JPH0636876A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
エレクトロルミネッセンス素子Info
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- JPH0636876A JPH0636876A JP4207376A JP20737692A JPH0636876A JP H0636876 A JPH0636876 A JP H0636876A JP 4207376 A JP4207376 A JP 4207376A JP 20737692 A JP20737692 A JP 20737692A JP H0636876 A JPH0636876 A JP H0636876A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光色に関わらず高輝度なＥＬ素子を提供す
ること。 【構成】 発光層１３の材料とその下地となる第１電極
１１及び第１絶縁層１２の材料とがお互いに格子整合す
るように選択され、各層の結晶方位が等価となるように
形成される。このため、発光層は、少なくとも厚み方向
に対して結晶粒界を含まず、優れた結晶性を示したもの
となる。従って、発光層に電界を印加した場合、キャリ
ヤは結晶粒界で散乱されることなく加速され、発光層の
母体材料中の発光中心の励起を効率的に行うことが可能
となる。これにより、従来、実用的な発光輝度に達して
いない発光色を呈するＥＬ素子においても著しく発光輝
度の高いものを形成することが可能となる。
ること。 【構成】 発光層１３の材料とその下地となる第１電極
１１及び第１絶縁層１２の材料とがお互いに格子整合す
るように選択され、各層の結晶方位が等価となるように
形成される。このため、発光層は、少なくとも厚み方向
に対して結晶粒界を含まず、優れた結晶性を示したもの
となる。従って、発光層に電界を印加した場合、キャリ
ヤは結晶粒界で散乱されることなく加速され、発光層の
母体材料中の発光中心の励起を効率的に行うことが可能
となる。これにより、従来、実用的な発光輝度に達して
いない発光色を呈するＥＬ素子においても著しく発光輝
度の高いものを形成することが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、計器類のバッ
クライト用の面発光源などに使用されるエレクトロルミ
ネッセンス(Electroluminescence）素子（以下、ＥＬ素
子という）に関する。
クライト用の面発光源などに使用されるエレクトロルミ
ネッセンス(Electroluminescence）素子（以下、ＥＬ素
子という）に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、ＥＬ素子は、硫化亜鉛(ＺnＳ）など
の蛍光体に電界をかけたときに発光する現象を利用した
もので自発光型の平面ディスプレイを構成するものとし
て注目されている。図３は、従来のＥＬ素子１０の典型
的な断面構造を示した模式図である。ＥＬ素子１０は、
絶縁性基板であるガラス基板１上に、光学的に透明なＩ
ＴＯ膜から成る第１電極２、五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)
などから成る第１絶縁層３、発光層４、第２絶縁層５及
びＩＴＯ膜から成る第２電極６を順次積層して形成され
ている。ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜は、酸化インジ
ウム（Ｉn2Ｏ3)に錫（Ｓn)をドープした透明の導電膜
で、低抵抗率であることから従来より透明電極用として
広く使用されている。発光層４としては、例えば、硫化
亜鉛を母体材料とし、発光中心としてマンガン（Ｍn)や
三フッ化テルビウム(ＴbＦ3)を添加したものが使用され
る。ＥＬ素子の発光色は、硫化亜鉛中の添加物の種類に
よって決まり、例えば、発光中心としてマンガン（Ｍn)
を添加した場合には黄橙色、三フッ化テルビウム（Ｔb
Ｆ3）を添加した場合には緑色の発光が得られる。
の蛍光体に電界をかけたときに発光する現象を利用した
もので自発光型の平面ディスプレイを構成するものとし
て注目されている。図３は、従来のＥＬ素子１０の典型
的な断面構造を示した模式図である。ＥＬ素子１０は、
絶縁性基板であるガラス基板１上に、光学的に透明なＩ
ＴＯ膜から成る第１電極２、五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)
などから成る第１絶縁層３、発光層４、第２絶縁層５及
びＩＴＯ膜から成る第２電極６を順次積層して形成され
ている。ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜は、酸化インジ
ウム（Ｉn2Ｏ3)に錫（Ｓn)をドープした透明の導電膜
で、低抵抗率であることから従来より透明電極用として
広く使用されている。発光層４としては、例えば、硫化
亜鉛を母体材料とし、発光中心としてマンガン（Ｍn)や
三フッ化テルビウム(ＴbＦ3)を添加したものが使用され
る。ＥＬ素子の発光色は、硫化亜鉛中の添加物の種類に
よって決まり、例えば、発光中心としてマンガン（Ｍn)
を添加した場合には黄橙色、三フッ化テルビウム（Ｔb
Ｆ3）を添加した場合には緑色の発光が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の構造から成るＥ
Ｌ素子１０において、赤色発光を得る発光層４の構成材
料として三フッ化サマリウム(ＳmＦ3)、青色発光を得る
発光層４の構成材料として三フッ化ツリウム(ＴmＦ3)を
添加した硫化亜鉛などが検討されている。この構成材料
から成る発光層４を有するＥＬ素子１０は、発光輝度が
最大でも赤色発光に関して1000cd/m2(５ＫＨz 駆動）、
青色発光に関して10cd/m2(５ＫＨz 駆動）と非常に低
く、現状ではＥＬパネルなど表示器としては実用性に乏
しいものである。
Ｌ素子１０において、赤色発光を得る発光層４の構成材
料として三フッ化サマリウム(ＳmＦ3)、青色発光を得る
発光層４の構成材料として三フッ化ツリウム(ＴmＦ3)を
添加した硫化亜鉛などが検討されている。この構成材料
から成る発光層４を有するＥＬ素子１０は、発光輝度が
最大でも赤色発光に関して1000cd/m2(５ＫＨz 駆動）、
青色発光に関して10cd/m2(５ＫＨz 駆動）と非常に低
く、現状ではＥＬパネルなど表示器としては実用性に乏
しいものである。
【０００４】通常、発光層４は蒸着法又はスパッタ法を
用いて、アモルファス又は多結晶体である第１絶縁層３
上に形成される。そのため、母体材料が硫化亜鉛などに
て形成される発光層４は、必然的に多結晶体となり発光
層４中には結晶同士の結合が不連続な多数の結晶粒界が
存在する。このような結晶粒界は、発光層４中を流れる
キャリヤ（電子又はホール）に対して散乱体として働
き、電界加速によるキャリヤの高エネルギー化の妨げと
なる。従って、発光層４に電界を印加し、加速されたキ
ャリヤのエネルギーによってＳm,Ｔm などの発光中心を
励起するＥＬ素子では、多数の結晶粒界の存在によって
発光中心の励起効率は著しく低下し発光輝度の低下を招
いていた。一般的には、発光層４を蒸着法又はスパッタ
法で形成する際の基板温度を可能な限り高める方法又は
発光層４を形成後、温度400〜600℃で２〜５時間、硫化
水素(Ｈ2Ｓ）雰囲気下で熱処理する方法などにより、発
光層４の結晶粒径の大粒径化及び結晶性の改善が行われ
ている。しかし、これらの方法を用いても結晶粒径は0.
2μm程度にしかならず、キャリヤが流れる発光層４の厚
み方向に対しては幾つもの粒界が存在する。そのため、
これらの方法では、本質的に粒界を除去することは不可
能であり、従って、発光輝度の飛躍的な向上は望めなか
った。
用いて、アモルファス又は多結晶体である第１絶縁層３
上に形成される。そのため、母体材料が硫化亜鉛などに
て形成される発光層４は、必然的に多結晶体となり発光
層４中には結晶同士の結合が不連続な多数の結晶粒界が
存在する。このような結晶粒界は、発光層４中を流れる
キャリヤ（電子又はホール）に対して散乱体として働
き、電界加速によるキャリヤの高エネルギー化の妨げと
なる。従って、発光層４に電界を印加し、加速されたキ
ャリヤのエネルギーによってＳm,Ｔm などの発光中心を
励起するＥＬ素子では、多数の結晶粒界の存在によって
発光中心の励起効率は著しく低下し発光輝度の低下を招
いていた。一般的には、発光層４を蒸着法又はスパッタ
法で形成する際の基板温度を可能な限り高める方法又は
発光層４を形成後、温度400〜600℃で２〜５時間、硫化
水素(Ｈ2Ｓ）雰囲気下で熱処理する方法などにより、発
光層４の結晶粒径の大粒径化及び結晶性の改善が行われ
ている。しかし、これらの方法を用いても結晶粒径は0.
2μm程度にしかならず、キャリヤが流れる発光層４の厚
み方向に対しては幾つもの粒界が存在する。そのため、
これらの方法では、本質的に粒界を除去することは不可
能であり、従って、発光輝度の飛躍的な向上は望めなか
った。
【０００５】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、発光色に
関わらず高輝度なＥＬ素子を提供することである。
されたものであり、その目的とするところは、発光色に
関わらず高輝度なＥＬ素子を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、第１電極、第１絶縁層、発光層、第２
絶縁層及び第２電極を、少なくとも光取り出し側の材料
を光学的に透明なものにて順次積層し形成したＥＬ素子
であって、前記第１電極は特定の結晶方位を有し、前記
第１絶縁層は前記第１電極と等価な結晶方位を有し、前
記発光層は前記第１絶縁層と等価な結晶方位を有するよ
うに形成したことを特徴とする。
の発明の構成は、第１電極、第１絶縁層、発光層、第２
絶縁層及び第２電極を、少なくとも光取り出し側の材料
を光学的に透明なものにて順次積層し形成したＥＬ素子
であって、前記第１電極は特定の結晶方位を有し、前記
第１絶縁層は前記第１電極と等価な結晶方位を有し、前
記発光層は前記第１絶縁層と等価な結晶方位を有するよ
うに形成したことを特徴とする。
【０００７】
【作用及び効果】特定の結晶方位を有するように第１電
極が形成され、その第１電極上に第１絶縁層がその第１
電極と等価な結晶方位を有するように形成される。更
に、その第１絶縁層上に発光層がその第１絶縁層と等価
な結晶方位を有するように形成される。即ち、発光層の
材料とその下地となる第１電極及び第１絶縁層の材料と
がお互いに格子整合するように選択され、各層の結晶方
位が等価となる。このため、発光層は、少なくとも厚み
方向に対して結晶粒界を含まず、優れた結晶性を示した
ものとなる。従って、上記発光層に電界を印加した場
合、キャリヤは結晶粒界で散乱されることなく加速さ
れ、発光層の母体材料中の発光中心の励起を効率的に行
うことが可能となる。これにより、従来、実用的な発光
輝度に達していない発光色を呈するＥＬ素子においても
著しく発光輝度の高いものを形成することが可能とな
る。
極が形成され、その第１電極上に第１絶縁層がその第１
電極と等価な結晶方位を有するように形成される。更
に、その第１絶縁層上に発光層がその第１絶縁層と等価
な結晶方位を有するように形成される。即ち、発光層の
材料とその下地となる第１電極及び第１絶縁層の材料と
がお互いに格子整合するように選択され、各層の結晶方
位が等価となる。このため、発光層は、少なくとも厚み
方向に対して結晶粒界を含まず、優れた結晶性を示した
ものとなる。従って、上記発光層に電界を印加した場
合、キャリヤは結晶粒界で散乱されることなく加速さ
れ、発光層の母体材料中の発光中心の励起を効率的に行
うことが可能となる。これにより、従来、実用的な発光
輝度に達していない発光色を呈するＥＬ素子においても
著しく発光輝度の高いものを形成することが可能とな
る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本発明に係るＥＬ素子１００の断面構造
を示した模式図である。尚、図１のＥＬ素子１００で
は、矢印方向に光を取り出している。ＥＬ素子１００
は、（１１１）又は（１００）などの特定の結晶方位を
有すると共に電極として高い導電性を示す、例えば、シ
リコン（Ｓi)又はガリウム砒素(ＧaＡs)又はゲルマニウ
ム（Ｇe)などから成る単結晶基板上に、順次以下の薄膜
が積層形成され構成されている。上記単結晶基板は、そ
の上に積層される第１絶縁層１２及び発光層１３の構成
材料と、可能な限り格子整合する材料から選択すること
が望ましい。本実施例では、第１電極として（１１１）
の結晶方位を有するシリコン（Ｓi)単結晶基板１１を用
いている。シリコン（Ｓi)単結晶基板１１上には、その
シリコン（Ｓi)単結晶基板１１及び発光層１３の母体材
料である硫化亜鉛(ＺnＳ）と格子整合し、且つ絶縁性を
有する材料としてフッ化カルシウム(ＣaＦ2)から成る第
１絶縁層１２がシリコン（Ｓi)単結晶基板１１と同様な
（１１１）結晶方位を維持するように形成されている。
上記第１絶縁層１２の構成材料としては、上記フッ化カ
ルシウム(ＣaＦ2)の他、サファイア（Ａl2Ｏ3)などを用
いることも可能である。
明する。図１は本発明に係るＥＬ素子１００の断面構造
を示した模式図である。尚、図１のＥＬ素子１００で
は、矢印方向に光を取り出している。ＥＬ素子１００
は、（１１１）又は（１００）などの特定の結晶方位を
有すると共に電極として高い導電性を示す、例えば、シ
リコン（Ｓi)又はガリウム砒素(ＧaＡs)又はゲルマニウ
ム（Ｇe)などから成る単結晶基板上に、順次以下の薄膜
が積層形成され構成されている。上記単結晶基板は、そ
の上に積層される第１絶縁層１２及び発光層１３の構成
材料と、可能な限り格子整合する材料から選択すること
が望ましい。本実施例では、第１電極として（１１１）
の結晶方位を有するシリコン（Ｓi)単結晶基板１１を用
いている。シリコン（Ｓi)単結晶基板１１上には、その
シリコン（Ｓi)単結晶基板１１及び発光層１３の母体材
料である硫化亜鉛(ＺnＳ）と格子整合し、且つ絶縁性を
有する材料としてフッ化カルシウム(ＣaＦ2)から成る第
１絶縁層１２がシリコン（Ｓi)単結晶基板１１と同様な
（１１１）結晶方位を維持するように形成されている。
上記第１絶縁層１２の構成材料としては、上記フッ化カ
ルシウム(ＣaＦ2)の他、サファイア（Ａl2Ｏ3)などを用
いることも可能である。
【０００９】上記第１絶縁層１２上には、サマリウム
（Ｓm)が添加された硫化亜鉛(ＺnＳ）から成る発光層１
３がシリコン（Ｓi)単結晶基板１１と同様な（１１１）
結晶方位を維持するように形成されている。この場合、
発光層１３全体が（１１１）結晶方位を有する単結晶硫
化亜鉛(ＺnＳ）で形成されることが望ましいが、少なく
とも発光層１３の厚み方向に対しては結晶粒界が存在し
ないように、発光層１３を形成する。発光層１３上に
は、光学的に透明な五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)から成る
第２絶縁層１４、光学的に透明な酸化亜鉛(ＺnＯ）から
成る第２電極である透明電極１５を形成する。本実施例
では、赤色発光を得るために発光中心としてサマリウム
（Ｓm)が添加された硫化亜鉛(ＺnＳ）を母体材料とした
発光層１３を用いたが、他の発光色を得るため発光中心
に、例えば、青色発光ではツリウム（Ｔm)、緑色発光で
はテルビウム（Ｔb)、黄橙色発光ではマンガン（Ｍn)な
どを添加した硫化亜鉛(ＺnＳ）を用いることが可能であ
る。
（Ｓm)が添加された硫化亜鉛(ＺnＳ）から成る発光層１
３がシリコン（Ｓi)単結晶基板１１と同様な（１１１）
結晶方位を維持するように形成されている。この場合、
発光層１３全体が（１１１）結晶方位を有する単結晶硫
化亜鉛(ＺnＳ）で形成されることが望ましいが、少なく
とも発光層１３の厚み方向に対しては結晶粒界が存在し
ないように、発光層１３を形成する。発光層１３上に
は、光学的に透明な五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)から成る
第２絶縁層１４、光学的に透明な酸化亜鉛(ＺnＯ）から
成る第２電極である透明電極１５を形成する。本実施例
では、赤色発光を得るために発光中心としてサマリウム
（Ｓm)が添加された硫化亜鉛(ＺnＳ）を母体材料とした
発光層１３を用いたが、他の発光色を得るため発光中心
に、例えば、青色発光ではツリウム（Ｔm)、緑色発光で
はテルビウム（Ｔb)、黄橙色発光ではマンガン（Ｍn)な
どを添加した硫化亜鉛(ＺnＳ）を用いることが可能であ
る。
【００１０】次に、上述のＥＬ素子１００の製造方法を
以下に述べる。先ず、面方位（１１１）、リン（Ｐ）ド
ープ、抵抗率 0.001Ωcm以下のｎ型シリコン（Ｓi)単結
晶基板１１をアンモニア(ＮＨ3ＯＨ）系及び塩酸（ＨＣ
l)系溶液で洗浄した。この後、シリコン（Ｓi)単結晶基
板１１表面に存在する酸化シリコン(ＳiＯ2)を５％以下
に希釈したフッ化水素酸（ＨＦ）溶液を用いて除去し
た。次に、上記シリコン（Ｓi)単結晶基板１１を真空装
置内に載置し、１×10-7Ｐa まで排気した。この後、シ
リコン（Ｓi)単結晶基板１１の温度を 800℃に保ち、シ
リコン（Ｓi)単結晶基板１１表面に存在する酸化シリコ
ン(ＳiＯ2)を完全に除去した。
以下に述べる。先ず、面方位（１１１）、リン（Ｐ）ド
ープ、抵抗率 0.001Ωcm以下のｎ型シリコン（Ｓi)単結
晶基板１１をアンモニア(ＮＨ3ＯＨ）系及び塩酸（ＨＣ
l)系溶液で洗浄した。この後、シリコン（Ｓi)単結晶基
板１１表面に存在する酸化シリコン(ＳiＯ2)を５％以下
に希釈したフッ化水素酸（ＨＦ）溶液を用いて除去し
た。次に、上記シリコン（Ｓi)単結晶基板１１を真空装
置内に載置し、１×10-7Ｐa まで排気した。この後、シ
リコン（Ｓi)単結晶基板１１の温度を 800℃に保ち、シ
リコン（Ｓi)単結晶基板１１表面に存在する酸化シリコ
ン(ＳiＯ2)を完全に除去した。
【００１１】次に、上記シリコン（Ｓi)単結晶基板１１
の温度を 700℃に保ち、フッ化カルシウム(ＣaＦ2)を成
膜速度３〜７nm/minで蒸着し、シリコン（Ｓi)単結晶基
板１１上へ第１絶縁層１２を形成した。この時、フッ化
カルシウム(ＣaＦ2)はエピタキシャル成長し単結晶とな
った。尚、この第１絶縁層１２の単結晶状態は、試料の
表面に対するＲＨＥＥＤ（Reflection High Energy Ele
ctron Diffraction:反射高エネルギー電子回折）による
強度振動の強さや電子顕微鏡による観察により確認され
た。次に、第１絶縁層１２上に、硫化亜鉛(ＺnＳ）を母
体材料とし、発光中心としてサマリウム（Ｓm)を添加し
た硫化亜鉛：サマリウム(ＺnＳ：Ｓm)から成る発光層１
３を、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Depo
sition：有機金属気相成長) 法により形成した。具体的
には、上記シリコン（Ｓi)単結晶基板１１を 450℃に保
持し、反応室内を減圧雰囲気下にした後、ジエチル亜鉛
(Ｚn(Ｃ2Ｈ5)2)を4.3×10-6mol/min、硫化水素(Ｈ2Ｓ）
を2.4×10-5mol/min流した。又、発光中心の添加のため
に、トリジピバロイルメタン化サマリウム（Ｓm(ＤＰ
Ｍ)3) を反応室へ導入した。この時、トリジピバロイル
メタン化サマリウム（Ｓm(ＤＰＭ)3) ソースの温度は 1
86℃で、キャリヤガスとして水素（Ｈ2)を用い 100sccm
流した。そして、反応室の全圧力を 133Ｐa に維持し、
成膜速度３〜５nm/minで発光層１３を形成した。この
時、サマリウムを添加した硫化亜鉛(ＺnＳ：Ｓm)はエピ
タキシャル成長し、少なくとも発光層１３の厚み方向に
は結晶粒界が存在しなかった。尚、この発光層１３の結
晶状態は、試料を薄片とした断面のＴＥＭ（Transmissi
on Electron Microscope：透過電子顕微鏡法）による観
察により確認された。
の温度を 700℃に保ち、フッ化カルシウム(ＣaＦ2)を成
膜速度３〜７nm/minで蒸着し、シリコン（Ｓi)単結晶基
板１１上へ第１絶縁層１２を形成した。この時、フッ化
カルシウム(ＣaＦ2)はエピタキシャル成長し単結晶とな
った。尚、この第１絶縁層１２の単結晶状態は、試料の
表面に対するＲＨＥＥＤ（Reflection High Energy Ele
ctron Diffraction:反射高エネルギー電子回折）による
強度振動の強さや電子顕微鏡による観察により確認され
た。次に、第１絶縁層１２上に、硫化亜鉛(ＺnＳ）を母
体材料とし、発光中心としてサマリウム（Ｓm)を添加し
た硫化亜鉛：サマリウム(ＺnＳ：Ｓm)から成る発光層１
３を、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Depo
sition：有機金属気相成長) 法により形成した。具体的
には、上記シリコン（Ｓi)単結晶基板１１を 450℃に保
持し、反応室内を減圧雰囲気下にした後、ジエチル亜鉛
(Ｚn(Ｃ2Ｈ5)2)を4.3×10-6mol/min、硫化水素(Ｈ2Ｓ）
を2.4×10-5mol/min流した。又、発光中心の添加のため
に、トリジピバロイルメタン化サマリウム（Ｓm(ＤＰ
Ｍ)3) を反応室へ導入した。この時、トリジピバロイル
メタン化サマリウム（Ｓm(ＤＰＭ)3) ソースの温度は 1
86℃で、キャリヤガスとして水素（Ｈ2)を用い 100sccm
流した。そして、反応室の全圧力を 133Ｐa に維持し、
成膜速度３〜５nm/minで発光層１３を形成した。この
時、サマリウムを添加した硫化亜鉛(ＺnＳ：Ｓm)はエピ
タキシャル成長し、少なくとも発光層１３の厚み方向に
は結晶粒界が存在しなかった。尚、この発光層１３の結
晶状態は、試料を薄片とした断面のＴＥＭ（Transmissi
on Electron Microscope：透過電子顕微鏡法）による観
察により確認された。
【００１２】次に、上記発光層１３上に、五酸化タンタ
ル（Ｔa2Ｏ5)から成る第２絶縁層１４をスパッタ法によ
り形成した。具体的には、上記シリコン（Ｓi)単結晶基
板１１の温度を 200℃に保持し、スパッタ装置内を1.0
Ｐaに維持し、装置内にアルゴン（Ａr)と酸素（Ｏ2)の
混合ガスを導入(200sccm）し、１ＫＷの高周波電力で成
膜速度 1.2nm/minの条件で行った。そして、上記シリコ
ン（Ｓi)単結晶基板１１の第１絶縁層を形成していない
側にアルミニウムを真空蒸着した後、窒素（Ｎ2)雰囲気
下 450℃で10分間の熱処理を行い、上記シリコン（Ｓi)
単結晶基板１１のオーミック電極１６を形成した。これ
により、上記シリコン（Ｓi)単結晶基板１１そのもの
が、第１電極として動作するようにした。
ル（Ｔa2Ｏ5)から成る第２絶縁層１４をスパッタ法によ
り形成した。具体的には、上記シリコン（Ｓi)単結晶基
板１１の温度を 200℃に保持し、スパッタ装置内を1.0
Ｐaに維持し、装置内にアルゴン（Ａr)と酸素（Ｏ2)の
混合ガスを導入(200sccm）し、１ＫＷの高周波電力で成
膜速度 1.2nm/minの条件で行った。そして、上記シリコ
ン（Ｓi)単結晶基板１１の第１絶縁層を形成していない
側にアルミニウムを真空蒸着した後、窒素（Ｎ2)雰囲気
下 450℃で10分間の熱処理を行い、上記シリコン（Ｓi)
単結晶基板１１のオーミック電極１６を形成した。これ
により、上記シリコン（Ｓi)単結晶基板１１そのもの
が、第１電極として動作するようにした。
【００１３】次に、上記第２絶縁層１４上に透明電極１
５を形成した。蒸着材料としては、酸化亜鉛(ＺnＯ）粉
末に酸化ガリウム（Ｇa2Ｏ3)を加えて混合し、ペレット
状に成形したものを用い、成膜装置としてはイオンプレ
ーティング装置を用いた。具体的には、上記シリコン
（Ｓi)単結晶基板１１の温度を 150℃に保持したままイ
オンプレーティング装置内を５×10-3Ｐa まで排気し
た。その後アルゴン（Ａr)ガスを導入して 6.5×10-1Ｐ
a に保ち、成膜速度が６〜18nm/minの範囲となるようビ
ーム電力及び高周波電力を調整した。各層の膜厚は、第
１絶縁層１２及び第２絶縁層１４が各 400nm、発光層が
600nm、透明電極１５及びオーミック電極１６が 300nm
である。
５を形成した。蒸着材料としては、酸化亜鉛(ＺnＯ）粉
末に酸化ガリウム（Ｇa2Ｏ3)を加えて混合し、ペレット
状に成形したものを用い、成膜装置としてはイオンプレ
ーティング装置を用いた。具体的には、上記シリコン
（Ｓi)単結晶基板１１の温度を 150℃に保持したままイ
オンプレーティング装置内を５×10-3Ｐa まで排気し
た。その後アルゴン（Ａr)ガスを導入して 6.5×10-1Ｐ
a に保ち、成膜速度が６〜18nm/minの範囲となるようビ
ーム電力及び高周波電力を調整した。各層の膜厚は、第
１絶縁層１２及び第２絶縁層１４が各 400nm、発光層が
600nm、透明電極１５及びオーミック電極１６が 300nm
である。
【００１４】図２は、上述の方法にて製造したＥＬ素子
１００（本発明品）の印加電圧と発光輝度との関係を示
した特性図である。尚、比較のため、従来方法にて製造
した図３のＥＬ素子１０（従来品）における印加電圧と
発光輝度との関係についても示した。この特性図におけ
る従来品は、前述したように、ガラス基板１上にＩＴＯ
膜から成る第１電極２と五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)から
成る第１絶縁層３を有したものである。この第１絶縁層
３上に本発明品と同様、サマリウム（Ｓm)を添加した硫
化亜鉛(ＺnＳ：Ｓm)から成る発光層４はＭＯＣＶＤ法を
用いて形成したが、第１絶縁層３に結晶性がないため多
結晶体となった。又、発光層４の成膜後、硫化水素(Ｈ2
Ｓ）雰囲気下 580℃で２時間熱処理を行ったが、発光層
４の厚み方向には幾つもの結晶粒界が存在しているのが
上述のＴＥＭによる観察により確認された。図から明ら
かなように、本発明品では、発光最大輝度が従来品に較
べて約１桁向上できると共に発光開始電圧も約２割低減
できた。本発明のＥＬ素子における上述の効果は、発光
層１３中の結晶粒界が除去されたことによる。このよう
に、本発明のＥＬ素子は従来のＥＬ素子に較べて発光色
に関わらず高輝度なものを実現することができる。
１００（本発明品）の印加電圧と発光輝度との関係を示
した特性図である。尚、比較のため、従来方法にて製造
した図３のＥＬ素子１０（従来品）における印加電圧と
発光輝度との関係についても示した。この特性図におけ
る従来品は、前述したように、ガラス基板１上にＩＴＯ
膜から成る第１電極２と五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)から
成る第１絶縁層３を有したものである。この第１絶縁層
３上に本発明品と同様、サマリウム（Ｓm)を添加した硫
化亜鉛(ＺnＳ：Ｓm)から成る発光層４はＭＯＣＶＤ法を
用いて形成したが、第１絶縁層３に結晶性がないため多
結晶体となった。又、発光層４の成膜後、硫化水素(Ｈ2
Ｓ）雰囲気下 580℃で２時間熱処理を行ったが、発光層
４の厚み方向には幾つもの結晶粒界が存在しているのが
上述のＴＥＭによる観察により確認された。図から明ら
かなように、本発明品では、発光最大輝度が従来品に較
べて約１桁向上できると共に発光開始電圧も約２割低減
できた。本発明のＥＬ素子における上述の効果は、発光
層１３中の結晶粒界が除去されたことによる。このよう
に、本発明のＥＬ素子は従来のＥＬ素子に較べて発光色
に関わらず高輝度なものを実現することができる。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係るＥＬ素子の断
面構造を示した模式図である。
面構造を示した模式図である。
【図２】同実施例のＥＬ素子と従来のＥＬ素子とにおけ
る印加電圧と発光輝度との関係を示した特性図である。
る印加電圧と発光輝度との関係を示した特性図である。
【図３】従来のＥＬ素子の断面構造を示した模式図であ
る。
る。
１１…シリコン（Ｓi)単結晶基板（第１電極） １２…第１絶縁層 １３…発光層 １４…第２絶縁層 １５…透明電極（第２電極） １６…オーミック電極 １００…ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 有 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 伊藤 信衛 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 第１電極、第１絶縁層、発光層、第２絶
縁層及び第２電極を、少なくとも光取り出し側の材料を
光学的に透明なものにて順次積層し形成したエレクトロ
ルミネッセンス素子であって、 前記第１電極は特定の結晶方位を有し、前記第１絶縁層
は前記第１電極と等価な結晶方位を有し、前記発光層は
前記第１絶縁層と等価な結晶方位を有するように形成し
たことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207376A JPH0636876A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207376A JPH0636876A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0636876A true JPH0636876A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16538706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4207376A Pending JPH0636876A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636876A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7982388B2 (en) | 2006-07-25 | 2011-07-19 | Panasonic Corporation | Light emitting element and display device |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP4207376A patent/JPH0636876A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7982388B2 (en) | 2006-07-25 | 2011-07-19 | Panasonic Corporation | Light emitting element and display device |
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