い、
これによりａ−Ｃ：Ｓｉ、Ｈ膜を前記ａ−５ｉＣ膜上に
Ｍ層生成する。しかる後に真空状態を破ることな（これ
らの膜を形成した基板８を第３の真空室７ｆｆに移し、
Ｂ、Ｈ，ガスの代わりにＰ　Ｈ、ガスを用いた他は第１
の真空室７１にて適用した方法と同様にしてｎ型のａ−
ＳｆＣ膜を得、その後このａ−３ｉＣ膜上に電極膜を形
成することによってｐ−１−ｎｆｆｉの発光素子が得ら
れる。

なお第２図中９．〜９．は磁気シールにより回転可能に
設けられたサスセプタ、Ａはアノード、１０〜１２はヒ
ータ、Ｅ、、Ｅ、、、Ｅ　ｔ　ｂ％　Ｕ　Ｓは高周波電
源、１３はプラズマ整流板である。

ここで第２図に示す装置を用いて発光素子を製造する場
合の製造条件の３つの例（試料１〜３）を以下に挙げる
。

（１）試料１について ａ　正孔注入層 真空容器内ガス圧力 基板温度　　　　　　　　　　２００″ＣＣＨ，ガス：
Ｓ！Ｈａガス　　　　ｍ１６６、７　Ｐａ（０，５Ｔｏ
ｒｒ） ｂ　発光層 真空容器内Ｈ，ガス圧力 １００Ｐａ（０，７５Ｔｏｒｒ） 基板温度 ７０°Ｃ ターゲットの径 ｃ？Ｉｌｉ子注入層 真空容器内ガス圧力 基板温度 Ｃ１］４ガス：ＳｉＨ，ガス ５ｕ ６６、７　Ｐ　ａ　（０，５Ｔｏｒｒ）２００℃ Ｉ Ｐａ，ガス： （ＣＩ−（４ガス＋Ｓ　＋　Ｈ４ガス）　　５．８：１
０００（２）試料２について ａ　正孔注入層及び電子注入層 試料Ｉと同じ条件で製造した ｂ　発光層 真空容器内１’（ｔガス圧力を４０Ｐａ、（０，３Ｔｏ
ｒｒ）とした他は試料１と同じ条件で製造した （３）試料３について ａ　正孔注入層汝び７［Ｆ注入層 試料１と同じ条件で製造した ｂ　発光層 真空容器内ガス圧力を１３．３Ｐａ（０，Ｉ’ｒｏｒｒ
）とした他は試料」と同じ条件で製造した 以」二の各試料１〜３についてＥｌ、ピーク波長とＥＬ
強度との関係を調べたところ第３図に示す関係が得られ
た。第３図中実線■〜■のグラフは夫々試料１〜３に対
応する。また各試料１〜３についてＰＬピーク波長とＥ
ｇｏとの関係を調べたところ、第４図に示す関係が得ら
れた。いずれの試料１〜３も目視で十分観察できる発光
を示し、十分な発光特性を有していることが判った。試
験に用いた順方向バイアス電圧は５■であり、電流密度
は２００ｍＡ／Ｇｘ”であった。以上の実施例では、ａ
−３ｉＣ膜としてＥｇｏが２．Ｏｅ　Ｖ、　　ρが１０
６Ω’ｉｆｆのものを用いたが、Ｅｇｏが２．Ｏｅｖよ
りも大きく、ρが１０’Ω・０度よりも小さいものを用
いれば発光特性は更に良くなる。また基板温度について
はａ−Ｃ：５ｉＳＨ膜の耐熱性により制限されるが、ａ
−Ｃ：Ｓｉ、Ｈ膜は３５０℃以上に加熱されるとＥｇｏ
が低下し、かつ膜圧が小さくなるため、３００℃程度が
限界である。

ところでｐ型のａ−３ｉＣ膜、ａ−Ｃ：Ｓｉ。

Ｈ膜及びｎ型のａ−３ｉＣ膜を積層したｐｎ型セルを作
った場合、ａ−Ｃ：Ｓｉ、Ｈ膜とａＳｉＣ膜（ｐ型また
はｎ型）との接合はへテロ接合となるから、その接合が
良好になされるか否か、即ち注入層から発光層に正孔（
電子）がうまく注入されるか否かが問題であったが、試
料１〜３についてダイオード特性を調べてみると、接合
が良好になされていることが判った。試料１についての
ダイオード特性を第５図にて実線ＩＦ、ＪＲとして示し
、またグラファイトターゲットのみを用いて同条件で作
製した発光素子のダイオード特性を同図にて鎖線２Ｆ、
点線２Ｒとして示す。

ただしＦは順方向バイアスされたとき、Ｒは逆方向バイ
アスされたときの電圧−電流特性であることを示す。こ
の結果から、グラファイトターゲットとケイ素よりなる
ターゲットとを用いることによりダイオード特性が改善
されることがわかる。

ここで第１のターゲットＴ１に印加した電力ｅ。

に対する第２のターゲットＴ、に印加した電力ｅ。

の比（ｅ　ｔ／　ｅ　、Ｘ　Ｉ　ＯＯ）を変えたときに
ＰＬピーク強度がどのように変化するかを調べたところ
第６図に示す結果が得られた。またこの電力比を変えた
ときに抵抗率ρとＥｇｏとがどのように変わるかを調べ
たところ第７図に示す結果が得られた。これらの結果か
られかるように、電力比が１００％を越えるとＰＬ強度
が大きく低下し、ＥｇＯが２ｅＶ以下となり、０．３％
未満ではρが大きすぎて電流密度が小さくなってしまう
。従ってに記の電力比は０．３〜１００％が望ましい。

また試料１の作製条件においてＨ，ガスの圧力を変化さ
せたときにＥｇｏとρとがどのように変わるかを調べた
ところ、第８図に示す結果が得られた。この結果かられ
かるようにガス圧力が３１３ａ以下ではＥｇｏが２ｅＶ
以下となり、６６５Ｐａを越えるとρ−ｔｏ”Ω・ｃｍ
以−Ｅとなって電流密度が小さ（なり、発光素子として
思わしくないものとなる。従ってＨ，ガス圧力は３〜６
６５　Ｐａであることが望ましい。

本発明では、発光層を生成する工程で用いる混合ガスと
してＨ，ガスとＨｅガスとの混合ガスであってもよく、
この方法を第２図に示す装置により実施する場合には、
第２の真空室７．にｆ−（、ガスとＨｅガスとを導入す
ればよい。

次にこの方法を第２図に示す装置を用いて実施し、これ
により発光素子を製造する場合の製造条件の３つの例（
試料４〜６）を以下に挙げる。

（１）試料４について ＋ｌ　　正孔注入層及び電子注入層 試料１と同じ条件で製造した。

ｂ　発光層 真空容器内混合ガス圧力　　　１００Ｐａ（０，７５Ｔ
ｏｒｒ）混合ガス中のＨｅガス濃度　　５０容量％基板
温度　　　　　　　　　　　７０℃各ターゲットの径 ５ｍ （２）試料５について ａ　正孔注入層及び電子注入層 試料ｌと同じ条件で製造した ｂ　発光層 真空容器内混合ガス圧力を４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ）
とした他は試料４と同じ条件で製造した （３）試料６について ａ　正孔注入層及び電子注入層 試料１と同じ条件で製造した ｂ　発光層 真空容器内ガス圧力を１３．３　Ｐ　ａ　（０，Ｉ　Ｔ
ｏｒｒ）とした他は試料４と同じ条件で製造した 以上の各試料４〜６についてＥＬビーク波長とＥｌ−強
度との関係を調べたところ第３図に示す関係が得られた
。第３図中実線■〜■のグラフは夫々試料４〜６に対応
する。また各試料４〜６についてＰＬピーク波長とＥｇ
ｏとの関係を調べたところ、第４図に示す関係が得られ
た。いずれの試料４〜６も目視で十分観察できる発光を
示し、十分な発光特性を有していることが判った。

ここで上記の試料１の作製条件において、Ｈｅガス濃度
を変えることによりＥｇｏ及び成膜速度がどのように変
化するかを調べた。結果は第９図に示す通りである。こ
の結果から判るようにＨｅガス濃度が小さすぎると成膜
速度が可成り遅く、大きすぎるとＥｇｏが２ｅ■以下と
なって思わしくないので、Ｈｅガス濃度は３〜９０容量
％が望ましい。

史に上記の試料ｌの作製条件において、発光層生成時の
混合ガス圧力を変えることによりＥｇ。

及び成膜速度がどのように変化するかを調べた。

結髪は第１０図に示すとおりである。黒点を中心に付し
た白丸印はＨ，ガスのみの場合における成膜速度である
。この結果から判るように混合ガス圧力が３Ｐａ以下で
はＥｇｏが２ｅｖとなって思わしくなく、６６５Ｐａ以
上では成膜速度が非常に小さくなるため、混合ガス圧力
は３〜６６５Ｐａが望ましい。

本発明では、発光層を生成する工程で用いる混合ガスと
してＨ，ガスとＮ！ガスとの混合ガスであってもよく、
この方法を第２図に示す装置により実施する場合には、
第２の真空室７．にＨ，ガスとＮ、ガスとを導入すれば
よい。

次にこの方法を第２図に示す装置を用いて実施し、これ
により発光素子を製造する場合の製造条件の３つの例（
試料７〜９）を以下に挙げる。

（１）試料７について ａ　正孔注入層及び電子注入層 試料ｌと同じ条件で製造した。

ｂ　発光層 真空容器内混合ガス圧力　　　　１００Ｐａ（０，７５
Ｔｏｒｒ）混合ガス中のＮ、ガス濃度　　　５容量％基
板九−度　　　　　　　　　　７０℃第１のターゲット
の 印加高周波電力　　３００Ｗ 第２のターゲットの 印加高周波電力　　３０Ｗ 各ターゲットの径　　　　　　７５ｍ （２）試料８について ａ　正孔注入層及び電子注入層 試料１と同じ条件で製造した ｂ　発光層 真空容器内混合ガス圧力を４０　Ｐ　ａ　（０，３Ｔｏ
ｒｒ）とした他は試料７と同じ条件で製造した （３）試料９について ａ　正孔注入層及び電子注入層 試料Ｉと同じ条件で製造した ｂ　発光層 真空容器内ガス圧力を］、３．３Ｐａ（０゜ｌ　Ｔｏｒ
ｒ）とした他は試料７と同じ条件で製造した 以上の各試料７〜９についてＥｌ−ピーク波長とＥＬ強
度との関係を調べたところ第３図に示す関係が得られた
。第３図中実線■〜■のグラフは夫々試料７〜９に対応
する。また各試料７〜９についてＰＬピーク波長とＥｇ
ｏとの関係を調べたところ、第４図に示す関係が得られ
た。いずれの試料７〜９も目視で十分観察できる発光を
示し、十分な発光特性を有していることが判った。

ここで上記試料７の作製条件において、Ｎ、ガス濃度を
変化させることによってＰＬピーク強度とＥＬピーク強
度とがどのように変化するかを調べた。結果は第１１図
に示す通りであり、縦軸には、Ｎ、ガス濃度をＯとした
ときのＰＬピーク強度（Ｉｐｏ）に対するそのときの濃
度におけるＰ■、ピーク強度（ｉｐ）の比率（ｌｐ／Ｉ
ｐｏ）とＮ、ガス濃度をＯとしたときのＥＬピーク強度
（１，、、）に対するそのときの濃度におけるＰＬピー
ク強度（ＩＥ）の比率（Ｉ　Ｅ／　ｌ　ｎｏ）とを割り
当てている。この結果から大きなＰＬピーク強度及びＥ
Ｉ７ビーク強度を得るためには、Ｎ、ガス濃度は０．１
〜２０容１％であることが望ましい。

更に上記試料７の作製条件において、発光層生成時の混
合ガス圧力を変えることによってＥｇ。

と抵抗率ρとがどのように変化するかを調べた。

結果は第１２図に示す通りである。この結果かられかる
ように混合ガス圧力が３Ｐａ以下では、Ｅｇｏが２ｅ■
以下となって思わしくない特性となり、６６５Ｐａを越
えると抵抗率ρが１０′３Ω・ＣＸ以上となって電流密
度が小さくなることが予想されるので、混合ガスの圧力
は３〜６６５Ｐａであることが望ましい。

本発明では、発光層を生成する１程で用いる混合ガスと
してＩＩｔガスとＩ（ｅガスとＮ、ガスとの混合ガスで
あってもよく、この方法を第２図に示す装置により実施
する場合には、第２の真空室７□に１４．ガスとＨｅガ
スとＮ、ガスとを導入すればよい。

次にこの方法を第２図に示す装置を用いて実施し、これ
により発光素子を製造する場合の製造条件の３つの例（
試料１０〜１２）を以下に挙げる。

（＋）試料１０について ａ　正孔注入層及び電子注入層 試料ｌと同じ条件で製造した。

ｂ　発光層 真空容器内混合ガス圧力　　　　１．０ＯＰａ（０，７
５Ｔｏｒｒ）混合ガス中のＮ、ガス濃度　　　５容１％
基板温度 ７０’Ｃ 各ターゲットの径 ５ＪＩＪ （２）試料１１について ａ　正孔注入層及び電子注入層 試料１と同じ条件で製造した ｂ　発光層 真空容器内混合ガス圧力を４０　Ｐ　ａ　（０，３Ｔｏ
ｒｒ）とした他は試料１０と同じ条件で製造ｔた（３）
試料１２について ａ　正孔注入層及び電子注入層 試料１と同じ条件で製造した ｂ　発光層 真空容器内ガス圧力を１３．３　Ｐ　ａ　（０，Ｉ　Ｔ
ｏｒｒ）とした他は試料１０と同じ条件で製造した以上
の各試料ｌＯ〜１２についてＥＬビーク波長とＥｌ−強
度との関係を調べたところ第３図に示す関係が得られた
。第３図中実線■〜■のグラフは夫々試料１０〜１２に
対応する。また各試料ｌ０〜１２についてＰ　Ｌピーク
波長とＥｇｏとの関係を調べたところ、第４図に示す関
係が得られた。

いずれの試料１０〜１２も目視で十分観察できる発光を
示し、十分な発光特性を有していることが判った。

ここで上記の試料１０の作製条件において、Ｈｅガス濃
度（Ｈｅ／Ｈ，＋Ｈｅ十Ｎ、）を変えることによりＥｇ
ｏ及び成膜速度がどのように変化するかを調べたところ
、第１３図に示す結果が得られた。この場合Ｈ，ガスと
Ｎ１ガスとの混合ガスに対するＮ、ガスの濃度（Ｎｔｌ
ｏ、＋Ｎ、）は５容量％に固定しである。この結果から
判るように１（ｅガス濃度が小さすぎると成膜速度が司
成り遅く、大きすぎるとＥｇｏが２ｅ■以下となって思
わしくないので、Ｈｅガス濃度は３〜８０容量％が望ま
しい。

更に上記試料１０の作製条件において、Ｎ、ガス濃度を
変化させることによってＰＬピーク強度とＥＬビーク強
度とがどのように変化するかを調べた。この場合Ｈ！ガ
スとＨｅガスとの混合ガスに対するＨｅガス濃度は３０
容量％に固定しである。結果は第１４図に示す通りであ
り、縦軸は第１＋図と同じである。この結果から大きな
Ｉ）　Ｌピーク強度及びＥＬビーク強度を得るためには
、Ｎ。

ガス濃度は０．１〜２０容量％であることが望ましい。

更に上記試料ｌの作製条件において、発光層生成時の混
合ガス圧力を変えることによりＥｇｏ及び成膜速度がど
のように変化するかを調べた。結果は第１０図に示す結
果と同じであった。従って混合ガス圧力は３．ＯＰａ〜
６６５Ｐａであることが望ましい。

以−１−において試料４〜１２についてダイオード特性
を調べてみたところ、既述した試料１と同様の結果であ
った。更に試料４．７．１０の各々の作製条件において
電力比（ｅ、／ｅ、ｘ　１．００）を変えて電力比とＰ
Ｌピーク強度、Ｅｇｏ、抵抗率ρとの関係を調べたとこ
ろ既述した試料１と同様の結果であった。

Ｇ４発明の効果 本発明によれば、スパッタ法により得られたａＣ：Ｓｉ
、Ｈ膜あるいはａ−Ｃｐｓ　ｉ、Ｈ，Ｎ膜を発光層とし
て用いているため、大きな光学的エネルギーギャップを
有すると共に短波長側にピーク波長を有する特長があり
、更に発光特性をスパ・７タ条件を変えることによりコ
ントロールできるから要望に応じた発光層が容易に得ら
れる。しかも発光層を生成する工程において、Ｈｅガス
を導入しているため成膜速度が大きく、またＮ、ガスを
導入しているためＥＬＳＰＬ強度が改善される。また固
体炭素系物質のターゲットとケイ素のターゲットとを用
いて、０％Ｓｉを含有するアモルファス膜を得、これを
発光層としているため、良好なダイオード特性を得るこ
とができると共に素子の抵抗率を小さくすることができ
る。そしてプラズマＣＶＤ法により得られたａ　　Ｓ　
＋　Ｃ膜を正孔及び電子の注入層として用いているため
、発光層と注入層とがヘテロ接合により結合されていて
も電子及び正孔がうまく発光層に注入されると共に、光
学的エネルギーギャップ及び抵抗率について［１標特性
を満足する注入層を容易に作り出することができるから
、これによりａ−〇：Ｓｉ。

１■膜（あるいはａ−Ｃ：　Ｓ　ｉ、、＋（、、Ｎ膜）
即ち発光層の特性を十分に引き出すことができ、実用価
値の高い発光素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る発光素子を示す構成図、
第２図は発光素子の製造装置を示す構成図、第３図はダ
イオードの発光特性を示す特性図、第４図はアモルファ
ス炭素系膜のＥｏとＰＬとの関係を示す特性図、第５図
はダイオード特性を示すグラフ、第６図はＰ　ｆ、ピー
ク強度に対する電力比の依存性を示す測定結果図、第７
図は抵抗率ρ、Ｅｇｏに対する電力比の依存性を示す測
定結果図、第８図及び第１２図は、抵抗率ρ及びＥｇｏ
に対するガス圧の依存性を示す測定結果図、第９図及び
第１３図はＥｇｏと成膜速度に対するＨ　ｅガス濃度の
依存性を示す測定結果図、第１．０図はＥｇ。 と成膜速度に対するガス圧の依存性を示す測定結果図、
第１１図及び第１４図はＰＬ及びＥＬビーク強度に対す
るＮ、ガス濃度依存性を示す測定結果図である。 １・・・基板、２，６・・・電極、３・・・正孔注入層
、４・・・発光層、５・・・電子注入層、７・・・真空
容器、７゜〜７３・・・真空室、８・・・基板、９１〜
９．・・・サスセプタ、Ｔ１、Ｔ、・・・ターゲット。 外２名 第３図 ダイオードの先光特性図 第４図 アモルファス炭素県展のＥＯとＰＬとの関係図Ｅｇｏ（
ｅＶ） 第６図 ＰＬピーク強度に対する電力比依存性の測定結果国電力
比（ｅ２／ｅ＋　Ｘ　１００　）　（０／ｊ第７図 ρ、Ｅ９に対する電力比の依存性測定結果国電力比（ｅ
ｘ／ｅ＋　ｘ　１ｏｏ）　（’１０　）第８図 ガス圧力 第１０図 Ｅｇｏと成膜速度のガス圧依存性の測定結果図混合ガス
圧力 第１２図 抵抗率ρ、Ｅ：ｇｏのガス圧依存性の測定結果図混合ガ
ス圧力 第１１図 ＰＬ及びＥＬビーク強度のＮ２ガス濃度依存性の測定結
果図Ｎ２ガス濃度＜　Ｎ２　／　Ｈ２＋　Ｎｚ）（容量
％） 第１４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光層の両面に夫々正孔注入層及び電子注入層を
   積層してなる発光素子を製造する方法において、 炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｐ型不純物ガスを含
   む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電させて分解
   ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法を行い、これに
   よりｐ型のアモルファス炭化ケイ素膜よりなる正孔注入
   層を生成する工程と、ガス圧力が３〜６６５Ｐａの水素
   ガスを導入した真空容器内に電圧を印加して、固体炭素
   系物質よりなる第１のターゲット及びケイ素よりなる第
   ２のターゲットに水素ガスのエネルギー粒子を衝突させ
   、第１のターゲットに印加した電力に対する第２のター
   ゲットに印加した電力の比を０．３〜１００％とするダ
   ブルターゲット方式のスパッタ法を行い、これによりア
   モルファス炭素系膜よりなる発光層を生成する工程と、 炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｎ型不純物ガスとを
   含む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電させて分
   解ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法を行い、これ
   によりｎ型アモルファス炭化ケイ素膜よりなる電子注入
   層を生成する工程とからなることを特徴とする発光素子
   の製造方法。
2. （２）発光層を生成する工程において、真空容器内に導
   入されるガスは、水素ガスとヘリウムガスとの混合ガス
   であり、ヘリウムガスの濃度が３〜９０容量％であると
   共に混合ガス圧力が３〜６６５Ｐａである請求項（１）
   記載の発光素子の製造方法。
3. （３）発光層を生成する工程において、真空容器内に導
   入されるガスは、水素ガスと窒素ガスとの混合ガスであ
   り、窒素ガスの濃度が０．１〜２０容量％であると共に
   混合ガス圧力が３〜６６５Ｐａである請求項（１）記載
   の発光素子の製造方法。
4. （４）発光層を生成する工程において、真空容器内に導
   入されるガスは、水素ガスとヘリウムガスと窒素ガスと
   の混合ガスであり、この混合ガス中におけるヘリウムガ
   ス濃度が３〜８０容量％、窒素ガス濃度が０．１〜２０
   容量％、混合ガス圧力が３〜６６５Ｐａであることを特
   徴とする請求項（１）記載の発光素子の製造方法。