JPS60211798A - エレクトロルミネツセンス素子 - Google Patents

エレクトロルミネツセンス素子

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JPS60211798A
JPS60211798A JP59066438A JP6643884A JPS60211798A JP S60211798 A JPS60211798 A JP S60211798A JP 59066438 A JP59066438 A JP 59066438A JP 6643884 A JP6643884 A JP 6643884A JP S60211798 A JPS60211798 A JP S60211798A
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JP
Japan
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light
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Pending
Application number
JP59066438A
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English (en)
Inventor
清 高橋
誠 小長井
二郎 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
Original Assignee
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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Publication date
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、エレクトロルミネッセンス素子(ELJ子)
に係り、基板上に低抵抗化したバッファ層を介し℃発光
1−を形成した構成に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
EL素子は周知のよ5に、ZnS 、Zn5a、 Cd
5f)ような■〜■族化合物に発光中心を形成する活性
物質としてMrL%Cr、 TCEr、 T、、 Y、
Is等の遷移金属や希土類金属を添加した薄膜を用い、
電場印加により電子を発光中心に衝突させて発光を得る
ものである。従来のEL水素子構造としては次のような
ものがある。
(α)母体に活性物質を添加したエレクトロルミネッセ
ンス素子(EL水素子の上下に絶縁層を設は交流電圧の
印加により発光中心を電子の衝突により励起する交流駆
動型で、その駆動に1000v−ioov程度の高電圧
を必要とする。
(J) 電極膜に接してEL水素子設け、直流電圧印加
により負電極側からKL薄膜へ注入される電子で発光中
心を衝突励起させて発光させる直流駆動型でありs z
nsmのような母体化合物にM、のような活性物質を添
加した物質を抵抗加熱法によりガラス基板上のIn2O
5°8302 (所謂ITO)から成る透明電極膜へ真
空蒸着法によって被着したものであるが、このものはE
L薄膜の厚みを5000A以上しないと発光せず高輝度
が得られない。これはう000X以下の膜厚ではEL薄
膜が十分な結晶性を呈さないためと考えられる。そして
5000A程度或いはそれ以上の厚いEL薄膜において
電子による衝突励起を可能にする電場を印加する九はか
なりの高い電圧が必要となり1発元閾値電圧は最低でも
2(1’要し℃いる。
(cl G(lA#やGeの単結晶基板上に格子整合し
たzns 、−M、単結晶層よりなるKL薄膜を分子線
エピタキシャル成長法を用いて成長させたものがある。
このものはEL薄膜が薄く結晶性も良℃・ため5v前後
の低閾値電圧で高効率、高輝度の発光が可能な素子が得
られる。しかしながら基板材料のGaA。
やGeの単結晶は非常釦高価であり、また大面積のもの
は得難いとい5問題がある。さらにGaA#は単結晶で
はあるが基板の表面は加工によって結晶に占;れを生じ
ているから、基板に接したZn8g−Mn層は非結晶の
ガラス基板を用いた場合に比べて少なくはあるが結晶が
乱れ易く基板の近くでは輝度が低下するとい5問題もあ
る。
(d) 安価な基板側斜としてガラスを用い、このガラ
ス基板上にITO電極膜を介して分子線エピタキシャル
成長法によりZnS、−Mn単結晶層を形成することも
研究されているが、非結晶のガラス基板上に直接zns
じMn結晶層を形成するため、結晶格子が整容され良好
な発光性が得られる忙は成程度の厚さが必要となり1発
光層の厚さを増し、全体に発光中心となる活性物質Mn
が分散されているにもかかわらず非結晶のガラス基板に
接したznsgの結晶性が不良でありかつ結晶の乱れが
輝度を減衰するため、基板に近い位置のMnは発光して
も輝度を上げることは出来ないという問題がある。
tg+ ガラス基板上にITO電極膜を介してZ、S。
を主体としたバッファ層を形成しこのバッファ層上にZ
nS、−Mn発光層を形成することによりバッファ層で
結晶性を整え″C許抄佇す帰低電圧で輝度を高くしよう
とする方法があり、バッファ層の低抵抗化のためにG、
を添加する方法がある。 しかしながらバッファ層の介
在は、その厚さ分だけ電気抵抗が高くなるため、これを
可及的に低くしなければバッファ層を介在させた意味が
なくなる。またG、の添加量を増せば抵抗は低(なるが
z?&s#の結晶性がそこなわれるという問題もある。
〔発明の目的〕
本発明は上述のような問題に鑑み、基板上に■〜■族化
合物例えばz1%S−を主体とし低抵抗化のためにB 
、 AI、 In、 Tjの何れか一種を添加したバッ
ファ層を形成し、このバッファ層上に■〜■族化合物例
えばznS−に発光中心となる活性物質例えばM、を添
加した発光層を形成したことにより低抵抗化したバッフ
ァ層によって結晶性を整え結晶性の最も良くなった位置
に発光層を形成し発光層の厚さを薄くして低電圧での動
作を可能圧するとともに高輝度の発光を得ようとするも
のである。
〔発明の概要〕
本発明は、基板上に■〜■族化合物を主体とし低抵抗化
のためK B 、 A1. In、 TA’の何れか一
種よりなる導電性物質を添加したバッファ層を形成し。
このバッファ層上[11〜■族化合物に発光中心となる
活性物質を添加した発光層を形成し、低抵抗化したバッ
ファ層で結晶性を整え低電圧で結晶性の最良の位置に発
光層を形成するものである。
〔発明の構成〕
本発明に用いられる基板としては、ガラス。
GaA、単結晶やSi単結晶等がある。バッファ層に用
ある。バッファ層の厚さは0.3μm以上必要であり。
バッファ層の膜厚が薄い場合は格子不整合、不純物混合
のために結晶性が劣ることになり、また膜厚が2μm以
上になると電気抵抗が増大し発光所要電圧を増すことに
なる。バッファ層の低抵抗化のために添加される導電性
物質としては、B、Al。
In、TI があり、これらのうちの何れか−・種がバ
くなるとznS−の結晶性が不良となる。また発光層に
用いられる■〜■族化合物はバッファ層と同一の化合物
が用いられ、0.1%〜0.5 %の活性物質としての
Mnが添加される。活性物質としてはMn、”r s 
Tb * Ers Tmb Yb等がある。発光層の厚
さはOoうμm−0,5μmであり0.2μm以下であ
ると輝度が低くなり0.6μm以上になると輝度は高く
なるが所要電圧も高くなる。また電極としては、基板が
ガラスの場合は基板とバッファ層間に1n20s、 5
n02よりなるITOと請われる透明電極が用いられる
基板がGaA、の場合は* GaA#基板上に直接バッ
ファ層が形成される。
〔発明の実施例〕
次に本発明の詳細な説明する。
実施例1 牙1図に示すように、ガラス基板111上に厚さ0゜2
μmのITO透明電極膜(2)、低抵抗用にItsをド
ープしたZfiS−よりなる厚さ0.3μmのバッフ7
層13)。
Mn0.11をドープしたZfiS−よりなる厚さo、
uttmノ発光層+41.Al蒸着による厚さO0歿珈
の電極層(5)が順次形成されている。そしてバッファ
層(3)と発光層14)はZs 、 S g 、 Mn
、I%の各元素単体を独立に分子線エピタキシャル成長
法によって形成させたものである。
次に実施例1の構造を有するEL素子を分子線エピタキ
シャル成長装置を用いて製造する方法を矛2図について
説明する。
この成長装置自体は周知のものであって、超高真空ペル
ジャー(71内に基板(1)を配置して、成長すべき薄
膜の構成元素単体Zr&、8..M、、■露を個りに分
子線発生用セル+81 +911(l 1ull中にチ
ャージし1%各セル181191001 ttllから
の分子ビームを基板Illに照射して成長を行うもので
ある。各セル+81191110111υの周囲は液体
窒素のシュラウド(121で囲まれ、冷却されており。
成長中に周囲から不要な蒸気が発生するのが防がれてい
る。Uはシャッタであり、外部からの操作で所要期間の
み基板ttllへの分子線成長を実施できるよ5に構成
され℃いる。基板…は例えば0.2μm厚さのITO被
覆ガラス基板であり1分子線成長装置内ではヒータが付
設され温度制御された基板ホルダ(141上に設置され
る。本実施例では成長中の基板+11の温度は550C
に保たれ、2ルS 、−1nバッファ層131. Zn
S、−Mn発光層(4)の成長が順次行われる。分子線
セル(81f9+ ffα[]J中にはそれぞれZ3.
Ss、Mn、I、が元素単体で配置され、各々独立に付
設されたヒータによって温度制御がなされ、znセル(
8)は5#OU、8gセル19)は160〜170 C
、Mnセル+1(lは600C,Iルセルσυは300
Cに保たれている。成長中のペルジャー(71内の真空
度は望ましくは10Torr程度以下であるが、10T
orr程度でも結果には大差は認められなかった。次に
発光層(4)上忙はAI電極膜(5)を真空蒸着により
被覆する。
実施例2 矛)図に示すものは、単結晶のGaAs基板11+上に
InをドープしたZ、S、よりなるバッファ層131 
、 MnをドープしたZ、8gよりなる発光層(4)が
順次分子線エピタキシャル成長法によって形成され、基
板il+と発光層(4)圧夫々A、−G、−電電極α9
とAμ電極(161とが蒸着形成されたものである。
〔発明の実験例〕
バッファ層に導電性物質としてInを添加した実施例1
のEL累子<11と、実施例1においてバッファ層にI
n1C代えてGaを!添・、加したEL素子(II)と
、実施例1においてバッファ層に導電性物質を全く添加
しないEL素子(Jを、バッファ層の厚さを変化させな
がらその輝度を比較した結果を矛4図に示す。実験の方
法は、夫人の素子の輝度を受元累子<Si太陽電池)の
短絡電流により測定し、ii子効率として表わした。
この矛舖図より、バッファ層に導電物質Inを添加した
(I)が最も効率が良< b Ga添加(1)が稍劣り
導電性物質無添加の(Iは、バッファ層を介在させた効
果が殆んど表われていない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、基板上に■〜■族化合物を主体とし低
抵抗化のためにB 、 AI、 In、 Tlの何れか
一種よりなる導電性物質を添加したバッフ7層を形成し
、このバッファ層上Klf(〜■族化合物に発光中心と
なる活性物質を添加した発光層を形成したから、基板上
に形成されたバッファ層の結晶性が最良になった位置に
発光層を形成することにより発光層の結晶性を高め高輝
度の発光を得ることが出来、しか本発光層は結晶格子が
整合されているから層の厚さを可及的に薄くすることが
出来。
さら九、バッファ層釦は、低抵抗化のためにB。
All、 In、 TIの何れか一種よりなる導電性物
質を添加したから、バッファ層の介在によっても抵抗値
が高くなることがなく、前述の発う′e層を薄く形成し
得ることと相まって発光閾値電圧を低くすることが出来
る。
【図面の簡単な説明】
矛1図は本発明の一実施例を示すエレクトロルミネツセ
ン不素子の拡大断面図、矛2図は同上素す図表である。 (l)0・基板、(3)・・バッファ層、14)・・発
光層。 バッフ1層の厚ぐ (7”m)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Ill 基板上に■〜■族化合物を主体とし低抵抗化の
    ためにB 、 A1. L%、T/の何れか一種よりな
    る導電性物質を添加したバッファ層を形成し、このバッ
    ファ層上にトl族化合物に発光中心となる活性物質を添
    加した発光層を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。
JP59066438A 1984-04-03 1984-04-03 エレクトロルミネツセンス素子 Pending JPS60211798A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993021744A1 (fr) * 1992-04-16 1993-10-28 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Element electroluminescent a film minces

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993021744A1 (fr) * 1992-04-16 1993-10-28 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Element electroluminescent a film minces
US5641582A (en) * 1992-04-16 1997-06-24 Komatsu Ltd. Thin-film EL element
US5670207A (en) * 1992-04-16 1997-09-23 Komatsu Ltd. Forming a thin-film EL element

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